Brevet FR2687333A1 — publié le 19930820

La présente invention est relative à une buse de pulvérisation de liquide. Une buse se compose d'un corps creux qui porte à une de ses extrémités un embout percé d'un orifice de plus petite section que l'intérieur du corps et qui communique avec cet intérieur Si on alimente le corps creux en liquide par l'extrémité opposée à l'embout dans des conditions définies de pression et débit,, le liquide sort de l'orifice sous forme de gouttelettes dont la taille est fonction, entre autres, de la pression du liquide dans l'intérieur du corps Avec les buses classiques, pour une buse et un liquide donnés, il y a corrélation entre le débit du liquide et la pression de celui-ci, et donc la taille des gouttelettes Dans de nombreux domaines de la technique, on souhaiterait pouvoir faire varier ces paramètres indépendamment l'un de l'autre Par exemple, on peut désirer faire varier le débit tout en maintenant constante la taille des gouttelettes C'est le cas, par exemple, dans la technique agricole, o la taille des gouttelettes conditionne l'efficacité des traitements avec des produits phyto- sanitaires, mais o la quantité de produits déposée par unité de surface doit rester constante, ce qui impose que le débit de la buse soit ajusté à la vitesse de déplacement de l'engin porteur. C'est également le cas dans bien d'autres domaines de la technique, par exemple l'humidification de papiers ou tissus en fonction de leur teneur en eau à l'intérieur d'une machine de traitement Dans d'autres cas, on peut souhaiter faire varier la taille des gouttelettes, par exemple pour modifier leur effet de refroidissement, sans être obligé de modifier simultanément le débit. Le but de l'invention est de fournir une buse qui permette d'agir sur la taille des gouttelettes et le débit de liquide, indépendamment l'un de l'autre. Bien entendu, une telle buse doit être peu coûteuse, robuste et d'entretien facile. Pour obtenir ces résultats, l'invention fournit une buse de pulvérisation de liquides, comportant un corps présentant une cavité intérieure et portant un embout percé d'un orifice qui débouche à l'extérieur, cet orifice communiquant avec ladite cavité du corps, cette buse présentant pour particularité que l'embout est déformable et qu'un organe de commande, porté par le corps et mobile par rapport à l'embout, agit sur ledit embout pour régler la section et/ou la forme dudit orifice. L'emploi d'une buse déformable apporte des possibilités de réglage qui n'avaient pas été exploitées jusqu'ici, et permet d'atteindre le but recherché, par exemple en augmentant la section de l'orifice quand le débit doit être augmenté, ou en le diminuant quand il doit être réduit, la pression en amont de l'embout demeurant sensiblement constante, ou bien en faisant varier en sens inverse la pression d'alimentation et la section de l'orifice pour faire varier la taille des gouttelettes à débit constant, ou encore en faisant varier le débit, la pression et la section de l'orifice selon une autre loi pré-établie, en fonction du résultat désiré. Il existe de nombreuses manières de faire varier la section d'un orifice Par exemple, on peut prévoir deux pièces coulissant l'une sur l'autre le long d'une surface plane, le bord de l'une au moins de ces pièces présentant une échancrure tournée vers l'autre pièce Le coulissement de ces pièces l'une vers l'autre ou en sens opposé rétrécit ou élargit l'orifice défini par l'échancrure et le bord correspondant de l'autre pièce On peut aussi utiliser des pièces multiples coulissant l'une sur l'autre à la façon du diaphragme d'un appareil photographique, ou encore des pièces mobiles à la façon des mors d'un outil tournant, des moyens d'étanchéité déformables étant prévus entre ces pièces. Selon un mode de réalisation préféré, l'embout est une matière déformable élastiquement, par exemple une matière élastomère, et l'organe de commande comprend une pièce de contrainte qui agit sur l'embout en déformant celui-ci. Avantageusement, la pièce de contrainte est une pièce creuse, comportant une surface intérieure convergente vers l'extérieur, qui peut se déplacer en direction du corps et parallèlement à la direction axiale de l'orifice pour