Brevet FR2714312A1 — publié le 19950630

La présente invention se rapporte à une buse engendrant un jet à écoulement en régime laminaire, à très haute vitesse à partir d'un fluide sous très haute pression. On connaît de telles buses, utilisées par exemple mais de manière non limitative au nettoyage intérieur de conduites souillées de matières fortement adhérentes. Elles ont donné d'assez bons rendements, mais il existe encore des moyens pour améliorer le rendement de telles opérations. C'est en cela que réside le but de la présente invention, que l'expérience a montré qu'elle atteint en très large mesure. La buse de cette invention comprend de manière connue un corps percé d'un canal d'alimentation principal axial, prolongé de canaux d'alimentation compris dans un plan radial par rapport à l'axe longitudinal de la buse, successifs, débouchant dans une chambre circulaire qui communique par une ouverture d'entrée avec l'extrémité interne d'un certain nombre de stries dont l'extrémité opposée constitue l'ouverture de sortie du jet à l'extérieur par la face extérieur de la buse, ces stries étant entaillées dans l'une des faces inclinées de deux pièces de la buse, accolées l'une à l'autre et recouverte par la face jointive de l'autre de ces pièces, le jet éjecté par la buse étant constitué par un ensemble de jets ponctuels distribués symétriquement autour de l'axe longitudinal de la buse. Afin d'augmenter considérablement l'efficacité d'une telle buse, la présente invention propose une buse de ce type caractérisée en ce que la strie suit entre les ouvertures d'entrée et de sortie un tracé hélicoidal autour de l'axe longitudinal de la buse. Une telle buse engendre des forces de réaction qui la maintiennent en équilibre dans l'axe de la conduite à nettoyer, la poussent dans son sens axial de l'écoulement du fluide à l'intérieur de son corps et lui impriment un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal. Le composite de ce mouvement de la buse assure un parfait recouvrement de la surface à nettoyer par les jets qu'une telle buse dirige contre la surface intérieure de la conduite souillée. On décrira en ce qui suit une forme d'exécution de la buse selon la présente invention. Cette description sera bien comprise en regard du dession annexé, dont - la figure 1 est une vue en élevation,partiellement en coupe de cette buse, - les figures 2 et 3 sont des vues partiellement en coupe, en élevation, des deux pièces de la buse, qui accolées l'une à l'autre déterminent les stries selon l'invention, - la figure 4 est une vue schématique, en perspective du trajet du liquide dans la buse, situé par rapport à deux plans transversaux par rapport à l'axe longitudinal de celle-ci, - la figure 5 est une vue schématique, en perspective de ce même trajet, situé par rapport à deux plans radiaux passant par le même axe longitudinal et - la figure 6 est une vue schématique, en perspective des forces de réaction engendrées par le jet de fluide sortant d'une telle buse selon la présente invention. La buse selon la présente invention comporte un corps 1, pourvu d'un embout 2 servant de raccord à une conduite d'amenée d'un fluide de nettoyage, non figurée du fait qu'elle 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 le long de de l'a-e longitudinal 3 de la buse, dans les 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. ne canal d'admission 4 traverse le corps 1 de la buse sur toutes 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 supérieure par laquelle débouche à l'extérieur le canal d'admission 4. La tige 6 est traversée par un canal d'alimentation principal 11, s'arrêtant à une certaine distance de la face frontale supérieure de la partie tubulaire 10, au delà du niveau supérieur du filetage 8 de la tige 6 par rapport à l'entrée du fluide dans le canal d'admission 4. Le canal d'alimentation principal 11 est coaxial avec le canal d'admission 4, selon l'axe longitudinal 3 de la buse. 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 ll et d'autre part dans des canaux tertiaires 13, coaxiaux et en prolongement, lorsque la buse est montée et en service, avec les canaux d'alimentation secondaires 12, trave-sant la partie cylindrique 10 qui prolonge le corps 1 de la buse. Les canaux secondaires 12 et tertiaires 13 sont dirigés suivant une direction radiale de la buse autour de l'axe longitudinal 3 et distribués symétriquement autour de cet axe. Les canaux d'alimentation tertiaires 13 débouchent à leur tour par des ouvertures 14 dans une chambre 15 circulaire autour de l'axe longitudinal 3 de la buse et du canal d'alimentation principal 11. Par la raison symétrie, la chambre 15 est située dans un plan transversal P1 perpendiculaire sur la direction de l'axe longitudinal 3 de la buse. Cette buse de