FR2781698A1 - Aerosol generator for spraying liquid comprising a turbine aerosol generator - Google Patents
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Abstract
Description
GENERATEUR D 'AEROSOLS FONCTIONNANT DANS UNE LARGE GAMMEAEROSOL GENERATOR OPERATING IN A WIDE RANGE
DE PRESSIONS ET DE TEMPERATURESPRESSURES AND TEMPERATURES
Domaine de l'invention L'invention concerne un générateur d'aérosols par pulvérisation mécanique d'un liquide à l'aide d'un élément rotatif entraîné, de préférence, par une turbine à paliers à air, à une vitesse de rotation réglable. Cette technique de production d'aérosols permet un fonctionnement dans une large Field of the Invention The invention relates to an aerosol generator by mechanical spraying of a liquid using a rotary element preferably driven by an air bearing turbine, at an adjustable speed of rotation. This aerosol production technique allows operation in a wide range
gamme de pressions et de températures. range of pressures and temperatures.
D'une façon générale, l'invention s'applique à de nombreux types d'aérosols utilisables dans des domaines variés; en particulier, elle trouve des applications dans les domaines de l'agriculture, de In general, the invention applies to many types of aerosols which can be used in various fields; in particular, it finds applications in the fields of agriculture,
la micro-électronique, du nucléaire, du médical, etc.. microelectronics, nuclear, medical, etc.
Etat de la technique Il existe, actuellement, de nombreux types de générateurs d'aérosols, utilisés en fonction des applications à mettre en oeuvre. En effet, les besoins en termes de conditions opératoires (température, pression, débit de gaz...) et de caractéristiques des aérosols à produire (diamètre médian, écart-type de la distribution granulométrique, débit massique...) diffèrent très largement d'un domaine d'applications à STATE OF THE ART There are currently many types of aerosol generators, used depending on the applications to be implemented. In fact, the needs in terms of operating conditions (temperature, pressure, gas flow, etc.) and characteristics of the aerosols to be produced (median diameter, standard deviation of the particle size distribution, mass flow, etc.) differ very widely. from an application domain to
un autre.another.
La demande en dispositifs de production d'aérosols utilisables dans plusieurs domaines d'applications est donc très importante. Un dispositif de production d'aérosols (ou générateur d'aérosols) permettant d'obtenir un aérosol ayant les caractéristiques données ci-dessous peut répondre à cette demande: diamètre médian du résidu sec de soluté variant entre 0,5 et 5 um, écart-type de la distribution granulométrique aussi faible que possible (soit inférieure à 1,6) et débit massique de production The demand for aerosol production devices usable in several fields of application is therefore very high. An aerosol production device (or aerosol generator) making it possible to obtain an aerosol having the characteristics given below can meet this demand: median diameter of the dry solute residue varying between 0.5 and 5 μm, deviation -type of particle size distribution as low as possible (less than 1.6) and mass production flow
supérieur à 10 mg/h.greater than 10 mg / h.
Un générateur produisant de tels aérosols peut être utilisé, en particulier, dans une atmosphère représentative de celle régnant dans l'enceinte de confinement d'un réacteur nucléaire. Dans ce cas, le générateur d'aérosols doit pouvoir fonctionner dans les conditions opératoires suivantes: * pression absolue comprise entre 1 et 7 bar, * température variant de 20 à 160 C; et * humidité relative élevée (c'està-dire A generator producing such aerosols can be used, in particular, in an atmosphere representative of that prevailing in the confinement enclosure of a nuclear reactor. In this case, the aerosol generator must be able to operate under the following operating conditions: * absolute pressure between 1 and 7 bar, * temperature varying from 20 to 160 C; and * high relative humidity (i.e.
pouvant aller jusqu'à 95 %).up to 95%).
De telles conditions opératoires nécessitent, de plus, une mise en oeuvre du générateur d'aérosols relativement simple avec, notamment, peu de Such operating conditions require, moreover, a relatively simple aerosol generator implementation with, in particular, little
réglages in situ et une grande fiabilité. in situ adjustments and high reliability.
