FR2755877A1

FR2755877A1 - Organe de barbotage d'un gaz dans un liquide

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Publication number: FR2755877A1
Application number: FR9714367A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1997-11-17
Publication date: 1998-05-22
Anticipated expiration: 2017-11-17
Also published as: GB2319189A; FR2755877B1; DE19750939B4; US5858283A; DE19750939A1; GB2319189B; GB9723724D0

Abstract

L'invention concerne un organe de barbotage d'un gaz dans un liquide. Elle se rapporte à un organe (10) qui comprend un mince diffuseur (11) plat et perméable au gaz, lié à une couche sous-jacente (12) afin qu'il reste un espace non lié qui reçoit un gaz introduit qui peut s'échapper uniquement à travers le diffuseur (11), le diffuseur (11) et la couche sous-jacente (12) étant liés dans des régions distantes de liaison (41) ayant une configuration et un espacement permettant au gaz introduit de circuler autour des régions de liaison et de remplir tout l'espace qui n'est pas occupé par les régions de liaison, et les régions de liaison sont espacées en fonction de la résistance mécanique et des propriétés d'allongement du diffuseur (11). Application aux opérations liquides-gaz.

Description

La présente invention concerne des diffuseurs et organes de barbotage

destinés à disperser des petites bulles

de gaz dans un liquide.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 422 043 décrit un perfectionnement apporté à un diffuseur d'organe de barbotage qui distribue efficacement de minuscules bulles de

gaz dans un liquide. Cet organe obtient ce résultat essen-

tiellement par utilisation d'un diffuseur perméable au gaz, ayant une interface à énergie élevée de surface, le liquide

permettant à de fines bulles de quitter la surface d'inter-

face et de pénétrer dans le liquide. L'interface à énergie superficielle élevée est de préférence supportée par un

matériau à faible énergie superficielle, empêchant la circu-

lation du liquide en retour et présentant une faible résistance au gaz par circulation. Pour des détails mis en oeuvre pour l'obtention de ces effets avec un diffuseur mince et peu coûteux, on peut donc se référer à ce brevet

des Etats-Unis d'Amérique n 5 422 043.

L'augmentation d'échelle d'un organe de barbotage afin que son diffuseur possède une grande surface qui permet la distribution de fines bulles dans un grand volume de liquide a nécessité d'autres perfectionnements par rapport à la technique connue des organes de barbotage. Par exemple, il est souhaitable, mais difficile, d'obtenir un organe de barbotage de grande surface qui ne se gonfle pas et qui ne flotte pas lors du fonctionnement. Si le diffuseur de l'organe de barbotage est formé de deux couches, comme cela est souvent souhaitable, il est préférable de déterminer un procédé satisfaisant pour que les deux couches restent en contact mutuel dans toute la zone de travail de l'organe de barbotage. La flottaison du diffuseur peut être évitée, de même que tout ce qui pourrait provoquer autrement une coalescence ou une association des fines bulles en bulles plus grosses. Des organes de barbotage de grandes dimensions peuvent aussi tirer avantage de la fabrication en matériaux souples, afin que leur manipulation soit facile. L'invention concerne ces problèmes ainsi que d'autres qui sont résolus par réalisation d'un appareil de barbotage efficace et peu

coûteux ayant une grande surface de diffuseur.

L'invention concerne ainsi un organe de barbotage ayant les propriétés avantageuses d'un diffuseur de grande surface qui comporte de préférence un mince diffuseur plat perméable au gaz collé à une couche sous-jacente qui retient le gaz introduit à la partie inférieure du diffuseur afin que le

gaz ne passe qu'à travers le diffuseur et dans le liquide.

