Brevet FR2599280A1 — publié le 19871204

Pulvérisateur de liquide. L'invention est relative aux dispositifs destinés à pulvériser des liquides, c'est-à-dire à projeter ces liquides sous la forme de fines gouttelettes. Dans les modes de réalisati-on connus de ces dispositifs. le liquide est projeté sous pression à travers un orifice calibré de petite section à la sortie d'un tube ou autre réceptacle. Ces dispositifs présentent un certain nombre d'inconvénients et en particulier les suivants - ils consomment beaucoup d'énergie, - l'orifice de projection est facilement bouché par les impuretés solides contenues dans le liquide à pulveri ser, - les diamètres des gouttelettes formées sont répartis sur une gamme entendue alors que des gouttelettes de diamétre bien déterminé son-t requises pour certaines applications. L'invention a pour but, surtout, de remédier à ces différents inconvénients. A cet effet, les pulvérisateurs de liquide selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils comprennent une cuvette de révolution, des moyens pour entrainer cette cuvette en rotation à vitesse élevée autour de son axe et des moyens pour admettre dans la cuvette ainsi entrainée en rotation le liquide à pulvériser. Du fait de la force centrifuge, le liquide ainsi admis dans la cuvette se répand sous la forme d'une lame tapissant la face interne de cette cuvette au moins au niveau de son bord et s'échappe de ce bord en se divisant en gouttelettes. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes la surface intérieure de la cuvette est équipée d'obs tacles favorisant l'entrainement du liquide par cette cuvette lorsqu'elle tourne, - les obstacles selon l'alinéa précédent sont constitués par les aspérités d'un revêtement rugueux, - la surface intérieure de la cuvette.présente une por tion qui définit une rigole annulaire apte à former un anneau continu de liquide lors du fonctionnement du pulvérisateur. l'admission de liquide dans la cuvette est effectuée â travers un guide extérieur débouchant en regard du fond ou du bord de cette cuvette. l'axe de la cuvette étant horizontal ou sensiblement tel, la portion aval du guide est un tuyau coudé comprenant un brin vertical raccordé å un brin termi nal horizontal ou oblique, l'admission de liquide dans la cuvette est effectuée à travers l'arbre rotatif qui supporte cette cuvette et qui la relie à son moteur d'entrainement, l'admission du liquide dans la cuvette est effectuée sous faible pression, - dans un pulvérisateur selon l'alinéa précédent. l'ad- mission du liquide dans la cuvette est effectuée sous l'effet de la simple gravité, - le pulvérisateur comprend une pluralité de cuvettes coaxiales montées sur le même arbre rotatif et ali mentées en liquide indépendamment les unes des autres, - le pulverisateur est disposé à l'intérieur d'une cana lisation tubulaire admettant de préférence le même axe que la cuvette et parcourue par un courant gazeux. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en meme temps et dont il sera plus explicitement question ci-aprés. Dans ce qui suit, l'on va décrire plusieurs modes de réalisation préférés de l'invention en se référant au dessin ci-annexe d'une manière bien entendu non limitative. Les figures 1, 2 et 3, de ce dessin, montrent respectivement selon des coupes axiales tres schémati- ques trois pulvérisateurs de liquide établis selon l'invention. La figure 4 montre selon une coupe axiale schématique une variante de cuvette pour pulvérisateur également conforme à l'invention. Les figures 5 et 6 montrent, respectivement en coupe axiale et en vue en bout schématiques, une autre variante de cuvette pour pulvérisateur conforme à l'invention. Les figures 7 et 8 montrent en coupes axiales schématiques deux autres variantes de tels pulvérisateurs, Enfin la figure 9 montre encore selon une coupe axiale schématique une application conforme à l'invention d'un tel pulvérisateur. Dans chacun des cas représentés sur les figures 1 à 4, le pulvérisateur comprend - une cuvette 1 de révolution autour d'un axe X et comportant un fond plan 2 raccordé à un bord tronconi que 3 évasé vers l'extérieur, - un arbre s coaxial à cette cuvette et supportant celle-ci du côté, de son fond 2, opposé à son bord 3. - un moteur électrique 5 propre à entrainer l'arbre 4 en rotation autour de son axe X, - et des moyens pour admettre le liquide à pulvériser L dans la cuvette. La cuvette 1 peut être constituée en tout matériau approprié, par exemple en aluminium repoussé ou en matière plastique moulée. L'axe X pourrait avoir toute orientation désirable, vu que l'attraction exercée par la pesanteur sur le liquide à pulvériser atteignant la cuvette est pratiquement négligeable par rapport à l'effet centrifuge exercé sur ce liquide par la cuvette elle-méme. Dans le mode de réalisation de la figure 