Brevet FR2417341A1 — publié le 19790914

La présente invention a trait à une buse de dispersion de fluide. Des systèmes d'arrosage agricoles sont actuellement utilisés dans des régions où les précipitations naturelles sont insuffisantes pour assurer la croissance des récoltes. Dans ces régions où les réserves d'eau sont limitées, il est devenu impératif que les techniques d'irrigation soient d'un rendement maximal afin de réduire la consommation d'eau. Parmi les techniques d'arrosage actuellement en usage, on peut citer celles utilisant un dispositif possédant une buse rotative qui déverse par intermittences un flux d'eau sur la zone de récolte. Un mécanisme à inertie fixé à la buse d'arrosage tire parti des forces d'inertie du flux d'eau pour faire tourner la buse et par suite le flux d'eau sur 3600 de déplacement angulaire. Un problème se posant avec des buses d'arrosage actuelles a été que le jet d'eau à grande vitesse nécessaire pour obtenir un rayon d'action suffisant se traduisait par le fait que la zone adjacente au dispositif d'arrosage recevait une quantité d'eau limitée, la majeure partie de l'eau se répandant sur une zone annulaire ou en forme de beignet de plus grand rayon.D'autres types de buses d'arrosage utilisent un bras déflecteur qui interroEpt-par intermittences le flux d'eau, permettant à La zone proche de la buse d'arrosage de recevoir une plus grande quantité d'eau. Cependant, ce type de buse d'arrosage n'assure pas non plus une configuration de distribution d'eau sensiblement uniforme. Une seconde buse distincte est également couramment utilisée, conjointement avec une buse principale, pour diriger de l'eau vers le centre de la configuration de pulvérisation. Selon la présente invention, une distribution pratiquement uniforme de l'eau est obtenue sans le besoin d'éléments structuraux supplémentaires extérieurs à la buse d'arrosage pour disperser le flux d'eau. Dans la présente invention, un ensemble de pattes saillant radialement vers l'intérieur, situées sur la périphérie extérieure de l'orifice de la buse d'arrosage, servent à dévier une partie du flux d'eau, permettant ainsi à une quantité importante d'eau d'être dispersée uniformément sur toute la longueur du flux d'eau. Une autre caractéristique de 1 invention comprend l'utilisation d'un élément élastique de commande d'écoulement qui limite le débit à travers la buse d'arrosage à une amplitude prédéterminée et commande le diamètre du flux résultant à l'intérieur d'une plage prédéterminée.L'élément de commande d'écoulement permet aux pattes déflectrices de disperser uniformément un écoulement de fluide sur une plage de variation de pressions d'alimentation. La Fig. 1 est une vue en bout aval du dispositif de la présente invention. La Fig. 2 est une coupe selon les lignes 2-2 de la Fig. 1, représentant l'invention avec l'élément de commande non déformé par des forces quelconques accompagnant 11 écoulement de fluide. La Fig. 3 est une vue similaire à la Fig. 2 représentant l'élément de commande dans un état déformé sous l'action des forces accompagnant l'écoulement de fluide. La Fig. 4 est un tableau donnant la relation entre le débit, la dimension des pattes et la dimension de l'orifice de l'élément de commande d'écoulement. On se réfère à présent à la Fig. 2, une buse de dispersion d'écoulement est désignée dans son ensemble par le numéro de référence 10. Une partie d'admission 12 de bottier est fermée hermétiquement aux fluides et réunie à une partie de sortie 14 du boîtier par un moyen convenable quelconque, par exemple, par solidarisation, liaison filetée, ou soudage ultrasonique lorsque les parties de bottier sont moulées en une matière thermoplastique. En utilisation, il a été trouvé souhaitable que le raccordement du boîtier d'admission au bottier de sortie soit exempt de fuite à une pression d'eau statique de 7 kg/cm2 ou à une pression d'air de 5,62 kg/cm2 . Un passage d'admission 16 est situé centralement et ménagé dans la partie d'admission 12 du bottier.Une tige 18 de la partie d'admission 12 comprend une extrémité filetée 20 à pas conique qui permet une fixation sur un taraudage correspondant pratiqué dans une canalisation en eau sous