Brevet FR2492679A1 — publié le 19820430

Procédé de dispersion d'un fluide dans une veine fluide de densite très supérieure, notamment d'un gaz dans un liquide et dispositif pour sa mise en oeuvre. La présente invention a pour but d'assurer la dispersion d'un gaz dans une veine liquide sous forme de bulles fines en limitant la coalescence ou recombinaison sous forme de bulles grossières des bulles fines formées et plus géneralement de disperser un fluide dans une veine fluide de densité très supérieure sous forme de bulles ou de gouttelettes fines. Jusqu'ici et pour résoudre ce problème on a utilise une combinaison de gicleurs avec des ajutages fins ou des corps poreux pour introduire le gaz dans le liquide sous un état aussi subdivisé que possible et en cherchant à subdiviser les bulles par un battage mécanique ou par un laminage. Les dispositifs mécaniques à mettre en oeuvre sont complexes et ils sont susceptibles de se colmater. De plus, il est difficile d'aboutir mécaniquement à la finesse désirée. La présente inventionfutilise pour obtenir ce résultat un phénomène de strict ion associé à un effet de classification par centrifugation. Conformément à l'invention on donne à la veine fluide de densité supérieure une vitesse en la faisant circuler selon une trajectoire incurvée créant dans la veine un gradient de pression et on introduit dans ladite veine fluide de densité supérieure, le fluide à disperser, cette introduction ayant lieu à travers la paroi de la veine où la pression est la plus élevée, le gradient de pressions tendant à déplacer le fluide à disperser ayant la densité la plus faible en direction de la paroi opposée de la veine. Selon une autre caractéristique du procédé, on ralentit progressivement la vitesse de la veine fluide en en augmentant la section à partir du point d'introduction du fluide à disperser. Avec le procédé conforme à l'invention et du fait du mode d'introduction, le flux du fluide introduit est brisé mécaniquement en gouttes ou bulles qui, en fonction de leur volume, se déplacent transversalement à des vitesses plus ou moins grandes selon le gradient de pression, les gouttelettes ou bulles les plus grosses se déplaçant plus rapidement, ce qui les soumet à un effort de laminage et de striction plus éleve lequel aboutit à leur subdivision. En outre l'écoulement étant non tourbillonnaire,les bulles ou gouttelettes subdivisées n'ont pas tendance à se rassembler par coalescence. Pour la mise en pratique du procédé conforme à l'invention, on utilise un dispositif comportant une tuyère, la fibre moyenne du passage de la tuyère présentant une courbure de sens constant au moins sur une certaine distance en aval du débouché, sur la paroi de la tuyère ayant le rayon le plus grand, de la conduite d'amenée du fluide à disperser. En d'autres termes, le-débouché de la conduite d'amenée du fluide à densité la plus faible est situé à l'amont de la surface de courbure concave de la tuyère où la pression résultant de la force centrifuge s'exerçant sur le fluide de la veine est la plus élevée. La section perpendiculaire à l'écoulement de la tuyère peut être rectiligne, courbe ou de révolution. Selon une autre caractéristique de l'invention applicable notamment à la dispersion d'un gaz dans un liquide, la tuyère est un venturi à noyau axial dont la fibre moyenne du passage en aval du col est concave vers l'extérieur, le canal d'amenée du gaz débouchant sur la surface du noyau axial sensiblement au droit du col du Venturi. Du fait de la dépression régnan-t au col du Venturi, l'injection du gaz dans la veine liquide peut être assurée par l'effet d'aspiration résultant de cette seule dépression. Selon un mode de réalisation préférentiel de la tuyère venturi à noyau central ci-dessus, le débouché du canal d'amenée du gaz est constitué par une fente à la périphérie du noyau axial. Ce mode de réalisation de l1injection du gaz permet, pour un même débit, de réduire l'encombrement et de laminer plus fortement, ce qui rend la granulométrie des bulles plus fine. Selon une autre caracteristique la fente est réalisée par le jeu existant entre une partie amont fixe et une partie aval mobile du noyau central, la parte aval étant sollicitée élastiquement vers la partie amont. On obtient ainsi un dispositif automatique d'ouverture et de fermeture du canal d'amenée du gaz. En raison de ses faibles dimensions la tuyère conforme à l'invention peut être montée sur une pale d'hélice assurant le déplacement du milieu fluide de haute densité, en général de l'eau et par exemple une eau résiduaire à aérer pour faire circuler ce fluide à travers la tuyère, l'air étant aspiré automatiquement en fonction du debit de la tuyère et dispersé sous forme de bulles fines dans le liquide. On décrira ci-après un exemple de réalisation de l'invention avec référence au dessin ci-annexé dans lequel La figure unique est une vue en coupe longitudinale d'une tuyère susceptible d'être montée sur une pale d'hélice pour aérer le liquide brassé par cette