Brevet FR2714311A1 — publié le 19950630

La présente invention concerne une buse engendrant un jet à écoulement en régime laminaire à très haute vitesse. On connaît déjà de telles buses qui travaillent avec des liquides sous très hautes pressions, utilisées plus spécialement au nettoyage de surfaces cylindriques. Ces buses comportent un corps pourvu d'un axe longitudinal, prolongé d'une partie tubulaire. La buse est percée d'un canal d'alimentation principal axial, dans lequel débouchent des canaux d'alimentation secondaires et tertiaires de direction radiale par rapport à l'axe longitudinal, successifs et coaxiaux. Le canal d'alimentation tertiaire débouche par une ouverture d'alimentation dans une chambre de détente circulaire, communiquant avec un certain nombre de stries dont l'extrémité opposée constitue l'orifice de sortie du jet dans le paroi extérieure cylindrique de la buse. Ces stries sont entaillées dans une face tronc-cônique d'une pièce annulaire de la buse, accolée à une autre pièce tronc-cônique annulaire de cette buse. Ces buses ont donné de bons résultats, mais elles présentent l'incovénient principal de ne pas utiliser avec un maximum d'efficacité toute l'énergie véhiculée par le liquide propulsé sous forme de jet. La buse est appelée à engendrer in situ, à l'endroit du choc du liquide projeté contre la surface à nettoyer, des ultra-sons. L'expérience a montré que l'efficacité des ultrasons est d'autant plus grande que l'écoulement du liquide projeté est le plus rapproché d'un écoulement laminaire. Dans ce but, il est nécessaire de supprimer au maximum les causes de turbulences sur le parcours du liquide à l'intérieur de la buse. Des mesures importantes ont été prises dans ce sens dans la conception de la buse de cette invention, qui est caractérisée en ce que la chambre de détente est de la forme générale d'un tore dont le diamètre D de la section droite circulaire est très important par rapport au diamètre D de la section droite circulaire du canal d'alimentation tertiaire qui débouche dans cette chambre, le centre C de la section droite circulaire de la chambre de détente se trouvant sur un cercle compris dans un plan P transversal par rapport à l'axe longitudinal de la buse et dont le centre se trouve sur cet axe. La buse de l'invention est également caractérisée en ce que la chambre de détente communique à l'extérieur de la buse par un perçage tubulaire constitué par la superposition d'une strie radiale portée par la première pièce annulaire et d'une strie radiale portée par la seconde pièce annulaire. La buse d'une telle conception résout totalement le problème posé par les buses similaires connues à ce jour du fait qu'elle élimine les recoins qui peuvent se trouver sur le parcours du liquide entre l'entrée dans les canaux secondaires et l'orifice de sortie du jet de liquide au dehors de la buse, donc tous les points ou des turbulences peuvent apparaître pour empêcher un écoulement parfaitement laminaire du liquide projeté contre la surface à nettoyer. L'invention est bien comprise par la description de cette forme d'exécution préférée mais non limitatives, en regard du dessin annexé, dont - la figure 1 est une vue en élevation, partiellement en coupe de la buse de cette invention. - la figure 2 est une vue en coupe, partielle, de détail des trois pièces annulaires montées sur le corps de la buse de l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe, partielle, de détail, du corps de la buse de l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe, partielle de la première pièce annulaire de la buse de l'invention et - la figure 5 est une vue en coupe partielle de la seconde pièce annulaire de cette buse selon l'invention. La buse selon la présente invention comporte un corps 1 pourvu d'un embout 2, portant des moyens de raccordement avec une conduite d'amenée d'un fluide de nettoyage, non figurés sur le dessin du fait qu'ils ne