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DISPOSITIF. PDUR L'INCORPORATION D'UN OU DE PLUSIEURS FLUIDES,
A UN COURANT D'UN AUTRE FLUIDE,
La présente invention a pour objet un dispositif permettant d'in- corporer à un courant de fluide principal des proportions déterminées d'un ou de plusieurs autres fluides secondaires, tout en réalisant un mélange intime de ces fluides entre euxo
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On sait, par exemple, que dans la lutte contre 1'¯ineendie on uti- lise avantageusement de la wôusse obtenue en incorporant à un courant d'eau d?une part un colloïde approprié propre à accroître la tension superficielle de Peau et généralement appelé produit moussant, d'autre part,
une grande quantité d9air sous forme de-bulles relativement fines et régulière so Un dispositif producteur de mousse pour Inapplication en question est d9autant- meilleur qu'il parvient à réaliser en service un plus- grand foisonnement avec une consommation de produit moussant aussi réduite que possibles Il est con-
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nu d9employer comme dispositif producteur de mousse une trompe à eau simple ou multiple, ou des agencements équivalents de jets d9eau propres à entraîner de l'air et à le mélanger à l'eau préalablement chargée de produit moussanto Ces dispositifs, réalisés sous forme de lances à mousse ou de générateurs de moussene donnent qu9un coefficient de foisonnement médiocre,
bien infé-
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rieur à celui qu'il est possible d9obtenir au laboratoire par un brassage méthodique On connaiiégalement des générateurs de mousse à turbine dans lesquels un organe tournant assure un brassage énergique de. 1!.eau de Pair et du produit moussante Mais il s9agit là de machines-compliqqéesp compor- tant un moteur d9entraoinement, et par suite impossibles àßenvisager dans bien des caso On a-également proposé deagencer une petite turbine pour qu'el- le soit entraînée, par le jet deau sortant d'une lance et qu9elle découpe ce jet en tranches entre lesquelles s'interposent des masses d'air, mais ces der-
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nières ne s9incorporent que très partiellement à 1?eau de telle sorte que le coefficient de foisonnement réalisé est ridiculement bas.
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L9invention vise au contraire à permettre de réaliser un disposi- tif à turbine, pour la production de la mousse extinctrice ou pour toute autre application, qui permette d9îneorporer régulièrement à un courant d9eau ou de tout autre fluide principale des proportions régulières et éventuellement très
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élevées, d-lun ou de plusieurs autres fluides secondaires quelconques et notam- ment d'un liquide moussant et d9air atmosphériqueo
Le dispositif suivant 1?invention comporte essentiellement en com- binaison une turbine agencée de manière à être entraînée par le courant de fluide principal et au moins une pompe centrifuge associée à cette turbine et agencée de façon à aspirer le fluide secondaire qu'on désire incorporer au courant de fluide principal et à le refouler dans ce courant.
On peut utiliser autant de pompes centrifuges que de fluides se- condaires à incorporer au courant de fluide principale ou bien la même pompe peut être disposée de manière à assurer l'introduction de plusieurs fluides secondaires simultanémento La ou les pompes peuvent être entièrement distinc- tes de la turbine motrice,ou bien au contraire elles peuvent lui être com- binées en tout ou en partieo
Au lieu d9utiliser une turbine proprement diteon peut employer une simple roue à palettes entraînée par le tourbillonnement du fluide prin- cipal à la façon des roues motrices des compteurs hydrauliques;, solution qui présente davantage d'une grande simplicité constructive.
Quand on désire utiliser le dispositif suivant l'invention pour introduire un gaz tel que Pair dans un courant de liquide on peut, très sim- plement prévoir une admission de gaz au voisinage du centre d'une roue à pa= lettes du genre mention# au paragraphe précédente En raison de la force cen- trifuge la zone centrale de cette roue se trouve sous une forte dépression et par conséquent la roue à palettes peut assurer elle-même Inspiration du gaz.
