FR3111077A1

FR3111077A1 - Dispositif de traitement d’un liquide par rayonnements ultra-violets

Info

Publication number: FR3111077A1
Application number: FR2005960A
Authority: FR
Inventors: Xavier Pellet; Damien PHILBERT; Grégoire GENOT
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-06-08
Filing date: 2020-06-08
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2040-06-08
Also published as: FR3111077B1

Abstract

Le dispositif de traitement par rayonnements UV comprend : - un boîtier 12 pourvu d’au moins un canal d’amenée 16a du liquide et d’au moins un canal de sortie 18a, - une chambre de traitement 14 qui est délimitée au moins en partie par le boîtier 12 et à l’intérieur de laquelle débouche ledit canal d’amenée par l’intermédiaire d’au moins un orifice d’entrée 16b, - un déflecteur 32 disposé à l’intérieur de la chambre de traitement 14 en regard dudit orifice d’entrée 16b pour dévier radialement le flux de liquide amené, - au moins un moyen de répartition 34 du flux de liquide dévié qui est disposé en aval du déflecteur 32, et - au moins un groupe de sources 25 de rayonnement UV aptes à émettre chacune à l’intérieur de la chambre de traitement 14 un rayonnement ayant une direction principale d’émission orientée selon l’axe longitudinal du boîtier. Figure pour l’abrégé : Fig 2

Description

Dispositif de traitement d’un liquide par rayonnements ultra-violets

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de traitement de liquide par rayonnements ultra-violets (UV).

Une application particulièrement intéressante de l’invention concerne le traitement de l’eau pour éradiquer les micro-organismes contenus dans celle-ci. Ces micro-organismes peuvent par exemple être des bactéries vivant isolées ou en colonies sous forme de biofilms, ou des virus ou encore des algues microscopiques.

Pour réaliser ce traitement et ainsi obtenir une destruction des micro-organismes, il existe des dispositifs d’irradiation par rayonnement UV.

Par exemple, le brevet US 8, 591, 730 décrit, dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, un réacteur délimitant intérieurement une chambre de traitement du liquide au sein de laquelle est disposée une lampe à UV. La lampe à UV se présente sous la forme d’un tube qui est disposé coaxialement à l’axe du réacteur.

Un tel réacteur a pour inconvénient majeur de ne pas permettre un traitement homogène des gouttes du flux d’eau introduit à l’intérieur de la chambre de traitement.

En effet, les gouttes d’eau se déplaçant à proximité de lampe à UV reçoivent un rayonnement beaucoup plus important que celles se déplaçant à la périphérie de la chambre de traitement. Par ailleurs, ce dispositif présente un encombrement axial particulièrement important.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.

L’invention concerne un dispositif de traitement de liquide par rayonnements UV comprenant :

- un boîtier s’étendant selon un axe longitudinal et pourvu d’au moins un canal d’amenée du liquide et d’au moins un canal de sortie dudit liquide,

- une chambre de traitement du liquide qui est délimitée au moins en partie par le boîtier et à l’intérieur de laquelle débouche ledit canal d’amenée par l’intermédiaire d’au moins un orifice d’entrée,

- un déflecteur disposé à l’intérieur de la chambre de traitement en regard dudit orifice d’entrée pour dévier radialement le flux de liquide amené axialement par ledit canal d’amenée,

- au moins un moyen de répartition du flux de liquide dévié qui est disposé à l’intérieur de la chambre de traitement en aval du déflecteur en considérant le sens d’écoulement du liquide, et

- au moins un groupe de sources de rayonnement UV supportées par le boîtier et aptes à émettre chacune à l’intérieur de la chambre de traitement un rayonnement ayant une direction principale d’émission qui est orientée selon l’axe longitudinal du boîtier.

Par « direction principale d’émission », on entend la direction dans laquelle une intensité maximale du rayonnement UV émis par la source considérée est mesurée.

Par « direction orientée selon l’axe longitudinal du boîtier », on entend que cette direction s’étend selon une direction parallèle, ou sensiblement parallèle, à l’axe longitudinal du boîtier.

Le dispositif de traitement de l’invention permet d’optimiser et de rendre plus homogène la dose de rayonnement UV reçue par chaque goutte de liquide. Ceci est rendu possible par l’association du déflecteur et dudit moyen de répartition du flux de liquide dévié par le déflecteur combinée à l’agencement des sources de rayonnement UV.

Le déflecteur et le moyen de répartition peuvent être des pièces distinctes, et séparées l’une de l’autre ou montées l’une sur l’autre. Alternativement, le déflecteur et le moyen de répartition peuvent être des parties distinctes d’une même pièce.

Dans un mode de réalisation particulier, une face du boîtier sur laquelle débouche ledit orifice d’entrée et le déflecteur délimitent entre eux, à l’intérieur de la chambre de traitement, un espace de cavitation radial, ledit orifice d’entrée et le déflecteur étant positionnés l’un par rapport à l’autre et dimensionnés de sorte que les conditions de l’écoulement radial du liquide dans l’espace de cavitation génèrent des bulles ou poches de cavitation qui implosent.

Cette conception particulière est particulièrement avantageuse dans la mesure où le phénomène de cavitation qui se produit dans l’espace de cavitation permet de disperser les amas de bactéries véhiculés par le liquide en amas de taille réduite ou en bactéries isolées, qui sont éliminés par le rayonnement UV des sources en aval. Ceci accroit encore l’efficacité de traitement du dispositif, en particulier pour les applications du dispositif au point d’utilisation pour lequel la stagnation de l’eau, lorsque le dispositif n’est pas utilisé, favorise la formation de biofilms sur les surfaces et d’amas bactériens en suspension dans l’eau.

