"Appareil pour la préparation de dispersions" La présente invention a trait à un appareil pour la préparation de dispersions, telles que des émulsions et des suspensions, et, en particulier, à un appareil pour la préparation de dispersions facilement combustibles d'huiles de chauffage et d'autres produits analogues.
On sait que le fonctionnement d'appareils conventionnels pour la préparation de dispersions repose sur l'effet de dispersion provoqué soit par les ondes ultrasonores, soit par la rotation rapide d'une roue à aubes ou ailettes ou d'autres dispositifs agitateurs de ce genre. Bien que ces appareils se prêtent à la préparation de dispersions laiteuses stables composées de gouttelettes ou de particules ultrafines dispersées dans un milieu approprié, ils présentent l'inconvénient d'une capacité de production trop réduite.
Des essais ont été effectués pour augmenter la capacité de production des systèmes de dispersion connus en tolérant la présence de particules plus grosses dans les dispersions ainsi fabriquées. Dans ce cas surgissent toutefois d'autres problèmes non moins sérieux, tels que, par exemple, une diminution sensible de l'efficacité calorique de fuel-oil ainsi dispersé.
Or, la présente invention se propose de remédier aux inconvénients susmentionnés des systèmes de dispersion connus et se rapporte à cet effet à un appareil de dispersion comportant une chambre close contenant un rotor dont la paroi périphérique est garnie d'une multitude d'éléments saillants sous forme de fils métalliques. Lorsque ces derniers sont entraînés avec le rotor mis en rotation rapide dans le liquide présent dans la chambre, celui-ci est efficacement divisé en des gouttelettes extrêmement fines, de sorte que ce système se prête à la production continue à l'échelle industrielle de dispersions répondant à toutes les exigences de finesse et de stabilité. Lorsqu'il s'agit d'huiles lourdes, à disperser, telles que le fuel-oil, les émulsions ob- <EMI ID=1.1>
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reil selon l'invention se distingue par une construction des plus simples d'une réalisation aussi simple et aussi économique que possible, ainsi que par un encombrement réduit au minimum par son exécution compacte et ramassée, et par une grande simplicité de conduite pouvant être confiée à du personnel non spécialisé.
Les caractéristiques et avantages du système selon l'invention ressortiront mieux de la description détaillée suivante,
<EMI ID=3.1> la figure 1 représente une vue partielle d'une coupe verticale d'un appareil selon l'invention pour la préparation de dispersions; la figure 2 représente une coupe de l'appareil de dispersion concerné, pratiquée par un plan passant par la ligne II-II de la figure 1; et les figures 3 et 4 représentent partiellement en coupe verticale deux autres exemples d'exécution de l'appareil selon l'invention.
Comme le montrent les figures 1 et 2 des dessins annexés, l'appareil de dispersion selon l'invention _1 se compose d'une chambre close 2 sous forme d'un cylindre creux, fermé de part et d'autre par un fond et reposant horizontalement sur un socle
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en hélice sur la paroi périphérique du rotor. Le rotor 3 est muni d'un arbre rotatif 4 disposé coaxialement dans la chambre de l'appareil et porté à ses deux bouts par des paliers 11 solidaires des deux fonds opposés du cylindre 2. Par exemple, la chambre cylindrique 2 a un diamètre intérieur de 150 mm, le rotor 3 a un diamètre de 80 mm et les éléments saillants en forme de fils d'acier ont un diamètre de 0,8 mm et une longueur de 33 mm.
Entre la paroi intérieure de la chambre cylindrique 2 et l'extrémité des fils d'acier 9 est prévu un jeu de 2 mm. Une des parois latérales de la chambre cylindrique de l'appareil est munie d'une tubulure d'entrée 5 pour l'agent de dispersion et d'une tubulure d'entrée 7 peur la produit à disperser.- tandis qu'une tubulure
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ou à proximité de l'autre paroi latérale. Des exemples de liquides faisant office d'agents de dispersion sont des huiles minécombustibles, telles que les huiles lourdes, le kérosène et le gas-oil, ainsi que des huiles animales ou végétales, des huiles résiduaires, etc., tandis que des exemples de liqudes dispersibles intéressants sont l'eau et d'autres corps.
A l'extérieur de la chambre 2, le socle 10 porte également un moteur 8, dont l'arbre de sortie est accouplé à l'arbre rotatif 4.
Un agent de dispersion, tel que par exemple de l'huile lourde, est introduit dans la chambre de dispersion 2 par la tubulu-
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est introduit dans la chambre 2 par la tubulure d'entrée 7 dans
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saillants 9, qui se présentent sous forme de fils d'acier minces
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manière à engendrer une section de cisaillement se déplaçant à haute vitesse, et provoquer des phénomènes de cavitation dans le Liquide à proximité du côté postérieur de la suite d'éléments saillants par rapport au sens de mouvement.
Il s'ensuit une dispersion efficace de l'eau sous forme de particules ultrafines de l'ordre de grandeur du micron, ainsi qu'une division non moins efficace de l'huile lourde en de fines gouttelettes et même en des molécules plus petites, avec comme résultat une dispersion laiteuse- La dispersion ainsi obtenue est graduellement poussée vers l'arrière, c'est-à-dire vers l'ouverture de sortie de la chambre 2 par la rotation des fils d' acier 9 disposés en hélice, où elle s'évacue par la tubulure de sortie 6:
La dispersion ainsi obtenue est un fuel-oil d'aspect laiteux à base d'huile lourde, dont la combustibilité est sensiblement améliorée par l'action explosive des gouttelettes d'eau ultrafines également présentes dans la dispersion, et cela avec un double avantage économique et écologique grâce, d'une part, à une consommation sensiblement moindre (de 1 à 3%) d'huile lourde par suite d'une meilleure combustion et, d'autre part, d'une production fortement réduite (de 20 à 70%) de polluants, tels que la suie, de la poussière et des oxydes d'azote, entraînés avec les fumées.
Bien que l'exemple de mise en oeuvre décrit dans les lignes précédentes concerne la préparation d'un dispersion laiteuse
de fuel-oil à base d'huile lourde et d'eau faisant respectivement office d'agent de dispersion et de composant dispersé, une dispersion de fuel-oil peut être également préparée de manière analogue à partir d'huile lourde et d'huile résiduaire non raffinée employées dans une proportion de 70:30, et cela en vue de la récupération directe des huiles résiduaires, avec comme résultat d'importantes économies d'énergie. Dans ce cas, la chambre de dispersion 2 a une diamètre intérieur de 100 à 250 mm, de préférence de 150 à 200 mm, tandis que le diamètre des fils d'a-
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leur longueur varie de 20 à 35 mm, de préférence de 27 à 33 mm. La distance entre l'extrémité extérieure des fils d'acier, d'une part, et la paroi intérieure de la chambre de dispersion est égale à 1-5 mm, et de préférence égale à 1-3 mm.
<EMI ID=15.1> reil de dispersion selon l'invention. Dans ce mode d'exécution, la chambre de dispersion 2, qui est du même genre que celle du mode d'exécution précédent illustré par la figure 1, est à l'un de ses côtés latéraux munie d'une tubulure d'entrée 12 pourvue
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lourde ou tout autre agent de dispersion est prévu à l'une des extrémités de la paroi cylindrique de la chambre de dispersion 2, tandis qu'une tubulure d'entrée 7 pour le liquide dispersible, tel que l'eau ou autre, est prévue au niveau de la section médiane de cette paroi cylindrique. Un gaz contenant de l'oxygène, tel que l'air, est insufflé dans la chambre de dispersion 2 dans une proportion volumétrique de 1 à 5% par rapport au liquide pré-
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de la charge du moteur 8. C'est ainsi par exemple si, en présence d'un moteur 8 de 3,7 kW, la chambre de dispersion est alimentée d'air dans une proportion volumétrique de 1-5% d'air par rapport
à l'huile, l'ampérage requis ne s'élève qu'à environ 18 A, tandis qu'il s'élève à 22-30 A en l'absence d'air, ce qui signifie une réduction importante de la charge du moteur en cas d'introduction d'air dans la chambre de dispersion.
La figure 4 a également trait à un autre mode d'exécution de l'appareil de dispersion selon l'invention, muni d'une chambre
de dispersion 2 analogue à celle de l'appareil selon les figures 1 et 2, pourvue d'un tube d'entrée pour l'huile lourde ou tout
autre agent de dispersion passant par la paroi cylindrique à l'une des extrémités de la chambre 2, mais dépourvue d'une tubu- lure d'entrée pour un autre liquide, tel que l'eau. L'appareil de dispersion selon ce dernier mode d'exécution s'emploie à l'a-
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des, les huiles résiduaires, les huiles animales ou végétales, etc., qui ont un poids moléculaire relativement élevé.
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forme de fils d'acier à disposition hélicoïdale, est mis en rotation à haute vitesse pendant que s'introduit de l'huile lourde ou toute autre huile combustible de ce genre dans la chambre
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se déplacent dans l'huile à une vitesse de 20-50 m/s, ce qui provoque d'importants phénomènes de cavitation dans l'huile à proximité du côté arrière de la suite hélicoïdale des fils 9 par rapport à la direction du mouvement. Sous l'effet combiné de la haute pression et de la haute température, les composants de l'huile combustible sont brisés en des molécules plus petites et des particules ultrafines, qui sont dispersées pendant que la température de l'huile s'élève de 20-40"C. L'huile devient ainsi
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la chambre de combustion d'une chaudière, ainsi que son mélange avec de l'air, tout cela de manière à la rendre plus facilement inflammable et à rendre,sa combustion plus complète.
C'est ainsi, par exemple, lorsque de l'huile lourde (fueloil), traitée par agitation à haute vitesse dans un appareil selon l'invention, est injectée dans la chambre de combustion d'une chaudière, elle brûle mieux avec, comme conséquence, une augmentation nette (6,1%) du rendement de la chaudière et une réduction sensible (7,1%) de la consommation de fuel-oil. En outre, la com-
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le grand avantage écologique de l'absence pratiquement totale de monoxyde de carbone dans les fumées et d'une forte réduction de la teneur en oxyde d'azote et d'autres polluants de ces der-
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Enfin, grâce à l'amélioration de son aptitude à la combus- tion, le fuel-oil traité par le procédé de 11 invention, peut, contrairement à l'huile non traitée, s'employer directement sans
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préchauffage au moyen d'un préchauffeur.
Il va sans dire que l'invention ne se limite pas aux exemples de mise en oeuvre décrits dans les lignes précédentes, mais en prévoit toutes sortes de modifications, d'additions et d'adaptations, évidemment à condition de ne pas dépasser son cadre défini par les revendications formulées ci-après.
REVENDICATIONS.
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en ce qu'il se compose d'une chambre close sous forme d'un cylindre creux, fermé de part et d'autre par un fond, d'un rotor disposé coaxialement à l'intérieur de ce cylindre et portant une pluralité d'éléments saillants sous forme de fils métalliques implantés dans sa paroi périphérique, d'au moins une tubulure d'entrée fixée à l'une des extrémités de ladite chambre cylindrique et servant à l'introduction d'un liquide, d'une tubulure de sortie fixée à l'autre extrémité de ladite chambre cylindrique et servant à l'évacuation de la dispersion y préparée, et d'un dispositif de commande extérieur monté à proximité d'un des fonds de ladite chambre et servant à la mise en rotation à haute vitesse dudit rotor.
The present invention relates to an apparatus for the preparation of dispersions, such as emulsions and suspensions, and, in particular, to an apparatus for the preparation of readily combustible dispersions of heating oils. and other similar products.
It is known that the operation of conventional devices for the preparation of dispersions is based on the dispersing effect caused either by ultrasonic waves, or by the rapid rotation of a paddle wheel or fins or other agitating devices of this kind. . Although these devices are suitable for the preparation of stable milky dispersions composed of droplets or ultrafine particles dispersed in an appropriate medium, they have the drawback of an excessively reduced production capacity.
Attempts have been made to increase the production capacity of known dispersion systems by tolerating the presence of larger particles in the dispersions thus produced. In this case, however, other no less serious problems arise, such as, for example, a significant decrease in the caloric efficiency of fuel oil thus dispersed.
However, the present invention proposes to remedy the aforementioned drawbacks of known dispersion systems and for this purpose relates to a dispersion device comprising a closed chamber containing a rotor whose peripheral wall is furnished with a multitude of projecting elements under form of metallic wires. When the latter are driven with the rotor rapidly rotating in the liquid present in the chamber, this is effectively divided into extremely fine droplets, so that this system lends itself to the continuous production on an industrial scale of dispersions. meeting all the requirements of finesse and stability. In the case of heavy oils, to be dispersed, such as fuel oil, the emulsions ob- <EMI ID = 1.1>
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reil according to the invention is distinguished by a construction of the simplest of an implementation as simple and as economical as possible, as well as by a space requirement reduced to the minimum by its compact and collected execution, and by a great simplicity of driving which can be entrusted to non-specialized personnel.
The characteristics and advantages of the system according to the invention will emerge better from the following detailed description,
<EMI ID = 3.1> FIG. 1 represents a partial view of a vertical section of an apparatus according to the invention for the preparation of dispersions; 2 shows a section of the dispersion device concerned, made by a plane passing through the line II-II of Figure 1; and FIGS. 3 and 4 partially represent in vertical section two other examples of execution of the apparatus according to the invention.
As shown in Figures 1 and 2 of the accompanying drawings, the dispersion apparatus according to the invention _1 consists of a closed chamber 2 in the form of a hollow cylinder, closed on both sides by a bottom and resting horizontally on a base
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helically on the peripheral wall of the rotor. The rotor 3 is provided with a rotary shaft 4 arranged coaxially in the chamber of the device and carried at its two ends by bearings 11 integral with the two opposite bottoms of the cylinder 2. For example, the cylindrical chamber 2 has an internal diameter 150 mm, the rotor 3 has a diameter of 80 mm and the projecting elements in the form of steel wires have a diameter of 0.8 mm and a length of 33 mm.
Between the inner wall of the cylindrical chamber 2 and the end of the steel wires 9, a clearance of 2 mm is provided. One of the side walls of the cylindrical chamber of the apparatus is provided with an inlet tube 5 for the dispersing agent and an inlet tube 7 for the product to be dispersed.
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or near the other side wall. Examples of liquids acting as dispersing agents are mineral fuels, such as heavy oils, kerosene and gas oil, as well as animal or vegetable oils, waste oils, etc., while examples of interesting dispersible liquids are water and other bodies.
Outside the chamber 2, the base 10 also carries a motor 8, the output shaft of which is coupled to the rotary shaft 4.
A dispersing agent, such as for example heavy oil, is introduced into the dispersion chamber 2 through the tubing.
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is introduced into chamber 2 through the inlet tubing 7 into
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protrusions 9, which are in the form of thin steel wires
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so as to generate a shear section moving at high speed, and cause cavitation phenomena in the liquid near the posterior side of the series of protruding elements with respect to the direction of movement.
This results in an efficient dispersion of water in the form of ultrafine particles of the order of magnitude of a micron, as well as a no less efficient division of heavy oil into fine droplets and even into smaller molecules, resulting in a milky dispersion - The dispersion thus obtained is gradually pushed backwards, that is to say towards the outlet opening of the chamber 2 by the rotation of the steel wires 9 arranged in a helix, where it is evacuated through the outlet tubing 6:
The dispersion thus obtained is a milky-looking fuel oil based on heavy oil, the combustibility of which is appreciably improved by the explosive action of the ultrafine water droplets also present in the dispersion, and this with a double economic advantage. and ecological thanks, on the one hand, to a significantly lower consumption (from 1 to 3%) of heavy oil as a result of better combustion and, on the other hand, to a greatly reduced production (from 20 to 70 %) of pollutants, such as soot, dust and nitrogen oxides, entrained with the fumes.
Although the example of implementation described in the preceding lines relates to the preparation of a milky dispersion
fuel oil based on heavy oil and water acting respectively as a dispersing agent and dispersed component, a dispersion of fuel oil can also be prepared in a similar manner from heavy oil and oil unrefined waste used in a proportion of 70:30, and this for the direct recovery of waste oils, resulting in significant energy savings. In this case, the dispersion chamber 2 has an internal diameter of 100 to 250 mm, preferably 150 to 200 mm, while the diameter of the wires of a-
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their length varies from 20 to 35 mm, preferably from 27 to 33 mm. The distance between the outer end of the steel wires, on the one hand, and the inner wall of the dispersion chamber is equal to 1-5 mm, and preferably equal to 1-3 mm.
<EMI ID = 15.1> dispersion eye according to the invention. In this embodiment, the dispersion chamber 2, which is of the same kind as that of the previous embodiment illustrated in FIG. 1, is at one of its lateral sides provided with an inlet pipe 12 provided
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heavy or any other dispersing agent is provided at one end of the cylindrical wall of the dispersion chamber 2, while an inlet tube 7 for the dispersible liquid, such as water or the like, is provided at the middle section of this cylindrical wall. An oxygen-containing gas, such as air, is blown into the dispersion chamber 2 in a volumetric proportion of 1 to 5% relative to the pre-liquid.
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of the load of the engine 8. This is for example if, in the presence of a 3.7 kW engine 8, the dispersion chamber is supplied with air in a volumetric proportion of 1-5% of air by report
in oil, the required amperage is only around 18 A, while it rises to 22-30 A in the absence of air, which means a significant reduction in the charge of the engine if air is introduced into the dispersion chamber.
FIG. 4 also relates to another embodiment of the dispersing apparatus according to the invention, provided with a chamber
of dispersion 2 similar to that of the apparatus according to FIGS. 1 and 2, provided with an inlet tube for heavy oil or any
another dispersing agent passing through the cylindrical wall at one end of the chamber 2, but without an inlet tube for another liquid, such as water. The dispersing apparatus according to this latter embodiment is used in the a-
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des, waste oils, animal or vegetable oils, etc., which have a relatively high molecular weight.
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form of helically arranged steel wires, is rotated at high speed while heavy oil or any other combustible oil of this kind is introduced into the chamber
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move in the oil at a speed of 20-50 m / s, which causes significant cavitation phenomena in the oil near the rear side of the helical series of wires 9 relative to the direction of movement. Under the combined effect of high pressure and high temperature, the fuel oil components are broken up into smaller molecules and ultrafine particles, which are dispersed as the oil temperature rises by 20 -40 "C. The oil thus becomes
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the combustion chamber of a boiler, as well as its mixture with air, all this so as to make it more easily flammable and to make its combustion more complete.
Thus, for example, when heavy oil (fuel oil), treated by high speed stirring in an apparatus according to the invention, is injected into the combustion chamber of a boiler, it burns better with, as As a result, a net increase (6.1%) in the efficiency of the boiler and a significant reduction (7.1%) in the consumption of fuel oil. In addition, the com-
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the great ecological advantage of the practically total absence of carbon monoxide in the flue gases and of a great reduction in the content of nitrogen oxide and other pollutants of these
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Finally, thanks to the improvement in its combustibility, the fuel oil treated by the process of the invention can, unlike untreated oil, be used directly without
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preheating by means of a preheater.
It goes without saying that the invention is not limited to the examples of implementation described in the preceding lines, but provides for all kinds of modifications, additions and adaptations thereof, obviously provided that it does not go beyond its defined framework. by the claims formulated below.
CLAIMS.
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in that it consists of a closed chamber in the form of a hollow cylinder, closed on either side by a bottom, of a rotor arranged coaxially inside this cylinder and carrying a plurality of projecting elements in the form of metal wires implanted in its peripheral wall, of at least one inlet pipe fixed to one end of said cylindrical chamber and serving for the introduction of a liquid, of an outlet pipe attached to the other end of said cylindrical chamber and serving for the evacuation of the dispersion prepared therein, and of an external control device mounted near one of the bottoms of said chamber and serving for high rotation speed of said rotor.