exercer sur l'embout une force de compression radiale tendant à réduire la section de l'orifice, un déplacement de la pièce de contrainte en sens inverse relâchant la force de compression, ce qui tend à élargir l'orifice jusqu'à la dimension qu'il a au repos. Avantageusement, si l'orifice est à section circulaire au repos, la surface intérieure de la pièce de contrainte a une forme de révolution Elle peut aussi avoir une section ovale, de façon à modifier la forme de l'orifice, et donc du jet de gouttelettes qu'il produit. Si l'orifice est en forme de fente, la partie de la surface intérieure de la pièce de contrainte qui coopère avec l'embout est aplatie en section transversale. Suivant une modalité qui peut se combiner avec la précédente, la pièce de contrainte peut coulisser axialement le long du corps en étant immobilisée en rotation, et un dispositif à vis micrométrique assure son déplacement de coulissement. Selon une réalisation intéressante, un capteur de pression disposé dans le circuit d'alimentation du dispositif est relié à un organe de commande apte à commander les déplacements de la pièce de contrainte en réponse aux signaux du capteur de pression. L'invention va être exposée de façon plus en détail à l'aide d'exemples pratiques illustrés à l'aide des figures, parmi lesquelles: Figure 1 est une coupe axiale d'une buse conforme à l'invention. Figure 2 est un schéma d'ensemble d'une installation de pulvérisation comprenant des buses conformes à l'invention. Figure 3 est un schéma d'une autre installation conforme à l'invention. Figure 4 est une vue, prise suivant l'axe, d'une variante de l'embout de la figure 1. Figure 4 A montre une autre forme de réalisation de l'embout de la figure 4. Figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 4. Figures 6 à 8 sont des schémas en perspective de variantes d'embouts déformables, comportant des pièces rigides. La buse comprend un corps 1 qui présente un passage axial 2 pour le liquide A une de ses extrémités, il est prévu des moyens 3 de raccordement avec une tubulure d'admission. Le corps 1 se termine par un embout 4, solidaire de celui- ci et fabriqué dans un matériau différent, et qui permet une déformation de cet embout au niveau de la section de sortie. On notera qu'en variante, l'embout 4 peut aussi être d'une seule pièce avec le corps 1, la déformabilité résulte alors seulement de la forme et de l'épaisseur de l'embout. L'embout présente à son extrémité un orifice 5 en forme de fente, et plus précisément de dièdre s'ouvrant vers l'extérieur L'élastomère dont l'embout 4 est fabriqué lui confère une souplesse au point de vue déformation, permettant d'obtenir une variation de la section de passage de liquide, et lui assure de reprendre sa forme initiale (position dans laquelle l'embout 4 ne subit pratiquement aucune déformation). Une pièce de contrainte 6 est animée d'un mouvement de translation par rapport au corps 1 et l'embout 4 sans rotation possible grâce à deux bossages et rainures IA. Ceci permet de maintenir alignées la fente 5 et une fente 7 de la pièce de contrainte 6, et en conséquence, le passage possible du jet lorsque la buse est sous pression. Une gorge 8 réalisée à hauteur de la sortie de la buse, facilite encore plus le pincement, et aide au bon fonctionnement entre l'embout 4 et la pièce de contrainte 6. La forme de la pièce de contrainte 6 peut varier selon, notamment, la forme de l'embout 4 et de son orifice la partie de la pièce 6 qui coulisse sur le corps 1 a une forme adaptée à celui- ci, et donc cylindrique en général La partie qui coopère avec l'embout peut avoir une surface intérieure à section elliptique plus ou moins aplatie, ou bien une section circulaire La base 4, dans chaque cas, aura une forme adaptée pour conserver sensiblement la forme aplatie du jet de gouttelettes qui résulte de la forme allongée de l'orifice 5 Dans le cas o l'orifice 5 est à section circulaire, il est clair que la pièce de contrainte aura, avantageusement, une forme de révolution. Un ressort 9, monté entre le corps 1 et la pièce conique 6, exerce sur cette dernière un effort axial tendant à la repousser Ce ressort empêche ainsi la translation de la pièce 6 provoquée accidentellement, et