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DISPOSITIF ET PROCEDE POUR FAIRE ASPIRER UN GAZ OU UN LIQUIDE PAR UN LIQUIDE
EN MOUVEMENT.
(Inventeur : J.C. Theron Mulder).
La présente invention porte sur un dispositif et un procédé pour faire aspirer un gaz ou un liquide par un liquide en mouvement dans lequel le fluide aspiré est mis en dispersion dans le liquide en mouve- ment ? Inapplication du dispositif et du procédé peut consister à dé- placer un fluide manière simple et efficace ou à mettre un fluide en contact avec un liquide, pour effectuer une réaction physique ou chimique entre ce fluide et le liquide ou un composant du liquide. Le but de la dispersion peut être la dissolution du fluide, constitué soit par un liquide soit par un gaz, ou d'un composant de ce fluide dans le liquide.
Le liquide employé dans ce procédé peut être homogène ou peut contenir certains composants à létat émulsionné ou dispersé.
Sans limiter le domaine de la présente invention on peut men- tionner comme applications possibles, le déplacement de gaz ou de liqui- des, l'épuration d'eaux résiduaires ou d'eau potable, par introduction d'air ou d'oxygène, et l'aération de liquides, dans lesquels se réalisent d9autres processus microbiologiques aérobies,'tels que des processus de fermentation.
Pour déplacer un fluide sous 1-'influence d'un liquide en mou- vement, on a employé, en général, des appareils à jets, notamment, des in- jecteurs.
On connaît déjà plusieurs procédés et dispositifs pour disper- ser un fluide dans un liquide. Ces procédés et dispositifs sont basés, en
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majeure partie9 soit sur l'introduction du fluide par voie mécanique dans le liquide, par exemple:, au moyen d'appareils rotatifs, soit sur le pressa- ge du fluide dans le liquide à travers des orifices étroits, des toiles ou des plaques filtrantes.
Dans le cas spécial de l'aération de liquides ou de suspensions, particulièrement des eaux résiduaires ou des schlamms,on a déjà proposé d'introduire Pair dans le liquide à l'aide d'appareils à jet d'eau. Dans ce procédé, les bulles d9air produites sont cependant assez grandes, en sorte quepar rapport à la quantité d'air aspirée par ces appareils, la surface de contact totale entre 19 air et le liquide est relativement peti- te et que le séjour des bulles d'air dans le liquide est,par ailleurs, as- sez court.
On, on a trouvé qu'un perfectionnement important des dispositifs existants, tant en ce qui concerne la quantité de fluideaspirée que la sur- face effective présentée au fluide par le liquide, peut être obtenue en uti- lisant l'effet d9aspiration et de dispersion de la pellicule de liquide co- nique et tournant à grande,vitesse, qui est formée par le liquide sortant par l'orifice de soutirage central d'une chambre de rotation, dans laquelle un fort courant cyclonique est engendré par suite de l'introduction conve- nable dudit liquide sous pression.
Pour utiliser cette propriété, il faut, selon la présente in- vention, que l'orifice de soutirage de la chambre de rotation soit entouré d'une chambre annulaire munie d'une conduite d'adduction pour le fluide à aspirer et d'une fente d'aspiration annulaire, qui est coaxiale par rapport à la chambre de rotation et se trouve tout près de l'orifice de soutirage.
La chambre annulaire est de préférence formée par l'espace entre la paroi= extérieure de la chambre de rotation et une enveloppe prévue autour de cel- le-ci La fente d'aspiration est alors formée par le côté extérieur de la chambre de rotation et par le côté intérieur de l'enveloppe.
Une chambre de rotation dans laquelle on peut engendrer un cou- rant cyclonique se compose d'un récipient limité par une surface de révo- lution fermée et muni d'un seul ou de plusieurs tubes d'adduction tangen- tiels., par lesquels on peut chasser le liquide sous pression, et d'un ori- fice de soutirage axialdont le rayon est inférieur à celui sur lequel le liquide commence sa rotation.,
Le liquide sortant de l'orifice de soutirage par une surface annulaire limitée par les sections de l'orifice de soutirage respectivement du noyau creux du courant cyclonique se trouve encore en rotation et lors- que la viscosité du liquide n'est pas trop grande, la rotation dans l'en- veloppe de liquide sortante, jusque à une distance relativement grande de l'orifice de soutirage, peut être telle que,
outre les forces d'entraînement, aptes à aspirer le fluide, il se manifeste aussi des forces de dispersion importantes.
La forme de la chambre de rotation peut être variable par exem- ple, cylindrique ou conique. La forme de la fente d9aspiration est prin- eipalement déterminée par la forme de l'enveloppe de liquide sortant de la chambre de rotation.
La pression nécessaire sur le liquide dépend principalement de la forme et des dimensions de la chambre de rotation, de la nature du liqui- de, du rapport de mélange désiré et du degré de dispersion.
