CH420063A - Appareil pour la dispersion d'un liquide dans un gaz ou une vapeur à l'aide de vibrations ultra-sonores - Google Patents

Description

  
 



  Appareil pour la dispersion d'un liquide dans un gaz ou une vapeur
 à l'aide de vibrations ultrasonores
 Il est connu de produire des vibrations ultra-sonores par l'utilisation de sifflets dans lesquels un jet de fluide sous pression est projeté à travers une petite ouverture dans une cavité de section pratiquement circulaire où le fluide pénètre tangentiellement pour y décrire un circuit et réagir sur le jet projeté en donnant naissance à des vibrations ultra-sonores.



     I1    est connu de constituer les cavités sifflantes dans des plaques très minces en empilage comprenant des plaques séparatrices intermédiaires qui limitent latéralement ces cavités, les passages pour la projection du fluide sous pression dans les cavités sifflantes étant alors constitués par de petits trous présentant une largeur de même ordre de grandeur que leur hauteur. Pour appliquer ces générateurs de vibrations ultra-sonores à la production de mélanges de fluides, on a proposé d'admettre les fluides à mélanger par des sifflets analogues ou identiques et on était conduit à prévoir des pressions d'alimentation très élevées de l'ordre par exemple de plusieurs dizaines de bars.



   De tels appareils imposent des dépenses d'énergie importantes pour l'alimentation des fluides sous pression et en outre ne peuvent convenir pour certaines applications.



   L'invention a pour objet un appareil pour la dispersion d'un liquide dans un gaz ou une vapeur n'utilisant que le gaz ou la vapeur pour la production des vibrations ultra-sonores, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cellule sifflante formée par un bloc percé sur toute sa hauteur, de deux conduits cylindriques pour l'admission du gaz et du liquide, d'un canal cylindrique formant cavité sifflante, le conduit du gaz communiquant avec cette cavité par une fente agencée de manière à pouvoir injecter un jet plat de gaz tangentiellement à la circonférence de la cavité, et enfin d'une chambre de réaction reliée à la cavité sifflante par une fente, et par le fait qu'il comprend au moins une plaque distributrice de liquide sur laquelle est fixé le bloc, cette plaque présentant des ouvertures de même diamètre que les canaux du bloc et s'adaptant dans le prolongement de ceux-ci,

   la plaque comportant une veine plate terminée par un gicleur permettant l'introduction de liquide soit dans la cavité sifflante soit dans la chambre de réaction.



   Plusieurs formes d'exécutions de l'objet de l'invention seront décrites, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé, dans lequel:
 La fig. 1 est une vue d'une cellule sifflante.



   Les fig. 2 et 3 sont deux vues d'une plaque distributrice associées correspondant à deux modes d'injection du liquide.



   Les fig. 4 et 5 sont les vues de deux plaquettes dont l'association assure la distribution du liquide selon un troisième mode d'exécution pour l'injection de liquide.



   La fig. 6 montre un appareil comprenant des cellules sifflantes superposées de   l'un    quelconque des trois types généraux envisagés, et
 La fig. 7 illustre un autre appareil.



   La cellule sifflante représentée à la fig. 1 est constituée par un bloc 1, par exemple en acier inoxydable, en forme de parallélépipède rectangle dont les bases, par exemple carrées, sont parfaitement dressées pour permettre de superposer des plaques  
 distributrices de liquide de même   fonne    en vue de constituer un empilage à plusieurs cellules comme on i'expliquera ci-après.



   Le bloc 1 est percé, perpendiculairement à ses bases, de deux conduits d'admission 2-3 pour le gaz et le liquide respectivement.



   Il est percé en outre d'un canal cylindrique 4 destiné à former la cavité sifflante et disposé entre les conduits 2 et 3. Le conduit 2 communique avec le canal 4 par un passage 5 qui débouche tangentiellement dans le canal 4 par une fente 6 très mince
 dont la largeur est de l'ordre de   0,1 mm.    Sur la périphérie du canal 4, juste après la fente étroite 6 dans le sens de la circulation du gaz est prévue une fente verticale plus   Iarge    7 qui fait communiquer le canal 4 avec la chambre de réaction 8 également percée dans le bloc 1 sur toute sa hauteur.



