FR2752176A1 - Pulverisateur et procede pour ejecter un liquide sous forme de fines particules - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un pulvérisateur pour éjecter un liquide sous forme de fines particules. Le pulvérisateur de l'invention établit des jets de gaz supersoniques dirigés vers un bord (57A) sur deux surfaces d'écoulement de liquide (57) formées par ce bord, avec des oscillations aérodynamiques à haute fréquence engendrées devant le bord, le liquide étant délivré vers les surfaces d'écoulement de liquide, le flux de gaz étalant le liquide sur une surface d'écoulement de liquide en une pellicule fine (58) qui s'écoule le long de la surface d'écoulement de liquide vers le bord, de sorte que l'écoulement en pellicule fine devient plus fin, se sépare du bord, et est pulvérisé sous forme de gouttelettes liquides (59) qui sont aspirées dans le point de convergence de jet de gaz où elles sont encore fragmentées en particules extrêmement fines par les ondes de choc des jets de gaz, les particules ultra-fines étant rapidement balayées à distance du bord par le flux de gaz. L'invention s'applique notamment à la pulvérisation à sec.
Description
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La présente invention concerne un pulvérisateur et un procédé pour éjecter un liquide sous forme de fines particules, et en particulier un procédé pour éjecter un liquide sous la forme de particules extrêmement minuscules et un pulvérisateur qui utilise principalement de l'air comprimé
en tant que gaz à pression élevée pour pulvériser le liquide.
Les pulvérisateurs illustrés sur les figures 1 et 2 ont été développés pour pulvériser un liquide sous forme de fines particules. Le pulvérisateur illustré sur la figure 1 produit un premier étage de gouttelettes liquides 2 en délivrant le liquide dans le passage d'air cylindrique 1 o il se mélange avec l'air dans la chambre de mélange 1' disposée à l'extrémité du passage d'air 1 et il est éjecté à partir de la buse de la tuyère de pulvérisation. Les jets de gouttelettes liquides du premier étage 2 convergent mutuellement et entrent en collision pour former des particules encore plus fines dans un second étage de gouttelettes liquides 3. Cette configuration de pulvérisateur peut éjecter de l'eau sous la forme de particules fines de 10 Mm à un débit de pulvérisation de 1 kg/min avec un rapport
air-liquide de 2300 NI/kg.
Le pulvérisateur illustré sur la figure 2 comporte un agencement à tube double qui éjecte un liquide à partir de l'orifice central 4 et de l'air sous pression à partir de la région entourant le liquide. Dans cette configuration de pulvérisateur, le liquide éjecté au centre est perturbé par l'air environnant pour former de petites gouttelettes. Cette perturbation par le flux d'air environnant procède vers l'intérieur vers le centre du liquide, mais en ce faisant, la vitesse de l'air diminue progressivement, ce qui résulte en des gouttelettes de liquide plus grandes. Autrement dit, les gouttelettes entourant le liquide éjecté dans la région centrale interfèrent avec sa capacité à se mélanger avec l'air, et un mélange pauvre résulte en des gouttelettes plus
grandes.
Les pulvérisateurs illustrés sur les figures 1 et 2 sont caractérisés en ce que de fines gouttelettes peuvent
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formées à partir d'un liquide pulvérisé avec de l'air sous pression. Toutefois, bien que le pulvérisateur illustré sur la figure 1 puisse être utilisé avec un liquide tel que de l'eau pure qui ne comprend pas de constituants solides, il ne peut pas être utilisé avec des liquides qui comprennent des constituants solides tels que des liquides de pulvérisation à sec. Ceci est dû au fait que lorsque les gouttelettes sèchent dans la chambre de mélange 1', les constituants solides dissous dans le liquide forment une boue qui s'accumule progressivement sur les parois de la chambre, et au bout de quelques minutes de fonctionnement seulement, cette boue accumulée obture la chambre de mélange 1'. Même si cette boue formée sur les parois de la chambre est extrêmement petite, elle perturbera le flux d'air à haute vitesse suffisamment
pour empêcher la production de fines gouttelettes de liquide.
Spécifiquement, les liquides qui comprennent des constituants solides ne peuvent pas être pulvérisés à moins qu'une structure de tuyère soit réalisée qui évite les accumulations
quel que soit l'endroit sur l'extrémité du pulvérisateur.
Le pulvérisateur illustré sur la figure 1 est du type dit à mélange interne qui mélange l'air et le liquide dans le pulvérisateur lui-même. Ce pulvérisateur est limité uniquement à l'éjection de liquides qui ne forment pas de solides en séchant et a l'inconvénient de ne pas pouvoir
pulvériser de fines particules de liquides divers.
Le pulvérisateur illustré sur la figure 2 est du type à mélange externe qui mélange l'air et le liquide à l'extérieur du pulvérisateur. L'obturation du pulvérisateur telle que
décrite ci-dessus n'apparaît pas dans ce pulvérisateur.
Toutefois, pour ce pulvérisateur, il est nécessaire de réaliser l'orifice central 4 extrêmement petit et d'éjecter le liquide en un flot extrêmement étroit pour produire de fines particules. En conséquence, étant donné que l'orifice central 4 de cette configuration de pulvérisateur doit être petit, la quantité de liquide pulvérisé par unité de temps est extrêmement petite. Pour des diamètres de particules de pm ou moins, l'orifice central de ce pulvérisateur a un
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diamètre interne de 0,2 mm avec un rapport air-liquide de 2000 NI/kg. Le débit de pulvérisation dans ce cas ne dépasse même pas 15 g/min. Les tentatives pour augmenter la taille de l'orifice central et obtenir des fines particules, résultent en des rapports air/liquide très grands entre 10.000 et 100.000 NI/kg. Ceci augmente drastiquement la quantité d'air pressurisé utilisée et est impossible à mettre en oeuvre en pratique. La méthode de mélange interne de la technologie de l'art antérieur résultait des efforts pour obtenir des particules fines en améliorant le mélange air-liquide et la dispersion dans des pulvérisateurs à deux phases fluides. Un pulvérisateur à deux phases fluides est celui dans lequel un fluide en phase liquide est converti en particules fines par l'action d'air à haute pression en phase gazeuse. Toutefois, les liquides pulvérisateurs tels que les liquides à pulvérisation à sec qui contiennent des composants solides avec une tuyère du type à mélange interne provoquent une solidification interne et une obturation de la tuyère. En conséquence, il est nécessaire de pulvériser des liquides, tels que des liquides à pulvérisation à sec qui contiennent des composants qui deviennent solides en séchant, avec une
tuyère du type à mélange externe.
Le rapport air-liquide d'un pulvérisateur du type à mélange externe doit être extrêmement grand pour obtenir des particules fines. Spécifiquement, ce type de pulvérisateur a l'inconvénient que de grandes quantités d'air pressurisé sont consommées. En outre, le diamètre du pulvérisateur ne peut pas être réalisé grand. Etant donné qu'une tuyère capable de pulvériser de grandes quantités de liquide n'est pas disponible, plusieurs centaines à plusieurs milliers de pulvérisateurs doivent être combinés ensemble pour assembler un appareil pulvérisateur utilisable. Ceci n'est pas
actuellement possible dans la pratique.
Les deux pulvérisateurs illustrés sur les figures 1 et 2 pulvérisent des gouttelettes de liquide éjectées selon un profil en cône plein et non selon un profil en cône creux. Un
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cône creux est un type de profil de pulvérisation qui est annulaire ou en forme de bague. Au contraire, le cône plein est une forme conique de gouttelettes éjectées avec l'intérieur complètement rempli de gouttelettes liquides. En général, le cône creux est meilleur pour des applications de pulvérisation à sec. Ceci est du au fait que le remplissage complet du profil en cône plein avec des gouttelettes liquides empêche les gouttelettes au centre de sécher rapidement. La présente invention a été développée pour résoudre ces inconvénients ainsi que d'autres inconvénients de la technologie de l'art antérieur. Il est par conséquent un but principal de la présente invention de proposer un pulvérisateur et un procédé pour éjecter un liquide sous forme de fines particules qui continuellement assure une grande quantité de pulvérisation en utilisant une unique tuyère, qui peut pulvériser le liquide sous forme de particules extrêmement fines ayant une distribution de taille uniforme, et en utilisant une petite quantité de gaz ou un petit rapport gaz-liquide, et en même temps qui peut même pulvériser des liquides qui comprennent des composants solides continuellement sur de longues périodes sans
accumuler de boue.
