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BREVET D'INVENTION.
" Perfectionnements apportés aux procédés et installations comportant des dispositifs volumétriques, notamment à ceux pour obtenir la dissolution, l'émulsion ou la compression d'un gaz en présence d'un liquide ".
L'invention est relative aux procédés et installa- tions comportant des dispositifs volumétriques; et' elle concern plus spécialement (parce que c'est dans leur cas que son appli. cation parait devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclu. sivement, parmi ces installations, celles pour obtenir la dis- solution d'un gaz dans un liquide, l'émulsion d'un gaz et d'un liquide, ou la compression d'un gaz en présence d'un liquide.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces procédés et installations tels qu'ils soient plus efficaces, plus rapides et permettent d'obtenir un meilleur rendement volumétrique par des moyens plus simples et moins encombrants.
Elle consiste, principalement -- pour ce qui est des procédés du genre en question -- à effectuer le traite- ment volumétrique en plusieurs phases successives et à intro-
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duire entre au moins deux phases voisines un fluide incompres- sible pour compenser la diminution de volume que subit le flui- de compressible par suite du traitement envisagé; et -- pour ce qui est des installations du genre en ques- tion --, à leur faire comporter plusieurs éléments volumétri- ques, montés en série et traversés d'une manière continue par du fluide compressible et, le cas échéant, par du fluide incom- pressible et à introduire entre au moins deux éléments voisins un fluide incompressible, avantageusement celui débité par le dernier des éléments de la série.
Elle consiste, mise à part cette disposition princi- pale, en certaines autres dispositions, qui s'utilisent de pré- férence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'ap- plication ainsi que certains modes de réalisation desdites dis- positions ; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les installations du genre en question comportant application desdites dispositions, les éléments et dispositifs spéciaux propres à leur établisse- ment, les ensembles comportant de semblables installations, ainsi que les dissolutions, émulsions ou fluides comprimés ob- tenus à l'aide de ces procédés et installations.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à 1'aide du complément de description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont, bien en- tendu, donnés surtout à titre d'indication.
Les fig. 1, 2 et 3, que comprend ce dessin, montrent en coupe verticale schématique, trois dispositifs différents établis conformément à l'invention.
Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application ainsi que ceux des modes de réali-
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lieu d'accorder la préférence, se proposant de réaliser une installation avec dispositifs volumétriques pour le traitement d'un fluide gazeux en présence d'un liquide, on s'y prend comme suit, ou de façon analogue.
On établit en série un certain nombre d'éléments vo- lumétriques 1, tels que des pompes ou compresseurs rotatifs et parmi lesquels on peut citer les appareils à palettes (fig.
1), les appareils à engrenages genre ROOT (fige 2), les appa- reils du genre MOUVEX ou BIROTOR. On obtient un tel montage en série en reliant la sortie 2 d'un élément à centrée 3 de l'é- lément suivant, ces éléments pouvant eux-mêmes être identiques ou différents entre eux, non seulement en ce qui concerne leurs caractéristiques fonctionnelles mais également en ce qui con- cerne leur mode de constitution.
On peut également, comme montré sur la fig. 3, avoir recours à des dispositifs hélicoïdaux du type ELVA, GUINARD, MOINEAU ou autres, les éléments unitaires successifs étant constitués dans ce cas par la coopération d'au moins une spire complète du rotor hélicoïdal 4 avec le stator.
Les organes rotatifs de ces dispositifs sont entrai- nés par des moyens appropriés, tels qu'un moteur électrique 41 ou autre.
