CA1154654A - Procede et dispositif pour faire vibrer des pieces de preference planes ainsi qu'appareil de distillation notamment colonne a plateaux et condenseur par melange obtenus par la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents
Procede et dispositif pour faire vibrer des pieces de preference planes ainsi qu'appareil de distillation notamment colonne a plateaux et condenseur par melange obtenus par la mise en oeuvre de ce procedeInfo
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Abstract
Procédé pour faire vibrer à des fréquences déterminées des pièces pouvant présenter une surface relativement importante, notamment plane, caractérisé en ce que l'on crée un volume comprenant la ou les pièces(s) que l'on désire mettre en vibration, on relie cette pièce ou ces pièces de manière élastique aux parois de ce volume, on fait circuler dans ce volume, un fluide de manière qu'il supporte la ou les surface(s) à mettre en vibration et l'on crée périodiquement dans ce fluide de manière à provoquer des ondes de choc successives qui, à leur tour, provoquent la vibration à la fréquence correspondante de la ou des pièce(s) montées élastiquement.
Description
~f-La présente invention a pour objet un procédé
et un dispositif pour faire vibrer à des frequences deter-minees des pièces pouvant presenter des surfaces relati-vement importantes ainsi qu1un appareil de distillation notamment une colonne à plateaux et un condenseur par mélange obtenus par la mi.se en oeuvre de ce procedé.
On sait dejà realiser des dispositifs permettant de mettre en vibration des pièces metalliques, mais, ces dispositiEs qui utilisent ~énéralement soit un balourd -tournant autour d~un axe, soit des forces electromagneti-ques, se révèlent d'un usage difficile lorsqu'on doit Eairevibrer des élements presentant des dimensions importantes.
Les difficultes rencontrees sont surtout dues au fait que la masse des pieces.vibrantes peut devenir tras grande, ce qui limite rapidement la frequence maximum pou-vant etre obtenue à l'aide d'une puissance obligatoirementlimitee.
La presente invention a pour objet un procedé
permettant de faire vibrer à des fréquences determinées des pièces pouvant présenter une surface relativement importante, notamment plane.
Selon la présente invention, il est prévu un procéde pour faire vibrer à des frequences determinees une pièce pouvant présenter une surface relativement impor- .
tante, caracterise en ce que l'on crée un volume délimité
par des parois et comprenant la piece que l'on désire mettre en vibration, on relie cette pièce de manière élas-tique aux parois de ce volume, on fai.t circuler dans ce volume un fluide qui supporte la pièce ~ mettre en vi.bra-tion, et l'on crée périodiquement des vibrations dans ce fluide de maniere à provoquer des ondes de choc successi-ves qui, ~ leur tour, provoquent la vibration a la fré-quence correspondante de cette pièce montee elastique-ment.
'~
~L59L~-la-La presente invention a également pour objet lèdispositif qui est utilise pour la mise en oeuvre de ce prGcede .
Selon l'invention, un tel dlspositif comprend un circuit de clrculation d'un fluide comportant un volume delimite d'une part par un carter fixe et, d'autre part, par la piëce -s~
que l'on désire met-tre en vibration qui est montée élasti-quement sur le carter par l'intermédiaire de joints,'a~surant l'étanchéite, ainsi que d'un ou plusieurs oryanes susceptibles d'engerldrer périodiquement des vibrations dans le Eluide en circulation.
Les joints sont de préférence toriques.
Le circuit de circula-tion de fluide peut compor-ter plusieurs branches disposées en dérivation et compor-tant chacune un organe suscep-tible d'enyendrer périodique-ment des vibrations dans le fluide circulant dans la bran-che ou il est situé, de maniere à provoquer dans le volume délimité par le carter e-t la piece que l'on désire met~re en vibration, une onde de choc égale a la résuI-tante des ondes de choc élémentaires provoquées dans chacune des dérivations.
On peut ainsi, par la composition des mouve-ments vibratoires imposer aux pieces vibrantes plusieurs fré~uences déterminées.
On peut égalemenr utiliser la circulation du' fluide pour apporter de la chaleur aux pièces vibrantes en réchauffan-t, par exemple, au moyen d'un échangeur de température, le fluide qui provoque les vibrations.
Le Eluide, peut, conformement ~'l'invention, etre constitué soit par un liquide, soit par un gaz sous pression.
Dans le cas dlun liquide, chaque branche peut comporter une pompe centrifuge susceptible d'assurer la circulation du liquide.
Dans ce cas, le ou les organes susceptibles d'engendrer périodiquement des vibrations dans le liquide en circulation, sont en fait des organes susceptibles d'interrompre a intervalle regulier la circuIation du liquide. De tels organes peuvent être de plusieurs types parmi lesquels on peut mentionner des soupapes fermées périodiquement, notamment au moyen d'une commande méca-nique.
: .
~i9L6~
Dans le cas d'un ga2 sous pression, le ou les or~anes susceptibles d'engendrer périodiquement des vibra-tions peut ou peuvent e-tre constitues par un ou pIusieurs cletendeurs, no-ta~nent un ou plusieurs siffle-ts suscepti-bles de creer des turbulences qui provoquent des vibrationsde la piece ~ une frequence determinee.
Dans le volume supportant elastiquement la sur-face vibran-te, on peut pratiquex des ouverturés suffisam-ment grandes pour permettre au fluide de s'echapper et faciliter ainsi la formation des turbulences qui provo-quent des vibrations.
Dans cette variante, on peut realiser plusieurs amenees de fluide sous pression sur un meme volume suppor-tant la surface vibrante, cha~ue amenee de fluide debou-chant dans un sifflet qui provoque une turbulence à sefrequence propre. On voit que l'on peut ainsi imprimer à la surface vibrante des mouvements correspondant à la somme des ferquences elementaires des differents disposi-tifs generateurs de vibration.