Le diffuseur et la couche sous-jacente sont liés à la périphérie de l'organe de barbotage et suivant un dessin de points ou de courtes lignes dans des régions de liaison placées à l'intérieur de la périphérie. Un espace formé entre le diffuseur et la couche sous-jacente permet l'entrée du gaz qui doit se répartir autour des régions de liaison et dans la région délimitée à l'intérieur de la périphérie afin que la plus grande partie de la région du diffuseur reçoive

le gaz introduit. Les régions de liaison sont aussi mainte-

nues à une surface minimale afin qu'elles bouchent une

surface de diffuseur aussi faible que possible. Cette dispo-

sition de liaison peut assurer le maintien du diffuseur pratiquement à plat et en direction pratiquement parallèle à la couche sous-jacente, avec interposition de l'espace pendant le fonctionnement du diffuseur. En d'autres termes, cette disposition réduit au minimum le gonflement ou bombement du diffuseur et l'élargissement de son espace interne sous l'action du gaz introduit. Cette disposition présente plusieurs avantages pour le fonctionnement du

diffuseur, comme décrit dans la suite du présent mémoire.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en

référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue partiellement schématique et partiellement arrachée d'un mode de réalisation préféré d'organe de barbotage selon l'invention; les figures 2 à 4 sont des vues partiellement schématiques d'autres dessins de points et de lignes de liaison d'un diffuseur à une couche sous-jacente selon l'invention; les figures 5 et 6 sont des vues schématiques en élévation d'autres modes de réalisation du diffuseur selon l'invention; la figure 7 est une vue schématique d'un dessin de minuscules liaisons formées entre des couches ayant des énergies superficielles élevée et faible d'un diffuseur avantageux destiné à la mise en oeuvre de l'invention; la figure 8 est une vue schématique arrachée d'un dessin de points de liaison minuscules disposés entre les couches du diffuseur de la figure 7; la figure 9 est une vue schématique en élévation d'une autre variante du diffuseur selon l'invention; et la figure 10 est un schéma représentant le bombement

maximum d'un diffuseur, dans le cadre de l'invention.

L'organe 10 de barbotage de la figure 1 correspond à un mode de réalisation préféré de l'invention qui comprend

un diffuseur 11 de grande surface lié à une couche sous-

jacente 12. Bien que de nombreuses autres possibilités soient disponibles comme décrit dans la suite, le diffuseur 11 du mode de réalisation de la figure 1 est formé de deux

couches perméables au gaz 13 et 14, et la couche sous-

jacente 12 imperméable au gaz est formée d'une matière plas-

tique rigide ou d'un matériau métallique.

La liaison entre le diffuseur 11 et la couche sous-

jacente 12 permet l'entrée du gaz par l'entrée 15 et la dispersion du gaz très largement autour des régions de liaison et dans un espace formé entre les couches et dans

lequel le gaz est au contact de la face inférieure du diffu-

seur 11. Le gaz, qui n'a pas d'autres possibilités de s'échapper, traverse alors le diffuseur 11 et forme des bulles dans le liquide dans lequel est immergé l'organe 10 de barbotage. Des détails préférés et certaines variantes de

cette disposition sont décrits dans la suite.

On décrit maintenant le diffuseur.

Dans le cas d'un organe de barbotage de grande surface, le diffuseur 11 est de préférence mince et plat comme représenté sur la figure 1. La surface supérieure du diffuseur 11 forme une interface avec le liquide dans lequel est immergé l'organe 10 de barbotage, et la surface d'interface a de préférence une tension ou énergie superficielle élevée, d'au moins 46.10-3 N/m, afin que les bulles sortant dans le liquide à partir de l'interface du diffuseur soient aussi minuscules que possible. Dans le mode de réalisation

représenté sur la figure 1, l'interface d'énergie superfi-

cielle élevée est formée par une couche 13 qui est séparée d'une couche sous-jacente 14. La couche intermédiaire 13 est de préférence uniformément poreuse avec une multitude de pores fins qui répartissent le courant de gaz uniformément

et évitent la circulation de l'excès de gaz par les ouver-

tures relativement grandes.

La couche amont 14 a une faible énergie ou tension superficielle, de préférence inférieure à 46.10-3 N/m, et des pores très petits et de préférence uniformes afin qu'elle résiste à la circulation du liquide en sens inverse et forme

un trajet modérément résistif qui est perméable à la circu-

lation du gaz. La couche amont 14, en introduisant une certaine résistance à la circulation du gaz, combinée aux

pores fins et uniformément répartis, divise en fait le cou-

rant de gaz en une multitude de minuscules suintements. La couche amont 14 est aussi utilisée comme clapet de retenue résistant à la circulation de liquide en sens inverse à travers la couche 13, lorsque la circulation du gaz est interrompue. La couche 14 donne en outre de la résistance

