La présente invention concerne de manière générale un appareil séparateur de liquides non miscibles, de densités différentes, notamment avec extraction du liquide le plus léger, et recyclage en circuit fermé du liquide le plus lourd. Ainsi, l'invention peut s'appliquer à la séparation de phases liquides constituées d'hydrocarbures et d'eau, de phases organiques et d'eau, ou de tous liquides non miscibles, ceci dans divers domaines industriels, y compris l'industrie alimentaire.

Il est connu dans l'art antérieur des dispositifs divers procédés de séparation de liquides non miscibles, qui travaillent à l'air libre, ce qui favorise le développement bactérien dans les milieux liquides à traiter, notamment les milieux aqueux.

On connaît aussi, par la demande de brevet internationale N °W0 95103868, un appareil pour la séparation de liquides non miscibles, qui est basé essentiellement sur les turbulences engendrées par des ailettes disposées au sein du système, qui provoqueraient la séparation de l'élément aqueux des hydrocarbures. En contrepartie, ce système présente notamment l'inconvénient d'être compliqué à mettre au point car l'évacuation de la phase lourde est dépendante de la proportion de chaque liquide. Si celle-ci change, un nouveau réglage est nécessaire. Enfin, le tube de séparation est coûteux à réaliser et le prix des nombreuses vannes d'évacuation rend cet équipement onéreux.

Le document FR 2 781 688 présente quant à lui un déshuileur où le fluide à traiter est amené par le dessus d'un réservoir de séparation à deux compartiments, le fluide à traiter étant injecté vers le bas dans la partie inférieure du premier compartiment de ce réservoir. Le flux d'alimentation trouvant un point d'arrêt sur la paroi inférieure, il remonte ensuite vers une grille et le haut du compartiment avec une turbulence pour améliorer la séparation des liquides non miscibles. Le fluide lourd est alors prélevé dans la partie inférieure du premier compartiment pour aller dans le deuxième compartiment, alors que la partie légère est aspirée depuis le haut du premier compartiment. Ce système présente l'inconvénient d'être complexe avec les deux compartiments séparés et la géométrie de la grille et du premier compartiment qui créent la turbulence.

Enfin, le document FR2605898 décrit un séparateur de phases comportant des rotors pour injecter du gaz dans le fluide à traiter afin de l'écrémer. Ce dispositif est complexe car il comporte de nombreuses pièces en mouvement, et de plus l'injection de gaz doit être réalisée de manière à ne pas compromettre la sécurité de l'installation. Il faut donc choisir le gaz injecté et dimensionner le réservoir principal en tenant compte de nombreuses contraintes de sécurité. La fabrication et l'utilisation de ce système sont donc onéreuses et complexes.

Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients des documents de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un séparateur de liquides non miscibles simple, sans aucun organe de séparation en mouvement.

Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un séparateur de liquides non miscibles formant un fluide à traiter avec au moins un premier liquide dispersé dans un deuxième liquide, comportant un réservoir de séparation avec une entrée d'alimentation en fluide à traiter, caractérisé en ce que l'entrée d'alimentation est agencée dans la partie inférieure du réservoir de séparation, et en ce qu'un flux d'alimentation est injecté par l'entrée d'alimentation avec une vitesse d'alimentation ayant une composante ascensionnelle, par au moins un conduit d'alimentation comportant des moyens de réduction de la dispersion dudit au moins un premier liquide du fluide à traiter. Le séparateur selon l'invention est très simple à réaliser, il n'y a qu'un seul réservoir à fabriquer et ce sont les moyens de réduction de la dispersion du conduit d'alimentation qui permettent de séparer les fluides. La vitesse ascensionnelle du fluide permet de diriger le liquide séparé directement vers le haut, ce qui améliore l'efficacité du système car la phase légère y restera.

Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que le réservoir de séparation comporte aussi dans la zone inférieure une sortie d'évacuation pour un des liquides séparé, traversée par un flux d'évacuation ayant une vitesse d'évacuation, et en ce que les moyens de réduction de la dispersion créent une vitesse d'alimentation supérieure à la vitesse d'évacuation. La vitesse d'alimentation plus élevée provoque deux phénomènes : la séparation des liquides dans le conduit d'alimentation par grossissement des particules ou micelles du liquide dispersé d'une part, et d'autre part la projection vers le haut des deux phases séparées. La phase légère va donc aller naturellement plus haut que la phase lourde qui est évacuée avec une vitesse plus faible, ce dernier point contribuant à ne pas perturber l'ascension de la phase haute. En d'autres termes, les gouttelettes légères du liquide séparé projetées avec la vitesse d'alimentation plus importante que la vitesse d'évacuation ne seront pas entraînées par le flux d'évacuation car la vitesse de ce dernier est plus faible.

De manière avantageuse, l'entrée d'alimentation présente une section d'entrée dans le réservoir de séparation, la sortie d'évacuation présente une section de sortie du réservoir de séparation, et la section d'entrée est inférieure à la section de sortie. Cette géométrie garantit par construction que les vitesses d'alimentation et d'évacuation seront différentes. Par ailleurs, cette mise en œuvre procure un effet supplémentaire, car la faible section d'entrée provoque aussi une réduction de la dispersion.

Avantageusement, le flux d'évacuation dudit liquide du fluide à traiter est évacué par un conduit d'évacuation et en ce que l'un des conduits d'alimentation ou d'évacuation est inséré dans l'autre, au niveau de leur connexion au réservoir de séparation. Cette mise en œuvre intéressante permet de réduire la complexité du séparateur car il n'y a extérieurement qu'un seul conduit relié au réservoir, et cela provoque une séparation efficace des liquides car la longueur caractéristique de l'écoulement est réduite, de même que le rapport entre la section d'alimentation et le périmètre mouillé dans le cas où le conduit central est celui d'évacuation.

Avantageusement, le séparateur comporte des moyens de déflection du flux d'alimentation pour le dévier du flux d'évacuation. Cette mise en œuvre permet de diminuer le risque d'évacuation de la phase légère en séparant les flux.

Avantageusement, le séparateur comporte dans une partie haute du réservoir de séparation une sortie de soutirage d'une partie séparée du fluide à traiter et un moyen d'évacuation d'air. Lorsque le réservoir de séparation contient assez de liquide léger séparé, on peut aisément le retiré, ainsi que l'air éventuellement contenu, pour limiter le risque de contamination bactériologique.

Avantageusement, le séparateur comporte une crépine flottante d'aspiration apte à aspirer le flux d'alimentation dans un réservoir de stockage de fluide à traiter, et la crépine d'aspiration comporte un collecteur connecté à un tuyau d'alimentation relié au conduit d'alimentation. Le fluide à traiter prélevé est préférentiellement celui le plus pollué en phase légère par cette crépine flottante.

Avantageusement, la crépine d'aspiration comporte au moins un orifice d'aspiration horizontal agencé dans sa partie haute et relié au collecteur, en ce que le collecteur est vertical et en ce qu'il est apte à coulisser sur le tuyau d'alimentation. La position de la crépine s'ajuste automatiquement au niveau du liquide contenu dans le réservoir de stockage.

Avantageusement, le tuyau d'alimentation comporte des moyens de fixation réglables sur le réservoir de stockage du fluide à traiter. L'opérateur peut installer facilement le tuyau d'alimentation dans un environnement particulier qui n'a pas à être modifié pour recevoir le séparateur.

Avantageusement, le séparateur comporte des clapets anti-retour agencés sur les conduits reliés à la partie inférieure du réservoir de séparation. Le séparateur ne se vide pas si le flux d'alimentation n'est pas entretenu, ainsi son redémarrage est plus rapide et surtout il n'y a pas de développement bactériologique aérobique car le réservoir reste rempli de fluide, sans air.