pale. Dans ce dessin (1) désigne le tube d'amenée de l'air lequel constitue également l'organe de solidarisation entre la pale d'hélice et le dispositif conforme à l'invention. Ce tube (1) aboutit à un corps ovoïde (2) dans lequel est réalisée une chambre cylindrique ouverte (3) avec dans l'axe de cette chambre une tige (4) qui est taraudée dans son entre mité libre, l'autre extrémité étant vissée dans un taraudage axial au fond de la chambre (3). Dans le taraudage de la tige (4) se visse le filetage d'une vis (5) sur laquelle est enfilé un manchon formant butée (6) et un ressort héli cotidal (7). Le manchon (6) et le ressort hélicoïdal (7) forment respectivement une butée de fin de course et un rappel élastique pour la tuyère proprement dite Celle-ci est constituee par un noyau central (8) qui est monté coulissant par son extrémité tubulaire (9) sur la tige (4) et qui;;vients'emboi- ter par une portée tronconique (10) entourant cette extrémité tubulaire (9) sur la portee tronconique (11) entourant l'orifice de la chambre (3), cette portée tronconique (10) se prolongeant par une surface de révolution concave (12) dont la génératrice est sensiblement un arc de cercle et dont la section la plus faible se trouve près de l'extrémité libre du noyau central. Au droit de cette extrémité qui coopère avec le ressort (7) et éventuellement le manchon (6) sont fixées des ailettes radiales (13) qui portent la buse (14) ou chemise périphérique de la tuyère.La surface extérieure de cette buse est cylindrico-convexe tandis que sa surface de révolu- tion interne (15) présente une. génératrice telle qu'entre cette surface et le corps ovoide (2), respectivement le noyau central (8) est ménagé un passage dont la section décroit sensiblement jusqu'au droit de l'arête de la portée tronconique (10) pour croître ensuite progressivement jusqu'à l'orifice de sortie (16). La tuyère ainsi réalisée fonctionne en Venturi avec une dépression au col au droit des portées coniques (11-10) et ensuite une recompression avec établissement d'un gradient de pression sur la section, la pression au contact de la surface (12) étant plus élevée qu'au contact de la paroi (15) du fait de l'incurvation des filets fluides. I1 se produit une force de trainée longitudinale sur la buse (14) , ce qui se traduit par un décollement de la surface (10) de la surface (11) avec compression du ressort (7), l'air étant aspiré par le tube (1), la chambre (3) et la fente entre les portées (10) et (11). Le flux d'air ainsi introduit est soumis à une striction par les filets fluides à écoulement non tourbillonnaire en même temps que les'bulles les plus grosses se déplacent vers la paroi (15) en étant laminées et subdivisées. On obtient finalement une dispersion homogène et fine de l'air dans le flux liquide évacue par la sortie (16) Revendications 1. Un procédé de dispersion d'un fluide dans une veine fluide de densité très supérieure, caractérisé en ce qu'on donne à la veine fluide de densité supérieure une vitesse en la faisant circuler selon une trajectoire incurvée créant dans la veine un gradient de pression et on introduit dans ladite veine fluide de densité supérieure, avec une composante de vitesse selon ladite trajectoire très différente en valeur absolue de la vitesse de ladite veine, le fluide à disperser, cette introduction ayant lieu à travers la paroi de la veine ou la pression est la plus élevée, le gradient de pressions tendant à déplacer le fluide à disperser ayant la densité la plus faible en direction de la paroi opposée de la veine. 2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ralentit progressivement la vitesse de la veine fluide en en augmentant la section à partir du point d'introduction du fluide à disperser. 3. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte une tuyère 8-14, la fibre moyenne du passage de la tuyère présentant une courbure de sens constant au moins sur une certaine distance en aval du débouché 10-11, sur la paroi 12 de la tuyère ayant le xayon le plus grand, de la conduite d'amenée 1 du fluide à disperser. 4. Un dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la section perpendiculaire à l'ecoule- ment de la tuyère est rectiligne, courbe ou de révolution. 5. Un dispositif selon la revendication 4, applicable notamment à la dispersion d'un gaz dans un liquide, caractérisé en ce que la tuyère est un venturi à noyau axial 8 dont la fibre moyenne du passage en aval du col est concave vers l'extérieur, le canal d'amenée 1 du gaz débouchant sur la surface du noyau axial 8 sensiblement au droit du col du Venturi 10, 11. 6. Un dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le débouché du canal d' amenée 1 du gaz est constitué par une fente 10, 11 à la périphérie du noyau axial 8. 7. Un dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fente est réalisée par le jeu existant entre une partie amont fixe 11 et une partie aval mobile 10 du noyau central 8, la partie aval étant sollicitee élastiquement 7, 6 vers la partie amont.