Il est generalement clair que selon l'invention on peut creer ces turbulences au moyen de divers fluides tels que par exemple de la vapeur d'eau à une pression et a une temperature convenable ou de l'air comprime.
On comprend que le procede conforme à l'inven-tion presente le grand avantage de limiter les masses en vibration aux seules pieces qui doivent subir ces vibra-tions, toutes les autres parties du dispositif etant fixees rigidement sur le bati.
Par ailleurs, le procéde qul a ete décrit ci-dessus est susceptible d'etre appliqué très avantageuse-ment a la mise au point d'appareils de distillation, notamment de colonnes a plateaux dont les plateaux sont mis en vibration selon une frequence predeterminee au moyen d'un dispositif similaire à celui qui a ete decrit ci-dessus.
9:
Selcn l'invention, un tel appareil se compose dlune enceinte etanche dans laquelle les plateauxl relies chacun à un dispositif de vibration, sont disposes les uns au-dessus des autres, ainsi que d'orifices de passage des circuits de circulation de fluide des dispositifs de vibration, d'orifices d'introduction de la subs-tance liquide à traiter et d'orifices de recuperation du dis-tillat gazeux et du condensat en tête et en queue de l'appareil Bien entendu, d'une manière preferentielle, les plateaux sont places en derivation sur un seul di.spositif de vibration alimente par un fluide unique à une tempé-rature predeterminee, et llensemble de l'enceinte est relie à une pompe à vide.
Dans un -tel appareil, les plateaux vibrants vont jouer le role de pulverisateurs de la matière a traiter qui leur sera présentee, qu'ils vont di:Efuser comme un brouillard dans la phase ga~euse du compartiment.
~n sa t que cette di.ffusion en fines goutte-lettes a pour effet de multiplier, par un coefficient X lon, le developpement de la surface totale de l'inter-face liquide-vapeur. Ce phenomène permet de reduire d'autant la surface construite des plateaux entrant dans le calcul des investissements de ces appareils. sien 25 entendu, l'effet des vibrations sera d'autant plus grand que le.phenomène de division en fines gouttelettes sera obtenu plus rapidement et que les gouttelettes ainsi for-mees seront plus fines.
Partant du meme principe, on peut utiliser le procedé selon l'invention à la mise au point de conden-seurs par mélange se composant d'au moins deu~ appareils similaires à ceux decrits ci-dessus. Dans un tel conden-seur, les tetes des appareils sont reliees par une cana-lisation, la temperature des fluides dlalimentation des dispositifs de vibration correspondant aux appareils etant ~'~` .
.~
5~
-4a-decroissan-te pour permettre la libre circulation du dis-tillat. Bien entendu, pour permettre a ce condenseur de fonctionner, il est nécessaire que la temperature du fluide d'alimentation du dispositif de vibration corres-pondant à l'appareil situe en aval soit inférieure d'au moins quelques degrés à la température du fluide d'ali-mentation du dispositi de vibration correspondant à
l'appareil situé en.amont.
De tels appareils, où d'un côté on a une evapo-ration et de l'autre, une condensation, permettant d'ob-tenir, par exemple/ une recupération d'eau distillée à
partir de l'eau de mer, et également la récupération de- sels minéraux par concentrati~n; de .
54~5~
m~me, cle tels appareils permettent la concentration de tous produits dans lesquels un liquide ser-t de supportt distillation fractionnée, jus de fruit, agroalimentaire.~.
Pour permettre à ces condensateurs de travailler avec un rendement maximum, il est nécessaire de diminuer autant que possible les pertes de charge dans les canalisations reliant deu~ appareils successifs.
Pour diminuer au maximum ces pertes de c'narge, l'invention concerne également un condenseur par mélange caractérisé en ce qu'il se compose d'une enceinte sphérique renfermant à sa partie centrale au moins un ensemble de plateaux tels qu'ils ont été décrits ci-dessus, placés en dérivation sur un dispositif de vibration alimenté
par un fluide à une première température, et à sa partie périphérique au moins un autre ensemble de plateaux similaire placés en dériva-tion sur un dispositif de vibration alimenté par un fluide à une seconde température inférieure à la première température.
On peut prévoir que de tels appareils pourront avoir, dans l'avenir, un développement considérable, et pourront, par exemple, être utilisés pour le refroidissemen~ des centrales nucléaires, ce qui permettrait d'éviter l'utili.sationt à grande échelle, de l'eau des fleuves, dont le réchauffement n'est pas sans danger pour l'envirormement~
Il est indispensable que tous les élémen~s de ces conden-seurs par mélange soient reliés à la même source de vide pour équilibrer toutes leurs fonctions et par suite éviter tout risque d'explosion.
L'invention sera mie~ comprise en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente une vue schématique d'un disposi-tif conforme à l'invention, : la figure 2 est une vue en coupe schématique représentant un appareil à concentrer les liquides, utilisant le procédé de vi-hration conforme à l'invention~
~:~5~59~
-- la figure ~ représente schématiquement en perspective un mode de rcalisation d'un dispositi~ générateur d'ondes de choc, -- la figure 4 est une coupe selon IV-IV de la figure 5 dlun dispositif permettant d'interrrompre périodiquement le débit du liquideJ
- la figure 5 est une coupe selon V-V de la figure 4, - la figure 6 représente schématlquement en coupe un autre dispositif permettant d'interrompre periodiquement le débit du li-quide, - la figure 7 représente schématiquement une première va-riante de mise en oeuvre de l'invention, et - la figure 8 représente schematiquement une seconde va-riante de mise en oeuvre de l'invention.