L'alimentation du premier élément volumétrique 1 peut avoir lieu: ou bien comme montré sur la fig. 1 en faisant aspirer, par l'entrée 3 dudit élément une quantité voulue de gaz amené par un conduit 5; à la sortie du premier élément, le gaz a subi une compression déterminée avant de pénétrer dans le deuxième élément ;
ou bien comme montré sur la fig. 2, en reliant l'entrée 2 du premier élément d'une part à un conduit 5 avec clapet ou van.. ne de réglage et par lequel cet élément aspire un volume de gaz déterminé et, d'autre part, à un conduit 6 alimenté par exemple
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par un réservoir 61 à charge constante et dont le niveau cons- tant peut être obtenu, notamment, par un robinet à flotteur 7 et hors duquel réservoir l'élément aspire un volume de liquide déterminé, la gaz étant soluble ou insoluble dans ledit liqui- de;
ou bien, comme montré sur la fig. 3, en adoptant pour le gaz une alimentation sous pression constante, par exemple en recevant le gaz, provenant d'un réservoir ou bouteille 8, sous une cloche 9 flottant dans un liquide contenu dans le réservoir 61 qui lui-même alimente le premier élément volumétrique 1 sous une charge constante.
On recueille à la sortie du dernier élément volumétri- que 1 et dans un réservoir 10: ou bien un gaz comprimé au cas où ce gaz est pratiquement insoluble dans un liquide (fige 1); une émulsion d'un gaz et d'un liquide au cas où on met en présence un gaz et un liquide pouvant s'émulsionner, par exemple une émulsion de mazout pour alimenter des brûleurs (fig. 2); une dissolution d'un gaz dans un liquide, au cas où le gaz en présence est soluble dans celui-ci, comme pour la fabri- cation de l'eau de Seltz par exemple (fig. 3).
Du réservoir 10, qui est fermé à l'atmosphère et dans lequel règne donc la pression la plus élevée, on fait partir un conduit 11 comportant des dérivations 12 qui débouchent res- pectivement dans les conduits 13 reliant les éléments volumé- triques 1 entre eux au cas où ces éléments sont séparés (fig.
1 et 2) ou qui aboutissent en différents points échelonnés le long de l'élément hélicoïdal unique, ou bien à l'extérieur du stator comme montré sur la fig. 3 ou bien à l'intérieur du ro- tor par exemple par un conduit axial ménagé dans celui-ci, en veillant à ce aue les débouchés soient écartés les uns des au-
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Avantageusement on termine chacun des débouchés par un orifice calibré 14, un gicleur ou une valve à pointeau, pro- pre à permettre le réglage du débit du débouché. On peut pré- voir, bien entendu, une telle dérivation 12 entre chaque paire -d'éléments voisins 1, ou entre certains de ces éléments seule- ment.
D'autre part le liquide, introduit dans le conduit 11, ne doit pas nécessairement provenir du réservoir 10 mais peut également être débité, à une pression convenable, par des sour- ces indépendantes et, dans ce cas, ledit liquide peut être dif- férent de celui amené par le conduit 6.
De toute manière, les rentrées de liquide peuvent être réglées séparément par des dispositifs volumétriques indé- pendants, tels que des pompes auxiliaires.
On obtient ainsi le fonctionnement suivant:
Dans le cas où il s'agit d'un gaz pratiquement inso- luble dans le liquide, qu'on met en présence, comme pour l'exem- ple selon la fig. 1, on obtient une compression croissante de ce gaz par paliers, par suite de l'introduction du liquide en- tre les éléments volumétriques. Les échelons de compression sont d'un nombre aussi considérable qu'on peut le désirer.
Dans le cas où on introduit dans le premier élément volumétrique à la fois un volume déterminé de gaz et un volume déterminé de liquide, et dans le cas où il s'agit d'un gaz so- luble dans la liquide (fig. 3), l'agitation mécanique, la pulvé- risation et le laminage provoquent un commencement de dissolu- tion et le volume du gaz diminue par suite de la suppression et de la dissolution d'une partie de ce gaz. Le liquide ajouté entre le premier et le deuxième élément compense cette diminu- tion de volume et donne lieu à une nouvelle compression du gaz.
Il en est de même pour les éléments volumétriques suivants et on obtient ainsi une pression de plus en plus grande de la mas- se gazeuse puisque le même volume comporte la masse gazeuse me- surée par le premier élément, augmentée à chaque élément de la quantité de liquide débité par chaque conduit 12. Par consé-
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quent la pression défasse gazeuse augmente par paliers et elle subit en outre, à chaque étage, une agitation tourbillonnaire.
