Brevet FR2479709A1 — publié le 19811009

La présente invention se rapporte aux procédés et aux installations destinés à engendrer des courants de vapeur. Des courants de vapeurs sont engendrés et utilisés de nos jours dans un certain nombre d'applications industrielles. C'est ainsi, par exemple, que pour obtenir des préformes à par- tir desquelles on peut tirer des fibres optiques, on engendre et on envoie à un site de formation de la préforme des vapeurs de substances, telles que SiCl4, GeCl4, POCl3 et BBr3, o elles réagissent et se déposent dans un support ou sur un support. Des courants de vapeur sont aussi engendrés et utili- sés dans des moteurs à combustion interne, tels que ceux utili- sés pour la propulsion des véhicules à moteur. Dans cette appli- cation, un courant de vapeur est habituellement créé par l'utilisation d'un carburateur, ou de systèmes d'injection de carburants. Un problème et une limitation anciens des procédés connus de génération de courants de vapeur ont été ceux de la commande précise et rapide du débit massique de la vapeur se trouvant au sein du courant de vapeur et on a besoin de moyens d'engendrer des courants de vapeur avec la possibilité de mieux commander la vitesse et la précision dans divers domaines de la technologie. C'est ce problème général que vise à résou- dre surtout l'invention. Suivant un mode de réalisation de l'invention, un jet de particules liquides pouvant être chargées électrostatiquement est prévu et est commandé électrostatiquement afin de débiter sélectivement certaines des particules de liquide dans un vapo- risateur o les particules sont vaporisées. Suivant une autre variante, toutes les particules débi- tées sélectivement sont injectées dans un courant gazeux porteur o les particules sont vaporisées. Suivant une autre variante, le courant de gouttelettes liquides pouvant être chargées par voie électrostatique est introduit dans un courant de gaz porteur, mais seules des quan- tités choisies des gouttelettes sont autorisées à rester au sein du courant suffisamment longtemps pour se vaporiser. La figure unique du dessin annexé est un schéma d'une installation pour engendrer un courant de vapeur suivant l'in- vention. 2 2479709 En se reportant au dessin, une installation pour engen- drer un courant de vapeur qui comprend un générateur classique à jet d'encresans impàct,est désignée d'une manière générale par la référence 10. Le générateur à jet comprend un générateur 12 ultrasonique de gouttelettes, un tunnel 14 de charge et deux plateaux 16 et 16' déflecteurs, tels que ceux vendus par la Société A.B. Dick Company de Elkgrove, Illinois, sous les numé- ros 339000-11, 339015 et 331312, respectivement. Pour obtenir une explication détaillée du générateur et de son fonctionne- ment, on peut se reporter à l'article de Kuhn et Myers, inti- tulé "Ink-Jet Printing" d'avril 1979, de la Revue Scientific American. Le générateur ultrasonique de gouttelettes, le tunnel de charge et le plateau 16 déflecteur sont chacun couplés électriquement à une électronique 1 de commande, tandis que le plateau 16' déflecteur est à la terre. Le générateur à jet est disposé au voisinage d'un conduit 18 ayant une ouverture 20 mé- nagée dans le côté faisant face au générateur de jet et dans l'alignement de celui-ci. Un entonnoir 22 est disposé derrière le conduit, légèrement au-dessus de celui-ci et de l'ouverture. Un tube 24 de drainage part de l'entonnoir 22 vers le bas et ramène au générateur 12 ultrasonique de gouttelettes, par une pompe qui n'est pas représentée. Le générateur 10 à jet est logé dans une enceinte dans laquelle passe le conduit 18. Dans une application, l'installation peut être utilisée pour engendrer un courant de vapeur destiné à être utilisé en un lieu de construction d'une préforme de fibres optiques. Dans cette application, le générateur 12 ultrasonique de goutte- lettes, au lieu d'être empli d'encre comme ce serait le cas si c'était une imprimeuse, est empli d'un liquide diélectrique (par exemple