De préférence, les sources de rayonnement UV dudit groupe sont disposées hors de la chambre de traitement. Ainsi, il n’est pas nécessaire de prévoir des moyens d’étanchéité spécifiques pour les sources de rayonnement UV.

Selon une conception particulière, les sources de rayonnement UV dudit groupe peuvent être disposées du côté dudit canal de sortie du boîtier. Les sources de rayonnement UV dudit groupe peuvent être disposées radialement autour dudit canal de sortie du boîtier. Les sources de rayonnement UV dudit groupe peuvent être espacées les unes par rapport aux autres pour former une couronne de sources.

Les sources de rayonnement UV dudit groupe peuvent être des sources ponctuelles. Les sources de rayonnement UV dudit groupe peuvent par exemple être des LED UV. A titre d’exemple, les LED peuvent par exemple être du type COB ou SMD (Chip-on-Board ou Surface Mounted Device en langue anglaise). Les sources de rayonnement UV peuvent ou non être équipées d’un moyen optique, telle qu’une lentille.

Le rayonnement UV émis par les sources peut indifféremment être des rayons UVA et/ou UVB et/ou UVC).

Selon une conception particulière, ledit canal d’amenée et ledit canal de sortie sont coaxiaux avec l’axe longitudinal du boîtier. Ceci favorise encore le caractère homogène de la dose de rayonnement UV reçue par chaque goutte de liquide avec en outre une conception simple du dispositif.

Dans un mode de réalisation, le boîtier comprend au moins un injecteur du liquide équipé dudit canal d’amenée et un distributeur du liquide équipé dudit canal de sortie, l’injecteur et le distributeur délimitant axialement la chambre de traitement.

Les sources de rayonnement UV dudit groupe peuvent être disposées sur le distributeur ou sur l’injecteur. En variante, il est possible de prévoir un premier groupe de sources de rayonnement UV disposées sur le distributeur et un deuxième groupe de sources de rayonnement UV disposées sur l’injecteur.

Le distributeur peut comprendre un collecteur équipé dudit conduit de sortie et un capot de fixation pour le maintien du collecteur. Le collecteur peut comprendre en outre un diffuseur configuré pour distribuer le liquide en direction des sources à rayonnement UV dudit groupe.

Le moyen de répartition et le diffuseur peuvent être des pièces distinctes, et séparées l’une de l’autre ou montées l’une sur l’autre. Alternativement, le moyen de répartition et le diffuseur peuvent être des parties distinctes d’une même pièce.

Le collecteur et le capot de fixation peuvent délimiter entre eux un espace étanche à l’intérieur duquel sont disposées les sources de rayonnement UV dudit groupe.

Selon un mode de réalisation, le boîtier comprend en outre au moins un corps longitudinal disposé axialement entre l’injecteur et le distributeur et en communication fluidique avec eux, le corps longitudinal délimitant radialement au moins en partie la chambre de traitement. L’injecteur peut être monté à une première extrémité du corps longitudinal et le distributeur peut être monté à une deuxième extrémité opposée du corps longitudinal.

Selon un autre mode de réalisation, le boîtier est dépourvu d’un tel corps longitudinal.

Selon une première conception du moyen de répartition, celui-ci est configuré pour homogénéiser, à l’intérieur de la chambre de traitement en aval dudit moyen de répartition, la vitesse axiale du flux de liquide dévié par le déflecteur. Dans ce cas, le moyen de répartition peut comprendre au moins un plateau radial pourvu d’une pluralité d’orifices traversants.

Selon une deuxième conception du moyen de répartition, celui-ci est configuré pour distribuer le flux de liquide dévié par le déflecteur en direction des sources à rayonnement UV dudit groupe.

Par ailleurs, le dispositif peut par exemple présenter une section transversale circulaire. Alternativement, le dispositif peut présenter une section transversale polygonale, par exemple triangulaire, rectangulaire, carrée, etc.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels :

est une vue de face d’un dispositif de traitement de liquide selon un premier exemple de réalisation de l’invention,

est une vue en coupe selon l’axe II-II de la figure 1,

est une vue de détail de la figure 2,

est une vue en coupe selon l’axe IV-IV de la figure 2,

est une vue en coupe d’un dispositif de traitement de liquide selon un deuxième exemple de réalisation de l’invention,

est une vue en coupe d’un dispositif de traitement de liquide selon un troisième exemple de réalisation de l’invention,

est une vue de face d’un dispositif de traitement de liquide selon un quatrième exemple de réalisation de l’invention,

est une vue en coupe selon l’axe VIII-VIII de la figure 7,

est une vue de détail de la figure 8, et

est une vue en coupe d’un dispositif de traitement de liquide selon un cinquième exemple de réalisation de l’invention.

Sur les figures 1 et 2, on a représenté un dispositif, référencé 10 dans son ensemble, qui est destiné au traitement de liquide par rayonnements UV. Une utilisation avantageuse du dispositif 10 concerne le traitement de l’eau.

Le dispositif 10 comprend un carter ou boîtier 12 s’étendant selon un axe X-X’ longitudinal et délimitant intérieurement une chambre 14 de traitement du liquide. Dans la description qui suit, les directions « axiale » et « radiale » sont définies en référence à l’axe X-X’ longitudinal.

