Brevet FR2047936A1 — publié le 19710319

La présente invention .concerne des dispositifs de réglage du débit, d'un fluide. Pour régler le débit d'un'fluide, on sait que l'on peut provoquer un mouvement tourbillonnaire ou.'rotationnel dans le 5 fluide, de façon que les forces centrifuges agissant du centre vers la périphérie du tourbillon s'opposent au courant principal du fluide. Les dispositifs utilisés à cet effet sont appelés amplificateurs rotationnels, c'est-à-dire des amplificateurs du mouvement rotationnel d'un fluide. Les amplificateurs 10 rotationnels comprennent en général une. chambre qui a la forme d'un cylindre peu profond. Le courant principal du fluide entre dans le cylindre par une conduite radiale et le courant principal de sortie du fluide passe par une conduite axiale. Cette disposition provoque des changements de direction de l'écoulement de 90° 15 et, en' conséquence l'incorporation de ce dispositif dans une installation de traitement nécessite l'introduction d'un coude à angle droit, ce qui est un inconvénient. Selon la présente invention, un amplificateur rotationnel comporte une chambre ayant des conduites d'entrée, et de sortie 20 coaxiales et dans cette chambre est disposé un corps conformateur d'écoulement qui limite l'écoulement du fluide dans la chambre à la partie externe de cette dernière, des organes directeurs d'écoulement disposés dans la chambre pour impartir une composante rotationnelle à l'écoulement du fluide"dans la chambre et au moins 25 un orifice de réglage qui peut aussi faire partie des organes directeurs d'écoulement pour diriger un courant de fluide de réglage tangentiellement dans la chambre afin qu'il réagisse avec le courant de fluide auquel une composante rotationnelle a été conférée par lesdits organes directeurs. 30 Les organes directeurs d'écoulement sont de préférence des aubes montées autour du corps conformateur d'écoulement. Des commandes externes peuvent permettre de faire varier l'angle d'inclinaison des aubes. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressor-35 tiront de la description qui va suivre faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. 70 23458 -2- 2047936 Sur ce dessin : la figure 1 est une coupe médiane schématique d'un amplificateur rotationnel selon l'invention ; la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne 5 II-II de la figure 1 ; et la figure 3 est un graphique montrant la relation entre le courant de fluide de réglage et le courant de fluide principal dans l'amplificateur représenté sur les figures 1 et 2, La figure 1 représente un amplificateur rotationnel 10 10 comprenant une chambre à tourbillon 11 ayant une section droite circulaire comportant une entrée 12 et une sortie 13 disposées coaxialement, l'entrée 12 ayant le même diamètre que la chambre 11. Dans cette dernière, est monté coaxialement un corps profilé 14 conformateur d'écoulement autour duquel sont montés 15 les organes directeurs d'écoulement sous la forme d'aubes 15 inclinées par rapport à l'axe longitudinal de la chambre 11. Le courant principal du fluide dans l'amplificateur est dirigé dans le sens des flèches 16. Dans la chambre 11 et en aval des aubes 15, se trouvent des séries 17â et 17b d'orifices de réglage, cha-20 que série étant disposée symétriquement autour de la périphérie de la chambre 11. Comme on le voit sur la figure 2, les séries 17a et 17b sont destinées à diriger des courants de réglage tan-gentiellement dans la chambre à tourbillon ; la série 17a dirigeant un courant de réglage dextrorsum et la série 17b dirigeant 25 un courant de réglage sinistrorsum. La sortie 13 de la chambre t1 représente une partie convergente 18 suivie d'un étranglement 20 et d'une partie divergente 19- En fonctionnement, un courant principal de fluide passe dans la chambre 11 dans le sens des flèches 16 par l'intermédiaire de 30 l'entrée 12 et de la sortie 13. Le corps conformateur 14 contraint le courant principal à s'écouler dans l'espace.annulaire externe de la chambre 11 dans lequel les aubes- 15 lui confèrent une composante rotationnelle par rapport à l'axe longitudinal de la chambre. Typiquement, comme représenté sur la figure 1, la rotation con-35 férée par les aubes 15 impartit une rotation dextrorsum (en observant la figure 2) à l'écoulement. Si un courant de réglage est maintenant appliqué par les orifices de réglage de la série 17â 70 23458 -3- 2047936 le mouvement rotationnel