FR2750347A1 - Procede de production de mousse optimise et reglable, ainsi que l'appareil concu a cet effet - Google Patents

Procede de production de mousse optimise et reglable, ainsi que l'appareil concu a cet effet Download PDF

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Abstract

Procédé et appareil de production de mousse homogène formée par la stabilisation de bulles gazeuses dans un liquide. Ce procédé utilise au moins une buse, une entrée auxiliaire pour le gaz avec effet Venturi, une tuyère adaptée aux conditions de débit pression générées par ladite buse, un divergent à plusieurs conicités de valeurs croissantes, une chambre de turbulence et une section de sortie adaptée selon les mêmes conditions que la tuyère. Par ailleurs, avant le passage dans la tuyère, le gaz aspiré par le jet crée des cavités à pression statique nulle en théorie (jet libre); lors de leur passage dans la tuyère puis dans les divergents, la pression statique monte et il y a alors création de dépressions cavitantes, celles-ci exercent des forces qui suffisent à casser les liaisons atomiques, moléculaires et cristallines d'une partie des composés du liquide. Par ailleurs ces forces, associées à l'écoulement turbulent provoqué par la géométrie particulière du divergent, créent un régime chaotique dans ladite chambre de turbulence dont les dimensions et l'aire de sortie permettent de réguler les effets couplés de la cavitation et de la turbulence pour obtenir une mousse ayant des qualités particulières (par exemple la dimension des bulles). La mousse produit par le présent procédé présente des qualités d'homogénéité et une finesse des bulles qui accroît sensiblement la surface de contact et donc l'activité des produits mélangés dans le liquide en amont du système. Ces qualités peuvent être renforcées par l'action du procédé sur les molécules ioniques; la mousse obtenue permet alors d'éliminer les tensions superficielles des parties à nettoyer, créant un milieu homogène dans lequel la réactivité des produits est optimisée.

Description

DESCRIPTION
Domaine Technique:
Cette invention concerne un procédé de génération de mousse et plus spécialement l'appareil permettant de produire une telle mousse possédant des caractéristiques de finesse de bulles, d'homogénéité et de réactivité améliorée des produits actifs contenus dans le fluide apporté en quantité suffisante pour génération par ledit appareil.
Etat de l'art:
De multiples systèmes sont utilisés pour fabriquer de la mousse telle que nécessaire dans diverses applications où les propriétés physiques (faible densité et grande surface de contact, qualités tixotropiques) apportent une amélioration notable aux qualités intrinsèques du produit dispensé sous forme monophasique liquide. Par exemple des systèmes de production de mousse sont utilisés pour appliquer un produit actif sur une surface à nettoyer, dégraisser, aseptiser, dépolluer, désactiver chimiquement ou neutraliser.
Dans toutes les applications utilisant une mousse pour faciliter l'action d'un produit actif il est toujours recherché une réduction de la dimension des bulles à proportion égale de gaz dans le liquide, cette diminution de la taille des bulles augmente la surface de contact, par unité de masse du produit actif située à la périphérie de ces bulles, avec le milieu à traiter. De nombreux systèmes de dispersion de mousse utilisent une buse qui atomise le produit en sortie de l'appareil et provoquent un effet moussant par la projection à vitesse élevée d'un grand nombre de fines gouttelettes contenant un produit moussant à l'iinpact.
Les systèmes de génération de mousse ont évolué dans les dernières années avec l'introduction de systèmes permettant en particulier l'introduction simultanée de gaz et de liquide dans un espace de dispersion liquide-gaz-liquide qui peut être réglable pour modifier la proportion de gaz introduit comme décrit dans le brevet PCT US9505379, même si la proportion de gaz peut être significative avec ledit système, il n'y a aucune action de division des bulles par cavitation et leur dimension reste visible à l'oeil nu.
