FR2887789A1 - Liquid dispersion method, involves turning rotor in such way that liquid is subjected to centrifugal force to cause liquid to be extracted and projected in surrounding medium in shape of drops, ultra fine droplets and vapor - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de dispersionThe present invention relates to a method and a dispersing device
d'una
liquide utilisable, notamment mais non exclusivement, à la brumisation, c'est-à-dire à la dispersion du liquide en gouttelettes de dimensions réglables, pouvant aller de gouttelettes fines, ultrafines, jusqu'à un stade très proche de la vaporisation. a liquid which can be used, in particular but not exclusively, for misting, that is to say for the dispersion of the liquid into droplets of adjustable size, which can range from fine, ultrafine droplets to a stage very close to vaporization.
D'une manière générale, on sait que pour disperser une masse liquide, on utilise habituellement des dispositifs faisant intervenir des pompes à haute pression débitant dans des bases de pulvérisations, éventuellement assistées par ultrasons. Une autre solution consiste à utiliser des jets d'air comprimé servant à fragmenter la phase liquide, par exemple, à la façon d'un pistolet de peinture ou un aérographe. In general, it is known that in order to disperse a liquid mass, devices using high-pressure pumps discharging into spray bases, possibly assisted by ultrasound, are usually used. Another solution is to use jets of compressed air to break up the liquid phase, for example, in the manner of a spray gun or an airbrush.
Dans tous les cas, il s'agit de dispositifs complexes, délicats à régler et relativement coûteux. En outre, ils exigent une maintenance particulièrement exigeante (risques de bouchage), ils sont très difficiles à régler et exigent un apport d'énergie relativement important. In all cases, these are complex devices, difficult to regulate and relatively expensive. In addition, they require particularly demanding maintenance (risk of clogging), they are very difficult to adjust and require a relatively large energy input.
L'invention a donc plus particulièrement pour but de résoudre ces problèmes et de réduire ces inconvénients de manière à obtenir des dispositifs de dispersion simples, efficaces, faciles à entretenir et cependant bon marché. The invention therefore more particularly aims to solve these problems and to reduce these disadvantages so as to obtain simple dispersing devices, effective, easy to maintain and yet cheap.
A cet effet, elle propose un procédé de dispersion consistant à soumettre le liquide à la fois à l'action dispersive de forces qui se développent spontanément à l'interface entre un liquide et un solide, telle que par exemple la force de capillarité et à faire tourner le solide de manière à soumettre le liquide divisé à une force centrifuge provoquant son extraction et sa projection dans le milieu environnant sous la forme de gouttes, gouttelettes, gouttelettes ultrafines, vapeur. For this purpose, it proposes a dispersion process consisting in subjecting the liquid to both the dispersive action of forces that develop spontaneously at the interface between a liquid and a solid, such as, for example, the capillary force and the rotating the solid so as to subject the divided liquid to a centrifugal force causing its extraction and projection into the surrounding medium in the form of drops, droplets, ultrafine droplets, steam.
Avantageusement, l'alimentation en liquide du solide pourra être assurée soit: 10 par aspiration due à la force centrifuge, par capillarité, grâce à une matière par exemple poreuse ou fibreuse ou pulvérulente présentant les affinités requises avec le liquide pour que se développe le phénomène de capillarité, par pompage, à l'aide de moyens de pompage, par gravité, par exemple, par un goutte à goutte. Advantageously, the liquid supply of the solid can be ensured either: by suction due to the centrifugal force, by capillarity, thanks to a material, for example porous or fibrous or pulverulent, having the affinities required with the liquid so that the phenomenon develops capillarity, by pumping, using pumping means, by gravity, for example, by a drip.
Par ailleurs, le susdit solide pourra être hétérogène et pourra comprendre une faction exerçant sur le liquide une force d'attraction interactive et une fraction 20 exerçant sur le liquide une force de répulsion interactive. Moreover, the aforesaid solid may be heterogeneous and may comprise a fraction exerting on the liquid an interactive force of attraction and a fraction exerting on the liquid an interactive repulsion force.
