Brevet FR2941388A1 — publié le 20100730

La présente invention concerne un dispositif de génération d'un courant d'air à basse pression, sous champ d'infrasons de forte puissance. L'incinération des déchets et de nombreux processus industriels génèrent des gaz de combustion contenant généralement des agents polluants, tels le dioxyde de soufre (S02), l'acide chlorhydrique (HCl), divers métaux lourds, etc. Certains produits pulvérulents sont d'excellents réactifs permettant la captation de ces agents polluants. Ces produits doivent donc être envoyés dans le flux de gaz afin de les traiter. A cet effet, un courant d'air sous pression est réalisé, ce courant d'air est alimenté avec les produits désirés et est convoyé par différents tuyaux jusqu'à une zone de mélange l0 avec les gaz. Un tel procédé génère des agglomérats qui sont dus au fait que ces produits réactifs s'agglomèrent facilement. Ces agglomérats peuvent entraîner le bouchage des tuyaux et il est alors nécessaire de réaliser un débouchage qui ralentit les processus industriels en fonctionnement. 15 Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif de génération d'un courant d'air à basse pression sous champ d'infrasons de forte puissance qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur et qui en particulier évite que le produit pulvérulent s'agglomère. A cet effet, est proposé un dispositif de génération d'un courant d'air à basse 20 pression sous champ d'infrasons de forte puissance destiné à transporter un produit pulvérulent issu d'un réservoir, le dispositif de génération comprenant: - un générateur d'impulsions infrasoniques, - une entrée d'air débouchant dans ledit générateur d'impulsions infrasoniques, - une première chambre disposée en aval dudit générateur d'impulsions 25 infrasoniques, et qui se présente sous forme d'une partie cylindrique suivie d'un tronc de cône qui se rétrécit en progressant vers l'amont, - un tube de résonance disposé en aval de la dite première chambre, - un cône d'expansion disposé en aval dudit tube de résonance, - une deuxième chambre disposée en aval dudit cône d'expansion, 30 - l'extrémité aval de la dite deuxième chambre étant destinée à se connecter à une première branche d'un raccord d'évacuation en T, une deuxième branche étant destinée à se connecter audit réservoir. Avantageusement, le générateur d'impulsions infrasoniques comprend une chemise en liaison avec l'entrée d'air, un piston mobile dans la chemise et destiné à créer une impulsion de l'air issu de ladite entrée d'air et un dispositif d'actionnement destiné à entraîner ledit piston en mouvement. Avantageusement, la chemise est percée d'orifices d'un premier type, le piston est percé d'orifices d'un deuxième type, et lors du déplacement du piston, les orifices du deuxième type passent d'une position d'obturation dans laquelle ils ne sont pas en vis-à-vis des orifices du premier type à une position d'ouverture dans laquelle ils sont en vis-à-vis des orifices du premier type. Avantageusement, le dispositif de génération comprend des moyens de commande destinés à commander le moteur en fréquence entre une fréquence basse et 10 une fréquence haute. Avantageusement, les variations entre la fréquence basse et la fréquence haute sont sensiblement linéaires. Avantageusement, la deuxième chambre présente une longueur de l'ordre de 750 mm et un diamètre de l'ordre de 400 à 600 mm. 15 Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la Fig. 1 montre un dispositif de génération d'un courant d'air à basse pression 20 selon l'invention, et la Fig. 2 est une coupe d'un générateur d'impulsions infrasoniques mis en oeuvre dans l'invention. La Fig. 1 montre un dispositif de génération 100 d'un courant d'air à basse pression destiné à transporter un produit pulvérulent 102 issu d'un réservoir 124, en 25 particulier des produits à base de chaux. Le dispositif de génération 100 comprend: - un générateur d'impulsions infrasoniques 104, - une entrée d'air 106 débouchant dans le générateur d'impulsions infrasoniques 104, 30 - une première chambre 108a, 108b disposée en aval du générateur d'impulsions infrasoniques 104, et qui se présente sous forme d'une partie cylindrique 108a suivie d'un tronc de cône 108b qui se rétrécit en progressant vers l'amont, - un tube de résonance 110 disposé en aval de la première chambre 108a, 108b, - un cône d'expansion 112 disposé en aval du tube de résonance 110, et - une deuxième chambre 114 disposée en aval du cône d'expansion 112, - l'extrémité aval 116 de la deuxième chambre 114 étant destinée à se connecter à une première branche 120 d'un raccord d'évacuation en T 118, une deuxième branche 122 du raccord d'évacuation 118 étant destinée à se connecter au réservoir 124. L'écoulement du produit pulvérulent 102 dans la deuxième branche 122 peut être assuré par une vis doseuse. La