font 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 par une entrée 5 et se poursuit à travers ce canal, le long de l'axe longitudinal 3 de la buse, dans le sens indiqué par la flèche Fa. A la partie opposée de l'entrée 5 dans le canal d'admission 4, la buse comporte une tête 7, prolongée solidaire d'une tige 6, cylindrique, pénétrant dans le canal d'admission 4. Cette tige 6 comporte sur une certaine longueur un filetage 9, se vissant dans un taraudage 8 porté par le caral d'admission 4. Le canal d'admission 4 traverse le corps 1 et une partie tubulaire 10 coaxiale et solidaire d'une pièce avec le corps 1 de la buse. La tige 6 est traversée axialement par un canal d'alimentation principal 15, débouchant du côté de l'entrée 5 dans le canal d'admission 4, mais fermé du côté opposé, c'est à dire du cô té de la tête 7 de la buse. La tige 6 est percée radialement et au même niveau d'un certain nombre de canaux d'alimentation secondaire 16, coplanai res. Ces canaux 16 débouchent d'une part dans le canal d'alimen tation principal 15 et d'autre part chacun dans un canal d'alimentation tertiaire 17, du même diamètre intérieur, coaxial avec le canal d'alimentation secondaire 16 respectif et en prolonge ment avec lui, lorsque la buse est assemblée et en service. Le canal d'alimentation tertiaire 17 traverse en prolon gement et coaxialement, la partie tubulaire 10 solidaire et d'une pièce avec le corps 1 de la buse. Les canaux d'alimentaire secondaires 16 et tertiaires 17 dirigés radialement autour de l'axe longitudinal 3 de la buse sont distribués symétriquement autour de cet axe. Les canaux d'alimentation tertiaire 17 débouchent à leur tour par des ouvertures 18 d'alimentation, dans une chambre de détente 19, selon une première forme d'exécution préférée mais non limitative, circulaire autour de l'axe longitudinal 3 de la buse et du canal d'alimentation principal 15 (figure 2). Dans la chambre de détente 19 débouche par une entrée de jet 22, au droit de chacune des ouvertures d'alimentation 18, un perçage tubulaire 21, débouchant par sa partie extrême opposée à l'entrée de jet 22, plus précisément par un orifice de sortie du jet 23, dans la paroi extérieure 24 de la buse, cylindrique. Les perçages tubulaires 21 et les orifices de sortie du jet 23 présentent en section transversale droite par rapport à l'axe longitudinal du perçage 25, une section circulaire de faible diamètre. I1 engendre ainsi des jets ponctuels dirigés selon la flèche Fb. Ils peuvent également présenter une dimension dans le sens de l'axe longitudinal 3 de la buse, de faible dimension et dans le sens transversal au précédent une dimension plus importante, donc un orifice de sortie du jet, allongé latéralement, avec les côtés latéraux de faible dimension arrondis en arc de cercle, ainsi que montré sur la figure 1 du dessin. Ils engendrent alors des jets applatis, dont les sorties de la buse se trouvent dans un même plan transversal P à l'axe longitudinal 3 de la buse. Dans une buse ainsi conformée, le liquide propulsé par cette buse pénètre par l'entrée 5 dans le canal d'admission 4, traverse axialement le canal d'alimentation principal 15 le long de l'axe principal longitudinal 3 de la buse et il passe radialement par rapport à cet axe, successivement, dans les canaux d'alimentation secondaires 16 et tertiaires 17, par lesquels il arrive dans la chambre de détente 19. A partir de cette chambre, le liquide est éjecté au dehors de la buse par les orifices de sortie du jet 23 sous une très haute pression, contre la surface à nettoyer. Les perçages tubulaires 21 peuvent être d'axe longitudinal 25 linéaire et compris dans un plan P transversal par rapport à l'axe longitudinal 3 de la buse. Dans ce cas, la réaction de la force exercée par le jet sur une paroi tubulaire à traiter maintient le jet fixe coaxialement avec cette paroi. Les perçages tubulaires 21 peuvent être également d'axe longitudinal 