Brevet FR2074573A1 — publié le 19711008

Dans la demande de brevet français n 692 25 192 intitulée "Echangeurs chimiques ou thermiques ou cryocéniques par cavitation en phases liquide-gaz" on a décrit un procédé permettant d'obtenir avec de hauts rendements des échanges entre phases. La présente invention recherche des emplois duprocede dans d'autres problèmes n'ayant pas pour objet princlpal d'opérer des échanges chimiques, ou thermiques ou cryogéni es, mais suscepti- bles toutefois, sans qu'il soit sorti du @ed@@ le @@@@ @ention d'être le siège, à titre secondaire on par@sit ire, @@écharges dont nous citarons, à titre d'exemples non-restr @@@@@ les var@a tions de température, condensations, diss@lutions physico-chimiques. Un gaz et un liquide se trouvant mis on pré@@@@@ dens @ertaine@ conditions la cavitation, si elle appara@t, confère a@ liguide les caractéristiques d'un système à deux phases se @ara@té@isa@t par la formation de cavité. Dans le procédé mis en oeuvre, ou l'on introdui @@ , gaz dans la phase liquide, on entendra par cavitation la pse@do-cavitation cavitation de gaz, sans tenir compte de la cavitation pouvant êtr@ le fait des gaz dissous. La cavitation, dans l'exposé descriptif, sera appelée "cohé- rente" ou continue si la cavité présente une forme définie et stable, et discontinue si elle apparaîf sous la form@ d'une dispersion instable et mobile de bulles de gaz dans le liquide. Selon l'invention, l'organe générateur de la cavi-tatton est unecloche affectant la forme d'un paraboloide de révolution l'expérience ayant montré que les meilleurs résultats étaient obtenus quand la génératrice de la cloche était une parabole de 2 définition : y = 0,17 x . Des résultats satisfaisants ont été obtenus aussi a l'aide d'une cloche cylindrique dont le fona était bombé et affectait la forme paraboloidique définie ci-dessus, la jupe cylindrique ayant la même hauteur que le fond bombé. On a constaté aussi que l'arrivée du gaz au voisinage du forer du paraboloide de la cloche était favorable. La fig. I de la Pl. ldéfinit le principe de l'invention et le mode d'intervention de la cloche. Dans une colonne I on a disposé coaxialement une cloche de c.a- vitation 2 maintenue submergée par le liquide ? circulant d-. vers le bas de la colonne. L'arrivée du gaz dans la cloche est assurée par un ajutage 4. Dans l'expérience décrite, le gaz étalt de l'air â la pression de 0,3 bar, et le liquide 3 était de l'eau, Le mouvement du liquide des@endant, dans l'expérience, était assuré par l'aspiration d'une petite pompe centrifuge de laboratoire, d'un débit de 2000 1/h, dont le refoulement, en cyclage, était relié au sommet de ma colonne I. Toutefois, dans le cadre de l'inven ti@@, la circulation du @iquide dans la colonne pent être ass@@ee@a@ssi par @e refoulement d'une pompe non-volumétrique ou de type di@ @@ engrenages" placée en amont de la colonne I. Les deux types pc@@@@les de montage sont représentés en a et b dans la fig, 2 @@ a pl, II. Dès la mise en marche de la pomps et après l'ouverture de l'arrivée du gaz, un niveau d'équili@@@ @tablit en 5, séparant la phase liquide de la phase gazeuse. @u centre de ce plan de séparati@r l'e@@onn crense dans la phase liquide, la clo@@@ @@@@@@in té, non pas dispersée, mais cchérente. La veine gazeuse formée se rétré@@ @@@@@@ sens de la circula tion liquide et, quittant la partie @@@@@@@eure de la colonne I. pénètre en s'amincissant constamment d@@@ l'@xe de la canalisation d'aspiration 6 dont elle suit avec se@pl@@@@ les circonvolutions jusqu'à l'entrée de la pompe. On obser@e @ue les filets liquides, tournant rapidoment autour de la veire y@@@@se, en réduisant constamment la section Dans l'expérience, l'ouver@ure du @@@@@ était d'environ 45mm à l'entrée de la pompe, le diamètr@ de l@ @@@@e gazense était d'en @iren l mm, ce qui permet d'estimer q@ @@ @ression y régnant devait y atteindre environ 200 fois la @@@@@@@@ du gaz introduit dans la cloche. On constate d'ailleurs une éléva@@@@ @ensible de la température de la tuyenterie d'aspiration, par sui@e @@ t@avail de compression La section de la veine gazeuse est d'autant plus réduite que elle-ci s'éloigne de la cloche ; dans 1 @@ périence, une distance de 5@@ mm sépsrait la pompe duniveau de formation du vortex . Selon l'invention, on peut accro@@@@@@ pression de la veine gazeuse à l'aide d'un "serpentin de @@@@ @@ion" placé en aval de la cclonne et représenté dans les schém@ @@ mont Fig. 2 de la Pl. II. L'expérience montre que la pompe intervient comme agent de rup ture de la cavitation cohérente, qui @@@ @r@@sformée en cavitation dispersée, se manifestant au refoulement par une ébullition tumultueuse. Cependant, la rupture de la veine gazeuse de pression peut être obtenue autrement, par exemple au moyen d'un accroissement approprié de la section du