FR3041339A1 - Dispositif et procede de traitement de liquide par cavitation - Google Patents

Abstract

L'invention porte sur un dispositif (100) de traitement d'un liquide par cavitation comprenant : - Une chambre apte à renfermer, en utilisation, un volume de liquide (50) à traiter, - Au moins un premier piston (200) monté coulissant de façon étanche dans ladite chambre entre une première et une seconde position, - Des moyens (400) pour entraîner l'au moins un premier piston entre lesdites première et seconde positions. Le dispositif comporte avantageusement en outre au moins un second piston (300) monté coulissant de façon étanche dans ladite chambre entre une première et une seconde position. Il est conçu pour que, lorsqu'il contient du liquide en vue de son utilisation, l'un des pistons soit en permanence au contact du liquide et l'autre piston soit écarté de la surface libre (51) du liquide.

Description

L’invention se situe dans le domaine des dispositifs et procédés pour le traitement de liquide, notamment d’eau, par cavitation en vue de le purifier.

Les eaux de surface nécessitent le plus souvent des traitements de potabilisation, car elles sont très souvent polluées. Les pollutions peuvent être d’ordre bactériologique, mais également d’origine urbaine (eaux résiduaires urbaines), d’origine industrielle (polluants et micropolluants, solvants, d’origine agricole (engrais, pesticides,...).

Les polluants organiques persistants (POP) sont parmi les polluants les plus gênants. Ils regroupent des espèces chimiques présentant les quatre propriétés suivantes : - persistance : la substance se dégrade « lentement », - bioaccumulation * la substance « s’accumule » dans 1 ’ organisme.des· .êtres vivants, - toxicité ; l’exposition à la substance est susceptible de provoquer des effets nocifs, - mobilité' sur de grandes distances : on relève des, concentrations élevées loin, des· points de rejet (en Arctique par exemple).

Les POP .sont souvent halogénés et se caractérisent; par·une faible· solubilité dans l’eau et une solubilité,'élevée dans les lipides, ce.qui. entraîne leur' bioaccumulation dans les 'tissus adipeux. Les insecticides organoehlorés de la. première génération, comme la dieldrine, le DDL, le toxaphène. et. le cfalordane, ainsi que plusieurs produits ou sous-produit chimiques industriels, tels que les biphényles. polyehlorés (BPC) et certaines dioxines et furanes peuvent être cités parmi les POP.., Les: humains peuvent être exposés aux POP par" plusieurs voies : F alimentation, le· travail (exposition, accidentelle) et l’environnement. L’exposition aux POP, qu’elle· soit aiguë ou. chronique, peut être associée à de. nombreux effets: nocifs : perturbation du système endocrinien, dérèglement de la fonction de reproduction et du système immunitaire, troubles neurocomportementaux et cancers.

On connaît différents procédés pour éliminer ces polluants par oxydation : - Traitement par T Ozone, - Traitement par le Chlore, - Traitement combiné par 1 Ozone et les UV, - Traitement combiné par le Dioxyde d’Hydrogène et les UV, - Traitement combiné par le Dioxyde d’Hydrogène et FOzone, - Traitement combiné par le Dioxyde d’Hydrogène et des sels métalliques (procédé Fenton).

On connaît également des procédés de traitement par photocatalyse et des procédés électrochimiqües.

Ces procédés ont des inconvénients.

On connaît d’autres procédés faisant appel à la cavitation. La cavitation est la formation de bulles de vapeur au sein d’unJiquide, à température sensiblement constante, à la suite d’une-forte dépression .créée dans ce liquide par un'.moyen mécanique, La cavitation peut apparaître dans· plusieurs circonstances : - Ecoulement à grande vitesse autour d’une pièce provoquant une zone de dépression, par exemple les hélices de navire. - Ecoulements créant de fortes contraintes de cisaillement, - Ecoulement non permanent (alimentation de moteurs en carburant, coups de bélier dans les circuits de commandes hydrauliques),

La cavitation est le plus souvent perçue comme une source de problème. En effet, les bulles de cavitation représentent une forte concentration d’énergie, qui est libérée par l’implosion des bulles. Lorsque cette implosion a lieu à proximité d’une paroi, elle provoque l’érosion de la paroi.

La cavitation trouve cependant des applications industrielles dans lesquelles cette· concentration d'éiiergie est utilisée, par exemple : - le nettoyage de surface.par jets cavitants, - la dispersion de particules dans les liquides;»:.'.'.'.'.'.'.'.' - '.'.''fe.'destruction de cellules ou de bactéries».'·'.'.;;.'·''.'.

Env.'effet, l'implosion adiabatique dëà/''.büÎiëà''';dev'.'Gavitation provoque une forte'.;.élévation locale de température, de.''',pr'ë'S'S'i'dti' et de vitesse (nucto-jets) qui petivertt;;favoriser des processus^quimécessitentune forte énergie d’âctivatioii, Ces.;fôrtès:: températures et pressîons;sôhee'6bnües:'.pourp'rûTO des réactions chimiques, notamment d’oxÿdaiion.

