Brevet FR2537017A1 — publié le 19840608

La présente invention concerne une tête de dispersion en cyclone pour pulvériser des liquides sous pression et pour les projeter sur la surface désirée sous la forme d'une pluie fine, notamment pour la pulvérisation d'agents de protection de plantes sur le sol et/ou sur.les cultures de plantes. La tête de dispersion est pourvue d'un carter approprié pour être relié au tuyau d'alimentation en liquide à pulvériser, d'un trou central amenant le liquide dans le carter, d'une chambre de turbulente communiquant avec le trou central, cette chambre étant pourvue, sur le côté-opposé au trou central, d'une plaquette de dispersion échangeable. Le liquide traverse la chambre de turbulence suivant un mouvement en spirale d'un axe coaxial à l'axe longitudinal du carter et il sort du système par l'intermédiaire de la plaquette de dispersion. La plaquette de dispersion est pourvue d'un orifice de dispersion servant a la sortie du liquide le long de la surface périphérique conique et qui occupe avantageusement une position coaxiale à l'axe longitudinal de la chambre de turbulence en étant relié au carter à l'aide dsun chapeau d'obturation fileté. Dans l'agriculture, notamment dans les installations agricoles de grande capacité, les agents de protection de plantes et d'autres produits chimiques utilisés sont projetés sur le sol ou sur les plantes à l'aide de dispositifs de pulvérisation d'une capacité faible ou élevée. Les dispositifsde pulvérisation sont pourvue têtes de dispersion appropriées pour la pulvérisation du liquide et à l'aide desquelles le liquide sous pression peut être projeté. La surpression confère aux gouttes de liquide projeté une énergie cinétique qui détermine, pour la plupart des dispositifsde projection, la portée de l'arrosage. On connait également des dispositifs de pulvérisation dans lesquels les gouttes de liquide pulvérisé sont transportées par le mouvement de l'air produit par des ventilateurs. Les têtes de dispersion des dispositifs de pulvéo risation connus ne permettent pas d'assurer une uniformité de-pulvérisation. La nouvelle structure est déjà pour cette raison bien plus avantageuse car elle fonctionne déjà selon le principe dit du cyclone, cgest-à-dire qu'il est prévu à l'intérieur de la tête de pulvérisation ce qu'on appelle une chambre de turbulence qui imprime au liquide un mouvement de giration, ce qui le fait sortir du système par l'intermédiaire d'un orifice relativement étroit. Après que les gouttes de liquide pulvérisé sont sorties de l'orifice, elles entrent en contact avec des particules d'air; au cours des processus hydródynamiques extrêment compliqués qui se produisent alors, les gouttes sont pourvues de diamètres différents Du fait de l'existence de la-hhambre de turbulence et de l'orifice assurant sa fermeture, le liquide pulvérisé sort. de la tête de pulvérisation le long de la surface périphérique conique. En tenant compte du fait qu'on utilise une seule et même machine de pulvérisation pour arroser différentes cultures de plantes et pour opérer avec des produits chimiques différents, il est souhaitable de pouvoir modifier la portée d'action et l'angle de cône du système de pulvérisation. La modification est par ailleurs également nécessaire dans le cas de plantes identiques mais se trouvant dans différents stades de croissance. En général, les jeunes pousses doivent être soumises à une pulvérisation avec beaucoup de précautions pour pouvoir éviter l'endommagement par des gouttes de liquide en grande énergie. A l'intérieur de la tête de dispersion, dans la chambre de turbulence, le tourbillon est produit à l'aide de ce qu'on appelle un profilé de giration. De tels profilés comportent une nervure ou une rainure en hélice d'une section donnée et d'une pente de. filet prédéterminée,qui définit les paramètres du mouvement tourbillonnaire. Pour pouvoir obtenir une adaptation aux cultures des plantes et/ou à la matière à arroser, on a déjà fabriqué des têtes de dispersion ayant des profilés de giration échangeables. Dans ces solutions, les surfaces de délimitation des profilés de giration sont pourvues d'une voie en hélice ayant un profil