   Cette chambre 8 est délimitée par une paroi en partie de cercle 9 opposée au canal 4 et raccordée
 à la fente 7 par deux plans verticaux 10 tangents aux extrémités de la paroi en partie de cercle.



   Le fonctionnement du sifflet ainsi constitué se comprend aisément. Le jet de gaz provenant du conduit 2 et traversant le passage 5 débouche tangentiellement à travers la fente 6 dans le canal 4 dans lequel il décrit un circuit qui recoupe, après avoir fait un tour complet, l'orifice de la fente 6 en réagissant sur le gaz projeté par cette fente qui se trouve interrompu. Ce phénomène se reproduit périodiquement et donne lieu à des vibrations ultra-sonores dont la fréquence dépend surtout du diamètre du canal 4 et de la vitesse de circulation du gaz.

   Le gaz s'échappe de la cavité sifflante formée par le canal 4 à travers la fente 7 dont la largeur peut être de un à 1,5 millimètre environ et il poursuit son mouvement de rotation à l'intérieur de la chambre de réaction 8 tout en étant évacué par circulation longitudinale à travers cette chambre, c'est-à-dire parallèlement à la fente 7.



   Le liquide à émulsionner peut être admis suivant différents modes d'injection, soit à l'intérieur de la cavité sifflante 4, soit à l'intérieur de la chambre de réaction 8. L'admission de ce liquide s'effectue avantageusement à la base de la cellule sifflante qu'on vient de décrire par une ou plusieurs plaques de distribution sur lesquelles la cellule est appliquée par sa base.



   A la fig. 2 on utilise une plaque distributrice   11    percée de trous circulaires 12-13-14-15 respectivement en alignement avec les conduits 2, 3, 4 et avec une partie de la chambre de réaction 8. En outre, entre le trou 13 et le trou 14, la plaque Il présente une fente 16 qui débouche dans le trou 14 par un étroit gicleur 17 orienté tangentiellement par rapport au trou 14 et dans le sens de la circulation du gaz dans le canal 4. On comprend alors que les gouttes de liquide formées par le gicleur 17 sont entraînées et pulvérisées par le gaz en rotation et forment un mince film de liquide sur la paroi interne du canal 4 avant d'être entraînées avec le gaz à travers la fente 7 sous forme de brouillard finement pulvérisé.



   Cette disposition convient particulièrement quand la proportion de liquide par rapport au gaz est assez faible. S'il est nécessaire d'injecter une plus forte proportion de liquide, on peut utiliser la plaque distributrice 21 de la fig. 3, qui est percée des trous 22-23-24-25 analogues aux trous 12-13-14-15 de la plaque 11 et qui présente en outre une fente 26 raccordant les trous 23 et 25 et débouchant tangentiellement dans le trou 25 dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre, qui dans l'exemple représenté, est le sens de rotation du gaz dans la chambre de réaction 8. Les gouttes qui arrivent ainsi dans le trou 25 se trouvent donc injectées dans la chambre de réaction en alignement avec ce trou.



   Un autre mode d'exécution avantageux de l'injection de liquide s'obtient par l'association des deux plaques représentées aux fig. 4 et 5. La plaque distributrice 31 de la fig. 5 comporte des trous 32 et 33 en alignement avec les conduits 2 et 3 et un trou 35 en alignement avec une partie de la chambre de réaction. En outre, le trou 33 est prolongé latéralement par un passage étroit 34 dont l'extrémité 36 se trouve sur une ligne parallèle à la fente 7 dans la chambre de réaction 8 un peu en avant (à 1 ou 2mm) de la fente 7. A la plaque 31 est associée une plaque 41 percée de trous 42, 43, 45 analogues aux trous 32, 33 et 35 et en alignement avec eux et d'un petit trou supplémentaire 46 formant gicleur prévu de façon à se superposer à l'extrémité 36 du passage 34.



   Comme la cellule sifflante est appliquée sur la plaque 41, reposant elle-même sur la plaque 31, le jet de liquide sortant du gicleur 46 se trouvant à la base de la chambre de réaction un peu en avant de la fente 7 est violemment heurté par le jet de gaz plat sortant en vibration de la fente 7. Il se forme aussitôt une très fine émulsion du liquide dans le gaz.



   Derrière le gicleur 46 et à l'opposé de la fente 7, on dispose un écran 37 formé par une partie pliée et découpée dans la plaque 31, s'étendant verticalement à travers la chambre 8 du bloc pour maintenir le jet de liquide parallèle à la fente 7 avant d'être pulvérisé.