On voit sur la figure 1, la surface vibrante 1 montée élas-tiquement sur un carter fixe 2 au moyen de joints toriques 3 assu-rant l'étanchéité. Le carter 2 est relié à une première canalisation rigide 4 comprenant une soupape 5 et une pompe de circulation 6 et à
une seconde canalisation rigidie 7 comportant également une soupape 8 et une pompe de circulation 9.
. Le sens de rotation des pompes 6 et 9 est tel que le liqui-de circule dans le sens des flèches F.
On a représenté schématiquement comment les soupapes 5 et 8 sont en~.ra~nés au moyen des moteurs 10 et 11 et des cames 12 et 13 qui leur assurent un mouvement d'ouverture lent et un mouvement de fermeture rapide.
` ~n comprend que lors de la fermeture brusque de la soupape, il se produit dans la canalisation correspondante une onde de choc ou "coup de bélier" qui se déplace dans le sens contraire à celui de la circulation du liquide et qui provoque le déplacement de la surface vibrante 1 lorsqu'elle arrive à son contact.
On concoit également que la surface 1 est ainsi soumise à une vibration dont la frequence est imposée par le rythme de fer-meture des soupapes surtout lorsque celui-ci correspond à la fré-quence.propre de vibration de la surface 1.
De m~me, on comprend que les deux circuits 4 et 7 ont pour effet dlimposer à la surface vibrante 1 des vibrations qui résultent de l'ensemble des ondes de choc imposées aux ci.rcuits par les différentes soupapes.
~5~6~
Con~ormément à l'invention, on a représenté schématiquement un échangeur de chaleur 14 dans lequel on amène par la canalisation 16 en chau~fant le liquide de clrculation qui libère une partie de sa chaleur sur la surface vibrante 1.
La fi~ure 2 représente schématiquement en coupe un appareil permettant la concentration des liquides, dans lequel les plate~x 1 sont situés les uns au-dessus des autres et sont enfermés dans une enceinte étanche 17~ Chaque plateau 1 est monté élastiquement sur le carter 2 au moyen des joints toriques 3 qui assurent l'étan-chéité tout en permettant au plateau de vibrer. Les canalisations 18 et 19 sont reliées aux points portant les m~mes numéros sur le schéma de la figure 1.
Or concoit que les différents plateaux 1 peuvent ~tre mis en vibration à l'aide du dispositif représenté sur la figure 1 et on remarque que, conformément à 13 invention, il est possible de placer en dérivation plusieurs plateaux vibrants alimentés à l'aide du même liquide.
La substance à concentrer est introduite dans l'appareil au moyen de la canalisation 20 et se trouve pulvérisée au-dessus du plateau supérieur~ On fait le vide dans l'appareil en aspirant les vapeurs par la canalisation 21. Le trop-plein du liquide con-tenu sur le plateau supérieur déborde dans le plateau inférieur com~e représenté par les flèches ~2, 1'entonnoir fixe 23 servant à ramener ce liquide sur le plateau vibrant situé au-dessous~
Après avoir parcouru un certain nombre de plateaux qui ne sont pas tous représentés sur le dessin~ le liquide concentré se rassemble en 24 au bas de 1'appareil.
La figure 3 représente comment il est possible de doubler la fréquence de ~ibration de la pièce vibrante en doublant le nom-bre des soupapes qui obturent la canalisation dans laquelle circule le liquide. Il suffit pour cela d'entra~ner par un meme moteur 10 deux soupapes 5 et 5a au moyen des deux cames 12 et 12a décalées de 9o~
.. 8 --Un tel dispositif peut etre utilisé dans le cas où on dé
sire obtenir des fréquences supéri~ures à celles a~quelles il est possible de provoquer l'obturation d'une soupape, car on sait qu'à
partir dlune certaine fréquence, les ressorts des soupapes sont incapables de provoquer correctement l'obturation.
Les ~igures 4 et 5 représentent schématiquement un dispo-sitif permettant d'interrompre périodiquement la circulation.
Ce dispositif comprend un carter fixe 24 comportant une canalisation d'arrivée 25 et une canalisation de départ 26 à l'in-térieur duquel tourne, dans un sens quelconque~ un arbre 27 entra~né
par un moteur non représenté sur le dessinO
Cet arbre est muni de bras 28 ayant à leur extrémité un ob-turateur 29 qui interrompt la circulation du liquide en passant devant l'endroit du carter 24 où débouche la canalisation d'évacua-tion 26.
On voit que la rotation à une vitesse donnée de l'arbre 27 permet d'interrompre la circulation du liquide à la fréquence cor-respondante.
La figure 6 représente schématiquement un autre dispositif permettant également d'interrompre périodiquement la circulation du liquide~
On retrouve sur cette figure les canalisations dDamenée 25 et d'évacuation du liquide 26 qui sont reliées à un carter étanche 30 dont la partie supérieure 31 a une forme cylindrique~ dans le-quel se déplace un piston creux 32 entra~né dans un mouvement de va-et-vient par la bielle 33 et la manivelle 34 montée sur un ar-bre 35 qui est entra~né à une vitesse déterminée par un moteur non représenté.
On comprend que le déplacement du piston creux 32 provoque la fermeture périodique du circuit à la fxéquence choisie.
