BUSE DE PULVERISATION
A CHAMBRE DE TOURBILLONNEMENT MUNIE
D'UNE NERVURE ANNULAIRE FRONTALE POSTERIEURE
DE PASSAGE DE SORTIE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention concerne les buses de pulvérisation à un seul étage, telles que décrites par exemple dans le document
CH 421 009 A, dans lesquelles le fluide à pulvériser est amené par des canaux d'admission de fluide injectant le fluide de façon tourbillonnaire dans une chambre centrale de tourbillonnement limitée par une paroi périphérique à axe longitudinal, par une paroi antérieure à passage coaxial de sortie et par une paroi postérieure. Le ou les canaux d'admission de fluide traversent directement la paroi périphérique et sont conformés pour injecter le fluide dans la chambre de tourbillonnement selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la buse, ou axe du passage coaxial de sortie.
On connaît également des buses de pulvérisation à plusieurs étages telles que décrites dans le document FR 2 399 282
A, dans lesquelles les canaux d'admission de fluide traversent la paroi périphérique en au moins deux étapes successives séparées par au moins un canal annulaire intermédiaire, constituant des étages de turbulence. Une nervure annulaire frontale postérieure borde l'entrée du passage coaxial de sortie, et est entourée par la zone discontinue d'arrivée des canaux d'admission de fluide. Le passage coaxial de sortie représenté sur les dessins est fortement conique.
Le document enseigne que la nervure annulaire frontale postérieure a la fonction d'élément générateur de turbulence. Le document WO 94 27729 A décrit également une buse de pulvérisation à plusieurs étages dans laquelle les canaux d'admission de fluide traversent la paroi périphérique en au moins deux étapes successives séparées par au moins un canal annulaire intermédiaire, avec inversion du sens de rotation du flux. Dans cette structure de buse, une nervure annulaire frontale postérieure a également pour effet de générer des turbulences pour favoriser la
dispersion du liquide. La forme du passage coaxial de sortie n'est pas précisée.
Dans les buses connues à plusieurs étages, les moyens de génération de turbulence permettent de maîtriser la taille des gouttelettes en sortie de buse sans avoir à réduire exagérément le diamètre du passage coaxial de sortie.
Par contre, dans les buses de pulvérisation connues à un seul étage, le passage coaxial de sortie présente une section transversale nettement réduite par rapport à la section transversale de la chambre de tourbillonnement, et sa dimension est choisie en fonction du débit de la buse de pulvérisation et en fonction de la taille des gouttelettes à obtenir en sortie de la buse. Ainsi, le diamètre du passage coaxial de sortie constitue le paramètre essentiel pour maîtriser la taille des gouttelettes en sortie de telles buses à un seul étage.
Un problème important de telles buses connues de pulvérisation de liquide à un seul étage est le risque de bouchage de la buse lorsqu'on réduit le diamètre du passage coaxial de sortie pour obtenir une pulvérisation fine. Ce risque est encore augmenté dans les buses destinées à pulvériser des liquides selon un débit relativement faible, car les canaux de la buse doivent alors avoir une section réduite.
A défaut de réduire la section des canaux, en particulier la section du passage coaxial de sortie de buse en aval d'une chambre de tourbillonnement, la pulvérisation est défectueuse et les tailles de gouttelettes sont trop grandes.
Ainsi, pour une taille de canaux donnée, en particulier pour une taille donnée de passage coaxial de sortie, une buse de pulvérisation fonctionne correctement si le débit est supérieur à un seuil minimal donné .
Autrement dit, plus le seuil minimal désiré de débit est faible, plus les canaux doivent être petits, et plus les risques de bouchage sont grands. Egalement, leur réalisation est plus difficile et onéreuse. EXPOSE DE L'INVENTION
Le problème proposé par l'invention est de réduire le seuil de débit minimal d'une buse de pulvérisation à chambre de
tourbillonnement et canal axial de sortie sans réduire la section transversale du canal de sortie et ainsi sans augmenter les risques de bouchage de la buse de pulvérisation.
De façon similaire, l'invention vise à diminuer les risques de bouchage des buses de pulvérisation à faible débit.
Ainsi, l'invention peut trouver application dans divers systèmes de pulvérisation pour différents types de liquides, et peut être avantageuse notamment pour la pulvérisation de produits susceptibles de provoquer un bouchage, par exemple les laques. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, l'invention prévoit une buse de pulvérisation ayant :
- une chambre centrale de tourbillonnement, limitée par une paroi périphérique de révolution à axe longitudinal, par une paroi antérieure, et par une paroi postérieure, - au moins un canal d'admission de fluide traversant directement la paroi périphérique, ouvert dans la chambre centrale de tourbillonnement et conformé pour injecter tangentiellement le fluide dans la chambre de tourbillonnement,
- un passage coaxial de sortie, traversant la paroi antérieure et en forme de tronçon de cône dont 1 ' angle au sommet est compris entre 0° et 6° environ et converge vers la sortie,
- une nervure annulaire frontale postérieure, bordant l'orifice d'entrée du passage coaxial de sortie dans la chambre centrale de tourbillonnement, - entourant la nervure annulaire frontale postérieure, une portion antérieure annulaire libre de chambre centrale de tourbillonnement, limitée par une paroi périphérique cylindrique continue.
