Brevet FR2279449A1 — publié le 19760220

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de dispersion de particules solides dans un liquide contenu dans un réservoir souple. I1 est connu de stocker des liquides de composition chimique, très variable dans des réservoirs souples dont l'enveloppe est réalisée en tissu élastomère dont la composition est fonction des caractéristiques chimiques du liquide entreposé. Or dans certains liquides tels que les -engrais liquides composés essentiellement d'acide phosphorique, il se produit en permanence des sédimentations de sulfate de calcium (gypse) et d'autres composés chimiques de taux moins élevés. Par ailleurs ces sédimentations ont tendance à venir adhérer contre les parois et le fond du réservoir ce qui néces- site un nettoyage fréquent et relativement difficile. D'autre part il est connu d'utiliser un champ de vibrations ultra-sonores pour procéder au nettoyage d'objets solides plongés dans une masse liquide de telle sorte qu'au cours de -cette opération de fines particules qui adhérent à l'objet sont mis en suspension dans le liquide. Le procédé suivant l'invention a pour but d'utiliser une telle particularité physique, pour obtenir une dispersion permanente des particules solides en suspension dans des masses liquides et d'éviter le dépit des sédiments sur les parois et le fond du réservoir souple. Conformément à l'invention on utilise un procédé dans le quel on soumet le liquide chargé de particules contenu as un réservoir souple à une action irradiante et vibrante d'ur champ de vibrations ultra-sonores. I1 n'est pas nécessaire que la substance à disperser soit de dimensions macroscopiques car les particules en suspension peuvent être morcelées en particules de dimensions plus réduites et l'irradiation ultra-sonore peut permettre un morcellement des particules de dimensions vraiment colloTdales. De tels résultats sont obtenus avec des puissances ultra-sonores raisonnables par rapport aux volumes de liquide traités par les deux actions simultanées fondamentales suivantes. Une action irradiante au sein du liquide par des émetteurs appropriés à ultra-sons fixés sur les parois souples ou immergés en des endroits spécifiques de la masse à traiter et une action vibrante de l'ensemble des parois souples sous l'effet des vibrations ultra-sonores communiquées par les émetteurs disposés sur les parois ou immergés dans le liquide. Les émetteurs utilisés pour la mise en application du procédé en fonction des volumes de liquide à traiter impliquant des puissances variables sont des types suivants - piézoélectrique - magnétostrictifs - électromagnétiques - générateurs rotatifs à fréquence pouvant aller {jusqu'à 20 KHZ mais de puissance élevée. 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 est une vue en élévation et en coupe d'un réservoir souple munis de transducteurs à ultra-sons. La figure 2 est une vue montrant un montage d'un trans acteur sur une paroi du réservoir. La figure 3 est une vue montrant un montage d'un transducteur avec une enceinte renfermant un liquide de couplage. La figure 4 est une vue d'un diagramme d'alimentation fréquentielle à séquences multiples. A la figure 1 on a représenté un réservoir constitué d'une paroi souple 1 en tissu enduit d'élastomère délimitant une capacité variable 2 contenant un liquide renfermant des particules solides que l'on veut maintenir en suspension dans le liquide suivant le procédé de l'invention. Le réservoir 1 est muni à sa partie Supérieure de façon connue d'un organe 3 de remplissage et de vidange suivant le procédé de l'invention un transducteur électromagnétique 4 à ultra-sons est fixé sur la paroi supérieure 1 du réservoir pour communiquer des vibrations à la paroi. Par ailleurs des transducteurs magnétostrictifs 5 et 6 sont fixés sur la partie inférieure de la paroi 1 du réservoir de telle sorte que leur sonotrode 5a, 6a soit orientable et en contact avec le liquide à traiter afin d'obtenir le transfert maximum d'énergie du transducteur au liquide traiter. Dans la partie centrale du réservoir est immergé un transducteur magnétostrictif 7. Les différents transducteurs 4, 5, 6 et 7 sont reliés à un emetteur 8 de vibrations. A la figure 2 on a représenté un mode de montage d'un transducteur magnétostrictif 5 sur la paroi, souple 1 du réservoir au moyen d'un manchon de passage souple et étanche 9 qui est solidaire d'une bride 10 fixée sur la paroi 1 au moyen d'une contre bride 12 et de goujon 13 munis d'écrous 14. Cette disposition permet d'orienter la sonotrode 5a dans toutes les positions. Si le liquide à traiter est très corrosif et que le choix du matériau de la sonotrode pose un problème technologique on utilise avantageusement un liquide de couplage entre la sonotrode et le liquide à traiter 2. Comme représenté à la figure 3 la sonotrode 5 est disposée dans un récipient 15; qui est fixé par un bord rabattu 15a sur la bride 10 et qui est fermé par un couvercle 16. L'inté- rieur du récipient 15 est rempli par un conduit 19 avec un liquide de couplage +7 sous faible pression et ledit récipient présente une membrane souple ou diaphragme 