~5~6~i~
On retrouve sur la figure 7 qui représente une première va~
riante de mise en oeuvre de l'invention, la surface vibrante 1, mon-tée élastiquement au moyen des joints 3 sur le volume fermé 2 dont la canalisation d'amenée 18 est reliée au réservoir 36 situé à une hauteur suffisante et dont la canalisation d'évacuation 19 aboutit à un réservoir 37 après avoir traversé la soupape 5 qui est entra~né
au moyen d'une came, comme cela a déjà été expliqué
On a égalemen représenté sur la figure une pompe 38 refou-lant dans le réservoir 26 au moyen de la canalisation~
On a representé dans cette variante un seul moyen d'obtura-tion constitué par la soupape 5, ainsi qu'une seule pièce vibrante, mais il est clair que, conformément à llin~en-tion, on peut placer plusieurs circuits en derivation, de manière à imposer aux surfaces 1 une vibration de nature déterminée.
La figure 8 repxésente schématiquement une seconde variante de mise en oeuvre de l'invention, dans laquelle la surface ~ibrante 1 est montée éla~tiquement sur le volume 2 au moyen des joints tori-ques 3. Une canalisation ~0 introcluit à 1'intérieur du volume 2 un fluide sous pression qui après avoir traversé un sifflet 41, se détend en produisant une turbulence qui provoque la vibration de la surface 1.
Le volume 2 comporte un orifice 42 de grande section7 de ma nière à permettre l'évacuation facile du fluide qui s'est détendu et à faciliter ainsi la creation de la turbulence.
On voit que le procédé selon l'invention permet de super-poser plusieurs fréquences, ce qui est difficilement réalisable au moyen des dispositifs habituellement utilisés et que la masse des pièces vibrantes peut ~tre réduite dans une très large mesure.
Il est bien entendu ~ue le mode de mise en oeuvre du proce-dé décrit ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et pourra recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de llinvention.
10 .--6Sg~
En particulier~ il est clair qu'on peut réaliser les ondes de choc à llaide de dispositifs autres que des soupapes et qu'il suffit, pour mettre en oeuvre l~invention, de créer, à des fréquences déterminéest des variations brusques de dé~it du liquide de circulationO
Il est également évident que la liaison entre les surfaces vibrantes et les parties fixes du dispositif peut etre réalisée par tout autre moyen.
et un dispositif pour faire vibrer à des frequences deter-minees des pièces pouvant presenter des surfaces relati-vement importantes ainsi qu1un appareil de distillation notamment une colonne à plateaux et un condenseur par mélange obtenus par la mi.se en oeuvre de ce procedé.
On sait dejà realiser des dispositifs permettant de mettre en vibration des pièces metalliques, mais, ces dispositiEs qui utilisent ~énéralement soit un balourd -tournant autour d~un axe, soit des forces electromagneti-ques, se révèlent d'un usage difficile lorsqu'on doit Eairevibrer des élements presentant des dimensions importantes.
Les difficultes rencontrees sont surtout dues au fait que la masse des pieces.vibrantes peut devenir tras grande, ce qui limite rapidement la frequence maximum pou-vant etre obtenue à l'aide d'une puissance obligatoirementlimitee.
La presente invention a pour objet un procedé
permettant de faire vibrer à des fréquences determinées des pièces pouvant présenter une surface relativement importante, notamment plane.
Selon la présente invention, il est prévu un procéde pour faire vibrer à des frequences determinees une pièce pouvant présenter une surface relativement impor- .
tante, caracterise en ce que l'on crée un volume délimité
par des parois et comprenant la piece que l'on désire mettre en vibration, on relie cette pièce de manière élas-tique aux parois de ce volume, on fai.t circuler dans ce volume un fluide qui supporte la pièce ~ mettre en vi.bra-tion, et l'on crée périodiquement des vibrations dans ce fluide de maniere à provoquer des ondes de choc successi-ves qui, ~ leur tour, provoquent la vibration a la fré-quence correspondante de cette pièce montee elastique-ment.
'~
~L59L~-la-La presente invention a également pour objet lèdispositif qui est utilise pour la mise en oeuvre de ce prGcede .
Selon l'invention, un tel dlspositif comprend un circuit de clrculation d'un fluide comportant un volume delimite d'une part par un carter fixe et, d'autre part, par la piëce -s~
que l'on désire met-tre en vibration qui est montée élasti-quement sur le carter par l'intermédiaire de joints,'a~surant l'étanchéite, ainsi que d'un ou plusieurs oryanes susceptibles d'engerldrer périodiquement des vibrations dans le Eluide en circulation.
Les joints sont de préférence toriques.
Le circuit de circula-tion de fluide peut compor-ter plusieurs branches disposées en dérivation et compor-tant chacune un organe suscep-tible d'enyendrer périodique-ment des vibrations dans le fluide circulant dans la bran-che ou il est situé, de maniere à provoquer dans le volume délimité par le carter e-t la piece que l'on désire met~re en vibration, une onde de choc égale a la résuI-tante des ondes de choc élémentaires provoquées dans chacune des dérivations.
On peut ainsi, par la composition des mouve-ments vibratoires imposer aux pieces vibrantes plusieurs fré~uences déterminées.
On peut égalemenr utiliser la circulation du' fluide pour apporter de la chaleur aux pièces vibrantes en réchauffan-t, par exemple, au moyen d'un échangeur de température, le fluide qui provoque les vibrations.
Le Eluide, peut, conformement ~'l'invention, etre constitué soit par un liquide, soit par un gaz sous pression.
Dans le cas dlun liquide, chaque branche peut comporter une pompe centrifuge susceptible d'assurer la circulation du liquide.
Dans ce cas, le ou les organes susceptibles d'engendrer périodiquement des vibrations dans le liquide en circulation, sont en fait des organes susceptibles d'interrompre a intervalle regulier la circuIation du liquide. De tels organes peuvent être de plusieurs types parmi lesquels on peut mentionner des soupapes fermées périodiquement, notamment au moyen d'une commande méca-nique.
: .
