FR2623107A1 - Dispositif rotatif et procede de pulverisation - Google Patents

Abstract

Un moteur 2 entraîne en rotation un disque 4 alimenté en liquide sur sa face supérieure 16. La face inférieure 17 du disque 4 est munie d'ailettes 101 créant un cône d'aspiration 103 dont le sommet est situé dans la zone centrale 102 du disque 4 et un matelas d'air porteur 104. Le film étalé sur le disque 4 est transformé, dès qu'il quitte celui-ci, en fines gouttelettes qui sont alors soutenues, par le matelas d'air, sur une grande portée. Application : humidification des serres.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif rotatif de pulvérisation à large portée pour la mise en oeuvre du procédé.

On connaît de nombreux dispositifs rotatifs de pulvérisation, fonctionnant sur des principes différents, destinés notamment à l'humidification des serres.

C'est ainsi que la demande de brevet FR-A1-2403834 décrit une buse de pulvérisation semi-pneumatique à jet porté et à disque de dispersion rotatif entrainé par le flux d'air.

Dans un carter, il est prévu un disque dont l'axe de rotation est muni, à l'une de ses extrémités d'ailettes d'entrainement ; l'alimentation en liquide à pulvériser s'effectuant sur l'axe. Ce dispositif permet de pulvériser pneumatiquement un liquide, en évitant la formation de brouillard. Un tel dispositif génère des gouttelettes de diamètre relativement important et nécessite une source d'air comprimé.

La demande de brevet FR-AI-2535626 concerne un pulvérisateur rotatif de liquides, comprenant un disque rotatif permettant la production de gouttelettes de dimensions uniformes. Le disque comporte une surface conique de distribution et une chambre d'alimentation, dans laquelle Le liquide, introduit tangentiellement, tourbillonne et sort en formant un film mince et uniforme. Il s'agit là d'une simple pulvérisation par rupture d'un film, les gouttelettes étant projetées par l'accélération initiale avec une portée assez faible.

Afin d'obtenir une rupture franche et, par conséquent, des gouttelettes régulières avec une distribution homogène sur le diamètre recherché, la demande de brevet FR-A1-2384552 propose un rainurage périphérique de la cloche de distribution. Une telle invention trouve une application particulière dans l'application de peinture, par utilisation de phénomenes électoostatiques. Cette invention n'a pas pour but d'élargir le faisceau mais, simplement, de rendre les gouttelettes homogènes en diamètres afin que les charges soient de valeurs voisines et que le dépôt sur l'objet, soit le plus homogène possible.

La demande de brevet FR-A1-2478490 combine un disque rotatif et les phénomènes électrostatiques. Un disque rotatif reçoit, à sa partie supérieure, le liquide qui est transféré sur une surface de distribution conique, coaxiale avec le disque et solidaire de ce dernier. Une électrode charge le film liquide, lorsque celui-ci est à la surface du disque avant qu'il ne soit transféré sur la paroi interne du cône, puis pulvérisé. Un tel dispositif est à faisceau étroit et sa conception permet le transfert sur les parois internes du cône avec une alimentation par son sommet.

Enfin, le brevet FR-B-2072573 est relatif à un appareil humidificateur d'air à disques centrifuges multiples.

De l'eau est distribuée radialement, à partir d'un axe creux, entre les disques, puis projetée à l'extérieur de l'appareil par la force centrifuge.

Dans les serres, les dispositifs d'humidification sont très utilisés ; certains reprennent des éléments constructifs ou de conception des appareils de l'art antérieur, mais L'application concerne des s serres ayant une hauteur sous voûte importante ; or des serres à faible hauteur de voûte et à plan de culture surélevé sont actuellement utilisées, ce qui a notamment pour avantage de réduire le volume d'air à contrôler et de faciliter les travaux de culture.

Avec ces serres, les dispositifs de l'art antérieur, généralement suspendus à la voûte, ne conviennent plus, car les diamètres couverts sont faibles et les surfaces traitées également. Il est donc nécessaire de multiplier les dispositifs d'humidification, avec les inconvénients que cela entrain au point de vue des investissements, de l'entretien et des frais de fonctionnement.

La présente invention a donc pour but de proposer un dispositif de pulvérisation de grande portée sous hauteur réduite comprenant un moteur et un disque rotatif ainsi qu'une alimentation en liquide à pulvériser qui se caractérise, notamment, en ce qu'il comprend au moins un disque rotatif dont la face supérieure distribue le liquide sous forme de film et dont la face inférieure est munie d'ailettes créant un venturi aspirant de bas en haut et centrifugeant l'air horizontalement.

