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EMI1.1
"ixioc4vi R3m! I-UI:VhIâi2 LES LI QUI DUS."
La présente invention a trait à un procédé et à un appareil perfectionnés pour la pulvérisation des liquides.
, Dans la combustion de l'huile, par exemple, la rapidité de la combustion dépend du degré de petitesse des globules de l'huile, et habituellement on se sert de deux procédés pour pulvériser l'huile afin de produire ces très petits globules d'huile.
Dans un procédé classique, l'huile, alimentée à haute pression, est obligée de s'écouler à grande vitesse et
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de tourbillonner rapidement à l'intérieur du pulvérisateur, l'huile tourbillonnée étant chassée du pulvérisateur par un orifice d'un diamètre relativement petit. La rapidité du tourbillonnement du courant de l'huile rejetée contraint l'huile à se déployer en un courant divergent de très petits' ' globules d'huile.
Pour ce pulvérisateur du type à pression, des données dignes de foi, obtenues après essais, ont permis de calculer la rapidité du tourbillonnement nécessaire afin de produire par pulvérisation le degré désiré de petitesse des globules d'huile pour rbtenir une combustion rapide.
Par exemple l'essai n 1056 du bureau du matériel d'Essai de 1,, Marine des pour les huiles combus- tibles (Bureau of engineering, U.G. Navy Fuel l'il Testing Plant*) en employant le pulvérisateur de la marine type n 1 avec quatre fentes tangentielles de 1.58 mm # 1.58 mm, une chambre tourbillonnaire de 7.53 mm de diamètre avec un orifice de 2.77 mm de diamètre et pulvérisant une huile combustible 18.6 Bé. chauffée à 84 C. pour abaisser la viscosité de l'huile à 150 Degrés universels Saybolt, a donné les résultats suivants :
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<tb> Pression <SEP> de <SEP> Capacité <SEP> en <SEP> Vitesse <SEP> de <SEP> l'é- <SEP> Vitesse <SEP> de
<tb>
<tb> l'huile <SEP> $huile <SEP> $jection <SEP> $Tourbillonement
<tb>
<tb>
<tb> 17,5 <SEP> kg/cmê <SEP> 419 <SEP> lit./heure <SEP> .1260 <SEP> mèt./min. <SEP> 34.700 <SEP> tours <SEP> par
<tb>
<tb> minute
<tb>
<tb> 14 <SEP> kg/cmê <SEP> 374 <SEP> lit. <SEP> /heure <SEP> 1130 <SEP> mèt./min. <SEP> 31.000 <SEP> "@"
<tb>
<tb>
<tb> 10,5 <SEP> kg/cmê <SEP> 325 <SEP> lit./heure <SEP> 998 <SEP> mèt./min.
<SEP> 27.0('0 <SEP> Il <SEP> "
<tb>
Cet essai démontre que, pour produire la petitesse désirée de globales, une vitesse minimum de tourbillonnement d'huile de 27.000 tours par minute avec une vitesse d'éjection d'au moins 1000 mètres par minute approximativement est né- cessaire, et demande une preasion d'suile de 10,5 kg environ par centimètre carré.
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Les capacités de pulvérisation d'huile de ces divers pulvérisateurs du type à pression varient, en fonction de la racine carrée des pressions d'huile, et, pour l'huile commer- ciale classique, la pression varie d'environ 7 kg/cm2 à appro- ximativement 21 kg/cmê,la capacité varie de 1. 00 à approxima- tivement 1.73, et la vitesse de tourbillonnement minimum produite par une pression d'huile de 7 kg/cm2, passant par le pulvérisateur de la Marine des Etats-Unis, dont il a été question plus-haut, est approximativement de 22.000 tours par minute, et la vitesse de l'éjection par l'orifice est approximativement de 800 mètres à la minute.
Pour une pression constante d'huile de 21 kg/cm2, avec une conduite de retour de/ ) venant du brûleur pour les pulvérisateurs à grande échelle de capacité, la capacité varie de 1 à 5 approximativement.
Un autre type classique de pulvérisateur est du ty- pe à huile combustible à pression de vapeur. Ce pulvérisateur emploie des pressions de vapeur relativement élevées, va- riant de 7 kg/cm2 à 10 kg/cm2 approximativement, et des pres- sions d'huile, variant approximativement de 1,4 kg/cmê à
7 kg/cmê, donnant une échelle de capacités de 1 à 7.
