Brevet FR2894854A1 — publié le 20070622

CHAMBRE DE MELANGE ET DISPOSITIF DE PULVERISATION COMPORTANT UNE TELLE CHAMBRE La presente invention concerne une chambre permettant le melange d'un liquide avec un gaz, notamment integree a un dispositif permettant la pulverisation du melange. On connait une chambre de melange liquide - gaz pour pulverisateur qui s'etend selon une direction longitudinale, qui est delimitee par une enceinte, et qui comprend une ouverture d'entree pour 1'introduction du liquide situee a une premiere extremite longitudinale, des orifices pour 1'introduction du gaz, et une ouverture de sortie pour l'evacuation du melange liquide - gaz situee a la deuxieme extremite longitudinale. Cependant afin d'avoir une pulverisation efficace du melange, it est necessaire d'avoir une energie mecanique importante. Ainsi, en general, afin de compenser les pertes de charges se produisant dans 1'enceinte et les autres dispositifs associes permettant la pulverisation, le liquide est introduit avec une pression comprise entre 10 et 30 bars, ce qui a un cout. De plus, le liquide (et le melange) a une vitesse eleve, et, afin d'eviter toute usure rapide de 1'enceinte et des autres dispositifs associes, le liquide ne peut pas etre charge avec des particules ayant une granulometrie importante (a partir de 0,25 mm). Par ailleurs, afin d'eviter une separation precoce du liquide et du gaz, notamment clans le cas oil le gaz est de la vapeur d'eau, par condensation sur la surface interne de 1'enceinte, le gaz est introduit avec une pression superieure a 6 bars, ce qui entralne une forte consommation du gaz (le rapport de la masse du gaz sur la masse du liquide est souvent superieure a 0,3), ce qui a un cont. 2 2894854 La presente invention vise a realiser une chambre de melange pouvant etre utilisee notamment clans un dispositif de pulverisation ne presentant pas les inconvenients precites. 5 Selon 1'invention, les orifices d'introduction du gaz sont realises dans 1'enceinte et sont disposes de sorte que le gaz forme un film empechant tout contact entre le liquide et 1'enceinte et se melange avec le liquide a 1'interieur de 1'espace delimite par le film. 10 Par cette disposition particuliere des orifices d'introduction du gaz permettant la formation d'un film gazeux, le melange liquide - gaz se fait a 1' interieur de cette game gazeuse, sans utilisation de composant mecanique supplementaire, ce qui permet de considerablement 15 reduire les pertes de charge, et de charger le liquide avec des particules relativement importantes (ayant une granulometrie superieure a plusieurs millimetres). En outre, comme le melange n'est pas en contact avec 1'enceinte, la separation precoce est considerablement 20 reduite. Par ailleurs, le melange obtenu clans la chambre de combustion est d'une telle qualite que, dans le cas of it comprend de 1'eau (provenant par exemple de la vapeur d'eau comprise dans le gaz), c'est une emulsion. D'autres particularites et avantages apparaitront dans 25 la description detaillee de deux modes de realisation particuliers donnes a titre d'exemple non limitatif et illustres dans les dessins annexes dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe schematique d'un premier dispositif de pulverisation munie d'une chambre de 30 melange conforme a la presente invention, et La figure 2 est une vu similaire a la figure 1 d'un second dispositif de pulverisation. 3 2894854 Un dispositif de pulverisation 1 comprend une chambre de melange 2 Bans laquelle est realisee un melange liquide - gaz 3. Dans les presents mode de realisation, le dispositif de pulverisation 1 est integre a un bruleur, le 5 liquide 4 etant un combustible liquide, et le gaz 5 pouvant titre de 1'air, du gaz combustible, de la vapeur d'eau ou un melange d'au moms deux de ces elements. La chambre de melange 2 s'etend selon une direction longitudinale 6, et est delimitee par une enceinte 7 qui clans le present 10 exemple, est de forme cylindrique. La chambre de melange 2 comprend une ouverture d'entree 8 qui est situee a une premiere extremite longitudinale et qui permet 1'introduction du liquide 4. Dans les presents