FR2739306A1 - SPRAYER FOR CHARGED LIQUIDS, IN PARTICULAR ABRASIVE NATURE - Google Patents
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Abstract
Description
DOMAINE DU BREVET
La présente invention a pour objet un pulvérisateur spécialement adapté à des liquides contenant une suspension de particules solides pouvant être abrasives.FIELD OF THE PATENT
The present invention relates to a sprayer specially adapted for liquids containing a suspension of solid particles that can be abrasive.
ETAT DE L'ART
La pulvérisation de liquides est un problème important pour de nombreuses applications industrielles. Parmi celles-ci on peut citer : refroidissement de gaz chauds, conditionnement des gaz, épuration des fumées... Il est connu qu'un procédé particulièrement efficace pour assurer la pulvérisation de liquides sous forme de très fines gouttelettes consiste en l'injection simultanée d'un gaz sous pression et du liquide à pulvériser au pulvérisateur. Toutefois cette solution se prête mal à l'utilisation de liquides chargés en solides, les risques de bouchage étant non négligeables.STATE OF THE ART
Liquid spraying is an important problem for many industrial applications. Among these we can mention: hot gas cooling, gas conditioning, flue gas cleaning ... It is known that a particularly effective method for spraying liquids in the form of very fine droplets consists of simultaneous injection pressurized gas and spray liquid. However, this solution does not lend itself to the use of liquids loaded solids, the risk of clogging being significant.
Il est également connu qu'un procédé efficace dans le cas de liquides chargés en particules lourdes consiste à injecter le liquide tangentiellement dans une gorge annulaire à l'intérieur de laquelle il tourne à grande vitesse et de laquelle il s'échappe tangentiellement sous forme d'une ou plusieurs nappes. Le brevet français NO 2 304 409 décrit un tel dispositif. Toutefois, on n'obtient pas dans ce cas une pulvérisation très fine, la vitesse du liquide ne pouvant être très élevée en présence de liquide abrasif. It is also known that an effective method in the case of heavy particles loaded liquids is to inject the liquid tangentially into an annular groove inside which it rotates at high speed and from which it flows tangentially in the form of one or more layers. French Patent No. 2,304,409 describes such a device. However, a very fine spray is not obtained in this case, the speed of the liquid can not be very high in the presence of abrasive liquid.
DESCRIPTIF SOMMAIRE DE L'INVENTION
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.SUMMARY DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention aims to remedy these disadvantages.
A cet effet, dans un pulvérisateur dans lequel le liquide est alimenté tangentiellement dans la partie intérieure d'une gorge peu profonde à l'intérieur de laquelle il est mis en rotation et déborde de cette gorge d'un seul côté, il est prévu un organe mobile à section circulaire maintenu de manière lâche autour d'un axe fixe pour venir au contact du liquide débordant de la gorge et favoriser ainsi la formation de fines gouttelettes. For this purpose, in a sprayer in which the liquid is fed tangentially into the inner part of a shallow groove inside which it is rotated and overflows from this groove on one side, there is provided a movable member circular section loosely held around a fixed axis to come into contact with the liquid overflowing the groove and thereby promote the formation of fine droplets.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
La figure 1 est une coupe transversale (suivant I-I de la figure 2) du pulvérisateur objet de l'invention.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Figure 1 is a cross section (following II of Figure 2) of the spray object of the invention.
La figure 2 est une vue de dessus avec coupe partielle (suivant
II-II de la figure 1).FIG. 2 is a view from above with partial section (following
II-II of Figure 1).
Les figures 3 et 4 illustrent les essais réalisés avec un pulvérisateur suivant l'invention. Figures 3 and 4 illustrate the tests carried out with a sprayer according to the invention.
Sur la figure 1, le pulvérisateur représenté comprend un corps annulaire creux ouvert sur l'une de ses faces. Le bord (8) de l'ouverture présente un profil conique évasé en direction de l'extérieur. L'espace intérieur est creusé d'une gorge (1) à profil transversal en forme de spirale, sa profondeur allant ainsi décroissant à partir du point d'alimentation du liquide jusqu'à un déflecteur (7), soit après un angle légèrement inférieur à 3600. Cette gorge (1) se raccorde au bord conique (8) par une surface courbe sensiblement torique (10) de diamètre intérieur Di. La partie la plus profonde de cette gorge (1) se raccorde à une chambre d'alimentation (9) pourvue d'une bride de jonction (12). In Figure 1, the sprayer shown comprises a hollow annular body open on one of its faces. The edge (8) of the opening has a tapered profile flared towards the outside. The interior space is hollowed out with a groove (1) with a spiral-shaped transverse profile, its depth thus decreasing from the point of supply of the liquid to a deflector (7), ie after a slightly lower angle to 3600. This groove (1) is connected to the conical edge (8) by a substantially ring-shaped curved surface (10) of inner diameter Di. The deepest part of this groove (1) is connected to a feed chamber (9) provided with a connecting flange (12).