Le boîtier 12 comprend un conduit d’entrée 16 délimitant intérieurement un canal d’amenée 16a, et un conduit de sortie 18 délimitant intérieurement un canal de sortie 18a. Les conduits d’entrée 16 et de sortie 18 sont en communication fluidique avec la chambre 14 de traitement. Dans l’exemple de réalisation illustré, les conduits d’entrée 16 et de sortie 18 sont disposés axialement de part et d’autre du boîtier 12. Les conduits d’entrée 16 et de sortie 18 sont coaxiaux avec l’axe X-X’ longitudinal du boîtier. Les canaux d’amenée 16a et de sortie 18a sont coaxiaux avec l’axe X-X’.

Dans cet exemple de réalisation, le boîtier 12 comprend un injecteur 20 équipé du conduit d’entrée 16, un distributeur 22 équipé du conduit de sortie 18, et un corps 24 longitudinal disposé axialement entre l’injecteur 20 et le distributeur 22 et en communication fluidique avec eux. Le corps 24 présente une forme générale tubulaire. Le corps 24 est réalisé dans un matériau non transparent aux UV. Le corps 24 peut par exemple être réalisé en matière métallique, notamment en inox. L’alésage du corps 24 peut être recouvert d’un matériau réfléchissant les UV, par exemple de l’aluminium.

Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, le dispositif 10 comprend également un groupe de sources 25 de rayonnement UV supportées par le distributeur 22 et aptes à émettre chacune un rayonnement UV pour le traitement du liquide à l’intérieur de la chambre 14.

L’injecteur 20 est monté à une première extrémité du corps 24 longitudinal. Le distributeur 22 est monté à une deuxième extrémité du corps 24 longitudinal opposée axialement à la première extrémité. L’injecteur 20 et le distributeur 22 sont fixés sur le corps 24, ici par vissage. Alternativement, l’injecteur 20 et le distributeur 22 peuvent être fixés au corps 24 par tout autre moyen approprié, par exemple par encliquetage.

L’injecteur 20 et le distributeur 22 délimitent axialement la chambre 14 de traitement. Le corps 24 délimite radialement la majeure partie de la chambre 14 de traitement. Dans l’exemple de réalisation illustré, l’injecteur 20 délimite radialement l’extrémité supérieure de la chambre 14 de traitement.

Le canal d’amenée 16a traverse axialement l’injecteur 20 et débouche axialement à l’intérieur de la chambre 14 de traitement par l’intermédiaire d’un orifice d’entrée 16b. L’orifice d’entrée 16b est centré sur l’axe X-X’ longitudinal.

L’injecteur 20 présente une face radiale 26 délimitant axialement la chambre 14 de traitement du côté dudit injecteur. L’orifice d’entrée 16b du canal d’amenée débouche axialement sur la face radiale 26 de l’injecteur.

Dans l’exemple de réalisation illustré, l’injecteur 20 comprend une paroi frontale 28 radiale et une jupe 30 de montage annulaire prolongeant axialement la paroi frontale 28. La jupe 30 est montée autour du corps 24 et permet le montage et la fixation de l’injecteur 20 sur ledit corps. La paroi frontale 28 comprend la face radiale 26. Le conduit d’entrée 16 s’étend axialement en saillie par rapport à la paroi frontale 28 vers l’extérieur, i.e. du côté opposé à la chambre 14 de traitement. Le canal d’amenée 16a traverse axialement la paroi frontale 28.

Dans l’exemple de réalisation illustré, l’injecteur 20 est réalisé en une seule pièce. L’injecteur 20 peut par exemple être réalisé en matière synthétique, par exemple en POM (polyoxyméthylène). Alternativement, le conduit d’entrée 16 pourrait se présenter sous la forme d’une pièce rapportée venant se fixer sur la paroi frontale 28.

Le dispositif 10 comprend encore un déflecteur 32 disposé à l’intérieur de la chambre 14 de traitement en regard de l’orifice d’entrée 16b de l’injecteur pour dévier radialement le flux de liquide amené axialement par le canal d’amenée 16a.

Le dispositif 10 comprend encore un plateau 34 radial disposé à l’intérieur de la chambre 14 de traitement en aval du déflecteur 32 en considérant le sens d’écoulement du liquide, et configuré pour homogénéiser la vitesse axiale du liquide après passage au travers de ce plateau. Le plateau 34 divise la chambre 14 de traitement en deux compartiments : un premier compartiment en amont du plateau 34 à l’intérieur duquel débouche l’orifice d’entrée 16b de l’injecteur et à l’intérieur duquel est localisé le déflecteur 32, et un second compartiment en aval du plateau 34 situé axialement du côté du distributeur 22.

Dans cet exemple de réalisation, le déflecteur 32 est supporté par l’injecteur 20. L’injecteur 20 est équipé d’une pluralité de pattes 36 d’encliquetage, une seule étant visible sur les figures, pour le montage et le maintien en position du déflecteur 32. En variante, le déflecteur 32 pourrait être vissé sur l’injecteur 20. Le déflecteur 32 est centré sur l’axe X-X’ longitudinal. Le déflecteur 32 peut par exemple se présenter sous la forme d’un disque ou d’une plaque. Le déflecteur 32 présente ici une épaisseur axiale constante.

Comme illustré plus visiblement à la figure 3, le déflecteur 32 présente une face frontale 32a radiale en regard de l’orifice d’entrée 16b de l’injecteur. La face frontale 32a du déflecteur et la partie de la face radiale 26 de l’injecteur axialement en regard de cette face délimitent entre elles espace de cavitation 38 radial comme cela sera décrit plus en détail par la suite. L’espace de cavitation 38 est situé à l’intérieur de la chambre 14 de traitement. Le déflecteur 32 peut par exemple être réalisé en quartz.

