EP1883478B1 - Buse a chambre tourbillonnaire - Google Patents

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EP1883478B1
EP1883478B1 EP06764583A EP06764583A EP1883478B1 EP 1883478 B1 EP1883478 B1 EP 1883478B1 EP 06764583 A EP06764583 A EP 06764583A EP 06764583 A EP06764583 A EP 06764583A EP 1883478 B1 EP1883478 B1 EP 1883478B1
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EP
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axis
chamber
channels
conduit
origin
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EP06764583A
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German (de)
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EP1883478A1 (fr
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Jean-Pierre Songbe
Hervé IMENEZ
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Silgan Dispensing Systems Le Treport SAS
Original Assignee
Rexam Dispensing Systems SAS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • B05B1/3405—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl
    • B05B1/341—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet
    • B05B1/3421—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet with channels emerging substantially tangentially in the swirl chamber

Definitions

  • It relates in particular to a nozzle for obtaining a better spray compared to existing vortex chambers.
  • An imprint that delimits a cavity forming said swirl chamber is formed inside the outer part, which further comprises an ejection duct opening on the one hand into the cavity, and on the other hand outside the button pusher, and extending through its wall from the center of said footprint.
  • the two parts have faces inclined relative to a second axis of interlocking common to them, applying against each other.
  • the impression is made on the inclined face of the outer part, and the inclined faces are oriented in a direction and at an angle sufficient to make possible a demolding of the outer part along the common axis (second interlocking axis) without damage the impression.
  • the fluid to be sprayed is introduced into the vortex chamber with a certain flow rate through at least two supply channels opening tangentially into the chamber.
  • the duct of the vortex chambers is central and its axis corresponds to the axis of symmetry of revolution of the chamber.
  • the ejection duct of the vortex chamber extends perpendicular to the common axis of the two parts, to allow lateral spraying. Also, the axis of the ejection duct is inclined relative to the axis of the vortex chamber.
  • the inclination of the axis of the ejection duct creates a disturbance which imbalances the movement of the fluid injected into the vortex chamber at high speed. This movement is slowed, attenuated or even completely rolled, at the entrance of the ejection duct, which leads to obtaining a jet at the outlet of the duct, rather than obtaining the desired spray.
  • the reason for obtaining a jet rather than a spray is as follows: the fluid is swirled in an axially symmetrical motion, and this movement is obtained in the vortex chamber around the central axis of the fluid. bedroom. This movement of the fluid in accelerated rotation is strongly disturbed at the approach of the ejection duct, because of the abrupt change of direction imposed by the inclined orientation of the ejection duct relative to the axis of the chamber.
  • the present invention aims to overcome the problem of poor quality of spray which is related to the inclination of the axis of the ejection duct relative to the axis of the vortex chamber, proposing another solution compared to that consisting of to realize two channels of different sections.
  • the distance separating the two origin O and O ' is at least equal to 60 ⁇ m, and preferably greater than or equal to 120 ⁇ m.
  • the distance separating the two origins O and O ' is 150 ⁇ m.
  • the channels open uniformly to the periphery of the chamber.
  • the channels are oriented in a direction tangent to the periphery of said chamber.
  • the chamber is formed of a frustoconical cavity provided with a flat bottom where opens the upstream end of said conduit.
  • the nozzle according to the invention thus makes it possible to obtain uniform sprays, with chambers connected to channels whose axis is inclined with respect to that of the axis of the chamber, in order to be able to be used in the sprays. pushers for lateral spraying of fluids.
  • the channels 2 and 3 have the same section, so that both channels have identical fluid flow capacities.
  • the channels 2 and 3 open uniformly to the periphery of the chamber 1. In this way, it promotes a uniform distribution of the fluid in the chamber.
  • the chamber 1 is formed of a frustoconical cavity provided with a flat bottom 5 which opens the upstream end of a conduit 4 for ejecting fluid towards the outside of the nozzle.
  • the ejection duct 4 consists of a tubular element and has an axis ⁇ which is inclined at an angle ⁇ with respect to the axis of symmetry Z of the chamber 1.
  • the duct 4 is made in such a way that its axis ⁇ has an origin O 'whose position is shifted by a distance d with respect to the origin O of the axis of symmetry Z.
  • the distance d depends on the value of the inclination angle ⁇ of the duct.
  • the direction defined by the straight line connecting the two origins O and O ' depends on the position and the section of the channels 2 and 3, and finally the direction of orientation between O and O' is opposite to the orientation of the duct 4, that is to say in the direction of ejection of the fluid to the outside of the spray nozzle.
  • the vortex flow created in the chamber is all the more disturbed at the entrance of the ejection duct that the angle of inclination of the duct is high. Also, it has been found that the higher the angle of inclination, and the more we must seek to increase the imbalance in the chamber to obtain, at the outlet of the ejection duct a homogeneous spray. Also, by bringing the upstream orifice of the ejection duct of the outlet end of one of the channels 2 or 3, the disturbance caused by the inclination of the ejection duct is compensated by the imbalance created by means of bringing the duct inlet closer to the outlet of one of the channels.
  • the distance d is at least equal to 60 ⁇ m.
  • the point O ' is chosen on a straight line D whose direction is substantially parallel to the tangent of the swirling flow passing through the point O.
  • the direction of the swirling flow of the fluid in the chamber is symbolized by the arrows S on the figure 2 .
  • This line D passing through O cuts the circle C in two points.
  • the point O ' which is chosen from these two points in such a way that the vector 00' has a direction opposite to that of circulation of the flow (direction of flow symbolized by the arrows S), and particularly to its direction of ejection of the product from the bedroom and via the duct.
  • the invention extends to any nozzle incorporating the characteristics of the invention.

