Brevet FR2308409A1 — publié le 19761119

La présente invention concerne un appareil d'irradiation par rayons ultraviolets de boues, de liquides et de gaz, dans lequel le milieu soumis à la réaction traverse une chambre de réaction tubulaire, ciculaire, polygonale ou annulaire qui est perméable aux rayons ultraviolets et est irradiée par un ou plusieurs tubes générateurs de rayons ultraviolets parallèles. Des appareils de ce type sont prirEipalement utilisés pour stériliser des milieux que l'on peut faire s'écouler ou pour des réactions photochimiques. Dans le premier cas d'utilisation, on peut citer, par exemple, la stérilisation des eaux des piscines, qui se répand de plus en plus, car cela permet d'éviter l'adjonction de produits chimiques à l'eau. La seconde utilisation concerne, par exemple, l'oxydation des milieux par voie photochimique. Il est connu, dans de tels appareils, de prévoir un tube de quartz comme chambre de réaction, qui est irradiée par un ou plusieurs tubes à ultraviolets, lesquels sont disposés en anneau auta9r du tube en quartz, avec, en plus, les rayonnements qui peuvent provenir de l'utilisation de réflecteurs disposés sur la chambre de réaction. De plus, il est connu pour augmenter le débit du milieu à traiter de remplacer Sa section initiale circulaire de la chambre de réaction par une section annulaire de manière que la chambre de réaction présente une épaisseur radiale qui correspond à peu près au diamètre de la section circulaire initiale. Xes tubes à ultraviolets sont disposés, de même, à l'intérieur de l'anneau. Pourtant on sait qu'à l'augmentation du débit poursuivie selon cette idée, il y a des limites, d'une part, par les dimensions du tube à quartz, principalement utilisés dans ces chambres, et, d'autre ?art, à cause de la difficulté due au fait que si l'on peut théoriquement augmenter, sans limite, le diamètre moyen de l'anneau, il n'en est pas de même de la dimension radiale de la chambre. Etant donné que le rayonnement perd de l'énergie par absorption à travers le milieu suivant pratiquement une fonction exponentielle, l'épaisseur du milieu à traiter doit être fonction de la valeur d'intensité d'entrée du rayonnement, de l'intensité minimale nécessaire et du facteur d'absorption du milieu, et ne peut donc pas etre augmentée sans limite. Un objet de la présente invention consiste à prévoir un appareil d'irradiation par rayons ultraviolets de milieux, dans lequel, en aucun cas, l'intensité du rayonnement ne descend au-dessous du niveau nécessaire à la réaction, qui est plus facile à construire et qui permet de traiter un plus grand débit. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu un appareil où le milieu traverse plusieurs chambres de réaction parallèles, traversées simultanément et où certains tubes ou tous les tubes générateurs de rayons ultraviolets irradient au moins deux chambres de réaction. Ainsi, on peut avoir une forme de construction qui permet, dans un espace étroit, d'avoir une très grande puissance avec un bon rendement et un grand débit Si on réunissait en parallèle des appareils antérieurs à tube unique, on aboutissait inévitablement à une construction trop encombrante avec un mauvais rendement, car le rayonnement des tubes à ultraviole-s détourné des chambres de réaction ne pouvait etre utilisé que par l'adjonction de réflecteurs ce qui entraîne toujours des pertes, L'arrangement des tubes générateurs et des chambres de réaction, suivant l'invention, permet largement l'utilisation directe de ce rayonnement; de plus, l'appareil est moins volumineux. Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil à plusieurs passages, suivant l'invention, la Fig. 2 est une vue en coupe transversale de l'appareil de la Fig. 1, suivant la ligne I-I, la Fig. 3 est une vue de dessus d'un autre exemple de réalisation d'un appareil à plusieurs passages, suivant l'invention, pourvu de chambres de réaction à section rectangulaire, la Fig. 4 est une vue en coupe transversale d'un tube générateur de rayons ultraviolets montrant comment on l'utilise à la Fig. 3 entre deux chambres de réaction, et la Fig. 5 est une vue de composants permettant de construire un appareil suivant la Fig. 3. L'appareil, montré aux Figs. 1 et 2, prévu pour une irradiation par rayons ultraviolets de boues, liquides et gaz est adapté à de gros débits. Plusieurs chambres de réaction circulaires sont disposées en cercle. Des tubes à ultraviolets 2 sont groupés autour des chambres de réaction 1. Suivant le nombre et la disposition des chambres 1, on peut placé un ou plusieurs tubes à ultraviolets 4 