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M M M 0 I R E D E S C R I P T I F déposé à l'appui d'une demande de B R E V E T D t I N V E N T ION
La présente invention a pour objet principal un four de fusion perfectionné pour la métallurgie, du type comportant un brûleur à combustible liquide, et vise la combinaison avec un.tel four d'un brûleur dont la flamme peut être rendue plus ou moins réductrice à volonté et
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qui assure une fusion parfaitedu métal avec l'affinage exactement désiré.
Le brûle-or du four suivant la présente invention est agencé de façon que la flamme produite soit annulaire et constituée par un noyau inerte entouré d'une coucha de particules de carbone en combustion, et soit dirigée de façon à être écrasée au contact du bain de métal on fusion.
Les conditions de la combustion et la répartition des particules de carbone sont modifiées dans la région
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àn In n'trmna on ccrrt.ac3L avou Ici bciitt. I.ts llUWU1'':I t2c l'.:;.l'l..1 cules de carbone par unité de surface devient plus ;rand dans cette zone qui, par suite, a une action réductrice sur le bain. Cette action réductrice sera naturellement plus ou moins intense suivant le plus ou moins grand écrasement de la flamme au contact du bain, et le brûleur est de préférence monté orientable de façon que cet écra- sement puisse être réglé à volonté.
Maigre la diminution de la quantité de chaleur dégagée au contact du bain créée par cet écrasement, la flamme conservera-un régime constant au contact de la voûte du four et la quantité de chaleur transmise par cette voûte fournira un appoint suffisant pour porter le bain à la température désirée.
Le brûlour utilicé sera. de préférence un brûleur à huile à pulvérisation mécanique. De tels brûleurs produisant une flamme annulaire avec noyau inerte sont connus mais, à la connaissance des demandeurs, on n'a jamais proposé leur'utilisation en combinaison avec des fours de métallurgie.
Cette utilisation soulève diverses difficultés du fait que, pendant le fonctionnement du four, l'injec-
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teur est soumis, outre au contact de l'air réchauffé de combustion, au rayonnement intense du métal en fusion dans le four.
L'invention a également pour objet d'éliminer tout inconvénient que pourrait présenter l'emploi de tels brûleurs dans ces conditions et comprend dans son cadre des brûleurs perfectionnés destinés particulièrement, mais non exclusivement, aux fours de fusion dé- orits ci-dessus. Ces brûleurs, qui pourraient trouver d'autres applications sans sortir du cadre de l'invention, sont remarquables par des moyens de refroidissement de l'huile circulant dans l'injecteur pendant son fonctionnement oombinés, de préférence, avec des moyens de refroidissement plus efficaces de l'injecteur à l'arrêt évitant la cokéfaction de l'huile qui pourrait subsister à l'intérieur du brûleur.
Le refroidissement pendant le fonctionnement est avantageusement réalisé à l'aide d'une gaine au moins entourant l'injecteur jusqu'à son extrémité et à l'intérieur de laquelle on fait passer de l'air ou autre fluide.
Quand on utilise de l'air pour le refroidissemont, on le fait circuler à grande vitesse entre la gaine précitée et la surface extérieure de l'injecteur et cet air débouche à l'intérieur du four ou autre, à l'extrémité de l'injecteur. Pour éviter que la forme de la flamme soit altérée par le jet d'air ainsi formé, on dispose avantageusement, en face de l'orifice de sortie de la gaine, une surface déflectrice ou analogue déviant ce jet d'air de façon à former une nappe très évasée.
La gaine sus nommée est avantageusement, pour parfaire l'isolation, entourée d'une deuxième gaine et
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une circulation d'air à faible vitesse entre les dites gaines empêche tout échauffement de la dite première gaine.
D'autre part, des moyens sont prévus pour qu'on puisse faire circuler de l'air à l'intérieur de l'injec- teur pendant qu'il ne fonctionne pas.
L'ensemble de l'injecteur et de ses gaines est porté de préférence par une rotule étanche et des supports télescopiques permettant l'orientation facile de la flamme dans le four ou autre et le réglage aisé de la profondeur de l'injecteur.