refoulement, soit même par une libération de la phase liquide, dans l'atmosphère, par exemple, dont on revendiquera plus loin une application pour la production de mousses. Sous son aspect thermodynamique, l'expérience décrite fait apparaître (Fig. I de la pl. I) - une phase A d'aspiration avec compression rapide exothermique de la veine gazeuse - une phase B de rupture de la veine de pression dans la pompe; - une phase C prolongation de la phase B - comportant, par expansion des bulles, une détente endothermique avec travail de la phase gazeuse. Les résultats constatés montrent que le procédé permet de réaliser aisément avec des matériels légers des pressions gazeuses élevées qui sont produits habituellement à l'aide de compresseurs lourds à plusieurs étages. Ils permettent aussi d'expliquer que, dans les processus d 'é- change par cavitation en phases liquide-gaz, comme l'hydrogénation catalytique des glycérides, cité dans le brevet nO 692 25 192, on ait pu former des alcools, à basse pression (4 bars d'hydrogène) et à basse température (125-1500C) de marche ; alors que les alcools sont produits classiquement sous 300 bars et 3000C. On peut présumer que l'interface de la veine gazeuse et des filets liquides, od règnent, outre une circulation intense, les pressions et températures favorables d la réduction, est le siège de formation des alcools. Selon l'invention, on dispose d'un moyen de réaliser aussi des opérations dont l'objet principal n'est pas un échange liquide-gaz nous citerons - la compression d'un gaz, selon la disposition b de la Fig. 2 de la pl. II, et refoulant un liquide auxiliaire approprié dans un serpentin de compression, en sortie duquel un séparateur-purgeur avec clapet anti-retour permettra de recueillir le gaz comprimé dans un gazomètre de pression. - la formation et l'application de mousses, que ce soient des mousses polymérisées pour la fabrication de matériaux alvéolaires légers, ou de mousses pour l'extinction des incendies. On a représenté à la fig. 3 de la pl. II un shéma de dispositif de lutte contre l'incendie, pouvant être apporté à titre accessoire et complémentaire de matériels existants L'eau aspirée par la pompe classique 9 aspire, à l'aide d'un éjecteur 10 une dose appropriée d'un moussant Il. Le moussant dilué est refoulé dans le dispositif à cavitation, la cloche etant alimentée en gaz carbonique, ou azote détendu à partir d'une bouteille de pression 12 munie de son détendeur 13 Le tuyau muni de sa lance 14 est relié @ rectement à la sortie de l'appareil de cavitation, et joue le rôle de serpentin de compression. Le moussant dilué, à la sortie de la lance est émulsionne par l'explosion de la veine gazeuse à hautre pression et projeté par la pression de la pompe. - des bruleurs à combustibles liquides et la préparation de combustibles ou de propergols comportant @@@ phase liquide et une phase gazeuse, qui peut être un combur@@@@ @@né sous haute pression. - un dispositif de propulsion par réaction des bateaux, constitué, selon le montage b de la Fig. 2 - pl.II, par une pompe hydraulique refoulante avec formation d'une veine d'air sous pression dont la décompression dans une tuyére submergée assurerait la réaction motrice. - REVENDICATIONS 1 )-Dispositif permettant de comprimer un ga@ e@@@@diné par un liquide aspiré ou refoulé à l'aide d'une pomoe hydranlique, la veine gazeuse étant formée par une cloche @@ @@un@@@@@ @@@@e de tation" au fond de laquelle le gaz est in@roduit à @@ss@ pression. 2 )-Dispositif pour accroître la pression de la ve@ne g@zeuse formée selon I, en prolongeant la canalisa@ion liquide de sortie du dispositif I par un enroulement o@ serpent@n dit "ue compression 3 )-Dispositif permettant de recupérer en fin de compression la veine gazeuse, obtenue par les dispositifs I@ @@ 2 @ans un ga@@ mètre de pression aprés passage dans un clapet anti-relour. 4 )-Le conditionnement, au moment d@ @@ @@se e @@@@@ @@ @@ @@@@@ tibles liquides ou de propergols, @@rm@s @ l'a@@ @@@ @@@p@@ @@ 1 et 2 en deux phases sepal@es, @@@t une pnase @@@@@@ eu@@@ phase gazeuse comprimée pouvant ét@@ un combur@nt. 5 )-Dispositifs de combustion de combustibles liguides, on tr@leur alimentés par une admission com@@une de comoustiole @@@@@de e@ @e comburant gazeux, selon les revendi@atio@s 1 ; ; 20, e@ 6 )-La préparation et la projection de mousses pour @@@ter @@nt@e le feu, la phase liquide étant constituée d'une solution tens@@- active, la phase gazeuse pouvant être ce ffl l'air ou du gaz cari que, toutes deux étant formées selon les revendications ic et 7 )-La préparation de mousses, comme dans la revendication 6 ) pour la production de matériaux expansés - partir de @@ncmères liquides. 8 )-La propulsion de bâteaux par tuyères de réaction immergées avec production d'un coussin de bulles d'air r@duisant les forces de frottement.