Ce dispositif se caractérise, en outre, en ce que
Le bord du disque comporte au moins un biseau inférieur, dans la zone comprise entre la périphérie des ai Lettes et la périphérie du disque.

L'invention prévoit également que les ai Lettes aient un profil courbe correspondant à la trajectoire des particules d'air et une hauteur variable, qui augmente du centre vers la périphérie.

Le dispositif comporte une alimentation sur sa face supérieure, cette alimentation pouvant être centrée ou légèrement décentrée par rapport au centre du disque.

Selon une variante, le moteur peut être placé à la partie inférieure, tandis que l'alimentation en fluide reste supérieure. Le procédé, quant à lui, est caractérisé en ce qu'il consiste à créer un matelas d'air dans un premier plan horizontal, se développant radialement vers l'extérieur et à dissiper radialement au dessus du premier plan un liquide, sous une forme pulvérisée dans un deuxième plan horizontal parallèle au premier, la distance séparant les deux plans restant faibles.

Le procédé est caractérisé également en ce que les développements radiaux s'effectuent à partir du même centre.

En outre, les deux développements sont obtenus simultanément par un même dispositif.

Le procédé prévoit, selon l'une, de ses caractéristiques, un matelas d'air se développant suivant un cône renversé, formant un angle de 150 à 300 par rapport à l'horizontale.

Un tel procédé mis en oeuvre par l'intermédiaire d'un dispositif tel qu'il va être décrit, permet une très bonne répartition du liquide, y compris lorsque la hauteur disponible est faible. Le réglage du degré hygrométrique s'effectue par modification du diamètre des gouttelettes pulvérisées et du débit de liquide, ces réglages pouvant être réalisés de façon simple à L'aide de moyens simples et peu coûteux tout en étant très fiables. La portée est importante et la végétation est traitée de façon homogène. Quant à
L'aspiration d'air, elle peut s'effectuer en un endroit déterminé.

L'invention va maintenant être décrite suivant un mode de réalisation principal ainsi que des variantes; ceci en regard des figures annexées qui représentent: - figure 1 : un dispositif selon l'invention ; suspendu, - figure 2 : a) un disque selon L'invention,
b) un disque vu de dessous, - figure 3 : une variante du dispositif avec
motorisation inférieure, - figure 4 : a) un disque utilisé selon la variante
de la figure 3,
b) une vue de dessous de ce disque, - figure 5 : a) une variante du disque, avec double
biseau,
b) un disque vu de dessous, - figure 6 : a) une variante du disque avec carter
d'aspiration conique,
b) une variante du disque avec carter
d'aspiration plan,
c) une vue de dessous des carters montés
sur le disque, - figure 7 : une variante du disque avec superposition
multiple de disques.

La figure 1 représente le dispositif général 1, selon
L'invention, constitué essentiellement de trois parties: - un moteur électrique 2 dont la vitesse de rotation peut varier sur une plage de 0 trs/mn à 15000 trs/mn.

L'alimentation étanche 10 évite toute introduction d'humidité- qui pourrait nuire à son bon fonctionnement. De même, le carter 11, est parfaitement étanche à tous ses plans de joint. Un dispositif de suspension 12 permet de l'accrocher à un support fixe 13 constitué généralement, d'une canalisation aérienne, - une alimentation 3 en fluide à disperser, généralement de l'eau additionnée ou non d'un produit de traitement soluble. Cette alimentation est piquée sur un circuit comportant, de façon connue, des électro-vannes de régulation de débit, pilotées par un automate (non figurés) ayant comme paramètres d'entrée, la valeur d'hygrométrie et la température mesurées par l'intermédiaire d'une sonde.Le tube 14 de l'alimentation débouche à la surface du disque qui va être décrit, - un disque 4, solidaire de l'axe d'entrainement 15 du moteur 2. Ce disque comprend deux faces dont l'une, supérieure 16, a une surface parfaitement plane jusqu'à sa périphérie et dont l'autre, inférieure 17, comporte une partie plane 18 au centre et un biseau 19 formant un angle alpha à sa périphérie ; l'épaisseur 100 du disque, à sa périphérie, étant très faible (de l'ordre de 1 à 2mm). De plus, le disque 4 porte, sur sa face inférieure, dans sa partie plane 18, des ailettes 101.Ces ailettes 101 ont un profil particulier qui fait que l'épaisseur augmente graduellement du centre vers la périphérie dans le plan perpendiculaire au plan du disque et qu'elles sont courbes, dans le plan du disque, suivant un profil permettant de créer le moins de turbulences et générant un minimum de bruit.