Un espace annulaire 40 radial subsiste entre le bord périphérique du déflecteur 32 et l’injecteur 20. Cet espace annulaire 40 forme une ouverture périphérique de sortie du liquide hors de l’espace de cavitation 38. Dans une variante de réalisation, le déflecteur 32 pourrait venir se centrer radialement dans l’alésage de l’injecteur 20. Dans ce cas, le déflecteur 32 serait équipé d’une pluralité de passages traversants ménagés dans son épaisseur et débouchant à la périphérie de l’espace de cavitation 38 pour permettre une sortie du liquide hors de cet espace. Alternativement, les passages traversants pourraient être ménagés sur l’injecteur 20.

Comme indiqué précédemment, le plateau 34 est disposé en aval du déflecteur 32 en considérant le sens d’écoulement du liquide. Le plateau 34 est disposé au voisinage du déflecteur 32.

Comme cela est visible aux figures 3 et 4, le plateau 34 comprend une pluralité d’orifices 34a traversants ménagés dans son épaisseur axiale. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, les orifices 34a permettent la génération d’une multitude de micro-jets de liquide uniformément répartis à l’intérieur de de la chambre 14 de traitement en aval du plateau 34.

La section de passage des orifices 34a peut-être calibré afin de contrôler la vitesse de chaque micro-jet généré. De préférence, la distance séparant un orifice 34a débouchant d’un autre orifice 34a du plateau est égale.

Les orifices 34a peuvent être agencés de différentes façons sur le plateau 34. Dans l’exemple illustré, les orifices 34a sont agencés sous formes de triangles équilatéraux. D’autres agencements des orifices 34a peuvent être envisagés sur le plateau 34.

Dans l’exemple de réalisation illustré, les orifices 34a s’étendent axialement dans l’épaisseur du plateau 34. Alternativement, il pourrait être possible de prévoir d’autres orientations pour les orifices 34a, par des orifices 34a s’étendent obliquement dans l’épaisseur du plateau 34. Dans l’exemple de réalisation illustré, les orifices 34a présentent une forme cylindrique et de diamètre constant. Alternativement, les orifices 34a peuvent présenter d’autres formes, par exemple conique ou encore de section polygonale, ou encore se présenter sous forme de fentes. La section des orifices 34a peut également être variable.

En se référant de nouveau à la figure 2, le plateau 34 est pincé axialement entre le corps 24 et l’injecteur 20. Plus précisément, le plateau 34 est pincé axialement entre la première extrémité du corps 24 et l’injecteur 20. La totalité du bord périphérique du plateau 34 est radialement en appui contre l’injecteur 22. Ainsi, le plateau 34 remplit également une fonction d’étanchéité. En variante, il pourrait être possible de prévoir un autre type de fixation du plateau 34 sur le boîtier 12 à l’intérieur de la chambre 14 de traitement.

Dans l’exemple de réalisation illustré, le distributeur 22 est réalisé en deux parties. Le distributeur 22 comprend un collecteur 42 équipé du conduit de sortie 18, et un capot 44 de fixation pour le maintien du collecteur 42 sur le corps 24 longitudinal.

Le capot 44 comprend une paroi frontale 46 radiale au travers de laquelle s’étend axialement le conduit de sortie 18 du collecteur, et une jupe 48 de montage annulaire prolongeant axialement la paroi frontale 46. La jupe 48 est montée autour du corps 24 et permet le montage et la fixation du distributeur 22 sur ledit corps. Le conduit de sortie 18 s’étend axialement en saillie par rapport à la paroi frontale 46 vers l’extérieur, i.e. du côté opposé à la chambre 14 de traitement. Le capot 44 peut être réalisé en matière métallique, par exemple en inox.

Le collecteur 42 comprend une collerette 50 annulaire qui prolonge radialement vers l’extérieur le conduit de sortie 18. La collerette 50 est pincée axialement entre la deuxième extrémité du corps 24 et le capot 44. La collerette 50 comprend une première partie de forme conique s’évasant vers l’extérieur et une deuxième partie plane s’étendant radialement vers l’extérieur à partir de cette partie conique.

Un espace axial 52 annulaire étanche est délimité axialement entre la collerette 50 du collecteur et la paroi frontale 46 du capot. L’espace axial 52 annulaire est situé radialement autour du conduit de sortie 18. La collerette 50 du collecteur délimite axialement la chambre 14 de traitement du côté du distributeur 22.

Dans l’exemple de réalisation illustré, le collecteur 42 comprend encore un diffuseur 54 de sortie s’étendant axialement à distance du conduit de sortie 18 et radialement à l’intérieur de la chambre 14 de traitement. Le diffuseur 54 est disposé en amont et regard du conduit de sortie 18 pour dévier radialement vers l’extérieur le flux de liquide avant son passage à l’intérieur dudit conduit comme cela sera décrit plus en détail par la suite. Le diffuseur 54 est centré sur l’axe X-X’ longitudinal. Le diffuseur 54 présente une face frontale 54a radiale qui est orientée axialement du côté du plateau 34 et du déflecteur 32. Un espace annulaire 56 radial subsiste entre le bord périphérique du diffuseur 54 et le corps 24. Cet espace annulaire 56 forme un passage périphérique pour le liquide.

