BE599098A - - Google Patents

Description

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  Perfectionnements aux pulvérisateurs de liquides et procédé per-   fectionné   de production variable de chaleur par la combustion de combustible liquide. 



   La présente invention se rapporte à des pulvérisateurs de liquides comportant un orifice de débit et un dispositif pour amener le liquide à l'orifice qui le débite. Quoique l'invention puisse être appliquée à la pulvérisation d'autres liquides, elle est particulièrement applicable à la pulvérisation de combustibles liquides. 



   Lors du fonctionnement d'un brûleur à combustible li- quide à pulvérisation par pression dans lequel le combustible quitte une chambre de tourbillonnement par un orifice de débit et dont le réglage du débit est obtenu en faisant varier la pression de combustible, lorsque la pression et le débit sont réduits, la vitesse de tourbillonnement diminue   également,à   ce moment, la pul- vérisation n'est plus satisfaisante. Une gamme plus   étendus-   peut 

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 être obtenue en utilisant un retour du combustible de la chambre de tourbillonnement, en variante ou en plus des changements de   pressiez   du combustible débité, mais le retour de combustibles amèmendes complications et d'autres difficultés. 



   La présente invention comprend un pulvérisateur de li- quides comportant un orifice de débit et un dispositif pour ame- ner le liquide à l'orifice qui le débite, dans lequel un trans- ducteur est prévu pour imprimer à un organe délimitant ou contri- buant à délimiter l'orifice des vibrations de fréquence ultraso- nique qui pulvérisent le liquide ou contribuent à le pulvériser. 



   La présente invention comprend également un procédé de production variable- de chaleur par la combustion de copbusti- ble liquide, suivant lequel on fournit le combustible à un brû- leur à pulvérisation par pression, et on règle le débit du brû- leur en faisant varier la pression du combustible fourni au brû- leur, tandis que sur une partie inférieure de la gamme de débit de combustible du brûleur, l'extrémité du brûleur est soumise à des vibrations de fréquence ultrasunique de manière à augmenter la fi- nesse de la pulvérisation.      



   L'invention comprend également un brûleur à pulvéri-      sation par pression de combustible liquide dont le débit varie en faisant varier la pression du combustible, dans lequel un trans- ducteur est prévu pour imprimer des vibrations de fréquence ultra-' sonique à l'extrémité du brûleur, de maniera à augmenter la fi- nesse des particules de combustible lors des débits relativement faibles de combustible du brûleur. 



   L'invention sera décrite ci-après à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: 
Fig. 1 est un schéma d'un pulvérisateur sous forme d'un brûleur à huile qui peut être soumis à des vibrations de fréquen- ce ultrasonique; 
Fig. 2 est une coupe partielle d'un canon dp brûleur et d'une tête de pulvérisation; 

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   FIL-7.   3 est une coupe partielle d'une variante de pulvéri- sateur ;

   et, 
Fig. 4 est un schéma d'un pulvérisateur prévu pour obte- nir L'émulsion d'un liquide avec un autre. sur les Fige. 1 et 2 des dessins, un générateur de signaux 2 est relié à un transducteur magnétostrictif 4 venant contre la face d'extrémité arrière 6 d'un canon de brûleur 8 et propre à transmettr.- des vibrations longitudinales par l'intermé- diaire du canon de brûleur à une tête de pulvérisation 10 à une fréquence ultrasonique de l'ordre de 20 kilocycles par seconde. 



   Il est clair qu'en variante, un transducteur piézo-électrique, tel qu'un transducteur autitanate de baryum peut être utilisé. 



