Appareil pour diffuser un gaz dans un liquide La présente invention est relative à un appareil pour diffuser un gaz dans un liquide, comprenant au moins une paroi, perméable en fonctionnement, le long d'une face de laquelle s'écoule le liquide à traiter, tandis que l'autre face est en contact avec le gaz à diffuser, de sorte que le gaz est diffusé dans la couche de liquide qui lèche la paroi, sous forme de très petites bulles émises par les orifices des passages de la paroi perméable.
On sait qu'il est souhaitable , pour favoriser l'absorption d'un gaz dans un liquide, de former un très grand nombre de bulles, et que celles-ci soient les plus petites possible et aussi uniformes que possible.
On connaît un appareil de ce genre pour diffuser un gaz tel que de l'air, de l'oxygène ou de l'ozone à travers des passages capillaires formés par des interstices communiquant entre eux, obtenus par le frittage de bronze ou d'autres matériaux frittés. On a également proposé de réaliser des passages capillaires au moyen d'une multitude de petits tubes capillaires
en fibres de verre incorporés dans un liant durcissable pour former une plaque constituant une paroi foraminée en contact avec le liquide devant absorber le gaz. Il est apparu cependant que les orifices à l'extrémité des passages capillaires, en contact avec le liquide, avaient tendance à se colmater par des dépôts de
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quide en sorte que le pouvoir de diffusion du gaz dans le liquide diminuait fortement et devenait irrégulier. Par ailleurs, le nettoyage des orifices capillaires et le remplacement de la paroi foraminée nécessitent des arrêts plus ou moins prolongés de <EMI ID=2.1> l'installation, ce qui diminue son rendement.
La présente invention a pour but de procurer un appareil pour la diffusion d'un gaz dans un liquide, qui ne présente pas ces inconvénients.
L'invention consiste en un appareil pour diffuser un gaz dans un liquide, comprenant au moins une paroi, perméable en fonctionnement, le long d'une face de laquelle s'écoule le liquide à traiter, tandis que l'autre face est en contact avec le gaz à diffuser, caractérisé en ce que la paroi est formée par
la juxtaposition d'éléments rigides que séparent des intervalles accessibles au gaz et susceptibles de s'écarter les uns des autres en créant des voies de passage du gaz vers le liquide, cet écartement se produisant sous l'action de la pression du gaz en amont des voies de passage et dans une mesure d'autant plus grande que cette pression est plus forte, l'appareil comportant en outre un moyen propre à exercer sur lesdits éléments une force de réaction élastique tendant à rapprocher les éléments les uns des autres.
L'invention permet donc, en augmentant la pression du gaz, de faire varier la section des passages qui lu i sont offerts entre les éléments. De cette façon, lorsque des dépôts de matière viennent obstruer les orifices des passages, on peut les maintenir libres pour le passage du gaz. Par ailleurs, lorsqu'on agrandit la section des orifices, ils deviennent plus facilement accessibles pour leur nettoyage .
De manière générale, les éléments seront constitués par des barreaux de section transversale triangulaire présentant chacun une de leurs bases au liquide à traiter et présentant au gaz l'arête passant par le sommet opposé à cette base, chaque barreau étant en contact par une de ses faces latérales correspondant à un côté du triangle, avec une arête passant par une extrémité de la base du barreau voisin, en sorte d'établir entre les barreaux des espaces de section transversale sensiblement triangulaire dans chacun desquels le gaz sous pression s'infiltre, chaque fois de la base au sommet, en tendant à s'échapper par le passage créé à l'endroit de celui-ci lorsque les barreaux s'écartent les uns des autres.
Avantageusement, les barreaux se succèdent parallèlement les uns aux autres en formant une série dont le premier barreau est fixé dans la machine et dont le dernier porte contre un appui capable de céder élastiquement sous l'action de la pression du gaz tendant à écarter les barreaux les uns des autres.
Pour créer la force de réaction élastique, l'appui dont il vient d'être question comprend un ressort métallique.
Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, les barreaux successifs de section triangulaire sont constitués par les spires successives d'un ressort hélicoïdal dont l'axe s'étend dans la direction générale d'écoulement du liquide à traiter. Le ressort hélicoïdal est un ressort tronconique dont la grande base est fixe et dont la petite base est située du côté où le liquide quitte l'appareil après avoir absorbé les bulles de gaz formées à la sortie des voies de passage entre les barreaux voisins.
L'invention sera décrite ci-après en s'aidant des dessins sur lesquels:
- la figure 1 est une coupe axiale schématique d'un appareil suivant l'invention dans sa forme de réalisation préférée;
- la figure 2 est une vue de détail de l'appareil suivant la figure 1, montrant à plus grande échelle les parties de l'appareil encadrées sur la figure 1 par un cadre en tirets ;
- la figure 3 est un détail, en représentation semi-schématique, des parties de l'appareil enfermées, sur les figures 1 et 2, dans des cadres circulaires, respectivement C1 et C2, en omettant,pour la clarté,les éléments d'appui inférieurs des grilles représentées schématiquement à la figure 1, ainsi que les parois extérieures des chambres d'arrivée du gaz.
Avant de procéder à une description détaillée d'une forme de réalisation de l'appareil suivant l'invention, on donnera ci-après un exposé de son mécanisme essentiel en considérant la figure 3. Celle-ci représente dans sa partie supérieure une coupe dans une paroi (désignée dans son ensemble par 35) le long d'une face de laquelle (en l'espèce la face apparaissant comme inférieure à la figure 3) s'écoule le liquide à traiter. Ce liquide s'écoule suivant la direction et dans le sens de la flèche 49. La face supé- rieure de la paroi 35 est en contact avec le gaz à diffuser contenu dans une chambre 42 dont les parois extérieures n'ont pas été représentées sur cette figure. A la partie inférieure de la figure 3, on voit
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Dans la réalisation pratique de l'appareil, on préfère en effet utiliser deux parois se faisant face et délimitant un canal dans lequel s'écoulera le liquide à traiter. Comme les deux parois jouent un rôle identique, on ne.décrira que le fonctionnement de la paroi supérieure. Comme on le voit, cette paroi est formée par la juxtaposition d'éléments rigides tels que
37,38,39 ... 40 que séparent des intervalles accessibles au gaz. L'un de ces intervalles a été repéré
par le numéro de référence 51. Le gaz de la chambre
42 atteint les faces latérales des éléments 37,38,
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en fonctionnement, il tendra à écarter ces éléments les uns des autres en rendant ainsi la paroi perméable en cours de fonctionnement. L'écartement des éléments, produit sous l'action de la pression du gaz, crée à l'endroit du contact des arêtes de leurs bases avec les côtés latéraux des éléments voisins, des voies de passage du gaz vers le liquide, le gaz s'écoulant suivant des flèches désignées par 52. Les éléments 37,38,etc... apparaissent sur la figure 3 comme les sections transversales de barreaux triangulaires d'une grille, mais ils sont constitués en réalité par les spires successives d'un enroulement hélicoïdal. Cet enroulement s'appuie par l'une de ses extrémités sur un élément fixe désigné par 41, tandis que le dernier de la série, par exemple l'élément 40, s'appuie sur une pièce (non représentée à la figure
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à rapprocher les spires les unes des autres. La paroi 35 sera donc fermée si la pression du gaz est insuffisante. La forme triangulaire des spires assure aussi une étanchéité à l'égard du liquide. Si l'on augmente la pression du gaz, celui-ci qui empêche de toute façon le passage du liquide à travers la grille, tendra, comme on l'a dit, à s'écouler dans le liquide sous forme de bulles et celles-ci seront d'autant plus grosses que la pression du gaz en amont des passages créés entre les spires sera plus grande, mais les bulles seront toujours de même grosseur d'un bout à l'autre de l'enroulement hélicoïdal considéré. S'il vient à se produire, à l'endroit des lignes de con-
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des dépôts de matières solides telles que calcaire ou autres impuretés, créés par le liquide en écoulement, il y aurait normalement obstruction des passages aux endroits où ces dépôts se sont formés. Cependant, en raison de l'élasticité des enroulements et de l'uniformité de la répartition du gaz entre les spires, il se produira automatiquement une égalisation de la largeur de toutes les voies de passage. En conséquence, les bulles formées deviendront plus petites mais resteront toujours de même dimension. Pour réaliser la situation initiale, c'est-à-dire pour rendre aux bulles leur diamètre précédent, plus grand, il suffira d'augmenter la pression du gaz, ce qui augmentera l'écartement entre spires, - écartement qui restera toujours égal d'une spire à l'autre.
