Dispositif de projection d'un liquide

La présente invention concerne un dispositif de projection d'un liquide.

Un tel dispositif est notamment utilisé avec un liquide nettoyant afin de stériliser des enceintes, par exemple dans une machine de remplissage de bouteilles. On connaît dans l'état de la technique, un dispositif de projection d'un liquide du type comprenant :

- un conduit d'écoulement du liquide, délimitant une ouverture d'entrée de liquide et une ouverture de sortie de liquide,

- une buse rotative montée en rotation autour d'un axe de rotation sur l'ouverture de sortie de liquide du conduit d'écoulement, la buse rotative étant percée d'au moins une ouverture de projection de liquide orientée selon un axe de projection faisant un angle non nul avec l'axe de rotation,

- une paroi de répartition du liquide, s'étendant transversalement dans le conduit sur toute la section d'écoulement de manière à recueillir l'ensemble du liquide entrant dans le conduit d'écoulement, la paroi de répartition du liquide étant percée :

- d'un conduit central pour générer un jet central dans l'axe de rotation, et

- d'au moins un conduit tangentiel pour générer au moins un jet tangentiel dans un axe d'entraînement ne coupant pas l'axe de rotation, et

- une paroi d'entraînement de la buse s'étendant en vis-à-vis de la paroi de répartition du liquide et percée d'au moins un conduit de réception du ou de chaque jet tangentiel afin d'entraîner la buse en rotation.

Dans l'état de la technique, le conduit d'écoulement est un cylindre dont la direction centrale est l'axe de rotation. La paroi de répartition du liquide est un disque solidaire, en fonctionnement du dispositif, du conduit d'écoulement.

Deux conduits tangentiels sont ménagés dans ce disque symétriquement par rapport à l'axe de rotation.

La paroi d'entraînement est un disque monté en rotation autour de l'axe de rotation, avec un jeu radial permettant un déplacement latéral par rapport à cet axe. Les conduits de réception sont regroupés d'un même côté du disque, c'est-à-dire qu'ils sont répartis sur un arc d'angle inférieur à 180°.

En fonctionnement du dispositif, les conduits de réception reçoivent alternativement les jets tangentiels générés par chacun des deux conduits tangen- tiels. Grâce au jeu latéral, lorsque les conduits de réception passent devant un conduit tangentiel, le disque d'entraînement est déplacé latéralement du côté de ce conduit tangentiel.

La buse comporte un doigt d'entraînement périphérique solidaire de la buse et s'étendant parallèlement à l'axe de rotation jusqu'à la périphérie du disque d'entraînement. Lorsque le disque d'entraînement se déplace latéralement du côté où se trouve le doigt, il entre en contact avec ce dernier et entraîne briè- vement la buse en rotation.

Un problème de l'état de la technique est donc que la buse tourne de manière saccadée. En outre, lorsque le doigt d'entraînement n'est pas au contact de la buse, l'énergie apportée par le liquide dans les jets tangentiels est perdue.

L'invention a pour but de remédier à ces problèmes en proposant un dispositif de projection d'un liquide du type précité, caractérisé en ce que la paroi d'entraînement est solidaire en rotation de la buse.

Un dispositif selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- la paroi d'entraînement est rigidement reliée à la buse ; -r il comprend au moins une clavette de blocage en rotation s'étendant parallèlement à l'axe de rotation, à distance de ce dernier, la clavette étant engagée, à une extrémité, dans un premier évidement de blocage ménagé à cet effet dans la buse et, à une autre extrémité, dans un second évidement de blocage ménagé à cet effet dans la paroi d'entraînement ; - la paroi d'entraînement est percée d'une pluralité de conduits de réception orientés parallèlement à l'axe de rotation et uniformément répartis en cercle autour de cet axe ;

- la paroi de répartition du liquide est percée d'une pluralité de conduits tangentiels uniformément répartis en cercle autour de l'axe de rotation et débou- chant en face des conduits de réception ;

- chaque conduit tangentiel délimite une section de sortie de liquide dont la dimension circonférentielle autour de l'axe de rotation est supérieure à la distance circonférentielle autour de l'axe de rotation séparant deux conduits de réception successifs ;

- deux nervures circulaires sont ménagées sur la paroi d'entraînement, en direction de la paroi de répartition du liquide, les conduits de réception et étant prévus entre les nervures ;

- la parité du nombre de conduits tangentiels est différente de la parité du nombre de conduits de réception ; et

- il est prévu quatre conduits tangentiels et neuf conduits de réception. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale, le long d'un axe de rotation, d'un dispositif de projection d'un liquide selon l'invention ;

- la figure 2 est une vue en coupe similaire à celle de la figure 1 de la paroi de répartition du liquide du dispositif ;

- la figure 3 est une vue en coupe transversale de la paroi de réparti- tion, suivant la ligne 3-3 de la figure 2 ;

- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale, décalée de l'axe de rotation, de la paroi de répartition, suivant la ligne 4-4 de la figure 3 ;

- la figure 5 est une vue en coupe longitudinale de la paroi d'entraînement d'une buse rotative ; - les figures 6 et 7 sont des vues de dessus et de dessous de la paroi d'entraînement, suivant respectivement la direction 6 et la ligne 7-7 ; et

- la figure 8 est une vue de dessus de la superposition de la paroi de répartition et de la paroi d'entraînement.

