Brevet FR2421671A1 — publié le 19791102

L'invention est relative à un générateur de bulles que l'on utilise de manière classique dans les domaines du génie chimique et du traitement des eaux. Dans ce genre d'application, l'injection de gaz dans un liquide nécessite entre ces deux éléments une surface de contact la plus grande possible, c'est-à-dire une production régulière de très fines bulles diffusées au sein de cette masse. Les dispositifs existants, que ce soit des injecteurs à trous ou à parois poreuses ou encore des agitateurs à turbines, ne fonctionnent qu'avec de faibles débits de gaz. Pour des débits importants, les systèmes d'uljection d'air présentent une répartition des bulles irrégulière et des torches de gaz peuvent se former, ce qui diminue la surface de contact entre gaz et liquide. D'autre part, ces dispositifs placés dans des bassins d'eaux usées se bouchent facilement et les agitateurs à turbine consomment beaucoup d'énergie. La présente invention a pour but un dispositif générateur de bulles assurant une meilleure répartition et une meilleure diffusion des bulles au sein de la masse liquide dans laquelle il est immergé, avec une faible consommation d'énergie et un bon fonctionnement en eau chargée. L'invention a pour objet un générateur de bulles en milieu liquide, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part un organe relié à une source de gaz comportant une face émettrice de ce gaz à travers une multitude de petites perforations et d'autre part un dispositif d'amenée d'un courant liquide balayant la zone d'émission du gaz avec une grande vitesse, au moins égale à 1 mètre par seconde. Selon un mode de réalisation, la face émettrice de gaz étant circulaire, le dispositif d'amenée est constitué par une buse circulaire disposée en regard de ladite face, l'axe de cette face et celui de la buse étant dans le prolongement l'un de l'autre ; la bordure de cette face peut être munie d'un déflecteur. Selon un autre mode de réalisation, ltorgane comporte une face émettrice parallélépipèdique et le dispositif d'amenée de liquide est constitué par un conduit de section rectangulaire présentant en extrémité une fente longitudinale disposée parallèlement en regard dtun des côtés de plus grande longueur de ladite face, ledit côté étant muni d'un déflecteur renvoyant le courant liquide en direction du côté opposé. Selon un autre mode de réalisation, le générateur comprend. un organe tubulaire disposé concentriquement à l'intérieur d'un dispositif d'amenée constitué par l'orifice d'un ajutage rentrant, ledit organe tubulaire comportant une paroi latérale perforée au droit de l'ajutage et une extrémité fermée et munie d'un déflecteur à l'extérieur de l'ajutage au droit de la zone de balayage à grande vitesse. Selon un autre-mode de réalisation, le dispositif d'amenée est constitué par un conduit présentant un orifice de section rectangulaire à bord rentrant à l'intérieur duquel est disposé un organe de section rectangulaire comportant une paroi latérale perforée au droit de l'orifice et une extrémité fermée et munie d'un déflecteur à l'extérieur de l'ajutage au droit de la zone d'éjection à grande vitesse. Selon une caractéristique, le générateur comporte des moyens pour entretenir une vibration de l'organe émetteur de gaz. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description de divers exemples de réalisation illustrés dans les dessins. La figure 1 représente la vue schématique en coupe d'un générateur de bulles selon l'invention. La figure 2 est une vue schématique en perspective et en coupe transversale d'une variante de réalisation d'un générateur de bulles. La figure 3 est une vue schématique en perspective en coupe axiale d'une autre variante de réalisation d'un générateur de bulles. La figure 4 est une vue schématique en perspective et en coupe transversale d'une autre variante de réalisation d'un générateur selon l'invention. Dans les exemples qui vont être décrits, les générateurs de bulles sont supposés être placés au sein d'une masse liquide constituée par de l'eau usée et chargée en impuretés d'un bassin. Dans la figure 1, on a désigné par 10 un boîtier cylindrique relié par une canalisation 5 à une source de gaz sous pression non représentée. Le boîtier présente une face supérieure Il comportant une multitude de petites perforations 12 et sur sa bordure un déflecteur 13. Un ressort 7 est interposé entre la face inférieure du boîtier et le radier 8 du bassin. Un dispositif d'amenée de liquide, comporte un conduit d'amenée 6 sur une buse cylindrique 15 dont l'extrémité est disposée au-dessus de la face supérieure 11 du boîtier et dans l'axe de cette face. Le fonctionnement de ce générateur est le suivant. La pression du gaz dans le boîtier 10 étant supérieure à la pression locale de la masse du liquide au droit des orifices 12, chacun de ceux-ci donne naissance à une émission gazeuse. Le dispositif d'amenée de liquide est tel qu'il éjecte le liquide à une grande vitesse, au moins égale à un mètre par seconde au droit de la zone d'émission des bulles comprise entre la face il et la buse 15. Dans ces conditions, le courant liquide est rabattu transversalement à la direction des émissions gazeuses qu'il balaye et entraîne sous forme d'une multitude de petites bulles. Grâce à ce balayage on obtient de manière beaucoup plus uniforme des bulles de diamètre inférieur à celui des bulles que l'on obtiendrait en son absence. Pour éviter l'obstruction du dispositif d'amenée de-liquide en présence d'eau chargée d'impuretés dans le bassin, il y a intérêt à ce que sa section de passage soit suffisante, d'autant que le courant liquide peut être avantageusement réalisé à l'aide d'une recirculation de l'eau chargée elle-même. Pour faciliter le décrassage des trous d'air, il est intéressant de créer des vibrations sur le boîtier cylindrique. Ces vibrations peuvent être obtenues par l'action du gaz ou encore par l'action du courant