L'invention concerne un dispositif de propulsion de fluide, notamment destiné à équiper des systèmes de séparation cyclonique.

Les systèmes de séparation cyclonique permettent, par exemple, de récupérer, à l'aide d'un fluide (comme de l'eau ou de l'air) mis en mouvement, des éléments solides alors entraînés par ledit fluide vers un dispositif de séparation cyclonique dont le principe est de séparer les éléments solides ainsi entraînés dudit fluide. Pour cela, il est nécessaire d'avoir des dispositifs d ' entraînement ou de propulsion de fluide qui soient capables de mettre en mouvement une très grande quantité de fluide selon des débits très importants. D'autre part, ces dispositifs d ' entraînement ou de propulsion de fluide sont généralement situés en sortie du système de séparation cyclonique et n'ont à entraîner que du fluide très faiblement chargé. Toutefois, la présence d'éléments solides résiduels n'ayant pas été séparés pour différentes raisons au sein du système de séparation cyclonique peuvent passer à travers le dispositif d ' entraînement ou de propulsion de fluide se trouvant en sortie dudit système de séparation cyclonique. De plus, il existe des situations où il peut y avoir des hauteurs de remontée du fluide chargé d'éléments solides pouvant être très importantes (plusieurs dizaines, voire centaines de mètres) . Dans ce cas, les pompes classiques ne permettent pas de tels relevages. D'autre part, les pompes classiques sont extrêmement sensibles à la présence d'éléments solides au sein du fluide qu'elles pompent . Un but de 1 ' invention est donc de fournir un dispositif de propulsion de fluide à très haute vitesse selon des débits importants tout en étant simple, robuste et fiable vis-à-vis d'un fluide contenant des éléments solides.

A cette fin, il est prévu, selon l'invention, un dispositif de propulsion de fluide comportant des moyens de propulsion du fluide mis en œuvre par un moteur entre une entrée et une sortie du dispositif de propulsion comprenant :

une vis d'Archimède s' étendant entre l'entrée et la sortie du dispositif de propulsion, et

un carter comportant une surface intérieure enveloppant la vis d'Archimède,

la vis d'Archimède présentant un pas d'hélice dont une valeur varie en croissant entre l'entrée et la sortie du dispositif de propulsion et un diamètre dont une valeur varie en décroissant entre l'entrée et la sortie du dispositif de propulsion.

Ainsi, l'utilisation d'une vis d'Archimède permet d'entraîner un fluide comportant des éléments solides, de manière robuste et fiable, du fait que la vis d'Archimède est relativement insensible à ce genre de particules, contrairement à des ailettes d'hélice que nous retrouvons dans des pompes classiques de l'art antérieur. D'autre part, le fait que cette vis d'Archimède présente un pas dont une valeur varie en décroissant entre l'entrée et la sortie du dispositif de propulsion du fluide, associé à un diamètre dont une valeur varie en décroissant entre l'entrée et la sortie du dispositif, permet d'obtenir des hautes vitesses et des débits importants. Alternativement, mais facultativement, le dispositif de propulsion de fluide présente au moins l'une des caractéristiques techniques supplémentaires suivantes :

- la valeur du pas d'hélice varie d'un coefficient compris entre 1,05 et 2 entre l'entrée et la sortie du dispositif de propulsion ;

- la valeur du diamètre de la vis d'Archimède varie d'un coefficient compris entre 0,4 à 0,95 ;

la surface intérieure enveloppant la vis d'Archimède et la vis d'Archimède sont de forme tronconique de révolution ;

la surface intérieure enveloppant la vis d'Archimède et la vis d'Archimède sont de forme hyperboloïde de révolution ;

il comporte des moyens d'éjection du fluide comprenant une tuyère d'éjection ;

- la tuyère d'éjection est agencée de sorte à être orientable ;

les moyens d'éjection comportent des moyens formant déflecteur du fluide propulsé ; et

les moyens formant déflecteur sont agencés de sorte à être orientables.