De tels profils sont déterminables par l'homme de l'art,- de même que le nombre d'ailettes.

Les ailettes ont une longueur inférieure au rayon de La surface plane 18, ce qui laisse subsister une zone centrale 102 qui devient, lorsque le disque est mis en rotation, la base du cône d'aspiration 103.

L'air est refoulé vers ta périphérie du disque par les ai Lettes pour former un matelas d'air se développant radialement en 10 suivant un cône formant un angle bêta avec l'horizontale.

Simultanément, le liquide est distribué par l'alimentation 2 sur la face supérieure 16 du disque.

Sous l'effet de la force centrifuge due à la rotation et des forces dues aux tensions superficielles, il se crée un film de très faible épaisseur qui se brise lorsqu'il quitte la surface du disque, pulvérisant ainsi le liquide sous forme de gouttelettes très fines, de l'ordre du micron, d'une grande régularité et d'une grande constance dans la distribution statistique des diamètres
L'angle alpha du biseau est déterminé de façon que te point d'intersection entre le matelas d'air et le liquide pulvérisé se situe aux environs d'un mètre, sachant que l'épaisseur du disque est de 1 à 5 centimètres.

Quant au cône d'aspiration 103, il doit nécessairement être étroit, de façon à ne pas perturber Le développement radiaL du matelas d'air 104 par des turbulences parasites.

Sur la figure 2, on voit en (a) Les détails du disque et de son alimentation qui devra être à une distance (e) de t'arbre et (f) du disque telle que le film soit soumis à la force centrifuge, en excluant la force centripète et les forces d'attraction de L'arbre central sous l'reflet de ta tension superficielle du liquide, afin que le film ne soit pas perturbé dans son étalement.

La variante, représentée à la figure 3, permet de s'affranchir de l'excentricité de l'alimentation.

Le moteur 30 est, dans ce cas, surmonté d'un disque 31, tandis que l'alimentation 32 est centrée. L'ensemble du dispositif peut alors être posé plutôt que suspendu, le fonctionnement restant identique. Le tube d'alimentation, bien que disposé dans le plan du liquide pulvérisé et du matelas d'air, ne perturbe pas le rayonnement, car les gouttes sont d'un diamètre très faible, donc d'un nombre tel que la perturbation, rapportée au nombre, soit insignifiante.

La distance D,à laquelle le matelas d'air 104 intercepte la trajectoire décrite par les goutelettes de liquide, correspond environ à 1 mètre et l'angle alpha correspondant du biseau est calculé en fonction de l'épaisseur du disque, pour tendre vers ce résultat.

Le disque 31, utilisé dans la variante ci-dessus, est surmonté, sur sa face supérieure comme le montre la figure 4a, d'un cône 33, de faible hauteur, qui favorise l'étalement du film sur le disque. La figure 4b montre que le dessous du disque est inchangé par rapport au disque du dispositif principal suspendu.

Le disque 50 représenté à la figure 5a, est du type à deux biseaux 51,52 opposés. Une telle disposition peut faciliter le réglage de la distance par rapport au disque du point d'intersection du matelas d'air avec celui du liquide puLvérisé.

On convient que le film peut "coller" à la surface du disque et que t' invention n'est pas limitée à la seule surface plane.

La surface peut, en effet, être concave ou convexe, la condition nécessaire étant un état de surface lisse.

De façon à diriger le flux d'air et à maîtriser Le cône d'aspiration, l'invention propose un disque à ailettes sur Lesquelles on rapporte un carter annulaire couvrant La surface de l'anneau sur lequel sont situées les ailettes.

Ce carter peut être légèrement conique (figure 6a repère 60) ou plan (figure 6b repéré 61). Dans cette dernière forme de réalisation, dessinée en perspective, le carter est représenté en coupe pour faciliter la compréhension.

La surface annulaire, couverte par ces carters, est représentée figure 6c et repérée 62.

Une autre variante de l'invention propose, à la figure 7, un dispositif multi-disques 70. Dans l'exemple représenté, tes disques sont au nombre de trois 71,72,73 dans le mode de réalisation représenté, mais lueur nombre peut être de 2 à 10.

Le disque inférieur 71 comporte, sur sa face inférieure des ailettes 101 identiques à celles des variantes précédentes mais, sur sa face supérieure, sont empilés deux disques simples, sans ailette, séparés par des entretoises 720, 730, permettant de garder un espacement constant entre les trois disques. Ces disques sont alésés en leur centre pour former une cuve 74. Les deux entretoises sont alésées, radialement et régutièrement, à une hauteur telle que les alésages 76 débouchent au niveau de la face supérieure du disque immédiatement au dessus de celle-ci. Cet ensemble est compLété par un tube d'alimentation 75 particulier qui plonge dans la cuve 74 pour déboucher près du fond de celle-ci.