1, ces moyens comprennent un guide 6 propre à projeter le li quide L contre le fond de la cuvette. Ce guide 6 est ici un tuyau dont le tronçon aval, seul représenté, est coudé et presente un brin vertical 61 raccorde à un brin terminal 62 horizontal ou légèrement incliné sur l'horizontale. L'extrémité inférieure du brin 62 débouche à l'intérieur de la cuvette en regard du fond 2 de celleci. Le liquide L distribué par le tuyau 6 est donc appliqué contre le fond 2 et, du fait de la force centrifuge exercée par la cuvette rotative, ce liquide se répand sur ce fond puis sur le bord 3 de la cuvette, selon une lame 7 présentant une forme de révolution autour de l'axe X. Au niveau de la tranche terminale 8 du bord 3 de la cuvette, la lame 7 présente une épaisseur radiale e bien déterminée et s'échappe obligatoirement hors de la cuvette en se divisant en gouttelettes 9. Le diamètre de ces gouttelettes 9 dépend entre autres de la vitesse de rotation V de la cuvette, du diamètre D hors tout de celle-ci. de sa forme et du débit E du liquide L. On peut régler facilement ce diametre des gouttelettes 9 en agissant sur l'un et/ou l'autre de ces paramètres. C'est là un premier avantage important de l'invention. A titre d'exemple non limitatif, pour une vitesse de rotation V de l'ordre de 3000 tours par minute, un diamètre D de l'ordre de 50 cm et un débit E de liquide de l'ordre de 0,85 litres/seconde (débit admis dans la cuvette sous la forme d'un filet de liquide de 10 mm de diamètre). l'épaisseur de la lame de liquide au niveau de l'arête 8 est de l'ordre de 150 microns et le diamètre des gouttelettes, de l'ordre de 70 microns. D'une façon plus générale, les valeurs des trois paramètres V, D et E sont comprises- dans les gammes suivantes - V : entre 1500 et 6000 tours/minute, - D : entre 20 et. 80 cm, - E : entre 1 et 50 m3/h, c'est-à-dire entre 0,25 et 15 litres/seconde. En outre la hauteur axiale du bord 3 est en gé néral comprise entre 5 et 30 cm et le demi-angle au sommet du tronc de cône definissant ce bord est de préférence compris entre 0 et 45 degrés, la valeur de 0 degré correspondant à un bord. 3 cylindrique de révolution. Il est à noter que l'énergie nécessaire pour admettre dans la cuvette un filet du liquide L, sans division de ce filet, est très faible : la simple gravité correspondant à une hauteur d'eau aussi faible que quelques centimètres suffit pour assurer une telle admission. Cette énergie est en particulier beaucoup plus faible que l'énergie nécessaire pour assurer la division en gouttelettes de la lame liquide formée. vu la resistance opposée à cette division par la tension superficielle de ladite lame : cette dernière énergie peut atteindre plusieurs dizaines de mètres d'eau et est automatiquement créée par l'échappement périphérique forcé du liquide autour de la cuvette ci-dessus. En définitive, la pulvérisation ainsi obtenue exige moins d'énergie que dans les réalisations antérieurement connues, ce qui constitue un second avantage important de l'invention. En outre. le risque de bouchage par les impuretés solides est ici supprimé car ces impuretés peuvent basculer sans aucune entrave par dessus la tranche du bord de la cuvette en parvenant au niveau de cette tranche. De nombreuses variantes du mode de realisation qui vient d'être décrit en référence à la figure 1 peuvent être envisagées. Dans une première variante schématisée sur la figure 2. au moins une seconde cuvette 10 coaxiale à la cuvette 1 est montée sur le même arbre 4 que cette cuvette 1 et est associée à une conduite d'admission de liquide 11 indépendante de la conduite 6. Cette seconde cuvette 10 peut être identique à la première 1 comme sur la figure 2. ce qui permet de doubler la production de gouttelettes du pulvérisateur par unité de temps pour des débits identiques de liquide L distribués respectivement par les deux conduites 6 et 11, Dans ce cas, les deux cuvettes 1 et 10 sont décalées axialement l'une par rapport à l'autre le long de l'arbre 4. La seconde cuvette peut également différer de la première cuvette, notamment par son diamètre et/ou par le profil de son bord, ce qui permet par exemple d'engendrer simultanément des gouttelettes présentant respectivement deux diamètres différents. Dans ce dernier cas, les deux cuvettes coaxiales peuvent s'envelopper mutuellement et à la limite elles peuvent admettre un fond central commun. Dans une autre variante schématisée sur la figure 3. le liquide L est admis au fond de la cuvette à travers l'arbre 4 lui-méme. prévu creux à cet effet. De même, l'admission du liquide dans la cuvette pourrait être effectuée à travers un conduit s'étendant selon l'axe de cette cuvette et débouchant en regard de son fond. La cuvette peut présenter une forme différente de celle schématisée sur les figures 1 à 3, son fond pouvant par exemple