FR2485399A1 - Tuyere de pulverisation en cone plein - Google Patents
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Abstract
TUYERE DE PULVERISATION EN CONE PLEIN, QUI COMPORTE UNE CHAMBRE DE TURBULENCE CYLINDRIQUE, UNE ARRIVEE DE LIQUIDE DEBOUCHANT TANGENTIELLEMENT DANS CETTE DERNIERE ET UNE BUSE DE SORTIE PROLONGEANT AXIALEMENT LA CHAMBRE DE TURBULENCE ET A SENS D'ECOULEMENT PERPENDICULAIRE A L'ARRIVEE DU LIQUIDE, AINSI QUE DES CREUX ET BOSSAGES USINES SUR LE FOND DE LA CHAMBRE DE TURBULENCE EN REGARD DE LA BUSE DE SORTIE, AFIN D'INFLUENCER L'ECOULEMENT DU LIQUIDE. LE FOND 23 DE LA CHAMBRE DE TURBULENCE 14 PRESENTE PLUSIEURS CREUX 25 ETOU BOSSAGES SEPARES.
Description
La présente invention concerne une tuyère de pulvérisation en cône plein,
qui comporte une chambre de turbulence cylindrique, une arrivée de liquide débouchant tangentiellement dans cette dernière et une buse de sortie prolongeant axialement la chambre de turbulence et à sens d'écoulement perpendiculaire à l'arrivée de liquide, ainsi que des creux et bossages usinés sur le fond de la chambre de turbulence en regard de la buse de sortie, afin d'influencer l'écoulement du liquide. Il est connu de monter des plaques de tourbillonnement dans le
corps des tuyères, afin d'imprimer une rotation au liquide à pulvé-
riser, avant qu'il ne traverse la buse de sortie. Les plaques de tourbillonnement des tuyères de pulvérisation en cône plein comportent habituellement des trous périphériques et un trou central. L'écoulement du liquide est ainsi divisé en une composante axiale et une composante radiale dans le corps de la tuyère. Une pression d'alimentation élevée du liquide amplifie sensiblement l'influence de la composante axiale de l'écoulement. Il en résulte une diminution de l'angle du jet. La plaque de tourbillonnement réduit ou limite en outre fortement le volume intérieur du corps de la tuyère, ce qui risque d'entraîner un encrassement dans ce dernier. Une plaque de tourbillonnement constitue enfin une pièce supplémentaire, devant être usinée avec précision et
entraînant donc une augmentation du nombre des opérations de produc-
tion et de montage, ainsi que des coûts.
La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n0 26 04 264 décrit une tuyère, dans laquelle une rotation de
liquide à l'intérieur du corps est obtenue sans plaque de tourbillonne-
ment séparée, uniquement par une arrivée tangentielle du liquide. Il s'agit d'une tuyère du type en L, dans lequel le sens d'arrivée du
liquide est perpendiculaire au sens de sortie du liquide. Les dispo-
sitions constructives d'une tuyère en L ne produisent toutefois norma-
lement pas une pulvérisation en cône plein, mais une pulvérisation en cône creux, qui ne convient pas pour certaines applications exigeant une pulvérisation superficielle aussi régulière que possible (pour le refroidissement de l'acier laminé par exemple). On s'est efforcé de produire un jet de sortie du liquide sensiblement conique par une forme crénelée ou dentée de la buse de sortie, mais cette. solution est imparfaite, car elle conduit à une distribution très irrégulière du liquide suivant la section du cône. La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n0 26 04 264 propose une solution améliorée, dans laquelle la chambre de turbulence pré- sente à l'intérieur du corps de la tuyère un fond s'élevant ou relevé
vers l'aval, et le canal de sortie comporte une paroi latérale rétré-
cie au centre et évasée ou s'évasant progressivement après l'orifice de sortie, afin de faciliter la formation d'un jet de pulvérisation
en cône plein.
