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"Dispositif d'atomisation de liquides".
La présente invention est relativo à un dispositif d'atomisation pour liquides , du type comprenant une chambre de tourbillonnement de section transversale circulaire, un ou plu- sieurs canaux d'entrée pour le liquide, s'ouvrant dans la chambre de tourbillonnement, le ou chaque canal d'entrée étant disposé tangentiellement par rapport à cette chambre de tourbillonnement au moins à son extrémité s'ouvra@t dans la chambre, et un orifice
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<io sortie poixr ;., iiq;;;do, dispoaô axialement par rapport .a,-%.tjy''
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sortie pour liquide, disposé axialement par rapport
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c-hnmbre de touri>illc,-1nement. , r . 3 < Des àÀ±(?1'41t.if8 d'ototliXatàon du type susdit sont, r. , ,,connus pour do nn;txux usages, par exemple comme tètes d'ataMïw . , ;¯,. ,:
"î bzz. pour les 'rYa:.o,.xfl à combustible liquide.
Avec les alatomisation du type en questiC;vF il existe habitueUeMcnt une exigence que le volume du liquide circulant par unit.é de temps depuis l'orifice de sortie (désigné '"",$ .-aprLs par *'d6bit volum6t:riqtte" à travers l'orifice) soit va- ''J on a fait propositions à cet effet, A titre 1- r°m;cemple. dans 1,, brevet britannique n" 187387, on a proposé z de soutirer du liquide depuis la chambre de tourbillonnement grlbé't:' un conduit de 'tcliarle, de sorte qu'une certaine proportion bzz seulement du liuuidc- qui pénètre dans la chambre de tourbillonne-
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sorte par l'orifice de sortie. La quantité de liquide souti-
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zaar le conduit du décharge peut être modifiée grâce à une 'îe de réglage dans le conduit de décharge.
Bien qu'un -''" A' contrôle précis du débit volumétrique à travers l'orifice puisse - Y.x4¯r an-c réalisé de ce;te manière, le système présente le désavantage qui l'angle de la pulvérisation de liquide en forme de cône, zus s+*.tant de l'orifice de sortie, varie considérablement avec le , ;.d,, 5,$ ;yy <débit volumétrique.
Le désavantage se présente si le débit bzz ,*.r ;,.: '''ol-JEtrique à travers J.'or:fic<. t.,i3t modifié par altération de ,,µ., x ..g;;¯, 1"a±re transversale Uj 1 ,>ritica de sortie, par exemple par un y ,f '. r ;:v:,c axial de la position d'une broche dans l'orifice de sortie, D',autres méthodes pour 3nodi fier le débit volumétrique à travers l'orifice d'un dispositif d'atomisation du type en cause, par '.'.;1 axc=.nz;. .o la variatitn ]La pression du liquide alimenté au canal .¯ : :>;:.. ou aux canaux ,,7>r(,seiitent également le désavantage d'une,' variation cons.dérat>!.: de l'angle de pulvérisation et ont en outre. '.
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Un but de la présente invention est de procurer un dispositif d'atomisation du type en cause, qui ne présente pas les désavantages mentionnés.
Suivant l'invention, un dispositif d'atomisation du type en cause comprend des moyens pour modifier l'aire transversale disponible pour la circulation du liquide dans le canal ou dans chacun des canaux. Pour la simplicité de la description et des revendications suivantes, les moyens pour modifier l'airo transver- sale disponible pour la circulation du liquide dans le ou les ca- naux seront appelés ci-après "moyens modifiant la circulation".
Dans un dispositif d'atomisation suivant l'invention,, la vitesse du liquide circulant à travers le ou les canaux peut être maintenue pratiquement constante , quelle que soit la quanti- té de liquide circulant par unité de temps à travers le ou les canaux. La vitesse du liquide dans la chambre de tourbillonnement peut, par conséquent, être également maintenue pratiquement cons- tantante et ceci signifie , à son tour, que la variation de l'angle de pulvérisation du liquide sortant par l'orifice de sortie .et considérablement réduite comparativement aux dispositifs connus d'atomisation, mentionnés précédemment.
