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Dispositif perfectionné pour la production de brouillards ou d'aérosols dans un courant gazeux On a déjà proposé de mettre un produit liquide en suspension dans un courant gazeux, par exemple dans les installations de cli- matisation des locaux. Tous les procédés connus consistent à pul- vériser le liquide dans le courant où il se transforme en vapeur, de telle sorte que le gaz ne peut entraîner au maximum que la quan- tité de liquide correspondant à sa saturation à la température du gaz. Il est même pratiquement impossible d'atteindre la saturation, car le moindre refroidissement ultérieur du gaz ou son contact avec des surfaces froides provoque un dépôt de rosée généralement nuisi- ble.
Dans le cas de la climatisation des locaux habités, ces pro- cédés peuvent être satisfaisants, car il n'est jamais utile d'at-
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teindre un degré hygrométrique voisin de la saturation.
!,-jais il n'en est plus de même dès que l'on cherche à obtenir une action de masse du liquide, soit en vue d'une réaction chimi- que, soit pour faire absorber le liquide par des matières baignées par le courant gazeux, comme par exemple pour humidifier ces matiè- res, soit pour agir avec des micelles inertes ou bactériennes en suspension ou bien encore pour détruire des insectes. Pour de telles applications, il est intéressant de faire véhiculer au gaz une quantité du liquide actif aussi grande que possible et pour cela de mettre celui-ci en suspension en phase liquide dans le courant gazeux. Suivant le but à atteindre, il est nécessaire que le liquide se trouve mis en suspension soit sous forme d'un brouil- lard mouillant, ou sous forme d'un aérosol'.non mouillant..
L'objet de la présente invention est un dispositif perfection- né permettant d'introduire dans un courant gazeux une quantité dé- terminée d'un liquide, sous la forme ultra dispersée d'un brouil- lard mouillant, ou aérosol non mouillant constitué de gouttelettes infinitésimales.
Des appareils permettant de réaliser l'ultra-dispersion d'un liquide dans une masse gazeuse sont décrits dans les brevets fran- çais N 798.024, 849. 257 et 900.003, ainsi que dans la demande de brevet belge déposée le 13 octobre 1948 au nom du même inventeur pour Appareil perfectionné pour la mise en suspension d'un liqui- de dans une atmosphère gazeuse.
Le nouveau dispositif selon l'invention est essentiellement caractérisé par la combinaison avec une canalisation dans laquelle circule un gaz, d'un appareil générateur tel que décrit dans les brevets précités, disposé de façon à émettre dans ledit gaz un brouillard ou aérosol formé d'une quantité déterminée de liquide, des moyens de contrôle étant prévus pour faire à volonté varier la quantité ou la dimension des particules liquides émises, ou encore pour faire varier simultanément ces deux grandeurs.
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Une autre caractéristique qui peut être ou non associée à la précédente, est l'asservissement desdits moyens de contrôle à un organe de mesure d'un type connu quelconque apte à doser de façon continue ou intermittente, la quantité de liquide en suspen- sion dans le gaz en aval du dispositif, de manière à maintenir constant ou à faire varier, suivant une loi prédéterminée, le titre du mélange.
Dans une forme de réalisation qui, pour le moment, semble préférables le dispositif est constitué par la combinaison avec la canalisation dans laquelle circule le gaz à traiter, d'un réservoir contenant le liquide et communiquant avec cette canali- sation; d'organes pulvérisateurs d'un type quelconque connu placés dans ledit réservoir, ces pulvérisateurs étant établis de façon à projeter le liquide sous la forme de gouttelettes, aussi fines que possible et. d'un organe séparateur disposé entre le réservoir et la canalisation pour retenir les plus grosses particules et ne laisser pénétrer dans le courant de gaz que des gouttelettes a'un diamètre inférieur à une valeur déterminée, cette dimension pouvant être variée à volonté, en modifiant la disposition de l'organe séparateur.
Les pulvérisateurs sont de préférence du type à aspiration par un jet de gaz comprimé, le débit de ces appareils pouvant être facilement réglé par une simple modification de la pression du gaz de pulvérisation.
