Brevet FR2781678A1 — publié le 20000204

APPAREIL DE DIFFUSION D'UN PRODUIT LIQUIDE TEL QU'UN DESINFECTANT POUR LE TRAITEMENT DE LOCAUX OU DE SURFACES PAR VOIE AERIENNE L'invention concerne un appareil de diffusion par atomisation d'un produit liquide tel que par exemple un désinfectant ou un désodorisant destiné au traitement de locaux ou de surfaces par voie aérienne. On connaît déjà des dispositifs permettant la décontamination de locaux par pulvérisation de solutions bactéricides sous forme de jet de particules et gouttelettes d'une solution mise en suspension dans l'air ambiant des locaux à traiter. C'est notamment le cas du brevet français FR-2.414.337 qui décrit une buse d'éjection apte à assurer la pulvérisation d'une solution bactéricide; la buse est alimentée en solution bactéricide depuis une réserve par une pompe hydraulique véhiculant la solution sous pression dans une canalisation jusqu'à la buse. On connaît encore dans le brevet français FR- 2.448.930 un dispositif d'atomisation d'un produit désinfectant dans lequel la buse est une buse d'atomisation disposée dans un flux d'air mis en circulation forcée par un groupe moto- ventilateur; la buse est alimentée simultanément en air comprimé d'une part et d'autre part en liquide désinfectant sous pression à partir d'un réservoir de liquide et d'un système de pompage qui pressurise ce dernier de sorte que la buse délivre un jet de produit désinfectant atomisé dans un flux d'air circulant. Tous ces dispositifs ont en commun l'utilisation d'une buse alimentée sous pression en fluide décontaminant. Même dans l'hypothèse ou la diffusion se fait dans un flux d'air, ces réalisations antérieures ont toutes l'inconvénient d'abord de nécessiter une mise sous pression qui requiert au moins un système de pompage, et de ne procurer qu'une atomisation partielle de la solution comprenant une proportion de gouttelettes non négligeable; or, on sait bien que plus la taille des gouttelettes augmente dans un jet vaporisé plus elles ont tendance à se déposer rapidement c'est-à-dire à diffuser moins largement 2 - autour de la buse de projection. Ceci se traduit par une surconsommation de produit pour un même volume à traiter. La présente invention vise précisément à palier les inconvénients des systèmes antérieurs en proposant un appareil pour diffuser un mélange air liquide tel que désinfectant par exemple avec un débit relativement important en procurant un mélange gazeux très homogène sans pouvoir mouillant c'est-à-dire ne comportant plus de gouttelettes de produit. A cet effet, l'appareil de diffusion d'un produit liquide conforme à l'invention, tel que par exemple un désinfectant pour le traitement de locaux ou de surfaces par voie aérienne est constitué d'au moins un réservoir contenant le produit liquide à diffuser, une turbine à air entraînée par un moteur et un diffuseur capable de prélever par effet Venturi le produit liquide dans le réservoir auquel il est relié par une canalisation; cet appareil se caractérise notamment en ce que son diffuseur est monté dans l'axe et en avant du flux d'air produit par la turbine à l'extrémité rétrécie d'une chambre de compression tronconique dont la base est couplée de manière étanche à la sortie de la turbine. Une telle construction permettant d'associer un groupe moto-ventilateur à un diffuseur particulier qui sera décrit en détail plus loin, procure au dispositif au moins deux avantages qui se cumulent; la forme tronconique de la chambre de compression a pour premier effet d'accélérer considérablement la vitesse du flux d'air au niveau du diffuseur procurant ainsi par effet Venturi, l'aspiration du liquide et sa diffusion sous forme micronisée comme il sera détaillé plus loin. L'autre effet résultant de la conicité de la chambre de compression se trouve dans l'échauffement relativement important du flux d'air par application directe de la loi de Mariotte. En effet, pour un volume d'air constant produit par la turbine à la base de la chambre de compression y accédant à la pression atmosphérique, on comprend bien que ce même volume soit récupéré à la sortie du diffuseur sous une pression - 3 - nettement supérieure si bien que le produit de la pression par le volume d'air augmente considérablement et selon la loi de Mariotte se traduit nécessairement par une augmentation proportionnelle de température. Ainsi suffit- il à l'homme du métier de choisir correctement le dimensionnement de la chambre de compression tronconique, c'est-à-dire les surfaces d'entrée et de sortie et la hauteur de la chambre, pour obtenir dans un volume d'air donné une température déterminée compatible avec le produit à diffuser afin d'éviter sa détérioration s'il entre dans sa composition des produits plus ou moins volatils tout en limitant les pertes de charges à leur minimum; on comprend alors que le réchauffement de l'air passant d'autre part à grande vitesse dans le diffuseur contribue à nettement favoriser l'atomisation du produit liquide que l'on souhaite diffuser. Ce sera particulièrement le cas pour des produits comportant en combinaison de l'eau oxygénée. Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, il est prévu de compléter les effets résultant de la vitesse et de la température du flux d'air par un effet de forte dépression obtenue par la mise au point d'un diffuseur disposé comme on l'a dit à la sortie rétrécie de la chambre de compression. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore mieux de la description qui va être donnée d'un exemple préféré, quoique non limitatif, d'un appareil d'atomisation d'un produit liquide pour la désinfection de locaux en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue générale en perspective de l'appareil présenté sous une forme compacte de valise, - la figure 2 est une vue de face en élévation et en coupe de l'appareil représenté en figure 1 - les figures 3 représentent le diffuseur conforme à l'invention et des pièces constitutives: représentation en coupe verticale et axiale des pièces (figures 3a et 3b), vue de face arrière de la pièce externe du diffuseur (figure 3c), et vue en coupe verticale et axiale de l'ensemble monté (figure 3d). - 4 - Conformément aux figures et selon une variante d'exécution préférée de l'invention, l'appareil de diffusion de désinfectant liquide se présente sous la forme d'une enceinte compacte du genre valise 1 facilement transportable au moyen d'une poignée 2 et pouvant le cas échéant reposer sur le sol par exemple au moyen de roulettes 3 selon une forme générale avantageusement semblable à celle représentée en figure 1. Le remplissage du réservoir 4, partiellement montré sur la figure 2, se fait par l'intermédiaire d'un classique bouchon 5 disposé de manière accessible en face du diffuseur 6. A l'intérieur de la valise 1, et selon la figure 2, le groupe moto- ventilateur comprenant une turbine 7 (figure 2), couplée à un moteur d'entraînement 8, est monté selon l'axe xx' du diffuseur 6. Selon une disposition particulièrement avantageuse, l'axe xx' présente à l'intérieur de la valise 1 une inclinaison d'environ 45 par rapport au support, -généralement le sol-, sur lequel repose normalement l'enceinte ou la valise 1 lorsque l'appareil est en fonctionnement. Naturellement, l'alimentation du moteur 8, avantageusement un moteur du type universel tournant à 22.000 tours/minute se fait sous 220 volts par l'intermédiaire d'un cordon d'alimentation électrique 9 directement relié au bobinage du moteur ou par l'intermédiaire d'un ensemble commutateur 10 pouvant, le cas échéant, comporter un minuteur de fonctionnement; accessoirement, un compteur 11 peut être utilisé pour comptabiliser le temps d'utilisation de l'appareil, par exemple. Conformément à la caractéristique essentielle de l'invention le groupe moto-ventilateur 7,8 est relié au diffuseur 6 par l'intermédiaire d'une chambre de compression 12 de forme tronconique. Par sa base 121 ladite chambre 12 est reliée à la sortie du groupe moto- ventilateur 7,8; de même, la sortie retrécie 122 de la même chambre de compression tronconique est reliée accueille par simple emboîtement la pièce externe cylindrique du diffuseur 6. Pour ce faire, la zone sommitale de la chambre de compression 12 est prolongée vers l'extérieur par un manchon cylindrique coaxial à l'intérieur duquel vient s'emboîter le diffuseur 6 qui sera détaillé plus loin. Selon une exécution particulièrement avantageuse telle que schématiquement représentée sur la figure 2, le moteur 8 est agencé pour être directement dans le flux d'air produit par la turbine 7 lorsque le moteur 8 tourne, de telle manière que l'échauffement du moteur vienne contribuer à réchauffer l'air de la turbine tout en refroidissant les bobinages du même moteur augmentant ainsi son rendement électrique. On estime que selon la configuration de cette variante qui sera exactement précisée plus loin, l'échauffement du flux d'air directement imputable aux pertes calorifiques du moteur est d'environ 20 C. Un tel montage exige donc de canaliser le flux d'air produit par la turbine 7 tout autour du moteur 8 à l'intérieur d'un manchon 13 permettant de décaler l'ensemble moteur 8 et turbine 7 axialement afin que le moteur ne vienne pas encombrer la chambre de compression 12. Dans ces conditions, la surface d'entrée 121 correspondant à la chambre 12 est connectée au manchon 13 et non plus directement à la sortie d'air de la turbine 7. Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, il sera maintenant donné une description du diffuseur 6 équipant l'appareil en référence aux figures 3. Le diffuseur 6 comprend une première pièce cylindrique externe 15 (figures 3b, 3c) de diamètre interne égal à D dont une extrémité est libre et l'autre obturée partiellement par un fond 16 comportant axialement une ouverture circulaire 17 de diamètre égal à d_ coopérant avec une deuxième pièce 18 (figure 3a), formée d'un disque de diamètre d2 inférieur à D muni d'un côté 181 d'un ajutage 19 qui corresponde, de l'autre côté 182, avec un organe tubulaire de connection 20 à la canalisation 21 reliant le réservoir 4; cette pièce 18 est solidarisée coaxialement à la première pièce 15, à proximité de son extrémité libre, -6- au moyen d'au moins deux éléments de liaison radiaux 22, à une distance L du fond 16 apte à créer une dépression suffisante pour aspirer et atomiser le produit liquide en sortie de l'ajutage 19. Afin d'homogénéiser le gaz pulvérisé à la sortie du diffuseur 6, on équipera celui-ci de pâles inclinées 25 destinées à imprimer au gaz une rotation sur lui-même. Après de très nombreux essais, il a été retenu de disposer sur toute la longueur L comprise entre le fond 16 de la première pièce 15 et la face intérieure 181 de la deuxième pièce 18 un certain nombre de pâles 25, par exemple six, avantageusement identiques, planes, parallèles à l'axe xx' du diffuseur 6 et inclinées dans le même sens depuis la face interne de la première pièce cylindrique 15 à laquelle elles sont rattachées, d'un même angle, par exemple 30 , par rapport à un rayon R issu de la ligne de rattachement 26. L'organe tubulaire de connexion 20 met en communication l'ajutage 19 présentant par exemple un diamètre de sortie de 2, 5 mm, avec le réservoir 4 au moyen d'une canalisation 21 avantageusement souple traversant le voile 71 supportant l'ensemble moto-ventilateur 7,8. Selon une caractéristique accessoire de l'invention, le tube 21 peut être interrompu par une vanne pointeau 27 ou similaire permettant un réglage précis de la quantité de produit à diffuser et prélever dans le réservoir 4 par un presse- étoupe 28 disposé de telle manière que le niveau minimum du liquide prélevé soit toujours au-dessus d'un niveau minimum destiné à recueillir les dépôts 29 de produits indésirables; ainsi peut-on se dispenser d'un filtre dans la canalisation 21 sans pour autant risquer le colmatage de l'ajutage 19 au centre du diffuseur 6. Selon une autre caractéristique, l'axe xx' du diffuseur 6 est incliné d'environ 45 par rapport au support, -généralement le sol-, sur lequel repose normalement l'enceinte ou la valise 1; cette disposition permet une diffusion rationnelle et optimale du produit dans le local à désinfecter ou à désodoriser conformément à -7- de multiples essais qui ont été menés positivement dans ce sens. Cette disposition permet en outre de dégager un volume 30 suffisant dans la partie inférieure de la valise 1 dont le fond est entièrement dégagé et donc en contact avec l'air ambiant pour procurer l'entrée d'air à la turbine 7. Naturellement, le dégagement au fond de la valise 1 peut être avantageusement obturé par une grille de protection 31 non représentée sur la figure 2. Des essais concluants de pulvérisation d'un produit contenant des peroxydes stabilisés non ioniques, de l'ammonium quaternaire, du terpineol, de l'anti-mousse et de l'éthanol ont été menés pour la désinfection d'un local en utilisant l'appareil conforme à la description qui vient d'être donnée, comportant ou utilisant les caractéristiques qui suivent: diffusion du mélange air/désinfectant avec un débit d'environ 100 m3/heure. - diamètre des particules du gaz pulvérisé compris entre 5 et 12 tm procurant une pulvérisation sans pouvoir mouillant, c'est-à-dire ne comportant pratiquement aucune gouttelette de produit. - caractéristiques mécaniques: * diffuseur: * D = 48 mm * dl = 19 mm d2 = 40 mm * L = 10 mm * Largeur d'une pâle = 22,5 mm * Diamètre ajutage = 2,5 mm * Groupe moto-ventilateur: * Puissance moteur = 370 W * Vitesse moteur = 22.000 tours/minute * Tension = 220 V * Turbine * pression 300 mbars * Débit 25 litres/seconde soit 0,025m3/seconde * Chambre de compression tronconique: * Diamètre de la base = 140 mm - 8 - * Diamètre de sortie = 48 mm - caractéristiques hydrauliques: * vitesse à la sortie de la turbine = 1,6 m/s * vitesse à l'entrée du diffuseur: 15 m/s * vitesse à la sortie du diffuseur: 88 m/s * pression la sortie de la turbine = 1000 mb * pression à l'entrée du diffuseur = 1008,5 mb * pression à la sortie du diffuseur = 1140 mb * dépression au centre du diffuseur: 370 mb * température de l'air au centre du diffuseur: C. Il est à noter que tous ces résultats ont été obtenus par application de la loi de Mariotte (P.V. = constante à température donnée). L'homme de l'art n'aura aucune difficulté à adapter dans chaque cas les caractéristiques mécaniques de l'appareil en tenant compte des seuls enseignements du brevet et ce, soit en fonction du produit utilisé, soit en fonction de la qualité du mélange pulvérisé que l'on souhaite. Selon enfin une dernière caractéristique accessoire de l'invention, il est prévu de réaliser en un seul moulage