FR2716123A1 - Dispositif d'activation de fluides et procédé en faisant utilisation. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif permettant l'activation d'un fluide circulant entre un réservoir d'entrée (1) et un réservoir de sortie (3) au sein d'une unité de traitement (2) sous l'effet d'au moins une arrivée (61 ) de gaz comprimé. Le dispositif est caractérisé en ce que l'unité de traitement (2) inclut des conduits (51 , 52 ) de circulation de fluide se présentant sous la forme d'une courbe CN , avec N entier supérieur ou égal à 2, CN étant définie par la relation récurrente suivante: - C1 est une cycloïde gauche dans le référentiel orthonormé, - pour tout N entier supérieur ou égal à 1, CN + 1 est une cycloïde gauche dans le référentiel courbe lié à CN . L'invention concerne également un procédé d'activation utilisant ce dispositif, ainsi que différentes applications de ce dispositif.

Description

L'invention se situe dans le domaine technique de l'activation des fluides et des solides. L'activation désigne ltensemble des traitements permettant de modifier certaines propriétés physiques et chimiques des fluides et des solides, ces derniers étant alors dits activés.

On connaît par le FR-A-966735 un procédé et des appareillages permettant d'exercer une influence sur les modifications d'état de la matière, notamment par l'action d'appareils émissifs convenablement dirigés.

On sait qu'il existe aussi des phénomènes d'activation dus à la présence de formes, fixes ou mobiles, et présentant un minimum de symétrie dans un plan ou dans 1 'espace.

En outre, on connaît par les AT-A-113 487, AT-A122 144 et AT-A-134 543, des conduites d'eau de forme bien particulière, permettant la régulation de torrents ou de cours d'eau.

L'objet de l'invention est de proposer un dispositif présentant des caractéristiques fort différentes de celles des appareils de l'art antérieur, en vue d'une activation efficace des fluides, ainsi que d'une purification de certains de ceux-ci, comme l'eau ou la fumée. Il s'agit de soumettre ces fluides non pas à un effet de concentration et d'élimination par densité, mais à l'action de tourbillons centripètes dus aux formes très précises que présentent les différents modules de traitement du dispositif conforme à l'invention.

Pour ce faire, l'invention a pour objet un dispositif d'activation de fluides circulant entre un réservoir d'entrée et un réservoir de sortie au sein d'une unité de traitement, sous l'effet d'au moins une arrivée de gaz comprimé, dans lequel l'unité de traitement inclut des conduits de circulation de fluide se présentant sous la forme d'une couche CN, avec N entier supérieur ou égal à 2,
CN étant définie par la relation récurrente suivante
- C1 est une cycloïde gauche dans le référentiel orthonormé,
- pour tout N entier supérieur ou égal à 1, CN+1 est une cycloïde gauche dans le référentiel courbe lié à CN.

Par cycloïde gauche, il convient d'entendre la courbe décrite par un point appartenant à un rayon d'un cercle, lorsque ce dernier roule sur une droite et tourne autour de cette même droite. La cycloïde est dite stricte lorsque le point appartient au cercle, allongée lorsque la distance entre le point et le centre du cercle est supérieure au rayon, raccourcie lorsque cette distance est inférieure au rayon.

L'inventeur a constaté que, de manière surprenante, si l'on astreint un fluide sous pression de 1 à 8 bars à circuler au sein des conduits conformes à l'invention, ce fluide se trouve activé, à savoir que ses propriétés physiques et chimiques sont modifiées.

Cette activation persiste et se trouve stabilisée, même lorsque le fluide ne circule plus, lorsque les conduits sont réalisés en des alliages particuliers. C'est pourquoi il est avantageux d'utiliser en tant que matériau constitutif de ces conduits, un alliage entre un métal de base choisi parmi le cuivre, le chrome, le fer, le cobalt et le nickel, et des métaux plus lourds ajoutés en très petite quantité en poids. Il est préférable d'envisager comme métal de base le cuivre, et des métaux plus lourds constituant l'alliage seront pris parmi ceux possédant un numéro atomique Z compris entre 38 et 45 ou appartenant aux terres rares.

L'activation est renforcée lorsque les arrivées d'air comprimé se présentent également sous la forme de courbes CN, puisque l'air comprimé servant à mettre le fluide à traiter en mouvement, se trouve lui-même activé.

Un mode préféré de réalisation de l'invention consiste à utiliser, en vue de la construction de la courbe
CN finale, des cycloïdes gauches allongées.

