BE1031538B1 - Sortie de lye au sein du filtre de lye - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet une unité de filtrage (10) de lye apte à filtrer des résidus ferreux et des précipités de fer ainsi que toute autre substance présents dans une solution d’électrolyte issue d’une unité d’électrolyse, l’unité de filtrage (10) de lye comportant : - une cuve (12) s’étendant selon une direction principale d’élongation verticale (A) et comportant une paroi latérale (18), - une canalisation d’entrée (44) de lye dans la cuve (12), et - une canalisation de sortie (46) de lye hors de la cuve (12), l’unité de filtrage (10) de lye étant caractérisée en ce que la canalisation de sortie (46) de lye présente une portion de section décroissante (48) selon la direction d’évacuation du lye.
Description
TITRE : Sortie de lye au sein du filtre de lye
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne une unité de filtrage du lye apte à filtrer des résidus ferreux et des précipités de fer ainsi que toute autre impureté présents dans une solution d’électrolyte issue d’une unité d’électrolyse par exemple pour la production de dihydrogène (H2) et de dioxygène (O2).
L’invention concerne plus particulièrement une unité de filtrage de lye congue pour faciliter sa maintenance.
Arrière-plan technique
Le filtre de lye, également appelé unité de filtrage de lye, est utilisé pour filtrer les résidus ferreux, les précipités de fer ainsi que toute autre impureté présente, même en quantité négligeable.
En figures 1 et 2 est représentée une unité de filtrage 100 de lye selon l’art antérieur. L'unité de filtrage 100 de lye comporte une cuve 12 présentant une canalisation d’entrée 44 de lye et une canalisation de sortie 46 de lye ainsi que deux éléments de capture d’impuretés placés dans la cuve 12 dont 1) au moins un barreau aimanté 28 pour récupérer les particules magnétiques (peu importe la dimension), et il) UN panier 30 supportant un tamis intérieur formé d’un grillage serré métallique dédié à la capture des particules non magnétiques (peu importe la taille).
Suite à cette action de capture de molécules, le filtre 100 de lye doit être nettoyé de ces agglomérats de fer et/ou de toute autre substance de manière récurrente pour conserver l'efficacité du système. L'ensemble des agglomérats de fer, des substances minoritaires et des molécules filtrées sont considérés comme étant des impuretés.
Cette opération de maintenance est assez lourde et peu aisée, étant donné la masse et l'encombrement stérique du filtre 100 de lye ainsi que ceux liés au(x) barreau(x) aimanté(s) 28 et au panier 30 au sein du filtre 100 de lye.
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Les éléments rendant l’operation de maintenance pénible sont les suivants : !) le panier 30 contenant un tamis formé d’un grillage serré métallique, extrêmement lourd, qui est fixé à l’aide de vis sur une cale de la paroi latérale dufiltre 100 de lye et qui est caractérisé par le fait que le fond est localisé à proximité de l’extrémité inférieure du filtre 100 de lye, et il) le(s) barreau(x) aimanté(s) 28 qui est (sont) directement fixé(s) sur le couvercle du filtre 100 de lye, le couvercle étant surmonté d'au moins une poignée nécessaire pour soulever l’ensemble composé du couvercle et du (des) barreau(x) aimanté(s) 28.
Classiquement, la canalisation d’entrée 44 de lye et la canalisation de sortie 46 de lye sont similaires en termes de forme et de taille. Comme le montrent les figures 1 et 2 de l’art antérieur, la canalisation d’entrée 44 de lye et la canalisation de sortie 46 de lye sont cylindriques, de section circulaire et constante. La section de la canalisation d’entrée 44 de lye et la section de la canalisation de sortie 46 de lye présentent des dimensions identiques. En raison des frottements et de la résistance à la circulation de lye induits par les éléments à l’intérieur de la cuve 12, on observe une perte de charge entre la canalisation d'entrée 44 de lye et la canalisation de sortie 46 de lye.
Ainsi, la pression dans la canalisation de sortie 46 de lye est inférieure à la pression dans la canalisation d’entrée 44 de lye, un phénomène physique tout à fait cohérent.
A cela s'ajoute le fait que la jonction entre la canalisation d’entrée 44 de lye ou de sortie 46 de lye et la cuve 12 présente à titre exceptionnel des fuites dans la mesure où l'étanchéité de la jonction n’est pas toujours absolue suite à une défaillance identifiée au niveau de la soudure entre la canalisation d’entrée 44 de lye ou de sortie 46 de lye et la cuve 12. Les fuites accentuent les pertes de charge entre la canalisation d'entrée 44 de lye et la canalisation de sortie 46 de lye.
