Brevet 3659785 – Modification météorologique utilisant un matériau microencapsulé (brut) – 1972

1. Une méthode de modification du temps comprenant

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit matériau particulaire a sensiblement la totalité de la taille dans le domaine de diamètre sphérique équivalent de 15 à environ 150 microns.

3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la taille prédominante dudit matériau particulaire dans ladite gamme est comprise entre 40 et 80 microns de diamètre sphérique équivalent.

4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit matériau particulaire est principalement dans un spectre de taille étroite, dont le diamètre sphérique équivalent est compris entre 40 et 80 microns.

CONTEXTE DE LA DIVULGATION

La présente invention concerne généralement la modification du temps et plus particulièrement un procédé de modification du brouillard et du nuage utilisant un matériau hygroscopique microencapsulé de taille de particule optimale.

Auparavant, la dissipation du brouillard et la modification des nuages ​​se sont avérées capables de se réaliser en modifiant l’état d’équilibre de la phase liquide et de la phase vapeur. Des essais ont été effectués et il a été constaté que divers matériaux étaient capables de réduire la pression de vapeur pour dissiper le brouillard; cependant, ces matériaux n’ont pas fonctionné suffisamment bien dans la pratique pour permettre l’ouverture d’aéroports, de ports et de routes qui ont été fermés en raison de la présence de brouillard.

Les particules hygroscopiques fournissent des noyaux artificiels pour éliminer l’humidité de l’air, abaissant ainsi l’humidité et permettant l’évaporation de l’humidité restante. L’action de balayage des gouttelettes en chute a également été considérée comme un facteur contribuant à l’élimination du brouillard. La taille des particules est importante dans la mesure où, pour des conditions atmosphériques particulières, la taille doit être suffisamment grande pour que la gravité agisse sur elle afin d’atteindre le sol avant le remplissage des espaces libres par le brouillard. L’échec des procédés et des agents de l’art antérieur à atteindre de manière adéquate la dissipation de brouillard souhaitée était dû à la nature hydroscopique des matériaux à utiliser comme agents d’ensemencement. Ceci provoque de manière inhérente une agglomération et une agglomération en stockage, la trémie et le mécanisme d’alimentation des moyens de distribution de sorte que la taille des particules du matériau aggloméré est beaucoup plus grande que celle qui est efficace aux fins prévues. Le fraisage pour obtenir un contrôle de taille approprié implique des coûts élevés sans résoudre la dégénérescence pendant le stockage et l’utilisation. De plus, de nombreux matériaux souhaitables ont dû être omis parce que les composés chimiques utilisés étaient fragiles, cassants ou friables dans la structure cristalline, produisant ainsi, pendant une opération de broyage, des tailles trop petites pour être efficaces dans l’ensemencement des nuages.

Le contrôle de la taille des pulvérisations liquides s’est révélé difficile en ce que l’équipement et l’environnement ont tendance à provoquer des variations qui inhibent l’opération d’ensemencement souhaitée. Les particules composites constituées de plusieurs composés non miscibles différents devaient auparavant être dispersées sous forme de particules liquides; cependant, les buses qui sont capables de fournir une taille appropriée n’ont pas la capacité de fournir le taux antérieur pour une modification efficace du temps.

De plus, les procédés et techniques de l’art antérieur n’ont pas la capacité de fournir un enregistrement de la coalescence entre les particules d’ensemencement pour l’analyse afin d’aider à la compréhension des phénomènes associés à la modification du temps.

Résumé de l’invention

Tous les problèmes précédents de modification du temps au moyen d’agents d’ensemencement ont été surmontés par l’application de la technologie de microencapsulation dans ce domaine.

En conséquence, un objet de la présente invention est de fournir un procédé d’ensemencement de brouillard et de nuage qui utilise des agents d’ensemencement microencapsulés.

Un autre but de la présente invention est de fournir une technique d’ensemencement de brouillard et de nuages ​​par laquelle la taille de particule des particules initiales sèches et des particules distribuées sous forme de gouttelettes de solution peut être contrôlée.

Un autre but de cette invention est de fournir un meilleur contrôle dans les agents d’ensemencement de l’activité chimique et des vitesses d’absorption d’eau ainsi que les propriétés d’une particule donnée, ce qui permet d’obtenir une optimisation de l’efficacité de l’agent d’ensemencement.