L'inventeur a en outre constaté que le phénomène d'activation lié aux formes de la courbe CN, présente une efficacité variable en fonction de la valeur de N. Ainsi, l'activation est maximale dans le cas de conduits sous forme d'une courbe C3, à savoir dans le cas d'une cycloïde gauche allongée finale C3 s'enroulant autour d'une cycloïde gauche allongée intermédiaire C2 elle-même enroulée autour d'une cycloïde gauche allongée de départ C1.

Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'objet de l'invention.

- La figure 1 est une vue schématique globale du dispositif d'activation conforme à l'invention.

- La figure 2a illustre la construction d'une cycloïde gauche allongée au sens de l'invention.

- La figure 2b est une vue agrandie figurant le profil des conduits de circulation de fluide et d'arrivée d'air comprimé, conformes à l'invention.

- La figure 3 est une perspective en partie écorchée du système de deux demi pseudo-sphères conforme à l'invention.

Comme le montre la figure 1, le dispositif d'activation d'un fluide, inclut un réservoir d'entrée 1 de fluide à activer, une unité de traitement 2 ainsi qu'un réservoir de sortie 3 de fluide traité.

Il est à noter que ces trois entités constitutives de l'installation, reposent sur des bâtis, respectivement 41r 42 et 43, à une hauteur de plus en plus faible au fur et à mesure de la circulation du fluide.

Ainsi, cette dernière est facilitée par l'action de la pesanteur.

L'ensemble du dispositif comprend deux conduits 51 et 52 de circulation de fluide insérés dans l'unité de traitement 2, ainsi que trois conduits 61, 62 et 63 d'arrivée de gaz comprimé destinés à assurer la circulation du fluide le long de l'installation et disposés respectivement en relation avec le réservoir d'entrée 1, l'unité de traitement 2 et le réservoir de sortie 3.

Le profil et la nature spécifiques de ces conduits 5, 6 sont importants pour l'invention. Comme représenté sur la figure 2b, chacun de ces conduits se présente sous la forme d'une courbe C3 formée par une cycloïde gauche allongée finale enroulée autour d'une cycloïde gauche allongée intermédiaire C2 elle-même enroulée autour d'une cycloïde gauche allongée de départ C1.

En vue de la construction de C3, il s'agit tout d'abord d'envisager une cycloïde gauche allongée C1, telle que l'illustre la figure 2a.

Au sens de l'invention, une cycloïde gauche allongée C1 dans le repère orthonormé (x, y, z) résulte du mouvement d'un point A situé sur un diamètre du cercle CE mais à une distance du centre supérieure au rayon, lorsque ce cercle roule sur une droite D (qui correspond dans le cas présent à l'axe des abscisses) dans le sens de la flèche F1 et en même temps tourne autour de cette droite D suivant la flèche F2. Sur la figure 2a, les traits pointillés figurent les parties de la courbe qui sont invisibles si l'on considère opaques les plans P1, P2 et P3, alors que les traits pleins correspondent à des parties de la courbe visibles, à savoir dont les points présentent à la fois une abscisse, une ordonnée et une cote positives. On notera que la période de la cycloïde est de 2K ce qui correspond alors au point A' et que le cercle CE effectue un tour complet autour de la droite sur une longueur de 2s radians. Les points A1, A2 et A3 représentent l'intersection de la courbe avec respectivement les plans P1, P2 et P3.

Il s'avère que le tracé de C2 entraîne une légère modification de la forme de C1 qui n'est donc plus tout à fait une cycloïde gauche allongée. I1 en est de même lorsqu'on passe à l'élaboration de C3 ou C2 et à nouveau C1 sont légèrement déformées. On n'a donc pas une construction rigoureuse du genre de celle qu'on applique dans la théorie des objets dits fractals mais c'est en quelque sorte une généralisation du concept d'objet fractal. On est face à une nouvelle classe d'objets.

Néanmoins, au sujet des courbes C1, C2, C3 ... on gardera les dénominations de cycloïdes.

Il est également possible d'envisager des cyloïdes gauches strictes ou raccourcies, de même que des périodes de rotation complète du cercle autour de la droite qui soient différentes de 2s radians, par exemple comprises entre It et 2s radians.