Une tuyère de pulvérisation en cône plein du type précité est
en outre décrite dans le brevet soviétique n0 58 90 30. Une ouver-
ture cruciforme est usinée dans le fond de la chambre de turbulence de cette tuyère en L connue pour produire une pulvérisation en cône plein. L'invention vise à améliorer l'action sur l'écoulement dans une tuyère du type précité par une forme particulière du fond de la
chambre de turbulence. Selon une caractéristique essentielle de l'in-
vention, le fond de la chambre de turbulence présente plusieurs creux
et/ou bossages séparés.
L'invention crée avantageusement de grandes sections libres à
l'intérieur du corps de la tuyère, ce qui permet d'éviter, partielle-
ment au moins, un risque d'encrassement. Les sections libres sont déterminées uniquement par la taille des perçages d'arrivée et de sortie. Les dispositions selon l'invention permettent en outre un
angle de jet constant à diverses pressions, car la forme selon l'in-
vention ne divise pas l'écoulement en une composante radiale exté-
rieure et une composante axiale centrale dans la tuyère.
Les bossages ou creux selon l'invention sont produits facilement,
par injection par exemple (lors de la production du fond de la cham-
bre de turbulence en matière plastique) ou par fraisage ininterrompu, à l'aide de fraises accouplées (lors de la production du fond de la chambre de turbulence en métal). Ils présentent en outre l'avantage suivant par rapport à l'art antérieur: lorsqu'un encrassement des espaces libres du fond de la chambre de turbulence se produit dans de très rares cas, la poursuite de l'écoulement permet un balayage automatique de l'encrassement. D'autre part, la section de passage
dans le corps de la tuyère n'est pas réduite par d'éventuels encras-
sements tant que ces derniers ne dépassent pas la hauteur des bos-
sages sur le fond de la chambre de turbulence. En d'autres termes, la pulvérisation n'est jamais interrompue, même dans le cas d'un certain encrassement des espaces libres dans le fond de la chambre de turbulence. Ce fait est essentiel pour maintenir les conditions de fonctionnement et éviter des perturbations importantes dans les
installations et processus o les tuyères selon l'invention sont uti-
lisées.
Une disposition quelconque des creux et/ou bossages séparés sur le fond de la chambre de turbulence est par principe concevable. Pour
des raisons de production en particulier, et selon une autre caracté-
ristique de l'invention, les creux et/ou bossages séparés présentent toutefois de préférence une disposition géométrique régulière. Selon une autre caractéristique de l'invention, les creux et/ou bossages
séparés sont équidistants et disposé ssuivant plusieurs rangées per-
pendiculaires. Une production particulièrement simple et économique du fond de
la chambre de turbulence est obtenue quand, selon une autre caracté-
ristique préférentielle de l'invention, les creux et/ou bossages séparés sont réalisés par usinage du fond de la chambre de turbulence,
perpendiculairement à sa surface, à l'aide de fraises en bout.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les creux et/ou bossages sont polyédriques, et de préférence cubiques, pyramidaux ou en tronc de pyramide. Une forme prismatique des creux ou bossages séparés est également concevable. Les formes géométriques préférentielles précitées des bossages et creux selon l'invention sont toutefois adoptées le plus souvent afin de permettre une fabrication
par usinage aussi économique et simple que possible.
Lorsque le fond de la chambre de turbulence est réalisé sous forme d'une pièce plastique moulée par injection, et selon une autre caractéristique de l'invention, les creux et/ou bossages sont coniques
ou tronconiques, les divers cônes pouvant présenter une section cir-
culaire, réniforme, elliptique ou ovale. Une forme rectangulaire à
coins arrondis est également concevable pour la production des bos-
sages et creux par injection de matière plastique.