De plus, la variation du débit volumétrique à travers l'orifice peut être réaliséo sans modification de la pression du liquide alimenté au cnnal ou aux canaux d'entrée. En conséquence, un dispositif d'atomisation sui- vant l'invention procure un degré pratiquement, constant d'atomi- sation du liquide sortant par 1*orifice do sortie.
Des moyens sont également prévus , de préférence, pour modifier la longueur axiale de la chambre do tourbillonna- mont suivant l'aire transversale disponible pour la circulation du liquide dans le ou les canaux d'entréc.
Les moyens modifiant- la circulation peuvent être réglablcs entre deux positions limites, dans la première des- quelles l'aire transversale disponible pour la circulation du liquide dans le ou les canaux est maximum , et dans la seconde
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desquelles , l'aire transversale est réduite à zéro, En réglant les moyens modifiant la circulation en direction de la seconde position limite, il est possible d'empêcher totalement ou prati- quement totalement le liquide de circuler dans la chambre de tour- billonnement , et il est possible ainsi de couper la pulvérisation sortant de l'orifice de sortie, Ou bien, les moyens modifiant la circulation peuvent être réglables entre deux positions limites,
dans la première desquelles l'aire transversale est maximum. Dans la seconde position limite, par contre, l'aire transversale dis- ponible pour la circulation du liquide dans le ou les canaux n'est pas réduite à zéro, mais une petite aire transversale est laissée disponible pour la circulation de liquide à travers le ou les canaux vers la chambre de tourbillonnement. Dans ce cas, des moyens peuvent être prévus pour faire circuler du liquide depuis un conduit d'alimentation à travers le ou les canaux d'entrée et la chambre de tourbillonnement et, de là, via une sortie auxi- liaire de la chambre de tourbillonnement, vers un conduit de re- tour pour la remise en circulation lorsque la tête d'at@omisation n'est pas utilisée.
Dans certaines applications du dispositif d'atomisation , par exempla dans le cas de l'utilisation comme tête d'atomisation d'un broleur à huile, cette circulation de liquide à travers le ou les canaux d'entrée et la chambre de tour- billonnement , lorsque le dispositif n'est pas utilisé, réduit le risque d'une formation de députa solides ou visqueux sur les parties mobiles du dispositif, dépôts qui pourraient entraver leur liberté de mouvement.
Lorsque les moyens modifiant la circulation sont agen- ces de telle sorte qu'ils ne peuvent pas réduire à zéro l'aire transversale disponible pour la circulation du liquide dans le ou le* canaux, il est évidemment essentiel de prévoir un moyen ,le fermeture pour l'orifice de sortie lorsque le dispositif d'a-
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tomisation n'est pas utilisé.
On préfère d'ailleurs prévoir un tel moyen de fermeture , môme si les moyens modifiant la circu- lation sont capables de réduire cette aire transversale à séro. le moyen de fermeture peut prendre la forme d'une vanne ou soupa- : pe , qui est déplaçable axialement par rapport à la chambre da tourbillonnement depuis une position inopérante se situant à l'extérieur de cette chambre de tourbillonnement vers une posi- tion opérante dans laquelle ce moyen s'appuie dans l'orifice de sortie. Un tel élément formant vanne , déplaçable axialement, peut être construit suivant le brevet belge n 636003.
Les moyens modifiant la circulation d'un dispositif d'atomisation suivant l'invention peuvent.prendre la forme d'une aube mobile agencée pour se trouver en saillie suivant une cer- taine quantité dans le canal d'entrée, ou la forme d'une aube sé- parée de ce genre pour chacun des canaux d'entrée lorsque le dis- positif comprend une série de canaux d'entrée, la vanne ou chaque vanne étant de préférence déplaçable dans une direction parallèle à l'axe de symétrie de la chambre de tourbillonnement, Un réglage de la position de la vanne ou de chaque vanne , par rapport à son canal d'entrée associé, peut être réalisé grâce à une tige de commande qui est mobile en direction axiale de cette chambre de tourbillonnement.
Cette tige de commande peut être combinée avec le moyen de fermeture précité de l'orifice de sortie, lorsqu'un tel moyen de fermeture est prévu.