Des dispositifs de pulvérisation d'une solution liquide par une fontaine à ondes ultrasonores ou par forces centrifuges ont été proposés pour répondre à ces besoins. De tels dispositifs sont décrits dans les documents suivants: "Etude de la fragmentation commandée des jets liquides issus d'un disque en rotation et réalisation d'un générateur de gouttelettes mono dispersées", CHICHEPORTICHE J.M. Thèse de Doctorat de l'Université Pierre et Marie Curie, 1993; "Générateurs d'aérosols calibrés "PLUS" (Pulvérisation Liquide Ultrasonique), CHARUAU J., Radioprotection, vol. 26, n 2, p. 405-409, 1991; Les générateurs à fontaine ultrasonore sont difficiles à mettre en oeuvre pour des conditions opératoires différentes des conditions ambiantes et donc pour les conditions opératoires citées précédemment. Ces difficultés de mise en oeuvre sont décrites par DUCRET D., ROBLOT D. et VENDEL J. dans "Production d'aérosols en pression et en température ", llè journée d'Etudes sur les aérosols, COFERA, Paris, 1995. Quant aux dispositifs de pulvérisation d'une solution liquide par forces centrifuges engendrées par la rotation d'un disque, leur mise en oeuvre, pour des aérosols' de faibles dimensions, est liée à la capacité technologique d'obtenir des vitesses de rotation élevées. Des vitesses de rotation élevées peuvent être obtenues en utilisant une turbine à paliers à air associée à un générateur d'onde capillaire circulaire. Un tel dispositif produit, avec un débit massique élevé, des gouttes monodispersées dont les diamètres sont compris entre 100 et 1000 pim, comme décrit dans l'article de CHICHEPORTICHE J.M. et CHANAL P. Y., intitulé "Study of the controlled fragmentation of liquide jets generated from a spinning-disk and realization of a monodispersed droplets generator", Journal of Aerosol Science, Devices for spraying a liquid solution by an ultrasonic wave fountain or by centrifugal forces have been proposed to meet these needs. Such devices are described in the following documents: "Study of the controlled fragmentation of liquid jets from a rotating disc and realization of a generator of mono dispersed droplets", CHICHEPORTICHE JM Doctoral thesis of Pierre and Marie University Curie, 1993; "Aerosol generators calibrated" PLUS "(Ultrasonic Liquid Spraying), CHARUAU J., Radiation protection, vol. 26, n 2, p. 405-409, 1991; Generators with ultrasonic fountain are difficult to implement for conditions operating conditions different from the ambient conditions and therefore for the operating conditions mentioned above These difficulties of implementation are described by DUCRET D., ROBLOT D. and VENDEL J. in "Production of aerosols in pressure and in temperature", day 11 'Studies on aerosols, COFERA, Paris, 1995. As for devices for spraying a liquid solution by centrifugal forces generated by the rotation of a disc, their use, for aerosols' of small dimensions, is linked to the technological capacity to obtain high speeds of rotation. High speeds of rotation can be obtained by using an air bearing turbine associated with a capillary wave generator ci Such a device produces, with a high mass flow rate, monodispersed drops whose diameters are between 100 and 1000 μm, as described in the article by CHICHEPORTICHE JM and CHANAL PY, entitled "Study of the controlled fragmentation of liquid jets generated from a spinning-disk and realization of a monodispersed droplets generator ", Journal of Aerosol Science,
vol. 25, supplément 1, 1994.flight. 25, supplement 1, 1994.
