Brevet FR2795346A1 — publié le 20001229

BUSE DE PULVERISATION A CHAMBRE DE TOURBILLONNEMENT MUNIE D'UNE NERVURE ANNULAIRE FRONTALE POSTERIEURE DE PASSAGE DE SORTIE La présente invention concerne les buses de pulvérisation, telles que décrites par exemple dans le document CH 421 009 A, dans lesquelles le fluide à pulvériser est amené par des canaux d'admission de fluide injectant le fluide de façon tourbillonnaire dans une chambre centrale de tourbillonnement limitée par une paroi périphérique à axe longitudinal, par une paroi antérieure à passage coaxial de sortie et par une paroi postérieure. Le ou les canaux d'admission de fluide sont conformés pour injecter le fluide dans la chambre de tourbillonnement selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal de la buse, ou axe du passage coaxial de sortie. Le passage coaxial de sortie présente une section transversale nettement réduite par rapport à la section transversale de la. chambre de tourbillonnement, et sa dimension est choisie en fonction du débit de la buse de pulvérisation et en fonction de la taille des gouttelettes à obtenir en sortie de la buse. Un problème important de telles buses de pulvérisation de liquide est le risque de bouchage de la buse. Ce risque est encore augmenté dans les buses destinées à pulvériser des liquides selon un débit relativement faible, car les canaux de la buse doivent alors avoir une section réduite. A défaut de réduire la section des canaux, en particulier la section du passage coaxial de sortie de buse en aval d'une chambre de tourbillonnement, la pulvérisation est défectueuse et les tailles de gouttelettes sont trop grandes. Ainsi, pour une taille de canaux donnée, en particulier pour une taille donnée de passage coaxial de sortie, une buse de pulvérisation fonctionne correctement si le débit est supérieur à un seuil minimal donné. Autrement dit, plus le seuil minimal désiré de débit est faible, plus les canaux doivent être petits, et plus les risques de bouchage sont grands. Egalement, leur réalisation est plus difficile et onéreuse. Le problème proposé par l'invention est de réduire le seuil de débit minimal d'une buse de pulvérisation à chambre de tourbillonnement et canal axial de sortie sans réduire la section transversale du canal de sortie et ainsi sans augmenter les risques de bouchage de la buse de pulvérisation. De façon similaire, l'invention vise à diminuer les risques de bouchage des buses de pulvérisation à faible débit. Ainsi, l'invention peut trouver application dans divers systèmes de pulvérisation pour différents types de liquides, et peut être avantageuse notamment pour la pulvérisation de produits susceptibles de provoquer un bouchage, par. exemple les laques. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, l'invention prévoit une buse de pulvérisation comprenant - une chambre centrale de tourbillonnement, limitée par une paroi périphérique de révolution à axe longitudinal, par une paroi antérieure à passage coaxial de sortie, et par une paroi postérieure, - au moins un canal d'admission de fluide traversant la paroi périphérique, ouvert dans la chambre centrale de tourbillonnement et conformé pour injecter tangentiellement le fluide dans la chambre de tourbillonnement, - le passage coaxial de sortie étant un tronçon de cône dont l'angle au sommet est compris entre 0 et 6 environ et converge vers la sortie, - une nervure annulaire frontale postérieure bordant l'orifice d'entrée du passage coaxial de sortie dans la chambre de tourbillonnement. De préférence, la buse comprend une pluralité de canaux d'admission régulièrement répartis en périphérie de la chambre de tourbillonnement. Selon un mode de réalisation avantageux, les canaux d'admission de fluide conduisent directement le flux d'entrée de fluide depuis des cavités antérieures périphériques jusqu'à la chambre centrale de tourbillonnement. La chambre de tourbillonnement peut avantageusement être de forme générale cylindrique. La nervure annulaire frontale postérieure est de préférence limitée par une arête intérieure circulaire à angle vif. Selon une première réalisation, la nervure annulaire frontale postérieure présente une section rectangulaire. En alternative, on peut prévoir que la nervure annulaire frontale postérieure présente une section triangulaire avec une face postérieure orientée radialement vers l'extérieur. De préférence, la nervure annulaire frontale postérieure présente un diamètre extérieur plus petit que le diamètre de la chambre centrale de tourbillonnement, laissant autour d'elle une portion annulaire libre de chambre centrale de tourbillonnement. Egalement, une amélioration de l'effet recherché par l'invention est obtenue en prévoyant que la nervure annulaire frontale postérieure est de hauteur telle que son sommet amont reste en retrait en aval de la zone postérieure de chambre centrale de tourbillonnement recevant les canaux d'admission de fluide, laissant entre la nervure annulaire frontale postérieure et la zone postérieure de chambre centrale de tourbillonnement un tronçon de chambre libre de hauteur suffisante qui favorise le tourbillonnement. Un mode de réalisation