En outre, compte tenu du fait que l'on fait tourner le solide, on pourra, grâce à une conformation particulière du solide et/ou d'éléments additionnels, qui lui sont associés, provoquer un courant d'air qui, appliqué au liquide fragmenté ou vaporisé, complète la dispersion du liquide dans le milieu ambiant. In addition, given the fact that the solid is rotated, it can, thanks to a particular conformation of the solid and / or additional elements, associated with it, cause a stream of air which, applied to the liquid fragmented or vaporized, completes the dispersion of the liquid in the environment.
Ainsi, la fragmentation pourra s'appliquer à un plus grand volume de milieu ambiant. Thus, the fragmentation can be applied to a larger volume of ambient environment.
Bien entendu, l'invention concerne des dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit. Of course, the invention relates to devices for implementing the previously described method.
Ces dispositifs feront donc intervenir un corps rotatif en un matériau solide, rigide ou souple, pouvant, par exemple, être fibreux (micro fibreux), poreux, cellulaire, micro cellulaire, des moyens d'entraînement en rotation dudit corps et des moyens d'admission de liquide au contact dudit corps. These devices will thus involve a rotating body made of a solid material, rigid or flexible, which may, for example, be fibrous (micro fibrous), porous, cellular, micro cellular, means for rotating said body and means for intake of liquid in contact with said body.
De préférence, le corps pourra présenter des formes extérieures symétriques par rapport à son axe de rotation. Preferably, the body may have outer shapes symmetrical with respect to its axis of rotation.
Les faces radiales du corps pourront être au moins partiellement revêtues ou imprégnées par une couche étanche. The radial faces of the body may be at least partially coated or impregnated with a waterproof layer.
Le corps pourra être monté rotatif par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement creux servant à son alimentation en liquide. Dans ce cas, l'admission du liquide pourra s'effectuer grâce à l'aspiration engendrée par les forces centrifuges exercées sur le liquide à l'intérieur du corps et/ou par des moyens d'assistance utilisant la capillarité et/ou des moyens de pompage. The body may be rotatably mounted by means of a hollow drive shaft for its liquid supply. In this case, the admission of the liquid may be effected by the suction generated by the centrifugal forces exerted on the liquid inside the body and / or by assistance means using the capillarity and / or means pumping.
En variante, l'admission du liquide sur le corps pourra s'effectuer par gravité 20 au moyen d'un distributeur, par exemple, de type goutte à goutte, disposé au-dessus du corps. Alternatively, the admission of the liquid to the body can be carried out by gravity 20 by means of a distributor, for example, drip type, disposed above the body.
Des modes d'exécution du dispositif selon l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs avec référence aux dessins annexés dans 25 lesquels: La figure lest une vue en coupe schématique d'un premier mode d'exécution du dispositif selon l'invention; La figure 2 est une coupe schématique d'une variante d'exécution du dispositif de la figure 1; La figure 3 est une vue de dessus du disque utilisé dans les dispositifs illustrés sur les figures 1 et 2. Embodiments of the device according to the invention will hereinafter be described by way of nonlimiting examples with reference to the accompanying drawings in which: FIG. Is a diagrammatic sectional view of a first embodiment of the device according to the invention; Figure 2 is a schematic section of an alternative embodiment of the device of Figure 1; Figure 3 is a top view of the disc used in the devices illustrated in Figures 1 and 2.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le dispositif selon l'invention fait intervenir un rotor horizontal 1 comprenant un disque 2 en matière poreuse, par exemple, fibreuse, micro fibreuse, alvéolaire pouvant éventuellement présenter des propriétés antiseptiques, virucides et/ou catalytiques. In the example shown in FIG. 1, the device according to the invention uses a horizontal rotor 1 comprising a disk 2 made of a porous material, for example fibrous, fibrous micro-cellular, possibly having antiseptic, virucidal and / or catalyst.
Ce disque 2 est entraîné en rotation par un moteur électrique 3 situé audessous du disque 2 grâce à un arbre d'entraînement 4 et un plateau circulaire 5 coaxiaux. This disk 2 is rotated by an electric motor 3 located below the disk 2 by means of a drive shaft 4 and a coaxial circular plate 5.
Dans cet exemple, la face inférieure du disque 1 est recouverte par une couche 15 d'étanchéité 6 imperméable aux liquides et aux gaz. In this example, the underside of the disc 1 is covered by a sealing layer 6 impervious to liquids and gases.
