Chambre de mélange et dispositif de pulvérisation comportant une telle chambre

Abstract

 Une chambre de mélange (2) s'étend selon une direction longitudinale (6), est délimitée par une enceinte (7), et comprend une ouverture d'entrée (8) pour l'introduction d'un liquide (3) située à une première extrémité longitudinale, des orifices (14) pour l'introduction d'un gaz (5), et une ouverture de sortie (11) pour l'évacuation du mélange liquide - gaz (3) située à la deuxième extrémité longitudinale.
Selon l'invention, les orifices (14) sont réalisés dans l'enceinte (7) et sont disposés de sorte que le gaz (5) forme un film (15) empêchant le liquide (4) d'entrer en contact avec l'enceinte (7) et se mélange avec le liquide (4) à l'intérieur de l'espace délimité par le film (15).

Description

[0001] La présente invention concerne une chambre permettant le mélange d'un liquide avec un gaz, notamment intégrée à un dispositif permettant la pulvérisation du mélange.

[0002] On connaît une chambre de mélange liquide - gaz pour pulvérisateur qui s'étend selon une direction longitudinale, qui est délimitée par une enceinte, et qui comprend une ouverture d'entrée pour l'introduction du liquide située à une première extrémité longitudinale, des orifices pour l'introduction du gaz, et une ouverture de sortie pour l'évacuation du mélange liquide - gaz située à la deuxième extrémité longitudinale.

[0003] Cependant afin d'avoir une pulvérisation efficace du mélange, il est nécessaire d'avoir une énergie mécanique importante. Ainsi, en général, afin de compenser les pertes de charges se produisant dans l'enceinte et les autres dispositifs associés permettant la pulvérisation, le liquide est introduit avec une pression comprise entre 10 et 30 bars, ce qui a un coût. De plus, le liquide (et le mélange) a une vitesse élevé, et, afin d'éviter toute usure rapide de l'enceinte et des autres dispositifs associés, le liquide ne peut pas être chargé avec des particules ayant une granulométrie importante (à partir de 0,25 mm). Par ailleurs, afin d'éviter une séparation précoce du liquide et du gaz, notamment dans le cas où le gaz est de la vapeur d'eau, par condensation sur la surface interne de l'enceinte, le gaz est introduit avec une pression supérieure à 6 bars, ce qui entraîne une forte consommation du gaz (le rapport de la masse du gaz sur la masse du liquide est souvent supérieure à 0,3), ce qui a un coût.

[0004] La présente invention vise à réaliser une chambre de mélange pouvant être utilisée notamment dans un dispositif de pulvérisation ne présentant pas les inconvénients précités.

[0005] Selon l'invention, les orifices d'introduction du gaz sont réalisés dans l'enceinte et sont disposés de sorte que le gaz forme un film empêchant tout contact entre le liquide et l'enceinte et se mélange avec le liquide à l'intérieur de l'espace délimité par le film.

[0006] Par cette disposition particulière des orifices d'introduction du gaz permettant la formation d'un film gazeux, le mélange liquide - gaz se fait à l'intérieur de cette gaine gazeuse, sans utilisation de composant mécanique supplémentaire, ce qui permet de considérablement réduire les pertes de charge, et de charger le liquide avec des particules relativement importantes (ayant une granulométrie supérieure à plusieurs millimètres). En outre, comme le mélange n'est pas en contact avec l'enceinte, la séparation précoce est considérablement réduite. Par ailleurs, le mélange obtenu dans la chambre de combustion est d'une telle qualité que, dans le cas où il comprend de l'eau (provenant par exemple de la vapeur d'eau comprise dans le gaz), c'est une émulsion.

[0007] D'autres particularités et avantages apparaîtront dans la description détaillée de deux modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemple non limitatif et illustrés dans les dessins annexés dans lesquels

La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un premier dispositif de pulvérisation munie d'une chambre de mélange conforme à la présente invention, et

La figure 2 est une vu similaire à la figure 1 d'un second dispositif de pulvérisation.

[0008] Un dispositif de pulvérisation 1 comprend une chambre de mélange 2 dans laquelle est réalisée un mélange liquide - gaz 3. Dans les présents mode de réalisation, le dispositif de pulvérisation 1 est intégré à un brûleur, le liquide 4 étant un combustible liquide, et le gaz 5 pouvant être de l'air, du gaz combustible, de la vapeur d'eau ou un mélange d'au moins deux de ces éléments. La chambre de mélange 2 s'étend selon une direction longitudinale 6, et est délimitée par une enceinte 7 qui dans le présent exemple, est de forme cylindrique.