Encore un autre but de la présente invention est de fournir une technique de modification du temps et un agent d’ensemencement qui soient faciles et économiques pour produire des matériaux conventionnellement disponibles qui se prêtent aux techniques de fabrication de production de masse standard.

Un autre objet supplémentaire de cette invention est de fournir des matériaux de germe microencapsulés dans lesquels la surface spécifique d’une particule donnée est augmentée pour fournir une plus grande absorption initiale d’eau pendant une plus longue période plutôt que seulement pendant la dissolution du coeur des techniques précédemment utilisées.

Un autre objet de la présente invention est de fournir des matériaux de modification du temps ayant une intégrité structurelle, une manipulation et une fluidité améliorées ainsi qu’une protection des particules contre l’éclatement, l’agglutination, l’absorption prématurée d’eau et la rupture pendant le stockage et la dispersion.

Encore un autre objet de la présente invention consiste à éviter des fragments très fins et de minuscules cristaux d’agents d’ensemencement des nuages ​​au moyen d’une microencapsulation.

Ces avantages, caractéristiques et objets de l’invention ainsi que d’autres apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante des modes de réalisation préférés.

DESCRIPTION DU DESSIN

La figure est une représentation graphique du spectre de particules pour l’urée non encapsulée et microencapsulée.

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES

De nombreux matériaux ayant des propriétés hygroscopiques ont été proposés pour être utilisés dans la modification du temps. Certains d’entre eux sont le chlorure de sodium, le chlorure de calcium, divers hydroxydes, le phosphate disodique, le nitrate d’ammonium, l’acétamide et l’urée. L’utilisation de semences hygroscopiques pour la dissipation du brouillard au-dessus des ports, des autoroutes et des aéroports interdit l’utilisation de ces matériaux hygroscopiques qui sont corrosifs. Les agents de graines non corrosifs, tels que l’urée, sont généralement de nature cristalline; par conséquent, le broyage pour produire un calibrage approprié produit également une grande quantité de particules qui sont considérées comme trop petites pour les techniques d’ensemencement opératoires. Ainsi, des structures cristallines fragiles, cassantes ou friables n’ont pas été considérées comme efficaces.

Cette invention permet de contrôler la taille et de stabiliser les agents d’ensemencement en utilisant la technologie de microencapsulation pour maintenir un spectre de taille approprié. L’urée cristalline utilisant la microencapsulation s’est avérée capable de fournir une dispersion de brouillard chaude dans un programme de modification du temps; cependant, la distribution de taille de particule et la gamme de taille du matériel d’urée est très importante pour obtenir des résultats efficaces. Les particules inférieures à 15 microns de diamètre sphérique équivalent peuvent provoquer une diminution de la visibilité lorsqu’elles sont distribuées dans le brouillard, et des tailles de particules supérieures à environ 150-160 microns de diamètre sphérique équivalent s’avèrent relativement inefficaces. La cassure des cristaux d’urée lors de la manipulation et de la dissémination à partir d’une trémie et la dégradation pendant le stockage sont évitées par microencapsulation. La taille optimale pour la modification du temps a été déterminée en fonction de la diffusion turbulente et du cisaillement du vent dans un nuage. Une gamme étroite où une taille de 40 microns prédomine donne d’excellents résultats dans des conditions réelles sans situation de cisaillement et de faible turbulence, tandis qu’une gamme variée avec une taille prédominante de 80 microns pour les cas de cisaillement et ceux avec turbulence modérée s’avère très souhaitable. La gamme de diamètres sphériques équivalents de particules de 15 à environ 150 microns peut être obtenue en utilisant des techniques de microencapsulation. En outre, des variations du spectre pour une taille prédominante pour des caractéristiques particulières de l’eau peuvent également être obtenues pour des résultats optimaux. La technique de microencapsulation, en plus d’éliminer entièrement les particules inférieures à 15 microns et d’obtenir une taille prédominante prédéterminée, présente l’avantage supplémentaire de conférer une intégrité structurelle aux particules cristallines, de sorte que la gamme spectrale peut être contrôlée par tamisage ou tamisage mécanique. . Ainsi, la majeure partie de l’agent d’ensemencement à distribuer peut être contrôlée pour obtenir une taille de particule plus efficace.