Ce dispositif ne permet donc pas de produire des gouttelettes de solutions ayant un diamètre inférieur à 100 pin. Or, des aérosols dont le diamètre de résidu sec de soluté est compris entre 0,5 et 5 im ne peuvent être obtenus qu'à partir de gouttelettes de solutions ayant un diamètre inférieur à im. De plus, le fonctionnement de ce dispositif à une température élevée est trop délicat pour envisager une fabrication industrielle. Exposé de l'invention L'invention a justement pour but de remédier aux inconvénients des techniques décrites précédemment. A cette fin, elle propose un générateur d'aérosols par pulvérisation d'une solution liquide par forces centrifuges engendrées par la rotation d'un élément circulaire, classiquement appelé disque rotatif, permettant d'obtenir des gouttelettes d'environ 20 pm et fonctionnant dans une large gamme de This device therefore does not make it possible to produce droplets of solutions having a diameter less than 100 μm. However, aerosols whose diameter of dry solute residue is between 0.5 and 5 im can only be obtained from droplets of solutions having a diameter less than im. In addition, the operation of this device at a high temperature is too delicate to envisage industrial manufacture. DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the invention is precisely to remedy the drawbacks of the techniques described above. To this end, it provides an aerosol generator by spraying a liquid solution by centrifugal forces generated by the rotation of a circular element, conventionally called a rotating disc, making it possible to obtain droplets of approximately 20 μm and operating in a wide range of
pressions et de températures.pressures and temperatures.
De façon plus précise, l'invention concerne un générateur d'aérosols par pulvérisation d'un liquide à l'aide d'un élément rotatif, dont l'entraînement est assuré, de préférence, par une turbine à paliers à air. Ce générateur d'aérosols comprend un canal d'alimentation en liquide à pulvériser traversant axialement, de part en part, le dispositif d'entraînement de l'élément rotatif, et muni d'une extrémité apte à projeter le liquide hors du canal, More specifically, the invention relates to an aerosol generator by spraying a liquid using a rotary element, the drive of which is preferably provided by an air bearing turbine. This aerosol generator comprises a channel for supplying the liquid to be sprayed passing axially, right through, the drive device of the rotary element, and provided with an end capable of projecting the liquid out of the channel,
autour de laquelle est positionné l'élément rotatif. around which the rotary element is positioned.
Selon l'invention, la circulation d'air dans la turbine est, de préférence, réalisée par un circuit d'admission d'air et un circuit d'échappement According to the invention, the air circulation in the turbine is preferably carried out by an air intake circuit and an exhaust circuit
réglables en pression indépendamment l'un de l'autre. adjustable in pressure independently of each other.
Avantageusement, le circuit d'admission d'air dans la turbine comporte un détendeur assurant un ajustement de la pression d'alimentation en air pour régler la vitesse de rotation de l'élément rotatif et/ou le circuit d'échappement d'air de la turbine comporte une vanne micrométrique associée à un manomètre pour ajuster la pression de fonctionnement de la turbine aux conditions d'utilisation, assurant ainsi une bonne alimentation des paliers à air donc une Advantageously, the air intake circuit in the turbine comprises a pressure reducer ensuring an adjustment of the air supply pressure to regulate the speed of rotation of the rotary element and / or the air exhaust circuit of the turbine comprises a micrometric valve associated with a pressure gauge to adjust the operating pressure of the turbine to the conditions of use, thus ensuring a good supply of the air bearings therefore a
rotation stabilisée.stabilized rotation.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le générateur d'aérosols comporte un tachymètre électromagnétique connecté à la turbine pour According to one embodiment of the invention, the aerosol generator comprises an electromagnetic tachometer connected to the turbine for
mesurer la vitesse de rotation de l'élément rotatif. measure the speed of rotation of the rotary element.
Le circuit d'admission d'air peut comporter un canal d'admission principal pour alimenter en air les aubes de rotor de la turbine et au moins deux canaux d'admission secondaires pour alimenter en air The air intake circuit may include a main intake channel for supplying air to the turbine rotor blades and at least two secondary intake channels for supplying air
les paliers de la turbine.the turbine bearings.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément rotatif comporte un bord à angle According to one embodiment of the invention, the rotary element has an angled edge
vif et un évidement central de forme conique. lively and a central conical recess.
Le générateur d'aérosols de l'invention peut être implanté dans une enceinte de pulvérisation alimentée en air d'entraînement par un circuit aéraulique assurant le chauffage et le réglage du débit The aerosol generator of the invention can be installed in a spray enclosure supplied with drive air by an aeraulic circuit ensuring the heating and the adjustment of the flow rate.
de l'air d'entraînement des gouttelettes produites. air entrainment of the droplets produced.