On verra donc que, dans le type de pulvérisateur à pression d'huile, qui est le premier type indiqué plus haut, il est nécessaire d'employer des pressions d'huile variant d'un minimum de 7 kg/cm2 jusqu'à une pression au;;si élevée que 21 kg/cmê. Dans le deuxième type de pulvérisateur cité plus haut, employant des pressions d'huile plus basses, va- riant de 1,4 kg/cm2 à 7 kg/cm2, il est également nécessaire d'employer,la vapeur à des pressions variant de 7 kg/cm2 à 10 kg/cm2.
Dans ces types de pulvérisateurs indiqués, on compte sur la pression d'huile pour introduire l'huile dans la chambre tourbillonnaire du premier type. de pulvérisateur
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indiqué, l'huile est introduite tangentiellement dans la chambre tourbillonnaire sous l'action des hautes pressions mentionnées plus haut et elle est contrainte à tourbillonner à l'intérieur de cette chambre, alors que dans le pulvérisateur huile du type à vapeur, mentionné plus haut, l'huile est injectée, par suite de la pression d'huile, directement dans la chambre tourbillonnaire et elle est contrainte à tourbil- lonner à l'intérieur de cetto chambre en raison' de la pres- sion élevée de la vapeur qui arrive tangentiellement dans la chambre.
Dans le type classique de pulvérisateur à pression, mentionné en premier lieu, la chaleur rayonnante du four carbonise les résidus de l'huile et forme du carbone solide dans le pulvérisateur une fois l'arrivée d'huile coupée. Cela rend nécessaire le déplacement, le nettoyage et la remise en place du pulvérisateur, et ces opérations demandent les servi- ces de surveillants pour le brûleur.
La présente invention vise un procédé et un appareil nouveaux pour pulvériser les liquides, tels ue l'huile par exemple, à l'aide desquels on effectue la production des globules d'huile, au de gré de petitesse désiré, bien plus économiquement que par las procédés classiques dont il a été brièvement question plus haut, et permettant d'aug- menter à un degré tres important l'échelle de capacité du pulvérisateur.
On utilise le principe de l'action tourbillonnante pour obtenir la pulvérisation et on obtient la vitesse né- cessaire de tourbillonnement par un procédé différent de celui employé jusqu'ici, permettant de se servir d'air ou de vapeur comme agent de tourbillonnement à des pressions sen- siblement moins élevées que celles employées jusqu'ici, parce-
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que dans ce procédé perfectionné, la pression d 'huile utili- sée dépend simplement de la quantité d'huile alimentée dans le courant à basse pression d'air ou de vapeur, et la capa- cité de ce nouveau type de pulvérisateur varie de 1 à 20, sans nécessiter de changement dans les dimensions des pulvé- isateurs ni l'ouverture ou la fermeture de brûleurs.
Les avantages de ces procédé et appareil seront appréciés par les spécialistes; cette invention permet une échelle étendue de la capacité du pulvérisateur sans avoir à changer la dimension de celui-ci, cette échelle pouvant s'étendre jusqu'à 20 à 1, ce qui rend le pulvérisateur idéal pour obtenir un réglage automatique complet. Pour une demande de puissance sujette à fluctuations entre de larges limites, un réglage automatique complet s'avère impossible avec les procédés classiques de combustion d'huile indiqués plus haut, dans lesquels il est nécessaire de changer manuellement les dimensions des pulvérisateurs ou d'ouvrir ou de fermer les brûleurs à la main, afin d'obtenir des capacités diverses obtenues par un seul pulvérisateur du type proposé par le demandeur.
Cette invention présente aussi un autre détail avantageux qu'apprécieront les spécialistes. Etant donné que le pulvérisateur selon l'invention n'emploie l'air ou la vapeur qu'à basse pression, il est avantageux au point de vue économique de permettre à cet agent de passer dans le pulvé- risateur après avoir coupé l'arrivée d'huile, de sorte que le vaporisateur' est automatiquement purgé d'huile et est re- froidi continuellement, ce qui élimine ainsi les opérations manuelles nécessitées par le retrait et le nettoyage des pulvérisateurs.
Plus spécifiquement, cette invention présente un procédé et un appareil dans lesquels l'air ou la vapeur à basse pression agit comme véhicule pour l'huile, cette der-
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nière étant introduite d'une façon continue dans le dit véhi- cule avant l'entrée soit de 1 huile, soit du véhicule dans la chambre tourbillonnaire. L'huile est introduite dans l'air ou dans la vapeur alors que l'air ou la vapeur passe à grande vitesse dans les canaux convergents qui débouchent tangen- tiellement dans la chambre tourbillonnaire. Ceci communique à l'huile la vitesse désirée avant qu'elle passe dans la chambre tourbillonnaire d'où l'huile tourbillonnante est chas- sée d'une façon continue afin de créer un courant divergent de très petits . globules d'huile .
