Brevet FR2759924A1 — publié le 19980828

La présente invention est relative à un appareil de pulvérisation linéaire d'un liquide et, plus particulièrement, à un tel appareil de pulvérisation d'un liquide de refroidissement. La présente invention est également relative à un tunnel de refroidissement équipé de tels appareils. On connaît du brevet français n" 2 695 842 déposé au nom de la demanderesse, l'appareil de pulvérisation linéaire présenté aux figures 1 et 2 du dessin annexé. Cet appareil 1 comprend une pluralité de tubes 2 connectés à une nourrice 3, à l'intérieur d'un caisson 4, pour amener un liquide dans un bec de pulvérisation allongé formé dans la paroi du caisson, des moyens 6 d'injection de gaz dans ce caisson pour pulvériser le liquide amené dans le bec et l'entraîner hors du caisson, une pièce allongée 7 agencée dans le caisson au voisinage du bec de pulvérisation 5, cette pièce présentant une surface convexe 8 arrosée par le liquide sortant des tubes et deux faces délimitant, avec des parois complémentaires du caisson, deux fentes allongées 91, 9 convergeant vers le bec de pulvérisation 5 et dans lesquelles le gaz force le liquide sortant desdits tubes, lesdites faces étant creusées d'encoches distribuées périodiquement et complémentairement suivant l'axe de ladite pièce allongée. Les encoches 17l,17,173, etc... l7,,l7,T,l7, , etc... sont visibles sur la figure 2 qui montre la pièce allongée 7 du point de vue repéré par la flèche F de la figure 1. Ces encoches sont séparées par des plages planes 18l,182,18A, etc... Comme on l'explique dans le brevet précité, auquel on se référera pour plus de détails concernant la structure et le fonctionnement de cet appareil, celui-ci se recommande particulièrement pour sa capacité à former un brouillard liquide dans un dièdre de large ouverture, typiquement de 60 , susceptible de couvrir une grande surface à refroidir, par l'homogénéité du refroidissement obtenu et par le grand rapport de variation du débit de liquide qu'il peut supporter, rapport typiquement supérieur à 10. Ces caractéristiques en font un matériel adapté au refroidissement à 1 l'eau d'objets chauds tels que des blooms obtenus en sortie de laminoir ou de coulée continue, de profilés d'aluminium en sortie de presse, de grosses poutrelles, etc... Quand l'objet chaud présente plusieurs faces non coplanaires, comme c'est le cas du profilé 22 représenté en coupe transversale à la figure 5 du dessin annexé, celui-ci passe dans un tunnel de refroidissement équipé, dans au moins une de ses sections transversales, de plusieurs appareils de pulvérisation entourant le profilé à refroidir de manière que chaque appareil agisse sur une des faces de l'objet. C'est ainsi que l'on peut disposer quatre appareils de pulvérisation (ou pulvérisateurs) li,l ,l ,l1, les axes des pulvérisateurs linéaires li et 14 étant verticaux alors que les axes des pulvérisateurs 1 et 13 sont horizontaux. En fonctionnement, on constate que le brouillard formé par le pulvérisateur l1 d'axe horizontal, dont le dièdre s'ouvre vers le bas, se déploie conformément aux prévisions. Il n'en est pas de même, par contre, pour les autres pulvérisateurs pour les raisons suivantes. En ce qui concerne les pulvérisateurs verticaux lu , la gravité agit sur l'eau sortant des tubes 2 (voir figure l) qui arrosent la pièce allongée 5, cette gravité provoquant une déviation vers le bas du nuage de gouttelettes constituant l'émission de ces pulvérisateurs. Il est alors difficile de confiner ce nuage sur la face à refroidir, d'autant que la déviation n'est pas stable et varie avec la pression de l'eau d'alimentation. Le pulvérisateur l qui émet un brouillard vers le haut est lui aussi affecté dans son fonctionnement par la gravité, orientée exactement en sens opposé du sens du courant d'eau sortant des tubes 21. Cette gravité provoque un retour vers le bas du liquide avant sa transformation en gouttelettes constituant l'émission de ces pulvérisateurs. Il est alors difficile d'empêcher qu'une fraction du débit de liquide ne soit pas transformée en gouttelettes. La présente invention a donc pour but de réaliser un appareil de pulvérisation linéaire du type décrit en préambule de la présente description, susceptible d'être disposé dans n'importe quelle direction de l'espace sans que la gravité n'affecte sensiblement son fonctionnement. La présente invention a aussi pour but de réaliser un tel appareil qui soit muni de moyens permettant d'adapter l'extension linéaire du brouillard qu'il émet à la dimension parallèle d'une face d'un objet à refroidir. La présente invention a encore pour but de réaliser un tunnel de