Brevet FR2450612A1 — publié le 19801003

Procédé et appareil pour stêriliser des liquides par rayons ultraviolets. L'invention concerne un procédé pour stériliser des liquides par rayons ultraviolets et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. Pour stériliser l'eau, il est connu de la faire passer par un cylindre de verre quartzeux qui est irradié de l'exté- rieur par des rayons U.V. Comme le verre quartzeux laisse passer les rayons U.V., ceux-ci traversent l'eau et exercent, ce faisant, une action destructrice de bactéries qui ddpend de la vitesse d'écou- lement de lleau, du diamètre du cylindre et de l'intensité des rayons. Ce procédé permet de produire une stérilisation satisfaisante de l'eau mais il n'en va pas de même pour les liquides dans lesquels les rayons U.V. pénètrent seulement de quelques centièmes de milli montre, tels que des liquides troubles et de l'huile de coupe utilisée pour refroidir des outils de perçage, fraisage et tournage.Les liquides de cette nature sont stérilisés par des bactéricides, que l'on fait passer à travers le liquide. Un bactéricide connu est I'ozone, lequel est un gaz oxydant qui détruit des bactéries à son passage par des liquides. L'inconvénient d'une telle stérilisation chimique est la substance chimique qui reste dans le liquide après la stérilisation et qui est plus ou moina agressive suivant le bactéricide utilisé. Un autre moyen pour stériliser des liquides où les rayons U.V. ne pénètrent pratiquement pas consiste à détruire des bactéries par l'action de la chaleur. Ce procédé entraine toutefois des colts prohibitifs. Il s'y ajoute que certains liquides ne peuvent pas & re chauffés sans que cela risque de produire des changements structurels. L'invention vise donc a créer un procédé et un appareil du type indiqué au début, qui permettent de stériliser de façon sûre, par des rayons U.V., des liquides dans lesquels les rayons U.V. ne pénètrent que peu. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le procédé consiste à étirer le liquide en une couche très mince ou film et à l'irradier. Suivant les besoins, le liquide peut 8tre irradié seulement après son étirage en un film, mais il est possible aussi de 0'irradier déjà pendant l'étirage. Un moyen d'étirer ou d'étaler du liquide en un film consiste à le soumettre a la force centrifuge sur une surface appropriée. Un appareil convenant à la mise en oeuvre de ce procédé peut comporter un cylindre creux tournant, possédant une surface latérale fermée et recevant du liquide à stériliser, auquel est conjugué au moins un brflleur émettant des rayons U.V.. Pour gagner de la place, l'enveloppe ou paroi latérale du cylindre ou de chaque cylindre peut être en matériau perméable aux rayons U.V., en verre quartzeux par exemple, de sorte que les broyeurs peuvent être placés l'intérieur de l'enveloppe.Les broyeurs eux-mêmes peuvent être formés d'un certain nombre de tubes disposés parallèlement en cercle afin d'obtenir une intensité de radiation aussi élevée que possible. I1 est avantageux, dans ce cas de combiner les tubes avec des réflecteurs qui dirigent les rayons vers les surfaces latérales. Une autre caracteristique de l'invention prévoit que l'appareil comporte au moins deux cylindres, dont les axes de rotation sont parallèles et qui sont espacés de manière que les liquides à stériliser puissent être transférés d'un premier à un deuxième cylindre, une racle étant conjuguée au dernier cylindre pour l'enlèvement du film de liquide. A la façon du cylindre preneur d'encre d'une machine à imprimer, le premier cylindre peut être monté rotatif dans une cuve et être immergé partiellement dans le liquide à stériliser. On obtient un débit élevé de liquide stérilisé avec un appareil d'un faible encombrement lorsque le cylindre ou chaque cylindre possède deux enveloppes ou parois latérales concentriques mutuellement espacées radialement et lorsque l'espace annulaire délimité entre les deux enveloppes contiens des tubes émetteurs de rayons U.V. et des réflecteurs. Une racle pour l'enlèvement et une tuyère plate de grande largeur pour l'application du liquide peuvent dans ce cas etre prévues pour chacune des deux enveloppes, l'une intérieure, l'autre extérieure. Dans un appareil où plusieurs cylindres