La fixation du disque 2 sur le plateau 5 est réalisée par collage. The fixing of the disc 2 on the plate 5 is made by gluing.
La face supérieure du disque 2 est quant à elle partiellement recouverte d'une 20 couche d'étanchéité en forme de couronne 7 qui délimite en son centre, une zone découverte 8 servant à l'admission du liquide. The upper face of the disc 2 is in turn partially covered with a crown-shaped sealing layer 7 which delimits at its center an open zone 8 serving for the admission of the liquid.
Ce liquide est délivré sous forme d'une succession de gouttes 9 délivrées par un goutte à goutte réglable 10 alimenté par un récipient de liquide 11, l'ensemble étant situé au-dessus du disque 2. This liquid is delivered in the form of a succession of drops 9 delivered by an adjustable droplet 10 fed by a liquid container 11, the assembly being situated above the disc 2.
Eventuellement, la zone 8 d'admission de liquide sera bordée d'une goulotte 12 présentant ici la forme d'un manchon tubulaire permettant d'éviter que les gouttes délivrées par le gouttes à gouttes ne soient entraînées par le courant d'air résultant de la rotation du disque 2. Optionally, the liquid inlet zone 8 will be flanked by a chute 12 here having the shape of a tubular sleeve to prevent the drops delivered by the droplets from being entrained by the stream of air resulting from the rotation of the disk 2.
Eventuellement, la face supérieure du disque 2 sera équipée, au niveau de la couche d'étanchéité 7, de pales ou ailettes 13 servant à engendrer un courant d'air radial à la périphérie du disque. Optionally, the upper face of the disk 2 will be equipped, at the level of the sealing layer 7, blades or fins 13 for generating a radial air stream at the periphery of the disk.
De même, dans un but similaire, la face inférieure du disque pourra être équipée de pales similaires ou, comme illustré en traits interrompus, d'une couronne 14 en matière poreuse, par exemple fibreuse ou alvéolaire à cellules ouvertes. Similarly, for a similar purpose, the underside of the disk may be equipped with similar blades or, as shown in phantom, a ring 14 of porous material, for example fibrous or cellular open cell.
Eventuellement, le récipient 11 équipé du goutte à goutte 10 pourra être relié à la structure du moteur par l'intermédiaire d'arceaux 15 ou analogue. Optionally, the container 11 equipped with the drip 10 may be connected to the motor structure by means of arches 15 or the like.
Le fonctionnement du dispositif précédemment décrit est alors le suivant: Le disque 2 est entraîné en rotation par le moteur 3 à une vitesse par exemple de l'ordre de 5 000 à 15 000 tours/mn (en fonction du diamètre du disque). The operation of the device described above is then as follows: The disc 2 is rotated by the motor 3 at a speed of for example of the order of 5,000 to 15,000 rpm (depending on the diameter of the disc).
Parallèlement, le goutte à goutte 10 délivre, à un débit réglable, une succession de gouttes qui tombent sur la zone d'admission 8 du disque 2. At the same time, the dropper 10 delivers, at an adjustable flow rate, a succession of drops which fall on the admission zone 8 of the disk 2.
Chaque goutte 9 est absorbée dans la partie centrale du disque 2 et s'y répartit tridimensionnellement par gravitation mais principalement par capillarité. Dans cette région, la force centrifuge appliquée au liquide est relativement faible: ce sont essentiellement les forces de capillarité qui fragmentent le liquide dans l'épaisseur et vers la périphérie du disque 2. Each drop 9 is absorbed in the central portion of the disc 2 and is distributed three-dimensionally by gravitation but mainly by capillarity. In this region, the centrifugal force applied to the liquid is relatively small: it is essentially the capillary forces that fragment the liquid in the thickness and towards the periphery of the disc 2.
Plus le liquide s'approche de la périphérie du disque 2, plus la force centrifuge devient importante et relaye les forces de capillarité, accélérant ainsi le déplacement radial du liquide fragmenté qui suit cependant un cheminement imposé par les forces de capillarité. The closer the liquid approaches the periphery of the disk 2, the greater the centrifugal force and relays the capillary forces, thus accelerating the radial displacement of the fragmented liquid which nevertheless follows a path imposed by the capillary forces.
Au niveau de la périphérie du disque 2, la force centrifuge exercée sur le liquide fragmenté est supérieure aux forces d'interaction entre le liquide et la matière solide en rotation. De ce fait, le liquide fragmenté est expulsé sous la forme de fines ou très fines gouttelettes qui sont entraînées radialement par le flux d'air engendré par les ailettes 13 et/ou la couronne 14 en matière poreuse. At the periphery of the disk 2, the centrifugal force exerted on the fragmented liquid is greater than the interaction forces between the liquid and the rotating solid material. As a result, the fragmented liquid is expelled in the form of fine or very fine droplets which are radially driven by the air flow generated by the fins 13 and / or the ring 14 of porous material.
Pour faciliter l'imprégnation de la partie centrale du disque 2 et accroître la fragmentation du liquide à ce niveau, il est possible de prévoir dans cette partie centrale, une cavité 16 débouchant à l'extérieur dans sa partie supérieure à l'endroit où tombent les gouttes 9 délivrées par le goutte à goutte 10. To facilitate the impregnation of the central portion of the disc 2 and increase the fragmentation of the liquid at this level, it is possible to provide in this central part, a cavity 16 opening outwards in its upper part where the fall the drops 9 delivered by the drip 10.
De même que la bordure périphérique du disque, la bordure de cette cavité pourra présenter des formes très variées. As the peripheral edge of the disc, the edge of this cavity may have very varied shapes.
Ainsi, à titre d'exemple, on a représenté sur la figure 3 des formes périphériques polylobées aussi bien pour la surface périphérique 17 du disque que pour celle 19 de la cavité 16. Thus, by way of example, FIG. 3 shows multi-lobed peripheral shapes both for the peripheral surface 17 of the disk and for that 19 of the cavity 16.
Ces formes permettent d'augmenter considérablement la surface d'entrée et de sortie du liquide. Pour ce qui concerne la surface périphérique 17 du disque 2, elle permet d'augmenter le débit de sortie et d'engendrer des turbulences qui contribuent à accroître la fragmentation du liquide extrait. These forms make it possible to considerably increase the entry and exit surface of the liquid. With regard to the peripheral surface 17 of the disk 2, it makes it possible to increase the output flow rate and to generate turbulences which contribute to increasing the fragmentation of the extracted liquid.
Dans la variante d'exécution illustrée sur la figure 2, le disque 2'est monté sur 25 un arbre creux rotatif coaxial 20 entraîné en rotation dans sa partie supérieure par un moteur électrique 21. In the variant embodiment illustrated in FIG. 2, the disk 2 is mounted on a coaxial rotary hollow shaft 20 rotated in its upper part by an electric motor 21.
Cet arbre creux 20 est obturé dans sa partie supérieure et plonge dans sa partie inférieure dans un liquide contenu dans un récipient 22. This hollow shaft 20 is closed in its upper part and immersed in its lower part in a liquid contained in a container 22.
Au niveau de son passage à travers le disque 2', l'arbre tubulaire 20 est muni d'au moins un perçage latéral 23 débouchant sur la matière poreuse du disque 2'. At its passage through the disk 2 ', the tubular shaft 20 is provided with at least one lateral bore 23 opening on the porous material of the disk 2'.
Les faces supérieure et inférieure du disque sont revêtues d'une couche étanche aux liquides 24, 25 et aux gaz. Ces faces peuvent être équipées de moyens permettant d'engendrer un courant d'air radial comme dans l'exemple précédent (pales ou couronne en matière poreuse). The upper and lower faces of the disc are coated with a liquid-tight layer 24, 25 and gases. These faces can be equipped with means for generating a radial air flow as in the previous example (blades or crown made of porous material).
Le fonctionnement de ce dispositif est similaire au précédent. Toutefois, dans ce cas, la rotation du disque 2' engendre par effet centrifuge une dépression à l'intérieur de l'arbre creux 20 et donc une aspiration du liquide contenu dans le récipient 22. Le débit aspiré est fonction de la vitesse de rotation du disque 2'. Il peut être réglée en calibrant les perçages 23. The operation of this device is similar to the previous one. However, in this case, the rotation of the disk 2 'generates by centrifugal effect a vacuum inside the hollow shaft 20 and thus an aspiration of the liquid contained in the container 22. The sucked flow rate is a function of the speed of rotation of the disk 2 '. It can be adjusted by calibrating holes 23.