Le collecteur 42 comprend une pluralité de conduits 58 ménagés entre le diffuseur 54 et la collerette 50. Chaque conduit 58 débouche à une extrémité dans le canal de sortie 18a du conduit de sortie et à l’autre extrémité opposée dans la chambre 14 de traitement entre le diffuseur 54 et la collerette 50. Chaque conduit 58 s’étend ici obliquement vers l’intérieur. Alternativement, chaque conduit 58 pourrait s’étendre radialement. Les conduits 58 sont espacés les uns par rapport aux autres dans le sens circonférentiel. Dans l’exemple de réalisation illustré, le collecteur 42 est réalisé en une seule pièce. Alternativement, le collecteur 42 pourrait être réalisé en plusieurs pièces.

Les sources 25 de rayonnement UV sont disposées dans l’espace 52 étanche délimité entre le collecteur 42 et le capot 44. Les sources 25 de rayonnement UV sont fixées sur le capot 44, ici sur la paroi frontale 46. Les sources 25 de rayonnement UV peuvent être fixées par toute moyen approprié, par exemple par collage, par vissage, par soudage ou encore par l’intermédiaire de moyens permettant l’évacuation de la chaleur. Les sources 25 de rayonnement UV peuvent encore être fixées par maintien axial entre le collecteur 42 et le capot 44.

Les sources 25 de rayonnement UV sont disposées radialement autour du conduit de sortie 18. Les sources 25 sont espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel pour former une couronne de sources. Les sources 25 sont de préférence espacées de manière régulière dans le sens circonférentiel. De préférence, les sources 25 sont identiques entre elles. Les sources 25 peuvent être des sources ponctuelles. Les sources 25 peuvent par exemple être des diodes électroluminescentes classiquement nommées LED. Chaque source 25 peut comprendre un support qui lui est propre. Alternativement, plusieurs sources ou la totalité des sources peuvent comprendre un support commun.

Dans l’exemple de réalisation illustré, chaque source 25 est apte à émettre un rayonnement UV ayant une direction principale d’émission qui est axiale, c’est-à-dire parallèle à l’axe X-X’. Lorsque les source 25 sont des LED ponctuelles, chaque source 25 émet un rayonnement UV selon un cône d’émission, l’axe de ce cône définissant la direction principale d’émission.

Le rayonnement UV des sources 25 est émis dans la chambre 14 de traitement. Dans ce but, le collecteur 42 est réalisé dans un matériau transparent aux UV, par exemple transparent aux UV a au moins 50%. Le collecteur 42 peut par exemple être réalisé en FEP (éthylène propylène fluoré) ou encore en PTFE (polytétrafluoroéthylène).

De préférence, le plateau 34 est également réalisé dans un matériau transparent aux UV, par exemple du type FEP ou PTFE. Ainsi, le rayonnement UV de chaque source 25 est émis dans la totalité du volume de la chambre 14 de traitement. Ceci permet notamment de pouvoir traiter le liquide stagnant en amont du plateau 34 lorsque le dispositif 10 n’est pas utilisé, par exemple en prévoyant l’émission de rayonnement UV par les sources 25 à intervalles réguliers.

Le fonctionnement du dispositif 10 est le suivant.

Le flux de liquide est amené axialement à l’intérieur de l’espace de cavitation 38 (figure 3) de la chambre 14 de traitement par le canal d’amenée 16a du conduit d’entrée de l’injecteur. Ce flux de liquide est dévié radialement vers l’extérieur en rentrant en contact avec la face frontale 32a du déflecteur 32, puis s’écoule dans l’espace de cavitation 38 selon différentes directions radiales en direction de l’espace annulaire 40 existant entre le bord périphérique du déflecteur 32 et l’injecteur.

Les conditions de l’écoulement radial du liquide dans l’espace de cavitation 38 jusqu’à l’espace annulaire 40 sont telles que des bulles ou poches de cavitation apparaissent autour de l’orifice d’entrée 16b, puis se collapsent ou implosent avant que ces bulles ou poches de cavitation n’atteignent l’espace annulaire 40.

A titre d’exemple, ces conditions d’écoulement radial du liquide dans l’espace de cavitation 38 peuvent être obtenu avec le dimensionnement suivant. La dimension axiale de l’espace de cavitation 38 peut être comprise entre 0,1 et 0,25 fois le diamètre de l’orifice d’entrée 16b. Préférentiellement, la dimension axiale de l’espace de cavitation 38 peut être égal à 0,14 fois le diamètre de l’orifice d’entrée 16b.

De préférence, la distance entre l’axe de l’orifice d’entrée 16b et le bord périphérique du déflecteur 32 délimitant l’espace annulaire 40 peut être supérieure à 2,5 fois le diamètre dudit orifice.

Le phénomène de cavitation qui se produit dans l’espace de cavitation 38 permet de disperser les amas de bactéries véhiculés par le liquide en amas de bactéries de taille réduite ou en bactéries isolées, et ainsi de favoriser leur élimination par le rayonnement UV des sources 25.

Ensuite, en aval de l’espace annulaire 40, le liquide passe au travers des orifices 34a du plateau, ce qui permet la génération d’une multitude de micro-jets de liquide uniformément répartis à l’intérieur de la chambre 14 de traitement en aval de ce plateau.

Le plateau 34 forme un moyen d’homogénéisation de la vitesse axiale du liquide par le passage au travers des orifices 34a du plateau. Les micro-jets de liquide sont dirigés axialement à l’intérieur de la chambre 14 de traitement en direction du distributeur 22. Dans la zone de la chambre 14 de traitement qui est délimitée par le corps 24 du boîtier, la vitesse axiale du liquide est réduite et homogénéisée.