mécanique et un certain support mécanique afin que la résis-

tance mécanique combinée et coopérante des couches 13 et 14 permette au diffuseur 11 de résister à la pression du gaz appliquée. Le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique nO 5 422 043 donne plus de renseignements sur les matériaux et caractéristiques préférés pour le diffuseur 11 à double couche. Cette combinaison souhaitable des caractéristiques réduit au minimum l'énergie nécessaire au passage à force du gaz à travers le diffuseur 11, tout en assurant l'obtention de bulles de gaz aussi petites que possible lorsqu'elles sont émises par les pores minuscules de la couche d'inter- face 13. La division du gaz qui traverse en bulles extrêmement petites assure la plus grande zone de contact

entre le gaz et le liquide lorsque les bulles remontent.

Cette caractéristique assure à son tour l'utilisation la

plus efficace du gaz qui barbote dans le liquide.

Il est aussi possible que le diffuseur 11 soit formé d'une seule couche solidaire d'un matériau ayant de façon générale une faible énergie superficielle, mais ayant une énergie superficielle élevée à la surface de l'interface coopérant avec le liquide. Des revêtements de surface de divers matériaux peuvent donner ce résultat, de même que des traitements tels que l'oxydation ou l'exposition à des plasmas. La surface d'interface de certains matériaux poreux à faible énergie superficielle, par exemple une polyoléfine liée à l'état fondu, peut prendre une énergie plus grande, et être donc plus efficace comme diffuseur, par imprégnation du matériau dans de l'eau pendant une certaine période. Le diffuseur doit avoir une multitude de pores fins, et ceux-ci ont avantageusement une dimension et une distribution uniformes pour la division du courant de gaz en une

multitude de minuscules suintements à travers le diffuseur.

Le diffuseur doit aussi être suffisamment robuste pour contenir le gaz dans l'espace compris sous le diffuseur, et

doit résister à la fois au gaz et au liquide.

Le diffuseur 11 peut aussi être formé d'une seule

couche d'un matériau à pores fins et uniformes et de préfé-

rence à énergie superficielle élevée. La résistance mécanique, la résistance du matériau et la distribution uniforme des pores fins sont importantes pour l'obtention d'un diffuseur satisfaisant. Une couche unique d'un matériau

poreux à énergie superficielle élevée peut donner satis-

faction comme diffuseur, mais ne présente pas la résistance voulue à la pénétration de l'eau lorsque le courant du gaz est interrompu. Un tel diffuseur est combiné de préférence à un clapet de retenue placé en amont ou dans une couche sous-jacente pour résister à la circulation en sens inverse lorsque l'introduction du gaz cesse. Divers clapets de retenue sont disponibles et utilisables à cet effet, y compris des soupapes à champignon, des soupapes à lame, des soupapes élastomères à fente et de nombreux autres types. Un clapet de retenue convenable qui peut remplir la fonction de la couche de faible énergie superficielle pour la résistance à la circulation du liquide en sens inverse vers la canalisation de l'entrée de gaz peut être moins efficace

pour la réduction de la pénétration du liquide et les impu-

retés entraînées par le liquide dans les pores du diffuseur.

Un diffuseur démuni d'une couche à faible énergie superficielle est de préférence résistant de manière convenable afin qu'il résiste à la pression du gaz tout en

ayant une porosité fine et uniforme.

Le mode de réalisation d'organe 50 de barbotage de la

figure 9 indique schématiquement la possibilité de l'utili-

sation d'un clapet de retenue 55 placé dans une couche sous-

jacente 52 à laquelle est lié un diffuseur 51 placé au-

dessus. Le clapet de retenue 55 est de préférence combiné à l'entrée 15 de circulation de gaz et la liaison du diffuseur 51 à la couche sous- jacente 52 peut être réalisée par n'importe lequel des moyens décrits dans la suite. Un clapet de retenue peut être utile avec la couche de faible énergie superficielle qui résiste à la circulation en sens inverse afin que cette circulation en sens inverse soit évitée lorsque la pression de l'eau peut dépasser les possibilités de résistance de la couche à faible tension superficielle ou peut provoquer une contrainte indésirable dans les couches

poreuses après l'arrêt de la circulation du gaz.