De préférence, la buse de pulvérisation comprend une pluralité de canaux d'admission régulièrement répartis en périphérie de la chambre centrale de tourbillonnement.
Selon un mode de réalisation avantageux, les canaux d'admission de fluide conduisent directement le flux d'entrée de fluide depuis des cavités antérieures périphériques jusqu'à la chambre centrale de tourbillonnement. La chambre centrale de tourbillonnement peut avantageusement être de forme générale cylindrique.
La nervure annulaire frontale postérieure est de préférence limitée par une arête intérieure circulaire à angle vif. Selon une première réalisation, la nervure annulaire frontale postérieure présente une section rectangulaire. En alternative, on peut prévoir que la nervure annulaire frontale postérieure présente une section triangulaire avec une face postérieure orientée radialement vers l'extérieur.
De préférence, la nervure annulaire frontale postérieure présente un diamètre extérieur plus petit que le diamètre de la chambre centrale de tourbillonnement, laissant autour d'elle une portion annulaire libre de chambre centrale de tourbillonnement.
Egalement, une amélioration de l'effet recherché par 1 ' invention est obtenue en prévoyant que la nervure annulaire frontale postérieure est de hauteur telle que son sommet amont reste en retrait en aval de la zone postérieure de chambre centrale de tourbillonnement recevant les canaux d'admission de fluide, laissant entre la nervure annulaire frontale postérieure et la zone postérieure de chambre centrale de tourbillonnement un tronçon de chambre libre de hauteur suffisante qui favorise le tourbillonnement.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS Un mode de réalisation avantageux de 1 ' invention est décrit ci-après en relation avec les figures 1 à 5, dans lesquelles : - la figure 1 est une vue de côté partielle en coupe longitudinale d'une buse de pulvérisation selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;
- la figure 2 est une vue à plus grande échelle de la zone antérieure de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue d'arrière de la face postérieure d'une plaquette antérieure selon le mode de réalisation de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue de côté en coupe longitudinale selon le plan A de la plaquette antérieure ; et
- la figure 5 est une vue à plus grande échelle de la zone centrale B de la figure 4.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES
La buse de pulvérisation généralement illustrée sur les figures comprend un corps creux de buse 1, par exemple un corps à creux cylindrique, limité par une paroi externe périphérique 2 d'axe longitudinal I-I et de révolution, et fermé par une paroi externe antérieure radiale 3 munie d'un trou axial de sortie 4.
Un noyau postérieur 5 est adapté dans le corps creux de buse 1, avec des canaux 6 et 7 d'amenée de fluide jusqu'à une ou plusieurs cavités antérieures périphériques 8, 8a et 8b.
Le noyau postérieur 5 peut être d'une seule pièce, ou peut être un assemblage de plusieurs pièces, par exemple un assemblage de deux pièces 5a et 5b comme illustré sur la figure 2. La face antérieure 16 du noyau postérieur 5 constitue une première surface de guidage du liquide à pulvériser.
Le liquide à pulvériser est également guidé par la paroi postérieure 13 de la structure antérieure de buse. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, la structure antérieure de buse est constituée d'une part par la paroi externe antérieure radiale 3, et d'autre part par une plaquette antérieure 15 rapportée engagée en appui contre la face postérieure de la paroi externe antérieure radiale 3.
La face postérieure de la plaquette antérieure 15 rapportée comprend des rainures formant des canaux latéraux d'admission de fluide 14, 14a et 14b, conduisant directement le flux d'entrée de fluide depuis les cavités antérieures périphériques 8, 8a et 8b jusqu'à la partie postérieure d'une chambre centrale de tourbillonnement 9 elle-même réalisée dans la plaquette antérieure 15. On prévoit au moins un canal tel que le canal 14, conformé pour injecter le fluide tangentiellement dans la partie postérieure de la chambre centrale de tourbillonnement 9. La chambre centrale de tourbillonnement 9 est limitée par une paroi périphérique 10 de révolution à axe longitudinal I-I, par une paroi antérieure 11 à passage coaxial de sortie, et par une paroi postérieure. La paroi postérieure est constituée par le noyau postérieur 5, les parois périphérique 10 et antérieure 11 étant constituées par la plaquette antérieure 15.
