Brevet FR2253551A1 — publié le 19750704

le taux de dilution d'un gaz dans un produit liquide est subordonné a. un certain nombre de facteurs dbnt les principaux sont la surface de contact entre le gaz et le liquide et la presdion susceptible d'entre appliquée à ce dernier. Pour réaliser une telle opération, on a proposé le procédé d'injection d'un gaz sous pression dans un milieu liquide. Ce procédé ne donne pas satisfaction or il requiert une durée de traitement prolongée et ne permet pas d'obtenir la dilution d'une forte proportion de gaz. On a proposé également d'assurer l'admission de gaz sous pression relative à l'intérieur d'une cellule de mise en pression telle qu'une pompe centrifuge et plus particulièrement au niveau de la veine liquide, dite neutre, s'établissant à l'intérieur de cette dernière lors du -fonctionnement. Un tel procédé donne satisfaction mais implique la transformation coûteuse et fragile des pompes ou cellules existantes pour permettre l'introduction d'un gaz. On a aussi proposé des installations assurant l'alimentation sous pression d'une cellule de mise en pression de manière à déplacer la veine ou zone liquide, dite neutre, #vers l'amont et de préférence à l'extérieur de la cellule de mise en pression afin de faciliter l'introduction ou l'admission d'un produit gazeux sous pression ou non. La présente invention apporte une autre solution au problème ci-dessus en créant un dispositif permettant d'obtenir un taux de dilution particulièrement élevé d'un produit gazeux à l'intérieur d'un produit liquide compatible. Conformément à l'invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend une cellule de brassage et de mise en pression du type pompe centrifuge dont l'une des parois latérales -est raccordée à un organe d'alimentation comprenant, d'une part, une canalisation de circulation prolongée par une buse terminale s'ou- vrant dans l'axe #du rotor de la pompe et reliée à une source d'alimentation en produit liquide et, d'autre part, une enveloppe sensiblement concentrique à la canalisation, reliée à une source d'admission en gaz miscible et raccordée à la paroi de la pompe par un tronçon de liaison comprenant un segment tronconique sensiblement concentrique à la buse et un segment tronconique sensiblement concentrique à un divergent fictif prolongeant la buse en direction du rotor. Diverses autres caractéristiques de llinvention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif au dessin annexe. La fig. unique est une coupe-élévation du dispositif de dissolution conforme à l'invention. le dispositif comprend une cellule de brassage et de mise en pression 1 constituée par exemple, par une pompe centrifuge ou- de préférence par une pompe du type ouvert comprenant un corps de pompe 2. La paroi latérale 3 du corps 2 est conformée de fa çon complémentaire à un rotor 4 à aubes ou à ailettes solidaire d'un arbre d'entratnement en rotation 5 porté par un palier 6 formé par la paroi 3 et par un palier 7 déporté latéralement. le rotor 4 est de préférence du type centré par rapport au corps de pompe 2 dans lequel il est disposé pour délimiter un couloir annulaire 8 avec la paroi latérale 9 du corps 2 opposée à la paroi 3. La paroi latérale 9 est reliée à un organe 10 d'alimenta-' tion simultanée'en gaz et en produit liquide. l'organe 10 comv prend une canalisation 11 prolongée par une buse ou un convergent 12 et reliée à une source 13 de mise en pression dup~oduit liquide. Cette source 13 peut être formée par un réservoir en charge ou encore par une pompe de gavage de- tout type convenable. La canalisation 11 est entourée au niveau de sa partie terminale et de la buse 12 par une enveloppe 14 concentrique dont l'écartement constant est établi par des entretoises radiales 15 et par une cloison annulaire'de fermeture 16.L'enveloppe 14 est reliée à une tubulure 17 dont la section est'contrôlée par une vanne 18 destinée à assurer la régulation du débit de gaz miscible délivré ou non sous pression relative. L'enveloppe 14 comprend une partie cylindrique 19 entourant la canalisation Il et reliée à la paroi latérale 9 du corps de pompe 2 par un tronçon de raccordement 20 comprenant deux segments tronconniques 21 et 22,opposés par la petite base et formant respectivement convergent dt divergent par rapport au sens de circulation désigné par la flèche F. Le segment 21 est tout particulièremant réalisé pour être exactement concentrique à la buse 12 qu'il entoure, de manière à délimiter un couloir annulaire 23 de section décroissante.La longueur axiale du segment 21 est choisie pour que la zone de raccordement avec le tronçon 22 soit si- tuée dans le plan de la section ouverte formant la petite base de la buse 12 le segment 22 est réalisé de manière que sa paroi périphérique-interne soit disposée parallèlement à la paroi périphérique extérieure d'un cône divergent fictif prolongeant la petite base de la buse 12 avec laquelle il constituerait un tube de Venturi dont la grande base serait dirigée vers le rotor 4. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante. La vanne 18 est fermée lors de la mise en service de manière que la mise en rotation du rotor 4 permette d'assurer l'amor çage de la pompe 1 qui refoule le liquide dans le corps de pompe 2, puis à l'extérieur de ce dernier par la pipe de refoulement 2a. À partir de ce moment, il est possible d'ouvrir la vanne 18, ce. qui a pour effet d'assurer dans l'enveloppe 14 une admission de gaz qui peut être prélevé du milieu ambiant, lorsqu'il s'agit dtaîr, par l'effet de dépression régnant dans l'intervalle 23 au droit de la petite base de la buse 12 du fait de la circulation du produit liquide empruntant ladite buse. le gaz entratné en circulation dans le couloir annulaire 23 forme une veine annulaire suivant le tronçon 22 et entourant la veine liquide issue de la buse 12. les deux veines distinctes sont ensuite prises en charge par le rotor 4 qui assure, en premier lieu, leur brasage permettant d'obtenir un grand contact de surface et, en second lieu, une mise. en pression progressive au fur et à mesure de l'éloigne- ment radial à l'intérieur du corps 2 favorisant la dilution du gaz miscible dans le produit liquide qui est évacué par la pipe 2a. Dans le cas présent, la veine liquide issue de la buse 12 à une fonction motrice entraînant la formation de la veine annu laire gazeuse qui assure la délimitation et le guidage de la veine liquide jusqu'au niveau du rotor 4. il s'ensuit que l'introduction ou l'admission -de gaz miscible ne peut conduire en aucun cas à un désamorçage de la cellule de mise en pression 1 dont le rotor 4 est toujours suffisamment noyé dans le milieu liquide pour entretenir l'effet d'aspiration nécessaire au fonctionner ment. Belon les caractéristiques de fonctionnement ét d'implan- tation, à savoir en particulier la vitesse de rotation du rotor 4 et la distance existant entra le centre de cetiRernier et la buse 12, il peut être nécessaire de raccorder la tubulure 17 à une source de production ou de distribution de gaz sous pression, de manière à délimiter à l'intérieur du segment 22 une veine-annul aire gazeuse ayant une action motrice sur la veine liquide par effet de dépression au droit de la petite base de la buse 12, ainsi qu'un effet directeur exerçant par ailleurs un effet secon daine de compression radiale de la veine liquide qui est ainsi maintenue et guidée vers le rotor 4. Dans les deux cas de fonctionnement ci-dessus, il y a lieu de noter que le dispositif fait intervenir les deux facteurs principaux influant sur le taux de dilution d'un gaz dans un produit liquide et permet, par conséquent, en faisant varier les paramètres de fonctionnement, d'obtenir un produit liquide résultant présentant un taux de dilution en ga#z rapport correspondant exactement à celui recherché. L'objet de l'invention présente,en outre,l'avantage supplémentaire d'être de réalisation simple et peu onéreuse étant donné qu'il suffit d'utiliser une cellule 1 sur la paroi 9 de laquelle l'organe 10 estlapposté de façon démontable. Bien que cela ne soit pas représenté, il peut être prévu de réaliser la buse 12 etiou le- segment 20 de façon à délimiter un couloir annulaire 23 de section variable, de préférence décroissant progressivement vers le col situé dans le plan'due la petite base de la buse. Une telle disposition permet d'accroître la vitesse de circulation du produit gazeux et par conséquent de créer, au droit du col,un effet de dépression avantageux. L'obJet de l'invention trouve une application préférée à la réoxygénation des eaux uséessà lthydroflottation des boues dans les bassins de traitement des eaux polluées. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail, ùar diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. RE V E N # I C # T I 0 N S n - Dispositif pour la dissolution d'un gaz miscible dans un produit liquide caractérisé en ce qu'il comprend une cellule de brassage et de mise en pression du type pompe centrifuge dont l'une des parois latérale est raccordée à un organe d'alimentation comprenant, d'une part, une canalisation de circulation prolongée par une buse terminale s'ouvrant dans l'axe du rotor de la pompe et reliée à une source d'alimentation en produit liquide et, d'autre part, une enveloppe sensiblement concentrique à la canalisation, reliée à une source d'admission en gaz miscible et raccordée à la paroi de la pompe par un tronçon de liaison comprenant un segment tronconique sensiblement concentrique à la buse et un segment tronconique sensiblement concentrique à un divergent fictif prolongeant la buse en direction du rotor. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule de brassage et de mise en pression constituée par une pompe du type centrifuge. 3 - Dispositif suivant la revendication I ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule de brassage et de mise en pression comprenant un rotor placé au centre d'un corps de pompe du type ouvert. 4 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la buse de la canalisation de circulation de produit liquide et le segment correspondant du tronçon de raccordement entre le corps de pompe et l'enveloppe sont formés par des parois tronconiques dont les petites bases sont dirigées vers la pompe. 5 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que la buse de la canalisation de circulation de produit liquide et le segment correspondant du tronçon de raccordement entre le corps de pompe et l'enveloppe délimitent un couloir annulaire de section constante. 6 6 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que la buse de la canalisation de circulation de produit liquide et le segment correspondant du tronçon de raccordement entre le corps de pompe et l'enveloppe délimitent un couloir annulaire de section décroissante dans le sens de circulation des produits liquide et gazeux. 7 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 - 4 ou 5 caractérisé en ce que la canalisation de circulation de produit liquide est reliée à une source de production ou de distribution de produit liquide sous pression, tandis que l'enveloppe concentrique à la canalisation est reliée à une source d'admission de gaz dans laquelle règne le pression ambiante. 8 - Disppsitif suivant l'une des revendications 1 - 4 ou 5, caractérisé en ce que la canalisation de circulation de produit liquide est reliée à une source de production ou de distribution de produit liquide sous pression, tandis que l'enveloppe concentrique à la canalisation est reliée à une source de production et de distribution de gaz sous pression.