Brevet FR3146075A1 — publié le 20240830

La présente invention a pour objet un dispositif de pulvérisation centrifuge d’un produit liquide, ledit dispositif comprenant un moteur électrique rotatif mobile (1) en rotation autour d’un axe (XX’) et disposé dans un fourreau concentrique (2). Le dispositif de pulvérisation centrifuge selon l’invention est configuré de manière à pouvoir empêcher la pénétration de liquide dans le moteur électrique (1), sans avoir recours à des organes d'étanchéité statique tel que des joints d'étanchéité ou des roulements à billes étanches, en profitant de la rotation rapide du moteur (1) pour créer une surpression d'air au voisinage de l'axe de rotation du moteur (XX’), ayant pour effet de diriger l'intégralité du liquide de sorte qu'il s'éloigne de l'axe de rotation du moteur Figure pour l'abrégé : 1 DISPOSITIF DE PULVERISATION CENTRIFUGE DE LIQUIDE AVEC ETANCHEITE DYNAMIQUE SANS FRICTION Domaine technique de l’invention La présente invention appartient au domaine technique des dispositifs de pulvérisation centrifuge de liquide. La présente invention concerne plus particulièrement de tels dispositifs dans lesquels l’étanchéité est réalisée de manière dynamique. Arrière-plan technique A l’heure actuelle, les dispositifs de dispositifs de pulvérisation centrifuge de liquide connus de l’homme du métier comprennent typiquement un moteur électrique rotatif mobile en rotation autour d’un axe et disposé dans un fourreau concentrique, un support de disque monté sur l’axe du moteur et un disque rotatif de faible épaisseur fixé sur ce support de disque. Le moteur permet de mettre le disque en rotation à une vitesse très élevée. Le fourreau est généralement coiffé d'une capsule dont la face supérieure est très proche de la face inférieure du disque sans toutefois être en contact avec elle. Un réseau de canalisations formés dans le fourreau et la capsule de manière à former un réseau continu et étanche permet d’introduire le liquide à pulvériser dans ces dispositifs de pulvérisation. La vitesse du disque étant très élevée, le liquide est fractionné en une multitude de gouttelettes de très petites dimensions dès qu'il arrive en contact avec le disque, et ces gouttelettes sont alors projetées à grande vitesse dans toutes les directions, dans le plan du disque. Dans de tels dispositifs de pulvérisation centrifuge de liquide, alors que la quasi-totalité du liquide est pulvérisé, il arrive que des volumes résiduels de liquide n'entrent pas en contact avec la face inférieure du disque rotatif et s'écoulent vers l'axe du moteur, constituant ainsi un risque de défaillance de composants mécaniques, électriques ou électroniques au sein du moteur par corrosion ou par inondation. Pour pallier un tel risque de défaillance, une solution classique consiste à placer un joint d'étanchéité ou un roulement à billes étanche entre l'axe du moteur électrique (partie tournante) et l'alésage du fourreau (partie fixe) dans le but de confiner les éventuels résidus de liquide en amont des parties sensibles du moteur électrique. Cependant, la vitesse de rotation du moteur électrique étant très élevée, l'usure de ces composants est rapide, ce qui implique de fréquentes opérations de maintenance, voire même un risque de défaillance précoce. Afin de pallier les inconvénients précités, le demandeur a mis au point un dispositif de pulvérisation centrifuge d’un produit liquide permettant d'empêcher la pénétration de liquide dans le moteur électrique, sans avoir recours à des organes d'étanchéité statique tel que des joints d'étanchéité ou des roulements à billes étanches, en profitant de la rotation rapide du moteur pour créer une surpression d'air au voisinage de l'axe de rotation du moteur, ayant pour effet de diriger l'intégralité du liquide de sorte qu'il s'éloigne de l'axe de rotation du moteur. Plus particulièrement, le demandeur a mis au point un dispositif de pulvérisation centrifuge d’un produit liquide comprenant : - un moteur électrique rotatif mobile en rotation autour d’un axe de rotation XX’, ledit moteur électrique rotatif comprenant une partie arrière de diamètre D et d’axe de symétrie et une partie avant de diamètre d disposée dans le prolongement de ladite partie arrière et de même axe de symétrie, avec d étant inférieur à D, - une chambre statique) sous forme de fourreau disposé de façon concentrique audit moteur électrique rotatif par rapport audit axe de rotation XX’ et entourant partiellement la partie arrière du moteur