qui modifierait la pression de façon instantanée au niveau d'une buse. Par contre, le mouvement désiré sur cette pièce sera obtenu de façon précise par l'intermédiaire d'un écrou 10. En effet, cet écrou est animé d'un mouvement de rotation et de translation, assuré par un filetage micrométrique 1 B entre l'écrou et le corps 1 Cet écrou est solidaire d'un pignon 11 par l'intermédiaire d'une vis 12. Le pignon 11 a pour fonction d'assurer la rotation de l'écrou et de réaliser le réglage permettant d'ajuster la pression. La rotation du pignon 11 est, quant à elle, assurée par un autre pignon 13 entraîné par un moteur 14. Le moteur 14 est avantageusement, mais pas nécessairement, un moteur électrique pas-à-pas, dans le cas d'une commande automatisée ou à distance Dans une réalisation plus simple, il peut être remplacé par une commande manuelle, avec des moyens de repérage de la position angulaire du pignon 11. La figure 2 montre schématiquement une installation équipée de buses selon l'invention et destinée à fournir des gouttelettes de dimension constante à partir d'une pompe volumétrique dont le débit peut varier Typiquement, un tel problème se présente dans le traitement de la végétation à l'aide produits phyto-sanitaires, lorsque l'installation est portée par un véhicule qui peut avoir une vitesse variable, le débit de la pompe variant avec la vitesse du véhicule pour pulvériser une quantité constante de produit par unité de surface Cependant, le schéma de la figure 2 peut convenir pour des installations de beaucoup d'autres domaines techniques moyennant des adaptations qui sont à la portée de l'homme de métier. Une rampe 20 porte une série de buses 21 conformes à l'invention, équipées chacune d'un moteur 14 Le circuit d'alimentation de la rampe 20 comprend un réservoir de produit à pulvériser 22, une pompe 23, dont le débit utile est réglé par un système de commande 24 lui-même commandé par le déplacement du véhicule porteur Une conduite 25 relie la pompe de pulvérisation 23 à la rampe 20 Un capteur de pression 26, intercalé sur la conduite 25, mesure la pression dans le circuit. On notera que le repère 26 peut désigner, au lieu d'un capteur de pression, un capteur de débit, ou même un ensemble formé d'un capteur de pression et d'un capteur de débit. Le capteur 26 est relié à un boîtier de commande 27 dans lequel est enregistrée la valeur mesurée, qui est celle de la pression dans l'exemple décrit ici La face du boîtier est équipée d'un bouton 28 avec lequel la valeur désirée de travail est affichée Si la valeur mesurée est supérieure à la valeur de travail désirée, la différence entre ces deux valeurs sont, compensées grâce à une électronique qui, par l'intermédiaire de pulsions, vient agir sur le moteur 14, qui est un moteur pas à pas. Le moteur, en tournant par pas, vient donc agir sur l'embout conique avec une grande précision, et permet ainsi à l'embout 4 de s'ouvrir, obtenant ainsi un ajustement de la valeur mesurée par rapport à la valeur voulue. De même, si la valeur mesurée est inférieure à la pression de travail désirée, la différence sera compensée de façon à agir sur la pièce de contrainte 6, qui fermera un peu plus l'embout 4 d'o une valeur réglée automatiquement à la valeur désirée. Dans l'exemple décrit, une augmentation ou diminution de pression est la conséquence d'une variation de la vitesse d'avancement de l'appareil On est ainsi sûr d'avoir un système volumétrique à pression constante quelle que soit cette vitesse d'avancement, ou obéissant à toute autre loi choisie, en fonction de cette vitesse. Si le capteur 26 est un capteur de débit, ou un ensemble de capteurs de débit et pression, la description du fonctionnement ci-dessus reste valable à condition de remplacer dans celle-ci la pression par le débit ou par une fonction choisie à l'avance du couple pression-débit. Alors qu'on cherche, dans l'exemple décrit, à obtenir des gouttelettes de taille constante, il peut être équipé, éventuellement au moyen d'une télécommande, pour faire varier à volonté la taille des gouttes On sait que, par exemple lorsqu'on désire former un brouillard, il est avantageux de pouvoir faire varier, selon les circonstances, la taille des gouttelettes produites