D'autres font appel à des éléments mécaniques sous forme d'obstacles ou de guides destinés à créer un régime tourbillonnaire et non laminaire favorisant le mélange gaz-liquide comme dans le brevet
PCT US9505379.
L'utilisation d'une buse performante de dispersion ultrafine comme celle décrite dans le brevet PCT US 9408320 pourrait être envisagée selon le même principe de formation de mousse au moment de l'atomisation du produit en sortie d'appareil. Au contraire de la présente invention, ce brevet utilise les forces générées par les dépressions cavitantes, même contrôlées dans une chambre de stabilisation, pour atomiser le liquide en le projetant.
En fait, I'efficacité d'un tel système peut être facilement et complètement vérifiée par le pourcentage de produit actif nécessaire en solution pour accomplir une action donnée qui peut être quantifiée par unité de surface. Ces solutions bien qu'améliorant de façon sensible la production de mousse par rapport à des systèmes plus primitifs ne réalisent pas un mélange et une finesse optimaux des bulles de gaz dans le liquide.
De plus, dans le cas d'utilisation d'une buse d'atomisation, la mousse est toujours formée après la sortie du système ce qui induit une formation des bulles sous une pression statique atmosphérique et donc des dimensions de bulles importantes par rapport à l'optimisation présentée dans la présente invention, par voie de conséquence immédiate la surface de contact et l'activité tensioactive de la mousse ne peut etre optimisée.
Dans la plupart des systèmes de lavage utilisés, la buse de sortie est adaptée pour atomiser le fluide en augmentant les paramètres de pression et vitesse du fluide, ce qui conduit à une abaissement de la pression statique, L'énergie potentielle de la pression statique est ainsi transformée en énergie cinétique. Ce transfert s'opère également dans l'appareil décrit par le brevet PCT US 9408320 en fin de buse, même si l'énergie a pu être provisoirement contrôlée sous forme de dépressions cavitantes, cette énergie est utilisée en sortie du système pour pulvériser et atomiser le fluide.
Il est connu que dans le cas de gaz dissous ou entraînés dans un fluide, si les conditions de vitesse et de pression dépassent des valeurs seuil, il y a formation significative de cavités.
Quand le fluide passe dans le divergent sa vitesse diminue et les conditions de pression statique augmentent. Dans le cas où cette pression statique dépasse une certaine valeur, les bulles de gaz ne peuvent plus continuer leur expansion, sous l'effet de la pression elles implosent alors et se divisent en plusieurs cavités de dimensions très inférieures. Cette implosion s'accompagne d'ondes de choc très importantes comparées avec les dimensions des cavités liées à une vitesse élevée des parois de ces mêmes cavités.
Dans la plupart des utilisations existantes, ce phénomène doit être évité sinon il nuit au bon fonctionnement des buses et autres systèmes. Utilisé avec intelligence comme dans le dernier brevet cité, il permet d'assurer la dispersion en sortie de Venturi et de produire une atomisation importante. Ce phénomène a été étudié en détail par Hamitt, Cavitation and Multi-phase
Phenomena, Mac Graw Hill 1980. En particulier il décrit les phénomènes de cavitation dans un divergent conique d'un tube de Venturi.
Cet état de l'art conduit à deux possibilités concernant ce phénomène: soit la connaissance des conditions limites d'apparition pour l'éviter, soit l'utilisation des forces générées lors de la cavitation pour favoriser l'atomisation du fluide. Ces conceptions comprises dans l'état de l'art n'ont jamais suggéré une utilisation positive du phénomène de cavitation pour la formation d'une mousse homogène.
