L'invention concerne le domaine de la génération de microbulles, notamment pour des applications de transfert de masse ou des applications de capture. On entend par transfert de masse le transport moléculaire et convectif d'atomes et de molécules au sein d'un système particulier. En l'occurrence, les applications possibles avec la génération de microbulles sont par exemple, la séparation de composés chimiques, la désoxygénation d'eau en pisciculture, l'oxygénation des cuves à vin, la séquestration de dioxyde de carbone et la biovalorisation, comme la récolte de particules minérales ou de micro-algues.The invention relates to the field of microbubble generation, in particular for mass transfer applications or capture applications. Mass transfer is understood to mean the molecular and convective transport of atoms and molecules within a particular system. In this case, the possible applications for the generation of microbubbles are, for example, the separation of chemical compounds, the deoxygenation of water in fish farming, the oxygenation of wine tanks, the sequestration of carbon dioxide and the biovalination, as harvesting mineral particles or micro-algae.
On entend par microbulles, des bulles de gaz de l'ordre du quart de millimètre de diamètre. Il existe de nombreux dispositifs de génération de bulles. Certains comme le document US2012/0086137 permettent la génération de nano-bulles au moyen d'un dispositif comportant une chambre de mélange contenant un liquide et dont les parois sont en matériau poreux du type bambou. Une injection de gaz est réalisée dans les parois en bambou pour former des bulles dans le liquide. On applique une pression à l'injection de gaz de manière à ce que le gaz fasse des allers-retours entre les parois en bambou afin de réduire la taille des bulles créées. L'inconvénient de ce type de dispositif réside dans le fait que l'utilisation d'un matériau poreux n'est pas pérenne au sens où ce dernier s'encrasse rapidement et que, le liquide stagnant, il est délicat de désencrasser lesdites parois. En outre, il est nécessaire de gérer la variation de pression au sein de la chambre, ce qui complexifie le dispositif. On connait du document US 4228112 un dispositif de génération de bulles avec disque rotatif poreux. Plus particulièrement, le disque poreux est destiné à être immergé dans un contenant de liquide et à tourner afin de diffuser le gaz injecté à travers l'arbre de rotation du disque poreux. Avec un tel dispositif, on obtient des bulles de l'ordre de 1 à 3 mm de diamètre. Bien que le disque poreux soit entraîné en rotation à une vitesse de l'ordre de 125 tours par minute, le dispositif présente l'inconvénient de générer des bulles de gaz de taille conséquente.The term microbubbles means gas bubbles of the order of a quarter of a millimeter in diameter. There are many devices for generating bubbles. Some such as the document US2012 / 0086137 allow the generation of nano-bubbles by means of a device comprising a mixing chamber containing a liquid and whose walls are porous material of the bamboo type. Gas injection is performed in the bamboo walls to form bubbles in the liquid. A pressure is applied to the gas injection so that the gas goes back and forth between the bamboo walls to reduce the size of the bubbles created. The disadvantage of this type of device lies in the fact that the use of a porous material is not perennial in the sense that the latter gets dirty quickly and that, the stagnant liquid, it is difficult to unclog said walls. In addition, it is necessary to manage the pressure variation within the chamber, which makes the device more complex. Document US Pat. No. 4,228,112 discloses a device for generating bubbles with a porous rotary disk. More particularly, the porous disk is intended to be immersed in a liquid container and to rotate to diffuse the injected gas through the rotational shaft of the porous disk. With such a device, bubbles of the order of 1 to 3 mm in diameter are obtained. Although the porous disk is rotated at a speed of the order of 125 revolutions per minute, the device has the disadvantage of generating gas bubbles of substantial size.