On décrira maintenant la réalisation matérielle de l'appareil.
En se reportant à la figure 1, on voit que l'appareil comprend une enveloppe extérieure formée de deux enveloppes cylindriques 1 et 2 assemblées par des brides 3. L'enveloppe 1 est fermée par une paroi latérale 4 assemblée à l'enveloppe 1 par des brides
5. L'enveloppe extérieure renferme intérieurement un corps cylindrique 6 coaxial à l'enveloppe extérieure. Dans l'intérieur de l'appareil se trouve un corps désigné dans son ensemble par 7, mobile dans un sens et dans l'autre par rapport à l'axe commun des corps des enveloppes 1 et 2. Le corps 7 se compose de deux.parties tronconiques 9 et 10 reliées par leur grande base au niveau d'une poutre circulaire 11. La partie tronconique 9 est limitée par une poutre circulaire 12 qui entoure le corps cylindrique 6 en permettant un glissement relatif de ces deux éléments. La partie tronconique 10 se compose de deux parois coaxiales 13 et 14 dont une description détaillée sera faite ultérieurement.
Dans sa partie de gauche, la partie tronconique 10 se termine par un corps tronconique 15 fermé à sa grande base par une paroi latérale 16, à sa petite base par une paroi latérale 17 que réunit une paroi tronconique 18. Une tige centrale 19 relie entre elles les parois 16 et 17 et se prolonge axialement à travers le corps cylindrique 6 et sort de l'appareil pour se terminer par un volant 20. A l'extrémité du cylindre 6, la paroi latérale 4 porte une douille taraudée 21 dans laquelle passe une partie filetée 22 de la tige
19. A l'autre extrémité du cylindre 6 se trouve une paroi 23 que la tige 19 traverse en 24, ce numéro de référence désignant un presse-étoupe destiné à assurer l'étanchéité, classique, et dont il ne sera donc pas donné de description détaillée. On comprend qu'en faisant tourner le volant 20, on communique un mouvement de rotation à la tige 19 et aux organes qui y sont reliés. Cette rotation s'accompagne d'un déplacement axial du corps 7 et de son prolongement 15 dans un sens ou dans l'autre suivant le sens de rotation du volant 20. Ce déplacement a pour effet de régler la section du passage entre le corps 7 et celui qui l'entoure (25). On peut évidemment réaliser ce dispositif d'autre façon, sans sortir du cadre
de l'invention.
La partie de gauche du corps 7, c'est-à-dire l'ensemble 10 formé par les deux parois 13 et 14 et par la paroi 16 (entraînant avec elle les autres parties qui lui sont rattachées) , est introduite et peut se déplacer dans un corps tronconique en forme de cuve, désigné dans son ensemble par 25, fixé à
son extrémité supérieure, en 26, à le paroi cylindrique de l'enveloppe 2 et se terminant à son extrémité opposée par une paroi 27. La paroi 27 prend appui par l'intermédiaire de ressorts 28 sur une paroi 29 qui constitue le fond de l'appareil. Ce sont ces ressorts qui fourniront la'force de réaction élastique dont il a été question plus haut. La paroi 29 présente en son centre une ouverture 30 capable de laisser passer le corps 15 et à cette ouverture est relié, se développant vers le bas, un cône 31 dessiné en traits mixtes, qui appartient à un appareil de réception du liquide traité, qui ne fait pas partie de l'invention et qui ne sera donc pas décrit. La paroi 13 se termine à son extrémité par une paroi annulaire 27' qui prend appui par des ressorts 28' sur la paroi 16.