Une autre partie de l'état de l'art concernant la présente invention est liée à l'utilisation des ondes ultrasonores pour améliorer les qualités d'un mélange diphasique. Ce certificat d'invention Russe N01227000 (1984) décrit l'apport d'énergie maximal et la concentration maximale de gaz qui est tolérable pour éviter le phénomène de cavitation. La démarche consistait donc à augmenter par apport d'énergie au fluide la miscibilité du gaz dans celui-ci, mais au contraire de la présente invention cette énergie n'était pas couplée avec un phénomène de cavitation dans le but d'assurer la constitution d'une mousse homogène et d'assurer la division des bulles existantes dans une chambre de turbulences. D'autre part une des conclusions de cette étude est la limitation à 1,5% de la proportion de gaz que l'on peut introduire dans le mélange sans provoquer de cavitation. Selon l'invention, le but est de former une mousse d'une densité minimale et la plus homogène possible, typiquement avec un fluide contenant un produit tensioactif moussant, les valeurs de bon fonctionnement du système sont supérieures à 70% de volume gazeux dans le mélange final.
Comme les références précédentes répertoriées dans l'état de l'art, la présente invention utilise une buse pour créer un jet libre de faible conicité, un col adapté à la dimension de ce jet suivi d'un divergent. L'ensemble permet comme il est déjà connu dans de multiples références, de créer une aspiration de gaz en amont du col par effet Venturi et de créer avec le gaz ainsi aspiré les conditions d'une cavitation sur les parois dudit divergent.
Au contraire des autres utilisations déjà décrites ou répertoriées, ce divergent forme paroi d'entrée et de création de turbulences pour une chambre de tourbillonnement. De plus cette dite chambre peut être équipée d'un dispositif permettant d'exciter le mélange qu'elle contient avec des ondes ultrasonores.
Présentation de l'invention:
La présente invention concerne un procédé et un appareil de génération de mousse qui atteint une homogénéité et des dimensions réduites de bulles permettant au produit actif d'avoir une surface de contact et une action tensioactive des produits adaptés présents dans le fluide portées à des niveaux jamais atteints par de systèmes de production de mousse conventionnels.
Une des caractéristiques principales du procédé et de l'appareil ici décrits est de produire et d'utiliser de façon contrôlée un phénomène de cavitation d'un fluide dans une chambre de turbulences (4) pouvant être excité ou non par une énergie ultrasonore.
Un des objectifs de la présente invention est également de produire un mélange diphasique dans lequel la taille des bulles soit la plus petite possible, c'est à dire dans tous les cas d'un diamètre inférieur au millimètre et pour un pourcentage significatif inférieur au dixième de millimètre, voire pour certaines de l'ordre du centième de millimètre. Le couplage de la cavitation, de l'écoulement turbulent et éventuellement de l'apport d'énergie sous forme d'ultrasons permet une division maximale des bulles de gaz présent dans le fluide et la formation d'une mousse stable à la sortie de ladite chambre. Cette mousse peut alors être transportée et dispersée dans les mêmes conditions de débit et de pression que la sortie de ladite chambre par des canalisations adaptées sans altération de ses qualités, elle peut également être utilisée directement en sortie de chambre.
L'alimentation en liquide se faisant à une pression élevée et la mousse sortant à une pression plus basse, le procédé utilise la différence d'énergie cinétique sous la forme d'aspiration Venturi et de cavitation.
Il est à signaler que le volume du mélange augmentant très sensiblement au passage dans ladite chambre (4) et sa vitesse diminuant sensiblement, il est nécessaire d'adapter sur l'arrivée haute pression une canalisation de retour qui permet une adaptation automatique du système, par régulation de débit, la réalisation de ladite régulation étant déjà bien connue dans l'état de l'art.
L'adaptation du système est parfaitement réalisée si la dépression mesurée en amont du col de ladite tuyère en dehors du jet libre incident à haute pression (en (3) par exemple) est supérieure à 1 bar.
La distance entre la sortie de la buse et le col (2) a une influence sur la taille des cavités gazeuses admises dans le Venturi et la quantité de gaz admis, elle sera comprise selon l'invention entre 2*d et 20*d ( si l'on appelle d le diamètre de sortie de la buse), le diamètre D du col (2) sera compris selon la longueur duditjet libre entre 1,2*d et 3 *d.