~i9L6~
Dans le cas d'un ga2 sous pression, le ou les or~anes susceptibles d'engendrer périodiquement des vibra-tions peut ou peuvent e-tre constitues par un ou pIusieurs cletendeurs, no-ta~nent un ou plusieurs siffle-ts suscepti-bles de creer des turbulences qui provoquent des vibrationsde la piece ~ une frequence determinee.
Dans le volume supportant elastiquement la sur-face vibran-te, on peut pratiquex des ouverturés suffisam-ment grandes pour permettre au fluide de s'echapper et faciliter ainsi la formation des turbulences qui provo-quent des vibrations.
Dans cette variante, on peut realiser plusieurs amenees de fluide sous pression sur un meme volume suppor-tant la surface vibrante, cha~ue amenee de fluide debou-chant dans un sifflet qui provoque une turbulence à sefrequence propre. On voit que l'on peut ainsi imprimer à la surface vibrante des mouvements correspondant à la somme des ferquences elementaires des differents disposi-tifs generateurs de vibration.
Il est generalement clair que selon l'invention on peut creer ces turbulences au moyen de divers fluides tels que par exemple de la vapeur d'eau à une pression et a une temperature convenable ou de l'air comprime.
On comprend que le procede conforme à l'inven-tion presente le grand avantage de limiter les masses en vibration aux seules pieces qui doivent subir ces vibra-tions, toutes les autres parties du dispositif etant fixees rigidement sur le bati.
Par ailleurs, le procéde qul a ete décrit ci-dessus est susceptible d'etre appliqué très avantageuse-ment a la mise au point d'appareils de distillation, notamment de colonnes a plateaux dont les plateaux sont mis en vibration selon une frequence predeterminee au moyen d'un dispositif similaire à celui qui a ete decrit ci-dessus.
9:
Selcn l'invention, un tel appareil se compose dlune enceinte etanche dans laquelle les plateauxl relies chacun à un dispositif de vibration, sont disposes les uns au-dessus des autres, ainsi que d'orifices de passage des circuits de circulation de fluide des dispositifs de vibration, d'orifices d'introduction de la subs-tance liquide à traiter et d'orifices de recuperation du dis-tillat gazeux et du condensat en tête et en queue de l'appareil Bien entendu, d'une manière preferentielle, les plateaux sont places en derivation sur un seul di.spositif de vibration alimente par un fluide unique à une tempé-rature predeterminee, et llensemble de l'enceinte est relie à une pompe à vide.
Dans un -tel appareil, les plateaux vibrants vont jouer le role de pulverisateurs de la matière a traiter qui leur sera présentee, qu'ils vont di:Efuser comme un brouillard dans la phase ga~euse du compartiment.
~n sa t que cette di.ffusion en fines goutte-lettes a pour effet de multiplier, par un coefficient X lon, le developpement de la surface totale de l'inter-face liquide-vapeur. Ce phenomène permet de reduire d'autant la surface construite des plateaux entrant dans le calcul des investissements de ces appareils. sien 25 entendu, l'effet des vibrations sera d'autant plus grand que le.phenomène de division en fines gouttelettes sera obtenu plus rapidement et que les gouttelettes ainsi for-mees seront plus fines.
Partant du meme principe, on peut utiliser le procedé selon l'invention à la mise au point de conden-seurs par mélange se composant d'au moins deu~ appareils similaires à ceux decrits ci-dessus. Dans un tel conden-seur, les tetes des appareils sont reliees par une cana-lisation, la temperature des fluides dlalimentation des dispositifs de vibration correspondant aux appareils etant ~'~` .
.~
5~
-4a-decroissan-te pour permettre la libre circulation du dis-tillat. Bien entendu, pour permettre a ce condenseur de fonctionner, il est nécessaire que la temperature du fluide d'alimentation du dispositif de vibration corres-pondant à l'appareil situe en aval soit inférieure d'au moins quelques degrés à la température du fluide d'ali-mentation du dispositi de vibration correspondant à
l'appareil situé en.amont.
De tels appareils, où d'un côté on a une evapo-ration et de l'autre, une condensation, permettant d'ob-tenir, par exemple/ une recupération d'eau distillée à
partir de l'eau de mer, et également la récupération de- sels minéraux par concentrati~n; de .
54~5~
m~me, cle tels appareils permettent la concentration de tous produits dans lesquels un liquide ser-t de supportt distillation fractionnée, jus de fruit, agroalimentaire.~.
Pour permettre à ces condensateurs de travailler avec un rendement maximum, il est nécessaire de diminuer autant que possible les pertes de charge dans les canalisations reliant deu~ appareils successifs.
Pour diminuer au maximum ces pertes de c'narge, l'invention concerne également un condenseur par mélange caractérisé en ce qu'il se compose d'une enceinte sphérique renfermant à sa partie centrale au moins un ensemble de plateaux tels qu'ils ont été décrits ci-dessus, placés en dérivation sur un dispositif de vibration alimenté
par un fluide à une première température, et à sa partie périphérique au moins un autre ensemble de plateaux similaire placés en dériva-tion sur un dispositif de vibration alimenté par un fluide à une seconde température inférieure à la première température.
On peut prévoir que de tels appareils pourront avoir, dans l'avenir, un développement considérable, et pourront, par exemple, être utilisés pour le refroidissemen~ des centrales nucléaires, ce qui permettrait d'éviter l'utili.sationt à grande échelle, de l'eau des fleuves, dont le réchauffement n'est pas sans danger pour l'envirormement~
Il est indispensable que tous les élémen~s de ces conden-seurs par mélange soient reliés à la même source de vide pour équilibrer toutes leurs fonctions et par suite éviter tout risque d'explosion.