refroidissement, notamment de profilés, équipé de tels appareils. On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un appareil du type décrit en préambule de la présente description, remarquable en ce que chacun des tubes d'amenée de liquide débouche dans une partie centrale d'une chambre associée adjacente à la surface convexe de la pièce allongée, ladite partie centrale communiquant avec des première et deuxième parties latérales de ladite chambre, lesdites parties latérales comprenant chacune une paroi concave s 'ouvrant vers un bord de la surface convexe et s'étendant au moins jusqu'à celui-ci, au droit d'une encoche de la pièce allongée pour l'une desdites parties latérales et au droit d'une plage plane séparant deux telles encoches pour l'autre partie latérale, de manière à établir un débit uniforme du liquide sur les bords de la surface convexe, quelle que soit l'orientation du bec de pulvérisation. Comme on le verra dans la suite de la présente description, la présence de telles chambres aux débouchés des tubes d'amenée de liquide permet de monter l'appareil suivant la présente invention sur des parois verticales aussi bien qu'horizontales d'un tunnel de refroidissement d'objets chauds, tout en conservant à la fois une bonne homogénéité du liquide pulvérisé et un contrôle précis de l'extension et de la position du brouillard formé en sortie de l'appareil. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, la paroi concave d'une partie latérale des chambres de l'appareil suivant l'invention est sensiblement cylindrique, d'axe perpendiculaire à l'axe de la pièce allongée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - les figures 1 et 2 représentent l'appareil du brevet précité, décrit en préambule de la présente description, - la figure 3 est un schéma en perspective, éclaté, d'une partie de l'appareil suivant l'invention, - la figure 4 est une vue partielle, en perspective, d'une paroi d'un tunnel de refroidissement équipé d'appareils suivant l'invention, et - la figure 5 est une vue en coupe transversale d'un tel tunnel. On se réfère à la figure 3 du dessin annexé où on a représenté seulement la partie de l'appareil suivant l'invention qui comporte des caractéristiques nouvelles par rapport à celui schématisé aux figures 1 et 2. Cette partie correspond à celle qui est voisine du bec de pulvérisation, référencé 5 à la figure 1 et à la figure 3. Elle peut se substituer à la partie correspondante de la figure 1. On retrouve d'ailleurs à la figure 3 les références 21, 4, 7, 8, 91, 9;, 17i, 18i, qui désignent des organes identiques ou similaires à des organes de l'appareil des figures 1 et 2. Sur la figure 3, il apparaît que, dans l'appareil suivant l'invention, un bloc 10 creusé d'une pluralité de n chambres identiques ll; (i de 1 à n) est accolé à la surface convexe 8 de la pièce allongée 7 alors qu'une plaque 12 constituant une partie du caisson 4 est appliquée contre une face plane 13 du bloc 10 opposée à celle qui repose sur la surface convexe 8. Chaque chambre comprend (en se référant à la chambre 112 par exemple) une partie centrale 14 dans laquelle débouche le tube 22 d'amenée de liquide sur la surface convexe de la pièce allongée (seul l'axe du tube 22 est représenté pour la clarté du dessin), et deux parties latérales 15', 152, les trois parties étant ainsi immédiatement adjacentes à la surface convexe 8 de la pièce allongée 7. Elles délimitent ensemble l'espace dans lequel peut s'écouler le liquide débité par le tube 2; associé, à travers un alésage 22; percé dans le bloc 10 au droit de la partie centrale 14 de la chambre 11;. Cette partie centrale prend la forme d'un canal transversal à l'axe X de la pièce 7, canal qui débouche par ses extrémités dans les parties latérales 15!, 15;, à travers la région centrale d'une paroi concave 16" 16 respectivement, s'ouvrant vers un bord de la surface convexe, généralement parallèle à l'axe X. Sur celui qui est visible à la figure 2, on aperçoit le profil d'encoches 17,, 172 et de plages planes 181, 182 formées dans une face de la pièce 7 qui délimite la fente 92. Les géométries des deux faces de la pièce 7 qui limitent les fentes 91 et 9 sont conformes à celles de la pièce allongée'décrite dans le brevet précité et représentées à la figure 2 de la présente demande de brevet. Sur les faces en question de la pièce allongée, deux encoches consécutives 17,, 17,+l sont séparées par une plage plane 18 de même extension axiale. Sur la figure 3, il apparaît que les parois concaves 161, 16 s'étendent jusqu'au-delà des bords de la surface convexe, exactement au droit d'une encoche 171 pour l'une et donc d'une