Puis, les micro-jets de liquide sont déviés radialement vers l’extérieur en rentrant en contact avec la face frontale 54a du diffuseur 54 du distributeur et s’écoule jusqu’à l’espace annulaire 56. Enfin, le liquide passant au travers de cet espace annulaire 56 est guidé par le diffuseur 54 et la platine 50 du distributeur jusqu’aux conduits 58, puis est amené par ces conduits au canal de sortie 18a du distributeur.

En aval du plateau 34, les gouttes de liquide sont irradiées de façon homogène par le rayonnement UV émis par les sources 25 dans la mesure où ces gouttes se déplacent sensiblement à la même vitesse jusqu’à ce qu’elles atteignent le diffuseur 54.

Le diffuseur 54 permet quant à lui de distribuer les gouttes de liquide en direction des sources 25 de rayonnement UV et de forcer le passage de chaque goutte de liquide axialement devant une de ces sources 25 avant d’être évacuées par le canal de sortie 18a du distributeur. Chaque goutte de liquide passe à proximité immédiate d’une des sources 25, par exemple de l’ordre de quelques millimètres. Les sources 25 de rayonnement UV sont ici décalées radialement vers l’intérieur par rapport au bord périphérique du diffuseur 54. Lors du fonctionnement du dispositif 10, les sources 25 émettent un rayonnement d’UV en continu.

La disposition des sources 25 de rayonnement UV autour du canal de sortie 18a du distributeur combinée à l’utilisation d’un matière transparente aux UV pour le collecteur 42 permet non seulement d’irradier l’intérieur de la chambre de traitement 14 mais aussi le canal de sortie 18a, ce qui assure ainsi un traitement jusqu’à la dernière goutte. Ceci permet, dans le cas où le dispositif 10 est utilisé au point final d’utilisation avec une distribution du liquide directement à la sortie du canal de sortie 18a d’éviter la rétro-contamination du dispositif sur la surface du canal par l’environnement extérieur comme l’air ambiant ou le contact humain.

Dans l’exemple de réalisation illustré à la figure 5, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, la face frontale 54a du diffuseur présente une dimension radiale réduite. Une partie des sources 25 de rayonnement UV sont ici décalées radialement vers l’extérieur par rapport au bord périphérique du diffuseur 54. Pour ces sources 25, le rayonnement émis traverse uniquement la collerette 50 du collecteur 42, et non la collerette 50 et le diffuseur 54 du collecteur comme dans l’exemple de réalisation précédent.

Dans une variante de réalisation, il est possible de prévoir un distributeur 22 dépourvu de diffuseur comme cela est illustré à la figure 6 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références. Cependant, pour cette variante, les gouttes de liquide qui sont situées au voisinage de l’axe X-X’ longitudinal ne passent pas axialement devant une des sources 25 avant la sortie hors du dispositif 10.

L’exemple de réalisation illustré aux figures 7 et 8, sur lesquelles les éléments identiques portent les mêmes références, diffère du premier exemple principalement par l’encombrement axial réduit du dispositif 10.

Dans cet exemple, le dispositif 10 est dépourvu du corps longitudinal interposé axialement entre l’injecteur 20 et le distributeur 22. Dans cet exemple, le boîtier 12 comprend l’injecteur 20 et le distributeur 22. La chambre 14 de traitement est délimitée ici axialement et radialement par l’injecteur 20 et le distributeur 22. L’injecteur 20 est fixé ici directement sur le distributeur 22. La jupe 30 de l’injecteur vient se fixer dans l’alésage de la jupe 48 du capot du distributeur, ici par vissage.

Dans cet exemple de réalisation, le déflecteur 32 est fixé sur le distributeur 22. Le déflecteur 32 est fixé par tout moyen approprié, ici en étant maintenu en sandwich entre le distributeur 22 et des plots (non visible sur les figures) de l’injecteur 20. Le déflecteur 32 est monté sur le collecteur 42 du distributeur. Plus précisément, le déflecteur 32 est monté sur le diffuseur 54 du collecteur. Un logement 60 est formé sur la face frontale 54a du diffuseur 54 pour le montage du déflecteur 32. De manière identique au premier exemple de réalisation, le déflecteur 32 est centré sur l’axe X-X’ longitudinal. Dans cet exemple, la face frontale 32a du déflecteur est en légère saillie axiale avec la face frontale 54a du diffuseur (figure 9). En variante, la face frontale 32a du déflecteur pourrait affleurer avec la face frontale 54a du diffuseur.

Le diffuseur 54 du collecteur s’étend radialement en saillie par rapport au déflecteur 32. Le diffuseur 54 s’étend radialement en saillie au-delà du déflecteur 32. Le diffuseur 54 prolonge radialement le déflecteur 32. Dans une variante de réalisation, il pourrait être possible de prévoir que le déflecteur 32 soit supporté par l’injecteur 20.

Dans cet exemple, la face radiale 26 de l’injecteur présente, au niveau de son bord extérieur, une rainure 62 annulaire orientée du côté de la chambre 14 de traitement. La rainure 62 prolonge radialement vers l’extérieur l’espace de cavitation 38 (figure 9). La rainure 62 est prévue de sorte que l’espace axial pris au niveau de cette rainure entre la face 26 de l’injecteur et le diffuseur 54 soit supérieur à la dimension axiale de l’espace de cavitation 38.

Le fonctionnement du dispositif 10 de cet exemple de réalisation est le suivant.