Un réglage de la position de la tige de commande peut être réalisé à la main ou par n'importe quel mécanisme convenable commandé par puissance. A titre d'exemple, la tige de commande peut être actionnée par le piston d'un ensemble à cylindre hy- draulique ou pneumatique. La commande de l'alimentation du milieu de travail vers l'ensemble à cylindre et de son retrait depuis celui-ci peut être réalisés suivant la valeur d'un paramètre varia- ble quelconque du système auquel le dispositif d'atomisation est
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associé.
C'est ainsi que , dans le cas d'un bro@leur à huile com- prenant une tête d'atomisation construite suivant l'invention, , un contrôle du milieu de travail de l'ensemble à cylindre peut être réalisé suivant la température d'un objet chauffé par un brûleur à huile ou suivant la quantité d'air de combustion ali- mentée par unité de temps au brûleur.
Un dispositif d'atomisation suivant l'invention con- vient particulièrement bien comme tête d'atomisation d'un brûleur à combustible liquide , qui est alimenté par un combustrible liqui- de à une pression sensiblement constante. Le combustible liquide peut être alimenté au canal ou aux canaux d'entrée de n'importe quelle manière convenable depuis un conduit principal d'alimenta- tion de combustible.
La quantité de combustible circulant à tra- vers le ou les canaux est réglée par les moyens modifiant la circulation dont il a été question précédemment, de sorte que le . débit volumétrique désiré à travers l'orifice de sortie est obtenu, Le surplus de combustible par rapport à ce qui est nécessaire au brûleur est évacué du conduit principal d'alimentation de combus- tible à travers un conduit de branchement pourvu d'une vanne de libération de pression .
Une forme de réalisation d'un bruleur à huile, com- prenant un dispositif d'atomisation suivant l'invention, sera dé- crite ci-après , à titre d'exemple , avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale , prisé suivant la ligne 1-1 de la figure 2, du brûleur à huile.
La figure 2 est une vue en coupe transversale , prise suivant la ligne II-II de la figure 1.
Les figures 3 et 4 sont des vue partielle en coupe du brûleur de la figure 1, ces figures montrant des réglage dif- férents de la tête d'atomisation.
En se référant aux dessins, le brûleur à huile illus-'
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tré comprend une tête d'atomisation , désignée d'une manière gé- nérale par la référence 1, qui est montée à une extrémité d'un con- duit d'alimentation d'huile 2 , de section transversale circulaire.
Pour la commodité de la description suivante, les références faites' à l'extrémité avant d'une pièce représentée par les dessins dés- gnent l'extrémité de gauche de cette pièce, lorsqu'on considère la figure 1, et les références à l'extrémité arrière de la pièce désignent l'extrémité de droite de cette pièce , lorsqu'on consi- dère cette même figure 1.
A son extrémité avant, le conduit d'alimentation 2 com- porte une partie 3, filetée extérieurement , et un siège tronconi- que interne 4. A l'intérieur du conduit d'alimentation 2, un man- chon 5 de section transversale circulaire est disposé concentri- quement, ce manchon présentant une @ête élargie 6 à son extrémité avant, cette tète étant réunie au crps principal du manchon par un épaulement tronconique 7 qui s'appuie sur le siège 4 du con- ''duit d'alimentation 2. Le corps principal du manchon 5 a un dia- mètre externe qui est plus petit que le diamètre interne du con- duit d'alimentation 2.
Un bout d'atomisation 8, d'allure générais tronconique, comportant un orifice de sortie contral 9, s'appuie contre l'ex- trémité avant de la tôte élargie 6, l'axe de symétrie de l'oriflica
9 étant en alignement avec les axes de symétrie du conduit 2 ot du manchon 5.
Un écrou à chape 10, vissé sur la portion filait 3 du conduit d'alimentation, maintient l'extrémité arrière du bout 8 en contact étancho à l'huila avec l'extrémité avant de la tète 6, et il maintient également l'épaulement trononique 7 du Manchon en contact étanche à l'huile avec le siège tronconique 4 du con- duit d'alimentation.