Les pertes de charge entre la canalisation d’entrée 44 de lye et la canalisation de sortie 46 de lye sont néfastes au bon fonctionnement de l’unité de filtrage 100 de lye. En particulier, elles entrainent une accumulation d'impuretés à proximité de la canalisation de sortie 46 de lye ce qui encrasse le panier 30 localement et nuit à la filtration. L'encrassement du panier 30 à proximité de la sortie nécessite une opération de maintenance de l'unité de filtrage 100 de lye pour nettoyer le panier 30.
Résumé de l’invention
L’invention concerne une unité de filtrage de lye apte à filtrer des résidus ferreux et des précipités de fer ainsi que toute autre impureté présents dans une solution d’électrolyte issue d’une unité d’électrolyse, l’unité de filtrage de lye comportant : - une cuve s'étendant selon soit une direction principale d’élongation verticale, soit une direction principale d’élongation horizontale, soit une direction principale d’élongation quelconque comprise entre les plans horizontal et vertical définis selon le repère V, L, T, et comportant une paroi latérale, - une canalisation d’entrée de lye dans la cuve, et - une canalisation de sortie de lye hors de la cuve, la canalisation de sortie de lye présentant une portion de section décroissante selon la direction d’évacuation du lye.
La canalisation d’entrée de lye peut être connectée de manière fluidique à un orifice d’entrée dans la paroi latérale.
La canalisation de sortie peut être connectée de manière fluidique à un orifice de sortie dans la paroi latérale.
La canalisation de sortie peut être située sous la canalisation d’entrée.
La canalisation de sortie peut présenter une forme d’entonnoir, de sorte que, grâce à l’élargissement de la canalisation de sortie en contact avec la cuve, le lye peut être extrait à une vitesse significative en n’'emportant pas une quelconque impureté vu que cette dernière est éliminée dans la cuve préalablement.
La portion de section décroissante peut présenter une section de forme circulaire.
Le diamètre de la portion de section décroissante peut décroître de manière linéaire.
La longueur de la portion de section décroissante selon la direction d'évacuation de lye peut être égale au diamêtre minimal de la portion de section décroissante multiplié par un coefficient.
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Le diamètre maximal de la portion de section décroissante peut être égal au diamètre minimal de la portion de section décroissante multiplié par un coefficient.
Le diamètre minimal de la portion de section décroissante peut être égal au diamètre de la section de la canalisation d’entrée.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: [Fig.1] est une vue en perspective d’une unité de filtrage de lye de l’art antérieur ; [Fig.2] est une vue schématique en coupe de l’unité de filtrage de lye de la figure 1 qui montre l'agencement du barreau aimanté et du panier dans l’unité de filtrage de lye ; [Fig.3] est une vue en perspective d’une unité de filtrage de lye selon l'invention montrant la canalisation de sortie présentant une portion de section décroissante ; [Fig.4] est une vue en coupe transversale de l’unité de filtrage de lye de la figure 3 montrant les formes respectives des canalisations d'entrée et de sortie, [Fig.5] est une vue schématique et partielle de l’intérieur de la cuve montrant un embout du barreau aimanté de l’unité de filtrage de lye de la figure 3.
Description détaillée de l'invention
Pour la description de l'invention et la compréhension des revendications, on adoptera à titre non limitatif et sans référence limitative à la gravité terrestre les orientations verticale, longitudinale et transversale selon le repère V, L, T indiqué aux figures dont les axes longitudinal L et transversal T s'étendent dans un plan horizontal. Par convention, l'axe vertical V est orienté du bas vers le haut et l’axe longitudinal L est orienté de l’arrière vers l’avant.
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Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence.
L’invention concerne une unité de filtrage 10 de lye apte à filtrer des résidus ferreux et des précipités de fer ainsi que toute autre impureté dans une solution d’électrolyte issue d’une unité d’électrolyse.
Une unité de filtrage 10 de lye selon l'invention est représentée en figure 3. L'unité de filtrage 10 de lye comporte une cuve 12 s'étendant selon une direction principale d’élongation verticale À entre une face inférieure 14 et une face supérieure 16.
La cuve 12 comprend une paroi latérale 18. La cuve 12 présente une forme générale cylindrique d’axe A et de section circulaire. La paroi latérale 18 est courbe et s'étend selon la circonférence du cylindre formé par la cuve 12. La paroi latérale 18 est parallèle à l'axe A. Toute autre configuration géométrique définissant la paroi latérale 18 entre dans la description de la présente invention étant donné que les caractéristiques techniques associées à cette dernière sont indépendantes de la configuration géométrique.