Afin de permettre une variation des conditions d'écoulement selon besoin ou un remplacement du fond de la chambre de turbulence éventuellement encrassé, et selon une autre caractéristique avanta- geuse de l'invention, une liaison démontable est prévue entre le fond de la chambre de turbulence et le corps de la tuyère formant ladite
chambre. Selon une autre caractéristique préférentielle de l'inven-
tion, une pièce discorde formant le fond de là chambre de turbulence est fixée de façon démontable sur la face arrière du corps de la
tuyère, au moyen d'une bride.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la distance (A)
entre le ou les perçages d'arrivée du liquide, débouchant tangentiel-
lement dans la chambre de turbulence et le point de la pièce discorde formant le fond de ladite chambre, le plus proche du perçage d'arrivée, est égale au dixième environ du diamètre du ou des perçages d'arrivée du liquide, mesuré suivant l'axe de la chambre de turbulence. Urie
influence optimale sur le liquide pénétrant dans la chambre de turbu-
lence est ainsi garantie par la forme irrégulière du fond de ladite chambre selon l'invention. L'influence sur le liquide pénétrant est insuffisante dans le cas d'une distance supérieure et trop forte dans
le cas d'une distance inférieure.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront
mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un
exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels:
la figure 1 est la coupe longitudinale verticale d'une tuyère de pul-
vérisation en cône plein (suivant l'axe I-I de la figure 2); la figure 2 est la coupe suivant l'axe Il-II de la figure 1; la figure 3 est la coupe d'une autre forme de réalisation du fond de la chambre de turbulence, suivant l'axe II-III de la figure 4; et
la figure 4 est l'élévation latérale du fond selon figure 3.
Le corps 10 de la tuyère de pulvérisation en cône plein est repré-
senté sur les figures 1 et 2. Il comprend une arrivée de liquide 11, formée latéralement, avec un perçage 12 d'arrivée se rétrécissant
de l'extérieur vers l'intérieur. Un taraudage 13 permet le raccorde-
ment d'une canalisation (non représentée) d'arrivée du liquide. Une chambre de turbulence 14 cylindrique, dans laquelle le perçage 12 d'arrivée du liquide débouche tangentiellement, est réalisée dans le corps 10 de la tuyère. Une buse de sortie 15 est formée à l'extrémité inférieure de la tuyère représentée sur la figure 1; elle se rétrécit comiquement à l'extérieur et forme à l'intérieur une sortie 16 qui
se rétrécit d'abord, puis s'évase ensuite. Le liquide pénétrant tan-
gentiellement en 11 dans le corps 10 de la tuyère est ainsi mis en rotation, puis dévié de 900, avant de sortir par l'orifice 16 sous
forme d'un jet en cône pleins suivant la direction de la flèche 17.
La figure 1 montre en outre que l'extrémité arrière du corps 10 de la tuyère est obturée par une pièce discorde 18. Cette dernière
est étagée des deux côtés, de façon à former une bride de fixation 19.
Les gradins forment en outre de chaque côté de la pièce discoide 18 des surfaces cylindriques 20, 21, dont le diamètre est égal au diamètre intérieur de la chambre de turbulence 14, et qui centrent ainsi la pièce discorde 18 dans le corps 10 de la tuyère. La pièce discorde 18 présente deux faces frontales 22, 23 et peut être fixée sur le corps de la tuyère dans deux positions décalées de 180 par rapport à
son axe transversal, de sorte que chacune desdites faces peut cons-
tituer l'obturation postérieure (le fond) de la chambre de turbulence 14. Dans 1' exemple de réalisation représenté, la face frontale 23 de la pièce discorde 18 constitue le fond de la chambre de turbulence 14. Ce fond 23 est fixé de façon démontable sur le corps 10 de la
tuyère formant ladite chambre 14. Le fond 23 de la chambre de turbu-
lence 14 est plan dans l'ensemble et perpendiculaire à l'axe longitu-
dinal 24 de la tuyère. Il comporte toutefois plusieurs creux 25 séparés,
équidistants et disposés suivant plusieurs rangées perpendiculaires.
Les creux 25, sensiblement identiques, sont de forme cubique dans l'exemple de réalisation représenté. D'autres formes sont toutefois concevables. Il est également concevable de remplacer les creux 25
séparés par des bossages séparés sur le fond de la chambre de turbu-
lence. Une réalisation dudit fond avec des creux et des bossages
séparés semble également possible. ni.