Une cavité circulaire 11, disposdo centralement, est formée dans l'extrémité avant do la tête 6, cette cavité communi- quant avec l'espace annulaire 12 compris entre le conduit d'allmen- talion 2 et la machon 5 par une @éris de trous 13 forés à traver@
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la tête 6, parallèlement à l'axe de symétrie du manchon 5.
Un tube interne 14 , de section transversale circu-' laire, est monté à glissement à l'intérieur du manchon 5. Ce tube interne présente 4 fentes longitudinales 15 dans sa paroi , ces quatre fentes étant espacées de façon équidistante suivant la pé- riphérie du tube 14.Chaque fente 15 s'étend depuis l'extrémité avant du tube vers un point intermédiaire aux extrémités de ce tube, mais disposé plus près de l'extrémité arrière de ce tube que de l'extrémité avant, Chaque fente 15 aboutit de façon tangen- tielle à l'alésage du tube 14.
A l'intérieur du tube interne 14 est montée à glisse- ment une douille à aubes 16, de section transversale circulaire.
Près de son extrémité avant, la douille 16 comporte une portion 17 de diamètre externe réduit, et entre cette portion 17 et l'ex- trémité avant de cette douille, cette dernière présente un contre- alésage 18 concentrique. A son extrémité arrière, le contre-alésa- ge 18 se termine par un siège tronconique 19.
Quatre aubes 20 sont reçues à glissement dans les fen- tes 15 du tube interne 14. Chaque aube comporte une portion avant 21 ayant sensiblement la même forme en coupe transversale que la fente 15 dans laquelle elle est reçue, et une portion arrière 22 de la même épaisseur que la portion avant 21 mais de section trans- . versale rectangulaire. La portion arrière 22 de chaque aube a une longueur telle qu'elle s'adapte dans la portion 17 de diamètre externe réduit de la douille 16.
En conséquence, si la douille 16 cet déplacée axialement par rapport au tube interne 14, les aubes 20 se déplacent avec la douille et sont déplacées axialement par rapport au tube 14 dans les fentes 15, L'extrémité avant de chaque aube 20 se termina à niveau avec l'extrémité avant de la douille à aubes 16.
A .on extrémité arrière , la douille à aubes 16 est
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x=-çae à ,ili.iscnent dans un support tubulaire 23. Un ressort h61i- ' coldal 24 entoure la douille à aubes 16 et t'extrémité arrière
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de ce ressort s'appuie contre une rondelle 25 montée à glissement sur la douille 16 et portant contre l'extrémité avant du support 23. A son extrémité avant, le ressort 24 s'appuie contre une ron- delle 26 également montée à glissement sur la douille 16 mais dont le déplacement dans le sens avant le long de la douille est limité par un anneau de retenue 27 monté dans la surface périphé- rique de la douille à aubes 16.
Une tige de commande 28 est disposée axialement à l'intérieur de la douille à aubes 16. A son extrémité avant, la tige de commande 28 comporte une tête élargie 29 de section trans-: versale hexagonale et qui, à son extrémité arrière, est réunie au corps principal de la tige de commande par un épaulement tron- conique 30 présentant le même angle d'inclinaison que le siège 19 prévu dans la douille à aubes 16 , cet épaulement tronconique 30 étant destiné à s'appuyer sur ce siège 19. A son extrémité avant, la tête élargie 29 comporte une broche 31 réunie au corps principal de la tête par un épaulement tronconique 32.
Lors de l'utilisation du brûleur à huile décrit ci- dessus, de l'huile sous haute pression (par exemple de 30 à 60 atmosphères) est alimentée à l'extrémité arrière (non représentée) du conduit 2 et remplit l'espace annulaire 12, ainsi que les es- paces annulaires compris entre la douille à aubes 16 et le conduit 2 et entre le support 23 et le conduit 2. L'huile sous haute pres-. sion pénètre également dans l'extrémité arrière du manchon 5 et pousse le tube interne 14 vers l'avant, de sorte que son extrémité avant s'appuie contre l'extrémité arrière du bout d'atomisation 8.