   Quand on superpose plusieurs cellules (avec leurs plaques distributrices de liquide associées) on intercale des cellules neutres qui sont encore percées de trous dans l'alignement des conduits 2 et 3 et des chambres 8 de sorte que les portions de conduits 2 et 3 forment des conduits continus et qu'il en est de même des chambres de réaction pour l'évacuation du produit émulsionné obtenu. Au contraire, les différentes cavités sifflantes 4 sont isolées les unes des autres. Les hauteurs des cellules actives et des cellules neutres seront choisies pour maintenir les vibrations correctement en phase.



   La fig. 7 montre un exemple d'appareil complet pour l'obtention d'une réaction chimique désirée favorisée par la mise en émulsion et en vibrations ultrasonores. On a superposé un certain nombre de cellules actives 51, de cellules neutres 53 et de plaques distributrices de liquide 52 selon   l'un    des modes  d'exécution exposés précédemment et cet empilage est maintenu entre deux flasques 54-55 avec tubulures d'alimentation 56-57. La suite des chambres de réaction forme un conduit de départ 58 qui est raccordé à un faisceau tubulaire 59 dans lequel peut s'achever la réaction amorcée dans les cellules, le produit final étant évacué en 60.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION Appareil pour la dispersion d'un liquide dans un gaz ou une vapeur à l'aide de vibrations ultrasonores, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une cellule sifflante formée par un bloc (1) percé, sur toute sa hauteur, de deux conduits cylindriques (2-3) pour l'admission du gaz et du liquide, d'un canal cylindrique (4) formant cavité sifflante, le conduit du gaz (2) communiquant avec cette cavité par une fente (5) agencée de manière à pouvoir injecter un jet plat de gaz tangentiellement à la circonférence de la cavité (4), et enfin d'une chambre de réaction (8) reliée à la cavité sifflante (4) par une fente (7), et par le fait qu'il comprend au moins une plaque distributrice de liquide sur laquelle est fixé le bloc (1), cette plaque présentant des ouvertures (12, 13, 14 et 15) de même diamètre que les canaux (2, 3, 4, 8)

   du bloc et s'adaptant dans le prolongement de ceux-ci, la plaque comportant une veine plate terminée par un gicleur (16, 26) permettant l'introduction de liquide soit dans la cavité sifflante (4) soit dans la chambre de réaction (8).

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Appareil selon la revendication, caractérisé par le fait que la plaque distributrice de liquide est disposée de façon à injecter ce liquide vers la cavité sifflante, tangentiellement à la circonférence de cette cavité et dans le sens de la circulation du gaz ou de la vapeur.

   2. Appareil selon la revendication caractérisé par le fait que la plaque distributrice de liquide est disposée de façon à injecter le liquide dans la chambre de réaction, tangentiellement à la circonférence de cette chambre et dans le sens de la circulation du gaz ou de la vapeur.

   3. Appareil selon la revendication, caractérisé par le fait que l'injection du liquide a lieu dans la chambre de réaction perpendioulairement à la base par un gicleur situé à la base de cette chambre en avant de la deuxième fente où se produit le jet de gaz en vibration.

   4. Appareil selon la sous-revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs cellules sifflantes identiques groupées selon un même axe, chacune étant associée à une plaque distributrice de liquide, les cellules sifflantes étant séparées par des cellules neutres et les dimensions de ces cellules étant choisies pour maintenir les vibrations en phase.

   5. Appareil selon la sous-revendication 4, adapté à réaliser l'émulsion d'un liquide dans un gaz réagissant chimiquement sur ce liquide comprenant un groupe de cellules sifflantes et une chambre de réaction secondaire de plus ample dimension que la chambre formée par l'ensemble des cellules, constituée par un tube ou un faisceau de tubes parallèles.

   6. Appareil selon la revendication, caractérisé par le fait que le bloc a une hauteur comprise entre un et 1,5 centimètre.

   7. Appareil selon la revendication, caractérisé par le fait que la cavité sifflante est reliée au conduit du gaz par une fente de 0,1 millimètre environ.

   8. Appareil selon la revendication, caractérisé par le fait que le canal (4) présente un diamètre de quelques millimètres.