différent et un pas d'élite différent. Une difficulté consiste en ce que chaque orifice de pulvérisation ou chaque plaquette de dispersion doit être associé à toute une série de profilés de giration. La situation est encore compliquée par le fait que, pour les différentes cultures de plantes, on doit également régler dans de nombreux cas le débit de dispersion rapporté à l'unité de temps, ce qui exige de modifier également les dimensions de trous des plaquettes de dispersion.Pour cette raison, on doit fabriquer pour chaque installation d'injection plusieurs séries de profilés de giration et également plusieurs séries de plaquettes de dispersion. Dans les deux dernières décennies, on a mis au point, pour éliminer les difficultés mentionnées ci-dessus, des têtes de dispersion qui permettent un réglage graduel des paramètres de pulvérisation. Ce mode opératoire est obtenu en déviant seulement une partie du liquide à projeter - à savoir la partie quantitativement variable - par rapport à la voie en hélice. La partie restante parvient sans modification directionnelle - ou bien seulement avec une circulation tiposée minimale - dans la chambre de turbulence. Dans cette chambre de turbulence, les deux parties du courant de liquide se rejoignent et elles sortent du système par 1' intermédiaire du trou de la plaquette de dispersion. Avec cette méthode, la proportion volumétrique relative entre les deux courants de liquide peut être réglée de manière à pouvoir agir sur le dégré de mouvement tour billonnage et par conséquent les valeurs inversement proportionnelles de la portée d'action du système de dispersion ou de l'angle de cône. Dans ces têtes de dispersion,les profilés de gira tion sont établis par un filetage formé sur la surface de délimitation, un capot conique comportant un angle d'ouverture identique étant alors mis en place sur la surface conique filetée. Par régulation graduelle de la position relative du profilé de giration et du capot conique, on peut agir sur le mouvement tourbillonnaire et par conséquent sur les paramètres de dispersion du liquide à pulvériser. Une autre famille de solutions connues est constituée par des têtes de dispersion dans lesquelles la voie en hélice produisant le mouvement tourbilonnaire est formée le long de la surface périphérique intérieure du profilé de giration en forme de tube. A l'intérieur du profilé de giration pénètre un mandrin conique réglable à l'aide d'un filetage hélicoïdal-et, par modification de position du mandrin, on peut réduire ou élargir le volume servant au mouvement tourbillonnaire du liquide. Lorsque le trou cylindrique intérieur est complètement fermé, le liquide acquiert le mouvement tourbillonnaire maximal et le liquide est obligé en totalité à s'écouler suivant la voie en hélice. Dans un cas extrême opposé, l'étranglement par la paroi intérieure est complètement supprimé et-le liquide suit la voie en hélice pratiquement intégralement pour parvenir au trou de la plaquette de dispersion. Evidemment dans le dernier cas, l'angle de cône est minimal alors que par contre la portée d'action est maximale. Le plus gros inconvénient des têtes de dispersion citées consiste en ce que la capacité de dispersion proprement dite varie avec l'angle de cône. Ainsi le dosage continu du liquide par unité de temps ou par unité de surface ne peut être réglé que d'une façon longue et compliquée. I1 n'y a par conséquent rien d'autre à faire que d'établir de façon empirique la quantité de liquide à disperser en une fois par l'intermédiaire de toutes les têtes de dispersion.Pour obtenir un dosage plus précis, il serait déjà nécessaire d'.utiliser un appareil de mesure particulier qui compliquerait le dispositif de pulvérisation et qui augmenterait le prix. Dans ces têtes de dispersion connues, on considère comme tout-à-fait defavorable le fait que, en amont du corps cylindrique servant à l'étranglement, le liquide soit obligé de passer dans un volume ayant la forme d'un anneau circulaire et soit soumis à une forte déviation. I1 en résulte qu'il se dépose dans cette zone des impuretés ou des suspensions existant dans le liquide à pulvériser, ce qui conduit tôt ou tard à une