Cesf.amsi;que l’on connaît. 'ifeWÔ. dispoâM " " ; ; : : ; un procédé de traitement de'l’eaü.p^ annulaires.

De '.'.'US '..:'6 ;224·;.'^2ΰ:''.';οπΛ'νοηη3Ϊΐ;.'.'également un dispositif et un procédé de traitem;èiit:.:-<îë··· ï'T:^üv.'i^àr:;.t>ndiëïS ultra sonores, ces ondes générant des '.'."bulles de cavitation.'ait·sein'dulîqüide.'' ' .·:':;;Ε;···:ν.

Ces dispositifs manquent dé reproductibilité, de contrôle du processus et sont difficiles à extrapoler pour traiter de grands volumes d’eau. 1/invention vise à apporter une solution alternative. Elle propose un dispositif de traitement d’ttn b par cavitation comprenant : à renfermer, en utilisation, un volume de liqmde à imiter, - Au moins un premier piston monté coulissant de façon étanche dans ladite chambre entre une première et une seconde position, pour entraîner Pau moins un premier piston entre lesdites première et seconde positions. dispositif comporte par exemple un seul premier piston. ''Ç^ comporte une chambre de préférence de forme cylindrique» ëtanclie pour pouvoir renfermer un liquide à traiter et ne comportant pas de cloison intérieure. En utilisation., le liquide ne remplit pas entièrement la chambré, il eonserve une surface libre. La chambre est fermée par au moins un premier pisfott qui p une course entre une première et une seconde position. Ee^ premier piston coulisse dans la chambre de façon étanche aux liquides et aux gazvll est prévu pour être entraîné dans sa course par des moyens d'entraînement, par exemple une motorisation commandée par Γutilisateurs pouvant ou non faire partie du dispositif

Le premier piston* entraîné par les moyens d’entraînement selon un cycle qui sera décrit plus Bas* est amene â prctraq dé ^ pression dans le liquide et ainsi a pdvoqüer l’apparition de bulles de cavitation au sein du liquide. Ces bulles, en implosants dégagent ires localement une forte ^ énergie sous la forme notamment de jets à haute vitesse et de hautes températures qui provoquent l’oxydation des polluants.

Avantageusement, ledispositifpëüt comporter en outre au moins un second piston monté coulissant defo£on étanche dans ladite ebambre entre une première et une seconde position. ; ; y

Le^dispositif comporte par exemple un seul second piston.

Contrairement au premier piston, le second piston est libre dans sa course entre sa première et sa seconde position. Comme il sera vu plus loin, :Oses:mouvements;SontSlereontrecoup' de ceux du premier piston et des contraintes qu’il dxerce';':attVliquide:':dans:::sés mouvements,· JLé^^ dans la cltainbrede fëçon ëtanché: aux liquides etâüX: pEC',; .·.??'. Avantageusement, le dispositif;^ lorsqu’il contient du liquide en vUë?de?S0tt utilisation:lfon.despistons:'foïten permanence au contact du liquide et Fautrepiston soit écartéde iaaürfacedibrddu liquide.

De préférence·, les pistons sont:''montes coulissants selon unef direction verticale en utilisation, la chambre possédé donc une direction verticale d’utilisation. On peut alors définir une partie.''·:"haute?'et une·''.partie basse .du?1'.'·':'.>·'??'. dispositif. 11 existe un piston dont la course est située en partie haute·:, déjà'·.'·····???'.?·:··?···;.'·':'.' chambre, dit piston haut, et un piston dont la course est située en partie bâsse'de.;??y?.?.?·?.? la chambre, dit piston bas. .Par'Conventiott. pour chacun?dës pistons, la:.:'.:pfémière position?.'.·.'; sera la position haute et la seconde position sera la position basse.,,· ;.··',Avantageusement, le premier'.piston peut êtte?:situé en.:: partie·':·;.·'·:.:'·?'.'.'.'.':?'.·'·'::;:.' hautë;de la chambre endtilisation.

Lorsque le premier piston coulisse verticalement en utilisation et qu'il est situé en partie: haute:de:;la' chambre, dans une étape de son cycle,pi.:/··//·:/··/·'· frappe avec force la surface libre: du liquide selon un cycle répétitif. En partie::y.'·;··'··;::· basse, la chambre comporte une cloison et/ou un second piston.

De fàçôh alternative, le premier piston peut être situé en partie /'basse de la chambre en utilisation.

Lorsque le premier piston coulisse verticalement en utilisation et qu’il est situé en partie basse de la chambre, il entraîne avec lui le volume de liquide dans une étape dé/son cycle et le projette avec force sur Γélément qui ferme la chambre en partie/haute, qu’il s'agisse d’une cloison ou d’un second piston.