   Le canon de brûleur 8 comprend à son extrémité avant un transformateur de vitesse 12 qui augmente l'amplitude des vi- brations transmises à la tête de pulvérisation 10 située à l'ex- trémité du canon de brûleur 8. La tête de pulvérisation est de forme conventionnelle et comprend une plaque de pulvérisation 14 reliée rigidement à l'extrémité du canon de brûleur 8 par un cap- puchon à visser 16. Pour obtenir les effets maximum de vibration sur la plaque de pulvérisation 14, la dimension A, c'est-à-dire la distance entre la face d'extrémité arrière 6 du canon de brû- leur et la face avant 18 de la plaque de pulvérisation, est un multiple exact d'une demi-longueur d'onde des vibrations   appli-   quées au canon de brûleur 8 par le transducteur 4.

   Tout équipe- ment du canon de brûleur 8 ou toute discontinuité de section de ce canon de brûleur se trouvent aux nodes des vibrations de manière à diminuer au maximum l'effet d'amortissement de ces équipements ou discontinuités dans la transmission des vibrations. Ainsi, la dimension B, c'est-à-dire la distance entre l'épaulement du trans- formateur de vitesse 12 et la face avant 18 de la plaque de pulvé- risation 14, est égale à un quart de longueur d'onde des vibra- tions appliquées.

   Pour la même raison, le centre d'un dispositif de montage 20 comprenant une admission d'huile 22 reliée à un conduit axial 24 du canon de brûleur 8 est situé à partir de la face 

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 d'extrémité arrière 6 du canon de brûleur 8, à un multiple impair de quarts de la longueur d'onde des vibrations appliquées., ceci étant indiqué par la dimension C. 



   Le canor. de brûleur 8 est fabriqué en un métal de fai- ble impédance acoustique, tel que de l'acier doux, du laiton ou de l'acier inoxydable et est venu d'une pièce, le conduit axial   24   étant foré en partant de la face   arrière 6 vers   la'tête de pul- vérisation 10, et la partie 25 du conduit, adjacente à la partie d'extrémité arrière 6, est alésée et filetée. Un bouchon 26 est vissé et soudé dans la partie alésée 25 du conduit, le reste de la partie alésée étant utilisé pour fixer le transducteur 4 au canon de brûleur 8 au moyen d'un goujon fileté (non représenté) du transducteur. 



     En   variante, le canon 8 peut être en deux parties, les parties étant soudées l'une à l'autre par une soudure s'étendant dans toute l'épaisseur de la matière et prévue à hauteur d'une node de manière   à. obtenir   un bon accouplement acoustique entre les deux parties. 



   Lors du fonctionnement, dans des conditions de débit maximum ou approchent ce débit, le brûleur est alimenté d'huile à la pression maximum de fonctionnement, et on obtient par consé- quent une bonne pulvérisation du combustible, et les vibrations ultrasoniques ne sont pasnécessaires pour contribuer à la pulvérisa- tion.

   Cependant, lorsque l'huile est débitée à un certain volume et sous une cettaine pression, pour réduire le taux de chauffe, la pulvérisation n'est plus satisfaisante, étant donné que les gouttelettes   deviennent   trop grosses et le cône de pulvérisation est mal défini,mais lorsque le transducteur 4 fonctionne et fait vibrer la plaque de pulvérisation   14,   des gouttellettes pulvéri- sées se forment immédiatement à la sortie de la plaque de pulvéri- sation et la pulvérisation se fait de nouveau sous forme de peti- tes gouttelettes et en forme un cône bien défini. 



   Lors d'un essai, la pression de fonctionnement normale 

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 d'un brûleur était de 20   kg/cm2   avec une bonne pulvérisation jus- qu'à 7 kg/cmê. Lorsque la face avant de la tête de pulvérisation fut soumise à des vibrations, la pression de fonctionnement est de. cendue jusqu'à 2 kg/cmê tout en obtenant une pulvérisation satis- faisan te. 