plage plane 18'l pour l'autre (voir figure 2). Sur la figure 3, il apparaît aussi que ces parois concaves sont de forme cylindrique, de génératrice perpendiculaire à l'axe X de la pièce allongée. Chaque chambre lli présente une double symétrie: par rapport à un plan de symétrie axial de la pièce allongée 7 passant par l'axe X et par rapport à un plan perpendiculaire à cet axe. La plaque 12 qui recouvre le bloc 10 est percée de trois lignes d'alésage l9i,20i et 21i. Les alésages 20 assurent la jonction des tubes 2 avec les alésages 22 percés dans le bloc 10. Ces alésages constituent ainsi des entrées pour alimenter en liquide les parties centrales des chambres 11q. En variante, les chambres lli et les lignes d'alésages 19 ,20 ,21 peuvent être formées dans un même bloc de matière. Les alésages 19 et 21i assurent la communication entre l'intérieur du caisson 4 et les parties latérales des chambres. Ils constituent ainsi pour les chambres les entrées de gaz nécessaires à la pulvérisation du liquide dans le bec 5, suivant le mécanisme décrit dans le brevet précité. Avantageusement, la surface du débouché de chaque entrée d'air 19i,21, dans la chambre associée est écartée du bord adjacent de la paroi concave voisine. Cette disposition élimine efficacement tout reflux de liquide dans le caisson, à travers lesdites entrées d'air. En fonctionnement, le liquide entre dans une chambre par un alésage 22l. Dans la partie centrale 14 de la chambre, le liquide se divise en deux courants coulant sur la surface convexe de la pièce allongée pour entrer chacun dans l'une des deux parties latérales 15l,15 . Du fait de la géométrie données à celles-ci, le liquide s'épanouit sur la surface convexe tout en étant limité dans son expansion suivant l'axe X par le profil donné aux parois concaves de ces parties latérales, qui cloisonne l'écoulement du liquide par dessus le bord de la surface convexe. On observe alors sur ce bord un débit de liquide sensiblement uniforme, assurant la formation d'un brouillard homogène dans le bec de pulvérisation 5, dans un espace précisément défini. Suivant une caractéristique avantageuse de la présente invention, on obtient ce résultat quelle que soit l'orientation de l'axe X de la pièce allongée. On a observé en effet que les effets néfastes de la gravité sur l'homogénéité et le positionnement du brouillard émis par l'appareil antérieur des figures 1 et 2, ne se retrouvent pas dans l'appareil de la figure 3, quand bien même son bec de pulvérisation est orienté verticalement, ou bien horizontalement avec diffusion du brouillard vers le haut. On peut alors installer l'appareil suivant l'invention aussi bien sur une paroi horizontale d'un tunnel de refroidissement, comme représenté en 11 à la figure 5, que sur des parois verticales, comme représenté en 13,11, OU encore en fond de tunnel, le liquide étant pulvérisé vers le haut (comme représenté en 12). Sur cette figure on a également fait apparaître la section droite d'un profilé 22, par exemple un profilé en aluminium sortant de presse et passant dans un tunnel de refroidissement dont les parois sont garnies d'appareils de pulvérisation suivant l'invention. Le profilé représenté, à titre d'exemple illustratif et non limitatif seulement, comprend plusieurs ailes parallèles aux faces du tunnel. Pour refroidir de manière homogène un tel profilé, il convient de n'arroser qu'une face de chaque aile, comme représenté à la figure 5. Cela implique que l'on dispose de moyens permettant de contrôler l'extension axiale du brouillard projeté par les bec de pulvérisation des appareils 11 à 14, de manière à ajuster cette extension à la dimension parallèle de l'aile arrosée par chacun des appareils. Ces moyens apparaissent à la figure 4 du dessin annexé où on a représenté en perspective une paroi verticale du tunnel de refroidissement représentée en coupe à la figure 5. Sur la figure 4, il apparaît que ladite paroi porte une pluralité d'appareils de pulvérisation 14l à 145, échelonnés suivant l'axe du tunnel. Il est clair que les trois autres parois du tunnel sont équipées de même. Les tubes d'amenée de liquide 2 des divers appareils 1; à 14 sont alimentés par des nourrices 241,24;, etc... prenant chacune la forme d'un tube horizontal raccordé à une source de liquide (non représentée) à travers une vanne 251,25 , etc. Les tubes 2i qui, dans les divers appareils, ont le même rang (repérés suivant un axe vertical), ou des rangs adjacents comme représenté, sont raccordés à une même nourrice. L'alimentation en gaz est assurée par un caisson commun 26. On comprend qu'en ouvrant certaines des vannes 25i et en fermant les autres, on