<Desc/Clms Page number 1>
" PERFECTIONNEMENTS AUX TUYERES "
La présente invention a pour objet des perfectionne- ments aux tuyères en général et aux tuyères pour fours et gazo- gènes en particulier et plus spécialement aux tuyères dans les- quelles la chaleur est évacuée par l'intermédiaire d'un corps liquide à la température de fonctionnement et à faible tension de vapeur et notamment un corps solide à la température ordi- naire tel qu'un métal (plomba étain, zinc) un alliage ou un mélange de sels ou autres.
Ce corps est emmagasiné dans un espace annulaire for- mé par une double paroi de la tuyère, l'extrémité externe étant pourvue généralement d'ailettes de dispersion d'une partie des calories dans l'ambiance.
<Desc/Clms Page number 2>
Les perfectionnements, objet de l'invention, s'appli- quent d'une manière très générale, non seulement aux tuyères du.type ci-dessus indiqué, dans lesquelles le refroidissement est obtenu par l'action d'un corps liquide à la température d'emploi mais également aux tuyères ordinaires et à celles qui comportent un refroidissement par air ou par eau.
Ces perfectionnements permettent d'augmenter la durée d'utilisation des tuyères et d'améliorer, dans des proportions importantes :
1 L'échange des calories entre la partie très chau- de et la tête refroidissante et faciliter au démarrage une fu- sion rapide du plomb ou autre.
2 Les conditions de refroidissement de la tête radiateur placée à l'extérieur du gazogène.
3 Les conditions de construction et de résistance des tuyères au plomb et des tuyères en général.
4 La résistance au feu et au passage des calories de l'embout placé en plein feu.
Ces perfectionnements se caractérisent principale- ment par les points suivants appliqués séparément ou en toutes combinaisons : a) On augmente la surface interne de la double paroi en vue de faciliter l'écoulement thermique à partir de cette surface vers le corps d'évacuation et de transport des calories. b) L'augmentation de cette surface peut être réali- sée à l'aide de saillies, nervures, pièces, entretoises ou autres faisant corps avec la paroi ou rapportées dans celle-ci suivant la fabrication envisagée. c) Les saillies, nervures, entretoises ou autres, prévues sur la surface interne de la double paroi, peuvent s'étendre partiellement ou totalement sur toute la longueur de la tuyère.
d) La paroi du canal de circulation d'air peut égale-
<Desc/Clms Page number 3>
ment présenter des nervures immergées dans le courant d'air ou des entretoises reliant les deux parois. e) L'extrémité ou embout de la tuyère, en contact avec le foyer, est formée notamment par une pièce annulaire présentant en section transversale une forme générale en U et qui est reliée par soudure ou de toute autre manière aux deux tubes constituant la double paroi de la tuyère. f) Cette pièce annulaire à-section en U présente intérieurement des nervures, saillies, filetage ou autres ou des éléments métalliques fixés à la coulée suivant la fa- brication envisagée.
g) Dans certains ces les nervures, saillies, ailet- tes ou autres peuvent être en métal très non conducteur de la chaleur ainsi que les tubes constituant la double paroi de la tuyère. h) La paroi interne de la tuyère peut être soumise à un traitement électrolytique ou autre permettant de réaliser un cuivrage, un zingage, une argenture ou similaire en vue de diminuer la résistance de transmission calorifique et de pro- téger la paroi de la corrosion par le corps liquide à tempé- rature d'utilisation notamment lorsque ce corps est composé de sels*. i) Dans le cas d'un traitement de la surface interne de la tuyère comme indiqué en h) la rugosité de cette surface interne est augmentée au maximum et le traitement peut être appliqué aux saillies, nervures, tiges¯internes ou autres.
j) Pour accélérer la fusion du corps interne, on place dans la partie annulaire et noyés dans le corps la rem- plissant, des baguettes, fils, tubes, treillages ou autres constitués en matière plus conductrice que le plomb, ces corps bons conducteurs pouvant être soudés à la base de l'embout
<Desc/Clms Page number 4>
ou au contraire à la partie supérieure de la tête refroidissante. k) Dans une tuyère comme indiqué an j), on prévoit, de préférence plusieurs tubes de réchauffage et de préférence plusieurs tubes d'air, des tiges, bonnes conductrices de la chaleur, étant placées à la partie arrière externe de la tuyère et immergées partiellement dans le liquide de cette tuyère et partiellement dans l'air ambiant, cette dernière partie étant avantageusement pourvue d'ailettes.