Brève description des figuresBrief description of the figures
- La figure 1 représente schématiquement le générateur d'aérosols de l'invention implanté dans une enceinte de pulvérisation; et - la figure 2 représente le générateur d'aérosols de l'invention avec son circuit de - Figure 1 schematically shows the aerosol generator of the invention located in a spray enclosure; and - Figure 2 shows the aerosol generator of the invention with its circuit
circulation d'air.air circulation.
Description détaillée de modes de réalisation de Detailed description of embodiments of
l'invention Sur la figure 1, on a représenté schématiquement le générateur d'aérosols conforme à l'invention, implanté dans une enceinte de pulvérisation, ce qui constitue une application the invention In FIG. 1, the aerosol generator according to the invention is shown diagrammatically, installed in a spray enclosure, which constitutes an application
particulière de l'invention.particular of the invention.
Sur cette figure 1, on a référencé 1 l'enceinte de pulvérisation, 10 le générateur d'aérosols et 2 les gouttelettes produites par ce In this figure 1, reference has been made to 1 the spray enclosure, 10 the aerosol generator and 2 the droplets produced by this
générateur dans l'enceinte de pulvérisation. generator in the spray enclosure.
Cette enceinte de pulvérisation 1 comprend un circuit d'entraînement d'air 20 pour introduire de l'air comprimé dans l'enceinte 1 et un diffuseur d'air 3 qui assure la diffusion de cet air comprimé et qui permet, notamment, le transport des gouttelettes 2 hors This spraying enclosure 1 comprises an air drive circuit 20 for introducing compressed air into the enclosure 1 and an air diffuser 3 which ensures the diffusion of this compressed air and which allows, in particular, the transport droplets 2 off
de l'enceinte par l'ouverture 4.of the enclosure through the opening 4.
Le générateur d'aérosols de l'invention, référencé 10, comporte un dispositif d'entraînement traversé, de part en part, par un canal d'alimentation The aerosol generator of the invention, referenced 10, comprises a drive device traversed, right through, by a supply channel
13 autour duquel est positionné un élément rotatif 12. 13 around which a rotary element 12 is positioned.
Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, l'élément rotatif 12 est un support mécanique de forme sensiblement conique qui assure, par des mouvements de rotation, la transformation du liquide reçu en fines gouttelettes. Cet élément rotatif sera appelé, dans As will be described in more detail below, the rotary element 12 is a mechanical support of substantially conical shape which ensures, by rotational movements, the transformation of the received liquid into fine droplets. This rotary element will be called, in
toute la description, " disque rotatif ". all description, "rotating disc".
De préférence, le dispositif d'entrainement de l'élément rotatif est une turbine à paliers d'air 11. C'est ce type de dispositif d'entraînement qui est représenté sur les figures annexées et décrit par la suite. L'axe de rotation du disque rotatif 12 est un cyclindre creux, de façon à ce que l'on puisse y insérer un canal d'alimentation 13 permettant la circulation de la solution liquide à pulvériser 16 depuis l'extérieur de la turbine jusqu'au disque Preferably, the drive device of the rotary element is an air bearing turbine 11. It is this type of drive device which is shown in the appended figures and described below. The axis of rotation of the rotary disc 12 is a hollow cylinder, so that a supply channel 13 can be inserted therein allowing the circulation of the liquid solution to be sprayed 16 from the outside of the turbine to to the disc
rotatif 12.rotary 12.
La taille des gouttelettes formées par le disque rotatif varie en fonction, notamment, de la The size of the droplets formed by the rotating disc varies depending, in particular, on the
vitesse de rotation du disque 12.disc rotation speed 12.
Cette rotation du disque rotatif 12 est assurée par une circulation d'air dans l'ensemble turbine/disque, et, plus précisément, par la circulation d'air comprimé sur les aubes du rotor de la turbine et dans les paliers à air de la turbine, This rotation of the rotary disc 12 is ensured by an air circulation in the turbine / disc assembly, and, more specifically, by the circulation of compressed air on the blades of the turbine rotor and in the air bearings of the turbine,
décrits plus précisement ultérieurement. described more precisely later.
Plus précisément, la circulation d'air dans la turbine consiste en un circuit d'admission d'air More specifically, the air circulation in the turbine consists of an air intake circuit
et un circuit d'échappement de l'air 18. and an air exhaust circuit 18.