La figure est un graphique de distribution cumulative illustrant les spectres de taille comparative de l’urée brute et de la même urée après encapsulation, dans lequel le matériau encapsulé est compris entre environ 30 et 60 microns pour un cycle particulier. Les effets de piégeage des techniques de microencapsulation produisent des agrégats enrobés stables de cristaux avec l’élimination complète des cristaux très fins qui élimine l’empêchement causé par ces particules en améliorant la visibilité dans la dispersion du brouillard. Le revêtement de l’agent d’ensemencement n’inhibe pas l’absorption massive d’eau, bien que l’encapsulation empêche la formation d’interfaces eau-eau afin de réduire considérablement l’agglomération ou l’agglomération. La principale raison du maintien d’une taille supérieure à 15 microns est de permettre à la particule de croître suffisamment et de tomber à travers un nuage dans un délai raisonnable afin d’éliminer le brouillard et d’améliorer la visibilité lors d’une tentative d’ensemencement de brouillard. Les techniques de microencapsulation sont assez bien développées. Une technique de fabrication d’urée encapsulée peut être trouvée dans la demande de brevet inclinée « Fabrication de capsules minute en masse » par Jerrold L. Anderson, Thomas C. Powell et Robert C. Hains Ser. 96 233 qui est déposée à la date même ci-joint. Bien que l’éthylcellulose soit proposée dans la demande de brevet en tant que matériau non soluble pour former l’enveloppe d’encapsulation, il faut comprendre que toute matière insoluble qui est perméable à l’eau et la solution avec l’agent d’ensemencement peuvent être utilisées avec cette invention. L’insolubilité de la coquille présente l’avantage de disposer des coquilles vides après l’ensemencement afin d’analyser la distribution sur la zone d’ensemencement et de déterminer le nombre de coquilles de capsule dans une goutte de bruine afin de mieux comprendre les phénomènes en modification du temps

L’invention décrite jusqu’ici se rapporte à l’urée car elle possède les propriétés hygroscopiques requises en plus d’être non corrosive. Le revêtement ou l’encapsulation peut également être appliqué à plusieurs matériaux hygroscopiques cristallins non miscibles différents pour tirer parti des effets synergiques, ces particules composites pouvant avoir des propriétés de sorption d’eau améliorées sur un seul matériau. L’encapsulation de l’urée et du nitrate d’ammonium serait un exemple de ce type de matériau. Les sprays de liquide d’encapsulation pré-emballés entrent également dans le cadre de la présente invention, dont un exemple serait l’urée et le nitrate d’ammonium dans une solution aqueuse. L’avantage des sprays liquides préemballés est qu’ils fournissent non seulement la bonne taille de particule mais permettent également l’application du matériau à un taux approprié.

La distribution d’agents d’ensemencement microencapsulés ou enrobés à travers un nuage ou un brouillard pour la modification du temps a été démontrée au moyen d’essais pour produire efficacement les résultats qui jusqu’ici étaient impossibles à obtenir en raison du mauvais contrôle de la taille et de la stabilisation des agents d’ensemencement. De plus, les agents d’ensemencement encapsulés peuvent être dispensés avec un appareil classiquement utilisé dans l’ensemencement des nuages. La technique et les agents utilisés sont particulièrement adaptés aux applications de dispersion de brouillard chaud, qui comprend quatre-vingt-quinze pour cent des brouillards aux Etats-Unis. De plus, l’optimisation et l’évaluation de l’ensemencement de cumulus peuvent être obtenues par la pratique de la présente invention.

Bien que l’invention ait été décrite par rapport à des modes de réalisation particuliers, il faut comprendre que l’invention est susceptible de diverses variantes de réalisation, par exemple, où des agents d’ensemencement corrosifs peuvent être tolérés, la technique peut être appliquée à ces matériaux. En outre, la perméabilité de la coquille peut être contrôlée de sorte qu’une libération retardée et / ou contrôlée de l’absorption d’eau et de la distribution du contenu de la capsule peut être effectuée.