mode de realisation, 1'alimentation de la 15 chambre de melange 2 en liquide est realisee par un organe d'introduction 9 qui est relie a 1'ouverture d'entree 8 par au moms une conduite d'introduction 10 (en 1'occurrence par une conduite 10). La chambre de melange 2 comprend une ouverture de 20 sortie 11 qui est situee a la deuxieme extremite longitudinale et qui permet 1'evacuation du melange liquide - gaz 3. Dans les presents mode de realisation, un organe d'ejection 12 est relie a 1'ouverture de sortie 11 et comprend au moms une conduite de sortie 13 permettant la 25 pulverisation du melange a sa sortie. Dans le premier mode de realisation, 1'organe d'ejection 12 ne comprend qu'une conduite de sortie 13 qui est de forme cylindrique et qui est orientee selon la direction longitudinale 6. Dans le second mode de realisation, 1'organe d'ejection 12 comprend 30 deux conduites de sortie 13 qui sont de forme cylindrique, qui sont orientees de sorte que leur axe directeur 16 fasse un angle 17 avec la direction longitudinale 6 et qui sont disposees de fagon diametralement opposees. 4 2894854 La chambre de melange 2 comprend des orifices 14 qui permettent 1'introduction du gaz 5 et qui sont realises clans 1'enceinte 7 et la traversent. Ces orifices 14 sont disposes de sorte que le gaz 5, d'une part, forme un 5 film 15 empechant le liquide 4 de circuler contre 1'enceinte 7, et, d'autre part, se melange avec le liquide 4 a 1'interieur de 1'espace delimite par le film 15. Dans les presents modes de realisation, les orifices 14 d'introduction du gaz sont formes par 10 1'enceinte 7 qui est en un materiau poreux, c'est-a-dire permeable au gaz 5. De preference, afin d'ameliorer 1'efficacite de la separation du liquide 4 de 1'enceinte 7 par le film 15, 1'enceinte 7 est rectiligne et s'etend selon la direction 15 longitudinale 6. De meme, 1'ouverture d'entree 8 ainsi que la conduite d'introduction 10 sont orientees de sorte que le liquide 4 circule clans la chambre de melange 2 selon la direction longitudinale 6. Pour les memes raisons, les orifices 14 d'introduction du gaz sont disposes de fagon a 20 permettre une repartition la plus uniforme possible du gaz le long de la surface interne de 1'enceinte 7, tant longitudinalement que perpendiculairement a la direction longitudinale : ici, 1'integralite de 1'enceinte 7 est faite en une matiere permeable au gaz 5 (par exemple en 25 metal fritte). En outre, du fait de la nature des orifices 14, la direction du gaz 5 a leur sortie est perpendiculaire a la direction longitudinale 6. De plus, en sortie de la (des) conduite(s) de sortie 13, le melange 3 sort sous forme pulverisee, sans 30 quill soit necessaire que le dispositif de pulverisation 1 comprenne des organes disposes dans le flux du liquide 4 et du melange 3 pour realiser la pulverisation. 5 2894854 Ainsi, les avantages d'une telle chambre de melange 2 et d'un tel dispositif de pulverisation 1 sont nombreux. Le liquide 4 et le melange 3 ne viennent pas contact avec la chambre de melange 2, de ce fait le liquide 4 (et donc le 5 melange 5) peut contenir des particules dont la granulometrie est superieure a quelques millimetres. De ce fait egalement, le liquide 4 ne subit pas de perte de charge importante et it peut donc titre delivre a une pression bien plus faible que daps les pulverisateurs 10 classique : elle peut titre comprise entre 0,1 et 2 bar, et, de preference, entre 0,2 et 1 bar. Par ailleurs, toujours pour la meme raison, une fois le melange 3 realise, la separation precoce du liquide 4 et du gaz 5 est limitee, et, de ce fait, le gaz 5 peut titre delivre a une pression 15 bien plus faible que clans les pulverisateurs classique : elle peut titre comprise entre 0,1 et 3 bar, et, de preference, entre 0,2 et 1 bar (pour un liquide 4 ayant une viscosite comprise entre 1 et 50 centistokes, et de preference, entre 15 et 20 centistokes). Une consequence de 20 cet avantage est la faible consommation en gaz 5 : le rapport de la masse du gaz 5 a sur la masse du liquide 4 introduits clans la chambre de melange 2 est inferieure a 0,1 (comprise entre 0,06 et 0,2, ce rapport augmentant avec la viscosite du liquide 4 a pulveriser). 