peut contrôler précisément l'extension du brouillard émis par les appareils 141 à 14 et l'adapter exactement à la partie du profilé qui passe en regard de ces appareils, et ceci bien entendu pour toutes les ailes de ce profilé. On assure ainsi un refroidissement homogène dudit profilé, aussi bien sur les ailes verticales que sur les ailes horizontales, grâce aux chambres "anti-gravité" qui équipent l'appareil suivant l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de pulvérisation linéaire d'un liquide, notamment de refroidissement, du type qui comprend une pluralité de tubes (2i) disposés dans un caisson (4) pour amener le liquide dans un bec de pulvérisation allongé (5) formé dans la paroi du caisson, des moyens (6) d'injection de gaz dans ce caisson pour pulvériser le liquide amené dans le bec et l'entraîner hors du caisson, une pièce allongée (7) agencée dans le caisson au voisinage du bec de pulvérisation (5), cette pièce présentant une surface convexe (8) arrosée par le liquide sortant des tubes et deux faces délimitant, avec des parois complémentaires du caisson, deux fentes allongées (9l,92) convergeant vers le bec de pulvérisation et dans lesquelles le gaz force le liquide sortant desdits tubes, lesdites faces étant creusées d'encoches distribuées périodiquement et complémentairement suivant l'axe (X) de ladite pièce, appareil caractérisé en ce que ce chacun desdits tubes (2,) débouche dans une partie centrale (14) d'une chambre (111) associée adjacente à ladite surface convexe (8), ladite partie centrale (14) communiquant avec des première (15l) et deuxième (15 ) parties latérales de ladite chambre, lesdites parties latérales comprenant chacune une paroi concave (161,16,) s'ouvrant vers un bord de la surface convexe (8) et s'étendant au moins jusqu'à celui-ci, au droit d'une encoche (17,) de la pièce allongée pour l'une desdites parties latérales et au droit d'une plage plane (18'i) séparant deux telles encoches pour l'autre partie latérale, de manière à établir un débit uniforme du liquide sur les bords de la surface convexe, quelle que soit l'orientation du bec de pulvérisation. 2. Appareil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la partie centrale (14) de ladite chambre (lli) présente deux extrémités qui débouchent chacune dans une des parties latérales (15l,15 ) de ladite chambre, au niveau de la région centrale de ladite paroi concave. 3. Appareil conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ladite paroi concave (161, 162) est sensiblement cylindrique, d'axe perpendiculaire à l'axe (X) de la pièce allongée. 4. Appareil conforme à l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que ladite chambre (ils) présente une double symétrie, par rapport à un plan de symétrie axial de ladite pièce allongée et par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe (X) de ladite pièce. 5. Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une paroi de chacune des parties latérales (151,152) de ladite chambre est percée d'une entrée de gaz (19i,21t) de pulvérisation, mettant ladite partie en communication avec le caisson(4). 6. Appareil conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que le débouché de ladite entrée de gaz dans ladite partie latérale est écarté du bord adjacent de la paroi concave (16l,16) de ladite partie latérale (15"15). 7. Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les chambres (11,) sont formées dans un même bloc (10) accolé à la surface convexe (8) de la pièce allongée (7). 8. Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les entrées de gaz (19j,21i) des parties latérales des chambres (lli) sont percées dans une même plaque (12) constituant une paroi du caisson (4). 9. Appareil conforme à lune quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les chambres (lli), les entrées de gaz (19i,21i) et les entrées de liquide (20t) dans lesdites chambres sont formées dans un même bloc. 10. Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (2Si) pour alimenter sélectivement lesdits tubes en liquide. 11. Tunnel de refroidissement pour objets chauds équipé d'au moins un appareil de pulvérisation linéaire d'un liquide conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12. Tunnel conforme à la revendication 11, comprenant une pluralité d'appareils (14i) de pulvérisation linéaire disposés parallèlement les uns aux autres dans un même plan et échelonné suivant l'axe du tunnel, caractérisé en ce qu'une même nourrice (24l) alimente l'ensemble des tubes (2i) d'au moins un même rang dans les divers appareils, une vanne (25l) unique montée sur la nourrice commandant l'alimentation desdits tubes.