Avantageusement, le dispositif peut comporter une cloison de façon à ménager un espace:.'intermédiaire entre ladite cloison et ledit second /piston. /.::;::y;'.;:'':/'.'.'.':Gëtte:.:éi()ison est avantageusement fixe par rapport à la chambre. L’espace /intermédiairerenferme du gaz. par exemple de l’air, qui agit comme « amortisseur Ά-du.second piston dans sa course.

Avantageuse menu le dispositif peut comporter des moyens pour prélever et/ou ajouterPü'gaz/dansl’espace inteïffiëdiaiïë;:.A :';:'/:/::/Ges:/moyenS'';'permettent d’ajuster la pression dans l’espace intermédiaire/compris· entréla: paroi fixe et le second piston. Avantageusement, la pression relative dans :cèt:espace:est positive (c'est-à-dire supérieure à la pression /atmosphérique)·,·'eo:nstitttânt''unepression de rappel pour le second piston.

Avantageusement, les mo\ ens pour entraîner chaque premier piston peuvent être prévus pour rehtràîher dans les deux sens de sa course entre •/sa première et sa seconde position. :-/0.::::::

Dans un mode de réalisation, les moyens d’entraînement sont en : permanence reliés au premier piston, en utilisation, de façon à l’entraîner dans '/L'ensemble:de: sa course entre ses positions extrêmes. Ils comportent par exemple:.'/''''.'.... '/une tige fixée âü/premier piston qui peut':!’entraîner en traç'tiôll/ôu en poussée^'

Mais avantageusement les moyens pour entraîner chaque premier piston peuvent être prévus pour l’entraîner dans un seul sens de sa course, suit entre; sà première et sa seconde position, soit entre sa seconde position et sa première position.

Dans ce mode de réalisation, le dispositif comporte des moyens pour désolidariser de façon rëvérsM d’entraînement et le premier pston, Ces moyens de dêsolidansâtion réversible sont conçus de façon à entraîner le premier piston dans une portion de sa course, au cours d’un cycle, par exemple lorsqu’il passe de sa ptosition basse à sa position haute, le premier piston étant libre dans l’autre portion de sa course.

Par exemple les moyens d’entraînement comportent une tige et la liaison entre cette tige et le premier piston peut s’interrompre et se recréer au cours d’un cycle, de façon par exemple a ce la tige n’exerce qu’une traction sur' fopistonréÎpaS''de poussée, // / - /. / ///;

Les moyeM-;()bur;';sdlidart'ser et/ou désolidarisëf;lE:'-tigé'.;et::-.'le·: '/premier piston peuvent comporter; un/élèCtroaimahf : dé", sorte: que la tige" " et'· ' ''.pistbn;;;;ne/'/sont solidariséS'y.;;'puè/'.;'l:orsqu’un eottraiit'.//électrique traverse "/'/"' ;'Pélectrôaimant/et/ que le premier/:piston est au/contact'/de Γ électroaimant. :/:-: Lorsqu’ils'he';sbht;pas soIidariSéS^lepremier piston/est/libredans sa course. "'"'/Dans un autre/;Cxèïnplè, ces môÿBttS;-:pûür./solidariser et/ou .//.:/. désolidariser peuvent'/comportër.vun/.'méCanisme à..'.'.C'amë/';qüi'/;permet à la tige /:// d’exercer seulement une traction-sur lépistott.

Dans/I'ecas où lé premier piston est lè/piSton/haut, ce mode de :/// réalisation autorise-un.;:rhode de fonctionnement dans lèqüël,; àü moment du cycle /:/'./ ôù/.':le//pi.Stôp/.;hâut ett/position.-/Mutes/'· eeluirei est//désolidarisé des moyens .//// /"d’entraînement;;-^.'.' vient;·;frapper/laz/surface libre;::à/'haüfe.-vitesse grâce à une ;/// dépression existant dans le volume compris entre/la/surface libre et le piston haut.

Avantageusement, la chambre peut comporter des moyens pour, en utilisation, prélever et/ou ajouter du gaz au-dessus de la surface libre du liqtlide-i '/. : :: -::.:://::^:-:/0/:.(¾ ffioyeris/permett^^ la pression:au-dessus de la///:::'.'.':'/;:;::'.;./ surftcë/libïé/dU'ïiqttide, notaniînent;:d'y:::réaliser un vide:partiel,limité toutefois à .. .Mpression saturanie-'du liquideà lafempëratured'utilisation. .:::-/:::.://

Avantageusement, le dispositif peut comporter des moyens pour, en utilisation, injecter dit gaz au sein du liquide.