L'invention a pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients précités. L'invention a pour objet un dispositif de génération de microbulles comprenant au moins une chambre de mélange configurée pour contenir un liquide, au moins une chambre d'alimentation en gaz reliée fluidiquement à ladite chambre de mélange au moyen d'un tube de transmission, caractérisé en ce que le dispositif de génération de microbulles comprend au moins un tube de diffusion monté en rotation directement ou indirectement sur le tube de transmission dans la chambre de mélange, ledit au moins un tube de diffusion étant configuré pour se mettre en mouvement dans le liquide de manière à cisailler des bulles de gaz formées dans la chambre de mélange à une vitesse de rotation déterminée et pour une distance déterminée entre une extrémité libre du tube de diffusion et l'axe de rotation du tube de transmission. L'avantage principal de l'invention réside d'une part dans le fait que le temps de séjour desdites microbulles dans la chambre de mélange est plus long et d'autre part, dans le fait que grâce au cisaillement à vitesse déterminée, il est possible d'obtenir des microbulles de l'ordre du quart de millimètre de diamètre, ce qui permet d'augmenter le nombre de microbulles dans la chambre de mélange engendrant alors une augmentation de l'aire inter-faciale gaz/liquide de manière à accélérer le transfert de masse. En outre, il n'y a aucun débit de liquide à gérer. Selon une caractéristique de l'invention, la vitesse de rotation 15 déterminée du tube de diffusion est comprise entre 100 et 2000 rad/s, et préférentiellement à sensiblement 1000 rad/s. Selon une caractéristique de l'invention, la distance entre l'extrémité libre du tube de diffusion et l'axe de rotation du tube de transmission est inférieure ou égale à 90 mm. 20 Selon une caractéristique de l'invention, le tube de transmission présente au moins un orifice débouchant dans le tube de diffusion pour libérer le gaz dans la chambre de mélange. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de génération de microbulles comprend un adaptateur configuré pour supporter au moins un tube de 25 diffusion. Avantageusement, l'orifice du tube de transmission est fixé à l'adaptateur. Selon une caractéristique de l'invention, l'adaptateur portant au moins un tube de diffusion, est emmanché sur le tube de transmission afin que ledit au moins un tube de diffusion, diffuse le gaz dans la chambre de mélange. Selon une caractéristique de l'invention, ledit au moins un tube de 30 diffusion comprend une extrémité rattachée à l'adaptateur et une extrémité libre. Selon une caractéristique de l'invention, l'extrémité libre du tube de diffusion est courbée orientée vers la partie supérieure de la chambre de mélange. Ainsi, la distance entre la sortie de gaz du tube de diffusion et l'axe de rotation du tube de transmission permet d'optimiser le cisaillement des microbulles. 35 Selon une caractéristique de l'invention, l'extrémité libre du tube de diffusion est biseautée, la pointe du biseau étant orientée vers la partie supérieure du tube de diffusion. Ainsi, lorsque les bulles de gaz sortent du tube de diffusion, lesdites bulles de gaz sont contraintes de contourner le tube de diffusion avant de migrer vers la partie supérieure de la chambre de mélange. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de génération de microbulles comprend au moins un premier tube de diffusion et un deuxième tube de diffusion, le premier tube de diffusion et le deuxième tube de diffusion étant montés sur un adaptateur et s'étendant chacun selon un axe sensiblement parallèle à une base formant un fond de la chambre de mélange. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se 10 rapporte à plusieurs modes de réalisation selon la présente invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective du dispositif de génération de microbulles selon l'invention, 15 la figure 2 est une vue de face du dispositif représenté en figure 1, la figure 3 est une vue en perspective éclatée partielle du dispositif de génération de microbulles selon l'invention, la figure 4 est une vue en coupe transversale agrandie selon le cerclage A de la figure 2 du dispositif de génération de microbulles 20 selon l'invention, la figure 5 est une vue de détail du dispositif selon le cerclage B de la figure 3, la figure 6 est une vue schématique