1) La partie externe de refroidissement, immergée dans l'air ambiant, comporte des ailettes ayant le meilleur et le plus large contact à leurs bases avec l'enveloppe externe de la tuyère, des déflecteurs en forme d'augets étant prévus dans cette région en arrière de la tuyère par rapport au sens de marche pour brasser énergiquement l'air autour de la tête refroidissante de la tuyère. m) La tuyère peut être constituée par des pièces coulées notamment en fonte ou corps plus infusibles, ces dif- férentes pièces étant reliées par soudure.
n) On peut également rapporter, autour du tube à dou- ble enveloppé contenant le plomb ou autre, une collerette pour- vue d'ailettes et fendue pour éviter les ruptures dues aux di- latations. o) On peut également couler, sur le tube externe lui-même, des ailettes en aluminium ou autre métal bon conduc- teur de la chaleur. p) On peut aussi constituer l'enveloppe externe au contact de l'air avec de la tôle plissée.
q) L'extrémité de la tuyère ou embout, rapporté ou non et si possible toute la partie de la tuyère placée en plein feu est constitué en un métal aussi réfractera que possi- ble tel que fonte austénitique, alliages à forte teneur en chro- me, nickel, acier inoxydable.
<Desc/Clms Page number 5>
r) Pour les tuyères constituées par un autre métal (acier, bronze, fonte ou autre) on peut effectuer un dépôt galvanique de corps présentant des qualités réfractaires suf- fisantes.
s) Cn peut obtenir également une protection efficace de la tuyère ou de l'embout en procédant à une cémentation par des métaux tels que le chrome, tungstène ou autres assurant à la fois une bonne résistance à la corrosion par les agents chi- miques en présence et une résistance à l'action du feu- t) L'extrémité de la tuyère ou embout rapporté ou non peut être protégé par une pièce rapportée et notamment par une gaine interchangeable, en matière réfractaire ou à base d'amiante ou par une virole en alliage métallique infusi- ble. u) Pour augmenter le refroidissement de l'extrémité ou embout de la tuyère, par l'air circulant dans celle-ci, on augmente la vitesse de l'air à cette extrémité en diminuant la section d'écoulement dans cette région.
v) La diminution de section indiquée en u) peut être obtenue par l'adjonction d'une gaine protectrice ou en établis- sant cet embout de manière qu'il présente un étranglement* x) Cn obtient également un meilleur refroidissement en multipliant les trous d'arrivée d' air. y) L'embout de la tuyère affecte de préférence une forme sphérique ou tronconique. z) Dans les gazogènes fonctionnant avec insufflation d'eau ou de vapeur dans le foyer, il est avantageux de faire circuler cette vapeur par des tubes traversant l'embout de la tuyère.
L'invention s'étend encore à d'autres points parti- culiers qui apparaîtront dans le texte suivant fait en référen- ce au dessin annexé, donné à titre d'exemple seulement, dans lequel :
<Desc/Clms Page number 6>
La figure 1 est une élévation d'ensemble et en coupe axiale, d'une tuyère perfectionnée selon l'invention.
La figure 2 est une coupe faite suivant la ligne II-II de la figure précédente.
La figure 3 est une élévation d'ensemble, et en coupe axiale, d'une tuyère à extrémité rapportée et perfec- tionnée selon l'invention.
La figure 4 est une élévation en coupe, d'une va- riante de réalisation d'une extrémité rapportée.
La figure 5 est une vue en bout correspondante.
La figure 6 est une élévation en coupe d'une deu- xième variante d'une extrémité rapportée.
La figure 7 est une vue en bout correspondante.
La figure 8 est une élévation, en coupe, d'une troisième variante d'une extrémité rapportée.
La figure 9 est une vue en bout correspondante.
La figure 10 est une coupe de l'extrémité d'une tuyère perfectionnée selon l'invention.
La figure 11 est un schéma en coupe longitudinale ,nontr8,nt une réalisation particulière assurant une amélioration de la convection.
La figure 12 montre en coupe transversale et sché- matiquement quatre réalisations particulières établies selon le principe de la figure 11.
La figure 13 montre schématiquement en coupe longi- tudinale et en coupe transversale une réalisation particulière de la partie refroidissante de la tuyère.
La figure 14 est une coupe transversale partielle d'une tête refroidissante.
La figure 15 est une coupe transversale partielle d'une autre forme de réalisation d'une tête refroidissante.
La figure 16 montre en plan et en perspective une tête refroidissante équipée de déflecteurs.
La figure 17 est une élévation en coupe d'une tête
<Desc/Clms Page number 7>
refroidissante rapportée.
La figure 18 est une élévation partielle, en coupe axiale longitudinale d'une réalisation particulière d'une tu- yère.
La figure 19 montre en coupe un dispositif protec- teur de l'extrémité ou embout d'une tuyère.
La figure 20 est une coupe d'un autre dispositif protecteur.
La figure 21 est une coupe d'une autre réalisation d'un dispositif protecteur établi également pour diminuer la section d'écoulement de l'air.
La figure 22 est une coupe de l'extrémité d'une tuyère à canal d'écoulement d'air de section réduite en bout.
La figure 23 est une coupe axiale longitudinale de l'extrémité sphérique d'une tuyère.
La figure 24 est une coupe axiale longitudinale de l'extrémité tronconique d'une tuyère.
