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" Procédés, dispositifs et installations mettant en jeu des opérations de pulvérisation et d'atomisation".
La présente invention se rapporte aux procédés, dispositifs et installations de traitement de substances de toute nature mettant en jeu, à un certain stade, une pulvé- risation ou atomisation de solutions, mélanges, suspensions, etc...., ladite pulvérisation ou atomisation se faisant soit sous vide, soit dans un courant dtair, de gaz, etc....
Elle est applicable en particulier aux intal- lations permettant d'obtenir la concentration ou la dessi- cation de matières contenues soit en solution, soit en suspension, etc...
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Elle a pour but de permettre la réalisation, sous un très petit volume, d'une pulvérisation ou atomisation extrê- mement efficace. Elle a pour but également de permettre de pulvériser ou d'atomiser, non seulement des liquides, mais également des substances plus ou moins pâteuses, ce qui est particulièrement intéressant car il devient alors possible de pulvériser des substances concentrées et qui n'ont, par conséquent, à subir qu'une dessication relativement faible.
Elle a pour but également de permettre d'effectuer en une seule opération, et très simplement, d'une part des mélanges, suspensions, ou émulsions de différents corps, pro- voquant le cas échéant, par réaction chimique ou autre, la formation de nouveaux corps soit sous forme de solution, soit sous forme de précipité, etc...., et d'autre part, la pulvé- risation ou atomisation de ces mélanges, etc...., de façon à permettre l'obtention immédiate sous forme concentrée ou même pulvérulente de ces corps dissous, précipités, etc....
On obtient ces résultats, conformément à l'inven- tion, en soumettant les substances à pulvériser à un effet d'étirage préalable obtenu en les faisant glisser en couche mince par effet centrifuge sur des disques, de'préférence coniques, tournant à une vitesse relativement élevée, avant de les projeter hors de ces disques par ce même effet centri- fuge. De préférence, les substances ainsi projetées, et déjà partiellement pulvérisées, viennent heurter d'autres disques tournant de préférence en sens inverse : elles subissent alors un effet de choc contre la paroi de ces deuxièmes disques, puis un nouvel étirage suivi d'une seconde pulvérisation à la sortie de ces seconds disques. Cette opération peut d'ailleurs, le cas échéant, être renouvelée.
Quoi qu'il en soit, en quittant les seconds disques sous l'effet centrifuge, les substances sont déjà à l'état de pulvérisation,
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Cette pulvérisation peut, le cas échéant, être accélérée et améliorée par l'arrivée de jets ou nappes gazeux venant frapper et disperser la substance à la sortie même des disques, ces jets gazeux agissant de préférence, confor- mément à l'invention, dans des directions opposées.
Par ailleurs, dans les cas où, comme il aété indiqué, on désire réaliser en une seule opération, d'une part un mélange, sus- pension, ou émulsion de différents corps, avec transformation chimique ou autre de ces corps donnant naissance à de nouveaux composés en solution, en suspension, etc...., et d'autre part la concentration ou la séparation complète de ces nouveaux corps par séchage, il suffira d'introduire l'un des consti- tuants de la réaction sur l'un des disques centrifuges et de le projeter à la sortie de ce disque sur,un autre disque sur lequel s'écoule en lame mince l'autre constituant, l'un des constituants pouvant d'ailleurs être sous forme pulvérulente ou même gazeuse.
On pourra, le cas échéant, opérer de même pour la formation de mélange de plus de deux constituants, le premier constituant étant mélangé au second comme il est dit ci-dessus, puis le mélange de ce 2ème à un 3ème consti- tuant par une opération analogue, etc...,
L'appareil pulvérisateur conforme à l'invention comportera de préférence un ou plusieurs ensembles rotatifs (de préférence deux ensembles rotatifs tournant en sens inverse), chacun de ces ensembles rotatifs comportant un ou plusieurs plateaux de forme conique, de préférence, sur lesquels vient s'écouler et s'étirer la mase à pulvériser. La masse étirée sortant de l'un des plateaux est alors projetée sur le plateau suivant faisant partie d'un autre ensemble rotatif, cette opé- ration se renouvelant jusqu'à éjection hors du dernier plateau.