De préférence, le dispositif selon 19 invention renferme une chambre de rotation se composant d'une partie cylindrique dont le côté su- périeur est couvert et qui est munie d'un tube d'adduction tangentiel pour le liquide, la partie cylindrique étant raccordée vers le bas à une partie conique dont le sommet est muni d'un orifice de soutirage central. La cham- bre de rotation est ainsi entourée d'une enveloppe cylindrique coaxiale dont le côté supérieur est relié à un espace ou un tube d9adduction conte-
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nant le fluide à aspirer et dont le côté inférieur se raccorde à une surface en forme de cône tronqué coaxial, dont le diamètre diminue vers le bas.
Le dispositif étant bien dimensionné et la vitesse de rota- tion du liquide étant suffisante il apparaît que des quantités importantes de fluide sont aspirées et disperséeso
On a constaté que, dans les dispositifs selon l'invention, il est essentiel que, en direction axiale le bord de l'orifice de soutirage ns surpasse pas le plan du bord extérieur de la fente d'aspiration formé par l'enveloppe.
Si les deux bords se trouvent dans un seul plan, il n'y a pas encore d'effet d'aspiration. L'effet d'aspiration n'est sensible qu'à une distance déterminée en direction axiale entre les plans de ces bords, laqua 1- le distance dépend de la forme et des dimensions tant de la chambre de rota- tion que de l'enveloppe, en sorte que les dimensions radiales des orifices de l'enveloppe et de la chambre de rotation jouent le rôle principal.
En augmentant cette distance l'effet d'aspiration s'élève for- tement, atteint un maximum et ensuite se réduit rapidement jusqu'à ce que, à une distance déterminée, l'aspiration soit nulle. Lorsque l'aspiration est maximum, la forme de la fente d'aspiration est essentiellement adaptée à la forme de l'enveloppe de liquide sortante.
On a constaté que, pour obtenir le meilleur résultat, les di- mensions du dispositif, notamment le diamètre de la chambre de rotation, le diamètre de l'enveloppe cylindrique et celui de l'orifice de l'enveloppe doivent être au maximum de l'ordre de grandeur de quelques centimètres.
Une augmentation de ces dimensions nécessite l'application de pressions plus élevées sur le liquide pour obtenir le même degré de dispersion du fluide. C'est pourquoi il est avantageux d'effectuer une augmentation de capacité éventuellement désirée par l'accouplement en parallèle de plusieurs dispositifs dans lesquels la conduite pour introduire le liquide sous pres- sion et, s'il s'agit d'un fluide à aspirer autre que l'air atmosphérique ou un autre gaz contenu dans. un grand espace, la conduite d'adduction pour le fluide peuvent être communes à un certain nombre de dispositifs.
Si l'orifice de soutirage du dispositif se décharge au-des- sous du niveau d'un liquide, le fonctionnemejt du disposotif selon l'inven- tion dépend de la profondeur d'immersion. Par profondeur d'immersion, on entend ici la distance verticale entre l'orifice de soutirage de la cham- bre de rotation et le niveau de liquide,dans le réservoir ou bassin d'ap- provisionnement. La pression d'adduction sur le liquide étant constante, la quantité de fluide aspirée diminue à mesure que croit la profondeur d'immersion; cet effet ne peut être supprimé qu'en augmentant la pression d'adduction sur le liquide ou en augmentant la pression sur le fluide à aspirer.
Le meilleur fonctionnement s'obtient à une profondeur d'immer- sion de quelques centimètres; si cette profondeur devient plus petite il se produit des irrégularités par suite de l'aspiration du gaz, au-dessus du niveau de liquide. La quantité de fluide aspirée et le degré de disper- sion à obtenir dépendent de la pression sur ce fluide.
Il va sans dire que l'application d'une surpression ou d'une souspression sur le fluide influence aussi le rapport entra la quantité de fluide aspirée et la distance depuis l'orifice de l'enveloppe jusqu'à l'o- rifice de soutirage de la chambre de rotation.
Le liquide servant à actionner le dispositif peut être le li- quide qu'il faut traiter avec le fluide ou un liquide avec lequel le li- quide à traiter doit ou peut être dilué ou mélangé. Le cas échéant, une partie du liquide déjà traité peut être remise en circulation en pompant ce liquide vers le haut et en l'introduisant de nouveau dans le dispositif.
Dans le brevet belge n 506.373, au nom de la demanderesse, il a été décrit un dispositif et un procédé par lesquels une dispersion d'un fluide, soit un gaz soit un liquide dans un liquide s'obtient en engen-
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drant un courant cyclonique dans le liquide dans une chambre de rotation et en faisant aspirer le fluide centralement par la souspression régnant dans le noyau du courant cyclonique. Par suite des tensions de cisaille- ment produites dans le courant cyclonique le fluide est alors finement dis- , perse.
Il est aussi possible que le dispositif et le procédé selon l'invention soient combinés avec ceux décrits dans le brevet susmentionné.