sont placés les uns à côté des autres, il est avantageux que les vitesses circonférentielles des cylindres soient variables, afin de pouvoir étirer le liquide an un film aussi mince que possible. Cela est important pour les liquides qui ne laissent pénétrer les rayons U.V. que sur une très faible profondeur. On peut obtenir des vitesses circonférentielles différentes par l'utilisation de cylindres de différents diamètre, mais qui sont entrainés à la même vitesse. Un appareil selon un autre mode de réalisation comporte un cylindre preneur et deux rouleaux qui sont disposés a distance lTun de l'autre et autour desquels circule une bande sans fin susceptible d'être irradiée, le liquide prélevé par le cylindre preneur étant transféré à la bande et étant retiré de celle-ci par une racle à l'extrémité de sortie du brin de retour de la bande. Une variante plus simple de cet appareil comporte un cylindre preneur rotatif qui est en contact avec le liquide à stériliser et d'où le film de liquide est enlevé par une racle et transféré à un plan incliné, auquel sont conjugués des émetteurs de rayons U.V.. Ce plan incliné peut être en matériau perméable aux rayons U.V., auquel cas des émetteurs de rayons U.V. et des réflecteurs peuvent être disposés au-dessus et au-dessous du plan incliné, à distance de celui-ci. Encore un autre appareil convenant la mise en oeuvre du procédé de l'invention et dans lequel le film de liquide est produit avec utilisation de la force centrifuge comporte un plateau horizontal tournant, des émetteurs de rayons U.V. placés au moins au-dessus du plateau et une arrivée centrale de liquide. Selon un mode de construction simple, le plateau présente un trou central, auquel le liquide est amené par en bas par une canalisation. Pour l'évacuation du liquide irradié, le plateau peut être entouré d'un chenal d'évacuation circulaire. La canalisation d'alimentation est formée avantageusement par un passage longitudinal ménagé dans un montant vertical, lui-même entouré concentriquement par un tube solidaire du plateau et monté rotatif autour du montant par des paliers. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de six exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des- dessins annexés, dont les figures 1 à 6 sont des vues schématiques en perspective et en coupe axiale pour le dernier des appareils de ces exemples. La figure 1 représente une cuve 1 présentant une arrivée 2. Dans les parois d'extrémité non représentées de cette cuve sont montés rotatifs les tourillons d'un axe 3 qui porte lten- veloppe 4 d'un cylindre 5 par ltiatermddiaire de couvercles de fermeture 6. Ces couvercles supportent également des tubes 7 émettant des rayons U.V. et disposés à l'intérieur du cylindre 5, de meme que des réflecteurs 8 conjugués aux tubes 7 et dirigeant les rayons sur l'enveloppe 4.Pendant la rotation du cylindre 5 dans le sens de la flèche A, l'enveloppe 4 prélève en permanence une' couche très mince ou film de liquide 9, lequel est irradié par les rayons U.V. grâce au fait que l'enveloppe 4 est en verre quartzeux et laisse donc passer librement les rayons U.V. Pendant cette irradiation, les bactéries présentes dans le film de liquide sont détruites, de sorte que le liquide est stérilisé ou dégermé.Le film stérilisé est enlevé de la surface de l'enveloppe 4 par une racle 10 fixée sur la cuve 1 et le liquide est évacué à l'aide d'une gouttière collectrice 11 et d'une tubulure de sortie luis. I1 va de soi que la racle est disposée de manière que l'aire de surface utile pour l'irradiation de l'enveloppe du cylindre soit aussi grande que possible; autrement dit, la distance entre la racle 10 et la surface du bain de liquide dans la cuve dans le sens de rotation du cylindre (dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'exemple de la figure 1) doit être aussi faible que possible. La figure 2 représente un cylindre 12 qui comporte deux enveloppes cylindriques 13 et 14 en verre quartzeux disposées à distance l'une de l'autre. Une tuyère plate 15 de grande largeur pour l'application du liquide et une gouttière d'évacuation 20a avec une racle 18 sont conjuguées à la surface intérieure de l'enveloppe intérieure 14 et une tuyère plate 16 et une gouttière 19 avec une racle 17 analogues