La rapidité du courant du véhicule de l'huile - air ou vapeur - ,est fonction de la pression employée ainsi que le démontrent les données du tableau suivant :
Le "Passage d'air par un orifice", Tableau 17, Car- net des Ingénieurs Mécaniciens de Kent (kent's 1,,ieclianical Engineers' IIandbook), 10è édition, page
667, indique les données de capacité de pression pour des vitesses d'écoulement, comme suit :
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<tb> Pression <SEP> d'air <SEP> Ecoulement <SEP> d'air <SEP> libre
<tb>
<tb> Orifice <SEP> diam.5 <SEP> 17mm <SEP> ! <SEP> Orifice <SEP> diam. <SEP> 6,34 <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb> par <SEP> minute
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1,4 <SEP> Kg/cmê <SEP> 218 <SEP> litres <SEP> 27,1 <SEP> mètres1872 <SEP> litres <SEP> 27.1 <SEP> mètres
<tb>
<tb>
<tb> 0,14 <SEP> " <SEP> 69 <SEP> " <SEP> 8.3 <SEP> " <SEP> 1275 <SEP> " <SEP> 8.3 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 0,014 <SEP> @ <SEP> 22 <SEP> " <SEP> 2.7 <SEP> " <SEP> ! <SEP> 88 <SEP> " <SEP> 2.7 <SEP> "
<tb>
* donnée extrapolée.
On remarquera que ces vitesses sont sensiblement plus élevées que les vitesses d'huile de l'essai de la Larine indiquées plus haut comme étant nécessaire pour produire le degré désiré de petitesse de pulvérisation.
Un exemple des vitesses que ce nouveau procédé de pulvérisation est à même de produire est le suivant Dans un pulvérisateur ayant des canaux tangentiels entrant dans une chambre cylindrique de tourbillonnement de 12,5 mm de diamètre
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avec un orifice d'éjection de 12,5 mm de diamètre , une pres- sion différentielle d'éjection de 0,14 kg/cm pour l'air, produit une vitesse tourbillonnaire dans la chambre qui dé- passe 210.000 tours par minute et une vitesse d'éjection de 9.270 mètres à la minute.
Il est évident, qu'alors que l'Introduction de l'huile dans l'air ou la vapeur se dirigeant verla chambre tourbillonnaire diminue, l'espace libre d'é- coulement de l'air ou de la vapeur, la quantité maximum d'a- limentation en huile pouvant être pulvérisée au degré désiré de petitesse, atteint une valeur optimum lorsqu'on a ralenti, à l'intérieur de la chambre tourbillonnaire, à une vitesse tourbillonnaire minimum de 20.000 tours par minute, le véhicu- le chargé d'huile.
Dans le; dessin annexé:
La Fig. 1 est une vue en coupe du corps du pulvé- risateur, selon une forme de réalisation de la présente in- vention ;
Les Figs. 2 et 3 sont des coupes suivant les lignes 2-2 et 3-3 respectivement de la Fig. 1, et
La Fig. 4 est une vue du pulvérisateur.
En se reportant en détail au dessin :
2 indique l'enveloppe ou tube du pulvérisateur. A l'intérieur de ce tube, et espacé de ses parois, est monté l'organe 4 de conduite du liquide par lequel le liquide à pulvériser tel que de l'huile, par exemple, est conduit vers l'extrémité d'évacuation du pulvérisateur.
Le pulvéisateur 6 de la Fig. 4 est inséré dans l'extrémité d'évacuation de l'organe 4 de conduite du liquide.
Ce pulvérisateur est pourvu d'une tête élargie 8 et d'une base élargie 10, ces deux éléments étant espacés l'un de l'autre afin de laisser entre eux une rainure circonféren- tielle 12. Des canaux d'amenée du liquide ou d'alimentation
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14 s'étendent le long (le la tige dans la base 10.
La tête 8 du pulvérisateur est munie, dans sa partie frontale d'une chambre tourbillonnaire 16 et, dans sa périphérie, ainsi que dans sa partie frontale, de plusieurs canaux ou fentes 18 tangentiels et entrant dans la chambre tourbillonnaire.
On remarquera sur la Fig. 3 que les canaux 14 d'amenée du liquide débouchent dans le canal d'alimentation 12 , donnant lieu à une alimentation annulaire ayant la lar- geur de l'anneau et la largeur de chacun des canaux ou fentes tangentiels, pour assurer un passage continu de l'huile ou autre liquide à pulvériser dans l'agent véhiculaire - air ou vapeur - sc déplaçant rapidement, avant l'entrée de l'un ou de l'autre dans la chambre tourbillonnaire 16.