Comme l'indique la figure 2b, la courbe C1 telle que construite ci-dessus, sert alors de support à la courbe
C2 qui est une cycloïde gauche allongée dans le référentiel courbe lié à C1, C3 étant réalisée sous forme d'une cycloide gauche allongée dans le référentiel courbe lié à C2. Les parties de C3 situées le plus proche de l'observateur sont représentées en trait plus épais.

Les conduits de circulation se présentent sous la forme d'une telle courbe C3 et permettent une activation sensible du fluide les traversant. En effet, chaque élément de fluide se trouvant à un point donné P3 de C3, se comporte comme s'il se trouvait en même temps en P1, P2 et P3, P1 et
P2 étant éloignés des origines respectives Ol et 2 de C1 et
C2 d'une distance égale à celle séparant O3 de P3, bien que les courbes C1 et C2 n'existent pas matériellement dans l'installation.

Les conduits de circulation 5 présentent une section transversale hexagonale, ou du type d'une courbe du troisième degré présentant des points d'inflexion.

Afin de stabiliser le phénomène d'activation, les conduits sont réalisés en cuivre lié à 2 % en poids à par exemple de l'indium, du molybdène etc...

Les conduits 6 d'arrivée de gaz comprimé sont également conformés en une courbe C3. Toutefois, s'il est avantageux de les réaliser de cette sorte puisque l'on active le gaz comprimé qui lui-même active d'autant plus le fluide, il ne s'agit pas d'un impératif absolu.

Ainsi, ces conduits d'arrivée de gaz peuvent présenter un profil classique, tel que serpentin hélicoïdal ou tube droit à section circulaire.

Le réservoir d'entrée 1 dont la contenance est choisie en fonction des possibilités de l'installation, se trouve alimenté, par l'intermédiaire d'une vanne d'entrée 7, en fluide à traiter dont la circulation est assurée par du gaz comprimé provenant du conduit 6i précédemment décrit.

L'unité de traitement 2 est disposée immédiatement en aval du réservoir d'entrée 1, et inclut, outre les deux conduits 5 de circulation précédemment décrits1 un réservoir intermédiaire 8 disposé entre ces deux conduits 5. Ce réservoir est le siège d'une activation supplémentaire conférée par la présence d'un système 10 de deux pseudosphères.

Comme le montre la figure 3, ce système 10 comprend deux demi pseudo-sphères 11 et 12, appelées par la suite respectivement interne et externe.

Ces deux demi pseudo-sphères sont creuses, définissant ainsi quatre surfaces
- S1 la surface extérieure de la pseudo-sphère externe 11
- S2 la surface intérieure de la pseudo-sphère externe 11
- S3 la surface extérieure de la pseudo-sphère interne 12
- S4 la surface intérieure de la pseudo-sphère interne 12.

Chacune des surfaces Sn, pour n de I à 4, correspond à la surface tronquée à courbure constante engendrée par la courbe d'équation paramétrique x x = an (t - th t), t y = a,/cht ; an > O tournant autour de son asymptote yy', pour n de 1 à 4 et a4 < a3 < a2 < al.

L'abscisse n aura par exemple comme valeur maximale San à 6an.

Le système 10 est apte à entrer en rotation autour de son axe asymptotique yy', par exemple sous l'effet d'un groupe motopropulseur 14.

Les deux demi pseudo-sphères 11 et 12 sont assujetties au moyen de deux traverses 13 ménageant un passage permettant au fluide de circuler entre les surfaces
S2 et S3 sous forme d'un mouvement hélicoïdal centripète.

Une gorge 15 est en outre ménagée en spirale au niveau de la surface S3, de sorte que la rotation puisse être générée par le fluide arrivant sous pression sans l'aide du groupe 14. Il est également envisageable de réaliser une telle gorge sur la surface S2, à la place de la gorge ménagée sur S3 ou en complément de cette dernière.

L'épaisseur des demi pseudo-sphères est choisie de manière à garantir une rigidité suffisante du système en fonction de la vitesse de rotation à laquelle ce dernier est astreint à tourner.

L'encombrement des traverses 13 est aussi réduit que possible, afin de ménager un passage entre les deux pseudo-sphères qui présente des dimensions maximales.

Une autre possibilité consiste à n'utiliser qu'une seule demi pseudo-sphère creuse sur la surface intérieure de laquelle est disposée une gorge en spirale.

Comme indiqué sur la figure 1, un conduit 6 de gaz comprimé décrit précédemment débouche au voisinage du système de pseudo-sphères, du côté de la section de plus faibles dimension de ces dernières, afin de refouler le fluide circulant entre les surfaces S2 et S3, ainsi qu'à l'intérieur de la pseudo-sphère 12.