l'ensemble des pièces formant l'enveloppe interne du groupe moto-ventilateur 7,8, le manchon 13, la chambre de compression 12 et le manchon dans lequel s'emboîte axialement le diffuseur 6. Selon une configuration préférée, les espaces restant entre la colonne centrale disposée en diagonale et le reste du volume de la valise 1 sont utilisés comme réservoirs pour le produit liquide à pulvériser, comme indiqué sur la figure 2 en référence 4 et 4'; le diffuseur 6 encastré dans son manchon cylindrique est maintenu en cette position par à une contreplaque vissée sur la partie externe et inclinée de la valise 1 comme montrée sur la figure 2. De préférence, toutes les parties moulées de la valise 1 seront réalisées en une matière plastique. Enfin, si l'application la plus courante de l'appareil est la désinfection ou la désodorisation de locaux ou de surfaces par voie aérienne comme il a été dit, -- 9 -- il est tout à fait envisageable d'appliquer ce même dispositif à d'autres fins comme par exemple le traitement ou la vaccination de volailles dans un enclos d'élevage, etc... - 10 - REVENDICATIONS 1 - Appareil de diffusion d'un produit liquide tel qu'un désinfectant pour le traitement de locaux ou de surface par voie aérienne comprenant au moins un réservoir (4) contenant le produit liquide à diffuser, une turbine à air (7) entraîné par un moteur (8) et un diffuseur (6) capable de prélever par effet Venturi le produit liquide dans le réservoir (4) auquel il est relié par une canalisation (21) caractérisé en ce que le diffuseur (6) est monté dans l'axe (xx') et en aval du flux d'air produit par la turbine (7), à l'extrémité rétrécie (122) d'une chambre de compression (12) tronconique dont la base (121) est couplée de manière étanche à la sortie de la turbine (7). 2 - Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dimensions de la chambre de compression tronconique (12) sont choisies pour créer un échauffement de l'air propulsé par la turbine (7) et ainsi contribuer à l'atomisation du produit liquide, tout en restant compatible avec les éléments éventuellement volatils qui le composent et en limitant les pertes de charges à leur minimum. 3 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le diffuseur (6) comprend une première pièce cylindrique (15) de diamètre interne égal à D dont une extrémité est libre et l'autre obturée partiellement par un fond (16) comportant axialement une ouverture circulaire (17) de diamètre égal à d1 centrée sur l'ace de la pièce (15), coopérant avec une deuxième pièce (18) formée d'un disque de diamètre d2 inférieur à D muni d'un côté (181) en son centre d'un ajutage (19) qui corresponde de l'autre côté (182) avec un organe tubulaire de connexion (20) à la canalisation (21) reliant le réservoir (4), et solidarisée coaxialement à la première pièce (15) à proximité de son extrémité libre au moyen d'au moins deux éléments radiaux (15) de liaison (22), à une distance L du fond (16), apte à créer une dépression suffisante pour - 11 - aspirer et atomiser le produit liquide en sortie de l'ajutage (19). 4 - Appareil selon la revendication 3 caractérisé en ce que, pour homogénéiser la diffusion, on dispose sur toute la longueur L comprise entre le fond (16) de la première pièce (15) et la face intérieure (181) de la deuxième pièce (18), des pâles (25) avantageusement identiques, planes, parallèles à l'axe xx' du diffuseur (6) et inclinées dans le même sens depuis la face interne de la première pièce cylindrique (15) à laquelle elles sont rattachées, d'un même angle par rapport à un rayon R issu de leur ligne de rattachement (26). - Appareil selon l'une quelconque de revendications précédentes caractérisé en ce que le moteur (8) d'entraînement de la turbine (7) est agencé pour être dans le flux d'air avec lequel il échange ses calories. 6 - Appareil selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'ensemble moteur/turbine (7,8) est disposé à l'intérieur d'un manchon cylindrique (13) raccordé d'un côté à la base (121) de la chambre de compression (12) et de l'autre à une entrée d'air (31). 7 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la quantité de produit liquide diffusé est réglé par une vanne pointeau (27) ou similaire, intercalée dans la canalisation (21) reliant le diffuseur (6) au réservoir (4). 8 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'ensemble formé par le groupe moteur (8)/turbine (7)/ chambre (12)/ diffuseur (6) et leurs éventuels accessoires de commandes (10,11,27) tels que commutateur, compteur, minuterie, vanne sont disposés dans une enceinte compacte du genre valise (1) dont on utilise les volumes libres comme réservoir (4,4') de produit liquide. 9 - Appareil selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'axe xx' du diffuseur (6) est incliné d'environ 45 par rapport au support sur lequel repose normalement - 12 - l'enceinte ou la valise (1).