Avantageusement, la sortie de soutirage est une tubulure captant la partie séparée à un niveau inférieur à la partie haute du réservoir de séparation. Il reste donc une partie de fluide léger en haut du réservoir qui améliorera la séparation des liquides.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 représente une vue d'ensemble, en coupe verticale, d'un séparateur conforme à la présente invention ;

- la figure 2 représente une vue en coupe verticale de l'ensemble de pompage représenté sur la figure 1 ;

- la figure 3 représente une vue en coupe verticale de la crépine d'aspiration de l'ensemble de pompage de la figure 2 ;

- la figure 4 représente une vue de dessus de la crépine de la figure 3. Le séparateur de liquides non miscibles, dont la figure 1 donne une vue d'ensemble, prélève dans le réservoir de stockage 1 le fluide à traiter 2, qui atteint dans le réservoir 1 un certain niveau 3. L'alimentation de l'appareil proprement dit, à partir du réservoir de stockage 1 , se fait ici par l'intermédiaire d'une pompe 4, constituée d'éléments adaptés au milieu liquide à véhiculer. L'entrée de la pompe 4 est reliée, par un tuyau rigide d'admission 5, à une crépine d'aspiration 6 (détaillée ci-après), flottante à la surface du fluide à traiter 2. La sortie de la pompe 4 est raccordée, par une tubulure d'admission 7 ascendante ou descendante, à un Té d'admission 8, en aval d'un clapet anti-retour 9, située au bas du conduit d'alimentation 10, d'axe vertical 1 1 . Le réservoir de séparation 12 de l'appareil, suivant l'axe vertical 1 1 , constitue la chambre de décantation de la phase liquide légère 13. La partie supérieure 14 du réservoir de séparation 12 comporte une sortie 15 de soutirage de la phase légère décantée 13 par un moyen de soutirage 16, représenté par une vanne sur la figure 1 . Un indicateur de niveau 17 permet de visualiser le remplissage et le niveau effectif de décantation 18 de la phase légère 13 dans le réservoir de séparation 12 du séparateur de phases liquides non miscibles. L'appareil travaillant sous pression, un purgeur d'air automatique 19 peut être disposé sur le sommet du réservoir de séparation 12. A l'intérieur du conduit d'alimentation 10, suivant l'axe vertical 1 1 , est disposé un conduit d'évacuation central 20, partant de la base du Té d'admission 8, par une réduction de diamètre 21 . Le conduit d'évacuation 20, est relié par la réduction de diamètre 21 vers le conduit 22 à un clapet anti-retour 23, monté en aval de ce dernier. Une tubulure de refoulement 24, partant du clapet 23 au bas du corps inférieur 10, revient au réservoir de stockage 1 .

Le fonctionnement d'ensemble du séparateur, décrit jusqu'ici, est le suivant : le réservoir de stockage 1 contenant le fluide a traiter 2, incluant un liquide plus léger que l'autre, il y a lieu de considérer, dans un premier temps, la taille des micelles du fluide léger, qu'il est nécessaire de rassembler afin d'augmenter le volume, donc le poids de ces micelles, dans le but de favoriser la séparation de phases non miscibles. Les parois du circuit hydraulique dans son ensemble, sont constituées de matériaux "lisses", afin de réduire autant que possible les rugosités qui engendrent des turbulences néfastes à la séparation des liquides. Sur son trajet d'admission entre le réservoir de stockage 1 et le haut de l'espace annulaire 28 du conduit d'alimentation 10 du séparateur, le fluide présente ainsi une répartition des vitesses, dans la section notamment circulaire des tubulures, qui part d'une valeur nulle contre la paroi, pour passer par un maximum au centre de la section, donc sur l'axe du tube, lieu où le rassemblement des micelles se produit effectivement. L'axe des tubulures est donc le lieu où s'effectue un grossissement des micelles et donc une réduction de la dispersion du liquide dispersé. Parvenu ainsi dans la partie basse du conduit d'alimentation 10 du séparateur, le fluide entame alors, à l'intérieur du volume annulaire 29 délimité entre la tubulure centrale d'évacuation 20 et la paroi du conduit d'alimentation 10, un trajet ascendant avec écoulement "unidimensionnel", c'est-à-dire un écoulement où tous les filets fluides sont parallèles, les uns aux autres, et constants dans une section droite quelconque. Dans le conduit formé par le volume annulaire 29, dont la section est moins importante que celle de la tubulure d'évacuation 20, la loi de répartition des vitesses rappelée ci-dessus s'applique toujours. Il se produit alors un grossissement des micelles du liquide le plus léger, qui deviennent ici des gouttes, ceci à un niveau situé au-dessus du niveau de l'entrée 28. Ainsi le fluide traité, c'est-à- dire le fluide dont la phase la plus légère a été éliminée, s'écoule par la tubulure centrale 20 du réservoir de séparation 10 du séparateur. La vitesse d'alimentation supérieure à la vitesse d'évacuation permet au fluide léger séparé de poursuivre son trajet ascendant, dans le corps supérieur 12 du séparateur, laissant ainsi un fluide "lourd", exempt de phase légère, s'évacuer vers le réservoir de stockage 1 par la tubulure centrale d'évacuation 20 du corps inférieur 10 et la tubulure de refoulement 24. Le fluide léger se trouve ainsi "piégé" dans la partie haute du réservoir de séparation 12 du séparateur et, de là, peut être soutiré manuellement, ou automatiquement selon le degré d'automatisme souhaité par l'utilisateur, par la sortie 15. L'organe de purge d'air 19, à fonctionnement automatique, permet ici de prendre en compte la présence de turbulences de surface, impliquant une absorption d'air, dans le réservoir de stockage 1 dans laquelle est puisé le fluide à traiter 2. Le cycle de séparation, décrit ci-dessus, s'établit de façon permanente et continue, lorsque l'appareil reste en fonctionnement.