En outre, conformément à l'invention, chacun de ces plateaux comportera de préférence un système d'ailettes formant ventilateur et qui permettra de réaliser les
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jets ou nappes de substances gazeuses indiqués ci-dessus.
Par ailleurs, dans le cas où l'appareil est destiné à réaliser préalablement un mélange de deux ou plusieurs corps agissant l'un sur l'autre, il comportera en outre des organes pour amener séparément les corps à mélanger sur deux ou plusieurs plateaux consécutifs.
D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront au cours de la des- cription ci-après relative aux dessins ci-joints qui représentent schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, deux modes de réalisation particuliers de la présente invention.
La fig. 1 est une coupe du dispositif pulvérisateur proprement dit.
La fig. 2 est un schéma de l'ensemble d'une installation de pulvérisation.
La fig. 3 le présente une variante du dis- positif de la fig. 1 permettant de réaliser préalablement à la pulverisation un mélange de deux constituants suscep- tibles de donner naissance, par réaction chimique par exemple, à un nouveau corps sous forme de solution, de précipité, etc...., qui est alors soumis immédiatement à une pulvérisation en vue de sa concentration ou de son séchage .
Sur la fige 1, le pulvérisateur proprement dit est constitué par deux ensembles rotatifs tournant en sens inverse. 1 désigne le premier ensemble rotatif entraîné par un,arbre 2 au moyen de n'importe quel dispositif d'en- traînement non représenté.
3 désigne le second ensemble rotatif tournant en sens inverse et entraîné par exemple à cet effet par un arbre creux 4, entourant l'arbre 2. Des roulements appropriés, à billes, à aiguilles, etc.... par exemple, sorit prévus en
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5, 6 et 7 pour permettre la rotation des arbres 2 et 4 l'un par rapport à l'autre et par rapport au bâti 8 qui porte l'en- semble.
Les vitesses de rotation des ensembles rotatifs 1 et 3 peuvent varier dans d'assez larges limites. Elles seront en général, pour obtenir une bonne pulvérisation, de l'ordre de plusieurs milliers de tours à la minute.
A l'intérieur de l'ensemble rotatif 1 est placé un dispositif de distribution 9 alimenté par conduit 10 d'arrivée de substances à pulvériser, liquide ou pâte.
Dans le cas où il s'agit d'une pâte à pulvériser, celle-ci sera poussée dans le conduit 10 au moyen d'un dispositif de propulsion à vis, non représenté, par exemple.
Le dispositif distributeur est constitué par une simple boite tournant avec l'ensemble 1 et portant en son centre un cône 11,qui, par effet centrifuge, divise le liquide ou la pâte en le projetant vers l'extérieur, ledit liquide ou pâte s'écoulant alors par les trous 12 ménagés dans le pourtour du distributeur.
Avec le dispositif rotatif 1 fait corps une surface conique de glissement 13 dont le rebord extérieur est indiqué en 14. Avec l'ensemble rotatif 2 font corps deux plateaux coniques ou disques, 15 et 16, dont les rebords extérieurs sont indiqués respectivement en 17 et 18. Derrière le disque 16 est placée, à une certaine distance, une enveloppe 19, et entre ce disque et cette enveloppe sont disposées les ailettes de ventilateur 20 qui, lorsque l'ensemble tourne, projettent vers l'extérieur, par effet centrifuge, le gaz qui circule entre le disque 16 et l'enveloppe 19.
De même, derrière le disque 13, et à faible distance de celui-ci, est disposée une autre enveloppe 40 et, entre ce disque et cette enveloppe, sont placées des ailettes 21, qui, lorsque le disque tourne, forment ventilateur et tendent à éjecter le gaz par le bord extérieur du disque.
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Voici commentfonctionne le dispositif qui vient d'être décrit :
A la sortie des trous 12 du distributeur rotatif 9, la substance à traiter est projetée contre la surface 15 du dispositif rotatif 2. Cette substance, sous l'effet de la force centrifuge, glisse vers l'extérieur sur les parois de cette surface conique 15 et subit un étirage poussé soit sous forme d'une pellicule mince, soit même sous forme d'éléments déjà divisés.