Pour permettre l’accès à l’intérieur de la cuve 12 par exemple pour l'intervention d’un opérateur, la face supérieure 16 comporte une ouverture 20. L'unité de filtrage 10 de lye comporte un couvercle 22 apte à coopérer avec la face supérieure 16 de la cuve 12 pour obturer l’ouverture 20 et permettre de fermer hermétiquement la cuve 12.
La cuve 12 comporte un orifice d’entrée 24 de lye et un orifice de sortie 26 de lye. Ainsi, le lye provenant de l’unité d’électrolyse est introduit dans la cuve 12 de l’unité de filtrage 10 de lye par l’orifice d'entrée 24 de lye.
Le lye introduit dans la cuve 12 par l’orifice d’entrée 24 de lye traverse la cuve 12 pour être filtré et ressort par l’orifice de sortie 26 de lye. Le lye une fois filtré peut être réinjecté dans l’unité d’électrolyse. L'orifice d’entrée 24 de lye et l’orifice de sortie 26 de lye sont placés dans la paroi latérale 18. Les orifices d'entrée 24 de lye et de sortie 26 de lye peuvent être positionnés par exemple l’un au-dessus de l’autre. Les orifices d’entrée 24 de lye et de sortie 26 de lye peuvent également être positionnés selon des positions diamétralement opposées ou peuvent avoir des orientations quelconques.
De préférence, l'orifice d'entrée 24 de lye se situe dans une portion
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En référence aux figures 4 et 5, l’unité de filtrage 10 de lye comporte au moins un barreau aimanté 28 s’étendant verticalement. Le barreau aimanté 28 est fixé sur une face inférieure du couvercle 22 et s'étend vers le bas lorsque le couvercle 22 est positionné pour obturer ouverture 20. Le barreau aimanté 28 permet la capture de particules magnétiques.
L’unité de filtrage 10 de lye comporte un panier 30 délimitant une cavité 32 s'étendant selon la direction verticale A. Le panier 30 présente une forme cylindrique d’axe A. Le panier 30 comporte une face supérieure 34 délimitant une ouverture centrale 36 apte à recevoir le barreau aimanté 28.
La face supérieure 34 du panier 30 comporte également un rebord 38 périphérique apte à reposer sur une cale 40 faisant saillie d’une face interne de la paroi latérale 18. La face supérieure 34 du panier 30 est placée ici à mi- hauteur dans la cuve 12 entre l’orifice d'entrée 24 de lye et l’orifice de sortie 26 de lye. Ainsi, le lye entrant dans la cuve 12 s’engouffre dans la cavité 32, traverse les parois du panier 30 et ressort par l’orifice de sortie 26 de lye.
L’unité de filtrage 10 de lye comporte un orifice de purge 42 placé dans la face inférieure 14 de la cuve 12.
Pour permettre la circulation du lye, l’unité de filtrage 10 de lye comporte : - une canalisation d’entrée 44 de lye dans la cuve 12, et - une canalisation de sortie 46 de lye hors de la cuve 12.
La canalisation d’entrée 44 de lye est connectée de manière fluidique à l’orifice d'entrée 24 de lye dans la paroi latérale 18.
La canalisation de sortie 46 de lye est connectée de manière fluidique à l’orifice de sortie 26 de lye dans la paroi latérale 18.
Le lye peut circuler au sein d’un circuit fermé entre l’unité d’électrolyse et Vunité de filtrage 10 de lye. Le lye acheminé dans la canalisation d’entrée 44 de lye provient de l’unité d’électrolyse. Le lye évacué dans la canalisation de sortie 46 de lye est redirigé vers l'unité d’électrolyse, potentiellement après un traitement supplémentaire.
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Selon une caractéristique de l'invention, la canalisation de sortie 46 de lye présente une portion de section décroissante 48 selon la direction d'évacuation du lye qui correspond ici à la direction pointée par le vecteur longitudinal L, cette section décroissante 48 étant précédée par une portion proximale 56, placée entre la cuve 12 et la portion de section décroissante 48, de taille supérieure à la section décroissante 48 ainsi qu’à la section d'entrée 44 de lye.
La portion proximale 56 permet d’accélérer le lye en augmentant la vitesse du fluide. L'augmentation de la vitesse du fluide permet de limiter les pertes de charge dans la canalisation de sortie 46 de lye et ainsi d’éviter l'accumulation des impuretés sur une portion du panier 30 à proximité de la canalisation de sortie 46 de lye.
Selon un exemple de réalisation, la canalisation de sortie 46 de lye est située sous la canalisation d’entrée 44 de lye. La canalisation de sortie 46 de lye est plus basse que la canalisation d'entrée 44 pour favoriser l’écoulement du lye depuis l’entrée vers la sortie. En outre la canalisation d’entrée 44 de lye est située à la verticale de la canalisation de sortie 46 de lye. Ceci est classiquement imposé par l'agencement du circuit reliant l’unité de filtrage 10 de lye à l’unité d’électrolyse. En variante, les canalisations d'entrée 44 de lye et de sortie 46 de lye peuvent être diamétralement opposées ou peuvent avoir des orientations quelconques.
