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Corps de remplissage en forme de caissons pour chambres de réaction de tous genres.
Les corps de remplissage connus jusqu'à présent ne remplis- sent pas toujours complètement les conditions exigées et pré - sentent certains défauts. Dans tous les cas de corps de remplis- sage à introduire en vrac, il n'est jamais possible d'éviter la formation, principalement tout autour aux parois, de petits canaux ou conduits libres, presque verticaux, dans lesquels les gaz et le liquide passent l'un à côté de l'autre sans action mutuelle. Le gaz et l'acide prennent ici toujours le chemin le plus court, respectivement de bas en haut et de haut en bas, et dans ces cas il ne se produit que des changements de direction et des variations de vitesse peu importants. Tout est laissé au hasard lors de l'introduction de ces corps de remplissage.
D'autres formes de corps de remplissage qui sont placées dans les chambres de réaction, obligent il est vrai les courants de gaz et de liquide de suivre des chemins un peu plus détermi-
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nes, qui ne sont plus abandonnes au hasard. Beaucoup de ces corps ne sont léchés par les gaz qu'extérieurement. Voir par exemple les corps de remplissage décrits dans les brevets alle- mands 184993, 209681 ou dans les brevets anglais 4075 de 1896 et 29126 de 1906. Des espaces creux intérieurs sont ici prati- quement perdus comme espaces de réaction actifs.
Lors de la superposition de ces corps il se forme encore toujours des ca- naux ou conduits libres plus ou moins petits ou grands, qui se dirigent en ligne droite de bas en haut et que le gaz choisit comme le chemin le plus court. il est évident que dans ce cas la réaction entre le gaz et le liquide ne peut de loin attein - dre la valeur maximum, attendu que les changements de direction et de vitesse, principalement du courant gazeux, n'oscillent que dans des limites très modestes. D'autres genres de corps de remplissage, par exemple des corps cylindriques du genre de ceux du brevet allemand 218779, permettent de nouveau en géné- ral la formation de canaux verticaux de bas en haut, dans les- quels le gaz et le liquide passent l'un à côté de l'autre en suivant le plus court chemin.
Or, les deux chemins doivent être aussi longs que possible, pour que l'action mutuelle dure aussi longtemps que possible. Le corps de remplissage décrit dans le brevet allemand 349082 cherche à atteindre ce résultat par le fait qu'il reçoit à l'intérieur un élément en forme de spirale, ce qui donne au chemin du gaz une forme en spirale, dont la section transversale reste généralement constante. Des changements de vitesse ne se produisent pas ici, quoique ces changements soient de la plus grande importance précisément pour un malaxage intime des gaz. Un bon corps de remplissage ne doit pas opposer au passage des gaz une grande résistance tout en offrant un espace de réaction libre, utile et aussi grand que possible.
Il doit influencer la vitesse des gaz de @ telle sorte et dans'une mesure telle que cette vitesse est sou- mise positivement et dans un.ordre déterminé à un changement
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continu entre l'accélération et le retardement. C'est précisé- ment ce point qui est de la plus grande importance dans un mé - lange gazeux formé de gaz de densité différente, attendu que de ce fait il se produit tout à fait automatiquement des tour - billons à l'intérieur du mélang.e gazeux, lesquels à leur tour assurent de nouveau le meilleur malaxage tourbillonnant de tou- tes les molécules de gaz et par conséquent une action mutuelle des plus intensive de ces molécules les unes sur les autres.
De plus le corps de remplissage doit créer des chemins de pas- sage aussi longs que possible pour le gaz et le liquide afin d'obtenir une action mutuelle d'une durée aussi longue que possible entre le gaz et le liquide.
Toutes ces conditions sont remplies par l'objet de la pré- sente invention dans la mesure la plus grande. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, des possibilités de réalisation de l'objet de l'invention. Dans ce dessin :
Figs.1, 2 et 3 représentent un corps de remplissage nor- mal, fig.l étant une coupe suivant a-b et fig.2 une coupe sui- vant c - d de la fig.3.
Figs.4 et 5 montrent deux possibilités différentes de rem- plissage des chambres ou espaces.
Fig.6 est une forme de réalisation avec corps de remplis - sage de forme radiale.