Description

  • La présente invention concerne une buse de pulvérisation à chambre tourbillonnaire, qui est conçue pour un bouton-poussoir de pulvérisateur à sortie latérale.
  • Elle concerne en particulier une buse permettant d'obtenir une meilleure pulvérisation par rapport aux chambres tourbillonnaires existantes.
  • La demande de brevet français FR- 2 853 635 décrit un bouton-poussoir de pulvérisation à sortie latérale, comprenant une chambre tourbillonnaire à symétrie de révolution autour d'un premier axe, qui présente une sortie centrale et une entrée périphérique, et qui est agencée entre deux pièces moulées, globalement coaxiales, respectivement une pièce intérieure et une pièce extérieure, emboîtées l'une dans l'autre.
  • Une empreinte qui délimite une cavité formant ladite chambre tourbillonnaire est réalisée à l'intérieur de la pièce extérieure, laquelle comporte en outre un conduit d'éjection débouchant d'une part dans la cavité, et d'autre part à l'extérieur du bouton-poussoir, et s'étendant au travers de sa paroi à partir du centre de ladite empreinte.
  • Les deux pièces comportent des faces inclinées par rapport à un second axe d'emboîtement qui leur est commun, s'appliquant l'une contre l'autre. L'empreinte est pratiquée sur la face inclinée de la pièce extérieure, et les faces inclinées sont orientées dans un sens et selon un angle suffisant pour rendre possible un démoulage de la pièce extérieure selon l'axe commun (second axe d'emboîtement) sans endommager l'empreinte.
  • Le fluide à pulvériser est introduit dans la chambre tourbillonnaire avec un certain débit par au moins deux canaux d'amenée débouchant tangentiellement dans la chambre.
  • De manière classique, le débit d'injection du fluide dans la chambre génère une circulation rotative tourbillonnaire accélérée (dite « en swirl ») du fluide dans la chambre juste avant son éjection vers l'extérieur du bouton-poussoir, provoquant la pulvérisation du fluide.
  • Généralement, le conduit des chambres tourbillonnaires est central et son axe correspond à l'axe de symétrie de révolution de la chambre.
  • Suivant le mode de réalisation du bouton-poussoir qui est décrit dans la demande de brevet FR-2 853 635 , le conduit d'éjection de la chambre tourbillonnaire s'étend perpendiculairement à l'axe commun des deux pièces, afin de permettre une pulvérisation latérale. Aussi, l'axe du conduit d'éjection se trouve incliné par rapport à l'axe de la chambre tourbillonnaire.
  • Cette inclinaison de l'axe du conduit d'éjection par rapport à l'axe de la chambre tourbillonnaire perturbe et inhibe l'effet produit par la chambre tourbillonnaire, cet effet étant à l'origine de la pulvérisation du fluide en sortie du bouton-poussoir.
  • En effet, l'inclinaison de l'axe du conduit d'éjection crée une perturbation qui déséquilibre le mouvement du fluide injecté dans la chambre tourbillonnaire à grande vitesse. Ce mouvement se trouve ralenti, atténué, voire totalement laminé, à l'entrée du conduit d'éjection, ce qui conduit à l'obtention d'un jet en sortie du conduit, plutôt qu'à l'obtention de la pulvérisation recherchée.
  • La raison de l'obtention d'un jet plutôt que d'une pulvérisation est la suivante : le tourbillonnement du fluide se fait suivant un mouvement à symétrie axiale, et ce mouvement est obtenu dans la chambre tourbillonnaire autour de l'axe central de la chambre. Ce mouvement du fluide en rotation accélérée est fortement perturbé à l'approche du conduit d'éjection, du fait du changement brusque de direction imposé par l'orientation inclinée du conduit d'éjection par rapport à l'axe de la chambre.
  • En pratique, pour un conduit d'éjection incliné selon un angle relativement faible (de l'ordre de 5 ° à 10 °) par rapport à l'axe de la chambre, on obtient une pulvérisation dégradée, non homogène, et un flux pulvérisé en forme de « demi-lune ». Et plus la valeur de l'angle d'inclinaison est élevée, plus la qualité de la pulvérisation se dégrade jusqu'à ce que la pulvérisation se transforme en un jet quasi-rectiligne.
  • Aussi, dans le cadre du mode de réalisation décrit dans la demande de brevet FR-2 853 635 , pour rééquilibrer le mouvement du fluide à l'intérieur de la chambre, on a recherché un déséquilibre structurel au niveau des débits d'injection du fluide dans la chambre. Dans cet objectif, les deux canaux d'amenée ont été réalisés avec des sections différentes.
  • Une telle solution ne permet toutefois pas d'atteindre les excellents résultats de pulvérisation obtenus avec une chambre tourbillonnaire classique à symétrie de révolution, avec un conduit central dont l'axe est confondu avec celui de la chambre et avec des conduits d'amenée de section identique.