La canalisation de sortie 46 de lye présente une forme d’entonnoir couché, l’axe de l’'entonnoir s'étendant selon la direction longitudinale L. La portion de section décroissante 48 présente une section 50 de forme circulaire.
Le diamètre de la portion de section décroissante 48 décroit de manière linéaire le long de la direction L entre un diamètre maximal D et un diamètre minimal C.
La canalisation de sortie 46 de lye comporte une portion proximale 56 placée entre la cuve 12 et la portion de section décroissante 48, la portion proximale 56 étant de forme cylindrique et de diamètre égal au diamètre maximal D.
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La canalisation de sortie 46 comporte une portion distale 58 placée en aval de la portion de section décroissante 48, la portion distale 58 étant de forme cylindrique et de diamètre égal au diamètre minimal C.
La longueur B de la portion de section décroissante 48 selon la direction L d’évacuation de lye est égale au diamètre minimal C de la portion de section décroissante 48 multiplié par un coefficient.
Le diamètre maximal D de la portion de section décroissante 48 est égal au diamètre minimal C de la portion de section décroissante 48 multiplié par un coefficient.
Le diamètre minimal C de la portion de section décroissante 48 est égal au diamètre E de la section de la canalisation d'entrée 44 de lye.
Le barreau aimanté 28 comporte un embout 52 emmanché sur l'extrémité basse du barreau aimanté 28. L’embout 52 a la forme d’un cylindre creux et présente en outre une face inférieure 54 pleine en contact avec le panier 30 permettant de maintenir le panier 30 à une profondeur donnée et d’éviter sa rétractation sous l'effet des différentiels de pression.
Les modes préférentiels décrits ci-avant permettent malgré tout de considérer une orientation quelconque de l’unité de filtrage 10 de lye. Ainsi, cette dernière peut être disposée selon une direction d’élongation principale horizontale ou l’une quelconque direction d’élongation principale comprise entre les plans horizontal et vertical définis selon le repère V, L, T. Peu importe l'orientation suivie, toutes les caractéristiques techniques associées aux configurations géométriques de l’unité de filtrage 10 de lye et éléments constitutifs de l'invention (orifice d'entrée 24 de lye, orifice de sortie 26 de lye, barreaux aimantés 28, panier 30, … ) décrites dans la description restent identiques en donnant un ensemble de résultats identiques.
Claims (8)
1. Unité de filtrage (10) de lye apte à filtrer des résidus ferreux et des précipités de fer ainsi que toute autre impureté dans une solution d'électrolyte issue d’une unité d’électrolyse, l’unité de filtrage (10) de lye comportant : - une cuve (12) s'étendant selon soit une direction principale d’élongation verticale (A), soit une direction principale d’élongation horizontale, soit une direction principale d’élongation quelconque comprise entre les plans horizontal et vertical définis selon le repère V, L, T, et comportant une paroi latérale (18), - une canalisation d’entrée (44) de lye dans la cuve (12), et - une canalisation de sortie (46) de lye hors de la cuve (12), l’unité de filtrage (10) de lye étant caractérisée en ce que la canalisation de sortie (46) de lye présente une portion de section décroissante (48) selon la direction d'évacuation du lye.
2. Unité de filtrage (10) de lye selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la canalisation d’entrée (44) de lye est connectée de manière fluidique à un orifice d’entrée (24) de lye dans la paroi latérale (18).
3. Unité de filtrage (10) de lye selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la canalisation de sortie (46) de lye est connectée de manière fluidique à un orifice de sortie (26) de lye dans la paroi latérale (18).
4. Unité de filtrage (10) de lye selon les revendications 2 et 3 combinées, caractérisée en ce que la canalisation de sortie (46) de lye est située sous la canalisation d’entrée (44) de lye.
5. Unité de filtrage (10) de lye selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la canalisation de sortie (46) de lye présente une forme d’entonnoir.
6. Unité de filtrage (10) de lye selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la portion de section décroissante (48) présente une section (50) de forme circulaire.
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7. Unité de filtrage (10) de lye selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le diamètre de la portion de section décroissante (48) décroît de manière linéaire.
8. Unité de filtrage (10) de lye selon la revendication 6, caractérisée en ce que le diamètre minimal (C) de la portion de section décroissante (48) est égal au diamètre (E) de la section de la canalisation d'entrée (44) de lye.
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