sont conjuguées à la surface extérieure de l'enveloppe extérieure 13. Des tubes 21 émettant des rayons U.V. et des réflecteurs 22 dirigeant les rayons surales enveloppes 13 et 14 sont disposés dans l'espace annulaire 20 délimité par les deux enveloppes cylindriques 13 et 14.Pour simplifier le dessin, les couvercles fermant les cylindres aux extrémites, le montage des tubes, reflecteurs , tuyères et gouttières d'évacuation, de méme que le système d'entrainement, ne.sont pas représentés, étant donné qu'ils ne font pas partie de l'invention et peuvent ette constitués par des moyens simples. Pendant la rotation des enveloppes 13 et 14 dans le sens de la flèche B, Elles eNestifntdes tuyères 15 et 16 un film de liquide, lequel est irradié par les tubes 21 puis enlevé des enveloppes par les racles 17 et 18. On obtient ainsi un débit élevé de liquide stérilisé avec un appareil aussi peu encombrant que possible. La figure 3 représente trois cylindres 23', 24' et 25' possédant chacun une enveloppe 23, 24 ou 25 qui est également en verre quartzeux et à l'intérieur de laquelle sont disposés des tubes 26 émettant des rayons U.V. et des réflecteurs 27. Les enveloppes des cylindres sont disposées de manière que le parcours du film de liquide entre la tuyère plate 28 servant à l'application du liquide sur la première enveloppe 23 et la racle 29 pour l'enlèvement du liquide de la troisième enveloppe 25 soit aussi long que possible, de sorte que le film de liquide est irradié pendant une durée relativement longue avant qu'il ne soit retiré par la racle 29. Afin que cet appareil puisse être adapté aux conditions de travail les plus diverses, les intervalles entre les cylindres et leurs vitesses circonférentielles sont variables individuellement. La figure 4 représente un appareil pour stériliser des liquides conçu pour un grand débit. Le liquide 30 à stériliser est étiré par un cylindre 31 en un film, lequel est repris par un rouleau 32 ou, plus précisément, par une bande 33 sans fin qui circule autour du rouleau 32. Cette bande est tendue entre le rouleau 32 et un deuxième rouleau 34. Des tubes 35 émettant des rayons U.V. irradient les brins aller et de retour de la bande 33, de même que la partie passant autour du deuxième rouleau 34, et sont combinés sur le cté extérieur, par rapport à la bande, avec des réflecteurs 36 et des tales supplémentaires 37 et 38 formant écran. Le film de liquide stérilisé est enlevé du brin de retour (brin inférieur) de la bande 33 par une racle 39 située près du rouleau 32. L'appareil représenté sur la figure 5 convient pour stériliser des liquides relativement peu visqueux. Cet appareil comprend un cylindre 40 qui prélève d'une cuve 41 un film de liquide, qu'unie racle 42 retire du cylindre 40 et transfère d une plaque 43 qui est inclinéevers le bas à partir de ce rouleau. Le liquide s'écoule tout seul - à une vitesse qui est fonction de l'inclinaison de la plaque 43 - dans un récipient collecteur 44 placé en bas de la plaque. Pendant l'écoulement du liquide A stériliser sur ce plan incliné, il est irradié par des tubes 45 émetteurs de rayons U.V. disposés des deux cotés de la plaque 43, qui est en verre quartzeux, ce qui détruit les bactéries. Pour que la radiation U.V. soit utilisée au maximum, les tubes 45 sont combinés avec des réflecteurs 46. La figure 6 représente un appareil comprenant un socle 47, dans lequel est fixé un montant 49 de section circulaire et à passage central 48 formant une canalisation d'al-imentation pour le liquide. Autour du montant 49 est monté rotatif, par des paliers 49a un tube 50, sur l'extrémité inférieure duquel est calée une poulie à courroie 51. L'extrémité supérieure du tube 50 porte un plateau horizontal 52 qui est en verre quartzeux et qui est irradié des deux cOtés par des tubes U.V. 53. Comme le montre la figure 6, l'extrémité supérieure du montant 9 est amincie et traverse un trou central 54 du plateau 52. Pour empêcher que le liquide arrivant par la canalisation 48 n'encrasse l'intervalle annulaire entre le montant 49 et le trou 54, l'extrémité supérieure du montant 49 est surmontée d'un déflecteur 55 pourvu d'un trou central et ayant un diamètre qui est plus grand que le diamètre du trou 54. Pendant le service, le liquide arrivant