L'invention sera de préférence appliquée aux fours rotatifs, de type connu ou analogues, et permet d'améliorer considérablement les qualités de tels fours que la flamme annulaire remplira alors entièrement.
Dans la suite, on se rapportera uniquement à cette dernière application mais il est bien entendu que l'invention ne lui est nullement limitée.
La coquille de circulation d'air du brûleur sera alors constituée par un des fonds du four rotatif et constituera une arrivée d'air à faible pression et de grande section.
Dans une réalisation préférée, cette coquille de circulation d'air du brûleur est percée, au voisinage de son centre livrant passage au canon du.brûleur, d'un orifice de grandes dimensions pouvant être obturé de préférence par un regard vitré mobile et qu'un rideau d'air, disposé du même côté par rapport à lui que l'intérieur du four, protège avantageusement du rayonnement du four et de réchauffement par l'air de combustion.
Ce regard peut être constitué par un registre comportant une fenêtre dans laquelle est sertie une vi-
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tre blanche et une fenêtre dans laquelle est sertie une vitre colorée et monté coulissant devant cet orifice de façon que ce dernier puisse être libéré ou obturé.par l'une ou l'autre des dites fenêtres.
Cette disposition permet, ce qui n'avait jamais pu être réalisé jusqu'à présent à la connaissance des demandeurs, de surveiller de façon permanente la sole d'un four rotatif de fusion, et ce sans arrêter ni modifier la marche du brûleur et du four, et de procéder dans les mêmes conditions à l'examen pyrométrique du four et du métal.
D'autre part, les dimensions de cet orifice libéré peuvent être telles qu'elles permettent également le passage d'un outil pour le prélèvement d'échantillons ou l'addition de certains éléments à la masse en fusion sans changer la marche du brûleur et du four.
Une réalisation avantageuse consiste à monter la coquille de circulation d'air portant le canon du brûleur pivotante autour d'une colonne ou analogue, de préférence indépendante de la partie rotative du four. L'ouverture ainsi démasquée peut être de dimensions suffisantes pour permettre au besoin le chargement rapide du four.
L'air de combustion est de préférence amené à la dite coquille par l'intérieur de la colonne précitée qui est avantageusement creuse.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention résulteront d'ailleurs de la description qui va suivra, en référence au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel : les fige. 1 et 2 montrent très schématiquement, en coupe longitudinale et transversale, un four selon l'invention avec flamme moyennement réductrice sur le bain ; les figs. 3 et 4 représentent le marne four avec flamme très réductrice sur le bain :,
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la fig. 5 montre en élévation, avec arrachement partiel, le fond d'un four suivant l'invention ; la fig. 6 est une coupe partielle suivant la ligne VI-VI de la fig. 5 ; la fig. 7 est une coupe partielle suivant la ligne VII-VII de la fig. 5 ; la fig. 8 est une coupe partielle à plus grande échelle à travers un brûleur ;
les figs. 9,10 et 11 sont des coupes suivant les lignes IX-IX, X-X et XI-XI de la fig. 8.
Suivant l'exemple de réalisation représenté aux figs. 1 et 2, le four rotatif comporte une enceinte 1, munie de chemins de roulement 2, coopérant avec des galets 3, et entrainée en rotation par un moteur 4. L'enceinte 1 est munie d'un garnissage réfractaire 7 comportant un orifice d'entrée d'air 8 et un orifice de sortie des gaz brûlés 9 débouchant dans une manche d'évacuation 10. Une boite à vent 12 est fixée sur l'enceinte 1 du cote de l'orifice 8 et comporte un conduit 11 d'arrivée d'air soufflé.
Un injecteur 13 traverse la boite à vent 12 et débouche dans l'orifice 8. L'huile est introduite dans l'injecteur 13 par le conduit 14 et en sort par l'atomiseur 15 fixé à l'autre extrémité de l'injecteur et composé d'un grand nombre de petites ouvertures faisant déboucher l'huile tangentiellement à un cône 16. L'in- clinaison de l'injecteur 13 dans l'orifice 8 peut être modifiée de toute façon appropriée comme il sera expli- que plus loin.