25 linéaire, mais faisant avec un plan P transversal par rapport à l'axe longitudinal 3 de la buse un certain angle aigu o(, r d'orientation dans le sens de l'é-oulement du liquide éjecté (figure 1). Dans ce cas cette réaction maintient la buse dans l'axe de la paroi, mais la buse avance d'elle même le long de l'axe longitudinal de la buse, dans le sens de l'écoulement du liquide à l'intérieur de la buse. La buse de la présente invention est appelée à engendrer in situ des ultra-sons,qui seuls sont capables de désintégrer les dépôts de matériaux très adhérents recouvrant la surface à nettoyer. Dans ce but, la force exercée par le choc du liquide éjecté par la buse, quoique sous très haute pression, n'est pas seule capable de réaliser le nettoyage. La présence des ultra-sons est absolument nécessaire. Les essais faits dans ce domaine ont montré que l'énergie véhiculée par les ultra-sons engendrés par le choc du liquide contre la matière souillant la surface à nettoyer est le mieux récupérée si le liquide éjecté par la buse se présente sous un écoulement le plus proche d'un écoulement laminaire idéal. Toute cause de turbulence dans l'écoulement du liquide au moins à la sortie de la buse, doit être supprimée. On a pris donc dans la conception originale de cette buse d'importantes mesures dans ce sens. Une première mesure dans ce sens consiste dans le fait d'avoir introduit dans le parcours du liquide à l'intérieur de la buse, entre le canal d'alimentation tertiaire 17 et le perçage tubulaire 21, la chambre de détente 19. Cette chambre de détente 19 est, selon cette forme d'exécution, de la forme d'un tore, dont le diamètre de la section droite circulaire est très important, par exemple quatre fois le diamètre de la section droite circulaire du canal d'alimentation tertiaire 17. Le centre de cette section droite circulaire se trouve sur le cercle constituant l'axe de symétrie 20 en forme de cercle concentrique avec l'axe longitudinal 3 de la buse, compris dans le plan P transversal à cet axe. Le liquide qui arrive par le canal d'alimentation tertiaire 17 et pénètre dans la chambre de détente 19 par l'ouverture d'alimentation 18, rencontre une section de son écoulement, progressivement et sans choc, plus grande. Le liquide n'étant pas compressible, sa vitesse d'écoulement diminue, progressivement. Toute turbulence dans cet écoulement se calme et disparaît. Après avoir atteint la section d'écoulement la plus grande tout aussi progressivement du fait de la forme circulaire de la section dans le sens d'écoulement, le liquide rencontre des sec tions de passage de plus en plus réduites jusqu'à ce qu'il atteint l'entrée du jet 22 par lequel il passe dans le perçage tubulaire 21. Sa vitesse d'écoulement augmente, mais sans rencontrer des causes de turbulence. On obtient ainsi un écoulement du liquide presque parfaitement laminaire. Dans le même but, l'ouverture d'alimentation 18 et l'entrée du jet 22 dans le perçage tubulaire 21 sont évasées, avec leurs sections droites transversales à l'écoulement du liquide plus grandes à l'entrée de la chambre de détente 19. Cette mesure sert également à éviter toute formation de turbulences au passage d'une section d'écoulement à une autre. Afin de permettre l'usinage des divers creux constitués par les canaux 17, la chambre de détente 19 et les perçages tubulaires 21 de la buse, elle comporte entre une face plane 12 de la tête 7 et une face plane 13 du corps 1, à partir de laquelle fait saillie la partie tubulaire 10, trois pièces annulaire 27,28,11. La première pièce annulaire 27 comporte un creux central 30 d'un diamètre tel qu'elle puisse être enfilée sur la partie tubulaire 10. Dans cette situation, cette première pièce annulaire vient en appui par une face plane 31 contre la face plane 13 du corps 1. La première pièce annulaire 27 comprend ensuite une autre face plane 32, parallèle à la précédente face plane 31, n'atteignant