  • La présente invention vise à pallier le problème de mauvaise qualité de pulvérisation qui est lié à l'inclinaison de l'axe du conduit d'éjection par rapport à l'axe de la chambre tourbillonnaire, en proposant une autre solution par rapport à celle consistant à réaliser deux canaux de sections différentes.
  • La présente invention concerne une buse pour la pulvérisation d'un fluide comprenant une chambre tourbillonnaire à symétrie de révolution autour d'un axe Z d'origine O, dans laquelle débouche au moins deux canaux d'amenée du fluide. La chambre est pourvue d'un conduit d'éjection dont l'axe est incliné par rapport à l'axe de symétrie de la chambre suivant un certain angle. Selon l'invention, le conduit 4 est réalisé de telle manière que son axe Δ présente une origine O'
    • dont la position est décalée d'une certaine distance par rapport à l'origine O de l'axe de symétrie de la chambre, la distance étant dépendante de la valeur de l'angle d'inclinaison du conduit par rapport à l'axe de la chambre;
    • selon une direction qui dépend de la position et de la section des canaux, et
    • selon un sens qui est opposé à l'orientation du conduit.
  • On comprendra par orientation du conduit le sens d'éjection du fluide de l'intérieur de la chambre vers l'extérieur de la buse de pulvérisation.
  • Le décalage de l'origine de l'axe du conduit d'éjection par rapport à l'origine de l'axe de la chambre permet de pallier le problème de perturbations du fluide tourbillonnant dans la chambre.
  • En effet, l'écoulement tourbillonnaire autour de l'axe de symétrie de la chambre se déstructure dans le conduit d'éjection à cause d'un changement de direction.
  • En rapprochant l'entrée du conduit d'éjection de l'un des canaux d'alimentation de la chambre, on obtient un écoulement tourbillonnaire non symétrique par rapport à l'axe de la chambre.
  • Cet écoulement reste toutefois symétrique par rapport à un certain axe.
  • Il convient donc de confondre l'axe du conduit avec cet axe, pour que l'écoulement tourbillonnaire soit symétrique par rapport à l'axe du conduite d'éjection.
  • La solution consistant à décaler l'origine du conduit par rapport à l'origine de l'axe de la chambre permet ainsi de retrouver un écoulement tourbillonnaire qui est symétrique par rapport à l'axe du conduit d'éjection. En effet, quand le conduit incliné est positionné dans l'axe de la chambre, l'écoulement tourbillonnaire est symétrique dans la chambre mais totalement dissymétrique dans le conduit d'éjection. Pour obtenir une pulvérisation uniforme, il faut que l'écoulement soit symétrique dans le conduit d'éjection. Et le décalage de l'origine du conduit d'éjection par rapport à l'origine de l'axe de la chambre permet d'obtenir un écoulement symétrique et tourbillonnaire dans le conduit.
  • Selon un premier mode de réalisation de la buse selon l'invention, pour une valeur d'angle d'inclinaison qui est supérieure à 20°, la distance séparant les deux origine O et O' est au moins égale à 60 µm, et de préférence supérieure ou égale à 120 µm.
  • Selon une variante de réalisation, pour une valeur d'angle d'inclinaison de 60°, la distance séparant les deux origines O et O' est de 150 µm.
  • Suivant une autre variante de réalisation, les canaux débouchent uniformément à la périphérie de la chambre.
  • Suivant encore une autre variante de réalisation, les canaux présentent la même section.
  • Suivant encore une autre variante de réalisation, les canaux sont orientés suivant une direction tangente par rapport à la périphérie de ladite chambre.
  • Suivant encore une autre variante de réalisation, les canaux présentent une forme courbe et convexe.
  • Suivant encore une autre variante de réalisation, la chambre est formée d'une cavité tronconique pourvue d'un fond plat où débouche l'extrémité amont dudit conduit.
  • La buse selon l'invention permet ainsi l'obtention de pulvérisations uniformes, avec des chambres reliées à des canaux dont l'axe est incliné par rapport à celui de l'axe de la chambre, pour pouvoir être mises en oeuvre dans les bouton-poussoirs destinés à la pulvérisation latérale de fluides.
  • D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est une représentation schématique d'une buse selon l'invention en vue de profil, dans un référentiel XYZ ; et
    • la figure 2 est une autre représentation schématique de la buse représentée sur la figure 1, en vue de profil, dans un référentiel XY.
  • La description qui va suivre concerne un mode de réalisation d'une buse selon l'invention qui est particulièrement adaptée à un bouton-poussoir conçu pour délivrer un fluide latéralement sous forme d'une pulvérisation, tel que décrit dans la demande de brevet français FR-2 853 635 .