Le dispositif de projection représenté sur la figure 1 est désigné par la référence générale 10.

Il comprend un conduit d'écoulement 12 du liquide, une buse 14 rotative autour d'un axe de rotation X-X, et des moyens 16 d'entraînement de la buse 14 par rapport au conduit d'écoulement 12.

Le conduit d'écoulement 12 comporte un corps 18 cylindrique creux, d'axe X-X. Le corps 18 est fermé à une extrémité par une paroi 18A transversale. La paroi 18A est percée d'une ouverture 20, circulaire, de sortie de liquide, centrée sur l'axe de rotation X-X.

Un premier épaulement 25, circulaire, est ménagé sur la surface intérieure du corps 18, par alésage interne de l'extrémité 26 du corps 18 opposée à la paroi 18A.

Le conduit d'écoulement 12 comporte également un capuchon 22 fer- mant cette extrémité 26 opposée. Le capuchon 22 comprend une paroi cylindrique 22A et une paroi 22B formant le fond du capuchon. Une ouverture 24 circulaire d'entrée de liquide, centrée sur l'axe de rotation X-X, est ménagée dans la paroi 22B.

La paroi cylindrique 22A du capuchon 22 est plus épaisse que la paroi latérale du corps 18 et dépasse vers l'intérieur, constituant un second épaulement 28 en vis-à-vis du premier épaulement 25.

La buse 14 rotative comprend un tube 27 traversant l'ouverture 20 de sortie de liquide et une boule 29 de projection de liquide emboîtée sur une extrémité du tube 27 dépassant à l'extérieur du conduit d'écoulement 12. La boule 29 et le tube 27 sont maintenus solidaires l'un de l'autre par une épingle (non représentée) les traversant par un perçage transversal 30.

La boule 29 de projection est percée de quatre ouvertures 31 , 32, 33, 34 de projection de liquide. Une 31 des ouvertures de projection, dite ouverture centrale de projection, est orientée selon l'axe de rotation X-X, tandis que les trois autres ouvertures 32, 33, 34, dites ouvertures obliques de projection sont orientées selon un axe de projection respectif X ₁ -X ₁ , X2-X2, X3-X3 faisant un angle non nul avec l'axe de rotation X-X. Dans l'exemple illustré, les axes de projection font respectivement un angle de 45°, 90° et 135° avec l'axe de rotation X-X.

Une tête 31A, 32A, 33A, 34A de projection est enfichée dans chaque ouverture 31 , 32, 33, 34 de projection. Chaque tête est creuse et alésée de manière appropriée pour générer un type de projection désiré de liquide. Dans l'exemple illustré, il s'agit d'une projection conique de liquide. L'ouverture 31 centrale de projection et l'ouverture 33 de projection à 90° sont dans le plan de coupe de la figure 1. Les deux autres ouvertures 32, 34 sont respectivement dé- calées vers l'avant et vers l'arrière de ce plan de coupe. Pour la clarté de l'illustration, les têtes 32A, 34A montées sur ces ouvertures ont été rapportées dans le plan de coupe en trait plein. L'une 34 des ouvertures est orientée de manière que la projection de liquide par la tête 34A correspondante atteigne le conduit d'écoulement 12, afin de pouvoir le nettoyer.

Le tube 27 délimite un conduit principal 38 selon l'axe de rotation X-X pour guider le liquide depuis le corps 18 vers la boule 29 de projection, par l'ouverture 20 de sortie.

Une bague 40 en matière plastique est intercalée entre la paroi 18A transversale et le tube 27, dans l'ouverture 20, afin de limiter les frottements entre ces deux éléments. L'extrémité du tube 27 située à l'intérieur du conduit d'écoulement 12 s'élargit en formant un décrochement annulaire 42 destiné à reposer sur la bague 40, par l'intermédiaire d'un anneau 43 en matière plastique enfilé sur le tube 27. Cette extrémité intérieure est par ailleurs percée de part en part par un conduit 44, diamétral, perpendiculaire à l'axe de rotation X-X et qui traverse le conduit principal 38.

Par ailleurs, trois évidements 46 cylindriques de blocage de clavette sont ménagés sur la tranche de cette extrémité inférieure. Cet aspect du dispositif 10 sera expliqué plus loin. Les moyens 16 d'entraînement de la buse comprennent une paroi 48 de répartition du liquide introduit par l'ouverture 24 d'entrée, et une paroi 50 d'entraînement de la buse 14.