L'huile se trouvant dans l'espace annulaire 12 traverse les trous 13 pour arriver dans l'espace annulaire 33 formé entre la paroi périphérique de la cavité 11 et la surface périphérique externe du tube interne 14 , au voisinage de son extrémité avant. Depuis l'espace annulaire 33, l'huile sous haute pression passe à une vitesse élevée à travers les fentes 15 vers une chambre de tour-
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billonnement 34 formée dans le tube interne 14 au voisinage, de son extrémité avant. entre l'extrémité arriè@x du bout d'atomi- sation 8 et l'extrémité avant de la douille 16. Depuis la chambre de tourbillonnement 34, l'huile s'échappe par l'orifice 9 sous la forme d'une fine pulvérisation.
La figure 1 montre la douille 16 dans une position telle que les extrémité avant des aubes 20 sont en saillie vers l'avant par rapport à la surface 35 de la cavité 11. Ces portions en saillie des aubes limitent, par conséquent, partiellement l'aire transversale disponible pour la circulation d'huile depuis l'espace annulaire 33 vers la chambre de tourbillonnement 34 via les fentes 15. La pression de l'huile dans le conduit 2, aidée par le ressort 24, pousse la douille 16 dans le sens de la flèche A de la figure 1, le déplacement de la douille dans ce sens ces- sant lorsque le siège 19 de la douille entre en contact avec l'é- paulement 30 prévu sur la tige de commande 28.
On comprendra , par conséquent, qu'en réglant la position axiale de la tige de commande 28, la position de la douille 16 , et de ce fait les positionsdes aubes 20, peuvent être réglées entre une position dans laquelle les extrémités avant des aubes 20 sont de niveau avec la surface 35 et une position (représentée sur la figure 3) dans laquelle les extrémités avant des aubes s'appuient contre l'extrémité arrière du bout d'atomisation 8. Dans la première de ces positions, l'aire transversale disponible pour la circulation d'huile depuis l'espace annulaire 33 vers la chambre de tour- billonnement 34 est maximum , tandis que, dans la deuxième des deux positions, les aubes 20 empêchent la circulation d'huile de- puis l'espace annulaire 33 vers cette chambre de tourbillonnement.
N'importe quel débit volumétrique désiré d'huile à travers l'ori- fice 9 peut, par conséquent, être obtenu par un rég@age conve- nable des aubes 20 entre les deux positions décrites ci-dessus.
Lorsque les aubes 20 sont dans la position représentée
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par la figure 3, la tige de commande 20 peut être déplacée dans le sens de la flèche III jusqu'à ce que l'épaulement 32 s'appuie contre l'orifice 9 et ferme ce dernier d'une manière étanche à l'huile (voir la figure 4). Dans ce déplacement de fermeture de la tige de commande 28, la broche 31 a une action de nettoyage sur l'orifice 9, comme on l'a décrit dans le brevet belge n 636003.
Un déplacement axial de la tige de commanda 28 peut être réalisé à la main ou par n'importe quel dispositif convena- ble commandé électriquement , mécaniquement, pneumatiquement ou hydrauliquement (non représenté), qui règle la position de la tige de commande de façon automatique suivant n'importe quelle va- leur convenable d'une variable du système dans lequel le brûleur à l'huile est incorporé. A titre d'exemple, les aubes 20 peuvent être réglées automatiquement par la tige de commande 28 pour don- ner, à tout moment, le débit volumétrique correct d'huile à tra- vers l'orifice 9 pour la quantité d'air de combustion aliment'- à ce moment à la zone du bout d'atomisation 8.
L'invention n'est évidemment pas limités à la forme de réalisation particulière décrite ci-dessus avec référence aux dessins . C'est ainsi que, par exemple, il n'est pas essentiel pour le bout d'atomisation 8 de présenter une extrémité arrière plane. Au lien de cela, ce bout peut avoir une extrémité arrière conique , le sommet du cône formant la partie la plus avant de l'extrémité arrire et s'ouvrant dans l'orifice 9. Les canaux d'entrée pour la circulation du liquide dans la chambre de tourbil- lonnement peuvent être formés dans l'extrémité arrière du bout d'atomisation 8.
En outre, on peut prévoir des moyens convenables sur le% aubes 20, la tube interne 14 ou la douille 16 pour empê- cher ces tubes de fermer les canaux d'entre* vers la chambre do tourbillonnement de façon compléte dans la position la plus avant- des aubes.