un liquide qui peut être chargé par voie électro- statique) tel que SiCl4, GeCl4, POCl3 ou BBr3. De préférence, le liquide diélectrique a une viscosité inférieure à 100 cps afin que la génération de gouttelettes soit efficace. Pour une application dans un moteur à combustion interne, on envoie au générateur ultrasonique de gouttelettes un combustible liquide tel que de l'essence, de l'alcool éthylique ou de l'alcool méthylique. Un gaz porteur, tel que l'oxygène, l'hélium ou l'argon, ayant un point de liquéfaction nettement inférieur au 3 2479709 point d'ébullition du liquide diélectrique, est ensuite envoyé dans le conduit 18 destiné à obtenir la préforme. Pour une application pour un moteur, c'est de l'air constitué d'oxygène et d'azote qui est envoyé dans le conduit. Comme le générateur à jet est enfermé dans un espace mort autour de l'ouverture 12, l'espace mort lui-même sera empli de gaz porteur. Un courant ou un jet-de gouttelettes est alors engendré et propulsé en direc- tion de l'ouverture 20 par le générateur 12 ultrasonique à une vitesse choisie, de préférence constante, par un signal de commande transmis par la ligne 26 entre l'électronique 1 de commande et le générateur de gouttelettes. Un potentiel électro- statique constant est établi entre les plateaux 16 et 16' à l'aide de la ligne 27. Des signaux numériques sont engendrés par l'électronique de commande et sont appliqués au tunnel 14 par la ligne 28. Pendant l'application d'une tension au tunnel 14, les gouttelettes de liquide qui y passent deviennent char- gées. Dans les intervalles entre les impulsions de tension discon- tinues, les gouttelettes de liquide traversant le tunnel ne sont pas chargées. Puisque seules certaines des gouttelettes se char- gent, seules certaines d'entre elles sont déviées (vers le haut dans ce cas) lorsqu'elles traversent le champ électrostatique, entre les plateaux 16 et 16' déflecteurs. Dans cet agencement, seules les portions non chargées et non déviées du jet ou du train de gouttelettes émis par le générateur ultrasonique sont introduites dans le conduit 18 par l'ouverture 20 o elles se vaporisent. Les portions chargées du jet sont déviées par les plateaux 16 et 16' au-dessus du conduit et vont dans l'entonnoir 22. Ces gouttelettes tombent ensuite par gravité dans le conduit 24 et sont ramenées par pompage au générateur 12. Le rapport de la vapeur au gaz porteur peut être sur- veillé en aval dans le conduit 18 de manière à pouvoir corriger des déviations à partir d'un rapport désiré, à l'aide de l'élec- tronique de commande. C'est ainsi, par exemple, que si un rap- port détecté de la vapeur au gaz porteur requis pour obtenir un débit massique souhaité de vapeur allant à un lieu de fabrica-. tion d'une préforme pour fibres optiques, à un débit donné de gaz porteur, dévie du rapport souhaité, on peut obtenir un si- gnal de correction par réaction allant à l'électronique de commande. Par un circuit de commande classique, 4 2479709 3 '4lectronique de commande ajuste alors le signal numérique appliqué au tunnel de charge de sorte qu'une portion plus ou moins grande du jet est alors injectée dans le courant de gaz porteur. Lors d'une ann-1ication pour un moteur, ces signaux de contrôle seraient habituellement engendrés en réponse à des modifications de la position du papillon et du cycle du moteur. Un débit typique pour fabriquer une pré- forme serait de 1 litre de gaz- porteur à la minute,dans lequel 400 mg de gouttelettes sont injectés par minute et 400 mg de gouttelettes sont remises en circulation par minute. Pour une application de carburant pour moteur, on peut injecter quelque grammes de carburant par minute dans un courant d'air s'écoulant à raison de quelque 2810 grammes par minute. Puisque l'espace mort autour de l'ouverture 20 est empli de gaz porteur, au démarrage,une partie des gouttelettes peut se vaporiser dans l'espace mort. Mais, au fur et à mesure que cet espace se sature, la plus grande partie du jet le traverse et entre dans le