Brevet FR2679468A1 — publié le 19930129

La présente invention concerne une buse engendrant un jet à écoulement en régime laminaire. On connait à ce jour des buses configurées de manière à engendrer des jets à écoulement laminaire à très haute vitesse à partir d'un fluide sous très haute pression, utilisées plus spécialement au nettoyage d'une surface souillée d'une matière très adhésive. Une telle buse comprend un corps percé d'un canal d'adduction axial, prolongé-de canaux d'alimentation compris dans des plans radiaux par rapport à l'axe longitudinal de la buse, successifs, débouchant dans une chambre qui communique avec l'extrémité interne d'un certain nombre de stries, dont l'extrémité opposée constitue l'orifice de sortie du jet à l'extérieur de la buse, ces stries étant entaillées dans l'une des faces de deux pièces de la b-ise, accolées l'une à l'autre et recouverte par la face jointive de l'autre de ces pièces. Ces buses ont donné de très hauts rendements dans l'action de désagrégation de la matière collée à la surface à nettoyer et de ce fait dans le nettoyage de cette surface, de la matière adhérante. L'expérience a montré cependant que ce rendement peut être hautement augmenté par une buse qui,selon la présente invention, est caractérisée en ce qu'elle est pourvue de moyens pour assurer un écoulement laminaire du fluide de nettoyage le long des stries jusqu'à l'orifice de sortie à l'extérieur de la buse, constitués par la forme de la section droite transversale à l'écoulement du fluide de cette strie et par la forme de la section de la chambre dans un plan radial de la buse, selon le sens d'écoulement du fluide. Une telle- buse est ensuite caractérisée en ce que la strie est constituée par une rainure présentant dans sa section transversale au sens d'écoulement du fluide, uniquement des coins en angles arrondis. Une telle buse s'est montrée par l'expérience de son application pratique, capable de réaliser un nettoyage beaucoup plus parfait que toute autre buse utilisée dans ce but. La vitesse d'avancement de la buse au cours du nettoyage peut etre accrue malgré un nettoyage plus radical de la paroie souillée. Le prix de revient de l'opération est également diminué en proportion. La conformation de la buse selon cette invention sera mieux comprise d'après la description d'une forme d'exécution non limitative, en référence au dessin annexé, sur lequel La figure 1 est une vue partiellement arrachée de la buse selon la présente invention. Les figures 2 et 3 sont des vues partielles arrachées des deux pièces de la buse accolées l'une à 11 autre, dont l'une porte entaillée dans l'une de ses faces les stries selon l'invention. La figure 4 est une vue en coupe transversale et à plus grande échelle de la strie selon l'invention et La figure 5 est une vue de profil de l'outil de fraisage de la rainure constituant la strie selon la présente invention. La buse selon la présente invention comporte un corps 1 associé d'une pièce à un embout 2 pourvu sur sa face extérieure d'un filetage 3 servant de raccord à un conduit d'amenée d'un fluide de nettoyage, non figuré du fait qu'il ne fait pas partie de l'invention. L'embout 2 est percé axialement d'un canal d'admission 4, par lequel l'entrée du fluide dans la buse se fait selon le sens indiqué par la flèche Fa. Du côté de la partie opposée à l'entrée du fluide, l'embout 2 est pourvu sur une partie assez importante de sa longueur, d'un taraudage 5 dans lequel vient se visser une tige 6 solidaire d'une pièce avec une tête 7 et portant un filetage 8. Le canal d'adduction 4 traverse le corps 1 sur toute sa longueur, jusqu'à sa face frontale 9, prolongée d'une pièce par une partie tubulaire 10 de moindre diamètre, également pourvue d'une face frontale supérieu:re par laquelle débouche à ltextérieur le canal d'adduction 4. La tige 6 est traversée par un canal d'alimentation principal 11, s'arretant à une certaine distance de la tête 7, au delà du niveau du filetage 8 de la tige 6 par rapport à l'entrée de fluide dans le canal d'adduction 4. Le canal d'alimentation principal 11 est coaxial avec le canal d'adduction 4. La tige 6 est percée radialement et au même niveau, d'un certain