obstruction de la tête de pulvérisation. La présente invention a pour but de fournir une tête de dispersion en cyclone qui soit capable d'éliminer les inconvénients des solutions connues, c'est-à-dire qui permette de pulvériser et de disperser le liquide par la simple modification de la portée de dispersion et de l'angle de cône par remplacement de quelques éléments. Ce problème est résolu à l'aide d'une tête de dispersion qui offre la possibilité d'un dosage exact du liquide, rapporté à l'unité de temps et à l'unité de surface, en empêchant alors la séparation des sédiments et des suspensions existant éventuellement dans le liquide à pulvériser et en empêchant ainsi l'obstruction de la tête de dispersion. L'objet de l'invention repose sur la connaissance que la portée d'action de dispersion, et l'angle de cône de dispersion inversement proportionnel - à la différence des réalisations connues - sont fonction non seulement du pas de filetage et des dimensions de section de la voie en hélice du profilé de giration mais peuvent être influencés favorablement par les dimensions, notamment la longueur axiale, de la chambre de turbulence. On s'est basé également sur le fait que la modification de longueur de la chambre de turbulence - à cet égard, cette modification peut être réalisée d'une manière extrêmemen simple - ne modifie que dans une faible mesure la direction du courant de liquide et élimine ainsi dans une large mesure le risque d'obstruction. Egalement on s est basé sur le fait que la dimension des gouttes réagit à peine à la-modification de longueur de la chambre de turbu- lence car la giration produit par le profilé de giration n'est influencée que d'une façon négligeable par la longueur de la chambre de turbulence. Pour résoudre le problème précité, l'invention a pour but de fournir une tête de dispersion en cyclone pour la pulvérisation et la projection de liquides sous pression sur une surface quelconque sous la forme d'un pulvérisat, notamment pour la pulvérisation d'agents de protection de plantes sur le sol et/ou sur des cultures; la tête de dispersion est pourvue diun carter approprié pour être relié au tuyau d'alimentation en liquides à pulvériser, d'un trou central amenant le liquide dans le carter et d'une chambre de turbulence communiquant avec le trou central; sur le côté opposé au trou, la chambre de turbulence est pourvue d'une plaquette de dispersion échangeable.Le liquide traverse la chambre de turbulence suivant un mouvement en hélice ayant un axe coïncidant avec l'axe longitudinal du carter et il sort du système par l'intermédiaire de la plaquette de dispersion. La plaquette de dispersion est pourvue d'un orifice de dispersion servant à faire sortir le liquide le long de la surface périphérique conique et qui occupe avantageusement une position coaxiale à l'axe longitudinal de la chambre de turbulence en étant fixé sur le carter par l'intermé- diaire d'un chapeau d'obturation fileté.La tête de dispersion est en outre agencée de manière qu'il soit prévu dans le carter un profilé de giration contenant la chambre de turbulence et donnant d'une manière connue un mouvement en hélice à l'aide du filetage en hélice, au liquide s 'é- coulant le long de sa surface périphérique intérieure dans la chambre de turbulence placée à l'intérieur du profilé de giration, il-est prévu un élément rapporté échangeable à l'aide duquel on peut déterminer ou régler la longueur axiale de la chambre de turbulence à partir du trou central du carter. Une autre caractéristique de la tête de dispersion conforme à l'invention consiste en ce que chacun des éléments rapportés comporte une tête en forme de pilon pé nétrant dans la chambre de turbulence ainsi qu'un corps orienté dans la direction du trou central, s'étendant vers l'arrière et relié à la tête; en outre il est prévu au moins trois nervures directrices faisant saillie radialement du corps et diviseant le volume intérieur du carter dans la direction longitudinale. La tête des éléments rapportés servant la régulation comporte un cône frontal dirigé vers la plaquette de dispersion, une partie en forme de col reliée au corps ainsi qu'un anneau déflecteur