Brevet FR3055106A1 — publié le 20180223

l l. 809 LOODOZZ080£602 1Z 3055106 1 La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux systèmes de pulvérisation de liquides par disques rotatifs. Ces systèmes sont composés d'un disque, bol ou autre objet à symétrie de révolution axiale ou non appelé ci-dessous sous le terme générique de disque mis en rotation par un moteur en général électrique. Le disque, bol ou autre objet à symétrie de révolution axiale est alimenté en liquide par un ou plusieurs dispositifs d'injection. Le liquide s'étale sur la surface du disque et se résout en gouttelettes à sa périphérie ou près de sa périphérie. Un élément important de ces systèmes de pulvérisation est l'alimentation en liquide du disque. Cette alimentation doit se faire au centre du disque ou près du centre pour obtenir une bonne qualité d'homogénéité spatiale et de dispersion granulométrique sur les bords du disque, mais ne doit pas risquer d' abimer le moteur par suite d'infiltrations, en particulier le long de l'axe du moteur. Ce perfectionnement est relatif au dispositif d'injection en liquide. Il est connu que l'alimentation en liquide du disque se fait en général selon l'une des techniques suivantes : Dans une première méthode (figure 1), on alimente la face opposée au moteur (1) mettant en rotation le disque (2), bol ou autre objet à symétrie de révolution axiale par un tube (3) ayant le même axe de symétrie que le rotor du moteur. Cette technique nécessite en général qu'on solidarise le tube et le moteur par une jonction (4) qui va nécessairement être sur la trajectoire des gouttelettes émises par le disque. Il en résulte des zones d'accumulation en liquide sur la jonction et de gouttage qui sont en général gênants pour l'utilisateur. Pour éviter ces problèmes, il faut nécessairement alimenter en liquide la face du disque, bol ou autre objet à symétrie de révolution axiale adjacente au moteur. Une méthode (figure 2) est alors d'utiliser un axe de rotation creux (1) débouchant sur la surface du disque (2) opposée au moteur et d'alimenter ce disque à partir de l'axe creux. Cette technique fonctionne bien sous réserve que le moteur ait un axe de rotation suffisamment grand. Lorsqu'on utilise des micros moteurs, qui ont typiquement des diamètres d'axes de l'ordre du millimètre, cette technique n'est pas utilisable et on alimente le disque en liquide par un dispositif annulaire tel que montré sur la figure 3. Le liquide arrive par un tuyau (4) dans une chambre annulaire (5) entourant l'axe de rotation du moteur (1) et débouchant sur la surface du disque (2). Adjacente au moteur (1). Il faut alors très bien protéger le moteur des infiltrations de liquide en mettant un joint rotatif parfaitement étanche. Cette technique, assez délicate à mettre en oeuvre pratiquement compte tenu des tolérances de fabrication, entraine un coût au niveau de la fabrication et absorbe une partie non négligeable de la puissance du moteur. La présente invention propose une nouvelle méthode d'alimentation en liquide, ne respectant pas la symétrie de révolution du système, utilisable quel que soit le diamètre du disque, ll6091.0000a090£60212 3055106 2 simple à mettre en oeuvre, permettant d'obtenir une homogénéité et une dispersion granulométrique des aérosols équivalente à celle obtenue avec une alimentation symétrique et ne nécessitant pas une parfaite étanchéification du moteur. Cette nouvelle méthode présente un avantage certain par rapport à celles précédemment décrites. Il est connu en mécanique des fluides 5 que l'injection du liquide sur le disque constitue une singularité de l'écoulement et que toute singularité introduite dans un écoulement, par exemple un élargissement brusque ou progressif ou un changement de direction, perturbe localement l'écoulement en amont et en aval et nécessite une certaine longueur d'écoulement pour s'atténuer et disparaitre, d'autant plus grande que la perturbation est importante. Il est connu que cette longueur dépend principalement de la forme de 10 la singularité et, pour des écoulements à surface libre, des nombres de Reynolds et de Froude. Il est également connu que mieux la singularité accompagne l'écoulement, moins elle le perturbe. C'est ainsi qu'un coude profilé ayant un grand rayon de courbure perturbe beaucoup moins l'écoulement qu'un coude à angle droit. La présente invention s'appuie sur ces principes et sur la connaissance des écoulements sur 15 les disques rotatifs pour apporter une amélioration importante aux dispositifs d'alimentation. Dans le cas d'un écoulement sur un disque rotatif avec un injecteur ponctuel idéal centré sur l'axe, il est connu que les trois composantes du champ des vitesses, Vr vitesse le long d'un rayon du disque, Vt vitesse tangentielle au disque, et Vz vitesse perpendiculaire au plan du disque obéissent à la loi qualitative Vz«Vr«Vt, typiquement la vitesse axiale est 10 fois plus petite que la vitesse radiale 20 qui est elle-même dix fois plus petite que la vitesse tangentielle pouvant être approchée par la valeur Vt=co2r. Il est également connu que la pression à la surface du disque, est