Brevet FR3041339A1 — publié le 20170324

L'invention se situe dans le domaine des dispositifs et prt.- des pour le traitement de liquide, notamment d'eau, par cavitation en vue dc le purifier. Les eaux surface ccc eut le nias souvent des traitements de poiabilisation. e;ii° ci les em très souvent pollitées. I es pollutions peu-, eut être d'ordn.-2 bactériologique. mais également t. origine urbaine t'eaux. réduaires urnaint_ igine industrie 1c peI1uaiit e micropol tuants, sol\ anis, d'origine agricole (encifais. pes 10 Les polluants organiques persistants (POP) sont parmi les polluants les plus gênants. ils regroupent de espèces chimiques presentant les quatre propriéu stii\ Lunes : - persistance :hi substance se dé rade « lentement », bioaccumulation la. substance o s'accumule » dans 15 'oiganisine des êtres vkanis - toxicité : l'exposition à la substance est susceptible t - provoquer des - mobilité sur de grandes distances :on rel ève des COPCCIV:rali011ti élevées loin des points dc rejet .2",rciiqii par exempt 20 1 .c.-; P( )E sont SOUVeni i loLcJ1s et se caractérisent par unc faible solubilité dans rean et une solubilité *vée dans les lipides. ce qui entraîne leur bioiccuinulalion dans les tissus adipeux. Les insccticrdes organochlores de la première génératioiii comme la dieldrine. le DDT. hi toxiaphèl.le ci le chlordanc. ainsi li P sieurs produits oit sous-produit chimiques industriels. tels que IL 25 biphénvIcs po chlorés (13PC) et certaines dioxines et limnics cuvent être cités parmi les POP. I es humains peuvent être exposés aux POP par plusieurs voies : aimentation. le 'travail (exposition accidentelle) et i environnement. L'exposition aux POP. qu"elle soit aigui. eu chroiftue. être associée 5 de nombreux cltets nocifs : perturbation du s\ slème endocrinien dérèglement de la 3041339 2 [onction de reproduction et du svstine immunitaire, troubles neuroc(yinporiementaux ci cancers. On connaît différems procédés pour éliminer -> loilliatit.S par ',traitement pari )zone. Traitement par le ('hlore. Traitement combine par 10;rone et les U\. Traitement combiné par le I )iox\ de dI lvdrouene et ks UV, Traitement combine pur le DioN^de d'Ilvdr( cité et l'Ozone, - TrWei1cnt combiné nar le Diox\ de d'i kdrogene et des sels mélaniques (P10(lL don). On connaît L liement des procédés de traitement nu photocatah se et des procédés électrochimiques. Ces procédés ont des inconvéniems. On connaît d'autres procédés !aisant npel i la cavitation. La cavitation est la formation de bulles de vapeur n i sein ti- un liquide. à temperature sensiblement constante. à la suite d"unL forte dA,:Tression créée clans ce liquide par un moven flléi."E iq ne. J u cavila:ion peut upparuitre dans plusieurs circonstances Vcoukhic. f à grande ss autour Cl-une pièce provoquant une zone de dépression. par exemple les hélices de navire, 17.coulemerus créai i dc rories contraintes de eistiillement, F.coulemcni, non permanent (alimentation de Inoteurs en carburait!, coups de bélier dans les circuits de commandes hydrauliques). La cavitation e pins souvent perçue comme une source de problème. Ln effet, les bulles de Ca\ itation représentera une forte concentra:ion d'eiterpie. uni est libérée par l'implosion des bulles. Lcc-sque cette implosion a lieu à proxintité d'une paroi, elle provoque l'érosion de in paroi. La CaVitalion trouve cependant des applications indusuielles dans lesquelles cette concentration d'énergie est mil sée. par exemple : - le nettoyage de surrace par jels edVi LINS, 3041339 la dispersion de particules dans les liquides. - la destruction de cellules ou de bactérie. .1 effet. Vimplosion adiabatique des bulles de avitation provoque une forte élévation locale de température, de pression et i e vitesse (micro-jets) qui peuvent favoriser des processus qui nécessitent LI11 ' énergie ( es fortes températures et pressions sont connues pour provoquer des réactions chimiques. notamment. d oxydation. est ainsi que n connaît de \\...0. 2015/024654 un dispositif et un procédé de traitement delleau par cavitation entre des structures annulaires. 10 De US 6 224 P6 on connait également un dispo iti f et. on procédé de traitement de l'eau par ondes ultra sonores. ces ondes .énérant. des bulles Ge cavitation au sein du liquide. Ces dispositifs manquent de reproductibilité. (le contrôle du processus et sont difficiles à extrapoler pour traiter de grands vol urnes d'eau. 