La chambre de rotation est alors munie d'un orifice d'aspiration central en face de l'orifice de soutirage auquel on a relié un tube d'aspiration pour un fluide. Ce fluide peut être le même que celui aspiré par l'enveloppe cylindrique ou bien un autre. Il est possible que l'orifice d'aspiration soit établi dans la plaque de couverture de la chambre de rotation ou que l'orifice d'aspiration soit formé par l'embouchure d'un tube axial intro- duit dans la chambre de rotation.
De préférence, on emploie le dernier agencement dans lequel ce tube axial peut être éventuellement réglable en direction axiale. En appliquant cette combinaison on a constaté que l'as- piration centrale est fortement influencée par le fonctionnement du disposi- tif selon l'invention, c'est-à-dire que, du fluide étant aspiré par l'en- veloppe cylindrique, la quantité de fluide aspirée centralement diminue.
Si la quantité aspirée par l'enveloppe est au maximum, la quantité de flui- de aspirée centralement est même très petite par rapport à la quantité qui serait aspirée si l'aspiration par l'enveloppe était inopérante. S'il s'a- git donc- d'un seul et même fluide, l'application de la combinaison de dis- positifs ne procure qu'une faible augmentation de la quantité de fluide as- pirée en comparaison du dispositif selon la présente invention. Cependant, s'il faut traiter un liquide avec deux fluides différents, dont les quanti- tés à amener à la fois sont fort différentes, l'emploi de cette combinaison est avantageux.
Dans ce cas, il y a encore la circonstance heureuse que le de- gré de dispersion du fluide aspiré centralement est grand tandis que la quantité est relativement petite. Le fluide aspiré centralement peut con- tenir-, par exemple, le catalyseur pour une réaction chimique entre le li- quide et le fluide aspiré par l'enveloppe.
Par conséquent, l'invention porte sur un dispositif pour faire aspirer un gaz ou un liquide par un liquide en mouvement dans lequel le fluide aspiré est dispersé dans le liquide, ce dispositif se caractérisant par le fait qu'il se compose d'une chambre de rotation limité par une sur- face de révolution fermée, à laquelle un ou plusieurs tubes d'adduction pour le liquide dirigés tangentiellement sont reliés et dans laquelle on a ménagé un orifice de soutirage central rond, et d'une chambre pour le flui- de à aspirer, laquelle chambre est munie d9une fente d'aspiration annulai- re coaxiale se trouvant tout près de l'orifice de soutirage de la chambre d rotation.
De plus, l'invention porte sur un procédé dans lequel un flui- de est déplacé et le cas échéant dispersé dans un liquide en faisant aspi- rer ce fluide par le dispositif susmentionné, par l'action du courant cylo- nique dans le liquide chassé à -travers le dispositif.
Sans y être limitée, l'invention sera expliquée ci-après en référence à des formes d'exécution préférées du dispositif, reproduites sur les dessins annexés.
A la figure 1, la chambre de rotation se compose d'une partie cylindrique 1, dont le côté supérieur est fermé par une plaque de couverture 2 et qui est munie d'un tube d'adduction tangentiel 3, cette partie cylin- drique étant raccordée à une partie conique 4, dont la base est munie d'un orifice de soutirage central 5. La chambre de rotation est entourée d'une enveloppe cylindrique coaxiale 6 dont la base est munie d'un filetage inté- rieur 7. Un organe annulaire 8, dont la surface intérieure tronconique for- me le prolongement de la surface intérieure de l'enveloppe 6 est muni, à
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son côté extérieur, d'un filetage 10, qui engrènè avec le filetage 7 de l'en- veloppe cylindrique. Entré 8 et 4 est formée la fente d'aspiration 9.
Par rotation de l'organe 8, ce qui peut s'effectuer au moyen d'un outil s'adap- tant dans les évidements 11, la distance h entre l'orifice de sortie 12 de l'enveloppe et l'orifice de soutirage 5 de la chambre de rotation'peut être modifiée. Si l'on presse du liqude par le tube 3, il se produit une aspira- tion de fluide hors de l'espace ménagé à l'intérieur de l'enveloppe 6.
Sous la forme représentée à la figure 1, le dispositif se prête à l'aspira- tion d'air atmosphérique ou d'un autre gaz contenu dans un grand espace.
Dans les autres cas, l'enveloppe 6 doit être fermée à sa partie supérieure et doit être munie d'un tube d9adduction pour le fluide à aspirer. Si l'on admet que le diamètre de la partie cylindrique 1 de la chambre de rota- tion est de 3 cm, la figure 1 donne les dimensions du dispisitif, notamment quand à la distance h, dans le rapport exact pour obtenir un effet optimum, quand le niveau d'un liquide dans lequel le dispositif est alors immergé se situe en 13, tandis que la pression d'adduction sur le liquide en 3 est de 1 atm surpression, si la viscosité et le poids spécifique du liquide cor- respondent environ à ceux de l'eau.