Lorsque le diffuseur il est formé de deux couches 13 et 14, celles-ci sont de préférence liées mutuellement comme représenté schématiquement sur les figures 7 et 8. Dans le cas d'un organe de barbotage, les couches multiples du diffuseur 11 agissent de préférence comme couches solidaires uniques afin que les couches de liaison 13 et 14 s'associent de préférence intimement. L'écoulement du gaz dans les couches 13 et 14 s'effectue de préférence directement à travers ces couches, en direction perpendiculaire à leur plan, et l'écoulement latéral du gaz entre les couches 13 et 14 doit être évité. En plus de la liaison qui a tendance à donner ce résultat, la réalisation d'une couche 13 afin qu'elle soit un peu plus poreuse que la couche 14 est aussi souhaitable. La circulation du gaz à travers la couche 14 ne donne pas alors la plus grande résistance de passage dans la couche 13 si bien que le gaz a tendance à s'écouler directement à travers la couche 13 au lieu de se disperser

latéralement entre les couches 13 et 14.

Il est préférable que la liaison entre les couches 13 et 14 mette en oeuvre une multitude de points adhésifs 16 disposés suivant un arrangement régulier comme indiqué sur les figures 7 et 8. De nombreux diagrammes différents d'arrangements peuvent être utilisés, et l'espacement entre les points adhésifs peut varier compte tenu du but de la liaison robuste des couches 13 et 14 l'une à l'autre, avec réduction aussi peu que possible de la section du diffuseur 11 qui permet la traversée du gaz. Comme la circulation latérale du gaz n'est pas souhaitable entre les couches 13 et 14, le diagramme de l'arrangement de liaison peut former

des courbes fermées telles que des cercles ou des carrés.

Des dessins en forme de grilles ou de hachures sont aussi possibles, et les dessins de liaison satisfaisants ne sont limités que par l'avantage de la réduction au minimum des surfaces de liaison avec l'augmentation au maximum de

l'interconnexion intime des couches 13 et 14.

Un procédé préféré pour la liaison nécessaire comprend l'utilisation d'un adhésif très visqueux qui ne se déplace pas par un effet de mèche et qui ne s'écoule pas vers l'extérieur ou à travers les couches 13 et 14. En plus de l'obtention d'une liaison fiable entre les couches, une ligne ou un point adhésif peut avoir une dimension aussi petite que possible en pratique et doit rester petit lorsque les couches sont repoussées en coopération avec le dessin adhésif entre elles. Ce résultat peut être obtenu par impression en creux de lignes ou points adhésifs 16 sur l'une des couches 13 ou 14 puis par application d'une pression aux couches afin qu'elles soient rapprochées, sur le dessin imprimé. Le stratifié résultant a des couches qui sont pratiquement rendues solidaires et qui restent

pratiquement perméables pour la traversée du gaz.

On considère maintenant la couche sous-jacente.

Une fonction d'une couche sous-jacente dans un diffu-

seur d'organe de barbotage selon l'invention est de retenir le gaz introduit dans la région de l'espace formé sous le diffuseur afin que le gaz ne puisse pas s'échapper par un trajet quelconque autre que la traversée du diffuseur et la pénétration dans le liquide sous forme de bulles fines. La couche sous-jacente peut augmenter le poids qui maintient le diffuseur immergé sous la surface du liquide et peut aussi faciliter le maintien du diffuseur à une forme plate lors du fonctionnement. Une entrée 15 de gaz dirige le gaz introduit

dans la région de l'espace formé entre la couche sous-

jacente et le diffuseur, et une entrée peut former un

collecteur ou être multipliée de diverses manières.

La couche sous-jacente rigide 12 du mode de réalisation

de la figure 1 ne représente que l'une de plusieurs possi-

bilités. La couche 12 peut être formée de métal, de matière plastique, d'une céramique, d'un verre, de béton ou d'autres matériaux présentant quelques avantages. Ceux-ci comprennent le maintien du diffuseur 11 à plat par formation d'une

surface plate et rigide à laquelle est fixé le diffuseur 11.

La couche 12 peut aussi donner le poids nécessaire à l'enfoncement de l'organe 10 de barbotage au fond d'un réservoir ou d'une mare de liquide destiné à recevoir les bulles. Une couche sous-jacente rigide 12 donne aussi un support mécanique en permettant au diffuseur 11 d'être plus mince et plus souple et éventuellement de loger un clapet de

retenue à une entrée de gaz 15.