L'organe séparateur est avantageusement constitué par un ensemble de cloisons planes parallèles percées de trous en chicane, mobile autour d'un axe parallèle au plan des cloisons et perpen- diculaire au courant gazeux qui s'écoule des pulvérisateurs vers la conduite de gaz à traiter, de telle manière qu'une rotation autour dudit axe fasse varier l'incidence des cloisons par rapport à ce courant gazeux en même temps que la section offerte à son passage.
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D'autres caractéristiques apparaîtront dans la description donnée ci-dessous à titre d'exemple non limitatif et se référant aux dessins annexés.
Sur ces dessins,
La figure 1 montre, partie en élévation, partie en coupe, une installation de ventilation munie du dispositif selon l'invention.
Les figures 2 et b sont, à plus grande échelle, des coupes suivant A-A' de l'appareil de la figure 1, montrant l'organe séparateur dans deux positions différentes
La figure 4 montre en coupe une partie de la gaine de gaz. dans laquelle se trouve un appareil de contrôle du titre de la suspension.
Sur la figure 1, le dispositif, générateur d'aérosols est représenté en 1 sur la gaine de refoulement il d'un ventilateur 3.
Celui-ci, mû par le moteur 4 aspire l'air par la gaine d'aspira- tion 5 débouchant à l'extérieur dans un caisson 6. On a figuré schématiquement en 7 des filtres à air, en 8 un dispositif de chauffage, en 9 un dispositif de réfrigération. lu est un regis- tre de réglage du débit et II figure une bouche de distribution de l'air dans le local à ventiler.
Le générateur d'aérosols est constitué, comme le montrent les figures et ;5 par un réservoir 1 relié à la gaine par la chambre 13 du système séparateur, laquelle débouche dans ladite gaine par une ouverture 2a pratiquée au voisinage et parallèle- ment à la génératrice inférieure de cette gaine.
Dans le réservoir 12 sont disposés des pulvérisateurs 14, alimentés en air comprimé par une canalisation 15 débouchant à l'extérieur à l'une des extrémités du réservoir où elle est rac- cordée à une source quelconque d'air sous pression, non représen- tée sur les dessins. Chacun de ces pulvérisateurs est formé par une tuyère 14a, envoyant un jet d'air comprimé dans le plan
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de la branche supérieure d'un tube d'aspiration de liquide 14b.
Le liquide aspiré et pulvérisé par ce j et est dirigé sur la paroi du réservoir où se déposent les plus grosses gouttes.
Le liquide pulvérisé chassé par l'air de pulvérisation est entraî- né vers la gaine -2 au travers de la chambre 13.
La chambre 13 présente une partie renflée de forme cylindrique dans laquelle se trouve le système séparateur 16. Celui-ci est constitué par uné série de cloisons parallèles 16a maintenues entre elles par des entretoises non représentées.
Chacune de ces cloisons est percée de trous en chicane 16b, 16c, etc..
L'ensemble est fixé sur un arbre 17 et peut tourner avec cet arbre à l'intérieur du renflement cylindrique de la chambre 13.
L'arbre 17 sortant à l'extrémité de la chambre 13 porte un organe de commande 17a,, permettant de le manoeuvrer.
On comprend que, pendant leur passage le long des cloisons 16a, les particules liquides ont tendance à se déposer sur celles-ci et à retomber dans le réservoir; seules les particules les plus fines parviennent à franchir le séparateur et ces particules sont d'autant plus fines que le parcours du mélange le long des cloisons a étéplus long. En faisant tourner l'ensemble autour de l'axe 17 on peut faire varier ce trajet qui est maximum dans la position représentée sur la figure 3. On peut ainsi régler à volonté entre deux limites données dépendant de la construction de l'appareil et des caractéristiques physiques du liquide utilisé, la grosseur des particules admises dans la gaine 2. On peut, d'autre part, en agissant sur la pression de l'air de pulvérisation, faire varier le débit des pulvérisateurs.
On a . ainsi par ces deux moyens de réglage, la possibilité de faire varier dans de larges limites, la quantité et la grosseur des particules admises dans la gaine 2.
Le réservoir 12 est alimenté en liquide par tout moyen convenable approprié, par exemple par un réservoir 18 disposé de
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manière connue, de façon à entretenir un niveau constant.