18 de faible épaisseur dont l'impédance acoustique est comparable à celle du liquide de couplage. Cette impédance acoustique de la membrane 18 peut être un compromis entre celle du liquide de couplage et du liquide à traiter.Lors de l'utilisation du transducteur directement dans le liquide à traiter, celui-ci constitue un élément de refroidissement, par contre si on utilise un liquide de couplage et que des énergies ultra-sonores importantes sont mises en jeu, il est nécessaire de prévoir un système de refroidissement en circuit fermé à l'aide d'une micropompe ou par un système statique à ailettes en contact avec l'extérieur. Le nombre des transducteurs, leurs diversités technologiques, leurs puissances, leur fréquence sont fonction des volumes de liquide à traiter, des suspensions solides à disperser, de-la viscosité initiale de l'ensemble, de la corrosivité du liquide, La définition des emplacements des transducteurs dans la plupart des cas sont fonction de la forme du volume de l'enceinte souple. Par exemple dans le cas d'un réservoir souple parallê- lipipédique les transducteurs magnétostrictifs seront disposés sur les parois latérales, les transducteurs électromagnétiques sur la paroi supérieure. Les fréquences susceptibles d'être utilisées avec efficacité dans le cas des magnétostrictifs peuvent s'échelonner de 30 KHZ à 100 KHZ et dans le cas des électromagnétiques de 10 KHZ à 20 KHZ. Les éléments fonctionnels des transducteurs magnétostrictifs appelés sonotrodes, toujours en fonction de l'élément souple composant le réservoir seront placés vers la partie basse de celui-ci de façon qu'au fur et à mesure du puisage du liquide, les sonotrodes restent en contact permanent avec le liquide à traiter. Le positionnement des sonotrodes (inclinaison) en fonction de la hauteur du liquide contenu dans le réservoir peut être soit manuelle soit automatique. I1 est-à noterque l'ensemble du dispositif devient de plus en plus efficace au fur et à mesure que le réservoir se vide, et que le risque de sédimentation risque de crotte (rapport suspensions solides et liquide) car la puissance ultra-sonore mise en jeu est toujours la même. I - Transducteurs piézoélectriques ou magnétostrictifs sur les parois souples (vibration des parois de l'enceinte souple) Il - Transducteurs piézoélectriques ou magnétostrictifs fixés sur les parois souples et en contact direct avec le liquide à traiter ou par l'intermédiaire d'un liquide de couplage dans le cas d'un liquide corrosif à traiter (irradiation U.S. au sein du liquide) 111 - Transducteurs électromagnétiques (vibration des parois de I'enceinte souple). Pour des réservoirs de volume important on utilise les moyens suivants pour la création de vibrations ultra-sonores. I - Transducteurs magnétostrictifs fixés sur les parois souples et en contact avec le liquide à traiter ou par l'intermédiaire d'un liquide de couplage dans le cas d'un liquide corrosif à traiter. Il - Transducteurs magnétostrictifs utilisés suivant la disposition I, avec un ou plusieurs transducteurs magnétostrictifs immergés en des endroits déterminés (centre du réservoir souple par exemple) III - Transducteurs magnétostrictifs utilisés suivant la disposition I, avec un ou plusieurs trans duc teurs électromagnétiques transmetteurs de vibrations ultra-sonores aux parois souples de l'enceinte. Auquel cas peuvent s'ajouter 1 ou plusieurs transducteurs magnétostrictifs immergés. Compte-tenu des puissances nécessaires ultra-sonores a mettre en Jeu pour obtenir la dispersion des particules solides dans le réservoir on utilise des séquences fonctionnelles dans l'alimentation des transducteurs à partir de l'émetteur de base, permettant ainsi uné économie importante dans les investissements de l'appareillage nécessaire. Dans le cas d'un seul réservoir souple de grande capacité comportant des transducteurs magnétostrictifs fixés sur les parois latérales et des transducteurs magnétostrictifs immergés, m'alimentation fréquentielle des sonotrodes disposées autour du réservoir souple est réalisée en discontinu et de manière rotationnelle (séquence variable) à pleine puissance. Après un arrêt les transducteurs immergés sont excités à tour de rayez avec la Aeme puissance. Après un nouvel arrêt programmé l'ensemble du cycle recommence. Le meme émetteur alimente donc ltensemble des sonotrodes à pleine puissance et on peut envisager d'alimenter en fin de cycle des sonotrodes en parallèle à puissance fractionnée ; séquence particulierement valable lorsqu'une quantité importante de liquide a été soutirée. Dans le cas où l'on utilise plusieurs réservoirs sou ples de grande capacité qui sontstockésau meme endroit l'émetteur central fait fonctionner ltensemble des sonotrodes de chaque réservoir suivant la séquence décrite ci-dessus à tour de rôle. Si on utilise des transducteurs éleetromagnétiques, l'émetteur qui commande leur fonctionnement est utilisé de la mme manière en ce qui concerne les séquences d'excitation avec un ou plusieurs réservoirs. A la figure 4 on a représenté un diagramme d'alimentation de quatre réservoirs A, B, C, D qui comportent chacun des transducteurs