D'autre part, il est prévu, selon l'invention, un système de séparation cyclonique comportant un dispositif de propulsion de fluide présentant au moins l'une des caractéristiques précédentes.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description ci-après d'un mode de réalisation préféré de l'invention. Aux dessins annexés :

- la figure 1 est une vue schématique de côté d'un système de séparation cyclonique équipé d'un dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide selon 1 ' invention ;

- la figure 2 est une vue schématique de dessus du système de séparation cyclonique de la figure 1 ;

la figure 3 est une vue schématique de côté illustrant plus en détails la disposition d'un dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide selon 1 ' invention sur le système de séparation cyclonique de la figure 1 ;

- la figure 4 est une vue de côté en demi-coupe du dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide selon l'invention ; et,

- la figure 5 est une vue de coté en demi-coupe du dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide selon l'invention comportant des moyens formant déflecteur.

En référence à la figure 1, nous allons décrire brièvement un système de séparation cyclonique. Le système de séparation cyclonique comporte une cuve de séparation 50 de forme, ici, tronconique de révolution. Elle comporte une arrivée 52 sensiblement tangentielle située au niveau d'une paroi latérale de la cuve de séparation 50. A travers cette arrivée 52, un flux de fluide I chargé en éléments solides est réalisé à travers une série de dispositifs d ' entraînement ou de propulsion de fluide 1 situés au sommet de la cuve de séparation 50 du système de séparation cyclonique. En référence à la figure 2, la série de dispositifs d ' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention sont, ici, au nombre de trois et uniformément répartis sur une circonférence d'un couvercle 51 de la chambre de séparation 50 du système de séparation cyclonique. Chacun des dispositifs d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention est fixé à l'aide de moyens de liaison 3 avec le couvercle 51 de la chambre de séparation 50 et sont mis en œuvre par l ' intermédiaire d'un moteur 4. Les moyens de communication 3 entre la chambre de séparation 50 et le dispositif d ' entraînement ou de propulsion du fluide 1 selon l'invention sont situés sur le couvercle 51 de la chambre de séparation 50. Le moteur 4 entraine un arbre 10 du dispositif d ' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention. En sortie du dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention, est aménagée une canalisation d'éjection ou une tuyère d'éjection 2 qui permet de diriger le flux sortant de fluide S et qui forme des moyens d'éjection du fluide. Comme cela est visible sur la figure 3, les moyens de connexion 3 permettent de mettre en communication fluidique une ouverture aménagée dans le couvercle 51 de la chambre de séparation 50 du système de séparation cyclonique à l'entrée du dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon 1 ' invention .

En référence à la figure 4, nous allons maintenant décrire plus en détails un mode de réalisation du dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention. Le dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention comporte un carter 30 dont une surface externe est de forme tronconique de révolution selon un axe X. Le carter comporte une entrée 32 et une sortie 33 situées chacune à une extrémité du carter 30. Ces entrée 32 et sortie 33 forment les entrée et sortie du dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention. D'autre part, le carter 30 comporte une surface intérieure 31 délimitant un conduit qui s'étend depuis l'entrée 32 jusqu'à la sortie 33. La surface intérieure 31 est de forme de révolution d'axe X. Dans une épaisseur du carter 30, entre sa surface interne 31 et sa surface externe, le carter 30 comporte des cloisonnements 34 délimitant des cellules 35 qui peuvent communiquer les unes avec les autres. Cela permet d'avoir un carter 30 présentant une certaine épaisseur tout en étant léger et robuste.

Le dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention comporte, en outre, un arbre 10, de forme ici légèrement tronconique, s 'étendant depuis l'entrée 32 jusqu'à la sortie 33 du dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention. L'arbre 10 a pour axe, l'axe X de révolution des surfaces externe et interne 31 du carter 30. En variante, l'arbre 10 est de forme cylindrique de révolution d'axe X. Au niveau de la sortie 33, l'arbre 10 est maintenu par un palier 11 aménagé dans un montant 12 s 'étendant, de manière radiale vers l'axe X, depuis la surface interne 31 du carter 30 du dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention, et ce de manière perpendiculaire à l'axe X. Au niveau de la sortie 32, l'arbre 10 est relié à un moteur d ' entraînement 4 comme illustré sur la figure 3. Sur l'arbre 10, est aménagée une vis d'Archimède 20 qui, de ce fait, s'étend depuis l'entrée 32 jusqu'à la sortie 33 du carter 30 du dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention.