Le dispositif séparateur peut être actionna à la main, ou être commande par un mécanisme asservi à un organe de contrôle approprié.
On pourra par exemple disposer dans la gaine de ventilation un appareil de mesure de la teneur de l'air en liquide injecté.
La quantité d'aérosol ou de brouillard pourra être dosée très simplement par opacimétrie, ou par la mesure de la réflexion de la lumière sur les particules, due à l'effet Tyndall.
On a représenté schématiquement sur la figure 4 un dispositifde ce dernier type, disposé dans une section 2a de la gaine de refoulement, en aval du dispositif générateur. Dans cette gaine et parallèlement à l'axe de celle-ci est disposé un projecteur 20, constitué par une lampe 21 alimentée par les fils électriques 22 et un dispositif optique 23 donnant un faisceau de rayons sensiblement parallèles.
Sous l'effet de ce faisceau, les particules liquides sont violemment illuminées et fournissent une lumière diffuse d'autant plus intense qu'elles sont plus nom- creuses. 'Jette lumière diffuse vient impressionner une cellule photo-électrique 24 disposée dans une chapelle latérale 26 abritée du flux lumineux direct; la tension aux bornes de cette cellule est une fonction connue de la quantité de lumière qu'elle reçoit et par conséquent du nombre des particules en suspension dans l'air.
Cette tension appliquée auz bornes d'un amplificateur à lampes 27 d'un type classique, donne sur la ligne 28 une tension amplifiée qui est utilisée à actionner un dispositif servo-moteur non figuré* De tels systèmes de régulation automatique par moteur asservi à une tension donnée sont aujourd'hui suffisamment connus de tout homme de l'art, pour qu'il soit inutile de les décrire ici.
On pourra, de façon analogue,utiliser pour contrôler
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la teneur en liquide, l'ionisation des aérosols fournis par le dispositif décrit. A cet effet, on disposera dans la gaine de ventilation deux armatures isolées formant un condensateur dont le diélectrique sera constitué par l'air chargé d'aérosols et on mesurera le courant de fuite de ce condensateur dont les armatures seront reliées à une source de courant à fréquence constante.
L'intensité de ce courant de fuite sera fonction de la teneur de l'air en aérosols et pourra, après amplification, être utilisé comme indiqué ci-dessus pour actionner un servo-moteur.
Dans tous les cas, les mécanismes asservis action- neront soit le déplacement de l'organe séparateur, soit un déten- deur réglant la pression de l'air de pulvérisation, soit ces deux organes simultanément ou successivement suivant le résultat à obtenir.
Lorsque l'installation du type à centrale doit desservir plusieurs locaux distincts les uns des autres, la combi- naison faisant l'objet de la présente invention permet de maintenir si on le désire, des conditions très différentes de température et d'humidité relative dans chacun de ces locaux au moyen de thermos- tats et d'hygrostats venant agir respectivement sur le ou les appa- reils producteurs de brouillards humides disposés dans le circuit des gaines desservant le local considéré.
Si l'humidité relative ambiante a tendance à s'élever, l'hygrostat agira d'abord sur le levier-moteur contrôlant l'angle d'inclinaison du filtre à chocs oscillant qui se fermera au maximum pour réduire au degré le plus fin le brouillard humide produit.
Si l'humidité a encore tendance à s'élever, il fermera complètement la vanne contrôlant l'admission d'air alimentant le dispositif générateur sursaturateur afin d'arrêter toute produc- tion de brouillard même très fin.
Si 1' Humidité relative ambiante a tendance à s'a- baisser, l'hygrostat agira en sens inverse.
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Improved device for the production of mists or aerosols in a gaseous stream It has already been proposed to suspend a liquid product in a gaseous stream, for example in air conditioning installations for premises. All the known methods consist in spraying the liquid in the stream where it is transformed into vapor, so that the gas can only entrain at most the quantity of liquid corresponding to its saturation at the temperature of the gas. It is even practically impossible to achieve saturation, since any subsequent cooling of the gas or its contact with cold surfaces causes a deposition of dew which is generally harmful.