A la sortie de ce c8ne et sur le rebord 17 de celui-ci, elle est projetée vers l'extérieur en subissant une pulvérisation déjà poussée. Elle est alors précipitée sur le cône 13 porté par l'ensemble rotatif 1 et tournant par conséquent en sens inverse. Elle subit donc un choc violent en venant heurter ce deuxième plateau conique, ce qui accentue la pulvérisation et est de nature à réduire les dimensions des éléments qui constituent la substance.
Elle glisse alors à nouveau sur cette deuxième surface conique 13 où elle subit un second étirage pour être projetée, par le bord 14 de cette surface conique 13, sur la troisième surface conique 16 faisant corps avec l'ensemble rotatif 2 et tournant par conséquent en sens inverse de la précédente.
En arrivant sur le rebord 18 de cette surface conique, elle quitte celle-ci en étant finement pulvérisée et atomisée. Cette pulvérisation est forte- ment accentuée par l'effet des courants gazeux produits par les deux ventilateurs 20 et 21. Le ventilateur 21 vient en effet souffler sur la substance glissant le long de la paroi conique 16 et, lorsque cette substance quitte cette paroi conique, elle est soumise, de la part du ventilateur 20, à un souffle venant la heurter en sens inverse, ce qui accentue la pulvérisation et l'atomisation, de telle sorte que c'est sous forme extrêmement divisée que
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la matière quitte finalement l'appareil de pulvérisation.
Sur la fig. 2, qui représente l'ensemble d'une installation, l'appareil pulvérisateur 1-2, du type qui vient d'être décrit,,par exemple, est disposé comme on le voit à la partie supérieure de la chambre de pulvérisation 22. Cette chambre de pulvérisation compoxte à sa partie inférieure un dispositif de collecte de forme tronconique 23 dans lequel se rassemble la poudre de matière séchée obtenue du fait de la pulvérisation. 24 désigne l'orifice d'écoulement de cette matière.
Par ailleurs, un courant gazeux, obtenu, au moyen d'un ventilateur 25, sert à provoquer une circulation, relati- vement lente d'ailleurs, du gaz à l'intérieur de la chambre 22.
A cet effet, le ventilateur 25 est relié à deux conduits 26 et 27 ; le conduit 26 fait entrer le gaz desséchant dans la chambre de séchage au-dessous de la tête de pulvérisateur ; une plaque déflectrice 28 servant à empêcher le courant de gaz d'être dirigé directement sur l'ensemble pulvérisateur.
Le conduit 27 débouche, au contraire, à la partie supérieure de la chambre 22, au-dessus de la tête de pulvéri- sation et ce courant gazeux sert en particulier à alimenter un ventilateur 20.29 désigne le conduit d'évacuation du gaz comportant d'une manière connue un condenseur 30 et une pompe 31, ou tout autre dispositif de circulation, ainsi que des dispositifs d'assèchement pour sécher le gaz chargé d'humidité sortant de la ohambre.
Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante :
Au fur et à mesure que la substance à traiter est pulvérisée dans la chambre 22, le courant de gaz, introduit en 27 et 28, vient sécher cette substance pour s'écouler ensuite par la canalisation 29, tandis que la poudre séchée tombe en 23 d'où elle est évacuée.
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Le dispositif représenté sur la fig. 3 permet de réaliser en une seule opération le mélange de deux constituants pouvant donner naissance à un corps en solution ou à un pré- cipité qui est immédiatement séché.
Ce dispositif est analogue à celui de la figure 1 mais avec les différences suivantes :
Il comporte en son centre une chambre distri- butrice à deux compartiments 32-33, dans laquelle on in- troduit séparément, par deux conduits concentriques 34-35, les deux constituants que l'on veut faire réagir l'un sur l'autre. La chambre 32-33 tourne avec le rotor 1.
Les deux compartiments 32-33 comportent res- pectivement des orifices 36 et 37 par où s'échappent, sous l'effet de la force centrifuge, les deux constituants à mélanger dont l'écoulement a été préalablement dosé au moyen de dispositifs appropriés non représentés.
Le constituant qui est introduit par le compartiment 32 est projeté sur une surface conique 38, portée par la partie rotative 1 et il s'écoule en couche mince le long de celle-ci sous l'effet de la force oentri- fuge .