magnétostrictifs TM1, TM2, TM3 et TM4 disposés sur la paroi latérale, un transducteur magnétostrictif immergé TMl et un transducteur électromagnétique TE placé sur la paroi supérieure du réservoir. Un répartiteur particulier R1 RP, H3 R4 tant relié d'une part aux différents transducteurs TMl, TM2, TMD, TM4, T5 et TMI et d'autre part par des alimentations de commande séquentielle Rc 1, Rc 2, Rc 3, et Rc 4 à un répartiteur de commande centrale séquentielle Rcc, lui-même alimenté par un émetteur F1 pour transducteurs magnétostrictifs et par un émetteur F2 pour transducteurs électromagnétiques. Les arrangements possibles ou séquences variables d'excitation des sonotrodes en général ne sont nullement limitatifs et permettent avantageusement de résoudre la plupart des problèmes techniques, technologiques et économiques posés par le traitement des liquides par ultra-sons. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme 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. R E V E N D I C A T, I O N S 1. Procédé de dispersion de particules solides dans un liquide contenu dans un réservoir souple caractérisé en ce qu'on soumet le liquide chargé de particules contenu dans le réservoir souple à une action irradiante et vibrante d'un champ de vibrations ultra-sonores. 2. Procédé de dispersion de particules suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'action irradiante au sein du liquide est obtenue au moyen d'au moins un émetteur à ultra-sons fixé sur la paroi souple du réservoir. 3. Procédé de dispersion des particules suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'action irradiante au sein du liquide est obtenue au moyen d'au moins un émetteur à ultra-sons immergé dans le liquide. 4. Procédé de dispersion des particules suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'action vibrante de ltensemble des parois souples du réservoir est obtenue par au moins un émetteur à ultra-sons disposé sur la paroi du réservoir. 5. Procédé de dispersion de particules suivant les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que l'action vibrante de l'ensemble des parois souples du réservoir est obtenue au moyen d'au moins un émetteur d'ultra-sons immergé au sein du liquide. 6. Dispositif de dispersion de particules dans un liquide suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 du procédé caractérisé en ce que l'émetteur d'ultra-sons est un transducteur piézoéleotrique. 7. Dispositif de dispersion de particules suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'émet- teur d'ultra-sons est transducteur magnétostrictif. 8. Dispositif de dispersion de particules suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'émet- teur d'ultra-sons est un transducteur électromagnétique. 9. Dispositif de dispersion de particules suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'émet- teur d'ultra-sons est un générateur rotatif de fréquence. 10. Dispositif de dispersion de particules suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9 caractérisé en ce que le transducteur est engagé dans un manchon de flassage étanche fixé sur la paroi du réservoir, de telle sorte que la sonotrode s'étende à l'intérieur du réservoir et que le transducteur soit relié à l'extérieur par un cabale d'alimentation. 11. Dispositif de dispersion de particules suivant la revendication 10 caractérisé en ce que la sonotrode est disposée dans un récipient présentant une paroi déformable et dans lequel est disposé un liquide de couplage entre la sonotrode et le liquide contenu dans le réservoir, ledit récipient étant relié à l'extérieur par un conduit d'alimentation. 12. Dispositif de dispersion de particules suivant la revendication 11 caractérisé en ce que la paroi déformable du récipient contenant les liquides de couplage présente une impédance acoustique comparable à celle du liquide de couplage. 13. Dispositif de dispersion de particules suivant la revendication 11 caractérisé en ce que la paroi déformable du récipient contenant le liquide de couplage présente une impédance acoustique qui est un compromis entre celle du liquide de cou- plage et celle du liquide à traiter. 14. Dispositif de dispersion de particules suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que plusieurs réservoirs comportant des transducteurs magnétostrictifs et des transducteurs électromagnétiques dont les sonotrodes sont alimentées de manière fréquentielle, les transducteurs de réservoir étant- relié à un répartiteur particulier qui est lui-mAeme relié à un répartiteur de commande centrale séquentielle alimenté par un émetteur pour transducteur magnétostrictif et par un émetteur pour transducteur électromagnétique. 15. Dispositif de dispersions de particules suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que dans un réservoir l'alimentation fréquencielle des sonotrodes des transducteurs magnétostrictifs disposés autour du réservoir est réalisé de manière discontinue et rotationnelle à pleine puissance, alors qu'après un arrAet les transducteurs immergés sont excités à tour de rôle avec la même puissance suivant un cycle déterminé par un seul émetteur.