   Un Interrupteur 28 de commande de pression, situé dans une conduite d'alimentation d'huile 27 près du raccord à   l'admis-   sion 22 du canon du brûleur, et relié au générateur de signaux 2 par un circuit 29 est prévu pour actionner le générateur de   signau:   2 lorsque la pression d'alimentation d'huile est réduite sous une valeur prédéterminée. Ainsi, dans l'exemple précité, l'interrup- teur commandé par la pression agit sur le générateur de signaux 2 lorsque la pression d'alimentation d'huile tombe sous 14 kg/cm2. 



   La Fig. 3 des dessins représente un pulvérisateur 40 qui permet d'utiliser l'effet complet des vibrations ultrasoniques. 



  Ainsi, un corps 42 comporte une partie 44 ou pointeau de diamètre réduit ayant un bout hémisphérique 46 comportant deux fentes pa- rallèles ou traits de scie 48 inclinés à 45  par rapport à l'axe du corps. Une paroi cylindrique de chambre 50 est vissée en 52 sur le corps 42 de manière à former une chambre cylindrique 54 entre le pointeau 44 du diamètre réduit et la paroi cylindrique 50 de la chambre. Une ailette hélicoïdale 55 est prévue dans la chambre cylindrique 54, une plaque de pulvérisation 56 comportant une ou- verture partiellement tronconique et partiellement cylindrique 58 est fixée à l'extrémité de la paroi cylindrique 50 à l'aide d'un bonnet 60, le bout 46 du pointeau 44 de diamètre. réduit traversant l'ouverture et formant un orifice annulaire 62 entre lui et la plaque de pulvérisation.

   Un conduit d'alimentation d'huile com- bustible 64 est prévu pour débiter   tangentiellenent   dans la cham- bre cylindrique 54.   Le   transducteur 4 est fixé par un goujon fi- leté (non représenté) contre la face d'extrémité arrière 66 du corps 42 en utilisant un trou taraudé 68. 



   Les dimensions du corps 42 sont telles qu'elles permet- tent d'obtenir une vibration maximum du bout 46 du pointeau. 

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   Ainsi, la longueur totale du corps entre la face d'extrémité arriè- re 66 et le bout 46 du pointeau, la dimension D, est un nombre en- tier de demi-longueurs d'onde de la vibration appliquée, tandis que le pointeau 44 de diamètre réduit, qui sert de transformateur de vitesse pour augmenter l'amplitude des vibrations au bout 46 a une longueur, la dimension E, de un quart de la longueur d'onde des vibrations appliquées. Etant donné que la fixation de la paroi cylindrique de chambre   50 'au   corps 42 est à fauteur d'une node, les vibrations sont transmises à la paroi cylindrique 50 sous une forme atténuée.

   De plus, le corps 41 et la paroi cylindrique 50 sont en matériaux différents, ayant différentes impédances acous- tiques et longueurs de résonance, tels que le titane, qui a éga- lement une bonne résistance à la fatigue, et l'acier inoxydable, ou l'acier doux et le laiton respectivement, de manière que la pla- que de pulvérisation 56 reste presque stationnaire par rapport au bout 46 du pointeau. 



   En fonctionnement, l'huile est amenée dans la chambre cylindrique 54 à une pression de l'ordre de quelques pouces, et suffisante pour produire le débit requis, la disposition tangen- tielle du   conduit,-'   d'admission 64 communiquant un certain degré de   tourbilonnement,   qui est amplifié par l'ailette 55 dans la chambre cylindrique 54, pour être débitée par l'orifice annulaire 62 entre le bout 46 du pointeau et la plaque de pulvérisation 56. Dans les conditions normales, avec un tel débit, on n'obtient pas une pulvé- risation suffisante.

   Cependant, si des vibrations ultrasoniques sont appliquées à la tête de pulvérisation 40 par le transducteur4, grâce à la vibration du bout 46 du pointeau par rapport à la pla- que de pulvérisation 56, on obtient une pulvérisation satisfaisante les deux fentes 48 favorisant le processus de pulvérisation. 



   Quoique la description ci-dessus se rapporte à la pulvé- risation d'huile combustible, il est clair que d'autres liquides peuvent être pulvérisés avec l'appareil décrit. 



