BE890298A - Appareil pour la preparation de dispersions - Google Patents

Description

  "Appareil pour la préparation de dispersions" La présente invention a trait à un appareil pour la préparation de dispersions, telles que des émulsions et des suspensions, et, en particulier, à un appareil pour la préparation de dispersions facilement combustibles d'huiles de chauffage et d'autres produits analogues.

  
On sait que le fonctionnement d'appareils conventionnels pour la préparation de dispersions repose sur l'effet de dispersion provoqué soit par les ondes ultrasonores, soit par la rotation rapide d'une roue à aubes ou ailettes ou d'autres dispositifs agitateurs de ce genre. Bien que ces appareils se prêtent à la préparation de dispersions laiteuses stables composées de gouttelettes ou de particules ultrafines dispersées dans un milieu approprié, ils présentent l'inconvénient d'une capacité de production trop réduite.

  
Des essais ont été effectués pour augmenter la capacité de production des systèmes de dispersion connus en tolérant la présence de particules plus grosses dans les dispersions ainsi fabriquées. Dans ce cas surgissent toutefois d'autres problèmes non moins sérieux, tels que, par exemple, une diminution sensible de l'efficacité calorique de fuel-oil ainsi dispersé.

  
Or, la présente invention se propose de remédier aux inconvénients susmentionnés des systèmes de dispersion connus et se rapporte à cet effet à un appareil de dispersion comportant une chambre close contenant un rotor dont la paroi périphérique est garnie d'une multitude d'éléments saillants sous forme de fils métalliques. Lorsque ces derniers sont entraînés avec le rotor mis en rotation rapide dans le liquide présent dans la chambre, celui-ci est efficacement divisé en des gouttelettes extrêmement fines, de sorte que ce système se prête à la production continue  à l'échelle industrielle de dispersions répondant à toutes les exigences de finesse et de stabilité. Lorsqu'il s'agit d'huiles  lourdes, à disperser, telles que le fuel-oil, les émulsions ob-   <EMI ID=1.1> 

  
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reil selon l'invention se distingue par une construction des plus simples d'une réalisation aussi simple et aussi économique que possible, ainsi que par un encombrement réduit au minimum par son exécution compacte et ramassée, et par une grande simplicité de conduite pouvant être confiée à du personnel non spécialisé.

  
Les caractéristiques et avantages du système selon l'invention ressortiront mieux de la description détaillée suivante,

  
 <EMI ID=3.1>  la figure 1 représente une vue partielle d'une coupe verticale d'un appareil selon l'invention pour la préparation de dispersions;  la figure 2 représente une coupe de l'appareil de dispersion concerné, pratiquée par un plan passant par la ligne II-II de la figure 1; et les figures 3 et 4 représentent partiellement en coupe verticale deux autres exemples d'exécution de l'appareil selon l'invention.

  
Comme le montrent les figures 1 et 2 des dessins annexés, l'appareil de dispersion selon l'invention _1 se compose d'une chambre close 2 sous forme d'un cylindre creux, fermé de part et d'autre par un fond et reposant horizontalement sur un socle

  
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en hélice sur la paroi périphérique du rotor. Le rotor 3 est muni d'un arbre rotatif 4 disposé coaxialement dans la chambre de l'appareil et porté à ses deux bouts par des paliers 11 solidaires des deux fonds opposés du cylindre 2. Par exemple, la chambre cylindrique 2 a un diamètre intérieur de 150 mm, le rotor  3 a un diamètre de 80 mm et les éléments saillants en forme de fils d'acier ont un diamètre de 0,8 mm et une longueur de 33 mm. 

  
Entre la paroi intérieure de la chambre cylindrique 2 et l'extrémité des fils d'acier 9 est prévu un jeu de 2 mm. Une des parois latérales de la chambre cylindrique de l'appareil est munie d'une tubulure d'entrée 5 pour l'agent de dispersion et d'une tubulure d'entrée 7 peur la produit à disperser.- tandis qu'une tubulure

  
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ou à proximité de l'autre paroi latérale. Des exemples de liquides faisant office d'agents de dispersion sont des huiles minécombustibles, telles que les huiles lourdes, le kérosène et le gas-oil, ainsi que des huiles animales ou végétales, des huiles résiduaires, etc., tandis que des exemples de liqudes dispersibles intéressants sont l'eau et d'autres corps.

  
A l'extérieur de la chambre 2, le socle 10 porte également un moteur 8, dont l'arbre de sortie est accouplé à l'arbre rotatif 4.

  
Un agent de dispersion, tel que par exemple de l'huile lourde, est introduit dans la chambre de dispersion 2 par la tubulu-

  
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est introduit dans la chambre 2 par la tubulure d'entrée 7 dans

  
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saillants 9, qui se présentent sous forme de fils d'acier minces

  
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manière à engendrer une section de cisaillement se déplaçant à haute vitesse, et provoquer des phénomènes de cavitation dans le Liquide à proximité du côté postérieur de la suite d'éléments saillants par rapport au sens de mouvement.