Dans ce cas, l'installation pourra encore être représentée par le schéma de la figure 2, à condition que la référence 23 désigne un système de pompage à pression de sortie stabilisée, et la référence 26 un capteur de débit. La figure 3 montre un autre schéma d'installation, destiné à alimenter une machine avec un produit dont l'humidité doit être réglée en continu à une valeur déterminée. Le produit à traiter 30 est déversé d'une trémie 31 sur une bande transporteuse 32 Un dispositif égalisateur 33 amène la couche de produit sur la bande 32 à une épaisseur constante. Une sonde à rayons gamma 34 détermine le taux d'humidité du produit arrivant Une sonde de température détermine de même la température du produit Les signaux des sondes 34 et 35 sont envoyés à un calculateur 36 Une buse réglable 37, conforme à l'invention, est reliée à un réservoir d'eau 38 par une pompe 39 Le calculateur 36 commande en permanence la pompe 39 et la buse 37 pour ajuster en permanence à la fois le débit d'eau et la taille des gouttelettes en fonction de l'humidité et de la température du produit, les gouttelettes étant plus grosses si le produit est plus chaud Les sondes 34 et 35 peuvent aussi être placées après la buse, dans le sens de déplacement du produit. Dans l'exemple qu'on a décrit, l'ouverture et la fermeture de l'orifice est faite uniquement par élasticité, un déplacement de la pièce mobile 6 jusqu'à l'amener hors de contact avec l'embout 4 aboutit à l'ouverture maximale de la fente Il est cependant possible de prévoir que la pièce mobile peut élargir, toujours de façon élastique, les dimensions de l'orifice. Conformément à la variante des figures 4 et 5, l'embout 40, en matière élastique, présente des rainures longitudinales 41 à section en queue d'aronde, qui convergent vers l'axe Une pièce de contrainte rigide 42, qui peut coulisser axialement autour de l'embout 41 et comporte des nervures longitudinales en queue d'aronde 43, en saillie radialement vers l'axe, et qui pénètrent dans les rainures 41 On conçoit qu'un déplacement longitudinal de la pièce 42 augmente la section de l'orifice 44 de l'embout par rapport à la section qu'il a au repos. Les mots "en queue d'aronde" doivent ici être entendus dans un sens très large, il s'appliquent à toute rainure dont le fond est plus large que l'entrée, et à toute nervure de forme adaptée. La figure 4 A, analogue à la figure 4, correspond à une disposition o l'orifice 44 de l'embout est en forme de fente au lieu d'être à section circulaire Il est prévu seulement deux rainures en queue d'aronde 41, diamétralement opposées dans la direction perpendiculaire à l'allongement de la fente 44, et deux nervures correspondantes 43 Les nervures 43 tendent, en s'écartant, à élargir la fente en lui donnant la forme représentée en trait mixte. On peut observer que les rainures 41 pourraient être aussi placées dans la direction de l'allongement de la fente 44 Dans ce cas, l'écartement des nervures tend à fermer la fente. On comprendra que les nervures peuvent être portées par l'embout et les nervures prévues dans la pièce de contrainte, sans que cela change le fonctionnement. La solution des figures 4 et 5 fait travailler la matière de l'embout 40 par déformation de part et d'autre d'une position de repos, d'o une fatigue plus faible que dans le cas de la figure 1 En revanche, les usinages sont plus coûteux Le choix entre les solutions est donc essentiellement une affaire de prix. Les figures 6, 7 et 8 montrent, de façon schématique, des variantes d'embout dans lesquelles celui- ci est constitué de pièces rigides, mobiles l'une par rapport à l'autre. A la figure 6, deux pièces mobiles 50, 51 présentent chacune une surface plane dont une seule 52 est visible, et peuvent coulisser l'une sur l'autre le long de cette surface Elles présentent chacune une échancrure 53, 54 dirigée vers l'autre pièce, et en forme de demi-losange. On conçoit que le coulissement des pièces 50, 51 l'une vers l'autre modifie la section de l'orifice 55 défini par les échancrures, sans cependant changer la forme de cet orifice. A la figure 7, une série de pièces planes 60 peuvent coulisser l'une sur l'autre dans leur plan, en pivotant chacune autour d'un axe 61 