avantageux de l'invention est décrit ci-après en relation avec les figures 1 à 5, dans lesquelles - la figure 1 est une vue de côté partielle en coupe longitudinale d'une buse de pulvérisation selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle de la zone antérieure de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue d'arrière de la face postérieure d'une plaquette antérieure selon le mode de réalisation de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue de côté en coupe longitudinale selon le plan A de la plaquette antérieure ; et - la figure 5 est une vue à plus grande échelle de la zone centrale B de la figure 4. La buse de pulvérisation généralement illustrée sur les figures comprend un corps creux de buse 1, par exemple un corps à creux cylindrique, limité par une paroi externe périphérique 2 d'axe longitudinal I-I et de révolution, et fermé par une paroi externe antérieure radiale 3 munie d'un trou axial de sortie 4. Un noyau postérieur 5 est adapté dans le corps creux de buse 1, avec des canaux 6 et 7 d'amenée de fluide jusqu'à une ou plusieurs cavités antérieures périphériques 8, 8a et 8b. Le noyau postérieur 5 peut être d'une seule pièce, ou peur. être un assemblage de plusieurs pièces, par exemple un assemblage de deux pièces 5a et 5b comme illustré sur la figure 2. La face antérieure 16 du noyau postérieur 5 constitue une première surface de guidage du liquide à pulvériser. Le liquide à pulvériser est également guidé par la paroi postérieure 13 de la structure antérieure de buse. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, la structure antérieure de buse est constituée d'une part par la paroi externe antérieure radiale 3, et d'autre part par une plaquette antérieure 15 rapportée engagée en appui contre la face postérieure de la paroi externe antérieure radiale 3. La face postérieure de la plaquette antérieure 15 rapportée comprend des rainures formant des canaux latéraux d'admission de fluide 14, 14a et 14b, conduisant directement le flux d'entrée de fluide depuis les cavités antérieures périphériques 8, Sa et 8b jusqu'à une chambre centrale de tourbillonnement 9 elle-même réalisée dans la plaquette antérieure 15. On prévoit au moins un canal tel que le canal 14, conformé pour injecter le fluide tangentiellement dans la chambre centrale de tourbillonnement 9. La chambre centrale de tourbillonnement 9 est limitée par une paroi périphérique 10 de révolution à axe longitudinal I-I, par une paroi antérieure 11 à passage coaxial de sortie, et par une paroi postérieure. La paroi postérieure est constituée par le noyau postérieur 5, les parois périphérique 10 et antérieure il étant constituées par la plaquette antérieure 15. La chambre centrale de tourbillonnement 9 est de forme généralement cylindrique d'axe longitudinal I-I et de diamètre D2, et communique avec la face avant de la buse par un passage coaxial de sortie 12 traversant la plaquette antérieure 15 rapportée. Le passage coaxial de sortie 12 est coaxial avec la chambre centrale de tourbillonnement 9, et communique avec la chambre centrale de tourbillonnement 9 par un orifice d'entrée 29. Son diamètre D1 est plus petit que celui du trou axial de sortie 4 de la paroi externe antérieure radiale 3. Selon l'invention, une nervure annulaire frontale postérieure 30 borde l'orifice d'entrée 29 du passage coaxial de sortie 12 dans la chambre centrale de tourbillonnement 9. Simultanément, le passage coaxial de sortie 12 est sensiblement cylindrique, c'est-à-dire avec un angle de cône C à sommet dirigé vers la sortie et de valeur comprise entre 0 (trou cylindrique) et un maximum de 6 environ (trou tronconique à angle très faible). Dans une telle buse, la combinaison de ces deux dernières caractéristiques fait apparaître et accentue 1a présence d'une veine gazeuse annulaire pariétale 31 au bord intérieur de l'orifice d'entrée 29 dans 1e passage coaxial de sortie 12. Cette -veine gazeuse annulaire pariétale 31 provoque la réduction du débit de fluide à pulvériser, et permet de réaliser une granulométrie plus fine de la pulvérisation de liquide en sortie de la buse. Des essais ont permis de réduire le débit de la buse de pulvérisation dans un rapport de l'ordre de 30 %. Ainsi, le débit peut être réduit, et la granulométrie des gouttelettes en sortie de buse peut être plus fine, sans avoir à réduire le diamètre du passage coaxial de sortie 12. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, le diamètre intérieur de la nervure annulaire frontale postérieure 30 est égal au diamètre D1 de l'orifice d'entrée 29 du passage coaxial de sortie 12. Il y a ainsi continuité entre la surface intérieure de la nervure annulaire frontale postérieure 30 et la surface intérieure du passage coaxial de sortie 12. Egalement, la nervure annulaire frontale postérieure 30 est limitée par une arête intérieure 32 circulaire à angle vif, comme illustré sur la figure 5. Sur cette même figure, on voit que la nervure annulaire frontale postérieure 30 présente une section rectangulaire. En alternative, on pourrait prévoir une nervure annulaire frontale postérieure 30 présentant une section triangulaire, avec une face postérieure orientée radialement vers l'extérieur. La nervure annulaire frontale postérieure 30 présente un diamètre extérieur D3 qui doit rester inférieur au diamètre D2 de la chambre centrale de tourbillonnement 9. De la sorte, on prévoit, autour de la nervure annulaire frontale postérieure 30, une portion annulaire libre 33 de chambre centrale de tourbillonnement 9 dans laquelle est entretenu un tourbillon de fluide. Par exemple, comme illustré sur la figure 5, la section transversale de diamètre D2 de la chambre centrale de tourbillonnement 9 est occupée environ pour un tiers par le passage coaxial de sortie 12, pour un second tiers par la nervure annulaire frontale postérieure 30, et pour un troisième tiers par la portion libre 33. De préférence, la nervure annulaire frontale postérieure 30- présente une hauteur H1 telle que son sommet amont reste en retrait en aval de la zone postérieure de chambre centrale de tourbillonnement 9 recevant les canaux d'admission de fluide 14, 14a, 14b. Ainsi, on prévoit entre la nervure annulaire frontale postérieure 30 et la zone postérieure de chambre centrale de tourbillonnement 9 un tronçon cylindrique libre 34 de hauteur H2 dans lequel le fluide peut librement tourbillonner autour de l'axe I-I selon toute la section transversale de la chambre centrale de tourbillonnement 9. En d'autres termes, dans ce mode de réalisation avantageux, la chambre centrale de tourbillonnement 9 présente une hauteur H3, ou dimension dans le sens axial, qui est supérieure à la somme de la hauteur H4 de zone postérieure occupée par les orifices de sortie des canaux d'admission de fluide 14, 14a et 14b et de la hauteur H1 de la nervure annulaire frontale postérieure 30. Par exemple, de bons résultats sont obtenus en prévoyant des hauteurs H1 et H2 sensiblement égales l'une à l'autre. L'invention peut trouver application dans la pulvérisation de liquides plus difficiles à pulvériser, par exemple de mélanges à base d'eau, de laques. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1 - Buse de pulvérisation ayant - une chambre centrale de tourbillonnement (9) limitée par une paroi périphérique (10) de révolution à axe longitudinal (I-I), par une paroi antérieure (11) à passage coaxial de sortie (12), et par une paroi postérieure (5), - au moins un canal d'admission de fluide (14) traversant la paroi périphérique (10), ouvert dans la chambre centrale de tourbillonnement (9) et conformé pour injecter tangentiellement le fluide dans la chambre de tourbillonnement (9), caractérisé en ce que - le passage coaxial de sortie (12) est un tronçon de cône dont l'angle au sommet (C) est compris entre 0 et 6 environ et converge vers la sortie, - une nervure annulaire frontale postérieure (30) borde l'orifice d'entrée (29) du passage coaxial de sortie (12) dans la chambre de tourbillonnement. 2 - Buse de pulvérisation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de canaux d'admission (14, 14a, 14b) régulièrement répartis en périphérie de la chambre de tourbillonnement (9). 3 - Buse de pulvérisation selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que les canaux d'admission de fluide (14, 14a, 14b) conduisent directement le flux d'entrée de fluide depuis des cavités antérieures périphériques (8, 8a, 8b) jusqu'à la chambre centrale de tourbillonnement (9). 4 - Buse de pulvérisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la chambre centrale de tourbillonnement (9) est de forme générale cylindrique. 5 - Buse de pulvérisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le diamètre intérieur de la nervure annulaire frontale postérieure (30) est égal au diamètre (D1) de l'orifice d'entrée (29) du passage coaxial de sortie (12). 6 - Buse de pulvérisation selon la revendication 5 caractérisée en ce que la nervure annulaire frontale postérieure (30) est limitée par une arête intérieure (32) circulaire à angle vif. 7 - Buse de pulvérisation selon la revendication 6 caractérisée en ce que la nervure annulaire frontale postérieure (30) présente une section rectangulaire. 8 - Buse de pulvérisation selon la revendication 6 caractérisée en ce que la nervure annulaire frontale postérieure (30) présente une section triangulaire avec une face postérieure orientée radialement vers l'extérieur. 9 - Buse de pulvérisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que la nervure annulaire frontale postérieure (30) présente un diamètre extérieur (D3) plus petit que le diamètre (D2) de la chambre centrale de tourbillonnement (9), laissant autour d'elle une portion annulaire libre (33) de chambre centrale de tourbillonnement (9). 10 - Buse de pulvérisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que la nervure annulaire frontale postérieure (30) est de hauteur (Hl) telle que son sommet amont reste en retrait en aval de la zone postérieure de chambre centrale de tourbillonnement (9) recevant les canaux d'admission de fluide (14, 14a, 14b), laissant entre la nervure annulaire frontale postérieure (30) et la zone postérieure de chambre centrale de tourbillonnement (9) un tronçon cylindrique libre (34) de hauteur (H2) favorisant le tourbillonnement.