Fig.7 est une autre possibilité de réalisation du corps de remplissage, dans lequel l'élément intérieur 5 est disposé à demeure sous forme de nervure 8 sur la face extérieure du fond.
Fig.8 montre un élément intérieur 5 avec perforations.
Un corps en forme de caisson 1 (figs.l à 3) possédant un fond 2 est divisé par une nervure 3 en deux compartiments. Dans le fond 2 de chaque compartiment sont pratiquées des ouvertures 4. Un élément intérieur 5 s'appuie dans des lattes de guidage et de maintien ou de support 7. Sur la face interne du fond et en regard de l'élément intérieur 5 sont disposées des cannelures transversales 6.
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A la fig.4 on a montré la superposition et la juxtaposition de corps de remplissage en forme de caissons 1, les ouvertures 4 se trouvant en zig-zag l'une au-dessus de l'autre.
Fig.5 montre une autre possibilité d'empilement, les ou- vertures 4 étant ici disposées en gradins.
Fig.6 montre une réalisation avec corps de remplissage 1 de forme radiale pour le remplissage de tours circulaires etc.
'et dans laquelle les corps de remplissage sont également super- posés en zig-zag suivant la fig.4 ou en gradins suivant la fig.5. Dans le corps en forme de caisson suivant la fig.7 on a prévu, en remplacement de l'élément intérieur 5, une nervure 8, placée extérieurement à un endroit convenable et venue d'une pièce avec le corps de remplissage. Lors de la superposi- tion cette nervure remplit le même but que l'élément intérieur 5 qui, comme le montre la fig.8, peut en outre être muni de trous ronds ou de'toute autre forme. Cette perforation a pour résultat de subdiviser le courant gazeux qui les traverse en une multitude correspondante de petits courants.
Le mode de fonctionnement ressortant des figs.4 et 5 est le suivant :
Sur une grille et sans aucun espace intermédiaire, les corps de remplissage sont montés directement l'un à côté de l'autre de telle sorte que le gaz arrivant par le bas trouve un accès libre à toutes les ouvertures 4. Ce gaz doit se répar- tir uniformément sur toute la section de la grille, attendu que tous les corps de remplissage se touchent par leurs parois sans joints ni interstices et que seules les ouvertures 4 per - mettent l'évacuation du gaz. Les assises ultérieures de corps de remplissage sont disposées de telle sorte que leurs ouver - tures 4 se trouvent toujours.en zig-zag (voir fig.4) ou en gradins (voir fig.5) les unes par rapport aux autres.
Si dès lors au-dessus du remplissage, 'il existe des conditions de tirage uniformes, celles-ci devront naturellement se manifester
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aussi uniformément vers le bas à travers les corps de remplis- sage et obliger les gaz de se répartir uniformément sur tous les corps de remplissage. De ce fait, le courant gazeux est subdivisé en une multitude de petits courants correspondant aux ouvertures 4 de la couche inférieure. Lors du passage par les ouvertures extrêmes inférieures 4, le gaz subit sa première accélération de vitesse qui est immédiatement suivie par une diminution. Le gaz heurte alors le fond du corps de remplissage supérieur et commence à tourbillonner. Il s'y produit un chan- gement de direction de 90 .
Ensuite la section transversale se rétrécit de nouveau par l'élément intérieur 5, ce qui a pour effet une accélération du gaz, laquelle est de nouveau immédia- tement suivie par une réduction de vitesse. Les mêmes phénomènes se répètent d'un corps de remplissage à l'autre à travers tout le remplissage.
Le liquide arrive par le haut et est réparti d'une façon appropriée uniformément sur la couche supérieure de corps de remplissage en forme de caissons. A travers les ouvertures 4 ce liquide s'égoutte dans les corps qui se trouvent au-dessous en traversant forcément le courant gazeux qui monte, le dit liquide en rencontrant le fond étant projeté en tous sens pour s'écouler ensuite sur la partie cannelée 6 du fond vers l'ou - verture suivante 4. Lors du passage sur la partie cannelée 6 qui se trouve dans la zone de section rétrécie, le liquide arri- ve en contact violent avec le courant gazeux traversant cette section rétrécie à une vitesse accélérée. L'action mutuelle du gaz et du liquide est par conséquent particulièrement forte.