L'autre face de pulvérisateur est obturée par une surface plane (6) qui est de préférence surélevée par rapport au plan moyen de la gorge (1). Sur cette face plane (6) est soudée un axe (3) sur lequel est fixé, par exemple par un système d'écrou et contre-écrou (5), une large rondelle (4) en forme de disque dont le centre coïncide avec l'axe du bord conique (8) et dont la surface est parallèle au plan de la face (6), son diamètre étant légèrement inférieur au diamètre Di. Entre cette rondelle (4) et la face (6) est monté un organe mobile de révolution (2), creusé d'un évidement intérieur cylindrique de diamètre nettement supérieur à celui de l'axe (3), de préférence au moins 1,7 fois ce diamètre. La surface extérieure de révolution est de préférence conique en étant plus évasée du côté de la rondelle (4).Avantageusement, cet organe mobile (2) a une hauteur faible par rapport à son diamètre moyen, de préférence inférieure à 1,9 fois ce diamètre. The other sprayer face is closed by a flat surface (6) which is preferably raised above the mean plane of the groove (1). On this planar face (6) is welded an axis (3) on which is fixed, for example by a system of nut and locknut (5), a large disc-shaped washer (4) whose center coincides with the axis of the conical edge (8) and whose surface is parallel to the plane of the face (6), its diameter being slightly smaller than the diameter Di. Between this washer (4) and the face (6) is mounted a movable member of revolution (2), hollowed by a cylindrical inner recess of diameter much greater than that of the axis (3), preferably at least 1, 7 times this diameter. The outer surface of revolution is preferably conical by being more flared on the side of the washer (4). Advantageously, this movable member (2) has a small height relative to its average diameter, preferably less than 1.9 times that diameter.
Le fonctionnement est le suivant : le liquide arrivant sous pression par la chambre (9) est introduit de manière tangentielle dans la gorge (1) à l'endroit où celle-ci est la plus profonde et est mis en rotation dans cette dernière. Au fur et à mesure que le liquide avance angulairement, la profondeur de la gorge diminue, de sorte que le liquide est progressivement et uniformément éjecté vers la surface courbe (10) où il entre en contact avec l'organe mobile (2), ce qui a pour effet de rompre sa cohésion et de générer ainsi un ensemble de fines gouttelettes prêtes à être éjectées. Le liquide ainsi divisé s'échappe par le bord (8) en forme de cône très ouvert dirigé vers l'ex- térieur en définissant un cône creux de très fines gouttelettes dudit liquide.L'organe mobile (2) est mis en mouvement de rotation autour de son axe par l'énergie cinétique apportée par le liquide. The operation is as follows: the liquid coming under pressure from the chamber (9) is introduced tangentially into the groove (1) at the point where it is the deepest and is rotated therein. As the liquid advances angularly, the depth of the groove decreases, so that the liquid is gradually and uniformly ejected towards the curved surface (10) where it comes into contact with the movable member (2), which which has the effect of breaking its cohesion and thus generating a set of fine droplets ready to be ejected. The liquid thus divided escapes through the very open cone-shaped edge (8) directed outwards by defining a hollow cone with very small droplets of said liquid. The movable member (2) is set in motion. rotation around its axis by the kinetic energy provided by the liquid.
La fonction du déflecteur (7) est non seulement de terminer l'éjection, mais surtout de forcer l'élimination des particules solides éventuellement présentes qui pourraient avoir tendance à s'accumuler au fond de la gorge en l'absence dudit déflecteur. Etant donné que le pulvérisateur ne comporte par de partie très rétrécie, on se trouve dans une situation où on est, par conception, à l'abri du bouchage. The function of the deflector (7) is not only to complete the ejection, but especially to force the removal of any solid particles that may have a tendency to accumulate at the bottom of the groove in the absence of said deflector. Since the sprayer does not have a very narrowed part, we are in a situation where we are, by design, safe from clogging.