Le circuit d'admission (ou circuit d'alimentation) en air 15 a pour rôle, d'une part, d'injecter de l'air comprimé sur les aubes du rotor de la turbine et, d'autre part, d'alimenter les paliers à air de la turbine. Un détendeur 15a et un manomètre 15b placés en début du circuit d'admission 15 permettent de modifier la pression d'alimentation en air dans la turbine et ainsi de régler la vitesse de rotation du disque. Le circuit d'échappement 18 assure l'évacuation de l'air hors de la turbine. Des moyens 18a et 18b de réglage de la pression d'échappement permettent d'ajuster la pression de fonctionnement de la turbine aux conditions opératoires. Dans l'application de la figure 1, o le générateur d'aérosols est inséré dans une enceinte de pulvérisation, un circuit aéraulique 20 peut être associé à l'enceinte 1. Ce circuit aéraulique 20 est conçu pour remplir deux fonctions concomitantes: le séchage des gouttelettes pulvérisées et l'entraînement The role of the air intake circuit (or supply circuit) 15 is, on the one hand, to inject compressed air onto the blades of the turbine rotor and, on the other hand, to supply the air bearings of the turbine. A regulator 15a and a pressure gauge 15b placed at the start of the intake circuit 15 make it possible to modify the air supply pressure in the turbine and thus to adjust the speed of rotation of the disc. The exhaust circuit 18 evacuates the air from the turbine. Means 18a and 18b for adjusting the exhaust pressure make it possible to adjust the operating pressure of the turbine to the operating conditions. In the application of FIG. 1, where the aerosol generator is inserted in a spraying enclosure, an aeraulic circuit 20 can be associated with the enclosure 1. This aeraulic circuit 20 is designed to fulfill two concomitant functions: drying spray droplets and entrainment
de l'aérosol.aerosol.
Ce circuit aéraulique peut comporter un manomètre détendeur 21 qui permet d'adapter la pression d'entraînement en fonction des conditions opératoires du générateur d'aérosols, ainsi qu'une vanne de régulation 22 pour régler le débit d'air, lui-même mesuré par un rotamètre, référencé 23. La température de l'air d'entraînement peut ensuite être régulée entre 20 et 200 C par un réchauffeur électrique 24, équipé d'un régulateur PID (proportionnel-intégral-dérivée) This air circuit can include a pressure reducer 21 which makes it possible to adapt the drive pressure as a function of the operating conditions of the aerosol generator, as well as a control valve 22 for adjusting the air flow rate, itself measured by a rotameter, referenced 23. The temperature of the drive air can then be regulated between 20 and 200 C by an electric heater 24, equipped with a PID regulator (proportional-integral-derivative)
qui permet une adaptation aux conditions opératoires. which allows adaptation to operating conditions.
Le réglage du débit d'air résulte d'une optimisation entre le séchage des gouttelettes et la quantité d'air vecteur. En fonction des conditions opératoires, ce The adjustment of the air flow results from an optimization between the drying of the droplets and the quantity of carrier air. Depending on the operating conditions, this
débit est compris entre 0,5 et 5 m3/heure. flow rate is between 0.5 and 5 m3 / hour.
Sur la figure 2, on a représenté de façon In Figure 2, there is shown so
plus précise le générateur d'aérosols de l'invention. more precise the aerosol generator of the invention.
Les références portées sur cette figure 2 qui sont identiques à celles de la figure 1 représentent des The references in this figure 2 which are identical to those in figure 1 represent
éléments identiques.identical items.