La flexibilité et la légèreté sont aussi souhaitables

pour un organe de barbotage, surtout car ces caracté-

ristiques ont tendance à contribuer à la réduction du coût.

Un exemple d'organe de barbotage souple et léger 20 ayant une couche 22 sous le diffuseur 21 est représenté sur la figure 5. La couche sousjacente 22 est de préférence formée d'une mince feuille d'une matière à base d'une résine et, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, la couche 22 est gaufrée ou réalisée d'une autre manière avec des saillies ou bosses 26 qui sont mises en oeuvre pour la liaison des couches 21 et 22 comme décrit plus en détail

dans la suite.

Les masses 25 sont combinées à la couche sous-jacente 22 afin qu'elles s'opposent à la flottabilité. La souplesse et la légèreté permettent un pliage ou un roulement d'un organe de barbotage de grande surface, facilitant la

manutention et la maintenance.

L'organe 30 de barbotage de la figure 6 indique la possibilité de formation de la couche sous-jacente avec de multiples couches et matériaux. La couche 32 placée sous le diffuseur 31 comporte une souscouche 33 liée à la couche 32 le long de lignes parallèles et espacées 34 qui forment des poches 36 de lest. Elles peuvent être remplies d'un matériau peu coûteux tel que du sable 35 qui s'oppose à la flottaison

de l'organe 30 de barbotage.

On considère maintenant la liaison du diffuseur et de

la couche sous-jacente.

Le diffuseur et la couche sous-jacente sont liés à leur périphérie afin que la couche sous-jacente, imperméable au gaz, retienne le gaz introduit sous le diffuseur. Ces couches sont aussi liées mutuellement à l'intérieur de leur périphérie avec un diagramme de régions de liaison qui permet l'écoulement du gaz par un espace formé entre le diffuseur et la couche sous-jacente. Le dessin de liaison maintient aussi le diffuseur et la couche sous-jacente en direction pratiquement parallèle l'une à l'autre dans ledit espace afin que le diffuseur ne présente pratiquement pas de bombement et que l'épaisseur de cet espace reste proche

d'une valeur minimale.

De nombreux dispositifs et dessins de liaison peuvent être choisis à cet effet. Un dessin de liaison formé de courtes lignes adhésives 41 par exemple raccorde le diffu- seur 11 à une couche rigide 12 dans l'organe 10 de barbotage des figures 1 et 2. De courtes lignes de liaison 41 sont placées à l'intérieur de la liaison périphérique 40 afin que le gaz introduit puisse passer autour des lignes de liaison 41 et entre celles-ci et s'étendent dans la zone non liée formée à l'intérieur de la liaison périphérique 40. Les lignes de liaison 41 de préférence ne sont pas plus proches les unes des autres que nécessaire afin que le diffuseur 11 ne se gonfle pas. L'espace ou la distance compris entre les

points ou lignes de liaison dépend en partie de la résis-

tance mécanique et des possibilités d'étirage du diffuseur 11 car ces caractéristiques permettent à un diffuseur robuste et pratiquement non étirable de couvrir une plus grande distance entre les régions de liaison et nécessitent d'un diffuseur moins robuste qu'il s'étire plus, afin qu'il recouvre de plus courtes distances entre les régions de liaison. Un certain bombement discernable du diffuseur entre les régions de liaison est inévitable, mais il est de préférence réduit au minimum par rapprochement suffisant des régions de liaison. Le bombement maximal permis préféré du diffuseur 11

entre les lignes 41 de liaison est représenté schéma-

tiquement sur la figure 10. Par rapport à une droite a placée entre deux lignes adjacentes 41 de liaison, la hauteur maximale de bombement b du diffuseur 11 est de préférence limitée à 6 mm environ, indépendamment de la distance comprise entre les régions de liaison. La hauteur b peut aussi être considérée comme la hauteur de l'espace compris entre le diffuseur et une couche sous-jacente (non représentée sur la figure 10), et la hauteur de cet espace est aussi de préférence limitée à une valeur maximale d'environ 6 mm. Comme la hauteur de cet espace est 1! partiellement fonction de la capacité d'étirage d'un diffuseur recouvrant une certaine distance entre les lignes de liaison 41, la hauteur b est aussi liée à la longueur de la ligne a. La relation préférée à cet égard est telle que l'augmentation de hauteur b du diffuseur sous l'action de la pression du gaz, au-delà de la droite a comprise entre les lignes 41 de liaison, ne doit pas dépasser la plus grande des valeurs choisies entre 30 % environ de la longueur de la

droite a et 6 mm environ.