d'un tube de diffusion du dispositif de génération de microbulles selon un premier mode de 25 réalisation, la figure 7 est une vue schématique d'une variante de réalisation du dispositif représenté en figure 6, la figure 8 est une vue en perspective du tube de transmission du dispositif de génération de microbulles selon l'invention, 30 la figure 9 est une vue en perspective de la chambre d'alimentation en gaz du dispositif de génération de microbulles selon l'invention, la figure 10 est une vue de détail de dessus de la chambre d'alimentation en gaz représentée en figure 9. Comme représenté en figure 1, le dispositif de génération de microbulles 35 1 selon l'invention, comprend une chambre de mélange 2 configurée pour contenir un liquide.The object of the invention is to remedy all or some of the aforementioned drawbacks. The invention relates to a device for generating microbubbles comprising at least one mixing chamber configured to contain a liquid, at least one gas supply chamber fluidly connected to said mixing chamber by means of a transmission tube, characterized in that the microbubble generating device comprises at least one diffusion tube rotatably mounted directly or indirectly on the transmission tube in the mixing chamber, said at least one diffusion tube being configured to move in the liquid so as to shear gas bubbles formed in the mixing chamber at a determined rotational speed and for a determined distance between a free end of the diffusion tube and the axis of rotation of the transmission tube. The main advantage of the invention resides firstly in the fact that the residence time of said microbubbles in the mixing chamber is longer and secondly in the fact that thanks to the shear at a determined speed, it is It is possible to obtain microbubbles of the order of a quarter of a millimeter in diameter, which makes it possible to increase the number of microbubbles in the mixing chamber, thereby generating an increase in the inter-facial gas / liquid area so as to accelerate mass transfer. In addition, there is no flow of liquid to manage. According to one characteristic of the invention, the determined rotational speed of the diffusion tube is between 100 and 2000 rad / s, and preferably at substantially 1000 rad / s. According to one characteristic of the invention, the distance between the free end of the diffusion tube and the axis of rotation of the transmission tube is less than or equal to 90 mm. According to one characteristic of the invention, the transmission tube has at least one orifice opening into the diffusion tube for releasing the gas into the mixing chamber. According to one characteristic of the invention, the microbubble generation device comprises an adapter configured to support at least one diffusion tube. Advantageously, the orifice of the transmission tube is fixed to the adapter. According to a characteristic of the invention, the adapter carrying at least one diffusion tube, is fitted on the transmission tube so that said at least one diffusion tube, diffuses the gas into the mixing chamber. According to a characteristic of the invention, said at least one diffusion tube comprises an end attached to the adapter and a free end. According to a characteristic of the invention, the free end of the diffusion tube is curved oriented towards the upper part of the mixing chamber. Thus, the distance between the gas outlet of the diffusion tube and the axis of rotation of the transmission tube makes it possible to optimize the shearing of the microbubbles. According to one characteristic of the invention, the free end of the diffusion tube is bevelled, the tip of the bevel being oriented towards the upper part of the diffusion tube. Thus, when the gas bubbles exit the diffusion tube, said gas bubbles are forced to bypass the diffusion tube before migrating to the upper part of the mixing chamber. According to one characteristic of the invention, the microbubble generation device comprises at least a first diffusion tube and a second diffusion tube, the first diffusion tube and the second diffusion tube being mounted on an adapter and extending each along an axis substantially parallel to a base forming a bottom of the mixing chamber. The invention will be better understood