La figure 2 représente une forme de réalisation du dispositif selon l'invention, qui correspond en majeure partie à celle de la figure 1, mais dans laquelle la chambre de rotation est aussi munie de moyens pour l'aspiration centrale d9un fluide. La plaque de couverture 14 de la cham- bre de rotation est munie d'une saillie annulaire centrale 15 et d'un alé- sage conique central 16, auquel on a relié un tube d'aspiration central 17.
Dans la partie annulaire 15, s'adapte un tube d'adduction 18 pour le fluide à aspirer centralement. Le côté supérieur de l'enveloppe cylindrique 19 est fermé par uneplaque de couverture 20, qui est munie d'une bride de pas- sage 21 pour le tube d'adduction 18. De plus, l'enveloppe cylindrique 19 est munie d'un tube d'adduction 22 pour le fluide à aspirer par l'envelop- pe.
La figure 3 représente une forme de réalisation simple du point de vue construction, par laquelle on peut encore aspirer un seul fluide.
La partie supérieure du cylindre creux 30 fermé par une plaque de couverture 31 forme la partie cylindrique 32 de la chambre de rotation.
Cette partie cylindrique est munie d'un tube d'adduction tangentiel 33 pour le liquide. Le cylindre 30 est muni, à l'intérieur, d'un filetage 34.
Grâce au filetage 36, la partie conique 35 de la chambre de rotation en- grène avec le filetage 34, ce qui implique qu'en déplaçant la partie 35, on peut faire varier, si on le désire, la hauteur de la partie cylindri- que 32.
Grâqe à un filetage 39, un organe annulaire 37, dont le côté supérieur forme avec la paroi extérieure de la partie 35 la fente d'aspira- tion 38, engrène également avec le filetage 34 et, par conséquent, il peut se déplacer en sens axial. L'espace entre 30,35 et 37 est muni d'un tu- be d'adduction 40 pour le fluide à aspirer. Ce tube d'adduction est, de pré- férence, tangentiel, comme indiqué sur les dessins, pour éviter la forma- tion de tourbillonements fâcheux.
En dévissant successivement la partie 35 et l'organe 37, le dispositifpeut être facilement démonté, par exemple, à desfins de nettoya- ge.
Aux figures 4a et 4b, on a réprésenté un exemple d9un dispo- sitif dans lequel quelques chambres de rotation ont été combinées pour augmenter la capacité, ces chambres de rotation étant entourées d'une en- veloppe commune.
- La figure 4b est une coupe selon le plan BB de la figure 4a; - La figure 4a est une coupe selon le plan AA de la figure 4b
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Un cylindre creux 41 est fermé, à son côté supérieur, d9une plaque de couverture 42 munie d'un forage central, dans lequel est logé le tube d'adduction 43 pour le liquide et d'un orifice 44 auquel est relié le
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tube d5adduction 45 pour le fluide à aspirer. Le tube d'adduction 43 por- te en symétrie sai.7.e plusieurs tubes 46 dont chacun se décharge dans ure des chambres de rotation 47 et qui forment en même temps les supports de ces chambres. Le cylindre 41 est fermé à sa base par une plaque 48 qui,. en regard de chaque chambre de rotation, est munie d'un orifice 49 à filetage intérieur.
Dans ces orifices sont montés des organes annulaires 50 à fi- letage extérieur, pour former les fentes d9aspiration 51.
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Il y a donc une conduite d9adduction. commune 43 pour le liqui- de en mouvement, une conduite dj1adduction commune 45 pour le fluide à aspi- rer et une enveloppe commune 41.
EXEMPLE.
On a utilisé un dispositif selon la figure 2 présentant les di- mensions suivantes :
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<tb> diamètre <SEP> de <SEP> la <SEP> partie <SEP> cylindrique <SEP> de <SEP> la <SEP> chambre
<tb>
<tb> de <SEP> rotation <SEP> (23) <SEP> 30 <SEP> mm
<tb>
<tb> hauteur <SEP> de <SEP> la <SEP> partie <SEP> cylindrique <SEP> de <SEP> la <SEP> chambre
<tb>
<tb> de <SEP> rotation <SEP> (23) <SEP> 15 <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb> demi-angle <SEP> du <SEP> cône <SEP> de <SEP> la <SEP> partie <SEP> conique <SEP> de <SEP> la
<tb>
<tb> chambre <SEP> de <SEP> rotation <SEP> (24) <SEP> 45
<tb>
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diamètre intérieur du tube d9adduction tangen-
EMI6.5
<tb> tiel <SEP> (25) <SEP> 10 <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> diantre <SEP> de <SEP> 1?orifice <SEP> de <SEP> soutirage <SEP> de <SEP> la <SEP> chambre
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> rotation <SEP> (26)
<SEP> 10 <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> diamètre <SEP> intérieur <SEP> de <SEP> 1?enveloppe <SEP> cylindrique
<tb>
<tb>
<tb> (19) <SEP> 54 <SEP> mm
<tb>
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diamètre intérieur du tube d adduction cen-
EMI6.7
<tb> tral <SEP> (18) <SEP> 12 <SEP> mm
<tb>
EMI6.8
diamètre intérieur du tube d9aspiration (17) 4 mm longueur du tube d'aspiration (17) 15 mm diamètre de 19 orif ice de sortie de l1>enve-
EMI6.9
<tb> loppe <SEP> (27) <SEP> 31,4 <SEP> mm
<tb> hauteur <SEP> de <SEP> Panneau <SEP> (28) <SEP> 12 <SEP> mm
<tb>
Comme liquide, on a employé de 19 eau ..et, tant dans l'enve- loppe que centralement, on a traité de l'air comme fluide.