Dans le cas d'une pseudo-sphère unique, l'arrivée de gaz comprimé est réalisée de manière à refouler le fluide circulant à l'intérieur de la pseudo-sphère.

En aval de ce dernier est disposé le réservoir 3 de sortie du fluide qui est susceptible d'être délivré sous pression par l'intermédiaire du conduit de gaz 63 décrit précédemment. Le fluide traité est distribué au moyen de la valve de sortie 17.

Un robinet 16 situé à la sortie du réservoir 8, permet en position fermée de prolonger le séjour du fluide dans le réservoir, et permet en position ouverte le passage du fluide dans le second conduit de circulation 52.

La conformation du dispositif d'activation selon l'invention est susceptible de différentes modifications.

Ainsi, l'homme du métier est à même de pourvoir l'unité de traitement de conduits de circulation ou de systèmes de pseudo-sphères supplémentaires, ou encore d'ajouter une autre arrivée de gaz comprimé au niveau du réservoir d'entrée. Toutes ces modifications concourent à améliorer l'efficacité de l'activation.

Le fonctionnement de l'installation décrite cidessus permet la mise en oeuvre d'un procédé visant à activer les fluides.

Il s'agit de faire circuler le fluide à traiter au sein de l'installation au moyen de gaz comprimé, sous une pression comprise entre 1 et 8 bars. Une activation maximale est obtenue lorsque cette pression est appliquée de manière sinusoïdale ou en vagues carrées. Il est possible de faire circuler un fluide en continu, en laissant le robinet 16 en position ouverte.

Une autre possibilité consiste à fermer ce robinet 16 ainsi que la vanne d'entrée 7 et à faire circuler une quantité limitée de fluide au sein du réservoir 8, et en particulier entre les deux demi pseudo-sphères 11 et 12.

Ensuite, il s'agit de refouler cette quantité de fluide par ouverture du robinet 16, et de renouveler le fluide à traiter en ouvrant la vanne d'entrée 7.

Il est à noter que la circulation entre les deux demi pseudo-sphères 11 et 12 peut être assurée dans les deux sens, en modulant les pressions auxquelles est délivré le gaz comprimé dans les conduits respectifs 61 et 62.

Une activation plus marquée du fluide à traiter peut être conférée par l'action de rayons életromagnétiques.

Ceux-ci sont appliqués sur différentes portions de l'unité de traitement au sein de laquelle circule le fluide, pendant une durée minimale de deux heures, de préférence trois heures, et présentent une longueur d'onde appartenant à l'un des intervalles suivants : 3800 à 3860 , 4400 à 4480 , 5500 à 5600 À et 8000 à 8700 .

Le dispositif et le procédé conformes à l'invention sont susceptibles de nombreuses applications, outre l'activation des fluides proprement dite.

Il est en effet possible d'appliquer l'invention à l'épuration et en particulier, au dessalement de l'eau.

A cet effet, il convient de préférence de placer, en aval du réservoir d'entrée, un filtre destiné à éliminer les impuretés grossières.

En outre, ce dispositif permet un traitement efficace des fumées industrielles présentant un taux de pollution élevé.

Dans les deux cas mentionnés ci-dessus, le fluide traité, à savoir respectivement l'eau et la fumée, se trouve à la fois épuré et activé.

L'invention trouve également son application dans l'activation des verres. Pour ce faire, on utilise un fluide, de préférence huile ou pétrole, activé au moyen du dispositif et du procédé décrits ci-dessus, dans lequel on effectue une trempe d'un verre placé à une température de 8500C à 18000C, de préférence 9000C à 10000C.

L'activation du verre apparaît dès la trempe, et s'amplifie lors du retour à température ordinaire.

Après examen au microscope électronique à balayage, on constate la présence, au sein du verre, de microbulles dont le diamètre et la répartition caractérise le procédé de trempe grâce auquel le matériau a été activé.

Il est possible d'obtenir des effets de vieillissement de produits de vinifications d'alcools contenus dans des récipients réalisés en de tels verres activés. Des bouteilles en verre activé contenant des alcools tels que cognac et armagnac, transmettent l'activation aux liquides qui perdent en quelque semaines un degré d'alcool ; leur couleur devient plus ambrée, leur goût éthylique disparaît comme dans le cas d'alcools vieillis en fût durant plusieurs années.