L'invention sera mie~ comprise en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente une vue schématique d'un disposi-tif conforme à l'invention, : la figure 2 est une vue en coupe schématique représentant un appareil à concentrer les liquides, utilisant le procédé de vi-hration conforme à l'invention~
~:~5~59~
-- la figure ~ représente schématiquement en perspective un mode de rcalisation d'un dispositi~ générateur d'ondes de choc, -- la figure 4 est une coupe selon IV-IV de la figure 5 dlun dispositif permettant d'interrrompre périodiquement le débit du liquideJ
- la figure 5 est une coupe selon V-V de la figure 4, - la figure 6 représente schématlquement en coupe un autre dispositif permettant d'interrompre periodiquement le débit du li-quide, - la figure 7 représente schématiquement une première va-riante de mise en oeuvre de l'invention, et - la figure 8 représente schematiquement une seconde va-riante de mise en oeuvre de l'invention.
On voit sur la figure 1, la surface vibrante 1 montée élas-tiquement sur un carter fixe 2 au moyen de joints toriques 3 assu-rant l'étanchéité. Le carter 2 est relié à une première canalisation rigide 4 comprenant une soupape 5 et une pompe de circulation 6 et à
une seconde canalisation rigidie 7 comportant également une soupape 8 et une pompe de circulation 9.
. Le sens de rotation des pompes 6 et 9 est tel que le liqui-de circule dans le sens des flèches F.
On a représenté schématiquement comment les soupapes 5 et 8 sont en~.ra~nés au moyen des moteurs 10 et 11 et des cames 12 et 13 qui leur assurent un mouvement d'ouverture lent et un mouvement de fermeture rapide.
` ~n comprend que lors de la fermeture brusque de la soupape, il se produit dans la canalisation correspondante une onde de choc ou "coup de bélier" qui se déplace dans le sens contraire à celui de la circulation du liquide et qui provoque le déplacement de la surface vibrante 1 lorsqu'elle arrive à son contact.
On concoit également que la surface 1 est ainsi soumise à une vibration dont la frequence est imposée par le rythme de fer-meture des soupapes surtout lorsque celui-ci correspond à la fré-quence.propre de vibration de la surface 1.
De m~me, on comprend que les deux circuits 4 et 7 ont pour effet dlimposer à la surface vibrante 1 des vibrations qui résultent de l'ensemble des ondes de choc imposées aux ci.rcuits par les différentes soupapes.
~5~6~
Con~ormément à l'invention, on a représenté schématiquement un échangeur de chaleur 14 dans lequel on amène par la canalisation 16 en chau~fant le liquide de clrculation qui libère une partie de sa chaleur sur la surface vibrante 1.
La fi~ure 2 représente schématiquement en coupe un appareil permettant la concentration des liquides, dans lequel les plate~x 1 sont situés les uns au-dessus des autres et sont enfermés dans une enceinte étanche 17~ Chaque plateau 1 est monté élastiquement sur le carter 2 au moyen des joints toriques 3 qui assurent l'étan-chéité tout en permettant au plateau de vibrer. Les canalisations 18 et 19 sont reliées aux points portant les m~mes numéros sur le schéma de la figure 1.
Or concoit que les différents plateaux 1 peuvent ~tre mis en vibration à l'aide du dispositif représenté sur la figure 1 et on remarque que, conformément à 13 invention, il est possible de placer en dérivation plusieurs plateaux vibrants alimentés à l'aide du même liquide.
La substance à concentrer est introduite dans l'appareil au moyen de la canalisation 20 et se trouve pulvérisée au-dessus du plateau supérieur~ On fait le vide dans l'appareil en aspirant les vapeurs par la canalisation 21. Le trop-plein du liquide con-tenu sur le plateau supérieur déborde dans le plateau inférieur com~e représenté par les flèches ~2, 1'entonnoir fixe 23 servant à ramener ce liquide sur le plateau vibrant situé au-dessous~
Après avoir parcouru un certain nombre de plateaux qui ne sont pas tous représentés sur le dessin~ le liquide concentré se rassemble en 24 au bas de 1'appareil.
La figure 3 représente comment il est possible de doubler la fréquence de ~ibration de la pièce vibrante en doublant le nom-bre des soupapes qui obturent la canalisation dans laquelle circule le liquide. Il suffit pour cela d'entra~ner par un meme moteur 10 deux soupapes 5 et 5a au moyen des deux cames 12 et 12a décalées de 9o~
.. 8 --Un tel dispositif peut etre utilisé dans le cas où on dé
sire obtenir des fréquences supéri~ures à celles a~quelles il est possible de provoquer l'obturation d'une soupape, car on sait qu'à
partir dlune certaine fréquence, les ressorts des soupapes sont incapables de provoquer correctement l'obturation.
Les ~igures 4 et 5 représentent schématiquement un dispo-sitif permettant d'interrompre périodiquement la circulation.
Ce dispositif comprend un carter fixe 24 comportant une canalisation d'arrivée 25 et une canalisation de départ 26 à l'in-térieur duquel tourne, dans un sens quelconque~ un arbre 27 entra~né
par un moteur non représenté sur le dessinO
Cet arbre est muni de bras 28 ayant à leur extrémité un ob-turateur 29 qui interrompt la circulation du liquide en passant devant l'endroit du carter 24 où débouche la canalisation d'évacua-tion 26.
On voit que la rotation à une vitesse donnée de l'arbre 27 permet d'interrompre la circulation du liquide à la fréquence cor-respondante.
La figure 6 représente schématiquement un autre dispositif permettant également d'interrompre périodiquement la circulation du liquide~
On retrouve sur cette figure les canalisations dDamenée 25 et d'évacuation du liquide 26 qui sont reliées à un carter étanche 30 dont la partie supérieure 31 a une forme cylindrique~ dans le-quel se déplace un piston creux 32 entra~né dans un mouvement de va-et-vient par la bielle 33 et la manivelle 34 montée sur un ar-bre 35 qui est entra~né à une vitesse déterminée par un moteur non représenté.
