Brevet FR2280436A1 — publié le 19760227

La présente invention concerne un distributeur pour fluides en écoulement. On a besoin de tels distributeurs lorsque dans une installation pour processus chimiques, on veut adapter la section du tube d'amenée d'un fluide liquide ou gazeux à celle d'une partie suivante de l'installation en sorte que le fluide en écoulement soit distribué sur la section de cette partie suivante d'une façon, par exemple uniforme, favorable à l'utilisation, Un distributeur de ce genre est particulièrement utile lorsqu'une chambre cylindrique emplie d'un catalyseur doit être alimentée en un mélange due zéactifs gazeux à partir d'un tube d'amenée plus étroit en sorte que le catalyseur soit uniformément exploité.D'autres domaines d'application résident, par exemple, dans la pulvérisation uniforme de liquides sur des corps de remplissage ou l'injection de gaz dans des liquides en des installations appropriées Si un tube évasé en entonnoir présente un angle d'ouverture de moins de 60 à 8; mesurés entre l'axe central du tube et une génératrce de l'enveloppe de l'entonnoir, un écoulement laminaire est encore en mesure de suivre l'ouverture du tube sans qu'il y ait formation d'espaces morts et de turbulences. On peut donc obtenir un écoulement de fluides différent de zéro sur toute la section à l'aide de longs éléments de transition s'évasant lentement/c'est-à-dire sous de faibles angles d'ouver ture/entre les différentes sections d'une installation. Outre un encombrement ea longueur fâcheusement grand, de telles conduites présentent un profil d'écoulement des fluides de la forme calculée par Hagen et Poiseuille, avec une densité de flux décroissant en direction de la paroi. 1'invention a pour objet un iisstributeur qui répartisse sur une plus grande section soit uniformément, soit d'une autre façon souhaitable pour l'application prévue, un fluide affluant d'une section relativement étroite, la différence de pression sur ce distributeur devant en outre être maintenue faible. Ce distributeur pour fluides en écoulement est caractérisé par le fait qu'il comporte, d'une part, un tube d'enveloppe évasé en forme d'entonnoir dont le sommet présente une ouverture d'admission pour lesdits fluides et, d'autre part, un élément d'insertion en forme d'enveloppe tronconique se rattachant de façon étanche au bord le plus large dudit tube d'enve loppe, faisant saillie dans ce dernier et présentant un grand nombre d'ouvertures. Cette configuration fait qu'une partie des fluides en écoulement se trouve toujours dirigée vers les ouvertures du bord de l'élément d'insertion et provoque là un flux massique suffisant. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, l'élément d'insertion en forme dtenveloppe tronconique présente un angle d'ouverture plus grand que celui du tabe d'enveloppe en forme d'entonnoir. Le fluide en écoulement vers les ouvertures extérieures de l'élément d'insertion dispose ainsi, même à proximité de l'ouverture d'admission, d'une section d'écoulement suffisamment grande entre lesdits élément d'insertion et tube d'enveloppe. On peut ménager sur le bord extérieur de l'élément d'insertion des ouvertures asseZ nombreuses ou d'assez grandes dimensions pour que la chute de vitesse d'écoulement provoquée vers l'extérieur par des influences de la paroi du tube soit compensée par une augmentation correspondante de la somme des sections d'ouverture par unité de surface. Il est particulièrement avantageux que le nombre ou la section des ouvertures augmentent à mesure que l'on se rapproche du bord de l'élément d'insertion en sorte que la somme des sections d'ouverture par unité de surface de ltenveloppe tronconique aille en augmentant vers ce même bord. Si, pour une application déterminée, on veut réaliser une distribution des fluides autre qu'uniforme, on peut modifier en conséquence le nombre et les dimensions des ouvertures.On rendra de préférence les ouvertures toujours assez petites pour que le courant partiel qui les traverse s'élargisse sur la portion de trajet libre qui suit et, à l'impact sur un obstacle, par exemple sur les corps de remplissage d'une chambre suivante, ne laisse pas d'ombres en image des ouvertures. Suivant une autre particularité de l'invention, la somme de toutes les sections d'ouverture peut être approximativement égale à la section de l'ouverture d'entrée des fluides en écoulement. La perte de pression sur le distributeur n'est alors que très faible. Si, dans l'application, on peut accepter également de relativement fortes pertes de pression, on peut aussi diminuer le nombre et la section des ouvertures. En outre, le tube d'enveloppe peut avantageusement comporter une courte tubulure cylindrique antre l'extrémité de son évasement et sa ligne de contact avec L'élément d'insertion en forme d'enveloppe tronconique. On évite ainsi, dans l1lnter- valle entre le tube d'enveloppe et l'élément d'insertion, un rétrécissement excessif qui, le cas échéant, pourrait empêcher le courant des fluides vers les ouvertures extérieures de l'élément d'insertion. L'angle d'ouverture préféré du tube d'enveloppe est compris entre six et soixante degrés. Avec des angles d'ouverture inférieurs à six degrés, angle limite pour la formation d'espaces morts, un élément d'insertion dans l'évasement en forme d'entonnoir du tube d'enveloppe ne s'imposerait pas. Les angles d'ouverture supérieurs à soixante degrés pourraient à leur tour conduire à de trop fortes turbulences et contrarier l'afflux aux ouvertures de l'élément d'insertion. Comme on l'a fait remarquer en préambule, le distributeur peut être avanta-geusement utilisé lorsqu'un mélange de réactifs gazeux venant d'un tube d'admission relativement étroit doit être amené frontalement à une chambre cylindrique de réaction qui possède une section d'entrée plus grande que la section dudit tube d'admission et est emplie d'un catalyseur que l'on veut exploiter le plus uniformément possible.De telles chambres à catalyseur consistent, entre autres, dans les Sénérateurs de gaz de dissociation que décrivent par exemple les demandes de brevets allemands publiées sous les Nos 2 103 008 et 2 135 650 et dans lesquelsJpar réaction d'hydrocarbures vaporisés, tels que de l'essence, avec des gaz oxygénés comme l'air ou des gaz d'échappement, on produit un gaz combustible, ou gaz de dissociation, pour le fonctionnement de moteurs a combustion. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré schématiquement par le dessin annexé sur lequel La figure 1 est une coupe longitudinale axiale d'un distributeur selon ladite invention; La figure 2 est une vue de dessus partielle de l'élément d'insertion du distributeur selon la figure 1. Ce distributeur selon les figures 1 et 2 se compose essentiellement d'un tube d'enveloppe 1 évasé en forme d'entonnoir et d'un élément d'insertion tronconique 7. Le tube d'enve loppe en entonnoir 1 possède à son entrée 2 une bride 3 et à l'extrémité de son évasement en forme d entonnoir une courte tubulure cylindrique 4 avec une bride 5. L'élément d'insertion 7 en forme d'enveloppe tronconique rentré dans le tube denve- loppe est appuyé hermétiquement contre ladite bride 5 par un anneau tendeur 6. Le sommet plat de l'élément d'insertion 7 en forme de tronc de cône présente en son centre une ouverture i1 On peut obtenir-ainsi un effet analogue à celui d'une surface de rebondissement et fixer le courant le long de l'axe du distri buteur. Dans l'élément d'insertion 7 sont disposées de nombreuses ouvertures 8, 9 que l'on peut réaliser par exemple en perçant de l'extérieur ledit élément dlinsertion avec un outil de façonnage et courbant vers l'intérieur, en forme de surfaces de guidage 10, les arêtes ainsi obtenues. Les ouvertures les plus extérieures 9 de l'élément d'insertion 7 en forme d'enveloppe tronconique sont établies en fentes allongées afin d'augmenter vers le bord la surface de section des ouvertures par unité de surface de l'enveloppe tronconique. On a représenté en plus sur la figure 1 les lignes d'écoulement des fluides par des flèches 12. Des essais effectués avec des particules de fumée introduites dans un courant gazeux ont indiqué que, du distributeur, le fluide entre de fa çon presque laminaire et en distribution uniforme dans un tube d'observation suivant. Dans une forme de réalisation spéciale du distributeur selon la figure 1, le diamètre intérieur de l'ouverture d'admission est par exemple d'environ 32 mm, le diamètre intérieur de la chambre suivant le distributeur de 105 mm et la longueur du distributeur d'environ 85 mm. Les angles d'ouverture du tube d'enveloppe et de l'élément d'insertion sont respectivement voisins de trente et de trente quatre degrés. La perte de pression résultante a été mesurée sur un distributeur dont le tube d'enveloppe, sous un angle d'ouverturè d'environ trente degrés, s'évasait d'environ 32 mm à environ 150 mm, tandis que l'angle d'ouverture de l'élément d'insertion était de l'ordre de trente quatre degrés. A des débits horaires de 20, 30, et 40 m3 normalisés d'air, on a relevé des pertes de pression de 3, 7, et 13 mm de colonne d'eau. Suivant la longueur de construction du distributeur on choisira de préférence des angles d'ouverture compris entre six et soixante degrés. L'aplatissement du sommet de l'élément d'insertion 7 ne s'impose pas dans tous les cas. On peut aussi renoncer par exemple à l'ouverture centrale 11. De plus, les surfaces de guidage 10 peuvent aussi pénétrer dans l'intervalle entre le tube d'enveloppe et l'élément d'insertion afin d'en gendrer dans le fluide qui s'écoule là, des turbulences produisant un brassage souhaitable pour d'autres applications. Enfin, l'élément d'insertion 7 peut aussi être réalisé sans arêtes ni surfaces de guidage 10. Le distributeur selon l'invention offre notamment l'avantage d'élargir à une plus grande section, sur un court trajet, un courant de fluide gazeux ou liquide venant d'une amenée étroite et de le répartir sur la section d'une façon uniforme ou d'une façon différente avantageuse pour des appli cationsspéciales. REVENDICATIONS 1. Distributeur pour fluides en écoulement caractérisé par le fait qu'il comporte, d'une part, un tube d'enveloppe évasé en forme d'entonnoir dont le sommet présente une ouverture d'admission pour lesdits fluides et, d'autre part, un élément d'insertion en forme d'enveloppe tronconique se rattachant de façon étanche au bord le plus large du tube d'enveloppe pe, faisant saillie dans ce dernier, et comportant un grand nombre d'ouvertures. 2. Distributeur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'élément d'insertion en forme d enveloppe tronconique présente un angle d'ouverture plus grand que celui du tube d'enveloppe en forme d'entonnoir. 3. Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que la somme des sections des ouvertures ménagées dans l'élément d'insertion en forme d'enveloppe tronconique est approximativement égale à la section de l'ouverture d'admission des fluides en écaulement. 4, Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que la somme des sections des ouvertures par unité de surface de l'enveloppe tronconique va en augmentant vers le bord le plus large de l'élément d'insertion. 5. Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que le tube d'enveloppe comporte une tubulure cylindrique entre l'extrémité de son évasement en forme d'entonnoir et sa ligne de contact avec l'élément d'insertion en forme d'enveloppe tronconique. 6. Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que, mesuré entre l'axe central et une génératrice de l'enveloppe de l'évasement en forme d'entonnoir du tube d'enveloppe, l'angle d'ouverture de ce dernier est compris entre six et soixante degrés.