disposé entre le cône frontal et la partie en forme de col. L'anneau déflecteur est pourvu d'un surface périphérique ayant la forme d'un cylindre circulaire droit, dont les génératrices s'adaptent librement au filetage du profilé de giration. Aux têtes de dispersion est associée une série d'éléments rapportés servant à la régulation et qui comportent des anneaux déflecteurs de même diamètre mais de hauteurs différentes de sorte que la dimension axiale de la chambre de turbulence et l'angle d'ouverture.du cône de dispersion peuvent être modifiés; en outre à la tête de dispersion est associée une série de plaquettes de dispersion qui ont la même épaisseur mais qui comportent des orifices de dispersion de différentes dimensions, ce qui permet de modifier la portée d'action du pulvérisat. Dans le carter, il est prévu un manchon guidant le profilé de giration et l'élément rapporté l'un par rapport à l'autre et facilitant simultanément le montage. Le carter est relié de façon étanche au tuyau d'alimentation en liquide à pulvériser. Entre le chapeau d'obturation fileté et la plaquette de dispersion, il est prévu une bague d'étanchéité. Par comparaison aux solutions connues, la tête de dispersion à circulation conforme à l'invention présente de nombreux avantages. L'avantage essentiel consiste en ce qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser toujours pour cha- que plaquette de dispersion de nouvelles séries de profilés de giration1 les paramètres de dispersion pouvant être modifiés notamment par modification de la longueur axiale de la chambre de turbulence. La forme géométrique de la tête de dispersion empêche le changement brusque de direction du liquide, de sorte qu'on peut éviter les obstructions provoquant des perturbations de marche. A la différence des têtes de dispersion réglables de façon graduelle, où le réglage de la capacité de dispersion est compliqué et imprécis, le remplacement de l'élément rapporté.servant à la régulation permet, en coo pération avec la plaquette de dispersion de dimension donnée, d'obtenir une capacité de dispersion exactement de- termin*,ce qui simplifie considérablement le réglage de 1' installation de pulvérisation. I1 est en outre considéré comme favorable que la modification de l'angle du cône de dispersion ou de la portée d'action, effectuée par remplacement de l'élément rapporté, n'influence que légèrement la dimension des gouttes de liquide pulvérisé. En ce qui concerne la technologie ou l'utilisation, on obtient l'avantage que la tête de dispersion est composée de peu d'éléments, que ceux-ci sont d'une structure simple et qu'ainsi on ne doit pratiquement pas changer le composant le plus compliqué, c'est-à-dire le profilé de giration. D'autres avantages et caractéristiquoe de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale de la tête de dispersion conforme à l'invention, la figure 2 montre la régulation des paramètres de dispersion,et la figure 3 est une vue axonométrique de la tête, de la partie de corps et des nervures directrices de l'élément rapporté servant à la régulation. Sur la figure 1 on a représenté tous les constituants de la tête de dispersion à circulation. L'élément rapporté3 servant à la régulation, le profilé de giration 2 ainsi que la plaquette de dispersion 1 sont logés dans le carter 6 de la tête de dispersion. La plaquette de dispersion 1 est pourvue d'une manière connue de 1' orifice de dispersion 10, qui s'élargit, à l'extrémité dirigée vers l'intérieur de la tête de dispersion, en l'enton- noir 10a. L'angle de cône de l'entonnoir 10a est adapté à l'angle du cône frontal 31a de l'élément rapporté 3. L' élément rapporté3 servant à la régulation est monté dans le trou central du profilé de giration 2, la chambre de turbulence 4 venant se placer entre la tête 31 et la surface intérieure de la plaquette de dispersion.Le filetage en hélice 2a est formé le long de la surface périphérique intérieuredu profilé de giration 2 de manière à obliger le liquide pénétrant par le trou central 11 de la tête de dispersion à effectuer un mouvement en hélice. Le carter 6 de la tête de dispersion est avantageusement relié à l'installation de pulvérisation par 1' intermédiaire du filetage 61a prévu sur la tubulure de raccordement 61 et il est prévu d'un joint d'étanchéité 9 empêchant l'échappement du liquide. Dans le corps 62 du carter 6 est disposé le manchon 5 qui facilite le mon-.