par la canalisation 48 parvient par-dessus le déflecteur 55 jusque sur le plateau 52, lequel est entrainé en rotation par le moteur 56 et par l'intermédiaire du tube 50, de sorte que le liquide est étalé sous l'effet de la force centrifuge sous forme d'un film sur le plateau 52. Ce film est irradié par les tubes 53, ce qui détruit les bactéries qu'il contient. Le film irradié qui quitte le plateau 52 par son bord extérieur, également sous l'effet de la force centriguge, est recueilli dans un chenal circulaire 57, d'où le liquide stérilisé est évacué. REVENDIGATIONS 1. Procédé pour stériliser des liquides par rayons ultraviolets, caractrisé- en ce qu'il consiste à étirer le liquide en une couche très mince ou film et à lLirradier pendant ou après l'étirage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étirage du liquide en un film s'effectue avec utilisation de la force centrifuge. 3. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un cylindre creux rotatif,, formé essentiellement d'une enveloppe cylindrique fermée (4, 13, 14, 23) et recevant du liquide a stériliser, auquel est conjugué au moins un brûleur (7, 21, 26) émettant des rayons U.V.. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les enveloppes (4, 13, 14, 23) des cylindres sont en matériau perméable aux rayons U.V., en verre quartzeux par exemple, et en ce que les brûleurs (7, 21, 26) sont placés à l'intérieur des enveloppes et sont formés en particulier d'un certain nombre de tubes (7,, 21, 26) disposés en cércle et combinés avec des réflecteurs (8, 22, 27) dirigeant les rayons vers les surfaces des enveloppes. 5. Appareil selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux cylindres (23', 24'j 25'), dont les axes de rotation sont parallèles et qui sont espacés de manière que le liquide à stériliser puisse être transféré d'un cylindre à l'autre, une racle 29 étant conjuguée au dernier cylindre (25') et les vitesses circonférentielles des cylindres étant de préférences variables ou différentes, en particulier parce que les cylindres ont des diamètres différents. 6. Appareil selon ltune quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un cylindre (5) monté rotatif dans une cuve (1) et immergé partiellement dans le liquide (9) à stériliser. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le cylindre (12) ou chaque cylindre possède deux enveloppes (13, 14) concentriques espacées et l'espace annulaire (20) formé entre les deux enveloppes contient des tubes (21) émetteurs de rayons U.V. et des réflecteurs (22) et en ce qu'une racle (10 17, 18, 29) et une tuyère plate de grande largeur (15, 16, 28) sont conjuguées & chaque enveloppe. 8. Appareil selon i'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un cylindre preneur (31) et deux rouleaux (32, 34) qui sont disposés à distance l'un de l'autre et autour desquels circule une bande sans fin (33) susceptible d'litre irradié, le liquide prélevé par le cylindre preneur (31) étant transféré à la bande (33) et étant retire de celle-ci par une racle (39) à l'extrémité de sortie du brin de retour de la bande. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qutil comporte un cylindre preneur rotatif (40) qui est en contact avec le liquide à stériliser et d'où le film de liquide est enlevé par une racle (42) et transféré à un plan incliné (43), auquel sont conjugués des émetteurs de rayons U.V. (45), ce planétant en verre quartzeux, par exemple, et les émetteurs (45) combinés avec des réflecteurs (46) étant disposés au-dessus et audessous du plan incliné (43), à distance de celui-ci 10. Appareil pour la mise én oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un plateau horizontal rotatif (52), des émetteurs de rayons U.V. (53) placés au moins au-dessus du plateau et une arrivée centrale de liquide (48), le plateau (52) présentant un trou central (54), auquel le liquide est amené par en bas par une canalisation, le plateau 52 étant entouré d'un chenal d'évacuation circulaire (57), la canalisation d'alimentation étant formée avantageusement par un passage longitudinal (48) ménagé dans un montant vertical (49), lui-mEme entouré concentriquement par un tube (50) solidaire du plateau (52) et monté rotatif autour du montant (49) par des paliers (49a).