Selon l'invention, le col (2) a une ouverture adaptée au diamètre du jet incident et le Venturi ainsi formé permet de maintenir la vitesse du fluide ou de l'accélérer tout en créant des conditions de pression statique compatibles avec la formation de cavités gazeuses produites par l'aspiration
Venturi et capables de produire lors du passage dans le divergent (13) un phénomène de cavitation.
Description des schémas
La figure 1 représente une réalisation préférée de l'invention vue en coupe, ladite réalisation comporte deux générateurs d'ondes ultrasonores (10) positionnés radialement sur la chambre de turbulences, ladite chambre (4) étant réglable dans sa longueur par un pas de vis (21).
La figure ibis représente le détail d'une réalisation préférée du divergent du Venturi selon l'invention. Cette réalisation comporte trois conicités successives de valeur d'angle au sommet croissantes : a; a2 ;a3
La figure 2 représente une vue extérieure d'une réalisation de l'appareil selon l'invention, qui ne comporte pas d'excitateur à ultrasons et comporte comme dans la figi une ouverture d'aspiration des gaz sous forme d'une fente.
Mode de réalisation de l'invention
Dans la réalisation préférée de l'invention schématisée en figure 1 une buse (1) réalisée selon les critères bien connus de l'état de l'art et adaptée pour disperser un fluide selon les paramètres de débit et de pression déterminés selon un cône d'angle au sommet de valeur faible ( < 200) reçoit le fluide sous une pression d'arrivée élevée par un canal d'alimentation (9). Dans cet exemple on pourra retenir une valeur de 100 bars à titre indicatif mais non limitatif: des valeurs comprises entre 20 et 500 bars pouvant être spécifiques de l'utilisation de l'invention dans diverses applications.
Le fluide, constitué selon l'application de l'invention par un ou plusieurs principe(s) actif(s), en solution ou non, en émulsion ou non, contenant ou non un solvant ou tout autre liquide doté de caractéristiques physico-chimiques spécifiques ou adaptées à une application donnée, est éjecté de la buse (1) en jet libre coaxial du tube Venturi (22).
Selon l'invention le mélange des deux phases s'effectue en jet libre, c'est à dire que la pression statique exercée par le gaz sur le jet est celle du gaz en entrée des fentes (3) (ou d'une entrée des gaz pour alimenter le Venturi en gaz de toute autre forme adaptée).
Il faut noter que l'augmentation de la pression d'arrivée des gaz aide dans une certaine limite à accroître la proportion de gaz admis dans le col (2). A titre d'exemple si le gaz est de l'air et que le jet incident est une solution acqueuse à la haute pression précitée, la mise en pression à 10 bars du gaz incident entraîne selon la réalisation préférée de l'invention un gain de 50% au moins de la quantité de gaz admis. Au delà d'une certaine valeur et si l'on continue à augmenter ladite pression, son effet sur le jet libre devient neutre puis perturbateur, pouvant entraîner des phénomènes de turbulence dans le convergent (18) et même des phénomènes de cavitation au niveau du col pour des pressions élevées de gaz et de jet incident.
La conformation du divergent et de la chambre de turbulence génèrent en amont du venturi une dépression importante qui permet un fonctionnement du système de production de mousse très bon et déjà nettement supérieur aux autres systèmes même sans surpression des gaz. L'avantage selon l'invention de l'introduction des gaz est d'introduire par ce moyen en entrée (3), des gaz ayant une action ou une activité spécifique à l'application du procédé. Par exemple on pourra utiliser de l'ozone dans une application d'aseptisation voire dans certains cas de dépollution, on pourra utiliser des gaz halons dans une application de lutte contre l'incendie ou de l'azote voir protoxyde d'azote dans une application d'émulsion alimentaire, cosmétique ou pharmaceutique.