électrique rotatif, ladite chambre statique présentant une face arrière et une face avant, ladite chambre statique comportant un premier moyen d’acheminement du liquide à pulvériser formé longitudinalement pour permettre audit liquide de circuler depuis la face arrière de la chambre statique jusqu’à la face avant de la chambre statique, - un support conçu pour être monté de façon concentrique sur la partie avant dudit moteur électrique et sur lequel est fixé - un objet à symétrie de révolution axiale tel qu'un disque plan, de préférence de faible épaisseur (notamment de l’ordre de 0,1 à 1 mm), ce disque étant apte à être entraîné en rotation à grande vitesse par ledit moteur électrique rotatif, - une capsule emboitée de manière concentrique sur ladite face avant de la chambre statique, de manière que la face supérieure de ladite capsule soit disposée juste en deçà dudit disque plan pour éviter tout contact avec ledit disque plan, en en étant séparé d’une distance ε (de préférence comprise entre 0,05 mm et 0,5 mm), ladite capsule présentant une face latérale intérieure entourant ledit support, ladite capsule comportant un deuxième moyen d’acheminement du liquide à pulvériser formé longitudinalement pour permettre audit liquide de circuler depuis ladite face avant de la chambre statique jusqu’à la face dudit disque plan située en vis-à-vis de la face supérieure de ladite capsule, lesdits premier et deuxième moyens d’acheminement, ladite capsule et ladite chambre statique étant disposés dans ledit dispositif de pulvérisation centrifuge de manière que lesdits premier et deuxième moyens d’acheminement soient en communication fluidique et forme un réseau continu permettent l’acheminement du liquide à pulvériser depuis la face arrière de la chambre statique jusqu’à la face dudit disque plan située en vis-à-vis de la face supérieure de ladite capsule, le dispositif de pulvérisation selon l’invention étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre des orifices borgnes formés radialement dans ledit support et s’étendant radialement vers l’axe XX’, et en ce que ladite face intérieure de ladite capsule présente la forme d’une tuyère divergente dont la section perpendiculairement à l’axe XX’ présente un diamètre croissant jusqu’au niveau de la face supérieure de la capsule. De manière avantageuse, le moteur électrique peut être monté dans le fourreau au moyen de plusieurs vis. A titre de moyens d’acheminement (premier et deuxième moyens d’acheminement), on utilisera de manière avantageuse des canalisations, et notamment des canalisations cylindriques. En ce qui concerne les orifices borgnes formés radialement dans le support (notamment par usinage ou moulage, ou tout autre moyen de formage adapté à cette technologie), ils permettent de créer des poches d’air. De préférence, ils peuvent se présenter sous forme d’aubes de turbine ou de cylindres. La combinaison de la présence des orifices borgnes formés radialement dans le support et la face intérieure de la capsule en forme de tuyère divergente ont pour effet que lorsque le moteur est en rotation rapide, l'air contenu dans les orifices borgnes formés dans le support subit une force centrifuge, créant ainsi un gradient de pression d'air, avec une surpression d'air à l'extérieur des orifices borgnes (ou poches) et une dépression d'air près de l'axe de rotation. La combinaison de la géométrie de la tuyère et de ce gradient de pression d'air induit un débit d'air en direction de l'avant, où le diamètre de l'alésage est plus important. Les canaux favorisant la circulation d'air autour du moteur permettent à ce débit d'air de s'établir de façon stable, de sorte qu'il s'oppose aux éventuels écoulements de liquides en direction de l'axe du moteur tout en les redirigeant vers l'extérieur, garantissant ainsi la mise en contact de l'intégralité du liquide avec la face inférieure du disque rotatif et en conséquence sa pulvérisation et éjection. De manière avantageuse, le réseau continu permettant l’acheminement du liquide à pulvériser peut être rendu étanche à l'aide de joints toriques disposés respectivement entre la capsule et la chambre statique, ainsi qu’entre le moteur électrique rotatif et le support. De manière avantageuse, le dispositif selon l’invention peut en outre comprendre un raccord pour introduire le liquide à pulvériser dans le dispositif selon l’invention, ce raccord étant disposé sur la face arrière de la chambre statique de manière à être communication fluidique avec le