[0009] La chambre de mélange 2 comprend une ouverture d'entrée 8 qui est située à une première extrémité longitudinale et qui permet l'introduction du liquide 4. Dans les présents mode de réalisation, l'alimentation de la chambre de mélange 2 en liquide est réalisée par un organe d'introduction 9 qui est relié à l'ouverture d'entrée 8 par au moins une conduite d'introduction 10 (en l'occurrence par une conduite 10).

[0010] La chambre de mélange 2 comprend une ouverture de sortie 11 qui est située à la deuxième extrémité longitudinale et qui permet l'évacuation du mélange liquide - gaz 3. Dans les présents mode de réalisation, un organe d'éjection 12 est relié à l'ouverture de sortie 11 et comprend au moins une conduite de sortie 13 permettant la pulvérisation du mélange à sa sortie. Dans le premier mode de réalisation, l'organe d'éjection 12 ne comprend qu'une conduite de sortie 13 qui est de forme cylindrique et qui est orientée selon la direction longitudinale 6. Dans le second mode de réalisation, l'organe d'éjection 12 comprend deux conduites de sortie 13 qui sont de forme cylindrique, qui sont orientées de sorte que leur axe directeur 16 fasse un angle 17 avec la direction longitudinale 6 et qui sont disposées de façon diamétralement opposées.

[0011] La chambre de mélange 2 comprend des orifices 14 qui permettent l'introduction du gaz 5 et qui sont réalisés dans l'enceinte 7 et la traversent. Ces orifices 14 sont disposés de sorte que le gaz 5, d'une part, forme un film 15 empêchant le liquide 4 de circuler contre l'enceinte 7, et, d'autre part, se mélange avec le liquide 4 à l'intérieur de l'espace délimité par le film 15. Ces orifices 14 doivent être suffisamment nombreux pour permettre la réalisation du film 15 qui évite la recondensation du mélange sur les parois de l'enceinte 7. De même, afin de limiter toute recondensation du mélange dans le dispositif 1, comme on peut le voir aux figures, les orifices 14 s'étendent jusqu'à l'extrémité aval de la chambre de mélange 2 et l'organe d'éjection 12 est réduit au mieux (son but étant de servir de support aux conduites de sortie 13 qui définissent l'orientation de la pulvérisation).

[0012] Dans les présents modes de réalisation, les orifices 14 d'introduction du gaz sont formés par l'enceinte 7 qui est en un matériau poreux (et qui donc sont particulièrement nombreux et s'étendent jusqu'à l'extrémité aval de l'enceinte 7), c'est-à-dire perméable au gaz 5.

[0013] De préférence, afin d'améliorer l'efficacité de la séparation du liquide 4 de l'enceinte 7 par le film 15, l'enceinte 7 est rectiligne et s'étend selon la direction longitudinale 6. De même, l'ouverture d'entrée 8 ainsi que la conduite d'introduction 10 sont orientées de sorte que le liquide 4 circule dans la chambre de mélange 2 selon la direction longitudinale 6. Pour les mêmes raisons, les orifices 14 d'introduction du gaz sont disposés de façon à permettre une répartition la plus uniforme possible du gaz le long de la surface interne de l'enceinte 7, tant longitudinalement que perpendiculairement à la direction longitudinale : ici, l'intégralité de l'enceinte 7 est faite en une matière perméable au gaz 5 (par exemple en métal fritté). En outre, du fait de la nature des orifices 14, la direction du gaz 5 à leur sortie est perpendiculaire à la direction longitudinale 6.

[0014] De plus, en sortie de la (des) conduite(s) de sortie 13, le mélange 3 sort sous forme pulvérisée, sans qu'il soit nécessaire que le dispositif de pulvérisation 1 comprenne des organes disposés dans le flux du liquide 4 et du mélange 3 pour réaliser la pulvérisation.