'invention vise à apporter une solution alternative. Ille propose un dispos if de traitement d'un liquide par cavitation comprenant - Une chambre apte à renfermer. en uti sation, un volume de liquide nt traiter. A U moins un premier piston monté coulissant de façon 20 étanche dans ladite chambre entre une première et une seconde position, Des moyens pour entraîner au moins un yeeinier piston entre lesdites première et seconde positions. Le dispositif cornpo e par exemple un seuil premier piston. Le disposit.f comporte une chambre de pr.Slerenee de forme 25 cylindrique. étanche pour pouvoir renfermer un liquide à traiter et ne comportant ras de cloison intérieure. En utilisation, le liquide ne remplit pas entièrement ln chambre. il conserve une surface libre. La chambre est. fermée par au moins un premier piston qui possède une course entre une première et une seconde position. I e premier piston coulisse dans in chambre de façon étanche aux ) liquides et aux gaz. il est prévu pour être CiliraÎné dans sa course par des moyens 3041339 d'entraînement. par exemple une mCt0Cisutlon eommandéepar l utilisateur, pouvant ou non etre partie du disnositif. Le premier piston. entraîné par moy ns d'enCraiAenen'z.,selol un cycle Clni sera décrit plus bas, est amené à provoquer des variations pression dans le liquide et ainsi à pros oquer 1 apparition de bulles de avitation au sein du liquide. Ces bulles. en implosant agent rès localement une forte sous la forme notamment de jets a haute vitesse et de hautes températures qui provoquent é ox:, dation des polluants. Al antageusement. le dispositif peut comporter en outre au moins 10 LUI secc)n I piston monté coulissant de façon étanche dans ladite chambre entre une pCCilliCCz et une seconde position. dispositif comportepar exemple un seul second piston. Contrairement au premier piston. le second piston est libre dans sa course entre sa preiniere sec(-aide position. Comme il sera vu pius ses mouvements sont le contrecoup de ceux du premier piston et des coritUnt.es qu'il xerce alu liquide dans ses mouvements. Il coulisse LTalemen: dans al chambre de façon étanche aux liquides ci aux gaz. Avantageuse1 tent. le dispositif st conçu pour Litie. lorsqu tl contient du liquide en vue de son utilisation. l'un des pistons soit en permanence 20 au contact du liquide ci l'autre piston soit écarté de la surface libre du liquide. De préférence. les pistons sont montés coulissants selon mie direction verticale en itia.1tf(1I1, la chambre possède donc une direction verticale d'ut: sation. On peut alors définir une partie haute et une partie basse du dkposJ Il existe un piston dont la course est situee en partie haute de la 25 chambre. dit piston haut. et un piston dont la course est Siltlée en partie basse de la chambre. dit piston bas. Par convention. pour chacun des pistons. la première position sera la position haute et la seconde position sera la positioli basse. Avantageusement. le premier piston. peut être situé en partie 30 haute de a chambre en utilisation. 3041339 5 Lorsque le premier piston coulisse N ertiealement en utilisation Cl qu'il est situé en partie haute de la chambre. dans une étape de son cycle. tl frappe a'. ce .forec l vap 25 (Pun, 2 f,.3\Nap) D 1.5 225 Dans les conditions suivantes : 10 11 mm. h = 2.5 miii. 1>1 = 25 mbars et P2 -25 inbars. les résultats obtenus sont illustrés dans la liure ci-dessous. 3041339 On observe duc la concentration en phenol sl huis, d 13 8.5 010 l au bout seulement de 160 tirs. soit en un temps très brel. de l'ordre de I s. f7'eSt pas limite par la description qui précède. insi : - la course des pistons pourrait ne pas è verticale en uti isat course du second piston pourrait ne pas etreii.mée m IO meirie parallèle à celle du premier piston. par exemple orthogonale. le dispositif pourrait comporter un second piston la chambre pourrait ne pas avoir une -forme cylindrique mak par exemple une rorme de L (réunion d'un premier et d'un second cylindres. un piston étant monté coulis.--uU dans chaque élément de cylindre). 15 Le dispositif selon l'invention n'est pas limite par le nombre des premiers et ie cas échéant seconds pistons. leur forme ni leur disposition relativement à la chainbre ou l'un par rapport à l'autre par c.cin0lc 16 14 C .0 , er u c 0 20 40 60 80 100 o u Nombre de Tirs 140 160 180 les directions de coulissement peuvent an2ulairernent décalées. tuais REVENDICATIONS1. Dispositif de traitement «Un iigLiide r cavitation comprenant - Lile chambre apte à renfermer.. en un isation. un volume de à traiter, Au inoin un premier pis'on (200) monté coulissant de rayon étanchL dans ladite chambre entre une première et une se-onde position. 