   Ainsi, comme représenté sur la Fig. 4, le pulvérisateur      

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 40 décrit avec référence à la Fig. 3 est partiellement immergé dans un réservoir 70 contenant un premier liquide 72. Un second liquide 74 est contenu dans un autre réservoir 76, relié au pulvé- risateur 40 par une valve à deux voies 78 et une pompe de circu- lation 80. Dans l'autre position de la valve à deux voies, celle-c relie une conduite 82 s'étendant dans le fond du réservoir 72 à la pompe de circulation 80 et le pulvérisateur 40. 



   En fonctionnement, pour obtenir une émulsion du second liquide 74 dans le premier liquide 72, la valve à deux voies 78 est tournée de manière à relier le réservoir 76 à la pompe de cir- culation 80, et le second liquide 74 est débité par le pulvérisa- teur 40, qui est soumis à des vibrations par le transducteur 4, le débit du pulvérisateur produisant une circulation et un mélange dans le réservoir 70. Lorsque le rapport proportionnel désiré en- tre les deux liquides est obtenu, la valve à deux voies 78 est ré- glée de manière à amener le liquide du réservoir 70 à la pompe de circulation 80. Le mélange du réservoir 70 est alors amené à la pompe de circulation 80 et le pulvérisateur 40 qui est soumis à des vibrations par le transducteur 4 jusqu'à ce que le degré dési- ré d'émulsification soit obtenu. 



   REVENDICATIONS 
1.- Pulvérisateur de liquides comportant un orifice de débit at un dispositif pour amener le liquide à l'orifice qui le débite, un transducteur propre à imprimer à un organe délimitant ou contribuant à délimiter un orifice, des vibrations de fréquenc ultrasonique qui pulvérisent le liquide, ou contribuent à le pulvé ser, ce transducteur,se trouvant par rapport à l'organe situé à l'orifice, à une distance égale à un nombre pair de quart? de la longueur d'onde des vibrations appliquées, et un transformateur c vitesse disposé entre le transducteur et le dit organe et propre à augmenter l'amplitude des vibrations de cet organe.

Claims (1)

1. 2. - Pulvérisateur suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'orifice est un orifice annulaire dont la périph.' <Desc/Clms Page number 8> rie extérieure est délimitée par les côtés d'une ouverture menant dans une chambre et sa périphérie intérieure est délimitée par le dit organe disposé coaxialement à l'ouverture.

   3. - Pulvérisateur suivant la revendication 2, carac- térisé en ce que le dit organe comporte à hauteur de l'ouverture une extrémité en forme de dôme tourné vers l'extérieur.

   4.- Pulvérisateur suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que des dispositifs sont prévus pour faire tour- billonner le liquide dans la chambre.

   5. - Pulvérisateur suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que des fentes parallèles s'étendant approximati- vement à 45 par rapport à l'axe du dif organe sont prévues dans son extrémité en forme de dôme.

   6. - Pulvérisateur suivant la revendication 2, 3y 4 ou 5, caractérisé en ce que la chambre comporte à son extrémité une pla- que trouée amovible maintenue par un bonnet à visser sur la paroi périphérique de la chambre.

   7. - Pulvérisateur suivant l'une quelconque des revendi- cations 2 à 6, caractérisé en ce que la paroi de la chambr- est en un matériau différent de celui du transformateur de vitesse et propre à assurer la non-résonance de la paroi à la fréquence de vibration du transducteur.

   8. - Pulvérisateur suivant l'une quelconque des revendica- tions 2 à 6, caractérisé en ce que le transformateur de vitesse est en titane.

   9. - Pulvérisateur de liquides suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif qui amène le liquide à l'ori- fice comprend un alésage dans un arbre creux reliant le transduc- teur et le dit organe.