Les cavités gazeuses qui se sont formées pendant le jet libre du fait de la dépression du venturi sont entraînées à la vitesse d'écoulement du jet dans le venturi. Après le passage de cette discontinuité, le mélange biphasique se trouve soumis à un écoulement monodimensionnel qui est en première approche décrit par l'équation de Bernouilli
P+V2/2g=Constante où P est la pression statique du mélange, V la vitesse du fluide et g la constante de gravitation. A l'entrée dans le convergent du Venturi les cavités sont soumises à une pression statique et sont conformées en bulles, mais sans phénomène de cavitation du fait de l'augmentation de la vitesse du fluide.
En particulier, au passage du col, la pression statique a diminué et la vitesse du mélange a augmenté par rapport à l'entrée du jet dans le venturi : la vitesse du mélange doit être supérieure à une certaine limite directement dépendante du nombre de Reynolds qui définit la nature du fluide.
Au dessus d'un nombre de Reynolds de 3000, le liquide passe progressivement en écoulement turbulent et à l'inverse, pour les nombres de Reynolds décroissants, l'écoulement devient plus laminaire. Pour un passage dans un tube rectiligne de section circulaire le nombre de Reynolds Re est donné par la formule bien connue: Re=V*D*p/ll où D est le diamètre de la section, V la vitesse du liquide, p sa densité et p sa viscosité.
Il est connu que le phénomène de cavitation n'est pas possible pour Re < 2300, en deçà de cette valeur la vitesse du liquide augmente dans le passage et la pression statique diminue mais pas suffisamment pour permettre la création des cavités précurseurs de cavitation. Les systèmes connus dans l'état de l'art se doivent pour créer une cavitation de fonctionner avec Re > 2300 car le gaz ou la vapeur sont mélangés au fluide en amont du système.
Dans la présente invention, le mélange s'effectue à la pression d'introduction des gaz en jet libre et les précurseurs de cavitation se forment par transformation de l'énergie cinétique du fluide incident en énergie potentielle de compression statique au moment où le jet libre prend contact avec le convergent du Venturi (18), c'est cette énergie restituée en énergie de cavitation sur les parois du divergent (15 & 16) qui génère un régime chaotique dans la chambre (4).
Le critère de fonctionnement pour la présente invention est que l'écoulement soit non turbulent au col (2) et permette une cavitation dans le divergent (13), soit des conditions au col (2) avec un nombre de Reynolds compris entre 2300 et 3000.
Par ailleurs, dans le cas de l'invention, il n'est que théorique de parler d'un fluide puisque la proportion de gaz en volume peut excéder 50% et même atteindre voire dépasser 80% dans certains cas.
On voit bien que dans les proportions de l'invention il y a coexistence de bulles et de fluide contenant des cavités précurseurs de cavitation, à la sortie du col (2), dans la mesure où le ou les principes actifs ou produits contenus dans le fluide contient des agents tensioactifs en quantité suffisante, ces bulles déjà formées sont aspirées dans l'axe de la chambre (4) qui est en dépression relative par rapport aux parois, où elles sont soumises au régime turbulent et aux ondes de choc de la cavitation près des parois, elles sont alors soumises à des éclatements et implosions successives qui conduisent à la formation de bulles microscopiques.
Ce phénomène de turbulence chaotique n'est pas uniquement dû à la cavitation, il est également attribuable à la conformation spécifique du convergent en trois conicités successives selon l'invention.
Les changements de conicité ou discontinuités du divergent (17) entraînent la formation de turbulences qui contribuent au ralentissement du fluide et favorisent la cavitation, ladite cavitation se produit en premier lieu le long des parois où la pression statique s'élève le plus vite. L'énergie potentielle emmagasinée par les bulles au passage du Venturi est restituée lors de la cavitation au milieu turbulent sous forme d'ondes de choc dues aux fortes vitesses des parois lors de leur effondrement et d'ondes ultrasonores. L'énergie cinétique ainsi libérée propage le phénomène de cavitation, atomise le liquide et permet l'obtention de bulles submillimétriques.
