Brevet FR2263812A1 — publié le 19751010

La présente invention concerne un dispositif rotatif destiné à être placé & l'interface d'un liquide et d'une phase gazeuse, cet interface pouvant être d'altitude variable pour le traitement mécanique d'un ensemble comprenant ledit liquide et ladite phase gazeuse. Dans l'état actuel de la technique, il n'existe pas de tel dispositif permettant notamment de mettre en contact un gaz avec un liquide ou de disperser un liquide dans une phase gazeuse L'invention a notamment pour but de réaliser un dispositif qui, placé à l'interface d'un liquide et d'un gaz, est susceptible de projeter sous la forme d'une nappe ou de jets d'épaisseur et de diamètre variable, des gouttelettes dudit liquide au sein dudit gaz. A cet effet, le dispositif conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un arbre rotatif à extrémité libre présentant, sur une partie dite active de sa longueur, au moins une ailette bélicoidale pleine ou ajourée, de largeur et/ou de pas constant (s) ou variable (s) le long dudit arbre, et axée sur ledit arbre Un tel dispositif, qui est avantageusement monté fixe à l--'interface d'un liquide et d'un gaz, assure un effet mécanique indépendant de toute variation d'altitude, entre deux limites extrêmes, de l'interface par rapport audit dispositif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention - la figure 2 représente un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention - la figure 3 représente un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention ; - la figure 4 représente un quatrième mode de réalisa tion du dispositif selon l'invention ; - la figure 5 représente un cinquième mode de réalisation du dispositif selon l'invention ; - la figure 6 représente un sixième mode de réalisation du dispositif selon l'invention ; et - la figure 7 représente un septième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Les figures 1 à 7 représentent un dispositif rotatif destiné à être placé à l'interface 11 d'un liquide 10 et d'une .phase gazeuse 12, en vue d'un traitement mécanique d'un ensemble .comprenant ledit liquide 10 et ladite phase gazeuse 12. Cedisposit"f comprend un arbre rectiligne rotatif 1 qui est relié à un moteur d'entrainement non représenté sur les dessins et qui présente une partie d'extrémité libre comportant, sur une partie dite active, de sa longueur, deux ailettes hélicotdales 2, 3 axées sur l'arbre 1, décalées l'une de l'autre de 1800 et constituées d'une seule pièce avec l'arbre 1. Bien entendu, les ailettes 2et 3 pourraient être rapportées, par exemple par soudure, sur ledit arbre 1. Dans les exemples représentés, le bord interne des ailettes 2, 3 est relié de façon jointive,sur toute sa longueur, à l'arbre. 1. Les ailettes 2, 3 peuvent être pleines - ou continues comme représenté sur les figures 1 et 3 et 5 à 7 ou discontin a comme représenté sur la figure 2 ou ajourées en 4 comme représenté sur la figure 4. Dans ce dernier cas, les perforations 4.sont avantageusement ménagées seulement dans la partie d'extrémité des ailettes située à l'opposé de l'extrémité libre la de l'arbre 1. Selon les modes de réalisation représentés aux figures 1, 2, 5 et 7, les ailettes 2, 3 présentent une largeur constante le long de l'arbre 1. Au contraire, les ailettes 2, 3 des dispositifs représentés aux figures 3, 4 et 6 sont de largeur décroissante (cas des figures 3 et 4) ou croissante (cas de la figure 6) le long de l'arbre 1 en direction de l'extrémité libre la de ce dernier. Par ailleurs, le pas des ailettes 2, 3 peut être constant (cas des figures 1 et 3 à 7) ou décroissant en direction de l'extrémité libre la de l'arbre 1 (cas de la figure 2). Le dispositif représenté à la figure 1 comporte un obstacle -ou écran - ou paroi déflectrice- en forme de disque plan 5 qui est fixé sur l'arbre 1 à posItionréglShle le long de ce dernier, du côté opposé à l'extrémité libre la dudit arbre, par rapport à la partie active de ce dernier. A titre d'exemple l'arbre I peut présenter une partie filetée lb qui est située au dessus de la partie active et sur laquelle est vissé l'écran 5 bloqué en position au moyen d'un contre-écrou 6. Selon les modes de réalisation représentés aux figures 5 et 6, les ailettes 2 et 3 sont chacune munies sur leur bord latéral libre et sur toute la longueur de ce bord, d'un rebord 7 dirigé en sens opposé de l'extrémité libre la de l'arbre I. Sur la figure 6, chaque rebord 7 est découpé d'échancrures triangulaires 8, dans une partie d'extrémité des ailettes 2, 3 située à l'opposé de l'extrémité libre la de l'arbre 1. Ainsi, le dispositif conforme à l'invention est constitué d'une ou plusieurs ailettes hélicoidaîes telles que 2 et 3 dont le pas et le diamètre peuvent être constants ou variables suivant le but recherché, ces ailettes 2, 3 étant solidaires d'un arbre tournant I. Les ailettes 2, 3 continues ou discontinues, peuvent comporter, judicieusement placés, soit des obstacles pleins tels que 50 (figure 1) ou ajourés. soit des échancrures telles-que 8 (figure 6) ou des perforations telles que 4 (figure 4) dont le rôle est de modifier les caractérEstiques-de la nappe ou des jets de liquide dispersé 13 produits. Selon l'exemple représenté sur la figure 1, chaque ailette 2, 3 présente sur sa partie non immergée dans le liquide 10 des-obstacles 50 dé forme allongée transversale faisant saillie sur la face supérieure de ladite ailette 2, 3. Les obstacles 50 favorisent-une centrifugation partielle du liquide entrainé. Dans le même but, les ailettes 2,- 3 peuvent être à -- profil transversal droit (rectiligne) ou courbe et le dispositif peut être surmonté d'une paroi déflectrice fixe, telle que 5, ou tournante, dont la distance à la partie munie d'ailettes du dispositif peut être réglable. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 7, les ailettes 2, 3 sont ceinturées par une virole cylindrique 9 pleine ou ajourée, rapportée sur les ailettes 2, 3 ou venue d'une seule pièce avec ces dernières, et dont l'extrémité supérieure se prolonge au delà desdites ailettes 2, 3 et est plus ou moins obstruée par un écran Sa qui présente dans cet exemple la forme de surface tronconique dont la grande base est tournée vers le haut et qui, tout comme le disque 5 décrit plus haut, peut être fixé à position réglable le long de l'arbre 1. Bien entendu, l'écran 5a peut présenter toutes autres formes appropriées au but recherché. Le principe de fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus est le suivant La partie du dispositif portant les ailettes 2, 3 est immergée partiellement, avec l'arbre 1, la dont elle est solidaire, dans un liquide 10 qui peut être agité par un autre agitateur ou par ce même dispositif comportant à cet effet un second-mobile plus immergé. Lors de la mise en rotation dans le sens de la flèche f du dispositif, le liquide 10 est propulsé vers la partie haute dudit dispositif en créant, en différents points, des jets ou des nappes de gouttelettes de liquide 13 retombant sur la surface 11 du liquide 10. La forme de la nappe ou des jets 13, la granulométrie des gouttelettes, ainsi que le débit fluide dispersé sont fonction des caractéristiques géométriques du dispositif énumérées cidessus et de sa vitesse de rotation. Ce dispositif, simple de construction, peut être monté dans n'importe quelle position sur un arbre tournant d'entraine- ment. Il peut être réalisé en tous matériaux. Les ailettes 2, 3 peuvent être discontinues ; par exemple elles peuvent être munies-de fentes transversales telles que 14. De par sa forme, ses caractéristiques de débit sont indépendantes de la profondeur de son immersion dans le liquide 10. Avantageusement, dans le cas où l'interface Il est d'altitude variable, la longueur de la partie active du dispositif rotatif est supérieure à la variation maximale de l'altitude de ladite interface 11 La consommation d'énergie demeure faible eu égard au débit liquide important dispersé. Les applications industrielles de ce dispositif sont nombreuses et les principales, mais non limitatives, sont, de façon générale, toutes les mises en contact interne gaz-liquide : - Réactions chimiques, par exemple : absorption de gaz par un liquide, oxygénation des eaux résiduaires - ou usées - Echanges de chaleur, par exemple : refroidissement d'un milieu liquide agité , - Mélange par exemple de liquide de densités différentes se trouvant dans-une même cuve. Une autre application particulière intéressante est la destruction physique de mousses (sans apport de réactifs chimiques) ou le mouillage de pulvérulents ou de produits surnageant sur le liquide 10. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par lthomme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif rotatif destiné à être placé à l'interface d'un liquide et d'une phase gazeuse, cet interface pouvant être d'altitude variable, pour le traitement mécanique d'un ensemble comprenant ledit liquide et ladite phase gazeuse et notamment pour la production d'une nappe ou de jets de liquide dispersé, du type comprenant un arbre rotatif à extrémité libre présentant, sur une partie dite active de sa longueur, au moins une ailette hélicoidale pleine ou ajourée, à profil droit ou courbe, continue ou discontinue, de largeur et/ou de pas constant (s) ou variable (s) le long dudit arbre, et axée sur l'arbre, caractériséoen ce qu'au moins une virole est montée de façon solidaire en rotation sur l'arbre et entoure l'ailette hélicoidale. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une paroi déflectrice fixe ou tournante est montée sur l'arbre à position réglable le long de l'axe dudit arbre, du côté opposé à l'extrémité libre de ce dernier, par rapport à la partie active dudit arbre munie de l'ailette hélicoidale. 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la virole est constituée d'une seule pièce avec l'arbre ou l'ailette hélicoidale. 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est monté fixe à l'interface d'un liquide et d'un gaz, l'altitude du niveau du liquide étant variable et la longueur de la virole étant supérieure à la variation maximale de l'altitude du niveau dudit liquide. 5) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ailette hélicoidale présente des obstacles faisant saillie sur sa face supérieure. 6) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la virole présente une forme troncônique dont la grande base est dirigée vers le haut. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ltextrémité supérieure de la virole présente des ouvertures de forme ramassée ou allongée.