Ces moyens d’injection permettent de contrôler la présence et la formation de germes de bulles de cavitation au sein du liquide et, le cas échéant, d’introduire un oxydant au sein du liquide^ /

Ils peuvent être situés surla pardi cylindrique de la chambre, sur une paroi Üë fond et/ou sur celui du premier ou du second piston qui est en permanence en: contact avec le liquide. :/:/-:/:;:/Avantageusemeftt,..le.pistori/prévu pour être écarté de la Surface libre peutéômpdrter des cavités süPS&amp;face intérieure. " /.'."y; L’impact du premier piston sur la surface libre du liquide génère une-pfemièïë/.'vague de pression, puis chaque cavité se remplit/ayéc des jets'frês-'·'.:' /rapides*/ce':·'qui: .-génère des vagues de pression, dans le. liquider '.Ceci,· permet. /:d,exci.tèr:'danS''Îè'''liquide une très/latge gamme de fréqüënces/eh/fonctidn^deda/'/''' ftailfoetfoelaigfométric de ces càVitë'Sl '//:/'./' / /;f':/.:;/\V:':'L’invention portefogalement':Sur:':un::procëdé'.^de traitement d’un •/.liquide:foisant:"usage d’un dispositif>elon/l’:Învention,/:dispositif dans'lequel le premier piston· est prévu pour être écartée dë:la sürfoce: libre, caractérisé en ce : : : /.qu’il comporte les .'"étapes suivantes:' / a) Remplir la chambre de liquide à traiter de façon à ménager une surface, libre, b) Le cas échéant, actionner le premier piston de façon à ménager un espace entre la sürface libre et le premier piston, c) Prélever du gaz entre la surface libre et le premier piston de façon âréâîiser un vide partiel^'.';'. .';;;:.'/b):Bmramerd.eépremier piston.entré;première-' position. de;'façon:;tîU’il vienneettxontact avee'la.MrMe.liferè. ;;.é:èDâns: ce procédé, le premïë'if:'·:piiS-tbïï·^Sit'r-'iËari partie haute de la chambre. v;:>v.^···;. surdâ'':ëréatîffi.;d’:bndeS'''de pression au sëuvyy:;;:.; du liquide traiter;' en vüPvde:'. :favOtisëf:bi:appàrition; d’un phénomène dé ;; cavitation. Des:':bül!es';de cavitation'implosënt.ett;gënërânt''lû:eâlement des jets très;;t rapides et deBautes températures;; cè'qui&amp;yoris'e'l'toxÿdaü^ polluants. .^:;-';.\'è;:Avantageusemëhtfirëtapé''d)·;·^ du premier piston peut compûrt'êftès;:ëtap'es süivantéà;;:;;'è':;\';;;\;v''é''- ;è.'t'';;.^':dlj;le:;prettt^ étant éeartë de la surface libre,actionner les ; moyens pourdésolidariser les: moyens d’actionnement et le premier piston, d2) rapprocher les moyens d’entraînement et le premier piston, piston, d4) écarter le premier piston de la surface libre, du premier piston sera celle Ou il est en position haute;, et la secondé position sera celle où 11 est en position basse, au voisinage on au contact do libre. De mêmepour le second piston, lorsqm'ii existe,sapremière position sera celle où il est en position haute, et sa seconde position sera celle où il est en position basse

Dans ce mode de réalisation du procède, On commence par placer le premier piston eh position haute grâce aux moyens d’entraînement. On réalise ensuite im videpartiel dans l’espace compris entre le premier piston et la sürfàeé libre, cette pression ne pouvant descendre en tout état de cause en ; dëssoüs dé la pression de vapeur saturante du liquide, caf celüitoi se met à boùiiifc À êâuse de ce vide partiel, le premier piston et le volume de liquide sont 'soumis à des'forces tendant à les rapprocher;:;' j piston subit une force dirigée vers la surface libre, ^'lorsqu’il existe un second piston en partie basse de la chambre, celui-ci est rappelé en position haute par la dépression existant dans la chambre. //'';;/;.'--/-'/:'///';/'f-Îi>^ on désolidarise le premier piston et les moyens d’entrainement, de sorte que le premier piston vient frapper avec force la sürfôce libre du liquide, Pardésolidariser, on entend que le premier piston devient libre dé sa course dans la chambre de sa position haute vers sa position basse j il peut rester relié aux moyens d5entraînement pour autant qu’il soit libre dans sa coursej par exemple/si les moyens d’entraînement comportent un mécanisme deeame^ Vütem^ être entièrement détaché des mbyens d’^ parexemplesi les moyens -^ d’entralnemëm unélectrOâîmant susceptible d’agir sur le premier ^ du premier piston sur la surface libre provoqué uneonde de pression qui se propage dans le liquide. Lorsqu’il existe un second piston en partie basse de la Chambre, ronde dé pression l’éloigne du premier piston^ par exemple le projette vers le bas, ce qui créé une dépression aü sein du liquide, ce qui favorise Γapparition de bulles de cavitation,

Dans une étape·/suivante, on solidarise'·a nouveau le premier ' " piStott'jét les moyens d’entraînement: par exemple·'niais;· pas exclusivement en /rapprochant les moyens d'entraînement du premier pistern.

