Brevet FR2430789A1 — publié le 19800208

La présente invention se rapporte à la préparation d'émulsions Une émulsion peut être définie comme un mélange très intime de deux corps fluides différents, l'un de ceux-ci étant divisé en très petites particules et régulièrement réparti dans l'autre. L'émulsion est une forme relativement stable. Quoique la répartition des corps y soit en principe très homogène et régulière, l'émulsion se distingue d'une dissolution en ce que les corps restent différenciés. Des émulsions peuvent se produire spontanément, souvent à la suite d'une détente diun mélange de fluides, une. brusque variation de la pression entraidant une variation de la solubi- lité d'un corps dans l'autre. Ce genre d'émulsions est généralement nuisible ou étant. Lorsqu'au contraire on désire fabriquer des émulsions, on se heurte à des difficultés car les pro cédés et dispositifs utilisés consomment beaucoup d'énergie. La présente invention a pour objectif de fournir des moyens simples et efficaces pour réaliser des émulsions et, plus particulièrement, des émulsions d'un liquide dans un autre liqui- de, pàr exemple de l'huile ou des hydrocarbures dans de l'eau, en vue notamment de fabriquer des huiles "solubles" ou de préparer des mélanges combustibles. La Demanderesse a trouvé que, lorsqu'on faisait passer un mélange de fluides entre des surfaces séparées entre elles par de faibles intervalles, on obtenait une émulsion de bonne qualité. il est préférable que la largeur du passage offert au mélange des fluides croisse dans le sens de progression du mélange. Il semblerait que la formation de l'émulsion soit due à la différence de comportement dea fluides lors de leur passage entre les surfaces, ces fluides étant caractérisés par leur nombre de Reynolds respectif. On sait que, si l'on désigne par # la vis- cosité d'un fluide, par V sa vitesse de passage dans un interval- le et par d l'épaisseur dudit intervalle, le quotient Vd/# est caracteristique pour un fluide donné; c'est un coeffièient sans dimension désigné par Re et appelé "nombre de Reynolds". Son intérêt est qu'il paraît traduire correctement les relations inertie/viscosité à l'intérieur d'un fluide en écoulement.Du fait des différences de viscosités entré les fluides, les parti- cules de ces derniers s'écoulent diversement entre les surfaces et il en résulte la dispersion voulue des fluides l'un dans l'autre. Une largeur croissante de passage favorise le phénomène car il y a alors ralentissement de la vitesse du fluide par recompression. Les paramètres qui influencent la formation de l'émul- sion sont les suivants - la vitesse d'entrée du mélange entre les surfaces; - 1t espacement des surfaces; - la longueur du parcours entre celles-ci; - la divergence du passage offert au mélange. Les valeurs de ces paramètres peuvent être déterminés selon les règles de l'art en fonction des fluides utilisés et des débits que l'on veut obtenir. La mise en oeuvre du procédé est grandement favorisée lorsque le mélange à entrée est relativement homogène. Il est en outre préférable que ledit mélange ne contienne pas d'impuretés de grosseur supérieure ou égale à ltespacement des surfaces et qui pourraient à la longue obturer le passage ou tout du moins perturber l'écoulement du mélange. I1 est donc préfé rable, le cas échéant, de filtrer les fluides avant de les faire passer entre les surfaces. On peut réaliser simplement un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé que l'on vient de décrire en empilant les unes sur les autres des lamelles en métal ou matière synthétique pour former une sorte de cartouche que l'on enferme dans un boftier muni de tubulures d'entrée et de sortie oenvena- bleu. Les lamelles sont avantageusement percées d'ouvertures qui se correspondent d'une extrémité à l'autre de la pile, et sont par exemple en forme d'anneaux ou de cadres, le mélange arrivant par lesdites ouvertures et ltémulsion sortant par l'extérieur de la pile tubulaire formée par les lamelles. On peut aussi utiliser des lamelles présentant deux c8tés opposés de longueur différente, par exemple en forme de segments d'anneaux ou de trapèzes, l'arrivée du mélange se faisant alors de préférence par le c & V le plus court et les autres faces de la pile étant obtures. Dans le cas d'émulsions d'huiles ou d'hydrocarbures dans de l'eau, an obvient de bons résultats avec un intervalle de l'or- dre de 10 à 200 microns entre lamelles. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Ta figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d'un empilage de lamelles que l'on peut utiliser pour mettre en oeuvre l'invention. La figure 2 est une vue en perspective d'une cartouche de lamelles annulaires. La figure 3 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un émulseur conforme à l'invention. Les figures 4 et 5 montrent, en perspective, d'autres exemples de cartouches que l'on peut utiliser selon l'invention. Sur les figures 1 à 3, une série de lamelles 1, formées d'-anneaux minces et plats de meme dimensions, sont maintenues empilées les unes sur les autres, à des intervalles réguliers 2, de façon à former une sorte de cartouche tubulaire 3. Les anneaux peuvent être en métal, résine synthétique ou autre matière rigide et imperméable convenable, leur écartement étant réalisé par exemple, au moyen de bossages appropriés dont ils sont munis. Sur la figure 1, on voit une portion de quatre anneaux 11, 12, 13 et 14 que séparent des intervalles égaux 21, 22 et 23, déterminés par des bossages 4 emboutis dans les anneaux respectifs et convenablement décalés dans le sens périphérique. Le mélange à émulsionner pénatre entre les lamelles par leur périphérie interne selon les flèches f et l'émulsion sort par la périphérie externe comme l'indiquent les flèches z. La cartouche 3 est montée dans un bottier 5, avec interposition de joints d'étanchéité 6 entre les anneaux extr8mes et les parois terminales correspondantes du boîtier, l'une desdites parois, au moins, comportant une tubulure 7 par laquelle on peut introduire le mélange de fluides à émulsionner à l'intérieur du corps tubulaire formé par la pile. Extérieurement à la cartouche, est prévu au moins un exutoire 8 pour l'émulsion formée. Plusieurs cartouches pourraient être placées dans un boftier commun, à condition qu'il corresponde à chacune au moins une arrivée de mélange. I1 ntest pas indispensable que les lamelles soient cons tituées par des anneaux. Sur la figure 4, elles ont la forme de trapèzes isocèles et sont flanquées de parois latérales 10 qui obturent les intervalles 2 le long des côtés obliques des trapèzes. Le mélange pénètre entre les lamelles selon la flèche f par la petite face de la cartouche 3 ainsi formée, l'émulsion sortant par la grande face selon la flèche g. Sur la figure 5, la cartouche est formée par empilage de lamelles 1 présentant des ouvertures rectangulaires qui leur donnent la forme de cadres plats. D'autres formes d'ouvertures et de lamelles pourraient être utilises. De toute manière, il est préférable que la section d'entrée du mélange soit inférieure à la section offerte à la sortie de l'émulsion, afin d'obtenir un ralentissement des fluides favorable à la formation des émulsions. Les dimensions des lamelles, leur espacement et la pression d'entrée du mélange sont déterminés en fonction des divers cas particuliers. I1 va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVEEDICATIONS 1. Procédé de préparation d'émulsions, caractérisé en ce que l'on fait passer un mélange de fluides entre des surfaces séparées entre elles par de faibles intervalles. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intervalle qui sépare les surfaces est constant. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la largeur du passage offert aux fluides croit dans le sens de déplacement du mélange. 4. Dispositif de préparation d'émulsions permettant l'application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qusil comporte une pile de lamelles séparées les unes des autres par des intervalles égaux entre eux, des moyens étant prévus pour l'admission d'un mélange de fluides d'un c8té de la pile et pour la sortie de l'émulsion formée du c8té opposé de ladite pile. 5. Dispositif selon la revendication 4,- earactérisé en ce que les lamelles sont percées d'ouvertures qui se correspondent d'une extrémité à autre de la pile, entrée du mélange dans la pile s'effectuant par lesdites ouvertures. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les lamelles ont une forme annulaire. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les lamelles ont la forme de cadres. 8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les lamelles présentent deux côtés opposés de longueur différente, l'entrée du mélange s'effectuant par le c8té le plus court et les autres faces de la pile de lamelle étant obturées. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les lamelles sont logées dans une enceinte dont deux parois opposées sont en contact étanche avec les lamelles extrêmes, au moins une tubulure d'entrée du mélange étant prévue du coté de l'admission du mélange et au moins un exutoire pour l'émulsion de l'autre coté. 10. Les émulsions fabriquées en application de ltune quelconque des revendications 1 à 9.