La crépine d'aspiration 6, bien visible sur les figures 2, 3 et 4 auxquelles on se référera maintenant, permet l'extraction du fluide à traiter 2 pratiquement au niveau 3, de manière à pomper en priorité la couche supérieure du réservoir de stockage. La crépine 6, essentiellement constituée d'un cylindre massique d'un matériau proche de 0,9 de densité, comme cela est le cas à titre d'exemple non limitatif du polypropylène, comprend un collecteur central cylindrique 27, relié à des orifices d'admission 26 du liquide léger surnageant aspiré en priorité par le moyen de pompage 4. La crépine 6 permet ainsi un auto-ajustement de sa position au niveau de la surface 3 du liquide 2 à traiter, ses dimensions étant proportionnelles au débit et à la hauteur de fluctuation du niveau 3 du fluide 2 à traiter.

Enfin, le tuyau rigide d'admission 5, en forme de U, qui plonge dans la cuve de stockage 1 , est avantageusement fixé au réservoir de stockage (1 ) par des aimants permettant un positionnement ajustable et son extrémité est dirigée vers le haut du liquide pour centrer et laisser le flotteur 6 en autoajustement à la surface 3 du liquide 2.

Une opération d'agglomération préliminaire des micelles est effectuée par convergence au centre des orifices d'aspiration 25 du flotteur représenté sur les figures 1 et 2, et plus en détail sur les figures 3 et 4, à la jonction des canaux 26 qui alimentent le canal central 27 d'évacuation du liquide dense. Ainsi, la crépine d'aspiration 6, flottant sur le fluide à traiter 2 de par sa densité voisine de 0,9 pour une application le plus souvent en milieu aqueux, est raccordée au tuyau rigide d'admission 5 qui, selon sa longueur, autorise le fonctionnement de l'appareil pour un niveau 3 variable, à l'intérieur de certaines limites.

Le séparateur de produits liquides non miscibles, précédemment décrit, est applicable entre autres à :

- la séparation huile/eau dans le secteur de la machine-outil,

- la séparation d'hydrocarbures dans l'industrie de pétrole,

- la séparation des corps gras rencontrés dans l'industrie agroalimentaires, - la séparation de l'eau de mer et du pétrole brut lors de la vidange des navires pétroliers, etc..

Dans toutes ces applications, le séparateur objet de l'invention permet une récupération et une réutilisation des deux phases liquides séparées, ou de l'une au moins de ces phases, contrairement aux procédés de destruction qui, de plus, engendrent soit une pollution environnementale, soit un coût de destruction élevé.

On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. En particulier, il est fait référence à une alimentation par une pompe, on pourrait également envisager d'utiliser une alimentation par gravité ou tout autre système d'injection forcée.