maximale au centre et décroit jusqu'à la pression atmosphérique à la périphérie. Ces connaissances permettent de dire que l'alimentation qui perturbe le moins l'écoulement est constituée par un ou plusieurs injecteurs tels que les composantes de la vitesse à 25 la sortie de l'injecteur ou des injecteurs soient aussi proches que possible des composantes de la vitesse de l'écoulement qui existeraient sur le disque avec un injecteur ponctuel idéal centré sur l'axe. Les figures 4 et 5 décrivent un mode de réalisation donné à titre d'exemple. L'injecteur est un tube cylindrique (6), dont l'axe est orienté selon le vecteur ri défini par Vt 30 (U) = a(ur) + f3(u8) + y(uz) où a= arctan-v, , = -2 - a (8)et- y (9) proche de 7-; /.7.7-> est le vecteur unitaire selon le rayon du disque, u0 est le vecteur unitaire tangentiel au disque et 77/z. est le vecteur unitaire selon l'axe de rotation du disque. L'extrémité (7) du tube (6), biseautée parallèlement à la surface du disque, est placée à une distance du disque correspondant t 1.001.0000a080£60i L2 3055106 3 à la hauteur de la surface libre du liquide à l'endroit où l'extrémité est placée, soit entre 10 micromètres et 10 mm selon les débits et à une distance de l'axe de rotation de l'ordre de grandeur de R/10 où R est le rayon du disque. La section droite S du tube au niveau de l'injecteur est telle que la vitesse débitante dans le conduit soient la plus proche possible de la vitesse de l'écoulement 5 au niveau de l'injection et le débit égal au débit souhaité. Dans ce système le liquide arrive toujours sur la face du disque (2) adjacente au moteur (1), mais la faible perturbation créée par l'injection de liquide empêche celui-ci de remonter jusqu'à l'axe du moteur (1) lorsque celui-ci est en rotation. Il est à noter que le tube décrit dans l'exemple est cylindrique, mais qu'il peut être 10 également convergent ou divergent Selon un autre mode de réalisation donné à titre d'exemple, l'alimentation en liquide du disque peut être réalisée à partir de plusieurs injecteurs, préférentiellement régulièrement répartis autour de l'axe de rotation, chaque injecteur obéissant aux mêmes conditions géométriques décrites dans le premier mode de réalisation. La section droite S de chaque tube au niveau de 15 l'injecteur est telle que la vitesse débitante dans le conduit soient la plus proche possible de la vitesse de l'écoulement au niveau de l'injection et le débit de chaque injecteur égal au débit total souhaité divisé par le nombre d'injecteurs. Si ces conditions sont parfaitement respectées, lorsque le disque est en rotation, le liquide 20 injecté ne peut remonter le courant jusqu'à atteindre l'axe de rotation. Il n'est plus besoin d' étanchéifier l'axe de rotation du moteur. Ce perfectionnement constitue un avantage certain par rapport aux appareils dépourvus de ce perfectionnement. La présente invention concerne le ou les dispositif(s) d'injection du liquide sur le disque 25 rotatif situé(s) du même côté que le moteur et décentré(s) par rapport à l'axe de rotation du disque. L L L 1.91.00001Z090£6021.Z REVENDICATIONS1. Système générant un aérosol, du type atomiseur à disque tournant, comportant un disque plan ou objet à symétrie de révolution axial ou non mis en grande vitesse de rotation par un moteur, un dispositif d'alimentation en liquide caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation est situé du même côté du disque que le moteur et décentré par rapport à l'axe de rotation du disque 2. Système générant un aérosol, du type atomiseur à disque tournant, comportant un disque plan ou objet à symétrie de révolution axiale mis en grande vitesse de rotation par un moteur, plusieurs dispositifs d'alimentation en liquide caractérisé en ce que les dispositifs d'alimentation sont situés du même côté du disque que le moteur et décentrés par rapport à l'axe de rotation du disque. - 15 3. Système générant un aérosol, du type atomiseur à disque tournant, comportant un disque plan ou objet à symétrie de révolution axiale ou non mis en grande vitesse de rotation par un moteur, un ou plusieurs dispositifs d'alimentation en liquide, selon les points 1 ou 2 caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation est un tube dont l'extrémité présente un biseau parallèle un 20 disque plan ou parallèle localement à l'objet à symétrie de révolution axiale ou non. 4. Système générant un aérosol, du type atomiseur à disque tournant, comportant un disque plan ou objet à symétrie de révolution axiale mis en grande vitesse de rotation par un moteur, un 25 dispositif d'alimentation en liquide, selon le point 3 caractérisé en ce que le ou les tubes font un angle proche de 90° avec la normale au disque. 5. Système générant un aérosol, du type atomiseur à disque tournant, comportant un disque plan ou objet à symétrie de révolution axiale mis en grande vitesse de rotation par un moteur, un 30 dispositif d'alimentation en liquide, selon le point 3 caractérisé en ce que le ou les tubes ont une section droite totale telle que la vitesse débitante soit proche de la vitesse de rotation du disque au niveau de l'injection.