In the case of the air conditioning of living quarters, these procedures may be satisfactory, since it is never necessary to wait.
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dye a hygrometric degree close to saturation.
!, - jet it is not the same any more as soon as one seeks to obtain a mass action of the liquid, either with a view to a chemical reaction, or to make absorb the liquid by matters bathed by the liquid. gaseous current, such as for example to humidify these materials, either to act with inert or bacterial micelles in suspension or even to destroy insects. For such applications, it is advantageous to cause the gas to convey as much of the active liquid as possible and for this to suspend the latter in liquid phase in the gas stream. Depending on the goal to be achieved, it is necessary that the liquid is placed in suspension either in the form of a wetting mist, or in the form of a non-wetting aerosol.
The object of the present invention is an improved device making it possible to introduce into a gas stream a determined quantity of a liquid, in the ultra-dispersed form of a wetting mist, or non-wetting aerosol consisting of infinitesimal droplets.
Apparatus for carrying out the ultra-dispersion of a liquid in a gaseous mass are described in French patents Nos. 798,024, 849. 257 and 900,003, as well as in the Belgian patent application filed on October 13, 1948 in the name by the same inventor for Improved apparatus for suspending a liquid in a gaseous atmosphere.
The new device according to the invention is essentially characterized by the combination, with a pipe in which a gas circulates, of a generator apparatus as described in the aforementioned patents, arranged so as to emit in said gas a mist or aerosol formed by a determined quantity of liquid, control means being provided to vary the quantity or size of the emitted liquid particles at will, or else to simultaneously vary these two quantities.
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Another characteristic which may or may not be associated with the preceding one, is the slaving of said control means to a measuring member of any known type capable of dosing continuously or intermittently the quantity of liquid in suspension in the device. the gas downstream of the device, so as to maintain constant or to vary, according to a predetermined law, the titer of the mixture.
In one embodiment which, for the moment, seems preferable, the device consists of the combination with the pipe in which the gas to be treated circulates, of a reservoir containing the liquid and communicating with this pipe; spraying members of any known type placed in said reservoir, these sprayers being established so as to project the liquid in the form of droplets, as fine as possible and. a separator member arranged between the reservoir and the pipe to retain the largest particles and only allow droplets of a diameter smaller than a determined value to enter the gas stream, this dimension being able to be varied at will, by modifying the arrangement of the separator.
The sprayers are preferably of the type with suction by a compressed gas jet, the flow rate of these devices being able to be easily regulated by a simple modification of the pressure of the atomizing gas.
The separator member is advantageously constituted by a set of parallel flat partitions pierced with baffle holes, movable about an axis parallel to the plane of the partitions and perpendicular to the gas stream which flows from the sprayers towards the gas pipe at treat, in such a way that a rotation about said axis causes the incidence of the partitions to vary with respect to this gas stream at the same time as the section offered to its passage.
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Other characteristics will appear in the description given below by way of nonlimiting example and referring to the accompanying drawings.
On these drawings,
FIG. 1 shows, partly in elevation, partly in section, a ventilation installation provided with the device according to the invention.
Figures 2 and b are, on a larger scale, sections along A-A 'of the apparatus of Figure 1, showing the separator member in two different positions
FIG. 4 shows part of the gas sheath in section. in which there is a control device of the title of the suspension.
In Figure 1, the device, aerosol generator is shown at 1 on the delivery duct 11 of a fan 3.
The latter, driven by the motor 4 sucks the air through the suction duct 5 opening to the outside in a box 6. There is schematically shown at 7 air filters, at 8 a heating device, at 9 a refrigeration device. it is a flow rate adjustment register and there is an air distribution outlet in the room to be ventilated.
The aerosol generator is constituted, as shown in figures and; 5 by a reservoir 1 connected to the sheath by the chamber 13 of the separator system, which opens into said sheath through an opening 2a formed in the vicinity and parallel to the lower generator of this sheath.
In the tank 12 are arranged sprayers 14, supplied with compressed air by a pipe 15 opening to the outside at one of the ends of the tank where it is connected to any source of pressurized air, not shown. tee on the drawings. Each of these sprayers is formed by a nozzle 14a, sending a jet of compressed air into the plane
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of the upper branch of a liquid suction tube 14b.