   10.- Pulvérisateur de liquides suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'orifice est prévu dans une plaque de pulvérisation comprenant le dit organe et délimitant une chambre de tourbillonnement communiquant avec l'alésage de l'arbre par des <Desc/Clms Page number 9> passages étroits qui débitent le liquide tangentiellement ou en substance tangentiellement dans la chambre de tourbilonnement.

   11.- Pulvérisateur de liquides suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'arbre creux est d'une pièce et la par- tie d'extrémité de l'alésage la plus écartée de la cbanbre de to1M=-- billonnement est fermée par un obturateur fixé dans cette partie d'extrémité, un conduit d'admission de liquide s'étendant radial.±--- ment dans l'arbre pour communiquer avec l'alésage.

   12. - Pulvérisateur de liquides suivant la revendication; 11, caractérisé en ce que le transducteur est monté contre la face d'extrémité de l'arbre la plus écartée de la chambre de tourbillcon- nement, à l'aide d'un goujon fixé dans cette partie d'extrémité.

   13.- Pulvérisateur suivant l'une quelconque des revendf-- cations précédentes, caractérisé en ce que le transducteur est @ transducteur magnétostrictif.

   14.- Pulvérisateur suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 12, caractérisé en ce que le transducteur est un trans ducteur piézo-électrique utilisant du titanate de baryum.

   15.- Pulvérisateur suivant l'une quelconque des revendf- cations précédentes, caractérisé en ce que des dispositifs de mon tage sont prévus à hauteur ou en substance à hauteur d'un nombre impair de quarts de longueurs d'onde des vibrations appliquées compté à partir de l'organe situé à l'orifice.

   16. - Pulvérisateur suivant.-l'une quelconque des revend±- cations précédentes, caractérisé en ce qu'une admission de liquides au pulvérisateur est prévue à hauteur ou en substance à hauteur d'un nombre impair de quarts de longueurs d'onde des vibrations appliquées compté à partir du dit organe situé à l'orifice.

   17. - Pulvérisateur suivant la revendication 16, caradt- risé en ce qu'une bride de montage pour le pulvérisateur et l'ad- mission de liquide sont prévues'au même point.

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   18.- Procédé de production de chaleur à taux variable par la combustion de combustible liquide, caractérisé en ce qu'on <Desc/Clms Page number 10> amène le combustible à un brûleur à pulvérisation par pression, et on règle le débit du brûleur en faisant varier la pression du combustible débité au brûleur., tandis que dans la partie inférieure de la gamme de débit de combustible du brûleur.. l'extrénité du brûleur est vibrée à une fréquence ultrasonique de manière à augmen ter la finesse de la pulvérisation.

   19. - Procédé suivant la revendication 18, caractérisé en ce que les vibrations longitudinales sont transmises par le canon du brûleur à l'extrémité du brûleur à fréquence ultrasonique par l'intermédiaire d'un transformateur de vitesse.

   20. - Brûleur de combustible liquide à pulvérisation par pression propre à donner un débit variable suivant les varia- tions de la pression du combustible, caractérisé en ce qu'un trans- @ ducteur est prévu pour imprimer à l'extrémité du brûleur des vibra- tions à une fréquence ultrasonique de manière à améliorer la fines- se des particules de combustible lors des débits relativement fai- bles de combustible du brûleur.

   21. - Brûleur suivant la revendication 20, caractérisé en ce que des dispositifs de commande coupant le fonctionnement du transducteur lorsque le brûleur débite du combustible à un taux supérieur à une valeur prédéterminée, et mettent le transducteur en circuit lorsque le brûleur débite du combustible à un taux infé- rieur à la valeur prédéterminée.

   22. - Pulvérisateur de liquides disposé et destiné à fonctionner en substance cornue décrit ci-dessus avec référence aux Figs. 1 et 2, ou avec référence à la Fig. 1 modifiéepar la Fig. 3, ou avec référence aux Figs. 3 et 4 des dessins annexés.