pas la paroi extérieure 24 de la buse et prolongée vers la paroi extérieure 24 avec une face tronc-cônique 33, faisant saillie vers la tête 7 de la buse. Dans la face tronc-cônique 33 sont creusés des stries radiales 34, constituant la partie inférieure des perçages tubulaires 21, ainsi qu'un creux inférieur 36, circulaire, coaxial avec l'axe longitudinal 3 de la buse. La seconde pièce annulaire 28 comporte également un creux central 35, du même diamètre que celui de la première pièce annu laire 27, également pour pouvoir être enfilée sur la partie tubulaire 10. Cette seconde pièce annulaire 28 comporte un creux 37, complémentaire à la partie en saillie de la première pièce annulaire, pourvu d'une face plane 38 en appui sur la face plane 32 de la première pièce annulaire 27 et d'une autre face tronc-cônique en creux 40, en appui sur la face tronc-cônique 33 de cette même pièce annulaire 27. Dans la face tron-cônique en creux 40 sont creusés des stries radiales 41, complémentaires des stries radiales 34 de la première pièce annulaire 27, pour constituer avec elles les per çages tubulaires 21, ainsi qu'un creux latéral 42, également coaxial avec l'axe longitudinal 3 de la buse. La troisième pièce annulaire il comporte également à son tour un creux central 43 en gradins lui permettant a'être enfilée partiellement sur la partie tubulaire 10 et partiellement sur la tige cylindrique 6, avec interposition de joints 14. Dans cette situation, la troisième pièce annulaire 11 vient en appui avec une face plane 44, sur une face plane 45 de la seconde pièce annulaire 28, également avec interposition d'un joint 14. La partie tubulaire 10 solidaire d'une pièce avec le corps 1 de la buse porte sur sa face latérale 47 une gorge demi-circulaire 46, également coaxiale avec l'axe longitudinal 3 et dans laquelle débouchent les canaux d'alimentation tertiaires 17. On observera que, pour obtenir le montage correct des pièces composantes de la buse, la tige 6, la partie tubulaire 10 solidaire du corps 1, la première pièce annulaire 27 et la seconde pièce annulaire 28 doivent occuper des positions relatives très précises, afin de ne pas présenter des arrêtés pouvant causer des turbulences dans l'écoulement du liquide qui sera projeté par l'orifice de sortie du jet 23. Lorsque la tige 6 est assemblée avec le corps 1, il est aisé de vérifier que les canaux d'alimentation secondaires 16 et d'alimentation tertiaires 17 sont parfaitement alignés. Ces canaux sont symétriquement distribués autour de l'axe longitudinal 3 et ils sont du même diamètre en section transversale. Les autres pièces n'étant pas encore montées, en introduisant une tige-gabarit par l'ouverture d'alimentation 18, on aligne d'un seul coup tous les canaux d'alimentation 16, 17. Les perçages tubulaires 21 posent des problèmes, du fait qu'ils sont constitués par la superposition, qui doit être parfaite, des stries radiales 34 portées par la première pièce annulaire 27 et des stries radiales 41 portées par la seconde pièce annulaire 28. On assure la position strictement nécessaire de la première pièce annulaire 27 par rapport au corps ' de la buse, par le fait que la face plane 13 du corps 1 est pourvu d'au moins deux pitons 48 diamétralement opposés par rapport à l'axe longitudinal 3 de la buse, s'insérant chacun dans un creux complémentaire 49, porté par la face plane 31 de la première pièce annulaire 27, dans une position correcte pour assurer la position réciproque désirée des deux pièces accolées. La position que doivent occuper les deux pièces annulaires 27, 28 l'une par rapport à l'autre est assurée par le fait que le creux central 35 de la seconde pièce annulaire 28 porte un piton radial 50 pouvant coulisser dans une rainure 51 parallèle à l'axe longitudinal 3 de la buse, entaillée dans la face latérale 52 de la partie tubulaire 10 solidaire du corps 1 de la buse. L'emplacement réciproque du piton radial 50 et de la