Le générateur d'aérosols 10 comporte une turbine 11 traversée axialement, de part en part, par le canal d'alimentation 13 qui s'insère dans l'axe de rotation du disque qui est un cyclindre creux, le canal d'alimentation étant muni d'orifices de sortie latéraux. Ainsi, le liquide à pulvériser 16 est amené directement au centre du disque rotatif 12, ce qui assure une répartition régulière du liquide sur le disque 12 et donc une bonne homogénéité de la pulvérisation. Cette amenée directe du liquide 16 au centre du disque 12 permet également d'éviter l'encombrement de la partie supérieure au plan du disque, d'o une réduction des pertes par impaction des gouttelettes formées. Il convient, de plus, d'assurer un débit constant continu pour une gamme de valeur comprise entre 0,1 et 70 ml par minute, un débit de liquide stable étant nécessaire pour induire la formation d'un film liquide sur le disque, ce qui The aerosol generator 10 comprises a turbine 11 axially traversed, right through, by the feed channel 13 which is inserted in the axis of rotation of the disc which is a hollow cyclinder, the feed channel being provided side outlet ports. Thus, the liquid to be sprayed 16 is brought directly to the center of the rotary disc 12, which ensures a uniform distribution of the liquid on the disc 12 and therefore good homogeneity of the spraying. This direct supply of the liquid 16 to the center of the disc 12 also makes it possible to avoid cluttering the upper part of the plane of the disc, hence reducing the losses by impaction of the droplets formed. In addition, it is necessary to ensure a constant constant flow for a range of values between 0.1 and 70 ml per minute, a stable liquid flow being necessary to induce the formation of a liquid film on the disc, this who
réduit la dispersion en taille des aérosols produits. reduces the size dispersion of the aerosols produced.
En outre, ce système d'injection du liquide a l'avantage de ne nécessiter aucun réglage de positionnement, donc une plus grande facilité d'utilisation. Le disque rotatif 12 est lié à la turbine par l'intermédiaire d'un prolongement de l'axe de rotation, sous le disque. Ce prolongement est fixé sur In addition, this liquid injection system has the advantage of not requiring any positioning adjustment, therefore greater ease of use. The rotary disc 12 is linked to the turbine by means of an extension of the axis of rotation, under the disc. This extension is fixed on
la turbine par un dispositif de pince biconique. the turbine by a biconical clamp device.
Le canal d'alimentation 13 est lié à l'ensemble turbine-disque par un dispositif de fixation, référencé 9, qui assure également le centrage The supply channel 13 is linked to the turbine-disc assembly by a fixing device, referenced 9, which also ensures centering.
du canal par rapport à l'axe de rotation du disque. of the channel with respect to the axis of rotation of the disc.
Le disque 12 est entraîné en rotation par l'intermédiaire du rotor 8 et des paliers à air lla et llb de la turbine 11, ceux-ci fonctionnant grâce à une circulation d'air comprimé. Celle-ci consiste en un circuit d'admission d'air 15 et un circuit The disc 12 is rotated by means of the rotor 8 and the air bearings 11a and 11b of the turbine 11, these operating by virtue of a circulation of compressed air. This consists of an air intake circuit 15 and a circuit
d'échappement d'air 18.air exhaust 18.
Le circuit d'admission d'air 15 comporte, dans la turbine 11, un canal principal 19a qui alimente les aubes du rotor 8 de la turbine et deux canaux secondaires 19b et 19c qui alimentent les paliers lla The air intake circuit 15 comprises, in the turbine 11, a main channel 19a which supplies the blades of the rotor 8 of the turbine and two secondary channels 19b and 19c which supply the bearings lla
et llb de la turbine.and llb of the turbine.
L'air comprimé nécessaire au fonctionnement de la turbine 11 est donc injecté par le circuit d'admission 15 dans le canal principal 19a qui débouche sur les aubes du rotor de la turbine; l'air s'évacue The compressed air necessary for the operation of the turbine 11 is therefore injected by the intake circuit 15 into the main channel 19a which opens onto the blades of the turbine rotor; the air is exhausted
ensuite par le circuit d'échappement 18. then through the exhaust circuit 18.
Les canaux secondaires 19b et 19c du circuit d'admission (ou circuit d'alimentation) assurent l'alimentation des paliers à air lla et llb, ceux-ci contrecarrant les efforts axiaux et radiaux du rotor. Ce circuit d'air assure ainsi une bonne alimentation des paliers à air de la turbine et donc une rotation fiable quelle que soit la pression de fonctionnement. Le circuit d'admission d'air comprimé comporte aussi un détendeur 15a, éventuellement associé à un manomètre 15b, permettant de régler la The secondary channels 19b and 19c of the intake circuit (or supply circuit) supply the air bearings 11a and 11b, these counteracting the axial and radial forces of the rotor. This air circuit thus ensures a good supply of the air bearings of the turbine and therefore a reliable rotation whatever the operating pressure. The compressed air intake circuit also includes a regulator 15a, possibly associated with a pressure gauge 15b, making it possible to adjust the
pression d'admission d'air dans la turbine. air inlet pressure in the turbine.