On comprend que le déplacement du piston creux 32 provoque la fermeture périodique du circuit à la fxéquence choisie.
~5~6~i~
On retrouve sur la figure 7 qui représente une première va~
riante de mise en oeuvre de l'invention, la surface vibrante 1, mon-tée élastiquement au moyen des joints 3 sur le volume fermé 2 dont la canalisation d'amenée 18 est reliée au réservoir 36 situé à une hauteur suffisante et dont la canalisation d'évacuation 19 aboutit à un réservoir 37 après avoir traversé la soupape 5 qui est entra~né
au moyen d'une came, comme cela a déjà été expliqué
On a égalemen représenté sur la figure une pompe 38 refou-lant dans le réservoir 26 au moyen de la canalisation~
On a representé dans cette variante un seul moyen d'obtura-tion constitué par la soupape 5, ainsi qu'une seule pièce vibrante, mais il est clair que, conformément à llin~en-tion, on peut placer plusieurs circuits en derivation, de manière à imposer aux surfaces 1 une vibration de nature déterminée.
La figure 8 repxésente schématiquement une seconde variante de mise en oeuvre de l'invention, dans laquelle la surface ~ibrante 1 est montée éla~tiquement sur le volume 2 au moyen des joints tori-ques 3. Une canalisation ~0 introcluit à 1'intérieur du volume 2 un fluide sous pression qui après avoir traversé un sifflet 41, se détend en produisant une turbulence qui provoque la vibration de la surface 1.
Le volume 2 comporte un orifice 42 de grande section7 de ma nière à permettre l'évacuation facile du fluide qui s'est détendu et à faciliter ainsi la creation de la turbulence.
On voit que le procédé selon l'invention permet de super-poser plusieurs fréquences, ce qui est difficilement réalisable au moyen des dispositifs habituellement utilisés et que la masse des pièces vibrantes peut ~tre réduite dans une très large mesure.
Il est bien entendu ~ue le mode de mise en oeuvre du proce-dé décrit ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et pourra recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de llinvention.
10 .--6Sg~
En particulier~ il est clair qu'on peut réaliser les ondes de choc à llaide de dispositifs autres que des soupapes et qu'il suffit, pour mettre en oeuvre l~invention, de créer, à des fréquences déterminéest des variations brusques de dé~it du liquide de circulationO
Il est également évident que la liaison entre les surfaces vibrantes et les parties fixes du dispositif peut etre réalisée par tout autre moyen.
Claims (23)
1.- Procédé pour faire vibrer à des fréquences déterminées une pièce pouvant présenter une surface rela-tivement importante, caractérisée en ce que:
- l'on crée un volume délimité par des parois et comprenant ladite pièce que l'on désire mettre en vibra-tion, - on relie cette pièce de manière élastique auxdits parois de ce volume, - on fait circuler dans ce volume un fluide qui supporte ladite pièce à mettre en vibration, et - l'on crée périodiquement des vibrations dans ce fluide de manière à provoquer des ondes de choc succes-sives qui, à leur tour, provoquent la vibration à la fré-quence correspondante de ladite pièce montée élastiquement.
- l'on crée un volume délimité par des parois et comprenant ladite pièce que l'on désire mettre en vibra-tion, - on relie cette pièce de manière élastique auxdits parois de ce volume, - on fait circuler dans ce volume un fluide qui supporte ladite pièce à mettre en vibration, et - l'on crée périodiquement des vibrations dans ce fluide de manière à provoquer des ondes de choc succes-sives qui, à leur tour, provoquent la vibration à la fré-quence correspondante de ladite pièce montée élastiquement.
2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite surface est plane.
3.- Dispositif pour faire vibrer à des fréquences déterminées une pièce pouvant présenter une surface relative-ment importante, caractérisé en ce qu'il comprend: .
- un circuit de circulation d'un fluide comportant un volume délimité d'une part par un carter fixe, et d'autre part par la pièce que l'on désire mettre en vibration qui est montée plastiquement sur le cartier par l'intermédiaire de joints assurant l'étanchéité, ainsi que d'un ou plusieurs organes susceptibles d'engendrer périodiquement des vibra-tions dans le fluide en circulation.
- un circuit de circulation d'un fluide comportant un volume délimité d'une part par un carter fixe, et d'autre part par la pièce que l'on désire mettre en vibration qui est montée plastiquement sur le cartier par l'intermédiaire de joints assurant l'étanchéité, ainsi que d'un ou plusieurs organes susceptibles d'engendrer périodiquement des vibra-tions dans le fluide en circulation.
4.- Dispositif selon la revendication 3, dans lequel ladite surface est plane.
5.- Dispositif selon la revendication 4, dans lequel lesdits joints sont toriques.
6.- Dispositif selon la revendication 5, carac-térisé en ce que le circuit de circulation de fluide comporte plusieurs branches disposées en dérivation et comportant chacune un organe susceptible d'engendrer périodiquement des vibrations dans le fluide circulant^
dans la branche où il est situé, de manière à provoquer dans le volume délimité par le carter et la pièce que l'on désire mettre en vibration une onde de choc égalé
à la résultante des ondes de choc élémentaires provoquées dans chacune des dérivations.
dans la branche où il est situé, de manière à provoquer dans le volume délimité par le carter et la pièce que l'on désire mettre en vibration une onde de choc égalé
à la résultante des ondes de choc élémentaires provoquées dans chacune des dérivations.