Le déflecteur (7) a dans sa forme d'exécution préférée, un profil triangulaire. L'organe mobile (2) présente avantageusement un angle de conicité de 5 à 15 degrés et il vient toucher le liquide débordant de la gorge (1) dans La partie de la surface courbe où la vitesse de ce liquide est très élevée. The deflector (7) has in its preferred embodiment, a triangular profile. The movable member (2) advantageously has a taper angle of 5 to 15 degrees and it touches the liquid projecting from the groove (1) in the portion of the curved surface where the speed of this liquid is very high.
Pour démontrer les avantages du pulvérisateur suivant l'invention, deux séries d'expériences ont été réalisées. Le schéma des expériences est décrit sur la figure 3 où l'on peut voir le pulvérisateur (b) monté au centre d'une cuve (g) dont le diamètre est de 4 m. L'eau (e) est mise en circulation à l'aide d'une pompe (c) qui alimente le pulvérisatur (b), lequel projette un voile de gouttelettes (a). La température de l'eau est mesurée en plusieurs points dont (d). Les performances ont été comparées avec celles d'un pulvérisateur "classique", obtenu en faisant fonctionner le pulvérisateur suivant L'invention sans son organe mobile (2). To demonstrate the advantages of the sprayer according to the invention, two series of experiments were carried out. The scheme of experiments is described in Figure 3 where we can see the sprayer (b) mounted in the center of a tank (g) whose diameter is 4 m. The water (e) is circulated using a pump (c) which feeds the spray (b), which projects a veil of droplets (a). The temperature of the water is measured in several points including (d). The performances were compared with those of a "conventional" sprayer, obtained by operating the sprayer according to the invention without its mobile member (2).
Le première expérience a visé à établir, toutes choses égales par ailleurs, que la distribution de taille des gouttelettes est plus fine. The first experiment aimed at establishing, all other things being equal, that the droplet size distribution is finer.
Pour ce faire on a mesuré le débit liquide qui atteint une distance d définie à l'aide d'un récipient (f) découpé d'une fente de dimensions w = 20 mm par h = 150 mm, lequel récipient est déplacé dans un mouvement de révolution autour du pulvérisateur (b). L'eau utilisée pour ces expériences était alimentée à une pression relative de 331 kPa.Les principales données sont résumées dans le tableau ci-apres
To do this, the liquid flow rate, which reaches a distance d defined with the aid of a container (f) cut from a slot of dimensions w = 20 mm per h = 150 mm, has been measured, which container is moved in a movement of revolution around the sprayer (b). The water used for these experiments was fed at a pressure of 331 kPa. The main data are summarized in the table below.
<tb> Type <SEP> de <SEP> Débit <SEP> mesuré <SEP> Débit <SEP> collecté <SEP> Débit <SEP> collecté <SEP> Débit <SEP> collecté
<tb> pulvé- <SEP> à <SEP> la <SEP> pompe <SEP> à <SEP> d <SEP> = <SEP> 500mm <SEP> à <SEP> d <SEP> = <SEP> 1400mm <SEP> à <SEP> d <SEP> = <SEP> 2000mm
<tb> risateur
<tb> Sans
<tb> organe
<tb> mobile <SEP> 6m3/h <SEP> 6m3/h <SEP> -n.d- <SEP> 4m3/h
<tb> organe <SEP>
<tb> mobile <SEP> 5m /h <SEP> 5M /h <SEP> 3m h <SEP> 0,6m /h
<tb>
Il a été vérifié que la hauteur de la fente servant à la mesure était suffisante pour intercepter tout le voile.La décroissance de la quantité d'eau atteignant la paroi est expliquée par le fait que des gouttes beaucoup plus fines sont générées par la pulvérisateur suivant l'invention et que ces fines gouttes, comparativement plus freinées aérodynamiquement que les grosses, ne peuvent atteindre la paroi et sont évaporées en route. Ce phénomène d'évaporation accru a été constaté dans des essais subséquents.<tb> Type <SEP> of <SEP> Flow <SEP> measured <SEP> Flow <SEP> collected <SEP> Flow <SEP> collected <SEP> Flow <SEP> collected
<tb> pulvè <SEP> to <SEP> the <SEP> pump <SEP> to <SEP> d <SEP> = <SEP> 500mm <SEP> to <SEP> d <SEP> = <SEP> 1400mm <SEP> to <SEP> d <SEP> = <SEP> 2000mm
<tb> riser
<tb> Without
<tb> organ
<tb> mobile <SEP> 6m3 / h <SEP> 6m3 / h <SEP> -nd- <SEP> 4m3 / h
<tb> organ <SEP>
<tb> mobile <SEP> 5m / h <SEP> 5M / h <SEP> 3m h <SEP> 0.6m / h
<Tb>
It was verified that the height of the slit used for the measurement was sufficient to intercept the entire veil. The decrease in the amount of water reaching the wall is explained by the fact that much finer drops are generated by the following sprayer. the invention and that these fine drops, comparatively more aerodynamically braked than the big ones, can not reach the wall and are evaporated en route. This phenomenon of increased evaporation has been found in subsequent tests.