nombre de canaux d'alimentation secondaires 12 qui débouchent d'une part dans le canal d'alimentation principal 11 et d'autre part dans des canaux tertiaires 13, coaxiaux et en prolongement, lorsque la buse est montée et en service, traversant la partie cylindrique 10 qui prolonge le corps 1 de la buse. Les canaux d'alimentation tertiaires 13 débouchent à leur tour par des ouvertures 14 dans une chambre 15 circulaire autour de l'axe longitudinal de la buse et du canal d'alimentation principal 11. La buse de la présente invention comporte également une première pièce 16 et une seconde pièce 17, les deux en forme de disque. La première pièce 16 comporte une entaille conique 18 extérieure (figures 2 et 3), déterminant une face 19 inclinée par rapport à l'axe du disque d'un angle quelconque. La seconde pièce 17 comporte à son tour un creux cônique 20, déterminant une face 21 également inclinée par rapport à l'axe du disque respectif d'un angle égal à celui de la première pièce 16, mais orientée en sens inverse de celui de la face 19 par rapport à l'axe du disque. Les deux disques sont percés dans leur centre chacun d'un trou central 22,23 cylindrique, d'un diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur de la partie cylindrique 10 qui prolonge le corps 1. La première pièce 16 comporte ensuite un creux cônique 24 complémentaire du creux 20 de la seconde pièce 17. Quand la buse est montée en état de service, les deux pièces 16,17 en forme de disque sont enfilées par leurs troux cylindriques 22,23 sur la partie cylindrique prolongeant le corps 1. Les deux pièces 16,17 sont alors accolées l'une à l'autre par les faces 19,21 chacune appartenant à l'une de ces pièces. Les creux côniques 20,24 forment dans cette situation, la chambre 15 circulaire, concentrique à l'axe de la buse et du canal d'adduction 4, de section radiale triangulaire, faisant ainsi diffuseur du fluide à éjecter. Parmi les deux faces côniques 19,21, l'une au moins est pourvue d'un certain nombre de stries 25, en sens longitudinal par rapport à la direction d'écoulement du jet de fluide expulsé par la buse. Le fluide à éjecter pénètre dans la buse par l'embout 2 dans le sens de la flèche Fa, traverse le canal d'adduction 4 et les canaux d'alimentation 11,12,13 successivement, passe ensuite dans la chambre 15 autour de l'axe de la buse et il est distribué aux stries 25 des faces 19,21, qui communiquent par leurs extrémités 27 du côté intérieur avec cette chambre 15, d'une part et avec l'extérieur par l'extrémité opposée d'autre part. Cette extrémité constitue ainsi l'orifice de sortie 26 de la buse par laquelle le fluide s'échappe et est éjecté dans le sens de la flèche Fb. Le jet ainsi obtenu est tronc-cônique autour de la buse et dirigé obliquement vers la surface à nettoyer (non figurée afin de simplifier le dessin et le rendre plus clair) supposée à titre d'exemple non limitatif etre constituée par la surface intérieure d'une conduite tubulaire, sous un angle quelconque. Du fat des stries 25, le jet obtenu par une telle buse est constitué par un ensemble de jets ponctuels, distribués autour de l'axe longitudinal de la buse, sortant par des orifices ponctuels plus ou moins espacés entre eux selon la distribution des stries. Le jet ainsi obtenu à partir d'un fluide sous très haute pression acquiert une vitesse très élevée. Afin d'offrir une efficacité très élevée de nettoyage, il doit s'échapper par la ou les fentes de sortie de la buse en un écoulement le plus techniquement possible rapproché de l'écoulement laminaire. La buse de la présente invention est de ce fait pourvue de moyens pour assurer un écoulement laminaire du fluide de nettoyage le long des stries 25, jusqu'à la sortie à l'extérieur de la buse. Ces moyens sont constitués d'une part par la forme spécifique de la chambre 15 et d'autre part par la forme adéquate de la section transversale droite de la strie 25, par rapport à la direction d'écoulement du fluide. La chambre 15 présente à cette fin une forme de la section transversale droite dans le sens radial de la buse, donc dans le sens de l'écoulement du fluide dans cette chambre 15, telle que le fluide passe brusquement à l'entrée par l'orifice 