rainure 51 est tel qu'en enfilant la seconde pièce annulaire 28 sur la partie tubu laire 10, l'assemblage du perçage tubulaire 21 est parfaitement assuré. La présence du piton 48 et du piton radial 50 assure en même temps la reconstitution correcte de la chambre de détente 19 par assemblage du creux inférieur 36 porté par la première pièce annulaire 27, avec le creux latéral 42, porté par la seconde pièce annulaire 28 et avec la gorge demi-circulaire 46 portée par la partie tubulaire 10. Ces creux et gorge sont dimensionnés en section droite de sorte que ces sections droites font partie du même cercle générateur de la forme de tore de la chambre de détente 19. 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 cylindrique, comprenant un corps (1) pourvu d'un axe longitudinal (3), prolongé d'une partie tubulaire (10) percé d'un canal d'alimentation principal (11) axial dans lequel débouchent des canaux d'alimentation secondaires (16) et tertiaires (17), de direction radiale par rapport à l'axe longitudinal (3) successifs et coaxiaux, débouchant par une ouverture d'alimentation (18) dans une chambre de détente (19) circulaire, communiquant avec un certain nombre de stries (34,41) dont l'extrémité opposée constitue l'orifice de sortie du jet (23) dans la paroi extérieure (24) cylindrique de la buse, ces stries (34,41) étant entaillées dans une frce tronc-cônique d'une pièce annulaire (27,28) de la buse, accolée à une autre pièce tronc-cônique annulaire de cette buse, caractérisée en ce que la chambre de détente 19 est de la forme générale d'un tore dont le diamètre D de la section droite circulaire est très important par rapport au diamètre D de la section droite circulaire du canal d'alimentation tertiaire 17 qui débouche dans cette chambre, le centre C de la section droite circulaire de la chambre de détente 19 se trouvant sur un cercle compris dans un plan P transversal par rapport à l'axe longitudinal 3 de la buse et dont le centre se trouve sur cet axe. 2. - Buse selon la revendication 1 caractérisée en ce que la chambre de détente 19 est constituée par assemblage d'un creux inférieur 36, circulaire, coaxial avec l'axe longitudinal 3 de la buse, creusé dans la face tronc-cônique 33 de la première pièce annulaire 27, avec un creux latéral 42 également coaxial avec l'axe longitudinal 3, creusé dans la face tronc-cônique en creux 40 de la seconde pièce annulaire 28 et avec une gorge demi-circulaire 46 également coaxiale avec l'axe longitudinale 3 portée par la face latérale 47 de la partie tubulaire 10 et dans laquelle débouchent les canaux d'alimentation tertiaires 17, les deux creux 36,42 et la gorge 46 reconstituant le tore. 3. - Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la chambre de détente 19 communique à l'extérieur de la buse par un perçage tubulaire 21 constitué par la superposition d'une strie radiale 34 portée par la première pièce annulaire 27 et d'une strie radiale 41 portée par la seconde pièce annulaire 28. 4. - Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'ouverture d'alimentation 18 et l'entrée du jet 22 dans le perçage tubulaire 21 sont évasées, avec leurs sections droites transversales à l'écoulement du liquide plus grandes à l'entrée dans la chambre de détente 19. 5. - Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'une face plane 13 du corps 1 est pourvue d'au moins deux pitons 48 diamétralement opposés par rapport à l'axe longitudinal 3, s'inserrant chacun dans un creux complémentaire 49 porté par une face plane 31 de la première pièce tu-annulaire 27 dans une position correcte pour assurer la position réciproque des deux pièces accolées. 6. - Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le creux central 35 de la seconde pièce annulaire 28 porte un piton radial 50 pouvant coulisser dans une rainure 51 parallèle à l'axe longitudinal 3 de la buse, entaillée dans la face latérale 52 de la partie tubulaire 10.