La distance A entre le perçage 12 d'arrivée du liquide, débou-
chant dans la chambre de turbulence 14, et le fond 23 de cette dernière est égale au dixième environ du diamètre d de l'extrémité
du perçage 12, comme le montre la figure 1. Par suite de cette rela-
tion entre le perçage 12 d'arrivée du liquide et le fond 23 de la
chambre de turbulence, les creux 25 séparés exercent une action opti-
male sur la production recherchée d'un cône plein.
La seconde face frontale 22 précitée de la pièce discoîde 18
est par contre parfaitement plane, c'est-à-dire ne comporte ni bos-
sages ni creux. L'emploi de cette face frontale 22 comme fond de la
chambre de turbulence permet d'obtenir ainsi un cône à jet creux.
Des vis par exemple, représentées par les droites 26 en points et tirets, permettent la fixation démontable de la pièce discoide 18,
qui peut être remplacée ou retournée de la façon décrite.
La pièce cylindrique 18a constitue le fond 23a de la chambre de
turbulence dans la forme de réalisation selon figures 3 et 4. L'exem-
ple représenté comporte au total trois bossages 27, réalisés par fraisage avec des fraises en bout. Les positions requises des fraises sont indiquées par les courbes en points et tirets 28. La figure 3
montre que les trois fraisages 28 se situent sur un même cercle primi-
tif 29, suivant la circonférence duquel ils présentent un intervalle angulaire régulier de 1200. Le diamètre de ce cercle 29 est inférieur
au diamètre extérieur du fond 23a de la chambre de turbulence. L'exem-
ple de réalisation selon figures 3 et 4 comporte en outre un fraisage supplémentaire (cercle en points et tirets 30), réalisé au centre du fond 23a de la chambre de turbulence et qui supprime le matériau
reliant encore les divers bossages 27.
Il convient toutefois de souligner que l'invention ne se limite absolument pas à la représentation selon figures 3 et 4. C'est ainsi qu'en pratique, la circonférence comporte souvent plus que les trois fraisages (représentés sur la figure 3), afin de produire un nombre supérieur de bossages et creux. Les fraisages ne doivent en outre pas nécessairement se trouver sur un même cercle primitif 29, ni être équidistants suivant la circonférence. Le diamètre du cercle primitifs
commun 29, quand il y en a un, ne doit pas nécessairement être infé-
248539î
rieur à celui du fond 23a de la chambre de turbulence; il peut aussi
être égal ou supérieur. Dans de nombreux cas, il n'est pas rigoureu-
sement indispensable de réaliser un fraisage concentrique 30 en plus des fraisages 38 périphériques. Il est concevable de conserver les ponts de matière au centre du fond de la chambre de turbulence, afin
de produire des creux 28 séparés.
L'usinage du fond 23a de la chambre de turbulence par des frai-
sages de même diamètre, de même écartement angulaire et sur un cercle
primitif 29 commun présente toutefois d'importants avantages tech-
niques de fabrication par rapport à un usinage de géométrie irrégu-
lière, en particulier quand l'usinage s'effectue sur une fraiseuse
circulaire (usinage cadencé).
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du
cadre de l'invention.
Claims (18)
1. Tuyère de pulvérisation en cône plein, qui comporte une-chambre
de turbulence cylindrique, une arrivée de liquide débouchant tangen-
tiellement dans cette dernière et une buse de sortie prolongeant axialement la chambre de turbulence et à sens d'écoulement perpendiculaire à l'arrivée du liquide, ainsi que des creux et bossages usinés sur le fond de la chambre de turbulence en regard de la buse de sortie, afin d'influencer l'écoulement du liquide, ladite tuyère étant caractérisée en ce que le fond (23) de la chambre de turbulence
présente plusieurs creux (25) et/ou bossages séparés.
2. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon revendication 1,
caractérisée en ce que les creux et/ou bossages présentent une dispo-
sition géométrique régulière.
3. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon une des revendica-
tions 1 et 2, caractérisée en ce que les creux et/ou bossages séparés
sont équidistants et disposés suivant plusieurs rangées perpendicu-
laires.
4. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon une des revendica-
tions 1 et 2, caractérisée en ce que les creux et/ou bossages séparés
sont réalisés par usinage du fond de la chambre de turbulence, per-
pendiculairement à sa surface, à l'aide de fraises en bout.
5. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon revendication 4, caractérisée en ce que les fraisages (28) sont réalisés sur un cercle primitif (29), dont le diamètre est inférieur au diamètre extérieur
du fond (23a) de la chambre de turbulence.
6. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon une des revendica-
tions 4 ou 5, caractérisée en ce que les fraisages (28) sont équidis-
tants suivant la circonférence du fond (23a) de la chambre de turbu-
lence.
7. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon une quelconque des
revendications 4 à 6, caractérisée par un fraisage supplémentaire
(30) au centre du fond (23a) de la chambre de turbulence.
8. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon une quelconque des
revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les creux (25) et/ou
bossages sont polyédriques, et de préférence cubiques, pyramidaux ou
en tronc de pyramide.
9. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon une quelconque des
revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les creux et/ou bossages
sont coniques ou tronconiques.
10. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon une quelconque des
revendications 1 à 9, caractérisée par des dimensions égales de tous
les creux (25) et bossages, ou au moins de la grande majorité d'entre eux.
11. Tuyère de pulvérisation selon une quelconque des revendications
- o 1 à 10, caractérisée par une liaison démontable du fond (23) de la chambre de turbulence et du corps (10) de la tuyère formant ladite
chambre (14).
12. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon revendication 11, caractérisée par une pièce discorde (18) formant le fond (23) de la chambre de turbulence et fixée de façon démontable, par une bride (19)
sur la face arrière du corps (10) de la tuyère.
13. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon revendication 12, caractérisée en ce que la pièce discorde 18) peut être fixée sur le corps (10) de la tuyère, dans deux positions décalées de 1800 par rapport à son axe transversal, de sorte que chacune des deux faces
frontales (23, 22) de ladite pièce peut constituer le fond de la cham-
bre de turbulence.
14. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon une des revendica-
tions 12 et 13, caractérisée en ce que la bride de fixation (19) formant le bord extérieur de la pièce discorde (18) est étagée des deux côtés, par rapport aux deux faces frontales (22, 23) de ladite
- pièce (18), de sorte que de chaque côté de la bride s'étend une sur-
face cylindrique (20, 21), dont le diamètre extérieur est égal au diamètre intérieur de la chambre de turbulence (14) et qui centre
la pièce discorde (18) par rapport au corps (10) de la tuyère.
15. Tuyère en cône plein selon une quelconque des revendications
12 à 14, caractérisée en ce qu'une (22) des deux faces frontales (22, 23) de la pièce discorde (18) est plane, c'est-à-dire ne comporte
aucun creux ou bossage.
16. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon une quelconque des
revendications 1 à 15, caractérisée en ce que la distance (A) entre
le ou les perçages (12) d'arrivée du liquide, débouchant tangentiel-
lement dans la chambre de turbulence, et le point de la pièce dis-
coide (18) formant le fond (23) de ladite chambre, le plus proche du perçage d'arrivée (12), est égale au dixième environ du diamètre (d) du ou des perçages d'arrivée du liquide, mesuré suivant l'axe de
la chambre de turbulence.
17. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon une quelconque
des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que le fond (23) de
la chambre de turbulence, y compris les bossages et/ou creux (25), ou la pièce discorde (18) formant ledit fond est une pièce plastique
moulée par injection.
18. Tuyère de pulvérisation en cône plein selon une quelconque des
revendications 1 à 16, caractérisée en ce que le fond (23) de la
chambre de turbulence, y compris les bossages et/ou creux (25), ou la pièce discorde (18) formant ledit fond est une pièce métallique,
usinée par fraisage ininterrompu, à l'aide de fraises accouplées.
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