14 à une surface de la section transversale d'écoulement plus grande et il continue par des sections d'écoulement de plus en plus réduites au fur et à mesure qu'il avance vers l'entrée de la strie 25. Cette chambre 15 constitue, lors de l'entrée du fluide, des moyens de détente et de réduction brusque de vitesse pour calmer toute turbulence et ensuite, par la réduction progressive de la section d'écoulement, de reconstitution à l'entrée de la strie 25 de la vitesse d'écoulement du fluide mais sous forme d'écoulement laminaire. Selon cette invention proposée, la forme de la section transversale droite de la strie 25 est quadrangulaire, c'est à dire carrée ou rectangulaire , mais soigneusement dépourvue de coins aigus. (figure 4). La strie 25 étant entaillée dans l'une des faces côniques 19,21 des deux pièces 16,17 de la buse, est en fait constituée par une rainure 28 dans la face respective de la pièce, s' étendant depuis la sortie 27 de la chambre 15, jusqu'à l'orifice de sortie 26 vers l'extérieur de la buse. Cette rainure 28 présente en section transversale droite par rapport au sens d'écoulement du fluide, du côté de son fond 29, deux angles arrondis 30, délimitant ce fond 29. Du côté de l'extérieur de la pièce 16 ou 17 dans la face respective cônique 19 ou 21, la rainure 28 présente une ouverture 31, qui, lorsque la buse est montée et en état de service, est recouverte par la face 21 ou 19 appartenant à l'autre pièce qui lui est accolée. L'ouverture 31 est délimitée sur ses deux côtés latéraux dans le sens de l'écoulement du fluide, par deux lèvres 32, qui permettent de former du côté extérieur de la rainure 28, également deux angles arrondis 33, derrière les lèvres 32. De la sorte, la rainure 28, constituant selon l'invention, la strie 25, ne présente plus dans sa section droite transversale au sens d'écoulement du fluide, aucun angle aigu, mais uniquement des coins arrondis. L'expérience a montré que dans ces conditions on obtient à l'orifice de sortie 26 un jet de fluide sous une très haute pression et d'un écoulement autant qu'industriellement possible, parfaitement laminaire. Un tel jet est le plus avantageusement utilisé pour engendrer in situ dans une matière rigidement fixée à une paroi, par exemple d'une conduite, des ultra-sons pour désagréger cette matière, la dégager et entrainer par le fluide du jet et de la sorte nettoyer la conduite. Les stries de la buse de cette invention, ainsi que la pratique l'a montré, ne peuvent pas être obtenues par électro-érosion. Elles peuvent être; par contre, obtenues le plus avantageusement, par fraisage à l'aide d'un outil faisant également partie de la présente invention. La fraise pour usiner dans l'une des faces côniques 19 ou 21 des pièces 16 ou 17, ainsi que montré sur la figure 3 du dessin dans la face 19 à titre d'exemple non limitatif, des rainures 28 de la forme générale de celles montrées sur la figure 4 du dessin, accuse, selon la figure 5 du dessin, une forme générale de "T". La tête 34 de cette fraise a la forme du creux de la rainure, quadrangulaire avec les angles arrondis, correspondants aux angles arrondis 30 et 33 de la rainure 28. La partie attenante35 de-la tige 36 à la tête 34 de la fraise correspond à l'ouverture 31 de la rainure. Les bords 37, 38, 39, ainsi que ceux afférents aux: angles arrondis 30 et 33 et également les bords de la partie attenante 35 de la tige 36 sont coupants pour découper dans la face 19 de la pièce 16 la rainure 28 de la forme spécifique selon l'invention, en ménageant les lèvres 32. L'assemblage des deux pièces 16 et 17 délimitant les stries 25 de formation du jet de la buse est réalisé par l'interposition entre la pièce 17 et la tête 7 de la buse d'un disque d'assemblage 40 pourvu d'un trou central 41, lui permettant d'être enfilé sur la tige 6. Des joints d'étanchéité 42 sont interposés entre les diverses pièces constitutives de la buse, pour éviter les fuites de fluide circulant à très haute pression. Cet assemblage très simple des pièces permet un démontage et remontage aisé et sûr de la buse, malgré la pression très élevée du fluide. La forme du disque des pièces 16 et 17 d'importance essentielle de la buse permet de