Le bombement d'un diffuseur entre les régions de liai-

son affecte aussi la force de pelage que peut appliquer le diffuseur aux régions de liaison sous l'action de la pression du gaz introduit sous un diffuseur. Il est souhaitable de maintenir les forces de pelage de la liaison afin qu'elles agissent avec des angles faibles, puisque les régions de liaison peuvent avoir une résistance plus faible aux forces de pelage qu'aux forces appliquées sous forme d'une tension. Pour cette raison, il est préférable que l'angle a du diffuseur 11 au-dessus de la droite a reliant les régions de liaison ne dépasse pas 30 environ. Ceci s'applique en particulier à des distances relativement grandes de diffuseur entre des régions adjacentes de liaison car de plus grandes distances soumettent une plus grande surface de diffuseur à la pression du gaz et augmentent

ainsi la force de pelage.

Le grand rapprochement des lignes de liaison 41 pré-

sente plusieurs avantages. Il permet une distribution pério-

dique et uniforme de la résistance de liaison dans toute la région de l'espace de l'organe de barbotage, et a tendance à maintenir le diffuseur 11 presque plat et sans bombement, sur de courtes distances entre des lignes de liaison 41. En

outre, les liaisons ont en général une plus grande résis-

tance à la traction qu'au pelage, si bien que le maintien du diffuseur presque à plat évite l'application de forces de pelage aux liaisons. Le maintien du diffuseur presque à plat, au lieu de permettre au diffuseur de se bomber à une plus grande hauteur entre des régions de liaison espacées, assure le lancement des bulles dans le liquide à partir d'une surface plane approximativement perpendiculaire à la direction de montée des bulles si bien que la coalescence des bulles peut être mieux contrariée. Un diffuseur très bombé lance les bulles à partir de surfaces inclinées par rapport à la direction de montée des bulles, facilitant la coalescence des bulles provenant des niveaux inférieurs avec les bulles sortant à des niveaux supérieurs. En outre, le gaz a tendance à se concentrer dans les régions les plus hautes d'un diffuseur bombé, à l'endroit o la pression hydraulique est la plus basse. Ces deux facteurs réduisent l'uniformité de la distribution des bulles fines. Enfin, de plus courtes distances entre les régions de liaison réduisent la résistance mécanique que doit avoir le matériau du diffuseur pour résister à la pression du gaz qui se trouve dans l'espace sous-jacent. La pression du gaz appliquée à de plus petites surfaces entre les régions de liaison nécessite une moindre résistance à la fois du

diffuseur et des liaisons.

Une multitude de variantes de dessins de courtes lignes

de liaison est possible, comme le suggère le mode de réali-

sation de la figure 3 dans lequel les lignes de liaison 41 sont disposées avec un dessin en chevrons. L'entrée 15 de gaz est formée dans une région d'extrémité de l'organe de barbotage et le gaz s'écoule autour des lignes inclinées de liaison et entre celles-ci pour passer dans la région de

l'espace formé à l'intérieur de la liaison périphérique 40.

Des régions 43 de liaison en forme de points peuvent remplacer les courtes lignes de liaison comme le suggère le mode de réalisation de la figure 4. Comme les lignes 41 de

liaison, les régions 43 sont suffisamment proches pour évi-

ter tout bombement important du diffuseur comme décrit précédemment. Une configuration de dessin de liaison qui doit être évitée est formée par des courbes fermées telles que des cercles ou carrés qui peuvent empêcher le gaz de circuler dans les régions de diffuseur contenues à l'intérieur des courbes fermées. Un dessin de liaison non seulement doit permettre au gaz de s'écouler dans l'espace placé sous le diffuseur mais doit aussi occuper une surface minimale du diffuseur en laissant une surface maximale disponible pour la circulation du gaz et la formation des bulles fines. Les adhésifs utilisés pour la formation des points ou lignes de liaison sont de préférence visqueux et dépourvus d'effet de mèche afin qu'ils ne bouchent qu'un nombre aussi réduit que possible des pores du diffuseur et empêchent le

passage de l'adhésif à travers le diffuseur. Il est indé-

sirable que l'adhésif atteigne la surface du diffuseur qui

forme l'interface avec le liquide, car l'énergie superfi-

cielle est réduite et la dimension des bulles augmente.