Le circuit d'échappement d'air 18 comporte un manomètre 18b associé à une vanne micrométrique 18a pour régler la pression de sortie de l'air de la The air exhaust circuit 18 includes a pressure gauge 18b associated with a micrometric valve 18a for adjusting the air outlet pressure of the
turbine.turbine.
Cet ensemble de réglage des pressions 15a et 18a/18b permet de régler la vitesse de rotation du disque 12 et ainsi de modifier la taille des This set of pressure adjustments 15a and 18a / 18b makes it possible to adjust the speed of rotation of the disc 12 and thus to modify the size of the
gouttelettes de l'aérosol.aerosol droplets.
En particulier, pour maintenir une alimentation suffisante des paliers à air, quelle soit la pression de fonctionnement de la turbine, la pression du circuit d'échappement 18 est réglée par l'intermédiaire de la vanne micrométrique 18a et du manomètre 18b, à une valeur au moins égale à celle de In particular, to maintain a sufficient supply of air bearings, whatever the operating pressure of the turbine, the pressure of the exhaust circuit 18 is adjusted via the micrometric valve 18a and the pressure gauge 18b, to a value at least equal to that of
la pression de fonctionnement.operating pressure.
En d'autres termes, la vitesse de rotation du disque 12 est contrôlée par le réglage d'un écart de pression entre l'admission et l'échappement du circuit d'air de la turbine. Pour des utilisations de ce générateur en pression, la pression d'échappement est fixée à une valeur au moins égale à la pression de fonctionnement. Ensuite, la pression d'admission est In other words, the speed of rotation of the disc 12 is controlled by adjusting a pressure difference between the intake and the exhaust of the air circuit of the turbine. For uses of this pressure generator, the exhaust pressure is fixed at a value at least equal to the operating pressure. Then the intake pressure is
ajustée pour obtenir la vitesse de rotation souhaitée. adjusted to obtain the desired rotation speed.
La vitesse de rotation du disque 12 est mesurée au moyen d'un tachymètre électromagnétique formé d'un bobinage 14 et d'un circuit d'analyse du signal 17; le fonctionnement de ce tachymètre électromagnétique est le suivant: le courant induit par la rotation du rotor ferromagnétique, préalablement mis en présence d'un champ magnétique, est amplifié, par un amplificateur 17b qui reçoit en entrée la tension issue du bobinage 14 et une tension d'alimentation 17a de 0 - 12 volts; le courant amplifié est alors visualisé sur un oscilloscope 17d pour vérifier l'absence de parasites et la stabilité du signal sinusoïdal. Un fréquencemètre 17c permet de mesurer la fréquence du signal issu de l'amplificateur 17b; celle-ci est, en effet, directement égale à la The speed of rotation of the disc 12 is measured by means of an electromagnetic tachometer formed by a winding 14 and a signal analysis circuit 17; the operation of this electromagnetic tachometer is as follows: the current induced by the rotation of the ferromagnetic rotor, previously placed in the presence of a magnetic field, is amplified, by an amplifier 17b which receives as input the voltage from the winding 14 and a voltage supply 17a from 0 - 12 volts; the amplified current is then displayed on an oscilloscope 17d to verify the absence of parasites and the stability of the sinusoidal signal. A frequency meter 17c makes it possible to measure the frequency of the signal coming from the amplifier 17b; this is, in fact, directly equal to the
vitesse de rotation du disque 12.disc rotation speed 12.