Dans une seconde série d'essais réalisés pour évaluer les performances en matière de transfert de masse, on a mesuré le profil de température et la quantité d'eau totale évaporée en fin d'essais obtenus en pulvérisant de l'eau chaude dans une chambre contenant de l'air ainsi qu'il est indiqué sur la figure 3. La température de l'eau est d'environ 40 degrés pour chaque essai.Les principaux résultats sont donnés dans le tableau suivant :
In a second series of tests carried out to evaluate the mass transfer performance, the temperature profile and the total amount of water evaporated at the end of the tests obtained by spraying hot water in a chamber were measured. containing air as shown in Figure 3. The water temperature is approximately 40 degrees for each test.The main results are given in the following table:
<tb> jour <SEP> de <SEP> l'essai <SEP> Type <SEP> de <SEP> pulvé- <SEP> Durée <SEP> de <SEP> l'essai <SEP> quantité
<tb> <SEP> risateur <SEP> évaporée
<tb> <SEP> jour <SEP> 1 <SEP> avec <SEP> organe <SEP> Im <SEP> <SEP> 3
<tb> <SEP> mobile <SEP> 12 <SEP> mm <SEP> 0,10 <SEP> m
<tb> <SEP> jour <SEP> 1 <SEP> sans <SEP> organe
<tb> <SEP> mobile <SEP> 12 <SEP> mm <SEP> 0,03 <SEP> m
<tb> <SEP> jour <SEP> 2 <SEP> avec <SEP> organe <SEP> <SEP> 3 <SEP>
<tb> jour <SEP> 2 <SEP> mobile <SEP> 30 <SEP> mm <SEP> 0,08 <SEP> m3
<tb> <SEP> jour <SEP> 2 <SEP> sans <SEP> organe <SEP> 30 <SEP> mm <SEP> 0,04 <SEP> m
<tb> <SEP> mobile
<tb>
Pour chacun des essais, on peut donc voir que la quantité d'eau évaporée est au moins deux à trois fois supérieure avec L'invention décrite. Dans l'absolu, les différences observées d'un essai à l'autre (jour 1 vs jour 2) sont à mettre au compte des variations des conditions d'humidité de l'air. La figure 4 montre la courbe d'évolution de La température en fonction du temps pour les deux configurations (courbe (a) sans organe mobile et courbe (b) avec organe mobile). La décroissance plus rapide de température obtenue avec l'invention, le niveau final des températures ainsi que Les observations précédentes établissent de manière claire la supériorité du pulvérisateur suivant L'invention. <tb> day <SEP> of <SEP> test <SEP> Type <SEP> of <SEP> sprayed - SEP> Duration <SEP> of <SEP> test <SEP> quantity
<tb><SEP> evaporator <SEP> evaporated
<tb><SEP> day <SEP> 1 <SEP> with <SEP> organ <SEP> Im <SEP><SEP> 3
<tb><SEP> mobile <SEP> 12 <SEP> mm <SEP> 0.10 <SEP> m
<tb><SEP> day <SEP> 1 <SEP> without <SEP> organ
<tb><SEP> mobile <SEP> 12 <SEP> mm <SEP> 0.03 <SEP> m
<tb><SEP> day <SEP> 2 <SEP> with <SEP> organ <SEP><SEP> 3 <SEP>
<tb> day <SEP> 2 <SEP> mobile <SEP> 30 <SEP> mm <SEP> 0.08 <SEP> m3
<tb><SEP> day <SEP> 2 <SEP> without <SEP> organ <SEP> 30 <SEP> mm <SEP> 0.04 <SEP> m
<tb><SEP> mobile
<Tb>
For each of the tests, it can thus be seen that the amount of water evaporated is at least two to three times greater with the invention described. In absolute terms, the differences observed from one test to another (day 1 vs day 2) are due to variations in the humidity conditions of the air. FIG. 4 shows the evolution curve of the temperature as a function of time for the two configurations (curve (a) without moving member and curve (b) with moving member). The faster temperature decrease obtained with the invention, the final temperature level as well as the above observations clearly establish the superiority of the sprayer according to the invention.
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ST | Notification of lapse |