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A une profondeur d-limersion de 2,5 cm (niveau du liquide en 29), une pression, sur l'eau amenée par 25, de 1 atm surpression et pression atmosphérique dans les tubes d'adduction 18 et 22 (aspiration li- bre), on a obtenu une aspiration et une dispersion totale maximum à une distance h de 6,75 mm.
La quantité d'eau qui a passe, étant de 1100 1 d'eau à l'heu-
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re environ, la quantité d'air aspirée par 19enveloppe est de 5000 1 à 1?heure et la quantité d'air aspirée centralement dé 150 1/h, soit au to- tal 5150 1 d'air à l'heure (les quantités d'air sont exprimées en litres à 0 C et 760 mm Hg).
Quant à la quantité totale de l'air aspiré, le dispositif a, dans ce cas, une consommation d'eau de 0,165 m3/h par kg d'air à l'heure.
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A titre de comparaison, il faut remarquer que, les conditions étant par ailleurs constantes et l'aspiration par 1-'enveloppe étant arrêtrée, en déplagant l'organe 28 jusqu9à ce que la distance h=0, l'aspiration centrale d'air est de 1650 1/h.
REVENDICATIONS.
1. Dispositif ppur faire aspirer un gaz ou un liquide par un liquide en mouvement, dans lequel le fluide aspiré est dispersé dans le li- quide, caractérisé en ce que ce dispositif se compose d9une chambre de rota- tion limitée par une surface de révolution fermée, qui est munie d'un ori- fice de soutirage central rond et à laquelle on a relié un ou plusieurs tu- bes d'adduction tangentiels pour le liquide, et d'une conduite d'aspiration pour le fluide à aspirer, se,trouvant hors de la chambre de rotation, la- quelle est munie d'une fente d'aspiration annulaire se trouvant tout près de l'orifice de soutirage de la chambre de rotation et étant coaxiale à celle-ci.
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DEVICE AND METHOD FOR SUCTING A GAS OR A LIQUID BY A LIQUID
MOVING.
(Inventor: J.C. Theron Mulder).
The present invention relates to a device and a method for causing a gas or a liquid to be aspirated by a moving liquid in which the aspirated fluid is dispersed in the moving liquid. The application of the device and of the method may consist in moving a fluid in a simple and efficient manner or in bringing a fluid into contact with a liquid, to effect a physical or chemical reaction between this fluid and the liquid or a component of the liquid. The purpose of the dispersion may be the dissolution of the fluid, consisting either of a liquid or of a gas, or of a component of this fluid in the liquid.
The liquid employed in this process may be homogeneous or may contain certain components in an emulsified or dispersed state.
Without limiting the scope of the present invention, there may be mentioned as possible applications, the displacement of gases or liquids, the purification of waste water or drinking water, by introduction of air or oxygen, and aeration of liquids, in which other aerobic microbiological processes take place, such as fermentation processes.
In order to displace a fluid under the influence of a moving liquid, jets, in particular, injectors have been employed in general.
Several methods and devices are already known for dispersing a fluid in a liquid. These methods and devices are based, in
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major part9 either on the introduction of the fluid mechanically into the liquid, for example :, by means of rotary devices, or on the pressing of the fluid in the liquid through narrow orifices, cloths or filter plates .
In the special case of the aeration of liquids or suspensions, particularly of waste water or slurries, it has already been proposed to introduce air into the liquid using water jet devices. In this process, however, the air bubbles produced are quite large, so that in relation to the amount of air sucked in by these devices, the total contact area between air and liquid is relatively small and the bubbles stay. air in the liquid is also quite short.
It has been found that a significant improvement in existing devices, both with regard to the amount of fluid sucked in and the effective surface area presented to the fluid by the liquid, can be achieved by utilizing the suction and dispersing effect. of the film of conical and high-speed rotating liquid, which is formed by the liquid exiting through the central withdrawal orifice of a rotating chamber, in which a strong cyclonic current is generated as a result of the introduction suitable for said liquid under pressure.