La vitesse de rotation du disque 12 peut ainsi être réglée entre 1000 et 6000 tours par seconde avec une bonne stabilité (+ ou - 10 tours/sec) et cela, quelle que soit la pression variant de 0 à 10 bars et pour une température de fonctionnement allant de 20 à C. Le disque de rotation 12 du dispositif est, en fait, simplement un support mécanique assurant le transfert de l'énergie centrifuge de la turbine vers le liquide à pulvériser. Etant donné les grandes vitesses de rotation nécessaires à la formation de fines gouttelettes, le disque doit être de petit diamètre; ce diamètre peut être d'environ 8 mm. En outre, un bon équilibrage des masses autour de l'axe de rotation est The speed of rotation of the disc 12 can thus be adjusted between 1000 and 6000 revolutions per second with good stability (+ or - 10 revolutions / sec) and this, whatever the pressure varying from 0 to 10 bars and for a temperature of operating from 20 to C. The rotation disk 12 of the device is, in fact, simply a mechanical support ensuring the transfer of centrifugal energy from the turbine to the liquid to be sprayed. Given the high rotational speeds necessary for the formation of fine droplets, the disc must be of small diameter; this diameter can be approximately 8 mm. In addition, a good balance of the masses around the axis of rotation is
nécessaire.necessary.
Selon un mode de réalisation de l'invention, ce disque de rotation 12 est réalisé en acier inox, par usinage dans la masse, avec un évidement central de forme conique favorisant le centrage et la répartition du liquide sur l'ensemble du disque et un bord à angle vif favorisant la formation de ligaments; les avantages relatifs à cette formation de ligaments sont décrits par J.M. CHICHEPORTICHE dans l'article intitulé "Etude de la fragmentation commandée des jets liquides issus d'un disque en rotation et réalisation d'un générateur de gouttelettes mono According to one embodiment of the invention, this rotation disc 12 is made of stainless steel, by machining in the mass, with a central recess of conical shape favoring the centering and the distribution of the liquid on the whole of the disc and a sharp angle edge promoting ligament formation; the advantages relating to this ligament formation are described by J.M. CHICHEPORTICHE in the article entitled "Study of the controlled fragmentation of liquid jets from a spinning disc and production of a mono droplet generator
dispersées", déjà cité précédemment. dispersed ", already cited above.
La géométrie du tachymètre 14/17, ainsi que la géométrie et la connectique des circuits d'admission et d'échappement de l'air selon l'invention sont optimisées, d'une part, pour limiter l'encombrement du dispositif et, d'autre part, pour éviter la présence d'obstacles au-dessus du plan horizontal de la turbine afin de réduire les risques d'impaction des The geometry of the tachometer 14/17, as well as the geometry and the connections of the air intake and exhaust circuits according to the invention are optimized, on the one hand, to limit the size of the device and, d on the other hand, to avoid the presence of obstacles above the horizontal plane of the turbine in order to reduce the risks of impact of the
gouttelettes produites.droplets produced.
Ce générateur d'aérosols de l'invention peut être utilisé dans des études liées aux réacteurs nucléaires o les conditions de fonctionnement sont délicates (pression absolue de 1 à 7 bar, température de 20 à 160 C et taux de vapeur d'eau élevé), ou pour le traçage particulaire qui consiste à déterminer le comportement des aérosols dans des espaces confinés ou ventilés, ou bien dans des techniques de vélocimétrie laser par imagerie de particules qui permettent d'étudier des écoulements complexes de fluide, ou encore dans des tests de système d'épuration des This aerosol generator of the invention can be used in studies related to nuclear reactors where the operating conditions are delicate (absolute pressure from 1 to 7 bar, temperature from 20 to 160 C and high water vapor rate) , or for particle tracing which consists in determining the behavior of aerosols in confined or ventilated spaces, or in laser velocimetry techniques by particle imaging which make it possible to study complex fluid flows, or in tests of water treatment system
effluents gazeux industriels, réalisés in situ. industrial gaseous effluents, produced in situ.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit; elle embrasse toutes les variantes et, en particulier, la mise en oeuvre de dispositifs d'entraînement de l'élément rotatif, autres The invention is not limited to the embodiment described above; it covers all variants and, in particular, the use of drive devices for the rotary element, other
que les turbines à paliers à air précédemment décrites. than the air bearing turbines previously described.
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