Selon une version préférée de l'invention, l'angle au sommet a1 du premier tronçon (14) du divergent doit rester inférieur à 100. Cet angle est constant sur ledit tronçon, ou varie continûment entre 0 et la valeur retenue inférieure à 100 afin d'éviter ou de réduire au maximum le phénomène de cavitation à cet endroit, ce qui ne permettrait pas d'optimiser l'appareil.
L'angle au sommet a2 du deuxième tronçon (15) doit être supérieur de 10 au moins à celui précité pour le premier tronçon afin que le phénomène de cavitation soit maximal à cet endroit.
De même l'angle au sommet a3 du troisième tronçon (16) doit pour les mêmes raisons être supérieur d'au moins 100 à celui du tronçon (15).
Selon l'invention, la sortie de la chambre (4) est située dans le même axe que le col à l'autre extrémité.
I1 est à noter que quel que soit le fluide utilisé, il y a formation en sortie du divergent (13) de bulles de très petites tailles ; dans le cas d'un fluide non réactif ou peu tensioactif, ces bulles disparaissent très vite dès la sortie de la chambre, et même si l'effet de la cavitation provoque des cassures moléculaires et favorise la création de radicaux libres, le produit sortira du système sous forme quasiment liquide ou retournera sous cette forme très rapidement quand le mélange sera dispersé en jet libre.
Au contraire, si le produit contient des composés moussants ou tensioactifs (ioniques ou non ioniques) en quantité suffisante, les micro-bulles formées par ce procédé formeront une mousse très légère possédant de très bonnes qualités tixotropiques mais également très homogène et conservant ces propriétés même après dispersion à l'air libre.
En effet dans les mêmes conditions de pression que dans la chambre (4), une mousse contenant des produits tensioactifs en quantité suffisante selon l'invention (typiquement > 0,5% en masse du fluide) peut être conservée plusieurs minutes en conservant toutes son activité.
Après 5 mn, moins de 10% du volume du mélange sera retourné sous forme liquide dans des conditions de fonctionnement normal de température ambiante.
Ce résultat améliore considérablement ceux obtenus par des moyens classiques à des concentrations supérieures.
Dans ces conditions d'utilisation de tels produits adaptés, il ne sera plus nécessaire de fermer la chambre en aval, la mousse opérant sa formation dans le divergent (13) et s'écoulant ensuite après homogénéisation jusqu'au moment de sa dispersion dans une buse adaptée en pression et débit par rapport au col (2), ladite buse pouvant être située à plusieurs dizaines de mètres de la formation de mousse dans le divergent. Il est même possible selon l'invention d'organiser la distribution de mousse en réseau à partir d'une seule source.
La particularité essentielle de la mousse formée selon l'invention est la formation de bulles microscopiques, voir microniques, au niveau de la chambre (4). Cette propriété distinctive permet, lors de la diffusion du produit par une buse adaptée, de ne pas disperser des gouttelettes comme le font la plupart des systèmes, mais d'assurer la diffusion de petites bulles et même dans la plupart des cas d'amas de micro-bulles.
Celles-ci ont naturellement tendance à l'air libre à s'expanser et à se regrouper. Mais l'homogénéité et la grande surface de contact produite par la mousse permet aux produits actifs une action renforcée et quasi instantanée, en particulier en ce qui concerne les actions de composés ioniques, de composés polaires et des tensioactifs.
Cette propriété est conservée plusieurs minutes si l'épaisseur de mousse répandue par unité de surface est suffisante par rapport à la quantité de produit à traiter par quantité de surface ; en effet la réaction d'un composé actif du mélange mousseux et en particulier 'un agent tensioactif avec le milieu à traiter conduit à la disparition des bulles concernées par cette réaction, ce phénomène est aisément visualisé par un utilisateur de l'appareil ou du procédé et lui permet d'insister sur les parties à traiter de façon accrue parce que plus sales ou plus polluées par exemple.