liquide. C'est ainsi que sous l'action du jet de liquide contre la face supérieure 11 du boîtier le ressort 7 se met à vibrer, ee-qui facilite le décollement d'éventuelles impuretés sur les trous 10, notamment à la suite d'un arrêt du générateur. Le déflecteur 13 permet de diriger convenablement le courant liquide issu du dispositif d'amenée et au besoin de créer par entraînement un courant de circulation des bulles dans le bassin où le générateur est placé, les bulles se répartissant dans la masse liquide sans formation de torches de gaz. La figure 2 représente une variante de réalisation dans laquelle le boîtier 20 est parallélépipèdique et comporte une face supérieure 21 émettrice de section rectangulaire comportant une multitude de perforations 22. Audessus de la face 21, on a disposé un dispositif d'amenée de liquide constitué par un conduit de section rectangu#laire 25, présentant en extrémité une fente longitudinale 26 disposée parallèlement en regard d'un des côtés de plus grande longueur de- la face. En outre, ce côté est muni d'un déflecteur 23 qui renvoie le courant de liquide à grande vitesse éjecté par la fente 26 sur le côté opposé, ce qui comme précédemment produit un balayage transversal de l'émission gazeuse. Pour pallier une éventuelle obstruction du dispositif d'amenée de liquide, en raison de sa charge en impuretés, on peut avantageusement choisir des formes d'orifices de sortie dans lesquelles pour un accroissement de la section de passage, il y ait une forte contraction du jet liquide ce qui permet pour une même vitesse d'éjection un débit liquide moindre. Ainsi, dans la figure 3, le dispositif d'amenée de liquide comporte à l'extrémité de la canalisation 6 un orifice constitué par un ajutage 35 à bord rentrant 36. L'organe émetteur de gaz est un corps tubulaire 30 disposé concentriquement à l'intérieur de l'ajutage 35. La paroi latérale 31 du corps tubulaire 30 comporte au droit de l'ajutage 35 une multitude de petites perforations 32 tandis que son extrémité est fermée et--comporte un-déflec- teur 33-à l'extérieur de ltajutage. Avec de telles dispositions, le courant de liquide émis par l'ajutage 35 est contracté autour du corps tubulaire 30. Il est alors possible avec un plus grand passage libre de l'orifice de sortie, d'obtenir une plus grande vitesse d'éjection et par suite une réduction du débit du liquide. En variante, dans la figure 4, le dispositif d'amenée de liquide comporte à l'extrémité de la canalisation 6 un conduit de section rectangulaire 45 dont l'orifice de sortie est une fente longitudinale 46 à bord rentrant 47. L'organe émetteur de gaz est un conduit de section rectangulaire 40 disposé dans la fente 46. La paroi latérale 41 du conduit 40 comporte au droit de la fente 46 et du bord rentrant 47 une multitude de petites perforations 42, tandis que son extrémité est fermée et comporte un déflecteur longitudinal 43. Le fonctionnement de ce générateur de bulles est analogue au précédent. Il est évident que l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés et n'ont été donnés qu'à titre d'exemples ; en particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents, ou encore remplacer certains éléments par d'autres susceptibles d'assurer la même fonction technique ou une fonction technique équivalente. C'est ainsi que d'une manière générale la forme de trous de la face perforée peut être quelconque. En outre, la direction de l'éjection du courant liquide peut être normale à la face perforée ou inclinée, cette face pouvant être quelconque, plane, concave ou convexe. L'invention s'applique aussi bien aux réacteurs chimiques et aux colonnes de contact qu'au traitement des eaux usées en bassin. REVENDICATIONS 1/ Générateur de bulles en milieu liquide, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part un organe (10) relié à une source dé gaz comportant une face (11) émettrice de ce gaz à travers une multitude de petites perforations (12) et d'autre part un dispositif (15 > d'amenée d'un courant liquide balayant la zone d'émission du gaz avec une grande vitesse, au moins égale à 1 mètre par seconde. 2/ Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face (11) émettrice de gaz étant circulaire, le dispositif d'amenée est constitué par une buse circulaire (15) disposée en regard de ladite face, l'axe de cette face et celui de la buse étant dans le prolongement l'un de l'autre. 3/ Générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bordure de la face circulaire (11) est munie d'un déflecteur (13). #/ Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe comportant une face émettrice parallélépipèdique (20), le dispositif d'amenée de liquide est constitué par un conduit de section rectangulaire présentant en extrémité une fente longitudinale (26) disposée parallèlement en regard d'un des côtés de plus gra#nde longueur de ladite face, ledit côté étant muni d'un déflecteur (23) renvoyant le courant liquide en direction du côté opposé. 5/ Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un organe tubulaire (30) disposé concentriquement à l'intérieur d'un dispositif d'amenée constitué par l'orifice d'un ajutage rentrant (35), ledit organe tubulaire comportant une paroi latérale perforée (31) au droit de l'ajutage et une extrémité fermée et munie d'un déflecteur (33) à l'extérieur de l'ajutage au droit de la zone de balaya#ge à grande vitesse. 6/ Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'amenée est constitué par un conduit (45) présentant un orifice de section rectangulaire (46) à bord rentrant (47) à l'intérieur duquel est disposé un organe de section rectangulaire (40) comportant une paroi latérale perforée (41) au droit de l'orifice et une extrémité fermée et munie d'un déflecteur (43) à l'extérieur de l'ajutage au droit de la zone d'éjection à grande vitesse. 7/ Générateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (7) pour entretenir une vibration de l'organe émetteur de gaz.