La cannelure elle-même a plus particulièrement pour but de retenir une certaine quantité de liquide qui, par toute sa sur- face, agit d'une façon intense sur le courant gazeux traversant la section rétrécie en tourbillonnant, et réciproquement, Le liquide ruisselant renouvelle cette quantité accumulée conti - nuellement et la maintient en mouvement.
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Sans cannelure et seulement avec l'aide d'une simple latte transversale à l'extrémité de la cannelure, on retiendrait, il est vrai, aussi une certaine quantité de liquide, qui toutefois serait beaucoup plus grande qu'avec cannelure, parce que la cannelure elle-même refoule des quantités de liquide corres - pondantes sans qu'il se produise en même temps une surface active plus petite. Donc par opposition aux cannelures d'autres genres de corps de remplissage qui n'ont pour but que d'agran- dir la surface et qui par conséquent retiennent plus de liquide, la cannelure, ondulation ou inégalité de toute autre forme prévue ici produit le contraire.
Il reste moins de liquide sur le fond uni, malgré qu'en même temps l'action superficielle entre le gaz et le liquide est augmentée, puisque la couche s' écoulant par dessus la cannelure est spécialement mince et que par conséquent la totalité du liquide est toujours ramenée avec certitude en contact avec le courant gazeux.
A l'intérieur d'un compartiment de caisson le courant gazeux vient par conséquent positivement en contact intime avec le liquide ruisselant, mais ce courant gazeux doit aussi aug - menter deux fois sa vitesse et la diminuer deux fois d'une façon exactement déterminée, il subit donc au total quatre chan- gements de vitesse et en même temps deux changements de direc - tion, chacun de 90 . Dans le cas d'un mélange gazeux, tel que celui formé par exemple par les gaz de grillage de matières sulfureuses, ceci est d'une importance tout à fait particuliè- re, attendu que de ce fait un entre-tourbillonnement et malaxage constant et aussi parfait que possible de ce mélange s'effectue tout à fait automatiquement.
Le gaz n'est en repos nulle part, il tourbillonne toujours, ses molécules individuelles de densi- té différente sont accélérées et freinées de nouveau, tantôt ce sont les molécules plus lourdes qui sont en avant lors d'une diminution de vitesse, tantôt ce sont les molécules plus légères lors d'une accélération de vitesse. Les phénomènes du processus
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ordinaire des chambres prouvent que ceci est d'une importance capitale pour l'intensité des réactions. Lors du passage des gaz des "Glovers" dans la conduite à gaz d'échappement il se produit une accélération, à laquelle succède immédiatement lors de l'entrée dans la première chambre une diminution nota- ble. Les conséquences en sont des réactions les plus intenses dans le tout premier compartiment jusqu'à ce que les gaz soiert arrivés au repos.
A ce moment aussi à peu près toutes les réac- tions cessent jusqu'à ce que lors du passage dans la chambre suivante il se produit de nouveaux tourbillons et par conséquent une nouvelle activité de réaction.
En dehors de la forme représentée au dessin annexé, les corps de remplissage en forme de caissons peuvent aussi avoir toute autre forme et posséder à volonté un seul ou plusieurs compartiments. Le rôle joué par le fond peut évidemment aussi être joué par le plaf ond. Celui-ci peut par conséquent avoir toute autre forme voulue. Une perforation éventuelle comme celle de la fig. 8 a pour but la subdivision du courant gazeux en un nombre correspondant de courants gazeux plus petits, qui traversent à une vitesse plus grande les passages libres et subissent par conséquent les tourbillons les plus violents, ce qui oblige les molécules de gaz individuelles de se frotter et de se heurter aux parois et de réagir ainsi parfaitement les unes sur les autres.
La cannelure 6 peut aussi s'étendre sur toute la surface du fond ou éventuellement faire défaut tout à fait. Au lieu d'être cannelée, la surface du fond peut aussi être ondulée ou agencée sous une forme appropriée, par exemple par la formation de renfoncements, de bosses etc. disposés en nids d'abeilles.
L'espace utile laissé libre par les corps de remplissage équivaut à peu près à 70 % de la totalité de l'espace rempli.
Les chemins parcourus par le gaz et l'acide ont une longueur environ trois fois plus grande que la liaison en ligne droite entre l'entrée et la sortie.