troisième branche 126 du raccord d'évacuation 118 permettant l'évacuation de l'air et du produit pulvérulent 102 vers une canalisation qui débouche dans la zone où se trouvent les gaz à traiter. La première branche 120 et la troisième branche 126 présentent un diamètre de l'ordre de 50 à 150 mm. L'air admis par l'entrée d'air 106 sert ainsi à générer une onde infrasonique et à transporter le produit pulvérulent 102. Le dispositif de génération 100 fonctionne à basse pression, c'est-à-dire que la pression à l'intérieur du dispositif de génération 100 oscille autour de la pression atmosphérique et reste inférieure à 1,5 bar absolu, pression au-delà de laquelle il est nécessaire d'effectuer des tests de sécurité. En outre, l'utilisation de basse pression permet de réduire le coût du matériel puisqu'il subit des pressions moindres, et de réduire la consommation d'un compresseur ou d'un sur-presseur. Les ondes infrasoniques générées sont des ondes de fortes puissances de l'ordre de 150 à 170 dB. L'air admis dans l'entrée d'air 106 est à une pression de l'ordre de 1,25 bar. La Fig. 2 montre une coupe du générateur d'impulsions infrasoniques 104. Le générateur d'impulsions infrasoniques 104 comprend un piston 202 destiné à propulser l'air issu de l'entrée d'air 106 et un moteur 204 destiné à entraîner le piston 202 en mouvement. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur les Figs., le diamètre du piston 202 est de l'ordre de 50 à 150 mm. Le piston 202 se déplace entre deux positions extrêmes à l'intérieur d'une chemise 206 qui débouche dans la première chambre 108a, 108b. La chemise 206 est percée, entre les deux positions extrêmes, d'orifices d'un premier type 208 qui permettent à la chemise 206 d'être en liaison avec l'entrée d'air 106. De la même manière, le piston 202 présente une tête qui est percée d'orifices d'un deuxième type 210. La chemise 206 est disposée dans une enceinte 212 dans laquelle débouche l'entrée d'air 106. Lors du déplacement du piston 202, les orifices du deuxième type 210 passent devant les orifices du premier type 208, autorisant ainsi progressivement le passage de l'air de l'enceinte 212 vers la première chambre 108a, 108b. Lorsque le piston 202 est dans sa position maximale, les orifices du premier type 208 coïncident avec les orifices du deuxième type 210, tandis que dans la position minimale, les orifices du premier type 208 ne coïncident pas avec les orifices du deuxième type 210, empêchant ainsi le passage de l'air. En d'autres termes, lors du déplacement du piston 202, les orifices du deuxième type 210 passent d'une position d'obturation dans laquelle ils ne sont pas en vis-à-vis des orifices du premier type 208 à une position d'ouverture dans laquelle ils sont en vis-à-vis des orifices du premier type 208. Le moteur 204 et le piston 202 sont liés entre eux à l'aide de moyens de transmission 214 par exemple du type bielle manivelle, mais le piston 202 peut également être actionné par un transducteur électromagnétique ou par un système hydraulique ou par tout autre dispositif d'actionnement 204. Le générateur d'impulsions infrasoniques 104 permet de générer en aval une oscillation de l'air à la fréquence du son qui, dans le cas des infrasons, est inférieure à 30Hz. Dans l'invention, la fréquence est de préférence voisine de 20 Hz. La génération de l'impulsion, c'est-à-dire le déplacement du piston 202, entraîne une variation de pression qui provoque une oscillation de la veine gazeuse à la fréquence du son et cette oscillation se propage le long des différentes canalisations jusqu'à la zone où se trouvent les gaz à traiter. Ces oscillations affectent la couche limite et empêchent que le produit pulvérulent 102 s'agglomère, permettant ainsi le transport du produit pulvérulent 102 sans bouchage des tuyaux. La première chambre 108a, 108b se présente sous la forme d'une partie cylindrique 108a suivie d'un tronc de cône 108b qui se rétrécit en rejoignant le tube de résonance 110. La première chambre 108a, 108b entraîne une baisse de puissance des oscillations mais permet une augmentation de la bande passante. En effet, dans le cas d'un tube simple, la bande passante est de l'ordre de 0,2 Hz, et le changement de la fréquence de 0,4 Hz entraîne une chute de la puissance qui devient pratiquement nulle, alors que dans le cas de l'invention, la mise en place du tube de résonance permet de faire varier la fréquence de +0,5 à -0,5 Hz et ainsi de modifier la position des noeuds et des ventres de l'onde stationnaire qui se crée dans la troisième branche 126 sans que la puissance ne subisse de baisse significative. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur les Figs., le diamètre de la base du tronc de cône est de l'ordre de 350 à 500 mm et le diamètre du sommet est de l'ordre de 150 à 219 mm. Le tube de résonance 110 présente ici un diamètre de l'ordre de 150 à 300 mm et une longueur voisine de X14, où X est la longueur d'onde du signal infrasonore généré dans la veine gazeuse. Par exemple, pour une température de l'air de 20°C et pour une fréquence de 20 Hz, la longueur d'onde est de 17 m. Le tube de résonance 110 présente ici une forme de S pour permettre un gain de place. Le tube de résonance 110 permet à l'air d'entrer en résonance en transformant les variations de pression générées par le générateur d'impulsions infrasoniques 104 en variations d'amplitude. Le cône d'expansion 112 se présente sous la forme d'un tronc de cône qui s'élargit en s'éloignant du tube de résonance 110. Le diamètre d'entrée est alors de l'ordre de 150 à 300 mm et le diamètre de sortie est de l'ordre de 400 à 600 mm. La deuxième chambre 114 se présente sous la forme d'un réservoir de section sensiblement constante qui permet aux oscillations de se propager librement vers le raccord d'évacuation en T 118. Sans la deuxième chambre 114, les oscillations seraient étouffées et ne pourraient pas être transmises au produit pulvérulent 102. La longueur de la deuxième chambre 114 est ici de l'ordre de 750 mm et son diamètre est de l'ordre de 400 à 600 mm. Le dispositif de génération 100 comprend des moyens de commande destinés à commander le moteur 204 en fréquence entre une fréquence basse et une fréquence haute. Cette variation de fréquence entraîne une variation de fréquence du son ainsi produit ce qui permet de déplacer des éventuels noeuds et ventres qui résulteraient de la propagation d'une onde stationnaire dans la canalisation connectée à la troisième branche 126 du raccord d'évacuation 118, dont la longueur peut atteindre ou dépasser 200 m. Selon un mode de réalisation particulier, les variations entre la fréquence basse et la fréquence haute sont sensiblement linéaires. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. Par exemple, l'invention est plus particulièrement décrite dans le cas d'une cheminée industrielle dans laquelle un produit réactif pulvérulent par exemple à base de chaux est envoyé, mais elle s'applique de la même manière à tous produits pulvérulents devant être convoyés par de l'air à travers des tuyaux et pour lesquels l'agglomération doit être évitée. REVENDICATIONS1) Dispositif de génération (100) d'un courant d'air à basse pression sous champ d'infrasons de forte puissance destiné à transporter un produit pulvérulent (102) issu d'un réservoir (124), le dispositif de génération (100) comprenant: - un générateur d'impulsions infrasoniques (104), - une entrée d'air (106) débouchant dans ledit générateur d'impulsions infrasoniques (104), - une première chambre (108a, 108b) disposée en aval dudit générateur d'impulsions infrasoniques (104), et qui se présente sous forme d'une partie cylindrique (108a) suivie d'un tronc de cône (108b) qui se rétrécit en progressant vers l'amont, - un tube de résonance (110) disposé en aval de la dite première chambre (108a, 108b), - un cône d'expansion (112) disposé en aval dudit tube de résonance (110), - une deuxième chambre (114) disposée en aval dudit cône d'expansion (112), - l'extrémité aval (116) de la dite deuxième chambre (114) étant destinée à se connecter à une première branche (120) d'un raccord d'évacuation en T (118), une deuxième branche (122) étant destinée à se connecter audit réservoir (124). 2) Dispositif de génération (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions infrasoniques (104) comprend une chemise (206) en liaison avec l'entrée d'air (106), un piston (202) mobile dans la chemise (206) et destiné à créer une impulsion de l'air issu de ladite entrée d'air (106) et un dispositif d'actionnement (204) destiné à entraîner ledit piston (202) en mouvement. 3) Dispositif de génération (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chemise (206) est percée d'orifices d'un premier type (208), en ce que le piston (202) est percé d'orifices d'un deuxième type (210), et en ce que lors du déplacement du piston (202), les orifices du deuxième type (210) passent d'une position d'obturation dans laquelle ils ne sont pas en vis-à-vis des orifices du premier type (208) à une position d'ouverture dans laquelle ils sont en vis-à-vis des orifices du premier type (208). 4) Dispositif de génération (100) selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande destinés à commander le moteur (204) en fréquence entre une fréquence basse et une fréquence haute. 5) Dispositif de génération (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que 5 les variations entre la fréquence basse et la fréquence haute sont sensiblement linéaires. 6) Dispositif de génération (100) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la deuxième chambre (114) présente une longueur de l'ordre de 750 mm et un diamètre de l'ordre de 400 à 600 mm.