Par ailleurs il est possible d'introduire par des systèmes de dosage appropriés en amont de l'appareil, plusieurs produits pas forcément miscibles entre eux: par exemple de l'huile et de l'eau, du solvant et du détergent, un produit actif et un produit solvant, etc. Le jet incident est alors formé d'un mélange non homogène localement mais cependant dosé, ce mélange est alors parfaitement émulsionné au passage dans l'appareil, les conditions de formation de la mousse et donc ses propriétés finales étant cependant modifiées par la nature et les proportions des fluides utilisés.
Selon la réalisation préférée de l'invention, la longueur du tronçon (14) du divergent est de 2 à 4 fois le diamètre du col (2), il est cependant possible de rallonger cette portion, bien que cela n'apporte rien à la qualité de la mousse > jusqu'à 20 fois cette longueur si l'application le nécessite à condition que l'angle de cette conicité soit continûment variable entre 0 et la valeur retenue inférieure à 10 en sortie de ce tronçon et ceci afin de limiter dmis cette phase le phénomène de cavitation.
Pour les autres tronçons, leur longueur de réalisation préférée selon l'invention sera de 3 à 6 fois le diamètre du col (2) pour la partie repérée (15) sur la figure 1 et de 3 à 15 fois ce même diamètre pour la partie (16); cependant ces valeurs étant adaptées selon l'utilisation première de l'invention concernant des solutions acqueuses, des longueurs différentes peuvent être envisagées pour d'autres fluides ou mélanges de type émulsion. La section de sortie (20) sera dimensionnée en fonction de l'aire du col (2) pour avoir une surface comprise entre 1,2 et 3 fois la surface dudit col, des valeurs supérieures peuvent être envisages pour des concentrations élevées de produits tensioactifs et une quantité de gaz plus élevée par unité de volume liquide.
Dans le divergent (13), le mélange aborde un premier tronçon d'angle au sommet faible ( < 100), étudié selon les conditions de débit, pression et concentration en gaz pour que la pression statique ne s'élève pas trop brutalement, créant des conditions empêchant l'implosion des bulles de gaz dans cette première partie du divergent.
Du fait de la vitesse élevée du fluide atteinte au passage du col, et du fait que la chambre (4) est en régime continu d'écoulement du mélange et pleine dudit mélange, l'écoulement préférentiel du fluide en sortie du premier tronçon est laminaire le long des parois.
Au passage dans le deuxième tronçon, une partie majoritaire du fluide reste le long de la paroi du divergent (15); cette partie du fluide est alors soumise à une pression statique élevée due à l'angle de cette partie du divergent et aux turbulences qui contribuent à en diminuer la vitesse.
Le mélange à proximité de ladite paroi est alors dans des conditions idéales de cavitation. Les bulles de gaz implosent, libérant l'énergie emmagasinée pendant leur formation à l'entrée du
Venturi. Cette libération d'énergie conduit à la disparition des bulles et à la formation de microbulles ; de plus elle peut casser des liaisons atomiques ou moléculaires.
Le métal des parois est alors soumis à la combinaison d'ondes de choc violentes et de couples électrochimiques importants. Il est nécessaire pour garantir un bon fonctionnement prolongé de l'appareil fonctionnant selon la présente invention que la pièce mécanique formant venturi soit constituée dans un métal étudié selon l'état de l'art pour être spécialement résistante à ce phénomène.
Un alliage à base de fonte spéciale ou en acier traités peut couramment tenir plus d'un an en fonctionnement continu sans dégradation sensible de la qualité ou de l'activité de la mousse produite.
Ce processus se répète dans le troisième tronçon.
Le phénomène de cavitation de produisant essentiellement à proximité des parois, l'atomisation des bulles et du liquide qui en résulte ont des composantes essentiellement radiales qui assurent un mouvement chaotique de la partie centrale de la chambre (4), de plus la cavitation génère des ondes ultrasonores réfléchies par les parois et dont l'énergie est absorbée par le mélange et participe au brassage chaotique.