Un autre but principal de la présente invention est de proposer un pulvérisateur et un procédé pour éjecter un liquide sous la forme de fines particules dans lequel une pluralité de liquides peuvent être mélangés dans un unique pulvérisateur. Encore un autre but principal de la présente invention est de proposer un pulvérisateur et un procédé pour éjecter un liquide sous la forme de fines particules dans lequel il est possible d'éjecter le liquide dans un profil en cône
creux si nécessaire.
La présente invention réussit à surmonter les inconvénients de l'art antérieur en pulvérisant le liquide conformément au procédé qui suit. La capacité supérieure du procédé d'éjection et de la tuyère de la présente invention à
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procédé d'éjection et de la tuyère de la présente invention à réaliser des particules très fines, est montrée dans plusieurs modes de réalisation. Dans la présente invention, des flux de gaz supersoniques sont établis orientés vers un bord le long de deux surfaces d'écoulement de liquide qui forment ce bord. En général, les flux de gaz supersoniques sont des courants d'air, mais en fonction de l'application, des gaz tels que l'azote peuvent être utilisés. Un point de collision est créé dans la région au sommet du bord o les jets de gaz supersoniques convergent. Une onde de choc intense est engendrée à ce point de convergence de jet de gaz. Une fente est prévue le long d'une surface d'écoulement de liquide de sorte que son extension intersectera un jet de gaz. Lorsque le liquide sort de la fente, le flux de gaz le force contre la surface d'écoulement de liquide tout en l'étalant en une fine pellicule. Dans cet état, le liquide s'écoule le long de la surface d'écoulement de liquide vers le bord. Son débit d'écoulement augmente rendant le liquide encore plus fin, et cette fine pellicule en écoulement se sépare du bord en formant des gouttelettes liquides. Les gouttelettes liquides sont aspirées dans le point de convergence des jets de gaz en collision et l'onde de choc au point de convergence de jet de gaz provoque une désagrégation supplémentaire pour former des gouttelettes liquides extrêmement minuscules. Ces gouttelettes liquides extrêmement minuscules "chevauchent" le flux combiné de jets de gaz à partir des deux côtés du bord pour s'envoler rapidement à
distance de la tuyère.
Le pulvérisateur de la présente invention peut avoir une pluralité de fentes établies sur une surface d'écoulement de liquide et peut délivrer le liquide sur les surfaces d'écoulement de liquide sur les deux côtés du bord. Les liquides délivrés aux surfaces d'écoulement de liquide à partir d'une pluralité de fentes sont mélangés ensemble sur les surfaces d'écoulement de liquide o ils sont formés en une fine pellicule. Lorsque la fine pellicule se sépare du bord, elle entre en collision avec une fine pellicule
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opposé du bord pour se mélanger avec elle et former des gouttelettes liquides. Cet endroit o les fines pellicules en écoulement entrent en collision est appelé point de convergence de liquide. Les gouttelettes liquides formées au point de convergence de liquide sont aspirées par le flux de gaz dans le point de convergence de jet de gaz o elles sont ensuite mélangées et désagrégées du fait de l'onde de choc
produisant des gouttelettes liquides extrêmement petites.
En bref, le procédé d'éjection de la présente invention utilise un flux de gaz supersonique pour étaler un liquide finement sur une surface d'écoulement de liquide formant une fine pellicule en écoulement. La fine pellicule en écoulement est désagrégée par une onde de choc au point de convergence de jet de gaz. Par ce procédé, il est possible de réaliser de fines particules avec des distributions de taille de particule uniformes qui ne pouvaient être obtenues en
utilisant les procédés de l'art antérieur.
Le procédé d'éjection et la tuyère de la présente invention qui pulvérise le liquide comme décrit ci-dessus, comportent d'exceptionnelles caractéristiques qui ne pouvaient pas être réalisées avec les pulvérisateurs de l'art antérieur. Premièrement, la quantité de liquide éjecté par unité de temps est grande, et deuxièmement, des gouttelettes liquides de taille uniformément minuscule peuvent être éjectées. Ceci est dû au fait que le procédé d'éjection et la tuyère de la présente invention étalent le liquide en des pellicules fines ayant une épaisseur de plusieurs microns par un écoulement de gaz à haute vitesse sur des surfaces d'écoulement de liquide, guident les fines pellicules en écoulement vers le point de convergence de jet de gaz, et désagrègent le liquide en de fines particules du fait des oscillations aérodynamiques à haute fréquence engendrées au point de convergence de jet de gaz. En outre, étant donné que le bord à partir duquel le liquide est pulvérisé peut être réalisé long avec une forme annulaire, une forme en spirale, ou un agencement linéaire, ce système est caractérisé en ce que de grandes quantités de liquide peuvent être pulvérisées
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sous la forme de fines particules à partir d'une unique
tuyère avec un petit rapport gaz-liquide.
En outre, la tuyère de pulvérisation et le procédé pour éjecter un liquide sous la forme de fines particules dans la présente invention peuvent continuellement éjecter des liquides contenant même des composants solides sur de longues périodes sans accumuler des solides sur la tuyère. Ceci est du au fait que le procédé d'éjection et la tuyère de la présente invention pulvérisent le liquide alors que les fines pellicules en écoulement réalisent un auto-nettoyage des surfaces d'écoulement de liquide et du bord. Le procédé d'éjection et le pulvérisateur de la présente invention peuvent encore éjecter de fines particules dans tout type de profil de pulvérisation comprenant des profils droit, à cône plein, à cône creux et horizontal radial grâce à des agencements différents de la forme du bord et de la direction d'éjection. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, avantages et caractéristiques de celle-ci
apparaîtront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre de plusieurs modes de réalisation particuliers actuellement préférés de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue partielle et en coupe d'un pulvérisateur de l'art antérieur pour éjecter un liquide sous la forme de fines particules; - la figure 2 est une vue schématique partielle et en coupe d'un autre mode de réalisation d'un pulvérisateur de l'art antérieur pour éjecter un liquide sous la forme de fines particules; - la figure 3 est une vue partielle et en coupe d'un mode de réalisation du pulvérisateur de la présente invention montrant le liquide qui est éjecté sous la forme de fines particules;
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- la figure 4 est une vue en coupe d'un mode de réalisation du pulvérisateur pour éjecter le liquide sous la forme de fines particules selon la présente invention; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4, mais montrant un autre mode de réalisation du pulvérisateur de la présente invention; - la figure 6 est un schéma montrant une tuyère ayant un angle d'éjection de 0 , des surfaces d'écoulement de liquide et un bord annulaire; - la figure 7 est un schéma montrant une tuyère ayant un angle d'éjection de oE, des surfaces d'écoulement de liquide et un bord annulaire; - la figure 8 est un schéma montrant une tuyère ayant un angle d'éjection de 180 , des surfaces d'écoulement de liquide et un bord annulaire; - la figure 9 est une vue en coupe d'encore un autre mode de réalisation du pulvérisateur de la présente invention ayant des surfaces d'écoulement de liquide et un bord pour éjecter le liquide sous la forme de fines particules; - la figure 10 est une vue partielle et en coupe d'encore un autre mode de réalisation du pulvérisateur de la présente invention ayant des surfaces d'écoulement de liquide et un bord pour éjecter le liquide sous la forme de fines particules; - la figure 11 est une vue en coupe agrandie des parties importantes du pulvérisateur illustré sur la figure ; - la figure 12 est une vue en coupe agrandie de la région de sommet de la bague médiane interne du pulvérisateur illustré sur la figure 11; - la figure 13 est une vue analogue à la figure 10, mais montrant encore un autre mode de réalisation du pulvérisateur de la présente invention; - la figure 14 est une vue analogue à la figure 11, mais montrant le pulvérisateur de la figure 13; - la figure 15 est une vue analogue à la figure 12, mais montrant le pulvérisateur illustré sur la figure 14;
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- la figure 16 est une vue analogue à la figure 13, mais montrant encore un autre mode de réalisation du pulvérisateur de la présente invention; la figure 17 est une vue en plan de la cavité liée à l'écoulement de gaz illustrée sur la figure 16; - la figure 18 est une vue analogue à la figure 16, mais montrant encore un autre mode de réalisation du pulvérisateur de la présente invention; - la figure 19 montre une vue frontale et une vue en plan des nervures hélicoïdales prévues entre les bagues illustrées sur la figure 18; et - la figure 20 montre une vue frontale et une vue en plan des nervures droites de l'art antérieur prévues entre
les bagues.