- tage du profilé de giration 2 et de l'élément rapporté 3 et qui détermine simultanément la position relative des constituants précités. Sur le filetage 62a du corps 62 est vissé le chapeau fileté d'obturation 7, qui assure la fixation de la plaquette de dispersion 1 sur le carter 6. Entre la plaquette de dispersion 1 et le chapeau d'obturation 7, il est avantageusement prévu une bague d'étanchéité 8. La figure 2 montre de quelle manière l'angle du cône de dispersion,et par conséquent la portde dispersion inversement proportionnelle à celui-ci, peuvent être modifiés à l'aide des différents éléments rapportés 3 servant à la régulation. Les éléments rapportés 3 se composent essentiellement de trois composants, à savoir de la tête 31, du corps 32 et des nervures directrices 33. La tête 31 en forme de pilon se compose également de trois parties, à savoir du cône frontal 31a dirigé vers la plaquette de dispersion 1, de l'anneau ddflec- teur 31b formant la partie centrale de la tette 31 ainsi que de la partie en forme de col 31c dirigée vers le trou central. La tête 31 est reliée au corps 32 par lfintermé- diaire de la partie en forme de col 31c. Comme le montre la figure 3, les nervures directrices 33 font saillie du corps 32 dans une direction radiale. Les nervures directrices 33 divisent le courant de liquide pénétrant par l'intermédiaire du trou central 11 en plusieurs parties, qui parviennent individuellement dans le filetage en hélice 2a existant entre le profilé de giration 2 et la tête 31 de l'élément rapporté 3. L'élément rapporté 3 s'adapte de façon lâche au profilé de giration 2. La figure 3 montre nettement que les nervures directrices 33 sont pourvues des épaulements 33a, dont les dimensions concordent avec l'épaisseur du manchon 5; on peut également facilement se rendre compte de ce que la tête 31, le corps 32 et les nervures directrices 33 forment une seule et même pièce qui est facile à manipuler et à remplacer. La figure 2 montre également que l'anneau déflecteur 31b de la tête 31 - qui présente des longueurs axiales différentes permet à l'élément rapport de de pénétrer à des de- grés différents dans le profilé de giration 2, de sorte que la longueur axiale de la chambre de turbulence 4 peut être raccourcie ou allongée. La figure 2a montrè que, lorsque la chambre de turbulence 4 est longue, le liquide suit un parcours court dans le filetage en hélice 2a. Leliquide travers la tête de dispersion dans laquelle il est prévu à la suite de 1' orifice de dispersion 10 un cône de dispersion présentant un faible angle d'ouverture. Sur la figure 2b, on a repré- senté le cas où la chambre de turbulence 4 est raccourcie à l'aide de l'anneau déflecteur 31b, plus haut, de la tête 31 où le liquide est obligé de suivre un trajet plus long dans le filetage en hélice 2a. Si l'on monte un anneau déflecteur31b encore plus long, on obtient la condition indiquée à la figure 2c, qui correspond à un angle de cône de dispersion encore plus grand que celui de la figure 2b. I1 est évident qu'on peut associer à un orifice de dispersion d'une dimension déterminée non seulement trois mais un nombre quelconque d'éléments rapportés 3. On peut modifie-r-en correspondance, dans de larges limites, l'angle du cône de dispersion et par conséquent la portée d'action du système de dispersion. Du fait de la simplicité de structure et de la facilité de manoeuvre de la tête de dispersion selon l'invention, celle-ci peut être utilisée pour pulvérisern'importe quel agent de protection de plantes dans le domaine agricole, et également pour disperser des liquides pulvé risésdans des conditions réglées, par exemple dans le cas de pistolets de pulvérisation de peintures opérant spus pression. REVENDICATIONS 1. Tête de dispersion en cyclone pour pulvériser des liquides sous pression et pour le projeter sur la surface désirée sous la forme d'une fluide fine, notamment pour la pulvérisation d'agents de protection