l'invention comporte également une première pièce 16 et une seconde pièce 17, les deux en forme de disque. La première pièce 16 (figure 3) comporte une entaille tronccônique 18 extérieure, déterminant une face 19 inclinée par rapport à l'axe du disque d'un angle quelconque. La seconde pièce 17 (figure 2) comporte à son tour un creux tronc-cônique 20, déterminant une face 21 également inclinée par rapport à l'axe de la seconde pièce 17, d'un angle de préférence 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 très légèrement supérieur au diamètre extérieur de la partie cylindrique 10 qui prolonge le corps 1. La première pièce 16 comporte ensuite un creux tronc-cônique 24 complémentaire du creux 20 de la seconde pièce 17. Quand la buse est montée en état de service (figure 1) les deux pièces 16, 17 en forme de disque sont enfilées par leurs trous cylindriques 22, 23 sur la partie tubulaire 10 qui prolonge le corps 1. Les deux pièces 16, 17 sont alors accolées par les deux faces 19, 21 tronc-côniques, complémentaires, la face 19 de la pièce 16 étant extérieure à cette pièce et la face 21 de la pièce 17 étant intérieure à la pièce 17, dans le creux 20. Les creux tronc-côniques 20, 24 forment, dans cette situation, la chambre 15 circulaire, concentrique à l'axe longitudinal 3 de la buse et du canal d'admission 4. Parmi les deux faces tronc-côniques 19, 21, l'une au moins et à titre d'exemple non limitatif la pièce 19, est pourvue d'un certain nombre de stries 25 par lesquels s'écoule en sens longitudinal le fluide de nettoyage et qui en ressort sous la forme du jet engendré par la buse. Du fait de cette conformation des pièces 16, 17, lorsqu' elles sont montées en place, la strie 25 constitue un canal entaillé dans la pièce 16, recouvert par la pièce 17 jointive. La strie 25 débouche d'une part par une ouverture d'entrée 27 dans la chambre 15 et d'autre part par une ouverture de sortie 26 dans la face extérieure 28 de la buse. Cette ouverture de sortie 26 constitue ainsi l'orifice de sortie vers l'extérieur du jet engendré par la buse. Selon la présente invention, la strie 25, qui commence à l'ouverture d'entrée 27 et aboutit à l'ouverture de sortie 26, suit entre ces deux ouvertures d'extrémité un tracé hélicoïdal autour de l'axe longitudinal 3 de la buse. Ceci est dû au fait que l'ouverture d'entrée 27 de la strie 25 se trouve située (figure 4) d'une part dans un plan transversal P1 par rapport à l'axe longitudinal 3 de la buse, plus éloigné de l'entrée 29 du fluide dans la buse, que le plan transversal p2 parallèle au plan P1 précédent, dans lequel se trouve située l'ouverture de sortie 26. D'autre part, (figure 5), les deux ouvertures d'entrée 27 et de sortie 26 se trouvent situées chacune dans un plan radial P3 et P4 respectivement, passant par l'axe longitudinal 3 de la buse, décalés l'un par rapport à l'autre d'un certain angle dièdre, par exemple selon la forme d'exécution figurée sur le dessin, dans le sens opposé des aiguilles d'une montre, le plan P3 de l'ouverture d'entrée 27 en arrière par rapport au plan P4 de l'ouverture de sortie 26. Du fait de cette disposition des ouvertures 27, 26 de la strie 25, la direction tengentielle à la strie du jet de fluide sortant de la buse selon la flèche Fb fait autant en projection sur un plan transversal tel que P1 ou P2 que sur un plan radial tel que P3 OU P4 passant par l'axe longitudinal 3 de la buse, un angle plus petit que 1800 avec la direction radiale d'écoulement du fluide à l'entrée de la strie 25. Du fait de la distribution symétrique des stries 25 autour de l'axe longitudinal 3 de la buse, le fluide éjecté par la buse est constitué par un ensemble de jets ponctuels sortant par les orifices de sortie 26 placés en rond sur un cercle centré sur cet axe, plus ou moins espacés entre eux selon la distribution des stries. L'expérience faite par application pratique de cette buse de l'invention a montré que le jet laminaire d'un liquide à très haute vitesse provenant d'une pression très élevée se comporte comme une tige solide orientée selon la direction du jet Fb du fluide, qui prendrait appui sur la matière de souillure recouvrant la surface à nettoyer 31. Cette tige exercerait sur la surface à nettoyer une force d'appui. Comme cette surface est fixe, une force de réaction R, égale et de sens contraire à cette force d'appui apparait à la surface 28 de la buse, à la sortie 26 de la strie 25, se manifestant par une poussée orientée en sens inverse de celui de l'écoulement du fluide en ce point. Une telle force se décompose en trois composantes (figure6), dont une première composante constituée par une force de réaction axiale Ra dirigée axialement, selon l'axe longitudinal 3 de la buse. Cette composante est orientée dans le sens de l'écoulement