Par ailleurs, le constituant entraîné dans le compartiment 33 s'écoule par les orifices 37 le long d'une surfaoe conique 39 le long de laquelle il s'écoule également sous l'effet de la force centrifuge. En ar- rivant au bord extérieur 41 de cette surface 59, ce cons- tituant est projeté et pulvérisé sur la couche mince et l'autre constituant qui s'écoule le long de la surface 38, ce qui provoque un mélange immédiat et intime de ces dux constituants, donnant naissance, par réaction chimique ou autre, à de nouveaux corps en solution ou en suspension, qui, continuant à s'écouler sur la surface conique 38, sont projetés du bord extérieur de celle-ci sur une autre surface conique 15 qui est analogue à la surface conique 15
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de l'exemple de la figure 1.
De là, le mélange transformé par la réaction chimique ou autre, suit exactement le même chemin que dans le cas de la figure 1, c'est-à-dire que du bord 17 de la surface 15, il est projeté sur une surface 13 puis, de là, sur une surface 18 pour être pulvérisé à l'ex- térieur, cette pulvérisation ou atomisation étant aidée par le jeu des ventilateurs 20-21. On se rend compte facilement que, grâce à cette disposition, le corps en suspension ou en solution, etc.... qui se forme par suite du mélange des deux constituants, est presque instantanément pulvérisé et séchés
La disposition est donc particulièrement inté- ressante lorsque l'on désire sécher immédiatement un précipité ou un corps en solution sans le laisser séjourner trop long- temps dans les eaux mères.
On pourra, bien entendu, apporter de nombreuses modifications aux dispositifs décrits sans sortir du domaine de la présente invention, qui est applicable non seulement aux procédés de séchage, mais à des procédés de vaporisation, de distillation, etc.... et en général à tous procédés où des pulvérisations entrent en jeu.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Processes, devices and installations involving spraying and atomization operations".
The present invention relates to processes, devices and installations for the treatment of substances of any nature involving, at a certain stage, a spraying or atomization of solutions, mixtures, suspensions, etc., said spraying or atomization. taking place either under vacuum or in a current of air, gas, etc.
It is applicable in particular to installations making it possible to obtain the concentration or desiccation of materials contained either in solution or in suspension, etc.
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Its purpose is to allow the production, in a very small volume, of an extremely effective spraying or atomization. It also aims to make it possible to spray or atomize, not only liquids, but also more or less pasty substances, which is particularly advantageous because it then becomes possible to spray concentrated substances which do not have, by therefore, to undergo relatively little desiccation.
It also aims to make it possible to carry out in a single operation, and very simply, on the one hand, mixtures, suspensions or emulsions of different substances, causing, where appropriate, by chemical or other reaction, the formation of new bodies either in the form of a solution or in the form of a precipitate, etc., and on the other hand, the spraying or atomization of these mixtures, etc., so as to allow immediate production in concentrated or even pulverulent form of these dissolved substances, precipitates, etc.
These results are obtained, in accordance with the invention, by subjecting the substances to be sprayed to a preliminary stretching effect obtained by sliding them in a thin layer by centrifugal effect on discs, preferably conical, rotating at a speed. relatively high, before throwing them out of these discs by this same centrifugal effect. Preferably, the substances thus projected, and already partially pulverized, collide with other discs preferably rotating in the opposite direction: they then undergo a shock effect against the wall of these second discs, then a new stretching followed by a second spraying at the outlet of these second discs. This operation can moreover, if necessary, be repeated.
Anyway, when leaving the second discs under the centrifugal effect, the substances are already in the spray state,
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This spraying can, where appropriate, be accelerated and improved by the arrival of gaseous jets or sheets which strike and disperse the substance at the very outlet of the discs, these gaseous jets acting preferably, in accordance with the invention, in opposite directions.
Moreover, in cases where, as has been indicated, it is desired to produce in a single operation, on the one hand, a mixture, suspension or emulsion of different bodies, with chemical or other transformation of these bodies giving rise to new compounds in solution, in suspension, etc., and on the other hand the concentration or complete separation of these new bodies by drying, it will suffice to introduce one of the constituents of the reaction on the one of the centrifugal discs and to project it at the outlet of this disc onto another disc on which the other constituent flows in a thin strip, one of the constituents possibly being in powder or even gaseous form.