L'orifice de srrt;ie se trruve dans le chapeau 20 du tube du pulvérisateur, à 1'aligne ment de la chambre 16 tourbillonnaire.
Pendant le fonctionnement, l'air ou la vapeur à basse pression est amené au tube d'une focon continue le long de l'extérieur de l'organe 4 d'amenée du liquide, cet espace communiquant directement avec les canaux tangentiels 18.
En même temps, 7¯'huile ou autre liquide à pulvéri- ser est alimenté par l'organe 4 et s'écoule, par les rainures ou canaux 14 pratiqués dans la base 10 du pulvérisateur, dans une chambre annulaire ménagée en 12, qui est reliée avec chacune des fentes tangentielles 18, où le liquide est entraîné par le courant rapide d'air ou de vapeur et trans- porté par lui à grande vitesse à la chambre tourbillonnaire 16, au lieu d'être introduit directement dans la chambre tourbillonnaire comme dans les pulvérisateurs d'huile-vapeur
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classiques. Dans le présent procédé, l'huile ou autre liqui- de atteint la vitesse nécessaire pour effectuer le tourbil- lonnement du liquide au nombre désiré de tours par minute avant que le liquide passe dans la chambre tourbillonnaire.
A la suite d'essais sur le pulvérisateur perfec- lionne de la présente invention, dans lesquels on s'est servi de huit fentes tangentielles ou canaux 18, chacun d'eux mesu- rant 1,58 mm de large par 4,76 mm de profondeur, d'une chambre tourbillonnaire 16 ayant un diamètre de12,7 mm, et d'une chambre annulaire ou rainure 12, de telle dimension qu'on obtienne un orifice d'alimentation d'huile ayant une section de 1,58 mm X 1,58 mm dans chacun des canaux 18, on a obtenu les résultats qui suivent :
EMI9.1
<tb> HUILE <SEP> AIR <SEP> VAPEUR
<tb>
EMI9.2
Pression Lit.par heure Echelle de Pression Litres ifression Fi- heurte capacité minute 21 kg/c ...782 20 1,41tg±cm 1698 1,4kg/an2 59 0 o k /ct " 39 0,21 " 707 " 25
On voit, d'après ces essais , qu'on obtient une échelle de capacité de 20 à 1, ce qui dépasse de beaucoup l'échelle qu'il est possible d'obtenir avec. les pulvérisa- 'leurs classiques tels que ceux dont il a été question plus haut. On voit aussi que, même en opérant au taux de 782 li- tres par heure, on utilise une pression d'air ou de vapeur de seulement 1,4 kg/cmê, alors qu'à la faible capacité de 39 litres à l'heure, la pression d'air ou de vapeur employée n'est que de 0,21 kg/cm2.
On remarquera, en outre, que la quantité de vapeur consommée est extrêmement faible en comparaison de l'huile consommée et par conséquent.la vapeur produite, ce qui fait ressortir, comme on l'a déjà fait observer l'avanta- ge qu'il y a au point de vue économique de permettre à la vapeur ou à l'air, suivant le cas, de circuler de façon à purger et refroidir automatiquement le pulvérisateur quand
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l'arrivée d'huile est coupée.
Il est entendu que des modifications peuvent être apportées aux détails de construction et à la disposition des pièces décrites plus haut sans pour cela se départir de l'esprit et de la portée de la présente invention.
Il est également entendu que les pressions, dimen- sions etc, exposées ci-dessus ne snnt pas utilisées dans un sens limitatif, mais peuvent différer dans le cadre de la pré- sente invention.
RESULE
Procédé pnur pulvériser les liquides pour produire un courant conique divergeant de très petits, globules carac- térisé par lespoints suivants séparément ou en combinaisons:
1 - Il consiste à introduire plusieurs courants gazeux sous pression dans une chambre cylindrique de façon sensiblement tangentielle, et, avant l'expansion des courants gazeux , à introduire du liquide à pulvériser dans ces courants afin lue le gaz et le liquide soient mélangés en entrant dans la chambre et que cas gaz et e liquide, venant en contact avec la paroi de la chambre, soient amenés à tour- billonner à la vitesse nécessaire pour produire des globules de la petitesse désirée, et à évacuer continuellement le mélange tourbillonnant dans le sens de l'axe par rapport à la chambre, depuis sensiblement le bord de l'extrémité de cet- te dernière,
pour produire un courant conique divergent de très petits. globules.
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