renverser l'ordre de leur montage dans le sens d'écoulement du fluide. Le jet de fluide se trouve ainsi dirigé, soit vers le côté de lTentrée du fluide dans la buse, soit du côté opposé, de la tête 7. Une longueur suffisante de la tige 6, de son filetage 8 et du taraudage 5 intérieur au corps 1 permettent d'assembler l'un après l'autre dans le sens d'écoulement du fluide à l'intérieur de la buse, plusieurs couples de pièces 16,17 et d'obtenir de la sorte une buse à plusieurs, plus spécialement au moins deux étages qui se succèdent. Il est également possible d'obtenir une buse à étages successifs orientés tous dans le même sens selon l'écoulement du fluide ou bien alternants dans un sens ou dans l'autre. Selon une autre forme d'exécution de l'invention, le plan des faces 19,21 jointives pour délimiter les stries 25 sont orientées perpendiculairement à l'axe longitudinal de la buse et de ce fait les jets sont orientés selon ce plan. Il est de toute évidence que la présente invention admet de nombreuses formes d'exécution, mais qui ne sortent pas de son cadre du fait qu'elles montrent le même esprit inventif. Elles ne sauraient donc lui être opposées. Revendications 1. - Buse engendrant un jet à écoulement en régime laminaire à très haute vitesse à partir d'un fluide sous très haute pression plus spécialement pour nettoyer une surface, buse comprenant un corps percé d'un canal d'adduction axial prolongé de canaux d'ali- mentation compris dans des plans radiaux par rapport à l'axe longitudinal de la buse, successifs, débouchant dans une chambre qui communique avec l'extrémité interne d'un certain nombre de stries dont l'extrémité opposée constitue l'orifice de sortie du jet à l'extérieur de la buse, ces stries étant entaillées dans l'une des faces de deux pièces de la buse accolées l'une à l'autre et recouverte par la face jointive de l'autre de ces pièces, caractérisée en ce que cette buse est pourvue de moyens pour assurer un écoulement laminaire du fluide de nettoyage le long des stries 25 jusqu'à l'orif ce de sortie 26 à l'extérieur de la buse, constitués par la forme de la section droite transversale à l'écoulement du fluide de cette strie 25 et par la forme de la section de la chambre 15 dans un plan radial de la buse selon le sens d'écoulement du fluide. 2. - Buse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la strie 25 est constituée par une rainure 28 présentant dans sa section droite transversale au sens d'écoulement du fluide uniquement des coins en angles 30 et 33, arrondis. 3. - Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes présentant du côté extérieur une ouverture en service recouverte par la face accolée de l'autre pièce, caractérisée par le fait que l'ouverture 31 est délimitée sur ses deux côtés latéraux par deux lèvres 32, permettant la formation du côté extérieur de la rainure 28, les deux angles arrondis 33, derrière les lèvres 32. 4. - Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la chambre 15 présente dans le sens d'écoulement du fluide une section transversale droite telle que le fluide passe brusquement à l'entrée par l'orifice 14 à une surface de la section d'écoulement plus grande et il continue à s'écouler à travers des sections d'écoulement de plus en plus réduites au fur et à mesure qu'il avance vers l'ouverture de sortie 27 de la chambre 15. 5. - Outil de fraisage dans l'une des faces des pièces de la buse selon l'une quelconque des revendications précédentes de la rainure constituant la strie de formation du jet de fluide, caractérisé en ce qu'il accuse la forme générale de "T", dont la tête 34 a la forme du creux de la rainure à découper. 6. - Outil de fraisage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu il présente une tête 34 quadrangulaire à angles arrondis correspondants aux angles arrondis 30,33 et une partie attenante 35 de la tige 36 correspondant à l'ouverture 31 de la rainure 28. 7. - Outil de fraisage selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les bords 37,38,39, ceux afférents aux angles arrondis 30,33 et les bords de la partie attenante 35 à la tige 36 sont coupants pour découper dans la face 19 la rainure 28, en ménageant les lèvres 32.