Dans le cas de la réalisation optimisée d'un appareil selon la présente invention, l'utilisation additionnelle de générateur(s) d'onde ultrasonores s'avère inutile, cependant si les trois conicités successives ne sont pas parfaitement adaptées au conditions de débit et de pression demandées, la dépression générée par le Venturi restera inférieure à 0,9 bar et l'utilisation d'un apport d'énergie dans la mousse en cours de formation au niveau de la chambre (4) peut permettre de compenser cette défaut d'optimisation.
Modes applicatifs de l'invention:
L'objet principal de la présente invention est un procédé et appareil de production de mousse de faible densité, donc contenant une forte proportion de gaz et une grande surface de contact avec la surface sur laquelle elle est dispersée en sortie du système. Les applications principales du procédé concernent l'utilisation comme fluide d'eau additionnée d'un pourcentage suffisant de produits actifs pour des actions déterminées: II produits détergents, mélangés ou non à des solvants de tous types en fonction de l'application,
avec un avantage donné selon l'invention à des composés polaires ou ioniques ainsi qu'à des
produits tensioactifs pour des applications de nettoyage;
produits de neutralisation de pollution, et en particulier des enzymes ou protéines spécifiques de
certaines actions chimiques sur des produits organiques et pouvant être mélangés
préférentiellement selon l'invention avec des solvants et des produits déstructurants (en cas de
pollution polymérisée) ou tensioactifs;
D'autres applications peuvent être envisagées où le fluide n'est pas nécessairement en solution acqueuse:
avec des produits de neutralisation du phénomène de combustion, avec des tensioactifs et des
composés polaires ou ioniques pour l

Claims (8)

REVENDICATIONS
1) Dispositif de formation de mousse par effet Venturi, mélangeant un produit en phase liquide
et un produit en phase gazeuse, caractérisé en ce qu'il comprend une buse (1) d'introduction
du liquide coaxiale à un étage Venturi (22) comprenant un convergent (18) disposé en regard
de la buse, dont le col est de diamètre D et une entrée de gaz (3) coaxiale à la buse
correspondant avec le convergent (18), le gaz étant aspiré par effet Venturi et dirigé sur une
chambre de mélange (4) connectée à une sortie de mousse, le divergent (13) du Venturi (22)
comprenant au moins deux zones de conicités croissantes avec des ruptures entre les zones.
2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le divergent comprend trois zones de
conicités croissantes (14,15,16), la première zone (14) présentant un angle (al) inférieur à
10 et pouvant être égal à 0 .
3) Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la troisième zone (16) possède
un angle au sommet (a3) supérieur d'au moins 200 à la valeur de l'angle (al) et est d'une
longueur inférieure à 20D.
4) Dispositif selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la seconde zone (15) présente
un angle (a2) supérieur d'au moins 100 à l'angle (al) présenté par la première zone, de sorte
que les lignes de séparation des zones soient situées à des distances comprises entre 2D et 4D
pour la ligne (14,15) et entre 5D et 8D pour la ligne (15,16) par rapport à la ligne (X,14),
matérialisant la sortie du col (X) de conicité 0".
5) Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le divergent (13)
comporte des discontinuités de surface telles que rayures ou quadrillages.
6) Dispositif selon l'une des revendications 1, 2,3 ou 4, caractérisé en ce que la distance entre la
sortie de la buse (8) et l'entrée (17) du Venturi est comprise entre 2d et 20d, (d) étant le
diamètre du conduit (1) de la buse (8), le diamètre (2) de col du Venturi étant compris entre
1,2 et 3d.
7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la
longueur de la chambre de mélange est réglable par un moyen (21).
8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la
chambre de mélange est d'une longueur supérieure à 20D et débouche dans un conduit (20)
débouchant sur la sortie.
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