réseau continu. Le liquide à pulvériser que l’on introduit ainsi dans le dispositif via le raccord peut être mis en mouvement à l'aide d'une pompe (non représentée), pour être ensuite conduit à travers le réseau de canalisations jusqu'à arriver en contact avec la face inférieure du disque. De manière avantageuse, le dispositif selon l’invention peut en outre comprendre un ventilateur à débit élevé disposé sous le dispositif selon l’invention. Il permet, en créant un flux d'air puissant, de dévier la trajectoire des gouttelettes dans une direction parallèle à l'axe de rotation du disque. De manière avantageuse, le dispositif selon l’invention peut en outre comprendre en outre un tachymètre adapté pour contrôler la vitesse de rotation du moteur, de manière à éviter que le liquide à pulvériser ne pénètre dans le dispositif selon l’invention lorsque le disque tourne à vitesse nominale. D’autres avantages et particularités de la présente invention résulteront de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux figures et aux exemples suivants. Brève description des figures Les exemples suivants illustrent l’invention, en liaison avec les figures commentées ci-dessus, sans toutefois en limiter la portée : : La est une représentation schématique en perspective montrant la coupe transversale d’un exemple de dispositif de pulvérisation centrifuge selon l’invention (les parties intérieures du dispositif étant illustrées sur la coupe et les parties extérieures en perspective) ; : la est également une représentation schématique en perspective montrant la coupe transversale du dispositif de pulvérisation centrifuge représenté sur la , mais sans le disque plan rotatif ; : la est une représentation schématique en coupe transversale du dispositif de pulvérisation centrifuge représenté sur la (avec le disque plan rotatif) ; : la est une vue en détail de la montrant plus spécifiquement l’emboitement de la capsule 6 sur le fourreau 2 et la face intérieure de la capsule en forme de tuyère ; et : La est une représentation schématique en perspective complète du dispositif de pulvérisation centrifuge. Description détaillée de l'invention Les figures 1 à 4 illustrent schématiquement un exemple de dispositif de pulvérisation centrifuge selon l’invention 1 comprenant : - un moteur électrique rotatif 1 mobile en rotation autour d’un axe de rotation XX’ et comprenant une partie arrière 11 de diamètre D et d’axe de symétrie XX’ et une partie avant 12 de diamètre d disposée dans le prolongement de la partie arrière 11 et de même axe de symétrie XX’, avec d étant inférieur à D (D et d visibles sur les figures 3 et 4), le moteur électrique rotatif 1 étant monté au moyen de vis 3 dans - un fourreau 2 présentant une face arrière 21 et une face avant 22, le fourreau 2 étant disposé concentriquement au moteur électrique rotatif 1 par rapport à l’axe de rotation XX’, de manière à entourer partiellement la partie arrière 11 du moteur 1, le fourreau 2 comportant une première canalisation 7 formée longitudinalement pour permettre au liquide de circuler depuis sa face arrière 21 jusqu’à sa face avant 22, - un support 4 (ou support de disque) conçu pour être monté de façon concentrique sur la partie avant 12 du moteur électrique 1 et sur lequel est fixé - un disque plan 5 de faible épaisseur (visible sur les figures 1 et 3 uniquement), apte à être entraîné en rotation à grande vitesse par le moteur électrique rotatif 1, - une capsule 6 emboitée de manière concentrique sur ladite face avant 22 du fourreau 2, de manière que sa face supérieure 61 (visible sur la uniquement) soit disposée juste en deçà du disque plan 5 pour éviter tout contact avec le disque plan 5, en en étant séparé d’une distance ε, l - la capsule 6 présentant une face latérale intérieure 62 (visible sur les figures 3 et 4) entourant le support 4, la capsule 6 comportant une deuxième canalisation 8 formée longitudinalement pour permettre au liquide de circuler depuis la face avant 22 du fourreau 2 jusqu’à la face du disque plan 5 située en vis-à-vis de la face supérieure de ladite capsule 6, les canalisations 7,8, la capsule 6 et le fourreau 2 étant agencés de manière que les canalisations 7, 8 soient en communication fluidique et forme un réseau continu 9 permettant l’acheminement du liquide à pulvériser depuis la face arrière 21 du fourreau 2 jusqu’à la face du disque plan 5 située en vis-à-vis de la face supérieure de la capsule 6, cette face intérieure 62 présentant la forme d’une tuyère