Ces verres activés à micro-bulles transmettent leurs propriétés aux formes et objets qui peuvent leur être associés. Ainsi, des fours à micro-ondes associés à de tels verres activent les aliments qu'ils réchauffent. On peut citer également l'application aux vitrages de serres, d'immeubles, aux lunettes à verres incolores et colorés, pare-brise de voiture ainsi qu'aux bouteilles destinées à recueillir soit des liquides alimentaires, soit des parfums, soit des solutions à fin de traitement médical.

L'invention trouve en outre son application dans l'activation des métaux purs ou alliés, des céramiques, des matières plastiques dures et des terres cuites. A cette effet, il convient de plonger le matériau à traiter dans un fluide activé au préalable, de préférence de l'huile ou du pétrole. Puis, il s'agit de porter l'ensemble à très basse température, à savoir inférieure à - 400C et de préférence à - 800C, durant au moins 1 heure.

La remontée à température ordinaire n'affecte nullement l'activation des matériaux traités. De plus, ces derniers sont susceptibles de propager leurs propriétés à leur contenu, dans le cas de récipients par exemple, et également aux ondes électromagnétiques traversant ces récipients ou se réfléchissant sur leur surface.

L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, puisque diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'activation de fluide circulant entre un réservoir d'entrée et un réservoir de sortie au sein d'une unité de traitement sous l'effet d'au moins une arrivée de gaz comprimé1 caractérisé en ce que l'unité de traitement (2) inclut des conduits (51 52) de circulation de fluide se présentant sous la forme d'une courbe CN, avec N entier supérieur ou égal à 2, CN étant définie par la relation récurrente suivante

- C1 est une cycloïde gauche dans le référentiel orthonormé,

- pour tout N entier supérieur ou égal à 1, CN+1 est une cycloïde gauche dans le référentiel courbe lié à CN.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conduits (51, 52) de circulation de fluide sont constitués d'un alliage d'un métal de base choisi parmi le cuivre, le chrome, le fer, le cobalt et le nickel, avec au moins un métal plus lourd ajouté en très petite quantité en poids.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le métal de base est le cuivre et le métal plus lourd possède un numéro atomique Z compris entre 38 et 45, ou appartient aux terres rares.

4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la courbe CN est définie à partir de cycloïdes gauches allongées.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que N = 3.

6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arrivée de gaz comprimé (61) assurant la circulation du fluide se présente sous la forme d'une courbe CN.

7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de traitement (2) inclut un réservoir intermédiaire (8) dans lequel est insérée au moins une portion de pseudo-sphère (11) creuse à même d'entrer en rotation autour de son axe asymptotique, et à l'intérieur de laquelle le fluide est apte à circuler.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la portion de pseudo-sphère (11) est entourée d'une portion de même longueur d'une pseudo-sphère externe (12) creuse de même axe, le fluide étant apte à circuler entre la surface interne (S2) de la pseudo-sphère externe (12) et la surface externe (S3) de la pseudo-sphère interne (11).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une arrivée de gaz comprimé (62) est disposée au niveau du côté de plus faible section de la (des) pseudo-sphère < s) (11, 12), afin de refouler le fluide se trouvant à l'intérieur de la (des) pseudo-sphère(s).

10. Procédé d'activation utilisant le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on fait circuler le fluide au sein de l'unité de traitement (2) au moyen de gaz comprimé, sous une pression comprise entre 1 et 8 bars.

11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la pression appliquée est sinusoïdale ou à vagues carrées.

12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que l'on soumet le fluide ou une portion de l'unité de traitement (2) où passe le fluide, à l'action de rayons électromagnétiques dont la longueur d'onde appartient à l'un des intervalles suivants : 3800 à 3860 , 4400 à 4480 , 5500 à 5600 , 8000 à 8700 .

13. Application du dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 8, au dessalement et à l'épuration des eaux.

14. Application du dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 8, au traitement des fumées.

15. Procédé d'activation des verres utilisant un fluide activé au moyen du procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'on trempe le verre à l'aide dudit fluide activé, à une température comprise entre 8500C et 18000C, de préférence entre 9000C et 10000C.

16. Procédé d'activation de métaux, céramiques, matières plastiques dures, terres cuites, utilisant un fluide activé au moyen du procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'on plonge le matériau dans ledit fluide activé et qu'on le porte à une température inférieure à - 400C, et de préférence - 800C, durant au moins 1 heure.