Le corps tronconique 25 est formé d'une paroi étanche 32 terminée à sa partie supérieure par une paroi annulaire 33 capable de glisser de manière étanche dans l'enveloppe 2, le long d'un rebord 34.. La partie supérieure du corps tronconique 25, indiquée aux figures 1, 2 et 3 par 35, est constituée en fait par une spirale tronconique dont les spires successives, telles que 37,38,39, etc..., sont de section triangulaire. Sur une partie limitée de leur longueur, on peut, comme on l'a dit précédemment, considérer ces spires comme des barreaux parallèles. Le dernier barreau à la partie supérieure est fixé à la partie
41 du corps 25, fixée elle-même, en 26, à l'enveloppe 2. Le premier barreau 40 à la partie inférieure de la spirale tronconique est fixé au corps 25 en un endroit placé plus bas que la paroi 33.
On voit que l'ensemble des éléments 34,33, la partie 35, 41 et une partie de l'enveloppe 2 constituent une chambre annulaire 42 dans laquelle un tube 43 soudé à l'enveloppe 2 amènera du gaz à traiter, provenant d'une source symbolisée par S', et passant par un organe de réglage R'.
La paroi tronconique 13 du corps 7 se compose d'éléments analogues à ceux qui viennent d'être dé- crits pour la paroi tronconique 25 et qui seront indiqués par des numéros de référence identiques, affectés de l'indice prime. Il n'y aura donc pas lieu de les décrire particulièrement. Cet ensemble d'éléments analogues aux précédents réalise ainsi une chambre annulaire 42' constituée de la paroi 33', de l'ensemble de spires 35', d'une partie de paroi supérieure 41' de la poutre 11 et d'une partie montante de la paroi composite 14. Des orifices 45 régu-lièrement répartis dans la paroi 14 mettent la chambre 42' en communication avec l'espace intérieur 44 du corps 7. Cet espace intérieur reçoit, par un tube
46 qui traverse la paroi 4, du gaz pris à une source symbolisée par le cercle S et pourvue d'un organe de réglage R.
La source S peut être la même que la source S' . La flèche,46<1> indique le sens d'écoulement de
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d'entrée du gaz dans la chambre 42. Les flèches 45' indiquent le sens de passage du gaz provenant de l'intérieur du corps 7, à l'intérieur de la chambre annulaire 42'.
Le liquide à traiter arrive, de préférence tangentiellement, à l'intérieur de l'enveloppe 1 par un tuyau dont on voit le débouché en 47 à la figure 1. Il passe ensuite par l'espace annulaire 48 compris entre le corps 25 et le corps 7 (et notamment entre
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Le sens de l'écoulement du liquide est indiqué par des flèches 49 et 50.
D'autres parties de l'appareil apparaissant à la figure 2 ne jouent pas de rôle important pour l'invention et ne seront donc pas décrites. Il y a lieu cependant d'accorder une attention aux joints tori- <EMI ID=9.1>
qui assurent l'étanchéité des espaces 54 et 54' dans lesquels se terminent les ressorts 28 et 28'.
Il est évident que les dispositifs constitués
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être remplacés par des dispositifs équivalents comportant par exemple des pistons sur les faces desquels s'exercerait la pression, éventuellement ré-glable, d'un fluide compressible ou autres moyens élastiques.
L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-avant et on comprendra que bien des modifications et variantes pourraient être envisagées par les spécialistes sans échapper pour autant à la portée de l'invention. C'est ainsi, par exemple, que l'appareil représenté ici dans une disposition horizontale peut être placé verticalement.
REVENDICATIONS
1.- Appareil pour diffuser un gaz dans un liquide, comprenant au moins une paroi, perméable en fonctionnement, le long d'une face de laquelle s'écoule le liquide à traiter, tandis que l'autre face est en contact avec le gaz à diffuser, caractérisé en ce que la paroi est formée par la juxtaposition d'éléments rigides que séparent des intervalles accessibles au gaz et susceptibles de s'écarter les uns des autres en créant des voies de passage du gaz vers le liquide,cet écartement se produisant sous l'action de la pression du gaz en amont des voies de passage et dans une mesure d'autant plus grande que cette pression est plus forte, l'appareil comportant en outre un moyen propre à exercer sur lesdits éléments une force de réaction élastique tendant à rapprocher les éléments les uns des autres.