Une bague 51 de retenue de la paroi 48 de répartition, est plaquée contre le corps 18 et repose sur le second épaulement 28 du capuchon 22. Cette bague de retenue forme un nouvel épaulement 51 A en vis-à-vis de l'épaulement 25.

La paroi 48 de répartition, représentée seule sur les figures 2 à 4, comprend tout d'abord un disque 52 circonscrit entre les épaulements 25 et 51A et destiné à s'appuyer, en fonctionnement, sur le premier épaulement 25 du corps 18. Le disque 52 est percé de part en part en son centre, le long de l'axe de rotation X-X. Une cheminée 54 creuse s'élève autour de ce perçage le long de l'axe de rotation X-X. La cheminée 54 pénètre dans le conduit principal 38. Ainsi, le disque 52 et la cheminée 54 délimitent un conduit central 56 destiné à générer, dans le conduit principal 38, un jet dans l'axe de rotation X-X. La paroi 48 de répartition comporte par ailleurs un orifice calibré 58 vissé dans le conduit central 56 et faisant face à l'ouverture 24 d'entrée de liquide. Le diamètre intérieur de cet orifice permet de définir précisément une section d'entrée de fluide dans le conduit central 56.

En référence aux figures 3 et 4, le disque 52 est par ailleurs percé de quatre conduits tangentiels 60, débouchant à distance de l'axe de rotation X-X.

Les conduits tangentiels 60 sont rectilignes le long d'un axe respectif, dit axe d'entraînement X _e -X _e - Chaque conduit tangentiel 60 s'étend d'une face 61 d'entrée tronconique de la paroi 48 à une face 63 de sortie, plane, de celle-ci.

L'axe d'entraînement X _e -X _e de chaque conduit tangentiel est contenu dans un plan P _e parallèle à l'axe de rotation X-X, situé à une même distance d de cet axe X-X. L'axe d'entraînement X _e -X _e fait un angle oc non nul, d'environ 135°, avec la projection de l'axe de rotation X-X dans le plan (figure 4). Les conduits tangentiels 60 sont uniformément répartis autour de l'axe de rotation X-X, c'est-à-dire que chaque conduit tangentiel 60 correspond au conduit tangentiel précédent, déplacé en rotation d'un angle constant. Cet angle est égal à 90° dans l'exemple illustré.

Chaque conduit tangentiel 60 est donc apte à générer, à partir du Ii- quide introduit par l'ouverture 24 d'entrée, un jet tangentiel dans l'axe d'entraînement correspondant.

Chaque conduit tangentiel 60 délimite une section de sortie du liquide dont le centre se situe à distance de l'axe de rotation. Dans l'exemple illustré, le centre se situe au point du plan P _e le plus proche de l'axe de rotation X-X, c'est- à-dire à la distance d de cet axe X-X.

Par ailleurs, chaque conduit tangentiel 60 délimite une section d'entrée du liquide. Le rapport entre les sections d'entrée des conduits tangentiels et la section d'entrée de l'orifice calibré 58 est choisi de manière que, en fonction du débit de liquide prévu à travers l'ouverture 24, les jets tangentiels générés entraî- nent la buse 14 à une vitesse de rotation prédéfinie, constante, de l'ordre de quelques tours par minute.

En référence aux figures 1 et 5, la paroi 50 d'entraînement a la forme d'un disque s'étendant en vis-à-vis de la face 63 de sortie, plane, du disque 52 de la paroi 48 de répartition, entre ce disque 52 et la buse 14. A cet effet, la paroi 50 d'entraînement est percée sur son épaisseur le long de l'axe de rotation X-X, d'un conduit 62 de passage et de guidage de la cheminée 54. La paroi 50 d'entraînement est ainsi montée en rotation autour de la cheminée 54. Le diamètre de ce disque est légèrement inférieur au diamètre intérieur du corps 18, afin de permettre sa rotation dans ce dernier.

La paroi 50 d'entraînement est par ailleurs percée sur son épaisseur d'une pluralité de conduits 64 de réception des jets tangentiels.

Dans l'exemple illustré, le nombre de conduits 64 est de neuf. Les conduits 64 de réception sont rectilignes et orientés parallèlement à l'axe de rota- tion X-X. Ils sont répartis circulairement autour de l'axe de rotation X-X, de manière uniforme. Leur centre se trouve sensiblement à la distance d de l'axe de rotation X-X, correspondant à la distance d séparant le centre de la sortie de chaque conduit tangentiel de ce même axe de rotation X-X.

Trois évidements 66 cylindriques sont par ailleurs ménagés le long de l'axe X dans la paroi 50 d'entraînement, chaque évidement 66 débouchant face au tube 27, de manière à pouvoir s'aligner avec un des évidements 46 de la buse 14.