  • Comme le montre la figure 1, la buse comprend une chambre tourbillonnaire 1 à symétrie de révolution autour d'un axe Z d'origine O.
  • Deux canaux 2 et 3 d'amenée d'un fluide débouchent ici dans cette chambre 1.
  • Le principe de l'invention s'appliquerait toutefois aussi à une buse pourvue de plus de deux canaux d'amenée.
  • Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, les canaux 2 et 3 présentent la même section, de sorte que les deux canaux présentent des capacités de débit de fluide identiques.
  • De plus, les canaux 2 et 3 débouchent uniformément à la périphérie de la chambre 1. De cette manière, on favorise une répartition uniforme du fluide dans la chambre.
  • Pour générer le mouvement tourbillonnant du fluide dans la chambre, on prévoit d'orienter les canaux 2 et 3 suivant une direction tangente à la périphérie de la chambre 1, comme le montre la figure 2.
  • Pour encore mieux favoriser le mouvement tourbillonnant, il peut également être prévu de réaliser les canaux suivant une forme courbe et convexe. Ce mode de réalisation est suggéré par la figure 1.
  • La chambre 1 est formée d'une cavité tronconique pourvue d'un fond plat 5 où débouche l'extrémité amont d'un conduit 4 d'éjection du fluide vers l'extérieur de la buse.
  • Le conduit d'éjection 4 est constitué d'un élément tubulaire, et il présente un axe Δ qui est incliné suivant un angle α par rapport l'axe de symétrie Z de la chambre 1.
  • Conformément à l'invention, le conduit 4 est réalisé de telle manière que son axe Δ présente une origine O' dont la position est décalée d'une distance d par rapport à l'origine O de l'axe de symétrie Z.
  • La distance d dépend de la valeur de l'angle α d'inclinaison du conduit.
  • Conformément à l'invention, la direction définie par la droite reliant les deux origines O et O' dépend de la position et de la section des canaux 2 et 3, et enfin le sens d'orientation entre O et O' est opposé à l'orientation du conduit 4, c'est-à-dire au sens d'éjection du fluide vers l'extérieur de la buse de pulvérisation.
  • En effet, comme il a été vu ci avant, le flux tourbillonnaire créé dans la chambre est d'autant plus perturbé à l'entrée du conduit d'éjection que l'angle d'inclinaison du conduit est élevé. Aussi, il a été trouvé que plus l'angle d'inclinaison est élevé, et plus il faut chercher à augmenter le déséquilibre dans la chambre pour obtenir, en sortie du conduit d'éjection une pulvérisation homogène. Aussi, en rapprochant l'orifice amont du conduit d'éjection de l'extrémité de sortie de l'un des canaux 2 ou 3, la perturbation engendrée par l'inclinaison du conduit d'éjection est compensée par le déséquilibre créé au moyen d'un rapprochement de l'entrée du conduit avec la sortie de l'un des canaux.
  • De plus, concernant la direction de la droite reliant O et O', elle dépend du débit du fluide introduit dans la chambre et du mouvement du flux tourbillonnaire qu'il génère dans la chambre. Concernant le sens vectoriel de O vers O', il convient de placer O' dans un sens opposé à l'orientation du conduit.
  • Conformément à l'invention, comme illustré sur la figure 1, pour une valeur d'angle α supérieure à 20°, la distance d est au moins égale à 60 µm.
  • Dans le cadre du mode de réalisation illustré, il est prévu que l'angle d'inclinaison α du conduit soit de 60°. La distance d entre O et O' est sensiblement de 150 µm (+/- 20 µm).
  • Une fois que la distance d a été déterminée, on comprend que le point O' peut être choisi sur un cercle C de distance d ayant pour origine O.
  • Comme on peut le comprendre de la figure 2, le point O' est choisi sur une droite D dont la direction est sensiblement parallèle à la tangente du flux tourbillonnaire passant par le point O. Le sens du flux tourbillonnaire du fluide dans la chambre est symbolisé par les flèches S sur la figure 2.
  • Cette droite D passant par O vient couper le cercle C en deux points.
  • Le point O' qui est choisi parmi ces deux points de telle manière que le vecteur 00' soit de sens opposé à celui de circulation du flux (sens du flux symbolisé par les flèches S), et particulièrement à son sens d'éjection du produit à partir de la chambre et via le conduit.
  • La description qui précède explique clairement de quelle manière la solution de l'invention permet d'obtenir une pulvérisation uniforme.
  • Les valeurs d'angle α et de distance d qui ont été données dans le cadre de l'exemple de réalisation ne limite aucunement l'invention.
  • L'invention s'étend à toute buse reprenant les caractéristiques propres à l'invention.