The liquid sucked and sprayed through this j and is directed to the wall of the tank where the largest drops are deposited.
The atomized liquid expelled by the atomizing air is entrained towards the duct -2 through the chamber 13.
The chamber 13 has a swollen part of cylindrical shape in which the separator system 16 is located. The latter consists of a series of parallel partitions 16a held together by spacers, not shown.
Each of these partitions is pierced with baffle holes 16b, 16c, etc.
The assembly is fixed on a shaft 17 and can rotate with this shaft inside the cylindrical bulge of the chamber 13.
The shaft 17 exiting at the end of the chamber 13 carries a control member 17a ,, allowing it to be maneuvered.
It will be understood that, during their passage along the partitions 16a, the liquid particles have a tendency to be deposited thereon and to fall back into the tank; only the finest particles manage to pass through the separator and these particles are all the finer as the path of the mixture along the partitions was longer. By rotating the assembly around axis 17, this path can be varied, which is maximum in the position shown in FIG. 3. It is thus possible to adjust at will between two given limits depending on the construction of the device and the physical characteristics of the liquid used, the size of the particles admitted into the sheath 2. It is also possible, by acting on the pressure of the atomizing air, to vary the flow rate of the atomizers.
We have . thus by these two adjustment means, the possibility of varying within wide limits, the quantity and size of the particles admitted into the sheath 2.
The reservoir 12 is supplied with liquid by any suitable suitable means, for example by a reservoir 18 arranged in
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known manner, so as to maintain a constant level.
The separator device can be operated by hand, or be controlled by a mechanism slaved to an appropriate control member.
For example, a device for measuring the content of the injected liquid in the air could be placed in the ventilation duct.
The amount of aerosol or mist can be measured very simply by opacimetry, or by measuring the reflection of light on the particles, due to the Tyndall effect.
FIG. 4 shows schematically a device of the latter type, arranged in a section 2a of the delivery duct, downstream of the generator device. In this sheath and parallel to the axis thereof is arranged a projector 20, consisting of a lamp 21 supplied by the electric wires 22 and an optical device 23 giving a beam of substantially parallel rays.
Under the effect of this beam, the liquid particles are violently illuminated and provide a diffuse light all the more intense as they are more numerous. 'This diffused light comes to impress a photoelectric cell 24 arranged in a side chapel 26 sheltered from the direct luminous flux; the voltage at the terminals of this cell is a known function of the quantity of light it receives and consequently of the number of particles suspended in the air.
This voltage applied to the terminals of a tube amplifier 27 of a conventional type, gives on line 28 an amplified voltage which is used to actuate a servo-motor device (not shown) * Such automatic regulation systems by motor controlled by a given voltage are today sufficiently known to any person skilled in the art that it is unnecessary to describe them here.
We can, analogously, use to control
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the liquid content, the ionization of the aerosols supplied by the device described. For this purpose, we will have in the ventilation duct two insulated armatures forming a capacitor whose dielectric will be formed by air charged with aerosols and we will measure the leakage current of this capacitor whose armatures will be connected to a current source. at constant frequency.
The intensity of this leakage current will depend on the aerosol content of the air and may, after amplification, be used as indicated above to actuate a servomotor.
In all cases, the servo-controlled mechanisms will actuate either the movement of the separator member, or a pressure reducer regulating the pressure of the atomizing air, or these two members simultaneously or successively depending on the result to be obtained.
When the power plant type installation has to serve several separate premises, the combination forming the subject of the present invention makes it possible to maintain, if desired, very different conditions of temperature and relative humidity in the room. each of these rooms by means of thermostats and hygrostats acting respectively on the device (s) producing humid mist placed in the duct circuit serving the room in question.
If the ambient relative humidity tends to rise, the hygrostat will first act on the motor lever controlling the angle of inclination of the oscillating shock filter which will close as much as possible to reduce to the finest degree the wet mist produced.
If the humidity still tends to rise, it will completely close the valve controlling the air intake supplying the supersaturator generator device in order to stop any production of even very fine mist.
If the ambient relative humidity tends to fall, the hygrostat will act in the opposite direction.