Les régions de liaison formées entre un diffuseur et

une couche sous-jacente ne sont pas obligatoirement adhé-

sives. Il est possible d'utiliser des liaisons formées par un solvant et des soudures thermiques. Cependant, il faut éviter les ensembles de serrage ou de fixation qui s'étendent un peu au-dessus de la surface supérieure de l'interface du diffuseur avec le liquide. Les têtes de vis, agrafes, barres de serrage ou analogues placées à la surface du diffuseur ou au-dessus, forment une région à faible tension superficielle qui provoque la coalescence des bulles minuscules sous forme de bulles plus grosses avant de quitter la surface du diffuseur. Une pince périphérique est une exception possible, surtout lors de l'utilisation d'une liaison périphérique large 40 entre le diffuseur et l'élément sous-jacent, si bien qu'une pince périphérique ne s'étend pas dans la zone de production de bulles du

diffuseur, à l'intérieur de la liaison périphérique.

Une certaine forme d'espacement peut être réalisée

entre un diffuseur et une couche sous-jacente pour l'éta-

blissement d'une épaisseur minimale voulue pour l'espace entre les deux. Il est préférable que l'épaisseur de l'espace ne dépasse pas 6 mm environ, et il est préférable d'utiliser des espaces encore beaucoup plus petits, dans la mesure o l'espace lui-même ne présente pas une résistance excessive à l'écoulement du gaz dans cet espace. Un dessin de régions de liaison formé par un adhésif et notamment par un adhésif très visqueux peut être utilisé comme mince

entretoise qui maintient un diffuseur et une couche sous- jacente suffisamment séparés pour permettre au gaz introduit d'assurer un

écartement important dans toute la région non

liée du diffuseur.

Un autre procédé donnant une épaisseur minimale de l'espace intermédiaire est représenté sur la figure 5 par les saillies gaufrées 26 formées dans la couche sous-jacente 22. Ces saillies 26 sont de préférence disposées avec un dessin de liaison formé de points ou de lignes courtes, comme décrit précédemment, afin que le gaz puisse s'écouler entre les saillies 26 et autour de celles-ci. Le diffuseur 21 est alors lié par un adhésif, un solvant ou par soudage thermique aux crêtes des saillies 26. Des saillies analogues peuvent être formées sur le diffuseur 21 afin qu'elles s'étendent vers le bas vers les points de contact et de

liaison avec une couche sous-jacente plate.

Un autre procédé d'établissement d'une épaisseur mini-

male dudit espace est représenté dans l'organe de barbotage de la figure 6. Dans ce cas, des entretoises 39 sont placées entre le diffuseur 31 et la couche sous-jacente 32,

à l'endroit o elles sont liées à chaque couche pour l'éta-

blissement de connexions liées entre les couches. Les entretoises 39 peuvent être formées de divers matériaux et avec de nombreuses configurations qui permettent au gaz de s'écouler autour des entretoises 39 tout en permettant la formation de liaisons fermes entre le diffuseur et la couche

sous-jacente par l'intermédiaire des entretoises. L'arran-

gement d'entretoises 39 peut être interconnecté, par exemple par des éléments plus minces que l'épaisseur dudit espace, si bien que les éléments d'interconnexion d'entretoises n'empêchent pas la circulation du gaz à toute la surface de l'organe de barbotage. Les entretoises 39 peuvent aussi être sélectionnées en matériau qui facilite la liaison à la fois au diffuseur et à la couche sous-jacente. Par exemple, un arrangement d'entretoises 39 peut être formé d'un matériau qui se ramollit et se lie à des températures inférieures aux températures correspondantes de ramollissement du diffuseur et de la couche sous- jacente. Une disposition quelconque d'entretoises assure de préférence le maintien de l'espace à la hauteur minimale utilisable, afin que le bombement du diffuseur soit de préférence minimal. La valeur optimale est

un espace mince et non bombé, tout en étant utilisable.