Il est à noter que dans le cadre de l'invention, la vis d'Archimède, du fait de son fonctionnement, fait partie de la famille des hélices. En effet, lorsque la vis d'Archimède entre en rotation, elle décrit des hélices dans un fluide en avançant relativement à ce fluide perpendiculairement à un plan de rotation, grâce à une ou plusieurs ailettes orientées suivant un certain angle dit « de calage ». Ainsi, la puissance est transmise via les ailettes en convertissant le mouvement de rotation de la vis d'Archimède en poussée du fluide selon l'axe X. Pour cela, une différence de pression est produite entre une face avant et une face arrière de l' (des) ailette (s) et le fluide est accéléré derrière 1' (les) ailette (s) .

La vis d'Archimède 20 comporte, ici, une ailette présentant un pas d'hélice P dont une valeur varie tout le long de la vis d'Archimède, entre l'entrée 32 et la sortie 33. En particulier, la valeur du pas d'hélice P de l'ailette de la vis d'Archimède 20 varie de manière croissante entre l'entrée 32 et la sortie 33. Une telle variation croissante permet, pour une vitesse constante de rotation de l'arbre 10 donnée et, donc, de la vis d'Archimède 20, d'accélérer de manière progressive et continue le fluide entre l'entrée 32 et la sortie 33 du carter 30 du dispositif d ' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention. De ce fait, cela permet d'obtenir, au niveau de la sortie 33, des débits importants du fluide entraîné par le dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention pour une vitesse de rotation donnée de la vis d'Archimède 20 montée sur l'arbre 10. Un coefficient de variation de la valeur du pas d'hélice P entre l'entrée 32 et la sortie 33 est compris entre 1,05 et 2.

D'autre part, la forme de la surface intérieure 31 du carter 30 est agencée de sorte à être en regard de manière proche d'un bord radialement externe 21 de la vis d'Archimède 20. Un tel agencement permet d'avoir une très faible distance entre le bord radialement externe 21 de la vis d'Archimède 20 et la surface intérieure 31 du carter 30, et ainsi de minimiser la quantité de fluide pouvant passer entre le bord radialement externe 21 de la vis d'Archimède 20 et la surface interne 31 du carter 30. De cette manière, la surface interne 31 du carter 30 enveloppe la vis d'Archimède 20. Au surplus, la surface interne 31 du carter 30 étant de révolution, celle-ci présente un diamètre D en section dont une valeur varie entre l'entrée 32 du carter 30 et la sortie 33 du carter 30. Ici, la valeur du diamètre D varie de manière décroissante entre l'entrée 32 et la sortie 33 du carter 30 du dispositif d ' e n t r a i n eme n t de fluide 1 selon l'invention. Un coefficient de variation de ce diamètre D entre l'entrée 32 et la sortie 33 du carter 30 est compris entre 0,5 et 0,95. Par exemple, la surface interne 31 est de forme tronconique de révolution d'axe X, le bord radialement externe 21 de la vis d'Archimède 20 étant alors inscrite dans une enveloppe elle-même tronconique de révolution quasiment identique à la forme de la surface intérieure 31 du carter 30. En variante de réalisation, ici illustrée à la figure 4, la surface intérieure 31 présente une forme hyperboloïde de révolution d'axe X, la vis d'Archimède 20 étant elle-même inscrite dans cette même forme hyperboloïde de révolution d'axe X. De nouveau, cette variation en décroissance du diamètre D en section va permettre d'accélérer la vitesse d'éjection du fluide entraîné par le dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention pour un débit donné. Cette particularité associée à la variation de la valeur du pas d'hélice P de la vis d'Archimède 20 précédemment décrit permet d'obtenir un dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 qui permet d'entraîner selon des débits et des vitesses extrêmement importants un fluide pouvant comporter des éléments solides de manière simple, fiable et robuste.