La chambre centrale de tourbillonnement 9 est de forme généralement cylindrique d'axe longitudinal I-I et de diamètre D2,
et communique avec la face avant de la buse par un passage coaxial de sortie 12 traversant la plaquette antérieure 15 rapportée. Le passage coaxial de sortie 12 est coaxial avec la chambre centrale de tourbillonnement 9, et communique avec la chambre centrale de tourbillonnement 9 par un orifice d'entrée 29. Son diamètre Dl est plus petit que celui du trou axial de sortie 4 de la paroi externe antérieure radiale 3.
Selon l'invention, une nervure annulaire frontale postérieure 30 borde l'orifice d'entrée 29 du passage coaxial de sortie 12 dans la chambre centrale de tourbillonnement 9. Simultanément, le passage coaxial de sortie 12 est sensiblement cylindrique, c'est-à-dire avec un angle de cône C à sommet dirigé vers la sortie et de valeur comprise entre 0° (trou cylindrique) et un maximum de 6° environ (trou tronconique à angle très faible) . Egalement, la nervure annulaire frontale postérieure 30 est entourée par une portion antérieure annulaire libre 33 de chambre de tourbillonnement qui est limitée extérieurement par une paroi périphérique cylindrique 10a continue.
Dans une telle buse, la combinaison de ces caractéristiques fait apparaître et accentue la présence d'une veine gazeuse annulaire pariétale 31 au bord intérieur de l'orifice d'entrée 29 dans le passage coaxial de sortie 12. Cette veine gazeuse annulaire pariétale 31 réduit le diamètre hydraulique utile du passage coaxial de sortie 12, provoquant ainsi la réduction du débit de fluide à pulvériser, et permettant de réaliser une granulométrie plus fine de la pulvérisation de liquide en sortie de la buse. Des essais ont permis de réduire le débit de la buse de pulvérisation dans un rapport de l'ordre de 30 %.
Ainsi, le débit peut être réduit, et la granulométrie des gouttelettes en sortie de buse peut être plus fine, sans avoir à réduire le diamètre réel du passage coaxial de sortie 12.
En pratique, on choisira de préférence un angle de cône C inférieur à 4° environ.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, le diamètre intérieur de la nervure annulaire frontale postérieure 30 est égal au diamètre Dl de l'orifice d'entrée 29 du passage coaxial de sortie 12. Il y a ainsi continuité entre la surface intérieure
de la nervure annulaire frontale postérieure 30 et la surface intérieure du passage coaxial de sortie 12.
Egalement, la nervure annulaire frontale postérieure 30 est limitée par une arête intérieure 32 circulaire à angle vif, comme illustré sur la figure 5.
Sur cette même figure, on voit que la nervure annulaire frontale postérieure 30 présente une section rectangulaire.
En alternative, on pourrait prévoir une nervure annulaire frontale postérieure 30 présentant une section triangulaire, avec une face postérieure orientée radialement vers l'extérieur.
La nervure annulaire frontale postérieure 30 présente un diamètre extérieur D3 qui doit rester inférieur au diamètre D2 de la chambre centrale de tourbillonnement 9. De la sorte, on prévoit, autour de la nervure annulaire frontale postérieure 30, une portion antérieure annulaire libre 33 de chambre centrale de tourbillonnement 9, limitée extérieurement par une paroi périphérique cylindrique continue 10a, et dans laquelle est entretenu un tourbillon de fluide. Par exemple, comme illustré sur la figure 5, la section transversale de diamètre D2 de la chambre centrale de tourbillonnement 9 est occupée environ pour un tiers par le passage coaxial de sortie 12, pour un second tiers par la nervure annulaire frontale postérieure 30, et pour un troisième tiers par la portion annulaire libre 33.
De préférence, la nervure annulaire frontale postérieure 30 présente une hauteur Hl telle que son sommet amont reste en retrait en aval de la zone postérieure de chambre centrale de tourbillonnement 9 recevant les canaux d'admission de fluide 14, 14a, 14b. Ainsi, on prévoit entre la nervure annulaire frontale postérieure 30 et la zone postérieure de chambre centrale de tourbillonnement 9 un tronçon cylindrique libre 34 de hauteur H2 dans lequel le fluide peut librement tourbillonner autour de l'axe I-I selon toute la section transversale de la chambre centrale de tourbillonnement 9.
En d'autres termes, dans ce mode de réalisation avantageux, la chambre centrale de tourbillonnement 9 présente une hauteur H3, ou dimension dans le sens axial, qui est supérieure à la somme de la hauteur H4 de zone postérieure occupée par les
orifices de sortie des canaux d'admission de fluide 14, 14a et 14b et de la hauteur Hl de la nervure annulaire frontale postérieure 30.
Par exemple, de bons résultats sont obtenus en prévoyant des hauteurs Hl et H2 sensiblement égales l'une à l'autre.
L'invention peut trouver application dans la pulvérisation de liquides plus difficiles à pulvériser, par exemple de mélanges à base d'eau, de laques.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après.