In order to use this property, it is necessary, according to the present invention, for the withdrawal orifice of the rotation chamber to be surrounded by an annular chamber provided with a supply duct for the fluid to be sucked up and with a Annular suction slot, which is coaxial with the rotation chamber and is located very close to the draw-off port.
The annular chamber is preferably formed by the space between the outer wall of the rotation chamber and an envelope provided around it. The suction slot is then formed by the outer side of the rotation chamber and from the inside of the envelope.
A rotary chamber in which a cyclonic current can be generated consists of a vessel bounded by a closed revolving surface and provided with one or more tangential supply tubes. can expel liquid under pressure, and from an axial draw-off opening whose radius is smaller than that over which the liquid begins to rotate.,
The liquid leaving the draw-off orifice via an annular surface limited by the sections of the draw-off orifice respectively of the hollow core of the cyclonic stream is still in rotation and when the viscosity of the liquid is not too great, the rotation in the outgoing liquid casing, up to a relatively large distance from the draw-off orifice, may be such that,
In addition to the driving forces, able to suck the fluid, there are also significant dispersion forces.
The shape of the rotation chamber can be variable, for example, cylindrical or conical. The shape of the suction slot is primarily determined by the shape of the envelope of liquid exiting the rotation chamber.
The pressure required on the liquid depends mainly on the shape and dimensions of the rotation chamber, the nature of the liquid, the desired mixing ratio and the degree of dispersion.
Preferably, the device according to the invention contains a rotation chamber consisting of a cylindrical part, the upper side of which is covered and which is provided with a tangential supply tube for the liquid, the cylindrical part being connected towards the bottom has a conical part whose top is provided with a central withdrawal orifice. The rotation chamber is thus surrounded by a coaxial cylindrical envelope, the upper side of which is connected to a space or an adduction tube containing.
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the fluid to be sucked up and the lower side of which connects to a surface in the form of a coaxial truncated cone, the diameter of which decreases towards the bottom.
The device being well dimensioned and the speed of rotation of the liquid being sufficient, it appears that large quantities of fluid are sucked in and dispersed.
It has been observed that, in the devices according to the invention, it is essential that, in the axial direction, the edge of the withdrawal orifice does not exceed the plane of the outer edge of the suction slot formed by the casing.
If the two edges are in a single plane, there is no suction effect yet. The suction effect is noticeable only at a determined distance in the axial direction between the planes of these edges, which 1- the distance depends on the shape and dimensions of both the rotation chamber and the casing, so that the radial dimensions of the orifices of the casing and of the rotation chamber play the main role.
By increasing this distance the suction effect rises sharply, reaches a maximum and then decreases rapidly until, at a determined distance, the suction is zero. When the suction is maximum, the shape of the suction slot is essentially adapted to the shape of the outgoing liquid envelope.
It has been observed that, in order to obtain the best result, the dimensions of the device, in particular the diameter of the rotation chamber, the diameter of the cylindrical casing and that of the orifice of the casing must be at most 1 order of magnitude of a few centimeters.
An increase in these dimensions requires the application of higher pressures on the liquid to achieve the same degree of dispersion of the fluid. This is why it is advantageous to carry out an increase in capacity that may be desired by coupling in parallel several devices in which the pipe for introducing the liquid under pressure and, if it is a fluid at suck other than atmospheric air or another gas contained in. a large space, the supply line for the fluid may be common to a number of devices.
If the draw-off of the device discharges below the level of a liquid, the operation of the device according to the invention depends on the depth of immersion. The term “immersion depth” is understood here to mean the vertical distance between the draw-off orifice of the rotation chamber and the level of liquid, in the reservoir or supply basin. The adduction pressure on the liquid being constant, the quantity of fluid sucked decreases as the depth of immersion increases; this effect can only be suppressed by increasing the supply pressure on the liquid or by increasing the pressure on the fluid to be aspirated.
The best operation is obtained at an immersion depth of a few centimeters; if this depth becomes smaller, irregularities occur as a result of the gas being sucked in, above the liquid level. The quantity of fluid sucked in and the degree of dispersion to be obtained depend on the pressure on this fluid.
It goes without saying that the application of an overpressure or an underpressure on the fluid also influences the ratio between the quantity of fluid sucked in and the distance from the orifice of the casing to the orifice. draw-off from the rotation chamber.
The liquid used to operate the device may be the liquid to be treated with the fluid or a liquid with which the liquid to be treated is or may be diluted or mixed. If necessary, part of the liquid already treated can be recirculated by pumping this liquid upwards and introducing it again into the device.
In Belgian Patent No. 506,373, in the name of the Applicant, a device and a process have been described by which a dispersion of a fluid, either a gas or a liquid in a liquid is obtained by generating it.
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driving a cyclonic stream through the liquid in a rotating chamber and causing the fluid to be sucked centrally by the underpressure in the core of the cyclonic stream. As a result of the shear stresses produced in the cyclonic current the fluid is then finely dispersed.