divergente dont la section perpendiculairement à l’axe XX’ présente un diamètre croissant jusqu’au niveau de la face supérieure 61 de la capsule 6, et enfin - des orifices borgnes 41 (visibles sur les figures 3 et 4) sous forme de canaux, notamment cylindriques formés radialement dans le support 4 et s’étendant radialement vers l’axe XX’. Les figures 1 à 4 montrent par ailleurs que le dispositif 1 selon l’invention comprend en outre des joints toriques (joints statiques) 10 et 111 disposés respectivement entre la capsule 6 et le fourreau 2 (joint 10), et entre le moteur 1 et le support 4 (joint 111), pour rendre étanche le réseau continu 9 permettant l’acheminement du liquide à pulvériser dans le dispositif 1 selon l’invention. La montre en particulier que le dispositif selon l’invention peut en outre comprendre un raccord 112 pour introduire le liquide à pulvériser, ce raccord 112 en communication fluidique avec le réseau continu 9 étant disposé sur la face arrière 22 du fourreau 2. EXEMPLES EXEMPLE 1 (comparatif) Sur la période comprise entre 2020 et 2022, la Demanderesse a été amenée à vendre ou à remplacer (opérations de maintenance curative) en moyenne une cinquantaine de moteurs par an sur différentes machines. Ces machines étaient équipées d’une ou deux têtes de diffusion conformes à l’art antérieur : en l’occurrence, ces têtes de diffusion conformes à l’art antérieur comprennent un moteur électrique rotatif mobile en rotation autour d’un axe et disposé dans un fourreau concentrique, un support de disque monté sur l’axe du moteur et un disque rotatif de faible épaisseur fixé sur ce support de disque. Le fourreau est coiffé d'une capsule dont la face supérieure est très proche de la face inférieure du disque sans toutefois être en contact avec elle. Un réseau de canalisations formées dans le fourreau et la capsule de manière à former un réseau continu et étanche permet d’introduire le liquide à pulvériser dans ces dispositifs de pulvérisation. A la différence du dispositif de pulvérisation selon l’invention, il y’a pas d’orifices borgnes formés radialement dans le support, et la face intérieure de la capsule ne présente pas la forme d’une tuyère divergente, mais un joint d'étanchéité ou un roulement à billes étanche entre l'axe du moteur électrique et l'alésage du fourreau. Avec de tels moteurs, il a été constaté un taux de problèmes élevés, en l’occurrence une corrosion générée par la pénétration de liquide le long du rotor constituant la principale source de détérioration des moteurs et donc leur remplacement. EXEMPLE 2 (selon l’invention) : pulvérisation centrifuge d’eau Le dispositif de pulvérisation centrifuge conforme à la présente invention et tel que représenté sur les figures 1 à 5 a été testé sur un diffuseur standard de produit désinfectant, le dispositif habituel (avec étanchéité statique) ayant été remplacé par un prototype de l’invention, dans un environnement peu contraignant : entrepôt avec une hauteur sous plafond de 8 m et en utilisant de l’eau à titre de liquide à pulvériser, de sorte que l’environnement n’était ni saturé (effet de dispersion important dans la totalité du volume de l’entrepôt) ni exposé à des produits chimiques (tests avec de l’eau). Les tests consistaient à vérifier que le liquide ne pénétrait pas en amont de l’axe du moteur. Les tests ont été réalisés sur une durée d’environ 6 mois, correspondant à une soixantaine d’heures de fonctionnement de la machine. A l’issue de cette phase de tests, on a constaté les faits suivants : - aucune dégradation du moteur, ce qui permet de confirmer l’efficacité du processus d’étanchéification, - la consommation du moteur à vitesse de rotation nominale n’a pas augmenté par rapport à celle qu’on aurait en utilisant un système d’étanchéité statique, ce qui signifie une absence de dégradation du rendement attribuable à une dégradation, – enfin, l’examen visuel du moteur montre l’absence de traces de liquide ou de corrosion en amont de l’axe moteur. EXEMPLE 3 (selon l’invention) : pulvérisation centrifuge de peroxyde d’hydrogène Le même dispositif qu’à l’exemple 1 a été utilisé pour travailler dans des conditions normales et habituellement rencontrées dans les secteurs d’activité dans lesquels la société intervient. Ce dispositif été installé dans une salle de 31 m 3 avec 2,5 m de hauteur sous plafond. Les opérations de désinfection se sont faites selon les protocoles usuellement proposés par la société : vaporisation de peroxyde d’hydrogène et validation de la performance de décontamination au moyen d’indicateurs biologiques. 