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Le dessin annexé,, donné à titre d?exemple, permettra de mieux. comprendre 1?inventionµ les caractéristiques qu'elle présente iet les avantages quoelle est susceptible de procurer;
Figo 1 montre très schématiquement la construction essentiel- le d'un dispositif suivant l'invention dans lequel la turbine et la pompe cen- trifuge sont distinctes 1-lune de 1-'autre.
Figo 2 est une coupe rappelant le fonctionnement d'une roue à pa- lettes interposée sur un courant de fluideo
Figo 3 est une coupe semblable à celle de figo 2, mais dans laquel-
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le on a représenté une roue à palettes agencée de manière à assurer 1?ineorpJration d9âiT au courant de fluideo Figo 4 est une coupe longitudinale générale d'une première forme
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d'exécution de 1?invention avec roue" a palettes et pompe centrifuge combinéeso Frigo 5 est une coupe partielle à grande échelle du mécanisme tournant de cette forme d2exécution, Figso 6 et 7 sont des vues semblables à celles de figso 4-et 59 mais montrant une seconde forme dgexécution de 1-linvention,
Dans la disposition schématiquement indiquée en figo 1 une turbine 1, figurée à alimentation axiale:
, est accouplée par un arbre 2 avec une pompe centrifuge 3. Le courant de fluide principal (eau., pour fixer les idées) arrive par la canalisation 4, traverse la turbine 1 et s'échappe
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par la canalisation 5o La pompe 3 aspire du liquide d?un bac 6 par une ca- nalisation 7 et elle le refoule dans une canalisation 8 qui pénètre dans la
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canalisation..'5 précitée et s-'ouvre dans l'axe de celle-ci, comme montréo L9expérienee montre que moyennant un agencement convenable des divers éléments constitutifs de 1?ensemble représentée on peut obtenir que la proportion de liquide du bac 6 injecté dans lpeau qui s,9écoule dans la canalisation 5 reste très sensiblement constante en dépit des variations duc
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débit du courant d9eau arrivant par la canalisation 4.
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On comprend sans peine qu9on puisse multiplier les pompes telles que 3 pour permettre d9injecter dans le courant d-leau de la canalisation 5 autant de fluides qu'on le désire? certains de ces fluides pouvant être des liquides et d9autres des gazo Bien entendu pour réaliser l'injection d'un gaz, la pompe 3 doit être réalisée sous la forme d9un compresseur centrifuge donnant une pression supérieure à celle régnant dans la canalisation 50
Au lieu de faireaspirer et refouler par la pompe 3 un fluide uni- que, on peut s9arranger pour lui amener simultanément deux fluides distincts qui sont ainsi injectés en mélange dans la canalisation 5.
On peut par exem- ple prévoir un trou calibré 9 sur la canalisation 7 pour permettre une rentrée
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d?air déterminée,,, auquel cas la pompe refoule une émulsion de liquide et d'air, ce qui assure 15'introduction d9air sans qu9on ait à prévoir un compresseur centrifuge, c9est-à-dîre une machine relativement compliquée encombrante et coûteuse.
La proportion d9air quflon peut ainsi injecter dans le courant d'eau principal est évidemment assez limitée par la nécessité que l'émulsion parve- nant à la pompe 3 présente encore une densité moyenne assez élevée pour donner naissance à des accélérations centrifuges notables;, mais on peut éventuellement la compléter très simplement en disposant en aval du débouché de la canalisa- tion 8 dans la canalisation 5 une trompe ou injecteur d9air comportant.,comme
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montré,
une tuyère convergente 10 un diffuseur d-entrée 11 et un ajutage di- vergent 12 prolongé par un oprpecylindrique 13 dans lequel 19 air aspiré par effet de trompe se mélange intimement à 1>émulsion réalisée au débouché de la canalisation 80 'On retrouve là une disposition très analogue à celle uti- lisée dans les carburateurs pour moteurs à explosions, dans lesquels le gi-
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cleur principal débite dans la tuyauterie d9dspiratîon non.pas du liquide car- burant purs mais une émulsion primaire de ce liquide et-d,9air.