7.- Dispositif selon la revendication 6, carac-térisé en ce que le circuit de circulation de fluide comporte un échangeur de chaleur.
8.- Dispositif selon la revendicaiton 7, carac-térisé en ce que le fluide est un liquide.
9.- Dispositif selon la revendication 8, carac-térisé en ce que le ou les organe(s) susceptible(s) d'en-gendrer périodiquement des vibrations dans le liquide en circulation est ou sont constitué(s) par une ou plusieurs soupapes fermées périodiquement de manière à interrompre ou à limiter périodiquement la circulation de liquide.
10.- Dispositif selon la revendication 9, carac-térisé en ce que lesdites soupapes sont fermées périodique-ment au moyen d'une commande mécanique.
11.- Dospositif selon la revendication 8, carac-térisé en ce que le ou les organe(s) susceptible(s) d'en-gendrer périodiquement des vibrations dans le liquide en circulation est ou sont constitué(s) par un boîtier fixe comportant une canalisation d'arrivée et une canalisa-tion de départ, et à l'intérieur duquel tourne, dans un sens quelconque, un arbre entraîné par un moteur et muni d'un ou plusieurs bras ayant à son ou leurs extré-mité(s) un obturateur qui interrompt la circulation du liquide devant l'endroit du boîtier où débouche la cana-lisation de départ.
12.- Dispositif selon la revendication 8, carac-térisé en ce que le ou les organe(s) susceptible(s) d'en-gendrer périodiquement des vibrations dans le liquide en circulation est ou sont constitué(s) par un boîtier étan-che comportant une canalisation d'arrivée et une canali-sation de départ, ainsi qu'une partie supérieure cylin-drique dans laquelle se déplace un piston creux entraîné
dans un mouvement de va-et-vient par un ensemble bielle-manivelle monté sur un arbre entraîné à une vitesse déter-minée, le déplacement du piston creux provoquant la fer-meture du circuit à la fréquence chosie.
dans un mouvement de va-et-vient par un ensemble bielle-manivelle monté sur un arbre entraîné à une vitesse déter-minée, le déplacement du piston creux provoquant la fer-meture du circuit à la fréquence chosie.
13.- Dispositif selon la revendication 8, 11 ou 12, caractérisé en ce que chaque branche comporte une pompe centrifuge susceptible d'assurer la circulation du liquide.
14.- Dispositif selon la revendication 3, carac-térisé en ce que le fluide est un gaz sous pression.
15.- Dispositif selon la revendication 14, carac-térisé en ce que le ou les organe(s) susceptibles(s) d'en-gendrer périodiquement des vibrations dans les gaz sous pres-sion, est ou sont constitué(s) par un ou plusieurs détendeurs, susceptibles de créer des turbulences qui provoquent la vibra-tion de la pièce à une fréquence déterminée.
16.-Dispositif selon la revendication 15, carac-térisé en ce que ledit ou lesdits détendeurs se composent d'un ou plusieurs sifflets.
17.- Appareil de distillation, notamment colonne à plateaux, dont les plateaux sont mis en vibra-tion selon une fréquence prédéterminée au moyen d'au moins un dispositif selon la revendication 3, caractérisé
en ce qu'il se compose d'une enceinte étanche dans laquelle les plateaux, reliés chacun à un dispositif de vibration, sont disposés les uns au-dessous des autres, ainsi que d'orifice de passage des circuits de circula-tion de fluide des dispositifs de vibration, d'orifices d'introduction de la substance liquide à traiter et d'orifices de récupération du distillat gazeux et du condensat en tête et en queue de l'appareil.
en ce qu'il se compose d'une enceinte étanche dans laquelle les plateaux, reliés chacun à un dispositif de vibration, sont disposés les uns au-dessous des autres, ainsi que d'orifice de passage des circuits de circula-tion de fluide des dispositifs de vibration, d'orifices d'introduction de la substance liquide à traiter et d'orifices de récupération du distillat gazeux et du condensat en tête et en queue de l'appareil.
18.- Appareil selon la revendication 17, carac-térisé en ce que les plateaux sont placés en dérivation sur un seul dispositif de vibration alimenté par un fluide unique.
19.- Appareil selon la revendication 18, carac-térisé en ce que chaque plateau est associé à une colle-rette susceptible d'empêcher la dispersion des gouttelet-tes.
20.- Appareil selon la revendication 19, carac-térisé en ce que l'enceinte est reliée à une pompe à
vide.
vide.
21.- Condenseur par mélange se composant d'au moins deux appareil selon la revendication 17, caracté-risé en ce que les têtes des appareils sont reliées par une canalisation, la température des fluides d'alimen-tation des dispositifs de vibration correspondant aux appareils étant décroissante pour permettre la circula-tion du distillat.
22.-Condenseur par mélange caractérisé en ce qu'il se compose d'une enceinte sphérique renfermant à
sa partie centrale au moins un ensemble de plateaux selon la revendication 17, placés en dérivation sur un dispositif de vibration alimenté par un fluide à une température et, à sa partie périphérique, au moins un autre ensemble de plateaux similaire placés en dériva-tion sur un dispositif de vibration alimenté par un fluide à une seconde température inférieure à la pre-mière température.
sa partie centrale au moins un ensemble de plateaux selon la revendication 17, placés en dérivation sur un dispositif de vibration alimenté par un fluide à une température et, à sa partie périphérique, au moins un autre ensemble de plateaux similaire placés en dériva-tion sur un dispositif de vibration alimenté par un fluide à une seconde température inférieure à la pre-mière température.
23.- Condenseur par mélange selon la revendica-tion 21 ou 27, caractérisé en ce que tous ses éléments sont reliés à la même source de vide afin d'équilibrer toutes ses fonctions.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |