L'invention a trait à un procédé de dispersion des gouttelettes constituant le chapelet engendré lors du fractionnement d'un jet de liquide, notamment au cours de la granulation d'un produit par fractionnement d'un jet de ce produit, préalablement liquéfié, et par collecte des sphérules résultant de la solidification de ces gouttelettes. Il convient en effet. dans cette technique de granulation connue, d'empêcher toute collision entre les gouttelettes tant que ces dernières ne se sont pas solidifiées.
Si le jet qui se frac- tionne est un jet vertical descendant, il n'y a aucun danger de collision. car les gouttelettes sont soumises à l'accélération de la pesanteur. de sorte que tant la distance entre une gouttelette quelconque et celle qui le précède que la distance entre cette gouttelette quelconque et celle qui la suit s'accroît au fur et à mesure que cette gouttelette choit. Cependant, la granulation à partir d'un jet vertical descendant nécessite des installations dont le rapport hauteur largeur a une valeur relativement élevée, de l'ordre de 10 à 100. ce qui peut présenter des problèmes d'encombrement.
On a donc développé des installations qui utilisent un jet oblique ascendant. engendré par un ajutage ayant une inclinaison sensiblement égale à 45 et on opère le fractionnement. en général forcé. de ce jet dans sa partie ascendante: les gouttelettes décrivent alors une trajectoire du type balistique, donc parabolique (a la déformation près que cause la résistance de l'air). On s'est aperçu toutefois que, même lorsque le jet est très stable. le fractionnement imprime aux gouttelettes des vitesses initiales dont les vecteurs ne sont pas tous identiques, mais sont dispersés dans un cône dont l'axe coïncide avec la tangente à la trajectoire du jet au point de fractionnement.
Il en résulte que certaines gouttelettes ont une vitesse initiale inclinée à plus de 45' et que d'autres ont une vitesse initiale inclinée à moins de 45 . Or la balistique enseigne que les trajectoires à élévation initiale supérieure à 45 sont des trajectoires plongeantes qui intersectent les trajectoires tendues d'une élévation initiale inférieure à 45 .
Dans le cas de la granulation par fractionnement d'un jet oblique ascendant. on a donc un risque certain de collisions entre gouttelettes parcourant ces trajectoires intersectantes et il convient. pour obvier à cet inconvénient, de séparer horizontalement les trajectoires décrites par les gouttelettes successives, de manière que le lieu géométrique de ces trajectoires soit une surface sensiblement parabolique ayant la forme d'un éventail curviligne ouvert dans le sens horizontal, le point origine de cet éventail coïncidant sensiblement avec le point de fractionnement.
C'est une telle dispersion par séparation de trajectoires qu'opère le procédé qui constitue l'invention. Ce procédé est caractérisé par le fait que l'on applique à chacune desdites gouttelettes. en amont de l'endroit où elle se solidifie, une force électrique horizontale qui est perpendiculaire à la vitesse de cette gouttelette et qui la fait dévier hors du plan vertical contenant la trajectoire dudit chapelet, cette force variant d'une gouttelette à la suivante de ce chapelet de manière que la déviation subie par l'une quelconque d'entre elles diffère aussi bien de la déviation subie par celle qui la précède immédiatement et que de la déviation subie par celle qui lui succède immédiatement,
et de manière que les trajectoires de deux gouttelettes successives soient contenues dans des plans verticaux distincts dont l'intersection coïncide sensiblement avec la verticale passant par le point de fractionnement dudit jet.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ce dispositifest caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de charge agencé de manière à conférer une charge électrique aux gouttelettes dudit chapelet, et un moyen de déflexion électrique, englobant au moins une électrode reliée à une source électrique, cette électrode étant située à proximité de la trajectoire dudit chapelet, en amont de l'endroit où ces gouttelettes se solidifient, de manière à imprimer à chacune de ces gouttelettes une force capable de la faire dévier horizontalement hors de la trajectoire de ce chapelet, des moyens étant prévus pour faire varier cette force d'une gouttelette à la suivante.
La description qui va suivre se rapporte au procédé et à deux formes de réalisation du dispositif qui le met en oeuvre. Elle est illustrée par le dessin annexé, dans lequel:
La fig. I est un schéma illustrant le procédé.
Les fig. 2 et 3 sont des vues schématiques, en plan et en élévation, respectivement, représentant une première forme de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.
La fig. 4 représente, vue en plan, une variante de ce dispositif.
La fig. 5 représente, vue en plan, une deuxième forme de réalisation du dispositif.
Le procédé consiste (fig. 1) à faire agir sur les gouttelettes une force électrique horizontale variable, perpendiculaire à leur trajectoire moyenne I, c'est-à-dire au prolongement du jet 2. La variation de cette force est telle que l'effet exercé sur une gouttelette quelconque 3 du chapelet 4 diffère aussi bien de l'effet exercé sur la gouttelette précédente 5 que de l'effet exercé sur la gouttelette suivante 6. Il en résulte que chaque gouttelette décrit une trajectoire balistique qui est contenu dans un plan vertical différent, les traces de ces plans sur un plan horizontal quelconque, par exemple un plan passant par l'ajutage 7, dessinant un éventail 8 sensiblement centré sur le point de fractionnement 9 du jet.
Pour obtenir ce résultat, on peut recourir à plusieurs moyens que matérialisent différents dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé. Celui qui est représenté aux fig. 2 et 3 comprend une électrode annulaire 15 qui est située au point de fractionnement 9 du jet 2 et qui est disposée coaxialement à la tangente 16 à la trajectoire du jet en ce point. Cette électrode est connectée à l'un des pôles d'une source de tension électrique continue 17 dont l'autre pôle est relié à la masse. Cette électrode crée un champ électrique à l'endroit du point de fractionnement 9, de sorte que si le liquide constituant le jet 2 est conducteur, les gouttelettes du chapelet 4 en lequel se transforme ce jet par suite du fractionnement sont chargées par l'effet connu sous le nom d'influence électrique.
De part et d'autre du chapelet 4 sont situées des plaques verticales 18a, 18b reliées à l'un et à l'autre, respectivement, des pôles d'une source de tension alternative 19. Cette tension varie à une fréquence qui est basse par rapport à la cadence de succession des gouttelettes, de sorte que cette variation est insignifiante durant le temps que met chaque gouttelette à transiter dans l'espace délimité par cette paire d'électrodes. Les gouttelettes chargées subissent donc une force horizontale, dirigée perpendiculairement au prolongement de l'axe du jet 2, ce qui incline le plan de la trajectoire de chacune d'elles par rapport au plan vertical fixe contenant l'axe du jet 2. cette inclinaison résultant d'un pivotement de ce plan de trajectoire autour de la verticale 10 passant par le point de fractionnement 9.
L'ensemble des trajectoires individuelles s'ouvre donc et constitue une sorte d'éventail curviligne 8, de forme sensiblement parabolique, dont le sommet est situé au point de fractionnement 9. On obtient ainsi le résultat recherché, à savoir la séparation dans le sens horizontal des trajectoires des gouttelettes.
Au lieu de procéder séparément à la charge des gouttelettes à l'aide de l'électrode annulaire 15, et à la séparation de leurs trajectoires à l'aide de la paire d'électrodes 18a, 18b, on peut aussi recourir, comme le montre la variante représentée à la fig. 4, à une seule électrode 20, en forme de manchon cylindrique. Cette électrode cylindrique est placée de manière à encadrer le point de fractionnement 9, son axe coincidant avec la tangente au jet en ce point; de plus, elle est fixée à l'extrémité d'une tige isolante 21 qui le solidarise avec l'équipage mobile d'un vibreur 22, lequel est alimenté par une source non représentée de courant alternatif à basse fréquence. Le vibreur 22 imprime donc à l'électrode 20 un mouvement de va < t-vient dans une direction horizontale, mouvement qui est représenté par la flèche double 23.
En outre, I'électrode 20 est connectée, comme précédemment, à l'un des pôles d'une source de tension continue 24 dont l'autre pôle est connecté à la masse. Le liquide du jet 2 étant supposé être conducteur, tout se passe, pour ce qui est de la charge des gouttelettes, comme dans
la solution représentée aux fig. 2 et 3, décrites ci-dessus: il y a
charge par influence. Mais le fait que l'électrode 20 soit déplacée
périodiquement dans le sens horizontal donne naissance à une
force horizontale qui diffère d'une gouttelette à la suivante, de
sorte qu'on obtient, comme précédemment, une distribution
étalée des trajectoires le long d'un éventail curviligne parabo
lique 8.
Les dispositifs qui viennent d'être décrits supposent que le
liquide dont est formé le jet 2 est conducteur, ce qui permet
d'exploiter, pour charger les gouttelettes du chapelet 4, le phéno
mène de l'influence électrique. Lorsque ce liquide est mauvais
conducteur, voire isolant, il y a lieu de recourir à un dispositif
modifié comprenant un moyen de charge différent, capable de charger les gouttelettes isolantes. C'est ce que représente la fig. 5, dans laquelle ce moyen de charge est constitué par un moyen d'ionisation capable d'ioniser une partie au moins de l'atmo
sphère que doivent traverser les gouttelettes avant de parvenir au
système de déflexion électrique. De préférence, le moyen d'ionisa
tion agit au point de fractionnement 9.
Dans le dispositif repré
senté à la fig. 5, ce moyen d'ionisation est constitué par une pointe 30 qui est reliée à l'un des pôles d'une source 31 à haute tension, continue ou alternative, dont le voltage est suffisamment élevé pour que cette pointe soit le siège d'un effet corona qui ionise l'atmosphère environnante. Les gouttelettes prennent ainsi naissance dans un milieu ionisé et elles se recouvrent d'ions qui leur confèrent une charge électrique suffisante pour que, en traversant l'espace délimité par la paire d'électrodes 18a, 18b du système de déflexion, elles subissent la force horizontale décrite plus haut. On peut réduire le voltage exigé de la source 31 en disposant en regard de la pointe 30 une contre-pointe 32 reliée à la masse.
C'est là une disposition facultative, raison pour laquelle elle est représentée en traits interrompus à la fig. 5.
On peut aussi engendrer l'ionisation par d'autres moyens, par exemple en disposant au droit du point de fractionnement 9 une source radioactive.
The invention relates to a method of dispersing the droplets constituting the string generated during the fractionation of a jet of liquid, in particular during the granulation of a product by fractionation of a jet of this product, previously liquefied, and by collecting the spherules resulting from the solidification of these droplets. It is indeed appropriate. in this known granulation technique, to prevent any collision between the droplets as long as the latter have not solidified.
If the splitting jet is a downward vertical jet, there is no danger of collision. because the droplets are subjected to the acceleration of gravity. so that both the distance between any droplet and that which precedes it and the distance between this any droplet and that which follows it increases as this droplet falls. However, granulation from a downward vertical jet requires installations whose height-to-width ratio has a relatively high value, of the order of 10 to 100, which can present problems of bulk.
We have therefore developed installations which use an ascending oblique jet. generated by a nozzle having an inclination substantially equal to 45 and the fractionation is carried out. usually forced. of this jet in its ascending part: the droplets then describe a trajectory of the ballistic type, therefore parabolic (except for the deformation caused by the resistance of the air). It was found, however, that even when the jet is very stable. the fractionation imparts to the droplets initial velocities, the vectors of which are not all identical, but are dispersed in a cone whose axis coincides with the tangent to the trajectory of the jet at the point of fractionation.
As a result, some droplets have an inclined muzzle velocity greater than 45 'and others have an inclined muzzle velocity below 45'. However, ballistics teaches that trajectories with an initial elevation greater than 45 are plunging trajectories which intersect the trajectories stretched with an initial elevation lower than 45.
In the case of granulation by fractionation of an ascending oblique jet. there is therefore a certain risk of collisions between droplets traversing these intersecting trajectories and it is appropriate. to overcome this drawback, to horizontally separate the trajectories described by the successive droplets, so that the geometrical locus of these trajectories is a substantially parabolic surface having the shape of a curvilinear fan open in the horizontal direction, the point of origin of this fan substantially coinciding with the split point.
It is such a dispersion by separation of trajectories that the process which constitutes the invention operates. This method is characterized by the fact that one applies to each of said droplets. upstream from where it solidifies, a horizontal electric force which is perpendicular to the speed of this droplet and which causes it to deviate outside the vertical plane containing the path of said string, this force varying from one droplet to the next one this string in such a way that the deviation undergone by any one of them differs both from the deviation undergone by that which immediately precedes it and from the deviation undergone by that which immediately follows it,
and so that the trajectories of two successive droplets are contained in distinct vertical planes the intersection of which substantially coincides with the vertical passing through the point of fractionation of said jet.
The subject of the invention is also a device for implementing this method. This device is characterized by the fact that it comprises a charging means arranged so as to impart an electric charge to the droplets of said string, and an electric deflection means, including at least one electrode connected to an electric source, this electrode being located at proximity to the trajectory of said string, upstream of the place where these droplets solidify, so as to impart to each of these droplets a force capable of causing it to deviate horizontally out of the path of this string, means being provided to make vary this force from one droplet to the next.
The description which will follow relates to the method and to two embodiments of the device which implements it. It is illustrated by the accompanying drawing, in which:
Fig. I is a diagram illustrating the process.
Figs. 2 and 3 are schematic views, in plan and in elevation, respectively, showing a first embodiment of the device for carrying out the method.
Fig. 4 shows a plan view of a variant of this device.
Fig. 5 shows a plan view of a second embodiment of the device.
The process consists (fig. 1) in causing a variable horizontal electric force to act on the droplets, perpendicular to their mean trajectory I, that is to say to the prolongation of the jet 2. The variation of this force is such that the The effect exerted on any droplet 3 of the string 4 differs both from the effect exerted on the preceding droplet 5 and from the effect exerted on the following droplet 6. As a result, each droplet describes a ballistic trajectory which is contained in a different vertical plane, the traces of these planes on any horizontal plane, for example a plane passing through the nozzle 7, drawing a fan 8 substantially centered on the splitting point 9 of the jet.
To obtain this result, one can resort to several means embodied in different devices for the implementation of this method. The one shown in Figs. 2 and 3 comprises an annular electrode 15 which is located at the fractionation point 9 of the jet 2 and which is disposed coaxially with the tangent 16 to the trajectory of the jet at this point. This electrode is connected to one of the poles of a DC voltage source 17, the other pole of which is connected to ground. This electrode creates an electric field at the location of the fractionation point 9, so that if the liquid constituting the jet 2 is conductive, the droplets of the string 4 into which this jet is transformed as a result of the fractionation are charged by the effect known as electrical influence.
On either side of the string 4 are located vertical plates 18a, 18b connected to one and the other, respectively, of the poles of an alternating voltage source 19. This voltage varies at a frequency which is low. with respect to the rate of succession of the droplets, so that this variation is insignificant during the time that each droplet takes to transit through the space delimited by this pair of electrodes. The charged droplets therefore undergo a horizontal force, directed perpendicularly to the extension of the axis of the jet 2, which inclines the plane of the trajectory of each of them with respect to the fixed vertical plane containing the axis of the jet 2. This inclination resulting from a pivoting of this trajectory plane around the vertical 10 passing through the fractionation point 9.
The set of individual trajectories therefore opens and constitutes a sort of curvilinear fan 8, of substantially parabolic shape, the apex of which is located at the fractionation point 9. The desired result is thus obtained, namely the separation in the direction horizontal droplet trajectories.
Instead of proceeding separately to the charge of the droplets using the annular electrode 15, and to the separation of their trajectories using the pair of electrodes 18a, 18b, it is also possible to resort, as shown in the illustration. the variant shown in FIG. 4, with a single electrode 20, in the form of a cylindrical sleeve. This cylindrical electrode is placed so as to surround the fractionation point 9, its axis coinciding with the tangent to the jet at this point; in addition, it is fixed to the end of an insulating rod 21 which secures it to the movable assembly of a vibrator 22, which is supplied by a source not shown of alternating current at low frequency. The vibrator 22 therefore imparts to the electrode 20 a reciprocating movement in a horizontal direction, a movement which is represented by the double arrow 23.
In addition, the electrode 20 is connected, as before, to one of the poles of a direct voltage source 24, the other pole of which is connected to ground. The liquid of jet 2 being supposed to be conductive, everything happens, as regards the charge of the droplets, as in
the solution shown in FIGS. 2 and 3, described above: there are
charge by influence. But the fact that the electrode 20 is moved
periodically in the horizontal direction gives rise to a
horizontal force which differs from one droplet to the next, from
so that we obtain, as before, a distribution
spread out trajectories along a curvilinear parabo fan
lic 8.
The devices which have just been described assume that the
liquid from which jet 2 is formed is conductive, which allows
to use, to charge the droplets of string 4, the pheno
leads of electrical influence. When this liquid is bad
conductive or even insulating, it is necessary to use a device
modified comprising a different charging means capable of charging the insulating droplets. This is what fig. 5, in which this charging means is constituted by an ionization means capable of ionizing at least part of the atom.
sphere through which the droplets must pass before reaching the
electrical deflection system. Preferably, the means of ionisa
tion acts at the fractionation point 9.
In the device represented
felt in fig. 5, this ionization means is constituted by a tip 30 which is connected to one of the poles of a high voltage source 31, direct or alternating, the voltage of which is high enough for this tip to be the seat of a corona effect that ionizes the surrounding atmosphere. The droplets thus originate in an ionized medium and they become covered with ions which give them a sufficient electrical charge so that, crossing the space delimited by the pair of electrodes 18a, 18b of the deflection system, they are subjected to the force horizontal described above. The voltage required from the source 31 can be reduced by placing a tailstock 32 connected to ground opposite the point 30.
This is an optional arrangement, which is why it is shown in broken lines in FIG. 5.
The ionization can also be generated by other means, for example by placing a radioactive source in line with the fractionation point 9.