Dans le cas où il s'agit d'un gaz et d'un liquide pouvant s'émulsionner, l'agitation mécanique et les additions successives de liquide mettent en présence une quantité crois- sante de liquide pour le même volume de gaz de sorte qu'à la sortie du dernier élément on obtient une émulsion aussi complè- te qu'on le désire et dont la pression peut avoir toute valeur voulue.
L'installation, telle que montrée sur la fige 1, s'a- morce touteseule puisqu'il ne se produit aucune combinaison physico-chimique entre le liquide et le gaz. Le soutirage du gaz, comprimé jusqu'au degré voulu et recueilli dans le réservoir 10, a lieu par le conduit 15.
Dans le cas de la fig. 2, on introduit du liquide dans le réservoir 10 et on relie le fond de celui-ci, par un conduit
17 avec robinet 18, au conduit 6, en aval d'un robinet 19 éta- bli dans celui-ci et en amont du débouché du conduit 5 pour le gaz. Au début de l'opération le robinet 19 eet.fermé de sorte que le réservoir 61 n'intervient pas dans l'alimentation de l'appareil. Celui-ci est alors uniquement alimenté par le con- duit 17 (liquide) et par le conduit 5 (gaz) . Le mène liquide circule donc en circuit fermé entre la sortie et l'entrée de l'installation volumétrique pendant qu'on alimente constamment avec du gaz frais.
Quand le degré voulu de saturation ou d'é- mulsion est atteint, on ferme le robinet 18, on ouvre le robi- net 19 ce qui permet le soutirage de la dissolution ou de l'é- mulsion recueillie dans le réservoir 10.
Dans le cas de la fig. 3, on commence par remplir entièrement le réservoir 10 avec le liquide à utiliser.
Le robinet 19 du donduit 6 est fermé et le robinet 18 du con- duit 11 est ouvert. L'appareil est mis en marche, le gaz est
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le réservoir 10. Le liquide, circulant en circuit fermé,se sa. ture progressivement de gaz (ou forme une émulsion avec lui) jusqu'àu moment où le degré voulu de dissolution (ou d'émulsi@ est atteint pendant que la pression augmente progressivement dans le réservoir 181 et on ouvre le robinet 19 et le premier élément 1 est alors alimenté en liquide frais provenant du ré servoir 6 pendant que les ajutages 14 continuent à être ali- mentés par le réservoir 10.
Il est à remarquer, dans le cas de la réalisation selon la fig. 3, qu'on obtient une récupération de la partie gazeuse non disspute dans le liquide, le gaz retournant sous la cloche 9 par un conduit 20 partant de la partie supérieurE du réservoir 10, la communication étant commandée ou bien pa@ un robinet avec flotteur 21 ou bien par une soupape 22 à chai tarée pour limiter la pression finale, cette soupape 22 étan- établie dans un conduit 23 reliant le réservoir 10 au condui 20 au delà du robinet 21. Le conduit 24 sert au remplissage préalable du réservoir 10 avec du liquide et le conduit 25 a soutirage du produit à obtenir.
Comme il va de soi, et comme il résulte déjà de qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réal sation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variant
RÉSUMÉ.
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PATENT.
"Improvements made to processes and installations comprising volumetric devices, in particular to those for obtaining the dissolution, emulsion or compression of a gas in the presence of a liquid".
The invention relates to methods and installations comprising volumetric devices; and 'it concerns more especially (because it is in their case that its application seems to have to offer the most interest), but not excluded. Optionally, among these installations, those for obtaining the dissolution of a gas in a liquid, the emulsion of a gas and a liquid, or the compression of a gas in the presence of a liquid.
Its aim, above all, is to make these processes and installations such that they are more efficient, faster and make it possible to obtain a better volumetric efficiency by simpler and less bulky means.