Le fonctionnement est le suivant :
Une couche de métal en fusion 17 repose sur la sole du four et la flamme est constituée par une zone
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tour de l'axe de l'injecteur, Cette surface est entourée d'une zone de combustion annulaire 20 (fig. 2). Cette zone est écrasée au contact du bain 17 et il se orée une zone à régime différent 21 au contact du bain qui a un effet réducteur comme expliqué ci-dessus.
Aux figs. 3 et 4, on a représenté l'injecteur in- cliné par rapport au bain, c'est-à-dire par rapport à l'axe de rotation du four. Dans ce cas, il se crée au contact du bain une zone 23 où la combustion est très incomplète et, par suite, où la flamme est'très réductrice.
Une zone intermédiaire de combustion 24 relie cette zone 23 à la zone de combustion oomplète 20 où la flamme dégage la quantité de chaleur maximum
On voit que, dans tous les cas, la partie du four formant voûte est très fortement chauffée et que les échanges par convection et conductibilité sont, par suite, très efficaces.
Les figs. 5,6 et 7 montrent, avec quelques dé- tails, la partie du four portant le brûleur 13, brûleur monté au centre du fond 25 de la coquille 12 d'air de com- bustion. Un orifice 26 est ménagé dans le fond 25. A l'extérieur de cet orifice et sur ses côtés sont fixées deux glissières 27 dans lesquelles peut coulisser un registre 28 portant trois fenêtres 29,30 et 31, et sur le côté du- quel est fixée une crémaillère 32. Dans les fenêtres 29 et 31 sont serties une vitre blanche d'une part et une vi- tre colorée d'autre part. Un engrenage 33 monté sur un axe
34 vient engrener avec la crémaillère 32 et peut être manoeuvré par un levier 35. Deux vis de fixation 36 et 37 permettent de bloquer le registre 28 à la position voulue.
Une chambre d'air 38 communiquant avec l'intérieur de la coquille 12 distribue un rideau d'air isolant par des orifices 39 devant le registre.
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Pendant la marche normale du four, le verre de couleur 29 par exemple est amené par l'intermédiaire de la crémaillère 32, l'engrenage 33 et le levier 35, en face de l'orifice 26 et permet la visibilité dans le four porté au blanc et la surveillance constante.
Pour faire une visée pyrométrique, le verre blanc 31 est amené de la même manière en face de l'orifice 26.
Pour prélever des échantillons ou faire des additions voulues, l'orifice 26 est découvert par l'ouverture 30.
Le registre est immobilisé à volonté par les vis 36 et 37.
La coquille 12 de circulation d'air est montée pivotante sur une colonne 40, indépendante de la partie rotative du four. L'air arrive par l'intérieur de cette colonne et alimente la coquille par un orifice 41.
L'étanchéité entre la colonne 40 et la coquille 12 est assurée par deux segments43 et 44 qui permettent la libre dilatation de la colonne 40 quand de l'air chaud circule à son intérieur.
L'ouverture 45 démasquée par la rotation de la coquille 12 autour de la colonne 40 est de dimensions suffisantes pour permettre au besoin le chargement du four.
Le brûleur est porté par le fond 25 de la coquille par l'intermédiaire d'une rotule 46 dont le montage étanche est assuré par un segment sphérique 47. L'étanchéité du brûleur dans la rotule est réalisée par un joint à segment 48 qui permet au brûleur de coulisser par rapport à la rotule 47 quand on désire l'enfoncer plus ou moins dans le four.
Trois supports télescopiques 50, 50' et 51 sont interposés entre le fond 25 et le brûleur.La longueur de ces supports peut être maintenue constante par des écrous
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52, 52' et 53. Le support 51 permet de modifier à volonté l'orientation du brûleur dans un plan horizontal et les supports 50 et 50' dans un plan vertical, l'étanchéité étant toujours assurée par les joints 47 et 48.