Le pulvérisateur est muni de surfaces d'écoulement de liquide sur les deux côtés d'un bord ou d'une arête pour que le liquide s'écoule sous la forme de courants en fine pellicule. Les surfaces d'écoulement de liquide ont des orifices d'évacuation de liquide en des positions intermédiaires pour éjecter le liquide dans un profil d'écoulement en forme de gaine. Les orifices d'évacuation de liquide sont formés à la manière d'une fente de largeur spécifique. L'angle y que fait un orifice d'évacuation de liquide avec une surface d'écoulement de liquide est un angle obtus. Les orifices d'évacuation de liquide sont prévus sur les surfaces d'écoulement de liquide sur les deux côtés de l'arête ou sur une surface d'écoulement de liquide sur un côté seulement de l'arête. Les surfaces d'écoulement de liquide favorisent l'étalement du liquide en des écoulements en pellicule fine par une courbure dans des régions proches de l'arête ou un gauchissement des surfaces planes près de l'arête. Du gaz pressurisé est éjecté par des orifices
d'éjection de gaz sur les surfaces d'écoulement de liquide.
Le gaz s'écoule le long des surfaces d'écoulement de liquide vers l'arête à des vitesses supersoniques. Les surfaces d'écoulement de liquide sont des surfaces lisses dans la direction de l'écoulement de liquide. Les orifices d'éjection
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de gaz s'ouvrent en direction des orifices d'évacuation de
liquide le long des surfaces d'écoulement de liquide.
Parmi les pulvérisateurs de la présente invention, une tuyère avec un bord ou une arête en forme d'anneau est munie d'une cavité liée à l'écoulement de gaz qui peut empêcher les gouttelettes liquides d'adhérer à la tuyère. La cavité liée à l'écoulement de gaz provoque le tourbillonnement du gaz en rond lorsqu'il s'écoule le long de la surface du plan d'extrémité de la tuyère de pulvérisation. Cette couche de flux de gaz empêche les fines gouttelettes liquides d'adhérer
à l'extrémité de la tuyère.
En outre, l'angle d'éjection du liquide pulvérisé à partir de la tuyère peut être réglé par la direction dans laquelle pointe l'arête en forme d'anneau. L'angle d'éjection a est l'angle suivant lequel le liquide est éjecté par le pulvérisateur pour former de fines particules. La figure 6 montre une tuyère de pulvérisation avec des surfaces d'écoulement de liquide internes du type rectiligne. L'arête de cette tuyère est orientée vers l'intérieur, et le profil de pulvérisation de cette tuyère est du type rectiligne. La direction de l'arête et l'angle d'éjection du pulvérisateur illustrés sur la figure 7 sont les mêmes. Si l'angle d'éjection a de cette tuyère diminue, le profil de pulvérisation deviendra un cône plein, et si l'angle d'éjection î augmente, il deviendra un cône creux. Le pulvérisateur de la figure 8 comporte un angle d'éjection a de 180 et le profil de pulvérisation n'est pas conique mais plutôt horizontal et radial vers l'extérieur. De la manière décrite ici, le profil de pulvérisation de la tuyère de la présente invention peut être conçu sans restriction pour
atteindre le but de l'application.
Différents modes de réalisation du pulvérisateur de la présente invention seront décrits en détail dans la suite sur
la base des dessins.
La figure 3 montre un liquide qui est pulvérisé à partir d'une tuyère qui délivre le liquide à partir d'une pluralité de fentes vers des surfaces d'écoulement de liquide
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37 disposées sur les deux côtés d'un bord ou d'une arête 37A.
Dans le pulvérisateur de la figure 3, le liquide est étalé finement en une fine pellicule sur une surface d'écoulement de liquide 37 dans une zone de formation de pellicule fine 324. Le liquide étalé en une fine pellicule devient des gouttelettes liquides dans une zone de formation de gouttelettes liquides devant la partie frontale du bord 37A, et est ensuite désagrégé en de fines particules dans une zone de formation de fine particule. La zone de formation de gouttelettes liquides est le point de convergence de liquide 325 et la zone de formation de fines particules est le point de convergence de jet de gaz 326. En ce qui concerne le mélange de liquide, le mélange de fine pellicule survient dans une première zone de mélange qui est la zone de formation de fine pellicule 324 de la surface d'écoulement de liquide 37. Le mélange de collision d'écoulement de liquide survient dans une seconde zone de mélange qui est le point de convergence de liquide 325. Enfin, un mélange vibratoire survient dans une troisième zone de mélange qui est le point de convergence de jet de gaz 326. De cette manière, le liquide est mélangé dans la première, la seconde et la troisième zones de mélange pour un mélange et une
pulvérisation idéaux.
En se référant à la figure 4, le pulvérisateur pour éjecter un liquide sous la forme de fines particules est représenté muni d'un orifice d'évacuation de liquide 45 qui éjecte le liquide dans un profil annulaire, d'une surface d'écoulement de liquide 47 qui provoque l'écoulement du liquide éjecté par l'orifice d'évacuation de liquide 45, et d'un orifice d'éjection de gaz 410 qui éjecte un gaz sous
pression sur cette surface d'écoulement de liquide 47.
Le pulvérisateur représenté sur la figure 4 est muni d'une bague interne 411, d'une bague médiane 412 et d'une bague externe 413. L'orifice d'évacuation de liquide 45 est disposé entre la bague interne 411 et la bague médiane 412, un passage de gaz pulvérisateur ou atomiseur interne 414 est disposé au centre de la bague interne 411, et un passage de
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gaz atomiseur externe 415 est disposé entre la bague médiane
412 et la bague externe 413.
La forme de la bague interne 411 est cylindrique, et la surface interne de la bague médiane 412 est également formée cylindrique. L'orifice d'évacuation de liquide 45 est une fente annulaire de largeur prescrite établie entre la bague interne 411 et la bague médiane 412. L'orifice d'évacuation de liquide en forme de fente 45 est conçu avec une largeur qui ne perturbera pas l'écoulement de gaz le long de la surface d'écoulement de liquide. Par conséquent, la largeur de fente de l'orifice d'évacuation de liquide 45 est conçue avec une valeur optimale dépendant de la quantité de flux de liquide délivrée, de la longueur de la surface d'écoulement de liquide 47, de la vitesse de l'écoulement de gaz atomiseur interne sur la surface d'écoulement de liquide 47, du diamètre interne de l'orifice d'évacuation de liquide 45, et d'autres facteurs. Par exemple, la largeur de fente de l'orifice d'évacuation de liquide 45 est conçue pour être comprise entre 0,1 mm et 1,5 mm, de préférence entre 0,1 mm
et 1 mm, et de manière optimale environ 0,25 mm.
Le diamètre de la fente annulaire d'orifice d'évacuation de liquide 45 est conçu avec une valeur optimale dépendant de la quantité de flux de liquide éjectée, de la largeur de la fente, et d'autres facteurs. Par exemple, dans une tuyère de pulvérisation qui éjecte 1000 g/min de liquide, le diamètre de la fente d'orifice d'évacuation de liquide 45 est approximativement de 50 mm. Le diamètre de la fente d'orifice d'évacuation de liquide 45 est rendu plus grand pour de plus grandes quantités de flux de liquide et plus
petit pour de plus petites quantités de flux de liquide.