du fluide Fa dans le corps 1 de la buse, du fait du décalage de l'orifice d'entrée 27 par rapport à l'orifice de sortie 26 que comporte la strie 25 en sens axial, contraire au sens de l'écoulement du fluide Fa. Une seconde composante est une force de réaction radiale Rr dirigée à partir de l'orifice de sortie 26 vers l'axe longitudinal 3, dans le plan transversal p2 par rapport à l'axe longitudinal 3. La troisième composante est une force de réaction tengentielle Rt dans le même plan transversale P2 par rapport à l'axe longitudinal 3 de la buse, orientée selon la tengente au cercle des orifices de sortie 26, en sens contraire au décalage entre les plans radiaux P3, P4 dans lesquels se trouvent situés respectivement les orifices d'entrée 27 et de sortie 26 de la strie 25. Ce sens est selon cet exemple le sens de rotation des aiguilles d'une montre. L'ensemble des composantes de la force de réaction R provenant de toutes les stries 25 s'ajoutent. Le résultat de la sommation de ces forces de réaction composantes est en premier lieu l'annulation réciproque, par raison de symétrie, des forces de réaction radiale Rr et le maintien de la buse dans l'axe de la conduite à nettoyer. En second lieu, toutes les forces de réaction axiales Ra dirigées selon l'axe longitudinal 3 de la buse donnent naissance à une force de réaction axiale, qui pousse la buse dans le sens axial de la flèche Fa, le long de la conduite à nettoyer. En troisième lieu, toutes les forces de réaction tengentielle Rt, dirigées selon des tengentes à la surface extérieure 28 de la buse, donnent naissance à un moment de rotation axial selon l'axe longitudinal 3 de la buse, correspondant à une rotation de la buse autour de cet axe longitudinal 3, selon cette forme d'exécution décrite, dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre. De la sorte, les ouvertures de sortie 26 de la buse décrivant chacune une hélice autour de l'axe longitudinal 3 de la buse, assurent une parfaite distribution du jet ponctuel cônique émis par la buse. L'attaque de tous les points de la surface intérieure 31 de la conduite cylindrique à nettoyer est ainsi parfaitement réalisée. 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 (31) cylindrique, comprenant un corps (1) percé d'un canal d'alimentation principal (11), axial, prolongé de canaux d'alimentation (12, 13) compris dans des plans radiaux par rapport à l'axe longitudinal (3) de la buse, successifs, débouchant dans une chambre circulaire (15) qui communique par une ouverture d'entrée (27) avec l'extrémité interne d'un certain nombre de stries (25) dont l'extrémité opposée constitue l'ouverture de sortie (26) par la face extérieure (28) de la buse, du jet, ces stries (25) étant entaillées dans l'une des faces inclinées (19) des deux pièces (16, 17) 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 la strie (25) suit entre les ouvertures d'entrée (27) et de sortie (26) un tracé hélicoîdal autour de l'axe longitudinal (3) de la buse. 2. - Buse selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'ouverture d'entrée (27) se trouve située d'une part dans un plan transversal P1 par rapport à l'axe longitudinal (3) de la buse, plus éloigné de l'entrée (29) du fluide dans la buse que le plan transversal P2 parallèle au plan P1 précédent, dans lequel se trouve située l'ouverture de sortie (26) et d'autre part, les deux ouvertures d'entrée (27) et de sortie (26) se trouvent situées chacune dans un plan radial P3 et P4 respectivement, passant par l'axe longitudinal (3) de la buse, décalés l'un par rapport à l'autre d'un certain angle dièdre. 3. - Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la direction tengentielle à la strie (25) du jet de fluide sortant de la buse selon la flèche Fb fait, autant en projection sur un plan transversal P1 ou P2, que sur un plan radial P3 OU P4 passant par l'axe longitudinal (3), un angle plus petit cue 1800 avec la direction radiale d'écoulement du fluide à l'entrée de la strie (25). 4. - Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le jet sortant de la strie (25) engendre une force de réaction qui se décompose en une force de réaction radiale (Ra) dont la sommation pour toutes les stries (25) a pour effet le maintien de la buse dans l'axe de la conduite à nettoyer, en une force de réaction axiale (Ra) dirigée selon l'axe longitudinal (3) de la buse, dont la sommation pour toutes les stries (25) donne naissance à une force de réaction qui pousse la buse le long de la conduite à nettoyer et une force de réaction tengentielle (Rt) dirigée selon la tengente à la surface extérieure (28) de la buse et dont la sommation pour toutes les stries (25) donne naissance à une force de réaction engendrant une rotation de la buse autour de son axe longitudinal (3).