from the following description, which refers to several embodiments according to the present invention, given as non-limiting examples and explained with reference to the appended diagrammatic drawings, in which: FIG. FIG. 1 is a perspective view of the device for generating microbubbles according to the invention, FIG. 2 is a front view of the device represented in FIG. 1, FIG. 3 is a partial exploded perspective view of the device for generating microbubbles. according to the invention, FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view along line A of FIG. 2 of the microbubble generating device 20 according to the invention, FIG. 5 is a detailed view of the device according to the strapping B of FIG. FIG. 6 is a schematic view of a diffusion tube of the microbubble generation device according to a first embodiment, FIG. 7 is a schematic view. In a variant embodiment of the device shown in FIG. 6, FIG. 8 is a perspective view of the transmission tube of the microbubble generation device according to the invention. FIG. 9 is a perspective view of the chamber of FIG. FIG. 10 is a detail view from above of the gas supply chamber shown in FIG. 9. As shown in FIG. 1, the microbubble generation device is provided with the gas supply of the microbubble generation device according to the invention. 1 according to the invention comprises a mixing chamber 2 configured to contain a liquid.
Le dispositif de génération de microbulles 1 comprend une base 5 servant de fond à la chambre de mélange 2. La base 5 étant pourvue d'un orifice central par lequel le tube de transmission 4 passe. En outre, comme visible en figure 3, la base 5 comprend une pluralité de rainures 5a. Les rainures 5a sont configurées pour recevoir par encastrement un bord de la paroi délimitant la chambre de mélange 2. Chaque rainure 5a correspond à une taille de chambre de mélange 2. Ainsi, le dispositif de génération de microbulles 1 peut comprendre une chambre de mélange 2 de taille variable. En figure 2, le dispositif de génération de microbulles 1 comprend une 10 chambre d'alimentation 3 en gaz, la chambre d'alimentation 3 étant reliée fluidiquement à la chambre de mélange 2 au moyen d'un tube de transmission 4. La chambre d'alimentation 3 est représentée en détail aux figures 9 et 10. La chambre d'alimentation 3 comprend un premier orifice 3a s'étendant radialement dans la chambre d'alimentation 3 et un deuxième orifice 3b de réception conformé 15 pour recevoir le tube de transmission 4. Le premier orifice 3a de la chambre d'alimentation 3 est une arrivée de gaz qui débouche dans le deuxième orifice 3b de manière à ce que le gaz chemine du premier orifice 3a vers le tube de transmission 4. Dans l'exemple illustré en figure 8, le tube de transmission 4, comprend un premier orifice 4a transversal traversant et un deuxième orifice 4b longitudinal 20 borgne débouchant dans le premier orifice 4a. Le premier orifice transversal 4a communique avec le premier orifice 3a de la chambre d'alimentation 3 de sorte que le gaz passe de la chambre d'alimentation 3 dans le tube de transmission 4. En outre, le tube de transmission 4 est monté sur l'arbre d'un moteur 6 de manière à ce que lorsque le moteur 6 est en fonctionnement, le tube de 25 transmission 4 est mis en rotation dans la chambre de mélange 2. De plus, le tube de transmission 4 est monté sur deux roulements à billes 8 visibles aux figures 3 à 5, pour accompagner le mouvement de rotation. Les deux roulements à billes sont positionnés dans la chambre 3, dans l'orifice de réception 3b. Les roulements à billes 8 sont séparés par une entretoise 10 30 en appui sur la périphérie desdits roulements à billes 8. Comme visible en figure 5, la périphérie du roulement à billes 8 supérieur est en appui sur la base 5 de la chambre de mélange 2. En outre, la périphérie du roulement à billes 8 inférieur est en appui sur une rondelle 11. Le dispositif de génération de microbulles 1 comprend en outre un tube 35 de diffusion 7 montée sur un adaptateur 9, comme représenté en figure 6 ou une pluralité de tubes de diffusion 7 montés sur un adaptateur 9 comme illustré en figure 7. Dans l'exemple illustré schématiquement en figure 6, le tube de diffusion 7 comprend une extrémité 7b rattachée à l'adaptateur 9 et une