Bans la ripratique la dispqsition,du trou 9 d9errtrée d9airsur la canalisation 7 présente 19inconvénient de rendre très laborieux 19amor- gage de la pompe 3D l'air tendant à rentrer seul aussi longtemps qu'il'ne s9est pas formé dans le rotor de cette pompe une émulsion'd9aîr'et de liqui- de renfermant une proportion suffisante de ce derniero Le fonctionnement lui- même est assez instable, tout ralentissement ou tout accroissement de la pres-
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sion de refoulement-tendant à exagérer la proportion dpair et à provoquer le désamorçage, Aussi est=il préférable de disposer 19entrée d9air sur le carter fixe ou stator de.la pompe,en un point intermédiaire approprié entre le cen-
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tre et la périphérie, comme indiqué en 99 en figo 1.
Si le point 99 est con- venablement choisie il peut se trouver dans une zone encore en dépression, ce qui assure Inspiration de 1?air% et cependant la partie centrale de la pompe ne renferme que du liquide, ce qui assure un fonctionnement stable et favori-
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se 19 andrag La turbine .19 telle que schématisée en figo 1. est une machine - comportant des aubes sur lesquelles le courant de fluide principal agit par -
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réaction avec un rendement notable permettant d9obtenir sur 1?arbre 2 une puissance assez élevée avec une perte dé charge relativement faible entre , la canalisation 4 et la canalisation 5d Mais dans beaucoup d9applicat,ons° f et notamment pour.la réalisation, de la Jmonsse.
extinctricep1 la puissance ab- - sorbée par la pompe 3 est relativement faible et par suite le rendement de la turbine motrice n'a pas grande importance. Il est alors possible de réa- liser cette turbine sous la forme d9une simple, roue à palettes 14 (figo 2) tournant dans un carter 15 que¯ les canalisations 4 et 5 disposées dans le prolongement 1?une de l'autre, traversent sensiblement suivant une tangente.
On retrouvé là une disposition assez analogue à celle- des compteurs d'eau et dans laquelle la roue 14 est entraînée par le tourbillonnement créé par le passage du courant de fluide principal de la canalisation 4 à la canalisation
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5o Le fonctionnement n9est évidemment possible qu9à, la condition de prévoir un entrefer a entre les extrémités des pales et la paroi formant liaison entre les canalisations 4 et 5o Mais le dispositif est extrêmement simple etest largement suffisant quand les puissances à mettre-en jeu sont peu éle- véeso '
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Quand une turbine du genre de celle représentée en 14 en fig.
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tourne à grande vitesse, la force centrifuge provoque un phénomène de carvi- tation au voisinage du moyeu, de telle sorte que Peau affecte la forme djinn anneau limité par une surface cylindrique indiquée en traits pointillés en
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16, l9espace intérieur à cet anneau étant rempli par de 1?air raréfié et de la vapeur d9eauo Si l'on perce un orifice 17 (iigo 3) dans la paroi latérale du carter 15 au voisinage du centre et dans une zone angulairement écartée de celle takaversée par les canalisations 4 et 59 il y a donc rentrée d'air dans 129,appareil et les alvéoles successives du rotor,, déterminées par les pales successives, se remplissent d9air au passage au droit dudit orifice 17.
Quand elles arrivent au droit de la canalisation 5, cet air., qui se trou-
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vait à la pression atmosphérique, se détend usqu9à une pression notablement inférieure à celle-ci en raison de la force centrifuge F qui sollicite la masse d'eau qui le recouvre dans 1?alvéole considérée., Il y a donc échappe-
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ment dseat9 inévitablement mélangée d9aira L9appareil fonctionne à la fois comme turbine motrice et comme pompe centrifuge débitant une émulsion d'air et d'eau. Le passage de Peau de la canalisation 4 à la canalisation 5 ré- sulte alors non seulement de 1 s entre fer b prévu entre les pales et la paroi au droit des canalisations 4 et 5,
mais également des phénomènes de compres- sion et de détente de 1?air présent au fond des alvéoles successives. On constate dans la pratique qu'il suffit ainsi d'un entrefer b bien inférieur
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à 19entrefer a de figo 2 pour assurer le même débit d9eau à travers Cappa- reilo
On notera que 1?orifice 17 peut être disposé sans inconvénient en bien d9autres points autour du moyeu de la roue 14.