25 La presente invention n'est pas limitee aux modes de realisation decrits. I1 serait ainsi possible que la conduite de sortie soit de forme conique et son angle d'orientation peut titre compris entre 0 et 900 par rapport a la direction longitudinale. De plus, le nombre de 30 conduites de sortie peut titre superieur a deux. I1 serait aussi possible que 1'enceinte ne soit pas en matiere poreuse, mais presentent des petites canalisations, de preference regulierement reparties, ou soit realisee par un 6 2894854 assemblage d'elements dont certains d'entre eux presentent des espaces qui forment des canalisations. L'enceinte pourrait ainsi etre formee par un empilage de plaques (de rondelles) qui comportent chacune des rainures pouvant etre 5 realisees par usinage ou par emboutissage, les orifices qui de preference ont un diametre inferieur a 0,1 mm etant realises par la reunion des rainures de deux plaques adjacentes. De plus, le dispositif de pulverisation peut etre utilise pour la pulverisation de tout types de 10 liquides combustibles ou non. 7 REVENDICATIONS 1. Chambre de melange (2) s'etendant selon une direction longitudinale (6), delimitee par une enceinte (7), comprenant une ouverture d'entree (8) pour 1'introduction d'un liquide (4) situee a une premiere extremite longitudinale, des orifices (14) pour l'introduction d'un gaz (5), et une ouverture de sortie (11) pour 1'evacuation du melange liquide - gaz (3) situee a la deuxieme extremite longitudinale, caracterisee en ce que les orifices (14) sont realises clans 1'enceinte (7) et sont disposes de sorte que le gaz (5) forme un film (15) empechant le liquide (4) d'entrer en contact avec 1'enceinte (7) et se melange avec le liquide (4) a 1'interieur de 1'espace delimite par le film (15). 2. Chambre de melange (2) selon la revendication 1, caracterisee en ce que le liquide (4) est introduit clans la chambre (2) selon un flux parallele a la direction longitudinale (6). 3. Chambre de melange (2) selon la revendication 1 ou 2, caracterisee en ce que les orifices (14) sont disposes de facon a permettre une repartition uniforme du gaz (5) le long de la surface interne de 1'enceinte (7). 4. Chambre de melange (2) selon 1'une des revendications 1 a 3, caracterisee en ce que les orifices (14) sont orientes de sorte que la direction du gaz (5) a leur sortie est perpendiculaire a la direction longitudinale (6). 5. Chambre de melange (2) selon 1'une des revendications 1 a 4, caracterisee en ce que les orifices (14) sont formes par 1'enceinte (7) qui est 8 2894854 realisee en un materiau permeable au gaz (5), par exemple en metal fritte. 6. Chambre de melange (2) selon 1'une des revendications 1 a 5, caracterisee en ce que 1'enceinte (7) 5 est formee par un empilage de plaques qui comportent chacune des rainures, les orifices (14) etant realises par la reunion des rainures de deux plaques adjacentes. 7. Dispositif de pulverisation (1) caracterise en ce qu'il comprend une chambre de melange (2) conforme a 1'une 10 des revendications 1 a 6 et un organe dejection (12) relie a 1'ouverture de sortie (11) de la chambre de melange (2) et comprenant au moms une conduite de sortie (13) a la sortie de laquelle le melange (5) se presente sous forme pulverise. 15 8. Dispositif de pulverisation (1) selon la revendication 7, caracterise en ce que la conduite de sortie (13) est de forme cylindrique ou conique. 9. Procede de pulverisation, caracterise en ce que le liquide (4) introduit clans la chambre de melange (2) 20 conforme a 1'une des revendications 1 a 6 est delivre a une pression comprise entre 0,1 et 2 bar, et, de preference, entre 0,2 et 1 bar. 10. Procede de pulverisation, caracterise en ce que le gaz (5) introduit clans la chambre de melange (2) 25 conforme a 1'une des revendications 1 a 6 est delivre a une pression comprise entre 0,1 et 3 bar, et, de preference, entre 0,2 et 1 bar. 11. Procede de pulverisation, caracterise en ce que le rapport de la masse du gaz (5) a sur la masse du 30 liquide (4) introduits dans la chambre de melange (2) conforme a 1'une des revendications 1 a 6 est comprise entre 0,06 et 0,2.