Le flux de liquide est amené axialement à l’intérieur de l’espace de cavitation 38 (figure 9) de la chambre 14 de traitement par le canal d’amenée 16a du conduit d’entrée de l’injecteur. Ce flux de liquide est dévié radialement vers l’extérieur en rentrant en contact avec le déflecteur 32, puis s’écoule dans l’espace de cavitation 38 selon différentes directions radiales en direction de la rainure 62 annulaire et de l’espace annulaire 56 existant entre le bord périphérique du diffuseur 54 et l’injecteur.

De façon analogue au premier exemple de réalisation décrit précédemment, un phénomène de cavitation se produit dans l’espace de cavitation 38.

Ensuite, en aval de l’espace annulaire 56 en considérant le sens d’écoulement du fluide, le liquide est guidé par le diffuseur 54 et la platine 50 du distributeur jusqu’aux conduits 58, puis amené par ces conduits au canal de sortie 18a du distributeur. Le diffuseur 54 permet de répartir les gouttes de liquide en direction des sources 25 de rayonnement UV et de forcer le passage de chaque goutte de liquide axialement devant une de ces sources 25 avant d’être évacuées par le canal de sortie 18a du distributeur. Chaque goutte de liquide passe à proximité immédiate d’une des sources 25, par exemple de l’ordre de quelques millimètres.

L’exemple de réalisation illustré à la figure 10, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, diffère de l’exemple précédent en ce que le dispositif 10 comprend un diffuseur 64 qui est une pièce distincte du collecteur 42 du distributeur.

Le diffuseur 64 présente une face frontale 64a radiale qui est orientée axialement du côté de l’injecteur 20. De façon analogue à l’exemple de réalisation précédent, le diffuseur 64 supporte le déflecteur 32. Un logement 66 est formé sur la face frontale 64a du diffuseur pour le montage du déflecteur 32.

Le diffuseur 64 se présente sous la forme d’un plateau radial équipé à sa périphérie d’un pied 64b annulaire en saillie et venant axialement en appui contre la platine 50 du collecteur 42 du distributeur. Le diffuseur 64 est maintenu ici en sandwich entre la platine 50 et l’injecteur 20. La totalité du bord périphérique du diffuseur 64 est radialement en appui contre l’injecteur 22.

Le diffuseur 64 comprend une pluralité d’orifices 64c traversants ménagés dans son épaisseur axiale. Les orifices 64c traversants sont décalés radialement vers l’extérieur par rapport à l’espace de cavitation et au déflecteur 32. Dans l’exemple de réalisation illustré, les orifices 64c s’étendent axialement dans l’épaisseur du diffuseur 64. Les orifices 64c peuvent être agencés de différentes façons sur le diffuseur 64. De préférence, les orifices 64c sont agencés de sorte chaque orifice est situé axialement dans le prolongement d’une des sources 25 de rayonnement UV. Les orifices 64c permettent le passage du liquide.

Les orifices 64c sont ici de forme cylindrique et de diamètre constant. Alternativement, les orifices 64c peuvent présenter d’autres formes, par exemple conique ou encore de section polygonale, ou encore se présenter sous forme de fentes. La section des orifices 64c peut également être variable.

Le diffuseur 64 divise la chambre 14 de traitement en deux compartiments : un premier compartiment en amont du diffuseur à l’intérieur duquel débouche l’orifice d’entrée 16b de l’injecteur, et un second compartiment en aval du diffuseur situé axialement du côté du distributeur 22. Chaque orifice 64c débouche axialement de part et d’autre dans les premier et deuxième compartiments délimités dans la chambre 14 de traitement par le diffuseur 64.

Le fonctionnement du dispositif 10 de cet exemple de réalisation diffère de l’exemple précédent uniquement en ce qu’en aval de l’espace de cavitation 38, le liquide dévié par le déflecteur 32 passe au travers des orifices 64c du diffuseur qui concentrent et distribuent le liquide vers les sources 25 de rayonnement UV.

Dans les exemples de réalisation illustrés, l’orifice d’entrée 16a de l’injecteur et le déflecteur 32 sont positionnés l’un par rapport à l’autre et dimensionnés de sorte à provoquer un phénomène de cavitation du fluide. Comme indiqué précédemment, cette conception est particulièrement avantageuse dans la mesure où cela permet de disperser les amas de bactéries véhiculés par le liquide en amas de taille réduite ou en bactéries isolées. Ceci augmente donc l’efficacité de traitement du dispositif 10.

En variante, il reste cependant possible de prévoir un positionnement et/ou un dimensionnement relatif de l’orifice d’entrée 16a de l’injecteur et du déflecteur 32 qui soient différents de sorte à obtenir uniquement une déviation radiale du flux de liquide amené axialement par le canal d’amené de l’injecteur sans phénomène de cavitation.

Dans les exemples de réalisation illustrés, le dispositif 10 est équipé d’un groupe de sources 25 d’émission de rayonnement UV qui sont disposées à la sortie du dispositif, ici autour du conduit de sortie 18 central du distributeur, et qui émettent un rayonnement dirigé vers l’injecteur 20.

Alternativement ou en combinaison, il est possible de prévoir un groupe de sources d’émission de rayonnement UV à l’entrée du dispositif, par exemple disposées autour du conduit d’amenée 16 de l’injecteur, et qui émettent un rayonnement dirigé vers le distributeur 22.