Les plans d'extrémité de la bague interne 411 et de la bague médiane 412 sont usinés pour avoir une forme conique qui devient la surface d'écoulement de liquide 47. La surface d'écoulement de liquide 47 sur la bague interne 411 et la bague médiane 412 est formée sous la forme d'un plan unique pour éviter une rupture dans l'écoulement de gaz le long de la surface d'écoulement de liquide 47 de la bague interne 411
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au niveau de la discontinuité entre la bague interne 411 et la bague médiane 412. Lorsque la surface d'écoulement de liquide 47 à la fois de la bague interne 411 et de la bague médiane 412 forme un plan unique, il n'y a pas de marche ou d'étage le long de la surface d'écoulement de liquide 47 sur les deux bagues. Ceci signifie que le gaz s'écoule d'une manière linéaire à partir de la surface d'écoulement de liquide 47 de la bague interne 411 vers la surface d'écoulement de liquide 47 de la bague médiane 412. Pour fabriquer ce type de conicité à plan unique sur la surface d'écoulement de liquide 47 à la fois de la bague interne 411 et de la bague médiane 412, la conicité peut être réalisée après avoir réuni la bague interne 411 et la bague médiane 412. La surface d'écoulement de liquide 47 du pulvérisateur illustré sur la figure 4 est réalisée conique avec une
surface d'ensemble lisse et régulière.
En établissant la surface d'écoulement de liquide 47 sur à la fois la bague interne 411 et la bague médiane 412, l'orifice d'évacuation de liquide 45 débouche en un point intermédiaire le long de la surface d'écoulement de liquide 47. L'angle d'inclinaison y de la surface d'écoulement de liquide 47 établie sur la bague interne 411 et la bague médiane 412 est conçu pour définir un angle obtus entre l'orifice d'évacuation de liquide 45 et la surface
d'écoulement de liquide 47.
Une bague centrale 416 est disposée à l'extrémité de la bague interne 411 et l'orifice d'éjection de gaz 410 débouche entre cette bague centrale 416 et la bague interne 411. Bien que non représenté sur la figure, la bague centrale 416 est
fixée dans une position prescrite sur la bague interne 411.
La surface externe de la bague centrale 416 est conique pour suivre la surface d'écoulement de liquide 47 de la bague interne 411. L'orifice d'éjection de gaz 410 formé entre la bague centrale 416 et la bague interne 411 est également annulaire et en forme de fente. Le gaz sous pression est éjecté par cet orifice d'éjection de gaz 410 d'une manière
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laminaire induisant un écoulement de gaz à haute vitesse le
long de la surface d'écoulement de liquide 47.
Le passage de gaz 414 à travers la bague interne 411 est connecté à une source de gaz sous pression F. L'orifice d'éjection de gaz 410 éjecte un gaz atomiseur interne qui s'écoule le long de la surface d'écoulement de liquide 47. La source de gaz pressurisé F délivre le gaz vers l'orifice d'éjection de gaz 410 qui est compris par exemple entre 1 kgf/cm2 (9, 8 N/cm2) et 200 kgf/cm2 (1961 N/cm2), et de préférence être 3 kg/cm2 (29 N/cm2) et 20 kg/cm2 (196 N/cm2).
Si la pression de gaz du gaz atomiseur interne augmente, non seulement la vitesse du flux de gaz le long de la surface d'écoulement de liquide 47 augmente pour étaler de manière plus efficace le liquide en une fine pellicule, mais les gouttelettes liquides 49 peuvent être rendues encore plus petites. Toutefois, un compresseur spécial est nécessaire pour augmenter la pression de gaz au-dessus d'un certain
niveau et la consommation d'énergie devient également grande.
Par conséquent, une pression de gaz optimale est déterminée sur la base de la taille de gouttelettes liquides nécessaire et de la consommation d'énergie. En général, on utilise
souvent une pression de gaz d'environ 6 kgf/cm2 (59 N/cm2).
Outre le gaz atomiseur interne prévu dans la tuyère de pulvérisation illustrée sur la figure 4, un gaz atomiseur externe est également éjecté à la périphérie de la surface d'écoulement de liquide 47. Les deux courants de gaz entrent en collision au point de convergence de jet de gaz au sommet de l'arête 47A induisant des oscillations aérodynamiques à haute fréquence. Les oscillations aérodynamiques à haute fréquence désagrègent la fine pellicule liquide pour
augmenter le rendement de la production de fine particule.
Le gaz atomiseur externe est éjecté par un orifice d'éjection de gaz atomiseur externe 417 établi entre la bague médiane 412 et la bague externe 413. Le plan d'extrémité de la bague médiane 412 est la surface d'écoulement de liquide 47, la périphérie de l'extrémité de la bague médiane 412 a une forme cylindrique, et le bord ou arête 47A est établi au
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sommet ou extrémité de la surface d'écoulement de liquide 47.
Dans cette structure de bague médiane 412, l'arête 47A est formée au sommet de la surface d'écoulement de liquide 47 et
forme un angle aigu de 180 - l'angle d'inclinaison y.
Toutefois, bien que non représenté sur cette figure, la périphérie de la bague médiane peut être également conique
pour ajuster l'angle de l'arête 3.
Le pulvérisateur représenté sur la figure 4 éjecte le liquide sous la forme de fines gouttelettes conformément à ce
qui suit.
(1) Le gaz atomiseur interne comprimé est délivré par le passage de gaz 414 disposé au centre de la bague interne 411, le gaz atomiseur externe est délivré par l'orifice d'éjection de gaz atomiseur externe 417 entre la bague médiane 412 et la bague externe 413, et le liquide est délivré à la surface d'écoulement de liquide 47 par l'orifice
d'évacuation de liquide 45.
(2) Le liquide délivré à la surface d'écoulement de liquide 47 est étalé en une fine pellicule en écoulement 48 par le flux à haute vitesse du gaz atomiseur interne le long
de la surface d'écoulement de liquide 47.
Par exemple, le liquide est délivré par l'orifice d'évacuation de liquide 45 avec le gaz atomiseur interne s'écoulant à 1,5 Mach le long de la surface d'écoulement de liquide 47. Si la région de bord d'attaque de la fine pellicule en écoulement 48 atteint une vitesse égale à 1/20ème de la vitesse du gaz atomiseur interne, sa vitesse sera de 25,5 m/s. Si le diamètre du bord circulaire 47A formé au sommet de la surface d'écoulement de liquide 47 est de 50 mm et si 1 1/min de liquide est délivré, l'épaisseur de la
fine pellicule en écoulement 48 sera de 4 um.
(3) Lorsque la pellicule en écoulement ayant une épaisseur de 4 Mm passe sur le bord 47A de la surface d'écoulement de liquide 47, elle devient des gouttelettes liquides qui sont aspirées dans le point de convergence de jet de gaz, divisées et désagrégées en de fines particules de gouttelettes liquides 49. Le jet de gaz atomiseur interne et
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le jet de gaz atomiseur externe entrent en collision au point de convergence de jet de gaz induisant des oscillations aérodynamiques à haute fréquence. Ces oscillations aérodynamiques transforment la fine pellicule et les gouttelettes liquides en des particules encore plus fines. (4) Les fines gouttelettes liquides 49 sont rapidement portées au loin et dispersées à partir du point de convergence de jet de gaz par le jet de gaz atomiseur interne et le jet de gaz atomiseur externe, évitant ainsi toute
recombinaison.
En se tournant vers la figure 5, on voit un pulvérisateur qui mélange un liquide A et un liquide B pour former de fines particules. Le pulvérisateur représenté sur la figure 5 comporte une structure à double conduit dans laquelle la bague médiane 412 du pulvérisateur représenté sur la figure 4 est divisée en une bague médiane interne 512A et une bague médiane externe 512B. Un orifice d'évacuation de liquide 55 est établi entre la bague médiane interne 512A et la bague médiane externe 512B. La bague médiane interne de forme annulaire 512A comporte des surfaces interne et externe qui s'inclinent pour former les surfaces d'écoulement de liquide 57 qui convergent vers un bord 57A à angle aigu. Le plan d'extrémité de la bague médiane externe 512B est également conique pour former une surface d'écoulement de liquide 57. La surface d'écoulement de liquide 57 de la bague médiane externe 512B rejoint l'une des surfaces d'écoulement de liquide 57 de la bague médiane interne 512A sous la forme
d'un unique plan continu.