En variante de réalisation, la tuyère d'éjection 2 est montée de sorte à être orientable à volonté. Dans une autre variante de réalisation, les moyens d'éjection comportent des moyens formant déflecteur 40,45 du fluide S ainsi propulsé par le dispositif d' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention. Ces moyens formant déflecteurs viennent en complément de la tuyère d'éjection 2 ou en remplacement de cette dernière. De plus, ces moyens formant déflecteur peuvent être montés de sorte à pouvoir être orientables à volonté. Dans la variante particulière de réalisation de la figure 5, les moyens formant déflecteur comportent deux déflecteurs 40, 45 montés sur le carter 30 de manière symétrique l'un par rapport à l'autre et mobile à rotation selon un axe 42 perpendiculaire à l'axe longitudinal X du carter 30. Ainsi en position de déflection complète, les déflecteurs 40,45 s'étendent en regard de la sortie 33 du dispositif d'entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention. Cette position déflection complète est illustré en figure 5 par le déflecteur 40 en trait plein et le déflecteur 45 en trait discontinu. En position ouverte de non déflection, les déflecteurs 40 et 45 sont pivotés autour de l'axe 42 de sorte à dégager la sortie 33 du dispositif d'entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention. Sur la figure 5, le déflecteur 45 en trait plein illustre cette position ouverte de non déflection. Afin de déplacer les déflecteurs 40 et 45 entre les deux positions précédemment décrites, le dispositif d'entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention comprend en outre des moyens de mise en mouvement 43, ici sous la forme de vérin, fixés, à une première extrémité, mobile à rotation sur le carter 30 autour d'un point ou d'un axe 44 situé, ici, en avant du dispositif d'entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention, au voisinage de l'entrée 32. Les moyens de mise en mouvement 43 sont en outre fixés, à une deuxième extrémité, mobile à rotation aux déflecteurs 40 et 45 autour d'un axe ou un point 41 prévu à cet effet sur les déflecteurs 40 et 45. En variante, les moyens de mise en mouvement 43 sont des vis sans fin. D'autres moyens de mise en mouvement 43 peuvent être utilisés. Le dispositif d'entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention peut ainsi réaliser dans une application pratique dynamique (monté comme hélice sur un navire) une marche arrière du navire : les moyens formant déflecteur 40,45 divergent le flux de sortie vers l'avant et créé donc une rétro action amorçant d'abord un ralentissement et ensuite un mouvement vers l'arrière du navire. II est à noter qu'un tel dispositif d'entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention est extrêmement robuste. La vis d'Archimède 20 peut être construite, par exemple, en acier soudé sur l'arbre 10 à partir d'une développante de la vis d'Archimède 20 intérieure au carter 30. Le pas variant est calculé suivant les règles de la géométrique descriptive. Par exemple, une formulation de type « B-Spline » peut être utilisée de telle sorte à obtenir un standard reproductible pour tous les dispositifs d'entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention choisis. Ainsi le dispositif d'entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention est capable d'absorber sans dommage dans une application statique ou une application dynamique des graviers & granulats de toutes natures soit par suite de débordement dans le premier cas ou soit par suite de navigation dans des zones à faible profondeur dans le deuxième cas.

Du fait de son profil dont l'entrée 32 est de grand diamètre et la sortie 33 de petit diamètre, nous obtenons un resserrement et une accélération suivant la formule de Bernoulli permettant de contrer tout effet de cavitation. Une application pratique d'un dispositif d ' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention tel qu'il vient d'être décrit est 1 ' entraînement ou la propulsion des fluides dans un système de séparation cyclonique tel que précédemment décrit. Il est aussi possible d'utiliser de tels dispositifs d ' entraînement ou de propulsion de fluide 1 selon l'invention pour réaliser des injections de fluide à travers des buses d'injection afin de réaliser des mélanges homogènes dans des cuves à contenance très élevée. Bien entendu, il est possible d' apporter l'invention de nombreuses modifications sans sortir cadre de celle-ci.