Le tube 75 alimente le fond de la cuve 74 en premier lieu et, sous l'effet conjugué du débit et de la vitesse de rotation, le liquide, par la force centrifuge à laquelle il est soumis, prend la forme d'un paraboloide de révolution jusqu'à déborder à ta partie supérieure.

Le liquide, simultanément au débordement, passe à travers tes orifices 76 réalisés radialement dans les entretoises 720, 730. Le liquide s'étale alors à La surface des disques, multipliant ainsi le volume à pulvériser.

Le matelas d'air est identique et assure la portance du. liquide pulvérisé à une distance supérieure à celle qui serait couverte par la seule accélération donnée aux particules.

L'invention n'est pas limitée aux seuls exemples de réalisation qui viennent d'être donnés, mais elle en comprend toutes les variantes. Ainsi, les disques peuvent être rainurés à leur surface, ces rainures radiales étant situées en périphérie et ayant un profil triangulaire, facilitant ainsi le détachement du film et la pulvérisation du liquide de façon encore plus homogène.

Claims (17)

Revendications

1) Dispositif de pulvérisation (1) constitué d'un moteur (2), d'au moins un disque (4) solidaire de l'arbre d'entrainement (15) du moteur, d'une alimentation en liquide (3) débouchant sur la face supérieure (16) de chaque disque, caractérisé en ce que la face inférieure (17) du disque (4) est munie d'ailettes radiales (101).

2) Dispositif de pulvérisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes (101) ont un profil courbe dans le plan de rotation et une hauteur qui augmente progressivement du centre vers la périphérie du disque (4).

3) Dispositif de pulvérisation se-lon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes (101) ont une longueur inférieure au rayon du disque, laissant subsister une zone centrale (102) constituant ta tête du cône d'aspiration (103).

4) Dispositif de pulvérisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face inférieure du disque (4) est munie, à sa périphérie, d'un biseau (19) situé entre l'extrémité des ailettes (101) et la périphérie du disque, pour obtenir un bord (100) d'épaisseur très faible.

5) Dispositif de pulvérisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différents profils du biseau (19) et des ai lettes (10t) sont conçus pour que Le matelas d'air (104) intercepte, à une distance déterminée(D)le plan horizontal dans lequel est projeté le liquide.

6) Dispositif de pulvérisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que la distance déterminée (D); à laquelle le matelas d'air (104) intercepte le plan horizontal dans lequel est projeté le liquide est de un mètre.

7) Dispositif de pulvérisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que L'alimentation en liquide (3) est excentrée par rapport au centre du disque, lorsque le moteur (2), est au dessus du disque (4), et centrée par rapport au disque, lorsque le moteur (30) est au dessous du disque (31) ; cette alimentation (32) débouchant, dans les deux cas, sur la face supérieure (16) du disque.

8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que, dans le cas de l'alimentation centrée, le disque (31) comprend un cône (33), centré, de faible hauteur.

9) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la périphérie du disque (50) comprend deux biseaux (51) et (52).

10) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce -que le disque est muni, en dessous des ailettes (101), d'un carter plan (61) couvrant une surface annulaire (62).

11) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque est muni, en dessous des ai Lettes (101), d'un carter conique (60) couvrant une surface annulaire (62).

12) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque inférieur (71) muni d'ailettes (101) est surmonté de deux disques (72,73) séparés par des entretoises (720,730) munies d'orifices (76) débouchant au niveau de la surface supérieure de ces disques.

13) Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'alimentation s'effectue par l'intermédiaire d'un tube (75) plongeant dans une cuve (74) constituée d'un alésage central ménagé dans les disques (72,73).

14) Procédé de pulvérisation de grande portée, caractérisé en ce que l'on dissipe radialement, dans un premier plan, un liquide sous forme atomisée et que l'on crée, simultanément, un matelas d'air se développant radialement à partir du même centre, dans un second plan situé sous le premier, les deux plans étant sensiblement parallèles.

15) Procédé seLon la revendication 14, caractérisé en ce que le matelas d'air se développe suivant un cône renversé, formant un angle bêta de 150 à 300 par rapport à l'horizontale.

16) Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la pulvérisation du liquide et la création du matelas sont obtenus par l'intermédiaire d'un disque tournant unique.

17) Utilisation du dispositif selon les revendications 1 à 13, pour l'humidification de serres de faible hauteur de plafond et à plan de culture surélevé.