dans l'espace intérieur libre 3. Pour amener le milieu prévu pour la réaction et pour alimenter les tubes à ultraviolets, on a prévu à chaque extrémité des chambres de réaction des embouts annulaires identiques 5 qui sont reliés ensemble par des boulons de serrage 6 et qui sont constitués par un matériau moulable ou matriçable. Dans chaque embout 5 se trouve un canal annulaire 7 auquel est reliée une tubulure 8 qui sert d'entrée ou de sortie. Au fond 9 du canal annulaire 7 sont creusés des trous taraudés 10, 11 également espacés angulairement et cylindriques dans lesquels on place les chambres de réaction tubulaires 1 en assurant l'étanchéité au moyen de joints annulaires 12, 13. Dans l'embout 5 est prévue une flasque circulaire 15 dans laquelle sont prévues des ouvertures 15, 16 avec des porte-élec trodes 17,18 pour les tubes à ultraviolets 2. Les tubes 2 sont maintenus en position soit par un réflecteur 19, de préférence en aluminium, constitué de deux parties, ou par des segments de réflecteurs ayant les mêmes propriétés. Comme le montre la Fig. 2, pour augmenter le rayonnement réfléchi, le profil du réflecteur 19 suit le contour des tubes 2 extérieurs en enrobant leurs faces externes.Au milieu de l'embout 5 est prévu un trou central 20 de section circulaire dans lequel est logé un anneau 21 servant de support au porte-électrode 17 du tube générateur de rayons ultraviolets interne 4. En utilisant une pluralité de parties constitutives identiques, on obtient une structure très avantageuse en ce qui concerne la réalisation de l'appareil. L'arrangement des chambres de réaction suivant la représentation des Figs. 1 et 2 ne doit pas être confondu avec des appareils plus simples montés en para Ilèle, tels que par exemple ceux qui sont formés par une seule chambre de réaction tubulaire entourée de tubes à ultraviolets. En fait, la différence tient principalement au rendement découlant de la théorie. En négligeant éventuellement de mettre en place des réflecteurs, les tubes à ultraviolets rayonnent, dans les appareils simples connus un maximum de 50 % de leur potentiel directement vers la chambre de réaction, les 50 X restant étant considérés comme perdus. Cette perte peut titre diminuée par l'adjonction de réflecteurs.Dans l'exemple de réalisation de l'invention, à la rigueur seuls les tubes extérieurs 2 rayonnent 50 % de leur potentiel de rayonnement vers l'extérieur dans le sens opposé aux chambres de réaction 1. MEme si on peut diminuer les pertes en utilisant des réflecteurs, il reste, en ce qui concerne l'évaluation du bilan de rayonnement, que le tube 4, placé au centre de l'appareil, présente l'avantage d'entre utilisé à loo % de son potentiel de rayonnement. Quant au bilan total de l'appareil suivant l'invention, il apparaît, contrairement au montage parallèle des appareils simples de la technique connue, un avantage energétique appréciable, sans compter l'avantage de la réduction des dimensions. A la Fig. 3, il apparaît un autre exemple de réalisation de l'invention avec une autre disposition des chambres de réaction 22 et des tubes générateurs de rayons ultraviolets 23. Ces derniers sont disposés le long du grand c8té du rectangle formant la section, sur toute la longueur de l'ensemble de la chambre de réaction 22. Suivant leurs positions dans la structure, ils sont pourvus de réflecteurs différents. A l'extérieur, sont fixés des réflecteurs paraboliques tandis qu'avec les tubes 23 placés entre les chambres 22, on utilise des réflecteurs 25, comme ceux qui sont montrés à la Fig. 4. En coupe, le réflecteur 25 se compose de deux paraboles, disposées comme des miroirs 26, 27, avec un foyer commun 28, les parties qui se recoupent étant enlevées. Si le tube à ultraviolets est placé au foyer 28, on a un rayonnement optimal vers les chambres de réaction adjacentes 29 et 30.L'utilisation de tels réflecteurs apporte pratiquement 25 N de gain de rayonnement par rapport aux tubes générateurs circulaires simples. On peut évidemment remplacer les réflecteurs, qui viennent d'être décrits, par des tubes à deux canaux ou des tubes jumelés qui apportent une distribution du rayonnement très homogène et ne nécessitent aucun réflecteur, quel qu'il soit. L'épaisseur b des chambres de réaction 22 dépend, d'une manière convenable, de l'intensité de rayonnement des tubes 23 et du milieu à traiter. Il faut tenir compte de l'intensité de rayonnement minimale au coeur de la chambre de réaction, laquelle représente la limite inférieure pour la réaction désirée. En conservant l'épaisseur b et donc l'intensité de rayonnement, la largeur a