Claims (8)

  1. Buse pour la pulvérisation d'un fluide comprenant une chambre tourbillonnaire (1) à symétrie de révolution autour d'un axe (Z) d'origine (O), dans laquelle débouche au moins deux canaux d'amenée (2, 3) dudit fluide, ladite chambre (1) étant pourvue d'un conduit d'éjection (4) dont l'axe (Δ) est incliné par rapport l'axe de symétrie (Z) suivant un angle (α), caractérisée en ce que ledit conduit (4) est réalisé de telle manière que son axe (Δ) présente une origine (O') dont la position est décalée d'une distance (d) par rapport à l'origine (O) de l'axe de symétrie (Z) qui dépend de la valeur de l'angle (α) d'inclinaison du conduit ;
    - selon une direction qui dépend de la position et de la section desdits canaux,
    et
    - selon un sens qui est opposé à l'orientation dudit conduit (4).
  2. Buse selon la revendication 1, caractérisée en ce que, pour une valeur d'angle (α) supérieure à 20°, la distance (d) est au moins égale à 60 µm, et de préférence supérieure à 120 µm.
  3. Buse selon la revendication 1, caractérisée en ce que pour une valeur d'angle (α) de 60°, la distance (d) est sensiblement de 150 µm.
  4. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits canaux (2, 3) débouchent uniformément à la périphérie de la chambre (1).
  5. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits canaux (2, 3) présentent la même section.
  6. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits canaux sont orientés suivant une direction tangente par rapport à la périphérie de ladite chambre (1).
  7. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits canaux présentent une forme courbe et convexe.
  8. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite chambre (1) est formée d'une cavité tronconique pourvue d'un fond plat (5) où débouche l'extrémité amont dudit conduit (4).
EP06764583A 2005-05-18 2006-05-02 Buse a chambre tourbillonnaire Active EP1883478B1 (fr)

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PCT/FR2006/000981 WO2006123032A1 (fr) 2005-05-18 2006-05-02 Buse a chambre tourbillonnaire

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EP1883478A1 EP1883478A1 (fr) 2008-02-06
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EP (1) EP1883478B1 (fr)
CN (1) CN101175573B (fr)
AT (1) ATE517690T1 (fr)
BR (1) BRPI0612913B1 (fr)
ES (1) ES2369402T3 (fr)
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