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OClUIJUO 1 Q muctLzmtL tzvaü 1)1-um de 1..1 les figs.8 à 11, l'injecteur représenté de type connu est constitué par un corps cylindrique 54 terminé par un distributeur 55 conduisant le liquide par des entrées tangentielles 56 à une chambre conique d'atomisation 57 par l'extrémité 58 de laquelle il s'échappe dans le four à l'état de brouillard creux de forme conique.
Un tube 60 disposé au centre du brûleur sert au retour du combustible amené en excès à l'atomiseur. Ce liquide est amené sous pression par le conduit 61 (figs. 5 et 6) entre le corps cylindrique54 et le tube 60.
L'injecteur est entouré d'une gaine 62 jusqu'à son extrémité. Elle est réunie au brûleur à l'intérieur .du four par un capuchon fileté 63 percé de trous 64 (figs. 8 et 9 ). Le capuchon 63 porte au droit des orifices de sortie des trous 64 une surface déflectrice 65 dirigée de façon à dévier l'air sortant par ces orifices dans un plan sensiblement perpendiculaire à ces derniers. La gaine 62 est percée dans sa partie située en dehors du four d'une ouverture 66 à laquelle se raccorde un tube 67 servant à ramenée de l'air, et l'espace ménagé entre cette gaine 62 et le corps cylindrique 54 est fermé au voisinage du tube 67 par un bouchon 68.
La gaine 62 est entourée d'une gaine supplémentaire 70 maintenue concentrique à la gaine 62 par une pièce 71 percée d'ouvertures transversales 72 (figs. 8 et 10).
L'espace compris entre ces deux gaines est ouvert à l'intérieur du four et est fermé à l'extrémité extérieure au four
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par une pièce filetée 73. La gaine 70 porte un support 74 dont l'intérieur cylindrique sert de logement au tube 67 et comporte dans le même plan transversal des saillies 75 auxquelles viennent s'adapter les pièces télescopiques 50, 50' et 51. Le tube 67 est simplement enfilé dans le support 74 et est plus ou moins poussé contre la gaine 62 par un écrou 76 vissé sur ce support et coopérant avec une saillie 77 sur la surface extérieure du tube 67. L'étanchéité du joint du tube 67 sur le tube 62' peut être plus ou moins complète ; elle est réglable à volonté par l'écrou 76.
Il en résulte qu'une partie de l'air soufflé dans le tube 67 s'échappe dans l'espace compris entre les gaines 62 et 70.
On comprend que l'air sous pression refoulé dans le tube 67 et circulant à grande vitesse à l'intérieur de la gaine 62, elle-même protégée par la gaine 70 contre l'é chauffement extérieur, arrivera à basse température à l'ex. trémité de l'injecteur qu'il refroidira et sera évacué par les orifices 64.
Cet air s'échappant à l'extrémité du brûleur sera dévié par le déflecteur 65 qui en formera une nappe sensiblement plane. Ainsi le cône de mazout pulvérisé par le brûleur pourra s'étaler sans être soufflé par cet air de refroidissement. En outre, ce rideau d'air additionnel entraînera l'air de combustion vers la périphérie de l'ouverture du four. La flamme annulaire ainsi formée ne sera pas soufflée vers l'intérieur du four par le courant d'air de combustion et son point d'allumage se rapprochera davantage de la paroi du four, ce qui est extrêmement favorable au fonctionnement du four.
Une tuyauterie 80 (fig. 7) sur laquelle est prévue une vanne 81 permet de faire circuler de l'air soufflé
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à l'intérieur de l'injecteur ne fonctionnant pas afin d'évacuer toute l'huile et d'empêcher toute cokéfaction quand on a arrête l'arrivée du combustible.
Naturellement, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation représentés et décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple.
- REVENDICATIONS - ------------------
1.- Un four de fusion perfectionné pour la métallurgie caractérisé en ce qu'il est oombiné avec un brûlour agencé de façon que la flamme soit annulaire et constituée par un noyau inerte entouré d'une couche de particules de carbone en combustion, et soit dirigée de façon à être écrasée au contact du bain de métal en fusion.