excentré Le pivotement simultané des plaques 60 agrandit ou diminue la section de l'orifice polygonal 62 laissé libre entre les plaques. A la figure 8, des pièces rigides 70 constituent des secteurs d'un tronc de cône présentant un alésage central 71 Cette structure est analogue à celle d'un mandrin d'outil tel qu'une perceuse à main, des moyens élastiques, non représentés, tendant à écarter les pièces 70, cependant qu'une bague 72 mobile axialement permet de régler leur écartement Des moyens déformables, non représentés, obturent les fentes entre les pièces 70. La disposition des figures 6 à 8 correspond à des formes de jets différents: celle de la figure 5 fournit un jet à section carrée ou en losange, et plutôt divergent, les dispositions des figures 7 et 8 fournissent respectivement un jet conique et un jet cylindrique On notera que ces dispositions purement mécaniques, donc de grande résistance, conviennent mal pour projeter des fluides chargés de particules, ou agressifs. il REVENDICATIONS 1 Buse de pulvérisation de liquides, comportant un corps ( 1) présentant une cavité intérieure et portant un embout ( 4) percé d'un orifice ( 5) qui débouche à l'extérieur, cet orifice communiquant avec ladite cavité du corps, caractérisée en ce que l'embout est déformable, et en ce qu'un organe de commande ( 6), porté par le corps et mobile par rapport à l'embout, agit sur ledit embout pour régler la section et/ou la forme dudit orifice. 2 Buse selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embout ( 4) est en une matière déformable élastiquement, et l'organe de commande comprend une pièce de contrainte ( 6) qui agit sur l'embout en déformant celui-ci. 3 Buse selon la revendication 2, caractérisée en ce que la pièce de contrainte ( 6) est une pièce creuse, comportant une surface intérieure convergente vers l'extérieur, qui peut se déplacer parallèlement à l'axe du corps et de l'orifice pour exercer sur l'embout ( 4) une force de compression radiale tendant à réduire la section de l'orifice ( 5). 4 Buse selon la revendication 3, dans laquelle l'orifice ( 5) est à section circulaire au repos, caractérisée en ce que la surface intérieure de la pièce de contrainte a une forme de révolution. Buse selon la revendication 3, dans laquelle l'orifice ( 5) est à section circulaire au repos, caractérisée en ce que la surface intérieure de la pièce de contrainte a une section ovale. 6 Buse selon la revendication 3, dans laquelle l'orifice ( 5) est en forme de fente, caractérisée en ce que la partie de la surface intérieure de la pièce de contrainte qui coopère avec l'embout ( 4) est aplatie en section transversale. 7 Buse selon la revendication 2, caractérisée en ce que la pièce de contrainte ( 6) vient en prise avec l'embout et est apte à exercer sur l'embout, lorsqu'elle se déplace, une force de traction radiale tendant à augmenter la section de l'orifice. 8 Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la pièce de contrainte ( 6) peut coulisser axialement le long du corps en étant immobilisée en rotation, et en ce qu'un dispositif à vis micrométrique ( 11) assure son déplacement de coulissement. 9 Installation de pulvérisation équipée d'un dispositif ( 21) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend un capteur de pression ( 26) disposé dans le circuit d'alimentation ( 20, 21 à 25) du dispositif, et relié à une électronique de commande apte à commander les déplacements de l'organe de commande ( 6) en réponse aux signaux du capteur de pression ( 26). Installation de pulvérisation équipée d'un dispositif ( 21) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend un capteur de débit ( 26) disposé dans le circuit d'alimentation ( 20, 21 à 25) du dispositif, et relié à une électronique de commande apte à commander les déplacements de l'organe de commande ( 6) en réponse aux signaux du capteur de débit ( 26). 11 Installation de pulvérisation destinée à régler en continu l'humidité d'un produit, et équipée d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend un capteur ( 34) sensible à l'humidité du produit et relié à un électronique de commande apte à commander les déplacements de l'organe de commande ( 6) en réponse aux signaux dudit capteur.