The same can be done, if necessary, for the formation of a mixture of more than two constituents, the first constituent being mixed with the second as described above, then the mixing of this 2nd with a 3rd constituent by a analogous operation, etc ...,
The sprayer apparatus according to the invention will preferably comprise one or more rotating assemblies (preferably two rotating assemblies rotating in the opposite direction), each of these rotating assemblies comprising one or more conically shaped plates, preferably on which s 'drain and stretch the mase to be sprayed. The stretched mass leaving one of the plates is then projected onto the next plate forming part of another rotating assembly, this operation being repeated until ejection from the last plate.
In addition, in accordance with the invention, each of these plates will preferably include a system of fins forming a fan and which will allow the
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jets or sheets of gaseous substances indicated above.
Moreover, in the case where the apparatus is intended to carry out beforehand a mixture of two or more bodies acting on one another, it will also comprise members for separately bringing the bodies to be mixed on two or more consecutive trays. .
Other objects and characteristics of the present invention will become apparent during the description below relating to the accompanying drawings which schematically represent, by way of non-limiting example, two particular embodiments of the present invention.
Fig. 1 is a section of the spray device itself.
Fig. 2 is a diagram of the whole of a spraying installation.
Fig. 3 1c shows a variant of the device of FIG. 1 making it possible to produce before spraying a mixture of two constituents capable of giving rise, by chemical reaction for example, to a new body in the form of a solution, a precipitate, etc., which is then immediately subjected to spraying with a view to concentrating or drying it.
On fig 1, the actual sprayer is formed by two rotating assemblies rotating in the opposite direction. 1 denotes the first rotary assembly driven by a shaft 2 by means of any drive device not shown.
3 denotes the second rotating assembly rotating in the opposite direction and driven for example for this purpose by a hollow shaft 4, surrounding the shaft 2. Appropriate bearings, ball, needle, etc .... for example, output provided in
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5, 6 and 7 to allow the rotation of the shafts 2 and 4 with respect to each other and with respect to the frame 8 which carries the assembly.
The rotational speeds of rotary assemblies 1 and 3 can vary within fairly wide limits. In general, to obtain good spraying, they will be of the order of several thousand revolutions per minute.
Inside the rotary assembly 1 is placed a distribution device 9 supplied by an inlet pipe 10 for substances to be sprayed, liquid or paste.
In the case where it is a pulp to be pulverized, the latter will be pushed into the duct 10 by means of a screw propulsion device, not shown, for example.
The dispensing device consists of a simple rotating box with the assembly 1 and carrying at its center a cone 11, which, by centrifugal effect, divides the liquid or the paste by projecting it outwards, said liquid or paste s' then flowing through the holes 12 formed in the periphery of the distributor.
With the rotary device 1, a conical sliding surface 13 forms a body, the outer edge of which is indicated at 14. With the rotary assembly 2, two conical plates or discs, 15 and 16, form one body, the outer edges of which are indicated respectively at 17 and 18. Behind the disc 16 is placed, at a certain distance, a casing 19, and between this disc and this casing are arranged the fan fins 20 which, when the assembly rotates, project outwards, by centrifugal effect, the gas which circulates between the disc 16 and the casing 19.
Likewise, behind the disc 13, and at a short distance from the latter, is placed another envelope 40 and, between this disc and this envelope, fins 21 are placed which, when the disc rotates, form a fan and tend to eject gas from the outer edge of the disc.
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Here is how the device which has just been described works:
At the exit of the holes 12 of the rotary distributor 9, the substance to be treated is projected against the surface 15 of the rotary device 2. This substance, under the effect of centrifugal force, slides outwards on the walls of this conical surface. 15 and undergoes extensive stretching either in the form of a thin film or even in the form of already divided elements.
At the exit of this c8ne and on the rim 17 thereof, it is projected outwards by undergoing a spraying already pushed. It is then precipitated on the cone 13 carried by the rotary assembly 1 and therefore rotating in the opposite direction. It therefore undergoes a violent shock by striking this second conical plate, which accentuates the spraying and is such as to reduce the dimensions of the elements which constitute the substance.