Une sélection et une combinaison soigneuses des maté-

riaux de l'organe de barbotage donnant des résultats préci-

tés permettent la réalisation d'organes de barbotage de grande surface, qui sont peu coûteux, légers, souples et faciles à manipuler. Lors du fonctionnement, ces organes de barbotage peuvent être très efficaces car ils nécessitent peu d'énergie pour le passage du gaz dans le diffuseur et séparent efficacement le courant du gaz en une multitude de bulles minuscules. Un organe de barbotage réalisé selon l'invention peut être peu coûteux car il réduit au minimum la quantité de gaz nécessaire, il augmente au maximum l'effet du gaz utilisé, et il distribue cet effet largement

dans un volume de liquide.

Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses

éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.

Claims

REVENDICATIONS

1. Organe de barbotage (10, 20, 30, 50) d'un gaz dans un liquide audessous de la surface du liquide, caractérisé en ce qu'il comprend: a) un mince diffuseur (11, 21, 31, 51) plat et per- méable au gaz, lié à une couche sous-jacente (12, 22, 32, 52) afin qu'il reste un espace non lié qui reçoit un gaz

introduit et permet au gaz introduit de s'échapper unique-

ment à travers le diffuseur (11, 21, 31, 51),

b) le diffuseur (11, 21, 31, 51) et la couche sous-

jacente (12, 22, 32, 52) étant liés dans des régions dis-

tantes de liaison, c) les régions de liaison ayant une configuration et un espacement permettant au gaz introduit de circuler autour des régions de liaison et de remplir toute la surface de l'espace comprise à l'intérieur de la périphérie et qui n'est pas occupée par les régions de liaison, et d) les régions de liaison étant espacées en fonction de la résistance mécanique et des propriétés d'allongement du diffuseur (11, 21, 31, 51) de manière que l'augmentation de hauteur de l'espace sous l'action de la pression du gaz introduit ne dépasse pas la plus grande des deux valeurs choisies parmi 6 mm environ et 30 % environ de l'espace

compris entre les régions adjacentes de liaison.

2. Organe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diffuseur (11, 21, 31, 51) est formé d'une couche d'énergie superficielle élevée, liée à une couche de faible

énergie superficielle.

3. Organe selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisé en ce que la liaison des couches du diffuseur (11, 21, 31, 51) se produit à une multitude de minuscules régions.

4. Organe selon l'une quelconque des revendications 1

à 3, caractérisé en ce que la liaison des couches de diffuseur (11, 21, 31, 51) limite notablement l'écoulement latéral du gaz entre les couches du diffuseur (11, 21, 31, 51).

5. Organe selon l'une quelconque des revendications 1

à 4, caractérisé en ce que le diffuseur (11, 21, 31, 51) a une surface d'interface avec le liquide qui possède une énergie superficielle élevée et une interface avec le gaz qui possède une faible énergie superficielle.

6. Organe selon l'une quelconque des revendications 1

à 5, caractérisé en ce que le diffuseur (11, 21, 31, 51) et la couche sous-jacente (12, 22, 32, 52) sont tous deux souples.

7. Organe selon l'une quelconque des revendications 1

à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des entretoises établissant une épaisseur de l'espace compris entre le diffuseur (11, 21, 31, 51) et la couche sous-jacente (12,

22, 32, 52).

8. Organe selon l'une quelconque des revendications 1

à 7, caractérisé en ce qu'aucun élément de l'organe de barbotage (10, 20, 30, 50) ne s'étend au-dessus de la surface d'interface du diffuseur (11, 21, 31, 51) avec le

liquide à l'intérieur de la liaison périphérique.

9. Organe selon l'une quelconque des revendications 1

à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un élément destiné à résister à la circulation du liquide en sens inverse à

travers le diffuseur (11, 21, 31, 51) lorsque la trans-

mission du gaz est interrompue.

10. Organe selon l'une quelconque des revendications

1 à 9, caractérisé en ce que l'élément qui résiste à la circulation en sens inverse est un clapet de retenue (55)

disposé dans la couche sous-jacente (12, 22, 32, 52).