10 Des moyens (400) polir elltraÎnel 1 au moins un premier lîston entre Lesdites première et seconde positions. isposili1 de traitement un :guide par tiavitation selon la revendieJtion 1 caractérisé en ce quil comporte en outre au moins un second piston .00))) monté conlk.,:ant de ihyon étanche dans ladite chmnbre entre une 1 première et une seconde position. 3. 1.)ispositif de traitement (1 un liquide par cavitation selon la revendication 2. caractérisé en ce qu'il est conçu pour que, lorsqu'il contient dit liquide en vue de son utilisation. Fun des pistons soit en permanence au contact du liquide et l autre piston soit écarté de la surrace libre du liquide r S 1). 4. Disposiii; cle tHLernern d'un liquide selon la revendication 3. caractérisé en cC que le )remier piston (200 est situé en partie haute de la chambre en utilisation. Dispositif de traitement d'un liquide selon la revendication 3, caractérise en ce que le premier piston (200) est situé en partie basse de la 25 chambre en utilisation. 6. Dispositif de traitement d'un liquide selon la revendication 4 caractérise en ce qu'il comporte une cloison 120) de façon à ménager un espace in ermédUre (1;0) entre ladite cloison et le second (300). 3041339 7. Dispositif de traitement d'un liquide selon la revendication 6, caractérisé en ce quil comporte des moyens t.113) pour prélever trou ajouter du gaL dans 1 espace intermédiaire (130). S. Dkpositif de traitement d au liquide selon l'une des revendications précédentes. caractérisé en L2c que les moyens (400) pour entrainer le premier piston (200) sont prévus pour l'entraîner dans les deux sens de sa course entre sa première et sa seconde position. 9. Dispositif' de traitement d'un liquidé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les mo\ (-100. 410) pour entra 10 le premier piston ( 00) sont prévus pour l'entraîner dans un seul sens de sa course. soit entre sa. première et sa seconde position, soit entre sa seconde 'position et sa première position. 10. Di sposi if traitement (. un liquide selon = une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre comporte des 1 moyeus 1 1) pour, en utilisation, prélever etiou ajouter du gaz au-dessus de la surface libre (.51) du liquide. I 1. Dispositif de traitement d'un liquide selon l'une des revendications précédentes. caractérisé en cc qu il comporte des mo.:,ens (112) pour, en utilisation. injecter du gaz au sein du liquide (50). Dispositif' de traitement d'un liquide selon rune des revendications 3 . caractérisé en ce que le piston prévu pour Cire écarté de lit surface libre comporte des cavités (201) sur sa face intérieure. 13. Procédé de traitement d'un liquide faisant usage d'un dispositif sek,ri l'une des revendications précédentes, dispositif dans lequel k prinnier piston (200) est prévu pour étre écarté de la surface Niue du liquide. caractérisé en ce qu'il comporte ies étapes suivantes a) Remplir la chambre de liquide -.;(.)...) a traiter de façon iném,....cr une surtace libre (51). b) Le cas échéant, actionner le premier piston (200) t.c facon à 30 ménagLr un espace (2 10) entre la surfac,2 libre et le premier pision. 3041339 et Prélever du gaz entre la surface libre et le premier piston de façon à réaliser un vide partiel. ii.ntraîner le premier piston entre sa prcini(ll'.re et sa seconde position. ce façon qu'il vienne en contact avec la surface libre. 14. Procédé de traitement d un liquide selon la revendication 13. caractérise en ce quel etape ci) d entraînement du premier piston (200) comporte les étapes suivantes : dl e premier piston étant écarté de in sui-Ince libre (S actionner les moyens (410) pour désolidariser les moyens d'actionnement (400) 1 et le premier piston. d2) rapprocher les moyens «entraînement du premier piston. (13) solidariser les moyens d'entraînement et le premier piston. (14) écarter le premier piston dc la surface libre. (.15) retour â l'étape dl ). 15 15. Procédé de traitement d'un liquide faiSUM usage d'un dis ilosn!f selon l'un:2 des revendications précédentes. dispositif dans lequel le m entier piston (200) est en permanence en contact avec te iquide. caractérisé en cc ou comporte les étapes suivantes : ti) Remplir la chambre de liquide 1!) à traiter dc façon à 20 ménager une surface libre (51). Le Cas échéant., actionner le premier piston (20(1) ce façon ménager un espace au-dessus de la surface libre. e) Prélever du gaz au-dessus de la surface libre dc façon à réaliser un vide partici. 25 (11 Entraîner le premier piston entre sa premier e et sa seconde position. 16. Procédé de traitement d'un liquide selon rune des revendications 13 à 15. caractérisé en ce qu'on injecte du :ta.z dans le liquide (50) au cours d'au moins une des étapes.