Dans une étape'suivante, les moyens·d’entraînement entraînent :ie 'premier piston vers sa position'haute· et le cycle recommence. Le piston n’est donc entraîné par les moyens d’entraînement que dans un seul sens de sa course. L’invention porte également sur un procédé de traitement d’un liquide faisant usage d’un .dispositif selon'.:!’ invention, dispositif dans'.·· lequel·.le. premier piston est en permanence en contact avec le liquide, caractérisé en ce qu’iléomporte les étapes suivantes : a) Remplir'la'Chambre deliquide: à traiter de;&amp;çOU'/à''mënager;/;./. une surface libre, b) Le cas échéant, actionner le premier piston de façon à ménager un espace au-dessus de la surface libre, c) Prélever du gaz au-dessus de la surface libre de façon à réaliser un vide partiel, d) Entraîner le premier piston entre sa première et sa seconde position.

Ce mode de réalisation le procédé vise le cas où le premier piston est le piston bas. Dans l’étape d) du procédé, le liquide est propulsé par le premier piston entre en contact avec le second piston ou avec la cloison qui ferme la chambre en partie haute.

Avantageusement, on injecte du gaz dans le liquide au cours d’au moins une des étapes de l’un ou Fautre des procédés.

Des modes de réalisation et des variantes seront décrite ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 représente schématiquement en coupe verticale un premier mode de réalisation du dispositif, - Les figures 2A et 2B représentent schématiquement en coupe verticale deux variantes d’un deuxième mode de réalisation du dispositif, - La figure 3 représente schématiquement en coupe verticale un troisième mode de réalisation du dispositif, - La figure 4 représente un détail de réalisation du premier piston, - La figure 5 représente schématiquement en coupe verticale un quatrième mode de réalisation du dispositif.

La figure 1 représente un mode de réalisation du dispositif 100 au repos, c'est-à-dire dans un état préliminaire à sa mise en fonctionnement en tant que dispositif de traitement d’un liquide. Le dispositif comporte une chambre de forme cylindrique comportant une paroi 110 qui s’étend selon un axe X-X? vertical en utilisation. S’agissant de créer des phénomènes de cavitation à l’intérieur de cette chambre, le matériau constitutif de la paroi doit posséder une grande résistance aux agressions, par exemple de l’acier inox.

Tel que représentée, la chambre renferme un volume de liquide 50 à traiter, comportant une surface libre 51. La chambre est fermée par un premier piston 200 en partie haute, monté coulissant de façon étanche entre une première position (position haute) et une seconde position (position basse), et par un fond fixe 120.

Le premier piston 200 est solidaire de moyens d’entraînement schématisés sous la forme d’une tige 400, cette tige 400 étant elle-même reliée à une motorisation, par exemple un moteur électrique, non représentée. Ces moyens d’entraînement permettent d’entraîner le premier piston 200 dans sa course au sein de la chambre. Dans ce mode de réalisation, la course du premier piston 200 est donc déterminée par les moyens d’entraînement.

Le liquide possède une surface libre 51, il existe donc un espace 210 entre la surface libre et le premier piston 200, Cet espace libre 210 comporte donc un mélange de vapeur du liquide à la pression de vapeur saturante et de gaz, par exemple de l’air. Le premier piston 200 est représenté écarté de la surface libre 51.

La paroi 110 de la chambre comporte une ouverture traversante 111 permettant de retirer ou d’ajouter du gaz dans Fespaee compris entre la surface libre 210 et le premier piston 200. Elle comporte également une ouverture traversante 112 permettant d’injecter du gaz au sein du liquide 50. L’injection d’un gaz permet de créer des germes de bulles de cavitation au sein du liquide ; si ce gaz est oxydant (02 par exemple), il permet de plus de favoriser l’oxydation des polluants.

Dans le deuxième mode de réalisation illustré en figures 2A et 2B, le dispositif comporte un second piston 300 en partie basse, également monté coulissant de façon étanche entre une première position haute et une seconde position basse. Ce second piston est entraîné par la pression qu’exerce sur lui le liquide 50, il n’est directement relié à aucun mécanisme d’entraînement.

Dans la variante illustrée en figure 2¾ la chambre cdmpoiteWvffèÿAf è" partie basse des bïiteës hautes 310 qui déterminent la position haute du second piston 300 et des butées basses 320 qui déterminent sa position basse. La course du second piston 300 est donc limitée par ce jeu de butées haute et basse* Dans; cette variante, les ouvertures traversantes 112 pourraient être disposées sur '-je Sëcühdpiston 300 sous la forme d’un diffuseur de gaz (non représenté).

Dans la variante illustrée en ligure 2B, la chambre comporte une cloison de fond 120 sous le second piston, de sorte à ménager un espace intermédiaire 130 entre ce fond et le second piston 300. La paroi de la chambre comporte alors des ouvertures 113 débouchant dans cetespace intermédiairede façon à retirer ou ajouter du gaz et la pression régnant dans cet espace intermédiaîre.lSO.