extrémité libre 5 courbée 7a. Le tube de diffusion 7 est creux. De plus, l'extrémité libre du tube de diffusion 7 est biseautée, la pointe du biseau étant orienté vers la partie supérieure du tube de diffusion 7 de manière à ce que lorsque les bulles de gaz sortent du tube de diffusion 7, ces dernières sont contraintes de contourner le tube de diffusion 7 avant de migrer vers la partie 10 supérieure de la chambre de mélange 2. Le tube de diffusion 7 est destiné à être emmanché au moyen de l'adaptateur 9 sur le tube de transmission 4 afin de diffuser le gaz dans la chambre de mélange 2. Le tube de diffusion 7 est configuré pour être mis en mouvement via le 15 tube de transmission 4. La figure 7 représente une variante de réalisation selon laquelle le dispositif de génération de microbulles 1 comprend une pluralité de tubes de diffusion 7 montés sur un adaptateur 9. L' adaptateur 9 est destiné à être emmanché sur le tube de transmission 4 et à être mis en mouvement de la même manière que décrit 20 plus haut pour le tube de diffusion 7 seul. Dans cette variante de réalisation les tubes de diffusion 7 sont rectilignes et orientés dans un plan sensiblement parallèle à la base 5 de la chambre de mélange 2 lorsque l'adaptateur 9 est emmanché sur le tube de transmission 4. Deux exemples de réalisation vont être maintenant décrits.The microbubble generation device 1 comprises a base 5 serving as a base for the mixing chamber 2. The base 5 is provided with a central orifice through which the transmission tube 4 passes. In addition, as shown in Figure 3, the base 5 comprises a plurality of grooves 5a. The grooves 5a are configured to recessably receive an edge of the wall delimiting the mixing chamber 2. Each groove 5a corresponds to a mixing chamber size 2. Thus, the microbubble generating device 1 may comprise a mixing chamber 2 of variable size. In FIG. 2, the microbubble generating device 1 comprises a gas supply chamber 3, the supply chamber 3 being fluidly connected to the mixing chamber 2 by means of a transmission tube 4. The chamber 3 is shown in detail in FIGS. 9 and 10. The feed chamber 3 comprises a first orifice 3a extending radially in the feed chamber 3 and a second receiving orifice 3b shaped to receive the transmission tube. 4. The first orifice 3a of the feed chamber 3 is a gas inlet which opens into the second orifice 3b so that the gas travels from the first orifice 3a to the transmission tube 4. In the example illustrated in FIG. Figure 8, the transmission tube 4, comprises a first through transverse opening 4a and a second orifice 4b blind longitudinal opening into the first port 4a. The first transverse orifice 4a communicates with the first orifice 3a of the feed chamber 3 so that the gas passes from the feed chamber 3 into the transmission tube 4. In addition, the transmission tube 4 is mounted on the the shaft of a motor 6 so that when the motor 6 is in operation, the transmission tube 4 is rotated in the mixing chamber 2. In addition, the transmission tube 4 is mounted on two bearings ball 8 visible in Figures 3 to 5, to accompany the rotational movement. The two ball bearings are positioned in the chamber 3, in the receiving port 3b. The ball bearings 8 are separated by a spacer 10 bearing against the periphery of said ball bearings 8. As can be seen in FIG. 5, the periphery of the upper ball bearing 8 bears against the base 5 of the mixing chamber 2 In addition, the periphery of the lower ball bearing 8 bears on a washer 11. The microbubble generation device 1 further comprises a diffusion tube 7 mounted on an adapter 9, as shown in FIG. diffusion tubes 7 mounted on an adapter 9 as shown in Figure 7. In the example shown schematically in Figure 6, the diffusion tube 7 comprises an end 7b attached to the adapter 9 and a curved free end 7a. The diffusion tube 7 is hollow. In addition, the free end of the diffusion tube 7 is beveled, the tip of the bevel being oriented towards the upper part of the diffusion tube 7 so that when the gas bubbles leave the diffusion tube 7, the latter are constrained to bypass the diffusion tube 7 before migrating to the upper part of the mixing chamber 2. The diffusion tube 7 is intended to be fitted by means of the adapter 9 to the transmission tube 4 in order to diffuse