pression, non représentée. Une rondelle d'étanchéité élastique 22 est ajustée sur la tige 18 et sert à rendre étanche aux fluides la buse de dispersion lors d'une liaison à une canalisation d'alimentation d'eau sous pression. Une surface aval 24 transversale au passage d'admission 16 est délimitée par la partie de bottier 12. Une seconde surface transversale 26 et un diamètre interne 28 sont définis par la partie de boîtier de sortie 14 et, conjointement avec la première surface transversale 24, délimite une chambre de commande 30.Ainsi qu'on le voit mieux sur la Fig. 3, un orifice de sortie 32 est pratiqué dans la face aval de la partie de sortie 14 du-boîtier et, dans la forme de réalisation préférée de l'invention, est de forme circulaire. Un élément de commande d'écoulement 34 en forme de disque, élastique, est disposé à l'intérieur de la chambre de commande 30. Un orifice de commande 36 est pratiqué dans le centre de l'élément de commande d'écoulement et possède un diamètre interne inférieur au diamètre interne du passage d'admission 16. Des dispositifs de commande d'écoulement élastiques du type décrit sont connus dans la technique et leur organe de commande est constitué par un orifice pouvant être rétréci, contenu à l'intérieur dont la dimension varie en réponse à des pressions différentielles de fluide variables à ses bornes.Ainsi, il est essentiel que la surface interne d'un passage de fluide quelconque immédiatement en amont de l'orifice de commande soit dimensionnée sensiblement plus grande que la surface ou le diamètre interne de l'élément de commande dfécoulement, de sorte que l'action de commande d'écoulement apparaisse uniquement aux bornes de l'élément de commande et non dans un passage de fluide quelconque en amont. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, l'orifice de sortie 31 est dimensionné pour avoir une surface effective d'environ 20% supérieure à la surface de l'orifice de commande 36 telle que mesurée tandis que l'élément de commande d'écoulement 34 est un état relâché. Cette caractéristique permet au flux de fluide s'échappant de l'élément de commande 34 de passer à travers l'orifice de sortie 32 tout en évitant pratiquement un contact avec la périphérie de celui-ci. Comme représenté sur les Figs. 1 et 2, une série de pattes 38, 40 et 42 sont disposées de préférence équidistantes et circonférentiellement autour de la périphérie de l'orifice de sortie 32 et chaque patte s'étend radialement vers l'-intérieur depuis celle-ci. Le nombre, la configuration et la quantité dont les pattes s'étendent dans le flux d'écoulement peuvent être modifiés, mais il a été constaté qu'une proportion voulue doit être maintenue afin d'assurer un équilibre entre la dispersion du fluide et la plage totale du flux de fluide, Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, il a été constaté que trois pattes assurent une configuration symétrique de dispersion; cependant, un plus grand nombre de pattes peuvent également être trouvées efficaces,.Il a été déterminé qu'une configuration de dispersion hautement efficace et satisfaisante peut être obtenue en dimensionnant les pattes pour qu'elles s'étendent radialement vers l'intérieur de 0,66 m depuis le diamètre interne du diamètre d'écoulement 36. Cette disposition permet à l'orifice de sortie d'être maintenu constant sur une large place de dimensions d'élément de commande d'écoulement tout en modifiant la dimension des pattes. Un orifice de sortie ayant un diamètre interne de 8,20 mm a été trouvé particulièrement approprié pour des débits de 7,570 à 37,854 litres/minute. Sur la Fig. 4 est représenté un tableau montrant le diamètre interne de l'orifice de commande d'écoulement 36 mesuré dans l'état rela- ché et l'étendue des pattes vers l'intérieur depuis l'orifice de sortie 32 pour un débit donné ou désiré en litres/minute.Une largeur de pattes convenable pour la plage d'étendues de pattes représentée sur la Fig 4 a été déterminée être 1,52 mm, Ainsi, de la Fig. 4 pour un débit désiré, le diamètre interne d'orifice de commande d'écoulement et ltétendue des pattes peuvent être déterminés et seront astisfaisants pour 1,52 mm de largeur. La relation entre