Le troisième mode de réalisation représenté en figure 3 est illustré avec la variante de la figure 2A. mais il pourrait s’appliquer au mode de :;LéàlisatÎôh::dëila::fi'gureil^liëÎ;àlâ.:'Vi^iMtë';de la figure 2A. Dans ce troisième mode l:de/:rëalisatiOtt,;3e:idiSpositi'f'éoffipdite\deS''moyem pour désolidariser de façon -réversible la tige 400: etrlé premier pisfon 200. Tel que représenté en figure 3, ces moyens comportent une partie ferromagnétique 220 du piston 200 et un électroaimant 410 a l’éîdféffiitë dé la Tige 400,Μ1ΐΐρ:;400.ίβίΤ6 premier piston ne sont solidaire que lorsque· rëlectroaiiïiarit est alimenté; en courant et que ces deux éléments sont au contact. A partir d’un état initial (illustréen figure 3j dans lequel : -lèifeidâld'un vide partiel dans l’espace libre 210 entre la Surface 1 ibre 51 et le premier piston 200, grâce auquel le second piston 300 est en position hautey :v.;v;y;y:;::;-yy ;-y:è^;.:le-piEem^ 200 est en position haute et au contact de l’ëlecUoaimant 410 alimenté j ce mode de réalisation permet par exemple le cycle suivant, - coupure de falimentation de Tëleetrôaiman 410 ; - l'espace libre 210 étant en dépression, le premier piston 200' se déplace à grande; vitesse vers la surface libre 51..»:PdiSjpriîïladt les gaz compris: entre la surface libre et la face inférieure du piston, provoquant la condensation de la vapeur de liquide qui se trouve dans cet espace ; - le piston vient frapper la surface libre 51. créant une onde de pression dans le liquide 50 ; les fréquences générées lors de l’impact dépendent delà masse du piston, qui joue sur l’amplitude de la vague de pression, et de sa rigidité,pui joue sur sa firëquence de pression atteint le second piston 300 et le projette en position basse, en direction de ses butées basses 320, créant par inertie une dépression et Γ apparition d’un phénomène de cavitation au sein du liquide ; - lés bulles de cavitation collapscnt très rapidement avec le rééquilibrage de la pression au sein du liquide ; - remise de la tige 400 au contact du premier piston, et feïnisë del’alimentation électrique de l’ëlêciroaimant.4!O';v::: ;::-::--;;;-::;;:::.;-'::.remise en position haute du premier piston 200 au contact de : rélectfdaimant Î lO alimenté. ::::;:::::::::G:é::cÿclë;èstTéalÎsé à une fréquence f, :///:;'/: ''\:-jjOn:mtreexeffîple'demoyen dé désolidMsefla^tige;:êt:le'premier '.piston est une came:Montée;rotative et agissant sur/Iè/premier.pistonj/e^ étantguidé verticalement

Dans le cas où il existe un espace interMédiaifë: 130^ ce fond : et le;second piston 300 (figurè;.2B), l’ouverture traversante: 11:3 permet/de régler:/:·· la pression régnant dans cet espace intermédiaire 130': et ."donc; là/farce-de rappel:::: du de compression qui s'exerce sur le second piston. ^:::;;//:/Ββ: liquide:^ au coüfs/du procédé car sa surface libre est soumise à une: dépression, iiest/donc avantageux de:continuer de prélever du gaz au cours du procédé/par Γ intermédiaire de Γouverture 111, Üa figure 4/illustre' un détail de réalisation du premier piston, en fpartiettlier de la face':in:ferieure/ètt:utilisation.::GeM-'faee:!h:férieure comporte dés':/ cavités 201 non traversantes, qui peuvent être réalisées soit directement dans le ''.'matériau du premier piston,.'soit dans uné.'COüche, d'un matériau différent .'.'.'appliqué sur la face inférieure' du premier pistôti'fpàf exemple une feuille de matériau plastique perforée. Lors de l'impact du piétiner piston sur la surface f libre, des jets de liquide pénètrent à grande \itesse, jusqu’à 50 m/s, dans Cés yeavités, ce qui génère une''excitation du liquidé'.&amp;.tiaotè''':M^

La figuré'.'.'.5:'.'.'.illustre un quatrième'.'' mode'.èdép^ dispositif. Dans ce mode de réalisation, la Côursev;;dé^ verticale mais le premier piston 200 est situé en partie basse de la chambre et le second piston 300 en partie Mute. L'espace intermédiaire 210 sé;situe entre la surface libre 51 et le second piston 300 et le premier piston est toujours au contact du liquide 50.