It consists mainly - as regards the processes of the kind in question - of carrying out the volumetric treatment in several successive phases and of intro-
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reducing an incompressible fluid between at least two neighboring phases in order to compensate for the reduction in volume which the compressible fluid undergoes as a result of the treatment envisaged; and - as regards installations of the type in question - to make them comprise several volumetric elements, mounted in series and traversed continuously by compressible fluid and, where appropriate, by incompressible fluid and to introduce between at least two neighboring elements an incompressible fluid, advantageously that delivered by the last of the elements in the series.
It consists, apart from this main provision, of certain other provisions, which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below.
It relates more particularly to certain modes of application as well as certain embodiments of said provisions; and it relates more particularly still, and this as new industrial products, to the installations of the type in question comprising application of the said provisions, the special elements and devices specific to their establishment, the assemblies comprising similar installations, as well as the dissolutions. , emulsions or compressed fluids obtained by means of these methods and installations.
And it can, in any event, be clearly understood with the aid of the additional description which follows as well as the appended drawing, which supplement and drawing are, of course, given above all by way of indication.
Figs. 1, 2 and 3, which this drawing comprises, show in schematic vertical section, three different devices established in accordance with the invention.
According to the invention, and more especially according to that of its modes of application as well as those of the embodiments.
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instead of giving the preference, proposing to provide an installation with volumetric devices for the treatment of a gaseous fluid in the presence of a liquid, the procedure is as follows, or similarly.
A certain number of volumetric elements 1 are set up in series, such as rotary pumps or compressors and among which we can cite vane devices (fig.
1), gear units of the ROOT type (fig. 2), units of the MOUVEX or BIROTOR type. Such a series connection is obtained by connecting the output 2 of a centered element 3 of the following element, these elements themselves possibly being identical or different from one another, not only with regard to their functional characteristics but also as regards their mode of constitution.
It is also possible, as shown in FIG. 3, use helical devices of the ELVA, GUINARD, MOINEAU or other type, the successive unit elements being constituted in this case by the cooperation of at least one complete turn of the helical rotor 4 with the stator.
The rotary members of these devices are driven by suitable means, such as an electric motor 41 or the like.
The first volumetric element 1 can be supplied with power: or else as shown in FIG. 1 by causing to suck, through the inlet 3 of said element, a desired quantity of gas supplied by a duct 5; on leaving the first element, the gas has undergone a determined compression before entering the second element;
or else as shown in fig. 2, by connecting the inlet 2 of the first element on the one hand to a duct 5 with valve or adjustment valve and through which this element sucks a determined volume of gas and, on the other hand, to a duct 6 powered for example
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by a reservoir 61 at a constant charge and the constant level of which can be obtained, in particular, by a float valve 7 and from which the reservoir the element sucks a determined volume of liquid, the gas being soluble or insoluble in said liquid. of;
or, as shown in fig. 3, by adopting a constant pressure supply for the gas, for example by receiving the gas, coming from a tank or bottle 8, under a bell 9 floating in a liquid contained in the tank 61 which itself feeds the first element volumetric 1 under constant load.
At the outlet of the last volumetric element 1 and in a reservoir 10 are collected: either a compressed gas in the case where this gas is practically insoluble in a liquid (freeze 1); an emulsion of a gas and a liquid in the event that a gas and a liquid capable of emulsification are brought together, for example a fuel oil emulsion for supplying burners (FIG. 2); a dissolution of a gas in a liquid, in the case where the gas present is soluble in the latter, as for the manufacture of seltzer water for example (fig. 3).
From the reservoir 10, which is closed to the atmosphere and in which therefore the highest pressure prevails, a duct 11 is made to start comprising branches 12 which respectively open into the ducts 13 connecting the volumetric elements 1 to each other. in case these elements are separated (fig.
1 and 2) or which terminate at different points staggered along the single helical element, or else outside the stator as shown in fig. 3 or else inside the rotor, for example by an axial duct formed in the latter, ensuring that the outlets are separated from each other.