En référence à la figure 1 , le dispositif 10 comprend trois clavettes 68 de blocage en rotation s'étendant parallèlement à l'axe de rotation X-X, à dis- tance de ce dernier. Sur la figure 1, seulement une clavette 68 est visible. Chaque clavette 68 est engagée, à une extrémité, dans un des évidements 46 de blocage ménagés à cet effet dans la buse 14 et, à une autre extrémité, dans un des évidements 66 de blocage, complémentaires, leur faisant face dans la paroi 50 d'entraînement. En variante, la paroi 50 est rigidement reliée à la buse 14, par exemple en engageant à force les clavettes 68.

En référence aux figures 5 et 7, des première et seconde nervures 70, 72 circulaires sont ménagées sur la paroi 50 d'entraînement, en direction de la paroi 48 de répartition. Les conduits de réception sont disposés entre les nervu- res 70 et 72. Ainsi, la première nervure 70 s'étend à la périphérie de la paroi 50 d'entraînement, à l'extérieur des conduits 64 de réception. La seconde nervure 72 s'étend entre le conduit 62 de passage et de guidage de la cheminée 54 et les conduits 64 de réception.

En référence à la figure 8, il est indiqué que la section de sortie de Ii- quide de chaque conduit tangentiel 60 possède une dimension circonférentielle L autour de l'axe de rotation X-X, c'est-à-dire tangentielle au cercle géométrique de rayon d et centré sur l'axe de rotation X-X, supérieure à la distance | séparant deux conduits de réception successifs autour de l'axe de rotation X-X. Ainsi, un

jet tangentiel est toujours reçu, au moins en partie, par un conduit 64 de réception.

Le fonctionnement du dispositif 10 de projection de liquide va à présent être décrit. Lorsqu'aucun liquide n'est introduit par l'ouverture 24, la buse 14, la paroi 48 de répartition et la paroi 50 d'entraînement sont libres de se déplacer légèrement le long de l'axe X. Notamment, la paroi 48 est capable de se déplacer axialement entre l'épaulement 25 et la bague 51 de retenue.

Du liquide de nettoyage est introduit par l'ouverture 24 d'entrée. Ce Ii- quide pousse la paroi 48 de répartition contre l'épaulement 25. Les entrées des conduits tangentiels 60 sont ainsi libérées, c'est-à-dire qu'elles ne sont plus recouvertes par la bague 51. Le frottement entre l'épaulement 25 et la paroi 48 de répartition empêche la rotation de cette paroi 48 autour de l'axe de rotation X-X.

Par la suite, le liquide introduit traverse la paroi 48 de répartition par le conduit central 56 et par les conduits tangentiels 60. Il se crée donc, d'une part, un jet central dans l'axe de rotation X-X et quatre jets tangentiels débouchant de chaque conduit tangentiel 60 selon l'axe d'entraînement correspondant. Le jet central est envoyé directement dans le conduit principal 38 de la buse 14.

Les jets tangentiels sont dirigés vers l'espace séparant les deux nervu- res circulaires de la paroi 50 d'entraînement. Ainsi, ces jets sont canalisés sur les conduits 64 de réception et le risque que du liquide passe à la périphérie de la paroi 50 d'entraînement entre cette paroi 50 et le corps 18 est faible. Le passage des jets tangentiels dans les conduits 64 de réception provoque la rotation de la paroi 50 d'entraînement autour de l'axe de rotation X-X, cette dernière entraînant à son tour la buse 14 grâce aux clavettes 68.

Après avoir traversé la paroi 50 d'entraînement, le liquide, projeté sous forme de jets tangentiels, arrive dans le corps 18 du conduit d'écoulement 12, avant de rejoindre le jet central dans le conduit principal 38 en passant par le conduit 44 diamétral. Le liquide nettoyant est ainsi amené dans son intégralité par le conduit principal 38 dans la boule 29, à partir de laquelle il va être projeté à l'extérieur par l'intermédiaire des têtes 31A, 32A, 33A et 34A de projection.

Grâce à l'invention, la perte de charge engendrée par l'entraînement en rotation de la buse est faible, de sorte que la pression de projection est proche

de la pression d'alimentation contrairement à ce qui survient dans les buses de l'art antérieur où la pression d'alimentation sert essentiellement à faire tourner la buse. Puisque l'énergie des jets tangentiels est utilisée soit pour faire tourner la buse 14, soit pour créer la pression de projection, il n'y a pas de perte d'énergie. Par ailleurs, contrairement aux buses connues où la vitesse de rotation est fonction de la pression d'alimentation, la vitesse de rotation de la buse de l'invention peut être réglée de façon à ce qu'elle tourne de manière régulière autour de l'axe de rotation X-X ; ceci se réalise en réglant la section d'entrée de l'orifice calibré 58.