La figure 5 représente ce quatrième mode de réalisation avec un Second piston 300 dont la coursé est limitée par des butées basses 310 et hautes 320, mais;,.comme.'dansdesimodes de réalisation précédents : f·xilpouriait tic pas y avoir de second piston mais seulement un v.V/.;;\'-vêlëtïi:eiit .'tiÎë---;^âurôi-:.fîxe fermant la chambre, comme en figure 1, de butées hautes 320 mais un élément de paroi fixe, comme en figuré SB. Dé même, la figure 5 représente ce quatrième mode de réalisation avëè unë tige 400 sôlidairë du premier piston 200, mais comme dans le troisième mode de réalisation illustré en figure 3, le dispositif pourrait comporter des moyens pour désolidariser de façon réversible la fige 400 et le . premier piston,

Bien entendür dans tous ses modes de réalisation, le dispositif comporte des moyens pour remplir la chambré dé liquide à traiter et la vider de liquide traitëfnon représentés,;'·;:;;

Un avantage du dispositif et du procédé de traitement associé est le grand nombre de variables qui pein ent ajustées pour optimiser le traitement : - jréssioninitiale au-dessus de la surface libre,: : - hauteur initiale entre la surface libre et la face inférieure du premier du du second piston, qui détermine la course de ce piston, yy;;L masse du premier piston et le cas échéant,'du second piston, - pression de rappel dans l’espace intermediaire, - fréquence f des impacts, - préséhcë'Ou.'àbsén'Cë des cavités, forme. - mjeCtionde gaz au sein du liquide,

La fréquence Lest comprise entre 0,1 et 0,15 kl-Iz, soit; environ 'lÛÜ impacts parsecondeyelle estajüstable. L’épaissëüf des pistons est comprise entre 5 et 30 mm, ' yLvfyEëS cavités, lorsqu’elles sont cylindriques, ont un y diamètre·· compris entre·lètlO mm, et uûeprdfëndeur comprise entre 1 et 10 mm.·: '.•'.y;'Exemple, résultats

Une expérimentation a etc conduite avec une solution de phénol dans reatt. Le phénol ëst un compose très toxique et résistant à la biodégradation. Il s’en produit 6 millions de tonnes par an dans ïè monde. La solution comportait 13 mg/1 de phénol. Cette solutiom a été traitée par un dispositif tel qué celui de la iîgure 2B dont les caractéristiques étaient les suivantes :

Masse du premier piston (2ÛÜ) : 490 g L:'.::-'-;'-:-;:;;;:--:'Massë:du second piston (300) : 25Ô g

Diamètre de là chambre ; 15 dméyyyÿv. ^ Absence de cavités mrfe inférieure du pistom ^

Dans les conditions de Γexpérimentation, la pression de vapeur saturaHtëcfPvaplétaitd’em'iron 25 mbar. '.".ydn a fait varier les paramètres suivants , ; hauteur de liquide, * : H hauteur de tir, c'est-à-dire hauteur entre la surface libre et '.'là···face ittièrieuredu premier piston en position haute, - PI : pression absolue initiale dans l'espace entre la surface libre et la face inférieure du premier piston en position haute, - P2 : pression de rappel initiale dans l'espace intermédiaire 130, - Débit d’02 : de 0 à 1 ml/min.

Dans les conditions suivantes : H = 25 mm, h = 25 mm, PI = 25 mbars et P2 = 25 mbars, les résultats obtenus sont illustrés dans la figure ci-dessous.

:.Üh observé: que la concentration en phénol a: baissé de 13 à 8,5 mg/1 au bout'.seulement;tiê' :l60;tirs,. soit en un: terhps très bref, de l’ordre de 1 s. : ; v d’invention n’est pas limitée par la description qui précède.

Ainsi : - la COursé dés pistons pourrait nepas être verticale en utilisation,;;: ^ - la course du second piston pourrait ne pâs être alignée ; ni même parallèleà celle du prenuér pistofopar exemple orthogonale, lê dispositif pourrait comporter un second piston fixe, - la chambré pourrait ne pas avoir une forme epindrique mais par exemple une forme de L (réunion d’un premier et d’un second cylindres, un piston étant monté coulissant dans chaque élément de cylindre)1*····;··-······'·' : :: v;~ Le dispositif Selon l’invention n’est pas limité par le nombre dés premiers et - le cas échéant “ Seconds pistons, ni leur forme ni leur disposition relativement à la chambre ou l’un par rapport a l’autre ; par exemple les directions de coulissement peuvent être angulairement décalées, mais avantageusement les directions de coulissement des premier et second pistons sont parallèles.

Claims (7)

1. ./ /^.Revendications·;y.' ·.'