Dans une autre variante de réalisation, en association du ou de ces groupes de sources 25 de rayonnement UV, il est également possible de prévoir un autre groupe de sources de rayonnement UV ayant une direction principale d’émission radiale. Ceci peut par exemple être envisagé pour la version du dispositif avec le corps 24 longitudinal disposé axialement entre l’injecteur 20 et le distributeur 22 en prévoyant le montage de ce groupe additionnel de sources de rayonnement UV sur ce corps.

Dans les exemples de réalisation illustrés, le conduit d’entrée 16 et le conduit de sortie 18 du dispositif sont coaxiaux. Alternativement, il est possible de prévoir d’autres agencements. Le conduit de sortie 18 pourrait par exemple s’étendre radialement et déboucher dans la chambre 14 de traitement. Dans une variante de la version du dispositif équipé du corps 24, ce dispositif pourrait comprendre en outre, à l’intérieur de la chambre 14, un tube à l’intérieur duquel le fluide chemine axialement après passage au travers du plateau 34 en direction du groupe de sources 25 de rayonnement UV avant de remonter ensuite axialement entre ce tube et le corps 24 puis de sortir par un conduit de sortie s’étendant radialement.

Claims

Dispositif de traitement de liquide par rayonnements UV comprenant :
- un boîtier (12) s’étendant selon un axe (X-X’) longitudinal et pourvu d’au moins un canal d’amenée (16a) du liquide et d’au moins un canal de sortie (18a) dudit liquide,
- une chambre de traitement (14) du liquide qui est délimitée au moins en partie par le boîtier (12) et à l’intérieur de laquelle débouche ledit canal d’amenée par l’intermédiaire d’au moins un orifice d’entrée (16b),
- un déflecteur (32) disposé à l’intérieur de la chambre de traitement (14) en regard dudit orifice d’entrée (16b) pour dévier radialement le flux de liquide amené axialement par ledit canal d’amenée (16a),
- au moins un moyen de répartition (34 ; 54 ; 64) du flux de liquide dévié qui est disposé à l’intérieur de la chambre de traitement (14) en aval du déflecteur (32) en considérant le sens d’écoulement du liquide, et
- au moins un groupe de sources (25) de rayonnement UV supportées par le boîtier (12) et aptes à émettre chacune à l’intérieur de la chambre de traitement (14) un rayonnement ayant une direction principale d’émission qui est orientée selon l’axe (X-X’) longitudinal du boîtier.
Dispositif selon la revendication 1, dans lequel une face du boîtier (12) sur laquelle débouche ledit orifice d’entrée (16b) et le déflecteur (32) délimitent entre eux, à l’intérieur de la chambre de traitement (14), un espace de cavitation (38) radial, ledit orifice d’entrée (16a) et le déflecteur (32) étant positionnés l’un par rapport à l’autre et dimensionnés de sorte que les conditions de l’écoulement radial du liquide dans l’espace de cavitation (38) génèrent des bulles ou poches de cavitation qui implosent.
Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les sources (25) de rayonnement UV dudit groupe sont disposées hors de la chambre de traitement (14).
Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les sources (25) de rayonnement UV dudit groupe sont disposées du côté dudit canal de sortie (18a) du boîtier.
Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les sources (25) de rayonnement UV dudit groupe sont espacées les unes par rapport aux autres pour former une couronne de sources.
Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les sources (25) de rayonnement UV dudit groupe sont disposées radialement autour dudit canal de sortie (18a) du boîtier.
Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les sources (25) de rayonnement UV dudit groupe sont des sources ponctuelles, notamment des LED.
Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit canal d’amenée (16a) et ledit canal de sortie (18a) sont coaxiaux avec l’axe (X-X’) longitudinal du boîtier.
Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (12) comprend au moins un injecteur (20) du liquide équipé dudit canal d’amenée (16a) et un distributeur (22) du liquide équipé dudit canal de sortie (18a), l’injecteur et le distributeur délimitant axialement la chambre de traitement (14).
Dispositif selon la revendication 9, dans lequel le distributeur (22) comprend un collecteur (42) équipé dudit conduit de sortie (18) et un capot (44) de fixation pour le maintien du collecteur (42).
Dispositif selon la revendication 10, dans lequel le collecteur (42) et le capot (44) de fixation délimitent entre eux un espace (52) étanche à l’intérieur duquel sont disposées les sources (25) de rayonnement UV dudit groupe.
Dispositif selon la revendication 10 ou 11, dans lequel le collecteur (42) comprend en outre un diffuseur (54) configuré pour distribuer le liquide en direction des sources (25) à rayonnement UV dudit groupe.
Dispositif selon l’une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel le boîtier (12) comprend en outre au moins un corps longitudinal (24) disposé axialement entre l’injecteur (20) et le distributeur (22), le corps longitudinal (24) délimitant radialement au moins en partie la chambre de traitement (14).
Dispositif selon la revendication 13, dans lequel l’injecteur (20) est monté à une première extrémité du corps longitudinal (24) et le distributeur (22) est monté à une deuxième extrémité opposée du corps longitudinal.
Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyen de répartition (34) est configuré pour homogénéiser, à l’intérieur de la chambre de traitement (14) en aval dudit moyen de répartition, la vitesse axiale du flux de liquide dévié par le déflecteur (32).
Dispositif selon la revendication 15, dans lequel le moyen de répartition (34) comprend au moins un plateau radial pourvu d’une pluralité d’orifices (34a) traversants.
Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel le moyen de répartition (54 ; 64) est configuré pour distribuer le flux de liquide dévié par le déflecteur (32) en direction des sources (25) à rayonnement UV dudit groupe.