des chambres de réaction 22 peut être modifiée pour changer le débit du milieu. La longueur, non indiquée, des chambres de réaction dépend de la vitesse de passage du milieu et donc du temps de réaction nécessaire sous rayonnement. L'arrangement des chambres de réactions et des tubes à ultraviolets montré schématiquement à la Fig. 3 est concrétisé à la Fig. 5. Etant donné qu'il faut qu'un débit différent n'entratne pas automatiquement un appareil différent, il est prévu une forme de construction modulaire qui est appropriée à l'adaptation de l'appareil aux exigences différentes imposées par le marché en ce qui concerne le débit et donc est avantageuse sur le plan de la technique de fabrication. Une chambre de réaction 32, de préférence en quartz, est logée dans un cadre répétitif 31. La structure symétrique du cadre 31 comporte, à sa partie supérieure et à sa partie inférieure, une ouverture 33 servant de canal d'entrée ou de sortie, qui est reliée par des tubulures 34 à la chambre de réaction 32. La forme particulière du cadre 31 présente, sur un coté, une échancrure 35 dans laquelle, sur toute sa longueur et toute sa largeur, se glisse un faisceau de tubes à ultraviolets 36 comprenant plusieurs tubes individuels. En disposant de tels éléments assemblés, on peut monter un appareil, suivant la présente invention, en ais,sant les uns derrière les autres le nombre nécessaire d'éléments. Dans les trous 37, on enfile dans le sens de la longueur des tirants - non montrés qui sont fixés sur une plaque terminale - non montrée -. Ces plaques d'extrémité portent, en plus des raccords d'entrée et de sortie, le faisceau de tubes 36 de la face avant. REVENDICATIONS 1) Appareil d'irradiation par rayons ultraviolets de boues, de liquides et de gaz, dans lequel le milieu soumis à la réaction traverse une chambre de réaction tubulaire, circulaire, polygonale ou annulaire, qui est perméable aux rayons ultraviolets et est irradiée par un ou plusieurs tubes générateurs de rayons ultraviolets parallèles, caractérisé en ce que le milieu traverse plusieurs chambres de réaction parallèles (1, 22, 32), traversées simultanément, avec certains ou tous les tubes générateurs de rayons ultraviolets (2, 4, 23) irradiant au moins deux chambres de réaction (1, 22, 32). 2) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres de réaction (1) sont montées entre deux embouts (5) identiques qui sont aussi prévus pour supporter et recevoir les tubes (2, 4) parallèles. 3) Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'embout (5) comporte une ouverture centrale (20) dans laquelle se loge un anneau (21) destiné à supporter un tube(4), au moins. 4) Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les embouts (5) sont reliés par des boulons de serrage (6). 5) Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'embout (5) comporte un canal annulaire (7) de section rectangulaire pour recevoir le milieu qui s'écoule, ainsi qu'une flasque (14) pourvue de porte-électrodes (15, 16,) pour les tubes périphériques (2) 6) Appareil suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un réflecteur (19) entoure les tubes périphériques (2). 7) Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le réflecteur (19) se compose de deux parties et bloque les tubes périphériques (2). 8) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres de réaction (22, 32) se composent d'une pluralité de tuyaux de section polygonale qui sont disposés parallèlement à courte distance les uns des autres, et laissent elles la place pour loger les tubes à ultraviolets parallèles (23). 9) Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les chambres de réaction (22, 32) ont une section rectangulaire et sont rangées parallèlement, avec un petit intervalle entre leurs faces adjacentes. 10) Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les chambres de réaction ont une section trapézoidale, avec un petit intervalle entre leurs côtés adjacents obliques pour former une structure circulaire. 11) Appareil suivant l'une des revendication 8 à 10, caractérisé en ce que, entre les chambres de réaction, sont disposés des tubes (23) en nappe et, à l'ex- térieur des chambres, sont disposés en rond avec des réflecteurs. 12) Appareil suivant les revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'entre les chambres de réaction (22, 32) les tubes (23) sont de forme ronge et munis de réflecteurs (25) qui présentent une section qui se compose de deux parties de paraboles (26, 27) disposées comme des miroirs et ayant un foyer commun (28), les parties qui se recoupent étant éliminées.