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Advantageously, each of the outlets is terminated by a calibrated orifice 14, a nozzle or a needle valve, suitable for allowing the flow rate of the outlet to be adjusted. Such a branch 12 can of course be provided between each pair of neighboring elements 1, or between some of these elements only.
On the other hand, the liquid introduced into the pipe 11 does not necessarily have to come from the reservoir 10 but can also be delivered, at a suitable pressure, by independent sources and, in this case, said liquid can be different. different from the one supplied by conduit 6.
In any case, the liquid inflows can be regulated separately by independent positive displacement devices, such as auxiliary pumps.
We thus obtain the following operation:
In the case where it is a gas practically insoluble in the liquid, which is brought together, as for the example according to FIG. 1, an increasing compression of this gas is obtained in stages, as a result of the introduction of the liquid between the volumetric elements. The compression steps are as large in number as can be desired.
In the case where both a determined volume of gas and a determined volume of liquid are introduced into the first volumetric element, and in the case where it is a gas soluble in the liquid (fig. 3) mechanical agitation, spraying and rolling cause dissolution to begin and the volume of the gas decreases as a result of the removal and dissolution of a portion of this gas. The liquid added between the first and the second element compensates for this reduction in volume and gives rise to further compression of the gas.
It is the same for the following volumetric elements and one thus obtains an increasingly greater pressure of the gas mass since the same volume comprises the gas mass measured by the first element, increased for each element by the quantity of liquid delivered through each duct 12. Consequently
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quent the gaseous pressure increases in stages and it also undergoes, at each stage, a vortex agitation.
In the case where it is a gas and a liquid capable of emulsifying, the mechanical agitation and the successive additions of liquid bring together an increasing quantity of liquid for the same volume of gas so that at the exit of the last element, an emulsion is obtained as complete as desired and the pressure of which can have any desired value.
The installation, as shown in fig 1, starts up all on its own since no physico-chemical combination occurs between the liquid and the gas. The gas, compressed to the desired degree and collected in the tank 10, is withdrawn through line 15.
In the case of fig. 2, liquid is introduced into the tank 10 and the bottom of the latter is connected by a pipe
17 with valve 18, to the conduit 6, downstream of a valve 19 established therein and upstream of the outlet of the conduit 5 for the gas. At the start of the operation, the tap 19 is closed so that the reservoir 61 does not intervene in the supply of the device. This is then only supplied by line 17 (liquid) and by line 5 (gas). The liquid lead therefore circulates in a closed circuit between the outlet and the inlet of the volumetric installation while constantly being supplied with fresh gas.
When the desired degree of saturation or emulsion is reached, the tap 18 is closed, the tap 19 is opened, which allows the withdrawal of the solution or the emulsion collected in the reservoir 10.
In the case of fig. 3, we begin by completely filling the reservoir 10 with the liquid to be used.
The valve 19 of the pipe 6 is closed and the valve 18 of the pipe 11 is open. The appliance is switched on, gas is
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the reservoir 10. The liquid, circulating in a closed circuit, is sa. gas gradually (or forms an emulsion with it) until the time when the desired degree of dissolution (or emulsion is reached while the pressure gradually increases in the tank 181 and the valve 19 and the first element are opened 1 is then supplied with fresh liquid coming from the reservoir 6 while the nozzles 14 continue to be supplied from the reservoir 10.
It should be noted, in the case of the embodiment according to FIG. 3, that one obtains a recovery of the gaseous part not dissipated in the liquid, the gas returning under the bell 9 by a pipe 20 starting from the upper part of the tank 10, the communication being controlled or else by a valve with float 21 or else by a valve 22 in a calibrated cellar to limit the final pressure, this valve 22 is established in a pipe 23 connecting the reservoir 10 to the pipe 20 beyond the valve 21. The pipe 24 is used for the preliminary filling of the reservoir 10 with liquid and the line 25 for drawing off the product to be obtained.
As goes without saying, and as it already follows from the foregoing, the invention is in no way limited to that of its modes of application nor to those of the embodiments of its various parts, which have more especially been indicated; on the contrary, it embraces all the variants
ABSTRACT.
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