de plantes sur le sol et/ou sur les cultures, la tête de dispersion étant pourvue d'un carter-approprie pour être relié au tuyau d'alimentation en liquide à pulvériser, d'un trou central canalisant le liquide dans le carter et d'une chambre de turbulence communiquant avec le trou central et qui comporte, sur le côté opposé au trou central, une plaquette de dispersion échangeable, le liquide traversant la chambre de turbulence suivant un mouvement en hélice présentant un axe coaxial à l'axe longitudinal du carter et sortant du système par l'intermédiaire de la plaquette de dispersion qui est pourvue d'un orifice de dispersion servant à la sortie du liquide le long de la surface périphérique conique, cet orifice occupant avantageusement une position co- axiale à l'axe longitudinal de la chambre du turbulence et étant fixé à l'aide d'un chapeau fileté d'obturation sur le carter, caractérisée en ce qulil est prévu dans le carter (6) un profilé de giration (2) contenant la chambre de turbulence (4) et obligeant le liquide s'écoulant le long de sa surface périphérique intérieure à exécuter un mouvement en hélice, d'une manière connue, à l'aide du filetage spiral (2a), en ce qu'il est prévu dans la chambre de turbulence (4) placée à l'intérieur du profilé de giration (2) un élément rapporté échangeable (3) à l'aide duquel on peut déterminer ou régler la longueur axiale de la chambre de turbulence à partir du trou central (11) du carter (6). 2. Tête de-dispersion en cyclone selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque élément rapporté (3) comporte tête (31) en forme de pilon pénétrant dans la chambre de turbulence (4), une partie formant corps (32) qui vient à la suite de la tête et qui s'étend vers l'arrière en direction du trou central (11), et au moins trois nervures directrices (33) faisant saillie du corps (32) dans une direction radiale et divisant le volume intérieur (6La) du carter dans la direction longitudinale. 3. Tête de dispersion en cyclone selon lafreven- dication 2, caractérisée en ce que la tête (31) des eléments rapportés (3) servant à la régulation est pourvue d'un cône frontal (31a) dirigé vers la plaquette de dispersion (1), d'une partie formant col (31c) qui vient à la suite de la partie formant corps (32) ainsi que d'un anneau directeur (31b) monté entre le cône frontal (31a) et la partie formant col (31c). 4. Tête de dispersion en cyclone selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que l'anneau déflecteur (31b) est pourvu d'une surface périphérique droite ayant la forme d'un cylindre circulaire et dont .les génératrices s'adaptent librement au filetage en hélice (2a) du profilé de giration (2). 5. Tête de dispersion en cyclone selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'à la tête de dispersion est associée une série d'éléments rapportés (3) servant à la régulation et qui sont pourvus d'anneaux dé- flecteurs (31b) de même diamètre mais de hauteurs différentes, de manière à permettre une modification de la dimension axiale de la chambre de turbulence (4) et de l'angle d'ouverture du cône de dispersion. 6. Tête de dispersion en cyclone selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'à la tête de dispersion est associée une série de plaquettes de dispersion (1), qui sont pourvues d'une épaisseur identique mais qui ont des orifices de dispersion (10) de dimensions différentes afin de pouvoir modifier la portée d'action du pulvérisat. 7. Tête de dispersion en cyclone selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée n ce quail est prévu dans le carter (6) un manchon (5) assurant le guidage du profilé de giration (2) et de l'élément rapporté servant à la régulation (3) l'un par rapport à l'autre et facilitant simultanément le montage dans le carter (6). 8. Tête de dispersion en cyclone selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en-ce que le carter (6) est relié de façon étanche au tuyau d'alimentation en liquide à pulvériser. 9. Tête de dispersion en cyclone selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'une bague d' étanchéité (8) est disposée entre le chapeau fileté d'obturation (7) et la plaquette de dispersion (1).