It then slides again on this second conical surface 13 where it undergoes a second stretching in order to be projected, by the edge 14 of this conical surface 13, on the third conical surface 16 forming part of the rotary assembly 2 and consequently rotating in opposite to the previous one.
On reaching the rim 18 of this conical surface, it leaves the latter, being finely pulverized and atomized. This spraying is strongly accentuated by the effect of the gas currents produced by the two fans 20 and 21. The fan 21 in fact blows on the substance sliding along the conical wall 16 and, when this substance leaves this conical wall , it is subjected, on the part of the fan 20, to a blast coming to strike it in the opposite direction, which accentuates the atomization and atomization, so that it is in extremely divided form that
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the material eventually leaves the spray apparatus.
In fig. 2, which represents the whole of an installation, the spraying apparatus 1-2, of the type which has just been described, for example, is arranged as seen in the upper part of the spray chamber 22. This spray chamber composes at its lower part a frustoconical-shaped collecting device 23 in which the powder of dried material obtained by spraying collects. 24 designates the flow orifice of this material.
Furthermore, a gas stream, obtained by means of a fan 25, serves to cause a relatively slow circulation of the gas inside the chamber 22.
For this purpose, the fan 25 is connected to two ducts 26 and 27; line 26 brings the desiccant gas into the drying chamber below the spray head; a baffle plate 28 for preventing the flow of gas from being directed directly onto the spray assembly.
The duct 27 opens, on the contrary, to the upper part of the chamber 22, above the spray head and this gas stream serves in particular to supply a fan 20. 29 denotes the gas discharge duct comprising in a known manner a condenser 30 and a pump 31, or any other circulation device, as well as dewatering devices for drying the gas laden with humidity leaving the room.
The device which has just been described operates as follows:
As the substance to be treated is sprayed into the chamber 22, the gas stream, introduced at 27 and 28, dries this substance to then flow through the pipe 29, while the dried powder falls into 23 from where it is evacuated.
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The device shown in FIG. 3 makes it possible to produce in a single operation the mixture of two constituents which can give rise to a body in solution or to a precipitate which is immediately dried.
This device is similar to that of Figure 1 but with the following differences:
It comprises in its center a distribution chamber with two compartments 32-33, into which are introduced separately, by two concentric conduits 34-35, the two constituents which are to be made to react with each other. . Chamber 32-33 rotates with rotor 1.
The two compartments 32-33 respectively comprise orifices 36 and 37 through which escape, under the effect of centrifugal force, the two constituents to be mixed, the flow of which has been measured beforehand by means of suitable devices not shown. .
The component which is introduced by the compartment 32 is projected onto a conical surface 38 carried by the rotating part 1 and it flows in a thin layer along it under the effect of the ventilating force.
Furthermore, the component entrained in the compartment 33 flows through the orifices 37 along a conical surface 39 along which it also flows under the effect of centrifugal force. On reaching the outer edge 41 of this surface 59, this component is projected and sprayed onto the thin layer and the other component which flows along the surface 38, which causes an immediate and intimate mixing of the film. these two constituents, giving rise, by chemical or other reaction, to new bodies in solution or in suspension, which, continuing to flow over the conical surface 38, are projected from the outer edge of the latter onto another conical surface 15 which is analogous to the conical surface 15
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of the example of figure 1.
From there, the mixture transformed by the chemical or other reaction, follows exactly the same path as in the case of figure 1, that is to say that from the edge 17 of the surface 15, it is projected onto a surface 13 then, from there, onto a surface 18 to be sprayed outside, this spraying or atomization being aided by the play of the fans 20-21. It is easy to see that, thanks to this arrangement, the body in suspension or in solution, etc., which forms as a result of the mixing of the two constituents, is almost instantly pulverized and dried.
The arrangement is therefore particularly advantageous when it is desired to immediately dry a precipitate or a body in solution without allowing it to remain too long in the mother liquors.
It is of course possible to make numerous modifications to the devices described without departing from the scope of the present invention, which is applicable not only to drying processes, but to vaporization, distillation, etc., and in general. to all processes where spraying is involved.
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