  
Il s'ensuit une dispersion efficace de l'eau sous forme de particules ultrafines de l'ordre de grandeur du micron, ainsi qu'une division non moins efficace de l'huile lourde en de fines gouttelettes et même en des molécules plus petites, avec comme résultat une dispersion laiteuse- La dispersion ainsi obtenue est graduellement poussée vers l'arrière, c'est-à-dire vers l'ouverture de sortie de la chambre 2 par la rotation des fils d' acier 9 disposés en hélice, où elle s'évacue par la tubulure de sortie 6:

  
La dispersion ainsi obtenue est un fuel-oil d'aspect laiteux à base d'huile lourde, dont la combustibilité est sensiblement améliorée par l'action explosive des gouttelettes d'eau ultrafines également présentes dans la dispersion, et cela avec un double avantage économique et écologique grâce, d'une part, à une consommation sensiblement moindre (de 1 à 3%) d'huile lourde par suite d'une meilleure combustion et, d'autre part, d'une production fortement réduite (de 20 à 70%) de polluants, tels que la suie, de la poussière et des oxydes d'azote, entraînés avec les fumées.

  
Bien que l'exemple de mise en oeuvre décrit dans les lignes précédentes concerne la préparation d'un dispersion laiteuse

  
de fuel-oil à base d'huile lourde et d'eau faisant respectivement office d'agent de dispersion et de composant dispersé, une dispersion de fuel-oil peut être également préparée de manière  analogue à partir d'huile lourde et d'huile résiduaire non raffinée employées dans une proportion de 70:30, et cela en vue de la récupération directe des huiles résiduaires, avec comme résultat d'importantes économies d'énergie. Dans ce cas, la chambre de dispersion 2 a une diamètre intérieur de 100 à 250 mm, de préférence de 150 à 200 mm, tandis que le diamètre des fils d'a-

  
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leur longueur varie de 20 à 35 mm, de préférence de 27 à 33 mm. La distance entre l'extrémité extérieure des fils d'acier, d'une part, et la paroi intérieure de la chambre de dispersion est égale à 1-5 mm, et de préférence égale à 1-3 mm.

  
 <EMI ID=15.1>  reil de dispersion selon l'invention. Dans ce mode d'exécution, la chambre de dispersion 2, qui est du même genre que celle du mode d'exécution précédent illustré par la figure 1, est à l'un de ses côtés latéraux munie d'une tubulure d'entrée 12 pourvue

  
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lourde ou tout autre agent de dispersion est prévu à l'une des extrémités de la paroi cylindrique de la chambre de dispersion 2, tandis qu'une tubulure d'entrée 7 pour le liquide dispersible, tel que l'eau ou autre, est prévue au niveau de la section médiane de cette paroi cylindrique. Un gaz contenant de l'oxygène, tel que l'air, est insufflé dans la chambre de dispersion 2 dans une proportion volumétrique de 1 à 5% par rapport au liquide pré-

  
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de la charge du moteur 8. C'est ainsi par exemple si, en présence d'un moteur 8 de 3,7 kW, la chambre de dispersion est alimentée d'air dans une proportion volumétrique de 1-5% d'air par rapport

  
à l'huile, l'ampérage requis ne s'élève qu'à environ 18 A, tandis qu'il s'élève à 22-30 A en l'absence d'air, ce qui signifie une réduction importante de la charge du moteur en cas d'introduction d'air dans la chambre de dispersion.

  
La figure 4 a également trait à un autre mode d'exécution de l'appareil de dispersion selon l'invention, muni d'une chambre

  
de dispersion 2 analogue à celle de l'appareil selon les figures 1 et 2, pourvue d'un tube d'entrée pour l'huile lourde ou tout 

  
autre agent de dispersion passant par la paroi cylindrique à  l'une des extrémités de la chambre 2, mais dépourvue d'une tubu-  lure d'entrée pour un autre liquide, tel que l'eau. L'appareil  de dispersion selon ce dernier mode d'exécution s'emploie à l'a- 

  
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des, les huiles résiduaires, les huiles animales ou végétales,  etc., qui ont un poids moléculaire relativement élevé.

  
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forme de fils d'acier à disposition hélicoïdale, est mis en rotation à haute vitesse pendant que s'introduit de l'huile lourde ou toute autre huile combustible de ce genre dans la chambre

  
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se déplacent dans l'huile à une vitesse de 20-50 m/s, ce qui provoque d'importants phénomènes de cavitation dans l'huile à proximité du côté arrière de la suite hélicoïdale des fils 9 par rapport à la direction du mouvement. Sous l'effet combiné de la haute pression et de la haute température, les composants de l'huile combustible sont brisés en des molécules plus petites et des particules ultrafines, qui sont dispersées pendant que la température de l'huile s'élève de 20-40"C. L'huile devient ainsi 

  
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la chambre de combustion d'une chaudière, ainsi que son mélange avec de l'air, tout cela de manière à la rendre plus facilement inflammable et à rendre,sa combustion plus complète.