conduit avec peu de pertes dues à la vaporisa- tion transitoire. En tous cas, le système se stabilise rapide- ment. L'installation qui vient d'être décrite peut affecter d'autres formes. C'est ainsi, par exemple, qu'au lieu d'avoir un signal appliqué au tunnel de charge, on peut y appliquer une charge constante en courant continu afin de charger toutes les particules de liquide qui y passent. Dans ce cas, un signal numérique ou analogique est appliqué au plateau 16 afin de dé- vier des portions choisies du courant de gouttelettes qui passe. L'ouverture 20 du conduit peut aussi alors être disposée sur le trajet des particules chargées ou non chargées ou sur le trajet des particules chargées qui ont été déviées ou qui ne l'ont pas été. Il est facultatif, bien entendu, de remettre en circula- tion des gouttelettes recueillies dans l'entonnoir 22. Une autre modification consiste à placer tout le généra- teur 10 de jet dans le conduit 18 de manière à obtenir un seul courant de gouttelettes dans le courant de gaz porteur pendant une durée suffisante pendant laquelle il est vaporisé, tout en dirigeant d'autres gouttelettes du jet en dehors du courant de gaz porteur, par exemple par une ouverture dans un conduit laté- ral, avant qu'elles aient eu le temps de se vaporiser. Mais dans la variante illustrée, les gouttelettes se vaporisent après avoir passé dans l'ouverture 20 avant de frapper la paroi opposée du conduit 18. La durée de transit, à l'intérieur du conduit, peut être modifiée en modifiant le diamètre intérieur du conduit, l'orientation du conduit par rapport au trajet des gouttelettes qui y entrent, ou la vitesse du jet émis par le. générateur de gouttelettes. Si on le souhaite, on peut utiliser un groupe de générateurs pour créer des mélanges de vapeurs avec possibilité de se rendre maître du rapport de mélange qui peut ainsi varier. En outre, il peut ne pas être toujours nécessaire de pro- pulser les gouttelettes dans un gaz porteur. C'est ainsi, par exemple, que les gouttelettes peuvent être débitées dans un vaporisateur du type ayant une plaque chaude. En frappant la plaque, les gouttelettes sont vaporisées et créent une pression suffisante pour provoquer l'émission d'un courant de vapeur du vaporisateur. 6 2479709 REVENDICATIONS- 1. Procédé pour engendrer un courant de vapeur, carac- térisé en ce qu'il consiste à prévoir un jet liquides pouvant être chargées par voie électrostatique, à char- ger électrostatiquement au moins certaines de ces particules à injecter au moins certaines de ces particules dans un vaporisateur (18) de ces particules, et à se rendre maître (28) par voie électrostatique de la proportion de particules du jet qui sont vaporisées dans le vaporisateur. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à se rendre maître par voie électrostatique de la proportion de particules injectées dans le vaporisateur, toutes les particules injectées étant vaporisées. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter dans le vaporisateur toutes les par- ticules du jet, et à éjecter du vaporisateur une proportion com- mandée par voie électrostatique de particules avant qu'elles soient vaporisées. 4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce qu'il consiste à faire passer un gaz porteur dans le vaporisateur. 5. Installation destinée à engendrer un courant de va- peut, caractérisée par un générateur (12) destiné à engendrer un jet de particules de liquide pouvant être chargées par voie électrostatique, des moyens (14) électrostatiques destinés à charger au moins certaines des particules, des moyens (18) des- tinés à vaporiser les particules qui s'y trouvent, et des moyens (16) de déviation par voie électrostatique afin de se rendre maître de la proportion des particules qui sont vapori- sées dans le vaporisateur. 6. Installation suivant la revendication 5, caractéri- sée en ce que les moyens de déviation sont efficaces à comman- der la proportion de particules qui entrent dans le vaporisa- teur pour y être vaporisées.