Le pulvérisateur représenté sur la figure 5 comporte des surfaces d'écoulement de liquide 57 prévues sur à la fois les surfaces interne et externe de la bague médiane interne 512A. Un orifice 55 d'évacuation de liquide A est établi sur la surface d'écoulement de liquide interne 57 et un orifice d'évacuation de liquide B est établi sur la surface d'écoulement de liquide externe 57. En outre, un orifice d'éjection de gaz atomiseur interne 510 est prévu dans la bague interne 511, et un orifice d'éjection de gaz atomiseur
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externe 517 est prévu entre la bague médiane externe 512B et
la bague externe 513.
Cette configuration du pulvérisateur peut éjecter le liquide tout en mélangeant uniformément et en dispersant le liquide A et le liquide B. Les deux liquides différents délivrés aux deux surfaces d'écoulement de liquide atteignent le bord sous la forme d'une fine pellicule, sont portés vers le point de convergence de liquide, et sont mélangés lorsque les courants de liquide entrent en collision. Ce mélange est porté ensuite vers le point de convergence de jet de gaz o il est mélangé par vibration pour former de fines gouttelettes liquides. En conséquence, ce pulvérisateur peut complètement mélanger deux liquides et les pulvériser sous forme de fines particules. En outre, étant donné que ce pulvérisateur délivre un liquide aux surfaces d'écoulement de liquide sur les deux côtés de l'arête, il peut pulvériser le double de la quantité de liquide de la tuyère représentée sur la figure 4 et réduire le rapport gaz-liquide de moitié. En outre, comme l'effet d'auto- nettoyage de l'arête est presque
parfait, des particules de haute qualité sont obtenues.
En se tournant vers la figure 9, le pulvérisateur représenté est muni d'une pluralité d'orifices d'évacuation de liquide 95 le long des surfaces d'écoulement de liquide 97. Avec cette configuration de pulvérisateur, différents liquides peuvent être délivrés à travers la pluralité d'orifices d'évacuation de liquide 95 et pulvérisés simultanément. Les liquides délivrés aux surfaces d'écoulement de liquide s'écoulent vers le sommet de l'arête tout en se mélangeant sous forme de fines pellicules. Elles forment de fines gouttelettes liquides et sont pulvérisées tout en se mélangeant au point de convergence de liquide et
au point de convergence de jet de gaz.
En se tournant vers les figures 10 et 11, on voit un pulvérisateur capable de pulvériser des particules encore plus fines. Les pulvérisateurs représentés dans ces figures et ainsi que dans d'autres figures ont une structure à double conduit similaire au pulvérisateur représenté sur la figure
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, dans laquelle la bague médiane 1012 est divisée en une bague médiane interne 1012A et une bague médiane externe 1012B. Un orifice d'évacuation de liquide 105 est établi entre la bague médiane interne 1012A et la bague médiane externe 1012B. La bague médiane interne 1012A comporte des surfaces interne et externe qui s'inclinent pour former des surfaces d'écoulement de liquide 107 qui convergent vers un bord 107A à angle aigu. Le plan d'extrémité de la bague médiane externe 1012B est également incliné pour former une
surface d'écoulement de liquide 107.
La figure 12 montre une vue agrandie des surfaces d'écoulement de liquide. Comme représenté sur la figure 12, dans la région des orifices d'évacuation de liquide 105, les surfaces d'écoulement de liquide 107 de la bague médiane interne 1012A sont conçues plus basses pour former une légère marche par rapport aux extensions en ligne droite des surfaces d'écoulement de liquide 107 de la bague médiane externe 1012B et de la bague interne 1011 positionnées sur chaque côté. Comme indiqué par les flèches sur la figure, une tuyère avec ce type de surfaces d'écoulement de liquide est caractérisée en ce que le flux de gaz à haute vitesse le long des surfaces d'écoulement de liquide 107 peut doucement décharger le liquide à partir des orifices d'évacuation de liquide 105. Ceci est dû au fait que les surfaces d'écoulement de liquide 107 de la bague médiane interne 1012A ne font pas saillie hors des surfaces d'écoulement de liquide 107 sur chaque côté. Bien que non représenté, si les surfaces d'écoulement de liquide 107 de la bague médiane interne 1012A font saillie au-delà des extensions en ligne droite des surfaces d'écoulement de liquide 107 sur chaque côté, le gaz entrera en collision avec les saillies et le liquide ne se
déchargera pas doucement.
En outre, la tuyère illustrée sur la vue agrandie de la figure 12 est formée avec des surfaces d'écoulement de liquide incurvées 107 de la bague médiane interne 1012A, de sorte que la section d'extrémité ou de sommet fait saillie dans les extensions en ligne droite des surfaces d'écoulement
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de liquide voisines 107. Avec les surfaces d'écoulement de liquide 107 de la bague médiane interne 1012A ayant cette structure, le flux de gaz à haute vitesse dans la direction des flèches le long des surfaces d'écoulement de liquide 107 est fortement poussé contre la section de sommet des surfaces d'écoulement de liquide 107 permettant un étalement encore plus fin de l'écoulement de liquide en pellicule fine le long des surfaces d'écoulement de liquide 107. En conséquence, ce type de pulvérisateur est caractérisé en ce que le liquide peut être éjecté sous forme de particules extrêmement fines,
par exemple des particules de 1 à 5 Mm.
Les tuyères de pulvérisation représentées dans ces figures peuvent pulvériser le liquide dans un profil en cône creux lorsque les angles de sommet de la bague médiane externe 1012B, de la bague médiane interne 1012A, et de la bague interne 1011 sont formés comme représentés sur les figures. Les pulvérisateurs représentés sur les figures 4, 5, 10 et 13 sont construits avec un matériau perméable au gaz 418, 518, 1018 et 1318 dans les régions d'extrémité de la bague centrale et de la bague externe qui forment l'orifice d'éjection de gaz atomiseur interne et l'orifice d'éjection de gaz atomiseur externe. Le matériau perméable au gaz a une porosité telle que le gaz sous pression entrant dans les orifices d'éjection de gaz passe à travers le matériau pour être éjecté par ses surfaces. Par exemple, le matériau perméable au gaz est un métal en acier inoxydable fritté. Le matériau perméable au gaz éjecte une portion du gaz à partir des orifices d'éjection de gaz hors de ses surfaces et a pour effet d'empêcher les particules d'adhérer aux surfaces des régions d'extrémité de la bague interne et de la bague externe. En se tournant vers la figure 13, on voit un pulvérisateur qui peut éjecter de fines particules à la fois avec des profils en cône creux et en cône plein. La figure 14 montre une vue agrandie et en coupe des parties importantes de la région de sommet de la tuyère illustrée sur la figure
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13. Cette tuyère a une structure à double conduit similaire au pulvérisateur représenté sur la figure 5, dans laquelle la bague médiane 1312 est divisée en une bague médiane interne 1312A et une bague médiane externe 1312B. Des orifices d'évacuation de liquide 135 sont établis entre la bague médiane interne 1312A et la bague médiane externe 1312B. La bague médiane interne 1312A comporte des surfaces interne et externe qui s'inclinent pour former des surfaces d'écoulement
de liquide 137 qui convergent en un bord à angle aigu 137A.
Le plan d'extrémité de la bague médiane externe 1312B comporte une surface d'écoulement de liquide 137 qui est ici
droite par rapport à la bague médiane externe 1312B.
La figure 15 montre une vue agrandie des surfaces d'écoulement de liquide 137 prévues sur la bague médiane interne 1312A. Comme représenté sur la figure 15, dans la région des orifices d'évacuation de liquide 135, les surfaces d'écoulement de liquide 137 de la bague médiane interne 1312A sont conçues plus basses, comme dans la tuyère de la figure 12, pour former une légère marche par rapport aux extensions en ligne droite des surfaces d'écoulement de liquide 137 de la bague médiane externe 1312B et de la bague interne 1311 positionnées de chaque côté. Comme indiqué par les flèches sur la figure, une tuyère avec ce type de surfaces d'écoulement de liquide est également caractérisée en ce que le flux de gaz à haute vitesse le long des surfaces d'écoulement de liquide 137 peut décharger doucement le
liquide à partir des orifices d'évacuation de liquide 135.