étre concave vers l'intérieur de la cuvette, comme visible en 13 sur la figure X, et raccordé de façon continue à son bord 13, lequel peut présenter lui-même une forme incurvée de façon continue, ledit bord 13 pouvant se terminer à sa périphérie par une marge annulaire 14 orientée radialement et cette marge 14 pouvant elle-même être prolongée extérieurement par un rebord annulaire 15 rabattu selon le sens axial qui se rapproche du fond de la cuvette. Pour assurer un bon entrainement en rotation du liquide L par la surface intérieure de la cuvette contre laquelle il est projeté, il peut être avantageux de faire comprendre à cette surface des obstacles appropriés. Ces obstacles peuvent être par exemple des ailettes, nervures ou rainures 16 (figures 5 et 6) radiales ou inclinées sur les rayons correspondants de façon à être perpendiculaires aux trajectoires d'écoulement du liquide le long de la cuvette. Dans le cas où il s'agit d'ailettes, celles-ci peuvent faire partie intégrante de la cuvette ou être rapportées sur cette cuvette de toute façon désirable. Lesdits obstacles peuvent également être plus simplement les aspérités formées par un revêtement rugueux. Les obstacles en question peuvent être répartis sur toute la surface de la cuvette, ou seulement sur certaines bandes annulaires de celle-ci. Pour assurer l'homogénéisation de la couche liquide rotative il peut egalement être avantageux de conférer à une partie de la surface intérieure de la cuvette la forme d'une rigole annulaire 17 (figures 7 et 8) dans laquelle se forme un anneau 18 continu et relativement épais du liquide à pulvériser. Cette rigole peut être disposée en tout emplacement désirable de la cuvette, et en particulier au voisinage de son fond, comme visible sur la figure 7 ou à proximité immédiate de son bord, comme sur la figure 8. Au lieu d'être horizontal, l'axe de la cuvette pourrait être incliné sur l'horizontale. ou même vertical, avec la concavité de cette cuvette alors orientée vers le haut, solution parfois avantageuse pour recueillir dans la cuvette un filet de liquide par simple gravité. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement de pulvérisateurs dont la constitution, le fonctionnement et les avantages résultent suffisamment de ce qui précède. Ces pulvérisateurs peuvent être utilisés à toutes fins désirables, notamment aux fins d'humidification ou dessiccation d'un courant gazeux, ou encore d'échange thermique avec un tel courant, étant alors par exemple disposés coaxialement à l'intérieur d'une canalisation 12 (figure 9) parcourue par le courant de gaz G à humidifier, sécher, chauffer et/ou refroidir. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède. l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse. au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Pulvérisateur de liquide, caractérisé en ce qu'il comprend une cuvette de révolution 2. Pulvérisateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface intérieure de la cuvette est équipée d'obstacles (16) favorisant l'entraînement du liquide par cette cuvette lorsqu'elle tourne. 3. Pulvérisateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les obstacles sont des ailettes faisant partie intégrante de la cuvette ou rapportées sur celle-ci. 4. Pulvérisateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les obstacles sont constitués par les aspérités d'un revêtement rugueux. 5. Pulvérisateur selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que la surface intérieure de la cuvette présente une portion qui définit une rigole annulaire -(17) apte à former un anneau continu de liquide (18) lors du fonctionnement. 6. Pulvérisateur selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que, l'axe (X) de la cuvette étant horizontal ou sensiblement tel, l'admission de liquide dans la cuvette est effectuée à travers un guide extérieur (6) débouchant en regard du fond ou du bord de cette cuvette, guide dont la portion aval est un tuyau coudé comprenant un brin vertical (61) raccordé à un brin terminal horizontal ou oblique 7. Pulvérisateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'admission de liquide dans la cuvette est effectuée à travers l'arbre rotatif 8. Pulvérisateur selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'admis sion du liquide dans la cuvette est effectuée sous faible pression, notamment sous l'effet de la simple gravité. 9 Pulvérisateur selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de cuvettes coaxiales (1,10) montées sur le meme arbre rotatif (4) et alimentées en liquide indépendamment les unes des autres. 10. Pulvérisateur selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il est disposé à l'intérieur d'une canalisation tubulaire (12) admettant de préférence le même axe que la cuvette et parcourue par un courant gazeux (G).