Il peut notamment être particulièrement avantageux en certains cas de le prévoir au droit de Centrée
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de la canalisation 5 ( position l7J pour permettre à la masse d9eau retenue dans 1?alvéole qui se trouve à cet endroit de se vider aussi complètement que possible sous l'effet de la force centrifuge (flèche F) sans être gênée par la
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création dpune dépression sensible au fond de 19alvéole.
Il est d'ailleurs particulièrement intéressant-de donner aux al- véoles comprises entre les palettes successives de la roue 14 un profil se rapprochant d'un hyperbole comme montré plus loin:, en vue de faciliter l'éva-
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cuation de 1?éioeulsion dpeau et d9air,
Au lieu d2utiliser des roues à palettes;, on pourrait encore dis- poser à 1?intérieur du carter 15 un empilage de disques minces maintenus à un très faible écartement les uns des autres;, ces disques étant éventuellement percés de trous au voisinage de leur axe commun pour permettre 19accès de 1-'air entrant par couverture 17 de figo 30
Figs. 4 et 5 montrent en coupe longitudinale et transversale un dispositif:
pour production de mousse extinctrice dans lequel une turbine mo- trice, réalisée sous forme d9une roue 14 à palettes droites:, du genre montré dans la figo 3 (mais avec alvéoles intermédiaires profilées)9 et le rotor 18 d'Une pompe centrifuge sont juxtaposées 1-?.un à 1?antre à l'intérieur d'un même
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carter 15. Comme montré., la roue a"palettes avec alvéoles profilées comporte un moyeu 19 de diamètre relativement grands alors que les aubes du rotor 18
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de la pompe centrifuge s9étendent à peu près jusqu9à 1?axe commun 20 des deux organes.
Le carter 15 comporte une entrée d9air 17 débouchant contre la roue 14 au voisinage du moyeu 19 de celle-ci, et une entrée 21 de liquide moussant
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disposée plus près du centre que l9entrée 17o Les aubes du rotor 18 de la pompe centrifuge sont hélicoïdales et leurs arêtes intérieures sont disposées suivant les bissectrices des-angles formés par les palettes. successives de la roue 16.
Comme dans le cas de figo 1, le dispositif comprend une trompe secondaire 10 11, 12 et une chambre cylindrique 13 qui se termine par un ajutàgge de sortie 22 légèrement convergente
Quand Peau sous pression passe de la canalisation 4 à la canali- sation 5, elle fait tourner la roue 14 avec le rotor 180 De 1?air est injecté dans le courant d'eau par Centrée 17 et par la roue 14 elle-même jouant le rô-
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le de pompe centrifuge à émulsion d.9air et d9eau9 comme sus-exposé en référen-
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ce à la figo 3;
simultanément du liquide moussant est aspiré par l'entrée 21 et est refoulé par le rotor 18 dans les alvéoles de la roue 14 où il se mélan- ge à 1.9 émulsion d9air et d'eau dont il assure la stabilité. Le mélange est ensuite envoyé dans la trompe 10,11, 12 où il se charge d'air secondaire; cet air se distribue dans la masse à l'extérieur de la chambre cylindrique 13 de longueur judicieusement déterminée, puis il sort à grande vitesse par l'ajuta- ge 22 sous la forme d'un jet de mousse à très grand foisonnemento
On notera que tout 1?ensemble décrit peut s9établir sous un en- combrement dès plus réduits et sous un très faible poidso
Dans la forme d'exécution de figso 6 et 7, le rotor 18 de la pom- pe centrifuge est disposé à 1?intérieur du-moyeu 19 de la roue à palettes 14.