[0015] Ainsi, les avantages d'une telle chambre de mélange 2 et d'un tel dispositif de pulvérisation 1 sont nombreux. Le liquide 4 et le mélange 3 ne viennent pas contact avec la chambre de mélange 2, de ce fait le liquide 4 (et donc le mélange 5) peut contenir des particules dont la granulométrie est supérieure à quelques millimètres. De ce fait également, le liquide 4 ne subit pas de perte de charge importante et il peut donc être délivré à une pression bien plus faible que dans les pulvérisateurs classique : elle peut être comprise entre 0,1 et 2 bar, et, de préférence, entre 0,2 et 1 bar. Par ailleurs, toujours pour la même raison, une fois le mélange 3 réalisé, la séparation précoce du liquide 4 et du gaz 5 est limitée, et, de ce fait, le gaz 5 peut être délivré à une pression bien plus faible que dans les pulvérisateurs classique : elle peut être comprise entre 0,1 et 3 bar, et, de préférence, entre 0,2 et 1 bar (pour un liquide 4 ayant une viscosité comprise entre 1 et 50 centistokes, et de préférence, entre 15 et 20 centistokes). Une conséquence de cet avantage est la faible consommation en gaz 5 : le rapport de la masse du gaz 5 à sur la masse du liquide 4 introduits dans la chambre de mélange 2 est inférieure à 0,1 (comprise entre 0,06 et 0,2, ce rapport augmentant avec la viscosité du liquide 4 à pulvériser).

[0016] La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits. Il serait ainsi possible que la conduite de sortie soit de forme conique et son angle d'orientation peut être compris entre 0 et 90° par rapport à la direction longitudinale. De plus, le nombre de conduites de sortie peut être supérieur à deux. Il serait aussi possible que l'enceinte ne soit pas en matière poreuse, mais présentent des petites canalisations, de préférence régulièrement réparties, ou soit réalisée par un assemblage d'éléments dont certains d'entre eux présentent des espaces qui forment des canalisations. L'enceinte pourrait ainsi être formée par un empilage de plaques (de rondelles) qui comportent chacune des rainures pouvant être réalisées par usinage ou par emboutissage, les orifices qui de préférence ont un diamètre inférieur à 0,1 mm étant réalisés par la réunion des rainures de deux plaques adjacentes. De plus, le dispositif de pulvérisation peut être utilisé pour la pulvérisation de tout types de liquides combustibles ou non.

Revendications

1. Chambre de mélange (2) s'étendant selon une direction longitudinale (6), délimitée par une enceinte (7), comprenant une ouverture d'entrée (8) pour l'introduction d'un liquide (4) située à une première extrémité longitudinale, des orifices (14) pour l'introduction d'un gaz (5), et une ouverture de sortie (11) pour l'évacuation du mélange liquide - gaz (3) située à la deuxième extrémité longitudinale, caractérisée en ce que les orifices (14) sont réalisés dans l'enceinte (7) et sont disposés de sorte que le gaz (5) forme un film (15) empêchant le liquide (4) d'entrer en contact avec l'enceinte (7) et se mélange avec le liquide (4) à l'intérieur de l'espace délimité par le film (15).

2. Chambre de mélange (2) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le liquide (4) est introduit dans la chambre (2) selon un flux parallèle à la direction longitudinale (6).

3. Chambre de mélange (2) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les orifices (14) sont disposés de façon à permettre une répartition uniforme du gaz (5) le long de la surface interne de l'enceinte (7).

4. Chambre de mélange (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les orifices (14) sont orientés de sorte que la direction du gaz (5) à leur sortie est perpendiculaire à la direction longitudinale (6).

5. Chambre de mélange (2) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les orifices (14) sont formés par l'enceinte (7) qui est réalisée en un matériau perméable au gaz (5), par exemple en métal fritté.

6. Chambre de mélange (2) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'enceinte (7) est formée par un empilage de plaques qui comportent chacune des rainures, les orifices (14) étant réalisés par la réunion des rainures de deux plaques adjacentes.

7. Dispositif de pulvérisation (1) caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de mélange (2) conforme à l'une des revendications 1 à 6 et un organe d'éjection (12) relié à l'ouverture de sortie (11) de la chambre de mélange (2) et comprenant au moins une conduite de sortie (13) à la sortie de laquelle le mélange (5) se présente sous forme pulvérisé.

8. Dispositif de pulvérisation (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la conduite de sortie (13) est de forme cylindrique ou conique.

9. Procédé de pulvérisation, caractérisé en ce que le liquide (4) introduit dans la chambre de mélange (2) conforme à l'une des revendications 1 à 6 est délivré à une pression comprise entre 0,1 et 2 bar, et, de préférence, entre 0,2 et 1 bar.

10. Procédé de pulvérisation, caractérisé en ce que le gaz (5) introduit dans la chambre de mélange (2) conforme à l'une des revendications 1 à 6 est délivré à une pression comprise entre 0,1 et 3 bar, et, de préférence, entre 0,2 et 1 bar.

11. Procédé de pulvérisation, caractérisé en ce que le rapport de la masse du gaz (5) à sur la masse du liquide (4) introduits dans la chambre de mélange (2) conforme à l'une des revendications 1 à 6 est comprise entre 0,06 et 0,2.

Dessins