l'étendue des pattes et le diamètre interne de l'orifice de commande d'écoulement dans l'état relâché peut être exprimée en fonction du rapport exprimé en % de la surface de patte saillant dans le diamètre interne de l'orifice de commande d'écoulement à la surface de l'orifice de commande d'écoulement audit diamètre. Une plage de 0,5% à 15% assure généralement une dispersion acceptable et une plage de 0,6 à 8% assure une dispersion optimale. L'effet fonctionnel des pattes sur le flux de fluide résultant traversant le dispositif sera décrit ci-après plus en détail. L'orifice de sortie 32 possède une première surface divergente 44 immédiatement en amont des pattes 38, 40 et 42, et une seconde surface divergente 46 située en amont de la première surface divergente. Les surfaces 44 et 46 constituent un support pour la face aval interne de l'élément de commande lorsqu'il se déforme sous l'action des forces transmises par l'écoulement de fluide. Un ensemble de méplats de préférence de configuration carrée 48 sont pratiqués sur la face aval de la partie de sortie du boîtier et constituent des surfaces de contact pour une clé ou autre outil de fixation. En fonctionnement, lorsque le dispositif est relié à une alimentation en eau vous pression, l'écoulement pénètre dans le passage d'admission 16 où il subit les effets restrictifs de l'orifice de commande 36. L'élément élastique de commande d'écoulement 34 se déforme ensuite axialement vers l'aval d'une quantité fonction de la pression de fluide en amont, la déformation modifiant la dimension de l'orifice de commande. La variation de la dimension de l'orifice de commande permet à l'élément de commande d'écoulement de compenser des variations de pression amont, maintenant ainsi un écoulement à un débit sensiblement constant. Comme exposé précédemment, le diamètre interne de l'orifice de sortie 32 est de dimensions supérieures au diamètre du flux de fluide le traversant pour empêcher une réduction inutile de la vitesse du flux.Les pattes 38, 40 et 42 sont, cependant, dimensionnées pour s'étendre dans le flux de fluide d'une quantité prédéterminée fonction de la quantité de dispersion désirée. L'effet des pattes est de former des canaux dans le flux de fluide provoquant une déviation partielle de celuici, après quoi la partie déviée possède une composante *de vitesse réduite, se traduisant par un flux de fluide uniformément dispersé. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, une meilleure commande de la configuration de dispersion est obtenue en rendant le diamètre de l'orifice de sortie supérieur à celui du flux de fluide, permettant ainsi seulement aux pattes de dévier l'écoulement de fluide. Cependant, les pattes déflectrices sont encore efficaces même si le flux vient en fait au contact de la périphérie de l'orifice de sortie, après quoi l'orifice de sortie influencera également la configuration du flux. Sur la Fig. 3, la buse de dispersion est représentée en cours de fonctionnement, montrant élément de commande d'écoulement déformé vers l'aval avec une première section divergente 46 supportant l'élément de commande d'écoulement contre une autre déformation axiale. Le flux de fluide résultant est représenté par les flèches traversant l'orifice de sortie 32. D'autres modes de réalisation et variantes de la présente invention apparaîtront à l'homme de l'art et tombent dans la portée des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1) Buse de commande de la dispersion d'une alimentation de fluide sous pression, caractérisée en ce qu'elle comporte (a) un boitier définissant un passage d'admission et une chambre de commande en aval dudit passage et définissant en outre un orifice de buse situé en aval de ladite chambre de commande et sensiblement aligné sur ledit passage d'admission dans le sens de progression de l'écoulement, ledit orifice de buse guidant ledit écoulement en un flux de fluide en le projetant vers l'extérieur; (b) des organes de commande d'écoulement placés dans ladite chambre de commande, lesdits organes de commande d'écoulement possédant un orifice de commande pour limiter le débit de fluide; et (c) des organes de formation de canaux pour dévier une partie dudit écoulement de fluide, lesdits organes de formation de canaux et de déviation étant disposés autour de la périphérie dudit orifice de buse, lesdits organes de formation de canaux formant des canaux dans et dispersant ledit flux de fluide sensiblement uniformément en aval dudit orifice. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes de formation de canaux comprennent un ensemble de pattes saillant radialement vers l'intérieur, lesdites pattes étant circonférentiellement espacées autour de la périphérie interne dudit orifice de buse. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes de formation de canaux comprennent un ensemble de pattes saillant radialement vers l'intérieur, lesdites pattes étant espacées circonférentiellement autour de la périphérie interne dudit orifice de buse, le rapport de la surface desdites pattes transversalement à la direction d'écoulement et saillant radialement vers l'intérieur depuis letit orifice de commande à la surface dudit orifice de commande étant compris entre 0,5% et 15%. 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes de formation de canaux comprennent un ensemble de pattes saillant radialement vers l'intérieur, les dites pattes étant espacées circonférentiellement autour de la périphérie interne dudit orifice de buse, le rapport de la surface desdites pattes transversalement à la direction d'écoulement et saillant radialement vers l'intérieur depuis ledit orifice de commande à la surface dudit orifice de comman de étant compris entre 0,6% et 8%. 5) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes de déviation sont placés à proximité du bord aval dudit orifice de buse. 6) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce ceque lesdits organes de commande d'écoulement comprennent un élément élastique en forme de disque. 7) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface transversale à la direction d'écoulement dudit orifice de buse est au moins 20% supérieure à la surface dudit orifice de commande telle que déterminée dans l'état relâché. 8) Buse de dispersion d'écoulement de fluide, caractéri sée en ce qu'elle comporte (a) un bottier définissant un passage d'écoulement de fluide le traversant; (b) ledit bottier comprenant des organes définissant un orifice de buse situé à l'extrémité aval dudit passage d'écoulement; et (c) des organes de formation de canaux réalisés autour de la périphérie dudit orifice de buse, lesdits organes de formation de canaux formant des canaux dans et déviant une partie dudit écoulement de fluide traversant ledit orifice de buse et provo quant une dispersion dudit flux de fluide sensiblement unifor -mément en aval dudit orifice. 9) Buse selon la revendication~5, caractérisée en ce que lesdits organes de formation de canaux comprennent un ensem ble de pattes saillant radialement vers l'intérieur, lesdites pattes étant espacées circonférentiellement autour de la péri phérie interne dudit orifice de buse. 10) -Buse de dispersion de fluide, caractérisée en ce qu'elle comporte (a) un boitier définissant un passage d'écoulement de fluide le traversant et définissant en outre un orifice de déversement à l'extrémité aval dudit passage d'écoulement-; (b) des organes de formation de canaux disposés autour de la périphérie dudit orifice de déversement; lesdits organes de formation de canaux comprenant un ensemble de saillies disposées autour et s'étendant radialement vers l'intérieur à partir de la périphérie dudit orifice de déversement, lesdits organes formant des canaux dans et déviant des parties de l'écoulement à travers ledit orifice pour créer une dispersion sensiblement uniforme de l'écoulement de fluide déversé depuis ledit orifice. ll) Buse de dispersion de fluide, caractérisée en ce qu'elle comporte (a) un bottier définissant un passage d'écoulement de fluide avec un orifice de déversement pratiqué à l'extrémité aval dudit passage (b) des organes dirigeant l'écoulement pouvant modifier la configuration transversale de l'orifice de commande d'écoulement et pouvant provoquer une formation de canaux dans le flux d'écoulement pour provoquer une dispersion de l'écoulement en aval dudit orifice de déversement.