   1- Dispositif (100) de fraitement d’un liquide par cavitation comprenant:; ^ - Une cKàmfe apte à renfermer, en utilisation, un volume de liqüideffO) à traiter,/;;/:.:'/ - Au; moins un premier piston (200) monté coulissant.'de' façon·:2· étanche dans Ladite chambre entre une première et une seconde position, 2-;//:;>·;/-·.'. Des moyens (400) pour entraîner Tau moins un premier piston entre lesdites première et seconde positions. .::::/:://-.2:-/2. Dispositif de traitement d’un liquide par cavitation scion la revendication I, caractérisé en ce qu’il comporte en outre au moins un second piston (300) monté coulissant de façon étanche dans ladite chambre entre une première et une seconde position. Dispositif de traitement d’un liquide par cavitation selon la ;çrevendiCâtion:.2i.:caractérisé en·;"ce qu’il est conçu: pour qüé,/ lorsqu’il contient:du / / : :;:iiqÜidé:en;:vüë:dc son utilisation, l'un des pistons Soit en permanence au contact : dû,liquidé ët/Fautre piston soit écarté de la surface; libre du liquide (51 ), ;/::://// 4. Dispositif de traitement d’ün liquide selon la revendication"';;; 3, caractérisé''.:en ce./que le premier piston (20Q)':'ëst situé én; partie hanté·: de la,'· chambre envuttlisation.: ....,....'5. Disposiiif de traitement/d’un liquide selon la revendication // 3. caractérisé en ceLqüë le premier pistÔUL(20Ô) est situé en partie basse de la /chambre en .utilisation./':··''·
2. 6. Dispositif de traitement d’un liquide selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il Comporté une cloison (120) de façon à ménager un espace intéimédiaire (130) entre ladite cloison et lé sééond piston (300).
3. 7. Dispositif de traitement d'un liquide selon la revendication 6, caractérisé en ce ^qü’il.oompôïte'des: moyens (nXfpout préleveret/oü ajoutef';·'···.·.'·:·.·· dü iïi:ëëj!iià:cë.iiitëi^:é:<iiài!rë C :
4. 8. Dispositif de traitement d’un liquide selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (400) pour entraîner le premier piston (200) sont prévus pour l’entraîner dans les detïX' sensvdè:·sa course eütrëisapféiïiière^et sa seconde position,
5. 9. Dispositif de traitement d’un liquide selon l’une des (revendications 1 â^^'aractêrisë'ren^ce que;'lés moyens (400, 410) pour entraîner "lé· premier .piston (200) sottf prévus pout/Lentraîner dans un seul sens de sa course, soit entre sa première et sa seconde position, soit entre sa seconde position et sapïëmière.position. ''l9j: Dispositif . de traitement:.'d^ün liquide scion l'une des·. y revendications précédentes."caractérisé";en 'eé;·.que la chambre comporte dés moyens (111) pour, en utilisation, prélever et/ou ajouter du gaz au-dessus de la Surface libre (ô I ) dü liquidé. XL Dispositif de traitement d'un liquide selon l’Une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens (Il2) pour, éh utilisation^ injéctër du gaz au sein du liquide (50).
6. 12. Dispositif de traitement d’un liquide selon Luné des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que le piston prévu pour être écarte de la surface libre comporte des cavités (201) sur sa face intérieure.
7. 13. Procédé de traitement d’un liquide faisant usage d’un dispositif selon l’Me dés revendications précédentes, dispositif dans lequel le premier piston (200) est prévu pour être écarté de la surface libre du liquide, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : a) Remplir la chambre de liquide (50) à traiterydè/'.ïdçüït' à ménager une surface libre (51), ..... h)· Le cas échéant, actiünnef.le premier piston (200):dé:façôh à y .'.'.ménager un espace',(210) entrela su. lace,libre et le premierpistony.(';(:(^ c) Prélever dU'gaz': entre la surface libre et le premier piston de façon à réaliser un·.vide paiiddij·;:::'·:··:;'..' d) Entraîner le premier piston entre sa première et sa seconde position, de façon qu’il vienne en contact avec la surface libre, è H-Procédé de traitement d'un liquide selon la revendication 1¾ Caractérisé en cé que P étape d) d’entraînement du premier piston (200) comporte : PM:·étapes suivantes· ré''· le premier piston étant écarté de la surface libre (51% ."actionnerdes/moyens' (410) pour désolidariser les moyensd’âCtîonnémëht (400) et lé préMéripistonjè.'.·"' ::;.'/dâ) rapprocher les moyens d’entraînement du premier piston, ·.(v;:·'.·':è;cfâ''.ÿ/'S'ôliidariser lés moyens d’entraînëment et le premier piston, d4) écarter le premier: piston de la süriacë libre, '.;;'.:;-::cl5j retour à Γ6Ϊ&amp;ρβ::4ί)ΐ·::;····;···:;'··'ΐ;· 15 Procédé1 de traitement d’un liquide faisant usage d’un dispositif selon Î’ïine dest. revendications précédentes, dispositif dans lequel le premier piston..(200)::est enpermanëlce en contactaVëc le liquide, caractérise éh ce qu'il comporte:.les:ëtapes.;suivantes':: ''\';è:::a);;Remplir'èla chambre de liquide :(5D) à traiter de façonèl ) ménager ufië-süfface libre (51), b) Le cas échéant, actionner le premier piston (200) de façon:"à ménagerΉη espace: au-dessus de la surface libre. ;:··········::.2·: cpPrëlever du'gaz au-dessus de::.".lâ:.'.surface libre de façon:;· à' : .:rëà.ltâ'èirèïiift : viiEÏiei--:j^'iabrtièI'ÿ··' dvd):Entraîner le premier piston entre sa première et Sa seconde position.:';;.'. /' l6^."Pfocédé dé traitement d’un liquide selon dIHnedddësî'. revendications 13 à 15, caractérisé en eë qu’on injecté du gaz dans le liquide (50) au cours d’au moins une des étapes.