It is also possible that the device and the method according to the invention are combined with those described in the aforementioned patent.
The rotation chamber is then provided with a central suction orifice opposite the withdrawal orifice to which a suction tube for a fluid has been connected. This fluid may be the same as that sucked in by the cylindrical casing or else another. It is possible that the suction port is established in the cover plate of the rotation chamber or that the suction port is formed by the mouth of an axial tube introduced into the rotation chamber.
Preferably, the latter arrangement is used in which this axial tube can optionally be adjustable in the axial direction. By applying this combination it has been observed that the central suction is strongly influenced by the operation of the device according to the invention, that is to say that, with the fluid being sucked by the cylindrical casing, the quantity of centrally aspirated fluid decreases.
If the amount sucked by the envelope is at the maximum, the amount of centrally sucked fluid is even very small compared to the amount that would be sucked if the envelope suction were inoperative. If it is therefore a question of one and the same fluid, the application of the combination of devices only provides a small increase in the quantity of fluid aspirated in comparison with the device according to the present invention. invention. However, if a liquid has to be treated with two different fluids, the amounts of which to be supplied at the same time are very different, the use of this combination is advantageous.
In this case, there is still the fortunate circumstance that the degree of dispersion of the centrally aspirated fluid is large while the amount is relatively small. The centrally aspirated fluid may contain, for example, the catalyst for a chemical reaction between the liquid and the fluid aspirated by the shell.
Consequently, the invention relates to a device for making a gas or a liquid suck by a moving liquid in which the sucked fluid is dispersed in the liquid, this device being characterized in that it consists of a chamber of rotation limited by a closed surface of revolution, to which one or more supply tubes for the liquid directed tangentially are connected and in which a round central withdrawal orifice has been made, and a chamber for the fluid. de to aspirate, which chamber is provided with a coaxial annular suction slit located close to the draw-off port of the rotation chamber.
Furthermore, the invention relates to a method in which a fluid is displaced and optionally dispersed in a liquid by causing this fluid to be aspirated by the aforementioned device, by the action of the cylindrical current in the liquid. chased through the device.
Without being limited thereto, the invention will be explained below with reference to preferred embodiments of the device, reproduced in the accompanying drawings.
In figure 1, the rotation chamber consists of a cylindrical part 1, the upper side of which is closed by a cover plate 2 and which is provided with a tangential supply tube 3, this cylindrical part being connected to a conical part 4, the base of which is provided with a central draw-off orifice 5. The rotation chamber is surrounded by a coaxial cylindrical casing 6, the base of which is provided with an internal thread 7. A member annular 8, the frustoconical interior surface of which forms the extension of the interior surface of the casing 6 is provided, with
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its outer side, with a thread 10, which meshes with the thread 7 of the cylindrical casing. Entered 8 and 4 is formed the suction slot 9.
By rotation of the member 8, which can be effected by means of a tool fitting in the recesses 11, the distance h between the outlet orifice 12 of the casing and the draw-off orifice 5 of the rotation chamber 'can be changed. If liquid is squeezed through the tube 3, fluid is sucked out of the space provided inside the casing 6.
In the form shown in Figure 1, the device lends itself to aspirating atmospheric air or other gas contained in a large space.
In other cases, the casing 6 must be closed at its upper part and must be fitted with an adduction tube for the fluid to be aspirated. If we assume that the diameter of the cylindrical part 1 of the rotation chamber is 3 cm, figure 1 gives the dimensions of the device, in particular when at the distance h, in the exact ratio to obtain an optimum effect. , when the level of a liquid in which the device is then immersed is at 13, while the adduction pressure on the liquid at 3 is 1 atm overpressure, if the viscosity and the specific weight of the liquid correspond approximately to those of water.
FIG. 2 represents an embodiment of the device according to the invention, which corresponds for the most part to that of FIG. 1, but in which the rotation chamber is also provided with means for the central suction of a fluid. The cover plate 14 of the rotation chamber is provided with a central annular projection 15 and a central conical bore 16, to which a central suction tube 17 has been connected.
In the annular part 15, fits an intake tube 18 for the fluid to be sucked centrally. The upper side of the cylindrical casing 19 is closed by a cover plate 20, which is provided with a passage flange 21 for the supply tube 18. In addition, the cylindrical casing 19 is provided with a delivery tube 22 for the fluid to be sucked through the casing.
FIG. 3 shows an embodiment which is simple from the construction point of view, by which one can still suck a single fluid.
The upper part of the hollow cylinder 30 closed by a cover plate 31 forms the cylindrical part 32 of the rotation chamber.
This cylindrical part is provided with a tangential supply tube 33 for the liquid. The cylinder 30 is provided, inside, with a thread 34.
By means of the thread 36, the conical part 35 of the rotation chamber engages with the thread 34, which implies that by moving the part 35, the height of the cylindrical part can be varied, if desired. than 32.