the gas in the mixing chamber 2. The diffusion tube 7 is configured to be set in motion via the transmission tube 4. Fig. 7 shows an alternative embodiment according to which the microbubble generation device 1 comprises a plurality of tubes 7 The adapter 9 is intended to be fitted on the transmission tube 4 and to be set in motion in the same manner as described above for the tu be broadcast only 7. In this variant embodiment, the diffusion tubes 7 are rectilinear and oriented in a plane substantially parallel to the base 5 of the mixing chamber 2 when the adapter 9 is fitted on the transmission tube 4. Two embodiments will now be described.
25 Les conditions suivantes sont communes aux deux exemples de réalisation : - la distance entre l'extrémité libre (7a) du tube de diffusion (7) et l'axe de rotation du tube de transmission est comprise entre 0 et 90 mm, - la chambre de mélange (2) contient de l'eau déminéralisée à 30 sensiblement 24°C, sur une hauteur de sensiblement 500 mm, - le gaz utilisé est de l'air atmosphérique. - le débit gaz est d'environ 2.8 ± 0.7 L'heure. - alimentation électrique du moteur (6) comprend un générateur 24 V SIEMENS. 35 - le moteur (6) entrainant le tube de transmission (4) est un Jamara A4130/6, triphasé, puissance maximale 1400 W. - le tube de diffusion (7) est une aiguille en inox de sensiblement 0.4 mm de diamètre externe. - ledite tube de diffusion (7) a une extrémité biseauté. - l'éclairage en lumière blanche est réalisé par une batterie de led. - la capture des images est effectuée avec une caméra rapide phantom V12 CMOS montée avec une bague-allonge de 60 mm et un objectif de 45 mm. - la fréquence d'acquisition est de 1500 fps, avec une résolution de 34 um/pix. Dans le premier exemple de réalisation, la distance entre l'extrémité libre 10 (7a) du tube de diffusion (7) et l'axe de rotation du tube de transmission (4) est de sensiblement 13 mm et la vitesse de rotation est de 1095 rad/s. On observe des microbulles de gaz d'environ 252um de diamètre. Dans le deuxième exemple de réalisation, la distance entre l'extrémité libre (7a) du tube de diffusion (7) et l'axe de rotation du tube de transmission (4) est 15 de sensiblement 5 mm et la vitesse de rotation est de 905 rad/s. On observe des microbulles de gaz d'environ 888um de diamètre. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation, exemples et variantes de réalisation décrits et représentés aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des 20 divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.The following conditions are common to the two exemplary embodiments: the distance between the free end (7a) of the diffusion tube (7) and the axis of rotation of the transmission tube is between 0 and 90 mm; mixing chamber (2) contains deionized water at substantially 24 ° C, a height of substantially 500 mm, - the gas used is atmospheric air. the gas flow rate is about 2.8 ± 0.7 hour. - motor power supply (6) includes a 24 V SIEMENS generator. 35 - the motor (6) driving the transmission tube (4) is a Jamara A4130 / 6, three-phase, maximum power 1400 W. - The diffusion tube (7) is a stainless steel needle of substantially 0.4 mm external diameter. - This diffusion tube (7) has a beveled end. - The white light is made by a battery of LEDs. - Image capture is performed with a phantom V12 CMOS fast camera mounted with a 60mm extension ring and a 45mm lens. the acquisition frequency is 1500 fps, with a resolution of 34 μm / pix. In the first exemplary embodiment, the distance between the free end 10 (7a) of the diffusion tube (7) and the axis of rotation of the transmission tube (4) is substantially 13 mm and the speed of rotation is 1095 rad / s. Gas microbubbles of about 25um diameter are observed. In the second embodiment, the distance between the free end (7a) of the diffusion tube (7) and the axis of rotation of the transmission tube (4) is substantially 5 mm and the speed of rotation is 905 rad / sec. Microbubbles of gas approximately 888um in diameter are observed. Of course, the invention is not limited to the embodiments, examples and variants described and shown in the accompanying figures. Modifications are possible, particularly from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of the invention.