En outre, la tuyère représentée sur la figure 15 est formée avec des surfaces d'écoulement de liquide 137 de la bague médiane 1312A ayant des angles d'inclinaison qui changent le long des surfaces gauchissant la section de sommet de sorte qu'elle fait saillie dans les extensions en ligne droite des surfaces d'écoulement de liquide avoisinantes 137. Avec les surfaces d'écoulement de liquide 137 de la bague médiane interne 1312A courbées dans cette configuration, le flux de gaz à haute vitesse dans la direction des flèches le long des surfaces d'écoulement de
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liquide 137 est fortement poussé contre la section de sommet des surfaces d'écoulement de liquide 137 permettant un étalement encore plus fin de l'écoulement de liquide en pellicule fine le long des surfaces d'écoulement de liquide 137. En conséquence, ce type de pulvérisateur est caractérisé en ce que le liquide peut être éjecté sous forme de
particules extrêmement fines.
En outre, l'angle de bord D du pulvérisateur illustré sur la figure 15 est de 60 , ce qui est 30 supérieur à
l'angle de bord du pulvérisateur illustré sur la figure 12.
Une tuyère de pulvérisation avec un grand angle de bord 1 comporte une intense collision au point de convergence de jet de gaz des flux de gaz supersoniques à partir des surfaces d'écoulement de liquide sur les deux côtés du bord. Ceci permet aux gouttelettes liquides d'être plus finement désagglomérées. Toutefois, comme la vitesse des jets de gaz convergents chute davantage, la dispersion de gouttelettes liquides se dégrade et une recombinaison de gouttelettes survient. En conséquence, un angle optimal P est sélectionné sur la base à la fois des propriétés du liquide utilisé et de
la quantité d'écoulement de liquide.
La tuyère de pulvérisation illustrée sur la figure 13 peut éjecter un liquide à la fois dans les profils à cône creux et à cône plein. Pour éjecter le liquide dans un profil à cône creux, la pression d'éjection du gaz atomiseur interne éjecté à partir de l'orifice d'éjection de gaz atomiseur interne 1310 est rendue plus grande que la pression d'éjection du gaz atomiseur externe éjecté par l'orifice d'éjection de gaz atomiseur externe 1317. Inversement, le liquide peut être éjecté dans un profil à cône plein si la pression d'éjection du gaz atomiseur externe éjecté par l'orifice d'éjection de gaz atomiseur externe 1317 est rendue plus grande que la pression d'éjection du gaz atomiseur interne éjecté par l'orifice d'éjection de gaz atomiseur
interne 1310.
En se référant à la figure 16, on a représenté un pulvérisateur qui n'utilise pas de matériau perméable mais
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empêche l'adhésion d'humidité par une nouvelle structure. La tuyère illustrée sur la figure 16 est munie d'une cavité attachée au flux de gaz 1619 disposée dans le plan d'extrémité de la bague centrale 1616. Autrement dit, la cavité attachée au flux de gaz 1619 est prévue dans le plan d'extrémité de la tuyère de pulvérisation. La cavité liée à l'écoulement de gaz 1619 est connectée avec le passage de gaz atomiseur interne 1614 entre la bague interne 1611 et la bague centrale 1616 par un trou intermédiaire 1620 à travers la bague centrale 1616. Comme représenté sur la figure 17, le trou de transit 1620 débouche dans une direction tangente au
rayon interne de la cavité liée à l'écoulement de gaz 1619.
Autrement dit, le trou de transit 1620 débouche dans une direction qui a pour effet que le gaz éjecté tourne dans la cavité liée au flux de gaz 1619. La face de la cavité liée à l'écoulement de gaz 1619 est réalisée sous la forme d'une surface lisse permettant au gaz et aux particules de glisser facilement. En outre, le bord externe de la cavité liée à l'écoulement de gaz 1619 est profilé en forme d'aile
s'incurvant doucement vers l'orifice d'éjection de gaz 1610.
Dans ce type de pulvérisateur, lorsque le gaz sous pression est éjecté par le trou de transit 1620 dans la cavité liée à l'écoulement de gaz 1619 dans une direction tangente, il entre en collision avec la surface interne conique de la cavité liée à l'écoulement de gaz 1619 et s'étale en une fine couche tout en développant un profil d'écoulement circulant. Ici, le pourcentage d'écoulement de gaz dans la direction de l'orifice de sortie de la cavité liée à l'écoulement de gaz 1619 (vers le haut sur la figure 16) peut être réglé par l'angle de conicité (0) de la cavité liée à l'écoulement de gaz 1619. Lorsque l'angle de conicité (0) est 15 , comme représenté sur la figure 16, la fraction du flux de gaz circulant se déplaçant dans la direction de l'orifice de sortie est de 70 %. Les 30 % restant est un flux de gaz circulant se déplaçant dans une direction vers le fond de la cavité liée à l'écoulement de gaz 1619. Ce gaz perd de la vitesse lorsqu'il atteint le fond de la cavité liée au
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flux de gaz 1619 et se mélange ensuite avec les 70 % mentionnés précédemment de flux de gaz circulant à haute vitesse qui est déchargé hors de la cavité liée au flux de
gaz 1619.
Le flux de gaz circulant à haute vitesse le long de la surface interne de la cavité liée au flux de gaz 1619 monte le long de la surface interne conique vers la section profilée en forme d'aile. Lorsqu'il atteint le bord, il s'écoule le long de la surface en forme d'aile et est aspiré dans le courant de gaz atomiseur interne éjecté par l'orifice d'éjection de gaz atomiseur interne 1610. Comme la section profilée en forme d'aile s'incurve doucement vers l'orifice d'éjection de gaz 1610, le gaz circule le long de la surface et une couche de gaz est établie au-dessus du plan
d'extrémité de la bague centrale 1616.
Comme cette couche de gaz couvre le plan d'extrémité entier de la bague centrale 1616, les particules n'y adhèrent pas. Pour permettre un déchargement uniforme du gaz à partir de la cavité liée au flux de gaz 1619, approximativement six trous de transit 1620 sont souhaitables. Le nombre des trous de transit peut également être bien supérieur. En outre, si la largeur latérale des trous de transit augmente pour former des fentes, le gaz peut être uniformément déchargé à partir
de la cavité liée au flux de gaz avec moins de cinq trous.
En se référant à la figure 18, on voit une tuyère de pulvérisation qui réduit le rapport gaz-liquide et convertit plus efficacement les gouttelettes liquides en fines particules. La tuyère de la figure 18 comporte des nervures hélicoïdales 1822 disposées dans les passages de gaz 181 et les passages de liquide 1821. Comme représenté sur la figure 19, les nervures hélicoïdales sont établies pour fournir une vitesse de rotation ou "spin" au flux de fluide. La direction de la vitesse de rotation peut être horaire ou anti-horaire, mais la même direction de vitesse de rotation est établie pour le liquide et le gaz s'écoulant sur la même surface d'écoulement de liquide. Ceci permet d'empêcher des vagues dans l'écoulement en pellicule fine sur la surface
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d'écoulement de liquide et d'éviter de réduire l'énergie rotationnelle ou la vitesse d'écoulement. Les directions relatives de vitesse de rotation des flux sur les surfaces d'écoulement de liquide sur les côtés opposés du bord sont agencées de manière à être en directions opposées. Les flux de liquide et de gaz guidés vers le point de convergence de liquide et le point de convergence de jet de gaz entrent en collision avec des vitesses de rotation opposées. Ceci ne résulte pas en une simple collision des courants de fluide, mais plutôt en une collision avec une vitesse de rotation qui
améliore l'opération de fractionnement de gouttelettes.
Des nervures telles que les nervures hélicoïdales 1822 sont également utiles pour un alignement correct de chaque
centre de bague pendant l'assemblage.
Les nervures droites 23 illustrées sur la figure 20 laissent un remous ou sillage arrière dans le courant
d'écoulement même lorsque les deux extrémités sont profilées.
Les nervures hélicoïdales peuvent éliminer ce remous. Comme illustré sur la figure 18, lorsque les nervures droites sont remplacées par des nervures hélicoïdales en forme de spirale 1822, le fluide qui passe à travers ces nervures hélicoïdales 1822 développe une vitesse de rotation, et le fluide avec la vitesse de rotation est forcé contre les parois de conduit par la force centrifuge. En résultat, le fluide s'étale le long de trajets circulaires et devient uniforme. Sur la figure 19, l'angle d'inclinaison 6 des nervures hélicoïdales 1822 prévues dans un passage de liquide est conçu pour être par exemple égal à 60 . Toutefois, l'angle d'inclinaison 6 peut être dans la plage de 30 à 70 , et de préférence dans la plage de 45 à 65 . L'angle d'inclinaison ô est l'angle formé par la ligne centrale des nervures hélicoïdales 1822 par
rapport à la ligne centrale de la tuyère.