By means of a thread 39, an annular member 37, the upper side of which forms with the outer wall of the part 35 the suction slot 38, also meshes with the thread 34 and, therefore, it can move in the direction axial. The space between 30, 35 and 37 is provided with an intake pipe 40 for the fluid to be aspirated. This adduction tube is preferably tangential, as shown in the drawings, to avoid the formation of undesirable vortices.
By successively unscrewing part 35 and member 37, the device can be easily disassembled, for example, for cleaning purposes.
In Figures 4a and 4b an example of a device has been shown in which a few rotation chambers have been combined to increase the capacity, these rotation chambers being surrounded by a common shell.
- Figure 4b is a section along the plane BB of Figure 4a; - Figure 4a is a section along the plane AA of Figure 4b
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A hollow cylinder 41 is closed, at its upper side, by a cover plate 42 provided with a central borehole, in which is housed the supply tube 43 for the liquid and an orifice 44 to which the tube is connected.
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d5adduction tube 45 for the fluid to be aspirated. The adduction tube 43 carries, in symmetry, several tubes 46, each of which discharges into the rotation chambers 47 and which at the same time form the supports of these chambers. The cylinder 41 is closed at its base by a plate 48 which ,. opposite each rotation chamber, is provided with an orifice 49 with internal thread.
In these openings are mounted annular members 50 with external thread, to form the suction slots 51.
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There is therefore an adduction line. common 43 for the moving liquid, a common adduction pipe 45 for the fluid to be sucked and a common envelope 41.
EXAMPLE.
A device according to FIG. 2 having the following dimensions was used:
EMI6.3
<tb> diameter <SEP> of <SEP> the <SEP> cylindrical <SEP> part <SEP> of <SEP> the <SEP> chamber
<tb>
<tb> of <SEP> rotation <SEP> (23) <SEP> 30 <SEP> mm
<tb>
<tb> height <SEP> of <SEP> the <SEP> cylindrical <SEP> part <SEP> of <SEP> the <SEP> chamber
<tb>
<tb> of <SEP> rotation <SEP> (23) <SEP> 15 <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb> half-angle <SEP> of the <SEP> cone <SEP> of <SEP> the <SEP> part <SEP> conical <SEP> of <SEP> the
<tb>
<tb> chamber <SEP> of <SEP> rotation <SEP> (24) <SEP> 45
<tb>
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internal diameter of the tangent supply tube
EMI6.5
<tb> tiel <SEP> (25) <SEP> 10 <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> diantre <SEP> of <SEP> 1? orifice <SEP> of <SEP> draw-off <SEP> from <SEP> the <SEP> chamber
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> rotation <SEP> (26)
<SEP> 10 <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> inside diameter <SEP> <SEP> of <SEP> 1? shell <SEP> cylindrical
<tb>
<tb>
<tb> (19) <SEP> 54 <SEP> mm
<tb>
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internal diameter of the supply pipe cent
EMI6.7
<tb> tral <SEP> (18) <SEP> 12 <SEP> mm
<tb>
EMI6.8
inner diameter of the suction tube (17) 4 mm length of the suction tube (17) 15 mm diameter of the 19 outlet port of the casing
EMI6.9
<tb> loppe <SEP> (27) <SEP> 31.4 <SEP> mm
<tb> height <SEP> of <SEP> Panel <SEP> (28) <SEP> 12 <SEP> mm
<tb>
As the liquid, water was used, and both in the casing and centrally, air was treated as the fluid.
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At a depth of immersion of 2.5 cm (liquid level at 29), a pressure, on the water supplied by 25, of 1 atm overpressure and atmospheric pressure in the supply tubes 18 and 22 (suction li- bre), maximum suction and total dispersion were obtained at a distance h of 6.75 mm.
The quantity of water which has passed, being 1100 1 of water per hour
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re approximately, the quantity of air sucked in by the casing is 5000 1 to 1 hour and the quantity of air sucked centrally from 150 1 / h, i.e. a total of 5150 1 air per hour (the quantities of air are expressed in liters at 0 C and 760 mm Hg).
As for the total quantity of air sucked in, the device has, in this case, a water consumption of 0.165 m3 / h per kg of air per hour.
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By way of comparison, it should be noted that, the conditions being otherwise constant and the suction through the envelope being stopped, by moving the member 28 until the distance h = 0, the central air suction is 1650 1 / h.
CLAIMS.
1. Device for making suck a gas or a liquid by a moving liquid, in which the sucked fluid is dispersed in the liquid, characterized in that this device is composed of a rotation chamber limited by a surface of revolution. closed, which is provided with a round central draw-off port and to which one or more tangential intake tubes have been connected for the liquid, and with a suction line for the fluid to be aspirated, , located outside the rotation chamber, which is provided with an annular suction slit located very close to the withdrawal port of the rotation chamber and being coaxial therewith.