dèxtrorsum du fluide est amplifie en aval des aubes 15. A mesure que le fluide rotationnel entre dans la partie convergente 18 de la sortie 13» le; rayon de la masse du fluide est réduit de manière à augmenter la force centrifuge et 5 à provoquer une chute de pression qui a pour effet d'étrangler le courant principal entre l'entrée 12 et la sortie 13. le degré d'étranglement p^ut £t:rg accru. ou r®duit en faisant varier, les débits relatifs/de réglage dans les séries 17a et 17b des ajutages entre un débit maximal dans la série 17â 1211 débit nul 10 dans la série 17b (étranglement maximal) et un débit nul dans la série 17a avec un débit maximal dans la série 17b (étranglement minimal). On peut faire varier le débit de réglage à distance ou par un ou plusieurs dispositifs à fluide en fonction des paramètres d'un procédé dans lequel l'amplificateur décrit est incor-15 pore. La partie convergente 18 de la sortie 13 et la partie divergente 19 qui la suit constituent un diffuseu-r. Ainsi, lorsque le courant principal du fluide présente peu ou pas de mouvement rotationnel après avoir traversé la chambre .11, la partie divergente 20 19 permet au courant principal de retrouver, dans la plus grande mesure possible, la vitesse et la pression qu'il présentait à l'entrée 12. Pour améliorer les conditions d'évacuation, la sortie est conçue de manière à réduire la résistance à l'écoulement en l'absence d'un mouvement rotationnel. On peut l'obtenir en ar-25 rondissant la partie convergente 18 de manière à éliminer toute séparation lamellaire à l'état de. faible résistance (sans mouvement rotationnel). Egalement, la forme de la surface du corps 14 doit être conforme à celle de la partie 18. Cette conformation i doit donner à l'écoulement une forme de section droite telle que 30 la dilatation du courant de fluide est réduite au minimum jusqu'à ce qu'il atteigne .l'étranglement du diffuseur. La figure 3 représente graphiquement la relation qualitative entre le débit principal £ et le débit de réglage, g. (tous deux étant mesurés en quantité de fluide par unité de temps). 70 23458 -4- 2047936 REVENDICATIONS 1. Amplificateur du mouvement rotationnel d'un fluide caractérisé en ce qu'il comporte une chambre ayant dee conduites d'entrée et de sortie coaxiales, un corps conformateur d'é-5 coulement qui limite l'écoulement du fluide dans la chambre à la partie externe de cette dernière, des organes directeurs d'écoulement disposés dans la chambre de manière à impartir une composante rotationnelle au courant du fluide passant dans la chambre, et au moins un orifice de réglage qui peut également 10 faire partie des organes directeurs d'écoulement pour diriger un courant de fluide de réglage tangentiellement dans la chambre afin qu'elle réagisse avec le courant principal du fluide auquel une composante rotationnelle a été appliquée par les organes directeurs. 15 2. Amplificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux séries d'orifices de réglage, une série pour diriger un courant de réglage dèxtrorsum et une autre série pour diriger un courant de réglage sinistrorsum. 3. Amplificateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé 20 en ce que les organes directeurs d'écoulement sont des aubes montées autour du corps conformateur d'écoulement. 4. Amplificateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conduite de sortie forme un diffuseur. 25 5* Amplificateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie convergente débouchant dans l'étranglement du diffuseur est arrondie pour réduire au minimum la résistance à l'écoulement dans des conditions de faible résistance à l'écoulement . i 30 6. Amplificateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la forme de la surface du corps conformateur d'écoulement correspond à celle de la surface de la partie convergente débouchant dans l'étranglement du .diffuseur et donne ainsi au courant de fluide une section droite sur lesdites surfaces qui réduit 35 le plus possible la dilatation du courant jusqu'à ce qu'il atteigne l'étranglement du diffuseur. 70 23458 -5- 2047936 T. Amplificateur selon.la revendication 1, caractérisé en ce qu'il coopère avec un ou plusieurs dispositifs à fluide destinés à faire varier le débit de réglage. 8. Amplificateur selon la revendication 7, caractérisé 5 en ce que le ou les dispositifs à fluide dépendent de paramètres d'un procédé dans lequel-l'amplificateur est incorporé.