Puis, l'angle d'inclinaison 8 des nervures hélicoïdales 1822 prévues dans un passage de gaz, est conçu pour être par exemple égal à 30 . Comme le débit d'écoulement du gaz est plus élevé que celui du liquide, une vitesse de rotation suffisante peut être développée même avec un angle
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d'inclinaison 6 plus petit. L'angle d'inclinaison 6 des nervures hélicoïdales de passage de gaz est conçu pour être
entre 15 et 45 , et de préférence entre 25 et 35 .
Si l'angle d'inclinaison 6 des nervures hélicoïdales prévues dans les passages de gaz et de liquide est rendu grand, une bonne vitesse de rotation est développée mais une traînée & l'encontre du fluide passant augmente. Un angle optimal d'inclinaison 5 des nervures hélicoïdales est déterminé en considérant à la fois les vitesses de rotation
de fluide et la traînée.
Le nombre de nervures hélicoïdales est déterminé par l'angle d'inclinaison b, la longueur de nervures, et les dimensions de diamètre de passage, mais il est en général fixé dans la plage allant de 3 à 12 nervures. En outre, il est meilleur de minimiser la largeur de nervures dans la plage de résistance admissible. Encore, il est meilleur de couper les deux extrémités des nervures avec une pente comme représenté sur la figure 19 pour éviter l'interruption de l'écoulement. L'expérience suivante a éprouvé les caractéristiques exceptionnelles d'un pulvérisateur ayant des flux de gaz supersoniques avec des vitesses de rotation opposées. Au début, une tuyère avec la structure illustrée sur la figure 18 et des nervures hélicoïdales de passage de liquide et de passage de gaz externe et interne ayant des directions de vitesse de rotation opposées, est montée dans un appareil de pulvérisation à sec et actionnée par pulvérisation et séchage. Le liquide pour un usage de pulvérisation à sec est une solution de source médicinale à base de fluoro-uracile d'inhibiteur métabolique dissous dans du chlorure de méthylène. Le gaz atomiseur et le gaz de séchage sont de l'air. Les conditions de séchage sont un débit d'écoulement d'air de 20 m3/min et une température d'alimentation d'air de C. Les conditions de pulvérisation sont une pression d'air d'atomisation interne de 5 kgf/cm2 (49 N/cm2), un débit d'écoulement d'air de 1100 NI/min avec 190 NI/min de ce débit qui va vers la cavité liée au flux de gaz, un débit
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d'écoulement de liquide interne de 800 g/min, une pression d'air d'atomisation externe de 5 kgf/cm2 (49 N/cm2), un débit d'écoulement d'air de 1100 NI/min, un débit d'écoulement de liquide externe de 800 g/min et un rapport air-liquide de 1260 NI/kg pulvérisé pendant 180 minutes. La distribution de taille de particules et le diamètre moyen de particules pour des particules obtenues sous ces
conditions sont les suivants.
Distribution de taille de particule [% en poids] Diamètre 14,92 10,55 7,46 5,27 3,73 2,63 1,69 1,01 0,66 0,43 0,34 % en poids O 10,9 18,0 18,1 15,9 13,0 10,2 7,3 5,4 0,8 0 Diamètre moyen de particule = 4,01 pm Puis, une tuyère avec la structure de la figure 18 mais avec des nervures hélicoïdales interne et externe ayant la même direction de vitesse de rotation, est utilisée avec la même solution et les mêmes conditions de séchage. En outre, les débits d'écoulement de liquide et les conditions de pulvérisation de rapport air-liquide pour obtenir les mêmes particules de 4 pm sont utilisés. Autrement dit, une pression d'air d'atomisation interne de 5 kgf/cm2 (49 N/cm2), un débit d'écoulement d'air de 1100 NI/min avec 190 NI/min de ce débit allant vers la cavité liée au flux de gaz, un débit d'écoulement de liquide interne de 400 g/min, une pression d'air d'atomisation externe de 5 kgf/cm2 (49 N/cm2), un débit d'écoulement d'air de 1100 NI/min, un débit d'écoulement de liquide externe de 450 g/min, et un rapport air-liquide de
2360 NI/kg pulvérisé pendant 180 minutes.
La distribution de taille de particule et le diamètre de particule moyen pour les particules obtenues sous ces
conditions sont les suivants.
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Distribution de taille de particule [% en poids] Diamètre 14,92 10,55 7,46 5,27 3,73 2,63 1,69 1,01 0.66 0,43 0.34 [Pm] % en poids3,3 10,6 17,9 16,0 13,3 12,4 11,2 7,8 5,7 1,2 O Diamètre moyen de particule = 4,15 pm En comparant les résultats de l'expérience ci-dessus, un pulvérisateur avec des nervures hélicoïdales interne et externe ayant la même direction de vitesse de rotation, produit des particules avec un diamètre moyen de 4,15 pm en utilisant un rapport air-liquide de 2360 NI/kg. Même ces caractéristiques sont exceptionnelles et montrent clairement la supériorité sur les pulvérisateurs de l'art antérieur. En outre, un pulvérisateur avec des nervures hélicoïdales ayant des directions opposéesde vitesse de rotation conférant des vitesses de rotation opposées aux courants de gaz supersoniques, produit des particules avec un diamètre moyen
de 4,01 pm en utilisant un rapport air-liquide de 1260 NI/kg.
Spécifiquement, la tuyère avec des courants de gaz supersoniques ayant des vitesses de rotation opposées au bord, produit des particules ayant approximativement le même
diamètre avec approximativement la moitié du rapport air-
liquide de la tuyère avec des courants de gaz supersoniques n'ayant pas de vitesse de rotation opposée. Ceci est dû au fait que l'action de la vitesse de rotation sur le gaz et le liquide à l'intérieur et à l'extérieur du bord au sommet de la tuyère, produit des gouttelettes liquides qui sont plus petites. En outre, bien que le pulvérisateur de la figure 18 soit utilisé à l'intérieur d'un appareil de pulvérisation à sec avec un air ambiant comprenant de nombreuses particules flottantes, sans se soucier de la direction de vitesse de rotation de la nervure hélicoïdale, due à l'effet de la cavité liée à l'écoulement de gaz, aucune adhésion de
particule sur le sommet ou buse de la tuyère n'est observée.
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En plus, le démontage de la tuyère n'a montré aucune accumulation de solide à l'intérieur de la tuyère ou dans la région de bord de la tuyère, ce qui confirme la possibilité
d'une pulvérisation continue pendant de longues périodes.
Le mode de réalisation précédent est un exemple d'utilisation du pulvérisateur de la présente invention pour des applications de pulvérisation à sec. Toutefois, le pulvérisateur de la présente invention peut être utilisé pour d'autres applications dans tous les domaines o il y a une demande pour éjecter un liquide sous la forme de fines particules uniformes. Par exemple, le pulvérisateur de la présente invention peut être utilisé pour pulvériser des objets sans les mouiller, à des fins telles que la combustion liquide sans suie, le réglage d'humidité, l'ajout d'humidité, le refroidissement, la protection contre l'électricité
statique, la protection contre les charges électriques.
D'autres applications comprennent des exigences pour des brouillards excessivement fins et des cas dans lesquels des
liquides différents sont mélangés et pulvérisés.
Le pulvérisateur de l'invention établit des jets de gaz supersoniques dirigés vers un bord sur deux surfaces d'écoulement de liquide formées par ce bord, avec des oscillations aérodynamiques à haute fréquence engendrées devant le bord, le liquide étant délivré vers les surfaces d'écoulement de liquide, le flux de gaz étalant le liquide sur une surface d'écoulement de liquide en une pellicule fine qui s'écoule le long de la surface d'écoulement de liquide vers le bord, de sorte que l'écoulement en pellicule fine devient plus fin, se sépare du bord, et est pulvérisé sous forme de gouttelettes liquides qui sont aspirées dans le point de convergence de jet de gaz o elles sont encore fragmentées en particules extrêmement fines par les ondes de choc des jets de gaz, les particules ultra-fines étant
rapidement balayées à distance du bord par le flux de gaz.