  
C'est ainsi, par exemple, lorsque de l'huile lourde (fueloil), traitée par agitation à haute vitesse dans un appareil selon l'invention, est injectée dans la chambre de combustion d'une chaudière, elle brûle mieux avec, comme conséquence, une augmentation nette (6,1%) du rendement de la chaudière et une réduction sensible (7,1%) de la consommation de fuel-oil. En outre, la com-

  
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le grand avantage écologique de l'absence pratiquement totale  de monoxyde de carbone dans les fumées et d'une forte réduction de la teneur en oxyde d'azote et d'autres polluants de ces der-

  
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Enfin, grâce à l'amélioration de son aptitude à la combus-  tion, le fuel-oil traité par le procédé de 11 invention, peut,  contrairement à l'huile non traitée, s'employer directement sans 

  
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préchauffage au moyen d'un préchauffeur.

  
Il va sans dire que l'invention ne se limite pas aux exemples de mise en oeuvre décrits dans les lignes précédentes, mais en prévoit toutes sortes de modifications, d'additions et d'adaptations, évidemment à condition de ne pas dépasser son cadre défini par les revendications formulées ci-après.

REVENDICATIONS.

  
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en ce qu'il se compose d'une chambre close sous forme d'un cylindre creux, fermé de part et d'autre par un fond, d'un rotor disposé coaxialement à l'intérieur de ce cylindre et portant une pluralité d'éléments saillants sous forme de fils métalliques implantés dans sa paroi périphérique, d'au moins une tubulure d'entrée fixée à l'une des extrémités de ladite chambre cylindrique et servant à l'introduction d'un liquide, d'une tubulure de sortie fixée à l'autre extrémité de ladite chambre cylindrique et servant à l'évacuation de la dispersion y préparée, et d'un dispositif de commande extérieur monté à proximité d'un des fonds de ladite chambre et servant à la mise en rotation à haute vitesse dudit rotor.

Claims (1)

1. 2.- Appareil de dispersion selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments saillants sont des fils d'acier implantés dans la paroi périphérique du rotor, s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de cette paroi du rotor et disposés en hélice.

   3.- Appareil de dispersion selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre cylindrique est munie de deux tubulures d'entrée y fixées et servant à l'introduction de deux liquides différents dans cette chambre.

   4.- Appareil de dispersion selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que ladite chambre cylindrique est, à l'une de ses extrémités, munie d'une tubulure d'entrée servant à l'insufflation d'un gaz à teneur en oxygène.

   5.- Appareil de dispersion selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un combustible liquide du groupe comportant les huiles minérales lourdes, le kérosène, le gas-oil, des huiles résiduaires, des huiles animales et des huiles végétales, est introduit dans ladite chambre par ladite tubulure d'entrée.

   6.- Appareil de dispersion selon la revendication 3, caractérisé en ce que de l'eau et un combustible liquide du groupe comportant les huiles minérales lourdes, des huiles résiduaires et des huiles animales ou végétales, accusant un poids moléculaire élevé, sont introduits séparément dans ladite chambre cylindrique par les deux tubulures d'entrée concernées.

   7.- Appareil de dispersion selon la revendication 4, caractérisé en ce que de l'air ou un autre gaz à teneur en oxygène

   est introduit dans ladite chambre cylindrique par ladite tubulure d'entrée prévue à cet effet, et cela dans une proportion volumétrique de 1-5% par rapport au liquide présent dans la chambre.

   8.- Appareil de dispersion selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre cylindrique a un diamètre intérieur de 100 à 250 mm et lesdits éléments saillants sous forme de fils métalliques ont un diamètre de 0,5 à 1,2 mm et une longueur de 20 à 35 mm et en ce que la distance entre la paroi cylindrique intérieure de la chambre de dispersion et l'extrémité extérieure desdits éléments saillants sous forme de fils métalliques varie

   de 1 à 5 mm.

   9.- Appareil de dispersion selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre cylindrique a un diamètre intérieur de 150 à 200 mm et lesdits éléments saillants sous forme de fils métalliques ont un diamètre de 0,5 à 1,0 mm et une longueur de

   27 à 33 mm et en ce que la distance entre la paroi cylindrique intérieure de la chambre de dispersion et l'extrémité extérieure, desdits éléments saillants sous forme de fils métalliques varie de 1 à 5 mm.

   10.- Appareil de dispersion selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladit rotor tourne à une vitesse de 1600-3600 tours/minute et lesdits éléments saillants sous forme de fils métalliques tournent au sein du liquide présent dans ladite cham- <EMI ID=26.1>

   Il.- Appareil pour la préparation de dispersions, substantiellement tel que décrit précédemment et illustré aux dessins annexés.