15 essais successifs ont été lancés permettant de valider que les résultats obtenus en matière de décontamination étaient conformes aux attentes et que le moteur de la machine n’avait subi aucune dégradation à l’issue de l’ensemble des opérations de tests. Dispositif de pulvérisation centrifuge d’un produit liquide comprenant : - un moteur électrique rotatif (1) mobile en rotation autour d’un axe de rotation (XX’), ledit moteur électrique rotatif (1) comprenant une partie arrière (11) de diamètre D et d’axe de symétrie (XX’) et une partie avant (12) de diamètre d disposée dans le prolongement de ladite partie arrière (11) et de même axe de symétrie (XX’), avec d étant inférieur à D, - une chambre statique (2) sous forme de fourreau disposé de façon concentrique audit moteur électrique rotatif (1) par rapport audit axe de rotation (XX’) et entourant partiellement la partie arrière (11) dudit moteur électrique rotatif (1), ladite chambre statique (2) présentant une face arrière (21) et une face avant (22), ladite chambre statique (2) comportant un premier moyen d’acheminement (7) du liquide à pulvériser formé longitudinalement pour permettre audit liquide de circuler depuis la face arrière (21) de la chambre statique (2) jusqu’à la face avant (22) de la chambre statique (2), - un support (4) conçu pour être monté de façon concentrique sur la partie avant (12) dudit moteur électrique (1) et sur lequel est fixé - un objet à symétrie de révolution axiale tel qu'un disque plan (5), apte à être entraîné en rotation à grande vitesse par ledit moteur électrique rotatif (1), - une capsule (6) emboitée de manière concentrique sur ladite face avant (22) de ladite chambre statique (2), de manière que la face supérieure (61) de ladite capsule (6) soit disposée juste en deçà dudit disque plan (5) pour éviter tout contact avec ledit disque plan (5), en en étant séparé d’une distance ε, ladite capsule (6) présentant une face latérale intérieure (62) entourant ledit support (4), ladite capsule (6) comportant un deuxième moyen d’acheminement (8) du liquide à pulvériser formé longitudinalement pour permettre audit liquide de circuler depuis ladite face avant (22) de la chambre statique (2) jusqu’à la face dudit disque plan (5) située en vis-à-vis de la face supérieure de ladite capsule (6), lesdits premier et deuxième moyens d’acheminement (7,8), ladite capsule (6) et ladite chambre statique (2) étant disposés dans ledit dispositif de pulvérisation centrifuge de manière que lesdits premier et deuxième moyens d’acheminement (7,8) soient en communication fluidique et forme un réseau continu (9) permettent l’acheminement du liquide à pulvériser depuis la face arrière (21) de la chambre statique (2) jusqu’à la face dudit disque plan (5) située en vis-à-vis de la face supérieure (61) de ladite capsule (6), ledit dispositif de pulvérisation étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre des orifices borgnes (41) formés radialement dans ledit support (4) et s’étendant radialement vers l’axe (XX’) , et en ce que ladite face intérieure (62) de ladite capsule (6) présente la forme d’une tuyère divergente dont la section perpendiculairement à l’axe (XX’) présente un diamètre croissant jusqu’au niveau de la face supérieure de la capsule (6). Dispositif selon la revendication 1, selon lequel ledit réseau continu (9) permettant l’acheminement du liquide à pulvériser est rendu étanche à l'aide de joints toriques (10) et (111) disposés respectivement entre ladite capsule (6) et ladite chambre statique (2) et entre ledit moteur électrique rotatif (1) et ledit support (4). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, comprenant en outre un raccord (112) pour introduire le liquide à pulvériser dans ledit dispositif, ledit raccord (112) étant disposé sur la face arrière (22) de ladite chambre statique (2) et en communication fluidique avec ledit réseau continu (9). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, selon lequel la distance ε entre la face supérieure (61) de ladite capsule (6) et ledit disque plan (5) et comprise entre 0,05 mm et 0,5 mm. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, selon lequel lesdits orifices borgnes (41) formés radialement dans ledit support (4) se présentent sous forme d’aubes de turbine ou de cylindres. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre un tachymètre adapté pour contrôler la vitesse de rotation du moteur.