Comme la présente invention peut être mise en oeuvre sous différentes formes, sans sortir de l'esprit des caractéristiques essentielles de celle-ci, les présents modes
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de réalisation sont par conséquent purement illustratifs et non limitatifs, et tous les changements qui tombent dans le domaine de convergence et les limites de l'invention ou leurs équivalents sont par conséquent destinés à être couverts par l'invention.
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Claims (18)
1. Procédé pour éjecter un liquide sous la forme de fines particules, dans lequel: (1) on fait circuler le gaz à haute vitesse le long de deux surfaces d'écoulement de liquide (37, 47, 57, 97, 107, 137, 167, 187) établies sur les deux côtés d'un bord à angle aigu (37A, 47A, 57A, 97A, 107A, 137A, 167A, 187A) qui forme une frontière; (2) on fait entrer en collision les flux de gaz le long des surfaces d'écoulement de liquide sur les deux côtés du bord pour produire des oscillations aérodynamiques à haute fréquence; (3) en outre, le liquide est délivré par un orifice d'évacuation de liquide (45, 55, 95, 105, 135, 165, 185) le long d'au moins l'une des surfaces d'écoulement de liquide; (4) le liquide délivré sur la surface d'écoulement de liquide est étalé finement en un flux en pellicule fine (48, 58, 98) et transporté vers le bord par le flux de gaz à haute vitesse le long de la surface d'écoulement de liquide; et (5) les particules pulvérisées (49, 59, 99) à partir du bord dans le gaz sont désagrégées par les oscillations
aérodynamiques à haute fréquence devant le bord.
2. Procédé pour éjecter un liquide sous forme de fines particules selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide est délivré le long des deux surfaces d'écoulement de liquide (37, 57, 97, 107, 137, 167, 187) établies sur les deux côtés du bord à angle aigu (37A, 57A, 97A, 107A, 137A, 167A, 187A) qui forme une frontière, et les flux de liquide en fine pellicule sont amenés à entrer en collision au sommet
du bord pour être pulvérisés.
3. Procédé pour éjecter un liquide sous forme de fines particules selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une pluralité de liquides différents sont délivrés le long des surfaces d'écoulement de liquide et les flux en fine pellicule sont mélangés sur les surfaces d'écoulement de
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liquide o ils sont amenés à entrer en collision au sommet du
bord pour être pulvérisés dans un état mélangé.
4. Pulvérisateur pour éjecter un liquide sous forme de fines particules, caractérisé en ce qu'il comprend: (1) des surfaces d'écoulement de liquide (37, 47, 57, 97, 107, 137, 167, 187) établies sur les deux côtés d'un bord à angle aigu (37A, 47A, 57A, 97A, 107A, 137A, 167A, 187A); (2) un orifice d'évacuation de liquide (45, 55, 95, , 135, 165, 185) ouvert le long d'une surface d'écoulement de liquide qui délivre le liquide vers la surface d'écoulement de liquide; et (3) des orifices d'éjection de gaz (410, 417; 510,
517; 910, 917; 1010, 1017; 1310, 1317; 1610, 1617; 1810,
1817) qui éjectent un gaz sous pression sur les surfaces d'écoulement de liquide vers le bord, et qui font s'écouler le liquide délivré sur une surface d'écoulement de liquide vers le bord sous forme d'un flux en fine pellicule (48, 58,
98) pour le pulvériser à partir du bord.
5. Pulvérisateur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un orifice d'éjection de liquide (45) est ouvert le long d'une surface d'écoulement de liquide (47) sur un côté
du bord (47A).
6. Pulvérisateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que des orifices d'évacuation de liquide (55, 105, 135, 165, 185) sont ouverts le long des surfaces d'écoulement de
liquide (57, 107, 137, 167, 187) sur les deux côtés du bord.
7. Pulvérisateur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une pluralité d'orifices d'évacuation de liquide (95) sont ouverts le long des surfaces d'écoulement de
liquide (97).
8. Pulvérisateur selon l'une des revendications 4 à 7,
caractérisé en ce qu'il comporte une bague interne (411, 511, 911, 1011, 1311, 1611, 1811) et une bague médiane (412, 512, 912, 1012, 1312, 1612, 1812), un orifice d'évacuation de liquide étant prévu entre la bague interne et la bague médiane, les plans d'extrémité de la bague interne et de la bague médiane formant une surface d'écoulement de liquide, et
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un orifice d'éjection de gaz (410, 510, 910, 1010, 1310,
1610, 1810) étant ouvert à travers la bague interne.
9. Pulvérisateur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une bague externe (413, 513, 913, 1013, 1313, 1613, 1813) est disposée à l'extérieur de la bague médiane, et un orifice d'éjection de gaz (417, 517, 917, 1017, 1317, 1617, 1817) est prévu entre la bague externe et la bague médiane pour éjecter un gaz sous pression vers le bord au sommet de
la bague médiane.
10. Pulvérisateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la bague médiane (512, 912, 1012, 1312, 1612, 1812) est munie d'une bague médiane interne (512A, 912A, 1012A, 1312A, 1612A, 1812A) et d'une bague médiane externe (512B, 912B, 1012B, 1312B, 1612B, 1812B), un orifice d'évacuation de liquide s'ouvrant entre la bague médiane interne et la bague médiane externe, la bague médiane interne ayant ses surfaces interne et externe inclinées pour réaliser les surfaces d'écoulement de liquide, avec un bord à angle aigu à leur intersection, le plan d'extrémité de la bague médiane externe étant également incliné pour former une surface d'écoulement de liquide, la surface d'écoulement de liquide de la bague médiane externe rejoignant la surface d'écoulement de liquide de la bague médiane interne pour former un plan unique, et un orifice d'éjection de gaz (517, 917, 1017, 1317, 1617, 1817)
s'ouvrant entre la bague médiane externe et la bague externe.
11. Pulvérisateur selon l'une des revendications 8 à
, caractérisé en ce qu'une bague centrale (416, 516, 916, 1016, 1316, 1616, 1816) est disposée au sommet de la bague interne, et un orifice d'éjection de gaz (410, 510, 910, 1010, 1310, 1610, 1810) est prévu entre la bague centrale et
la bague interne.
12. Pulvérisateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que la bague centrale est en matériau
perméable au gaz (418, 518, 1018, 1318).
13. Pulvérisateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que la bague centrale (1616, 1816) comporte une cavité liée à l'écoulement de gaz (1619, 1819) dans son
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plan d'extrémité, la cavité liée à l'écoulement de gaz étant connectée à un passage de gaz (1614) entre la bague interne (1611, 1811) et la bague centrale par l'intermédiaire d'un trou de transit (1620, 1820) prévu dans la bague centrale, et le trou de transit débouche dans une direction inclinée pour faire tourner le gaz injecté dans la cavité liée à
l'écoulement de gaz autour de la cavité.
14. Pulvérisateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que la surface de la cavité liée à l'écoulement de gaz est une surface lisse, ce qui a pour effet que le flux de gaz est un écoulement laminaire régulier.
15. Pulvérisateur selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que la périphérie de la cavité liée à l'écoulement de gaz est profilée à la manière d'une aile qui s'incurve doucement vers l'orifice d'éjection de gaz (1610,
1810).
16. Pulvérisateur selon l'une des revendications 4 à
, caractérisé en ce que des nervures hélicoïdales (1822) sont disposées dans un passage de liquide (1821) qui éjecte le liquide et est connecté à un orifice d'évacuation de
liquide (185).
17. Pulvérisateur selon l'une des revendications 4 à
16, caractérisé en ce que des nervures hélicoïdales (1822) sont disposées dans un passage de gaz (181) qui éjecte le gaz
et est connecté à un orifice d'éjection de gaz (1810, 1817).
18. Pulvérisateur selon la revendication 17, caractérisé en ce que les orifices d'éjection de gaz éjectent le gaz sous pression avec des vitesses de rotation opposées sur les surfaces d'écoulement de liquide (187) de chaque côté
du bord (187A).
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