L'amorçage de la remontée du liquide peut être facilité par l'emploi d'une mèche en matière absorbante pour le liquide à pulvériser. Cette mèche peut être disposée à l'intérieur ou à l'extérieur de l'arbre tubulaire 20. The initiation of the rise of the liquid can be facilitated by the use of a wick of absorbent material for the liquid to be sprayed. This wick may be disposed inside or outside the tubular shaft 20.
Dans les deux cas, cette mèche devra être en contact intime avec la matière en rotation du disque 2. In both cases, this wick must be in intimate contact with the rotating material of the disc 2.
Ainsi, à l'arrêt, le liquide monte dans la mèche et vient imprégner la matière absorbante 26 du disque 2. Grâce à la présence de ce liquide, lors de la mise en route du dispositif, ce liquide déjà présent dans la matière absorbante 26 est éjecté sous l'effet de la force centrifuge et, en provoquant une dépression à l'intérieur de l'arbre tubulaire 20 (très supérieure à celle provoquée par l'éjection du gaz contenu dans le disque) , assure l'amorçage du dispositif. Thus, when it stops, the liquid rises in the wick and impregnates the absorbent material 26 of the disc 2. Thanks to the presence of this liquid, when the device is put into operation, this liquid already present in the absorbent material 26 is ejected under the effect of the centrifugal force and, by causing a depression inside the tubular shaft 20 (much greater than that caused by the ejection of the gas contained in the disk), ensures the priming of the device .
Dans l'exemple illustré sur la figure 2, on a représenté en traits interrompus, une mèche tubulaire 27 entourant l'arbre tubulaire 20 et qui traverse la couche 25 pour parvenir à la matière absorbante 26 du disque 2'. In the example illustrated in Figure 2, there is shown in broken lines, a tubular wick 27 surrounding the tubular shaft 20 and through the layer 25 to achieve the absorbent material 26 of the disk 2 '.
Dans le cas où la mèche occupe la totalité du volume intérieur de l'arbre creux, la matière constitutive de la mèche pourra être choisie de manière à effectuer une séparation entre des liquides de natures différentes. Ainsi, par exemple, une mèche hydrophile ne permettra pas la remontée de substances grasses. In the case where the wick occupies the entire interior volume of the hollow shaft, the constituent material of the wick may be chosen so as to effect a separation between liquids of different natures. Thus, for example, a hydrophilic wick will not allow the rise of fatty substances.
Comme précédemment mentionné, la matière constituant le disque 2' pourra être hétérogène et comprendre plusieurs matériaux présentant des propriétés physicochimiques différentes vis-à-vis du liquide à pulvériser. As previously mentioned, the material constituting the disk 2 'may be heterogeneous and comprise several materials having different physicochemical properties vis-à-vis the liquid to be sprayed.
Ainsi, dans l'exemple illustré sur la figure 2, le disque 2' comprend une région périphérique 28 dans laquelle la matière poreuse ou fibreuse présente des propriétés répulsives vis-à-vis du liquide à pulvériser. Thus, in the example illustrated in Figure 2, the disk 2 'comprises a peripheral region 28 in which the porous or fibrous material has repellent properties vis-à-vis the liquid to be sprayed.
Grâce à cette disposition dans la région 21, le liquide fragmenté entraîné par la force centrifuge sera en outre soumis aux forces répulsives de la matière et subira une dispersion supplémentaire (au lieu de se rassembler à la surface de la matière, il est libéré de celle-ci et subit une explosion). Thanks to this arrangement in region 21, the fragmented liquid entrained by the centrifugal force will be further subjected to the repulsive forces of the material and will undergo additional dispersion (instead of gathering on the surface of the material, it is freed from that and undergoes an explosion).
Bien entendu, l'invention ne se limite pas au mode d'exécution précédemment 25 décrit. Of course, the invention is not limited to the embodiment previously described.
Ainsi, par exemple, le disque 2, 2' pourrait être remplacé par un corps rotatif présentant des formes variées, telles que des pales d'hélice conçues de manière à engendrer un flux d'air. Thus, for example, the disk 2, 2 'could be replaced by a rotating body having various shapes, such as propeller blades designed to generate a flow of air.
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2887789B1 (en) | 2007-11-02 |
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