La tuyère, représentée plus spécialement par les figures 1 et 2, comporte, à la manière habituelle, une dou- ble paroi constituée par un tube interne 1 et un tube ex- terne 2 dont les extrémités sont rabattues et soudées géné- ralement en 3 et 4. L'espace annulaire 5, limité par les deux parois ou tubes 1 et 2, reçoit un corps approprié tel que du plomb, liquide à la température de fonctionnement et qui est destiné à évacuer et véhiculer les calories de l'ex- trémité 6 de la tuyère en contact avec le foyer vers l'ex- trémité externe 7 pourvue d'ailettes 8 de dispersion des calories dans l'ambiance.
En période de fonctionnement, pour faciliter l'écou- lement thermique de l'extrémité 6 dans la masse de plomb fondu, la surface interne de la double paroi est pourvue de sai llies, ou nervures 9 et 10 de manière à augmenter la sur- face en contact entre cette surface et le plomb.
<Desc/Clms Page number 8>
Ces nervures peuvent s'étendre sur une partie seu- lement de la longueur de la tuyère, comme représenté ou sur toute la longueur de celle-ci.
Pour éviter les inconvénients d'une soudure telle que 3 en plein feu, l'extrémité de la tuyère au contact du foyer est constituée par une pièce annulaire indépendante 11 présentant en coupe transversale une forme générale en U. Cette extrémité 11 est soudée par exemple en 12 et 14 aux tubes 2 et 1; l'autre extrémité de la tuyère peut être obturée par une plaque annulaire 15 fixée notamment par sou- dure.
Suivant l'invention, la pièce d'extrémité 11 com- porte des saillies ou nervures internes constituées, dans l'exemple de la figure 3, par un filetage ou des rainures parallèles 16.
La figure 4 illustre une variante de réalisation dans laquelle la pièce 11 est réalisée en fonderie, les saillies internes étant constituées par des nervures longitu- dinales 17.
Une autre variante est représentée par les figures 6 et 7. Dans ce cas, les saillies internes sont formées par des nervures radiales 18.
De telles nervures radiales, constituant des entre- toises peuvent également être prévues entre les tubes 1 et 2, comme représenté en traits mixtes en 21 sur la figure 3.
Des nervures ou entretoises identiques 22 (figure 3) peuvent éventuellement exister également à l'intérieur du tube 1, ces nervures étant léchées par l'air circulant dans la tuyère.
Les figures 8 et 9 montrent une autre réalisation dans laquelle l'extrémité 11 comporte des saillies internes constituées par des tiges 19 fixées à la coulée, ou rappor- tées et fixées par brasure, soudure, etc...
<Desc/Clms Page number 9>
Pour faciliter l'écoulement thermique., les tubes 1 et 2 peuvent être en métal très bon conducteur de la chaleur, le tube 1 peut notamment être ondulé ou présenter des nervu- res faisant saillie dans le canal interne de circulation d'air.
Les réalisations précédentes permettent d'accroître le rapport entre les surfaces internes F, G, H et la surface externe E, A, B, B' , C, D (voir figure 10) afin que les calories qui ont traversé la paroi de la tuyère s'échangent plus facile- ment avec le liquide, plomb, ou autre placé dans le corps de la tuyère. On diminuera dans la mesure du possible la résis- tance de transmission calorifique de cette paroi F.G.H. en traitant cette surface électrolytiquement ou par tout autre procédé ayant pour but de diminuer cette résistance et ayant pour résultat un cuivrage, zingage, argenture, etc... Le re- couvrement intérieur permettra également de protéger la tuyère de-la corrosion par le liquide intérieur dans le cas où ce corps est composé de sels.
L'échange des calories se faisant tant par conducti- bilité de contact que par convection dans cette partie de la tuyère, il y a lieu d'augmenter la rugosité de cette surface interne F.G.H. au maximum.
On réalise ainsi une amélioration importante des conditions de transmission des calories entre le corps de la tuyère et le liquide intérieur.
Comme l'intérieur de la tuyère est rempli d'un liqui- de ou d'un corps qui aura une tension de vapeur acceptable à température élevée et qui liquéfié transportera les calories de l'extrémité de la tuyère dans le feu à la partie supérieure munie d'ailettes ou d'un dispositif refroidisseur, il faut que la masse totale de ce corps, véhicule des calories, fonde en totalité rapidement; sinon l'extrémité de la tuyère non refroi- die serait détérioriée avent que tout le corps intermédiaire ait eu le temps de fondre.
<Desc/Clms Page number 10>
On accélérera cette fusion du corps interne, en plaçant dans la partie annulaire de la tuyère et noyés dans le corps la remplissant, des baguettes, fils, tubes, treillages, etc... constitués par un corps plus conducteur que le plomb.
Ces éléments bons conducteurs de la chaleur auront pour but d'accélérer le transport des calories par simple conductibili- té dans la partie supérieure de la tuyère où le plomb risque- rait de ne fondre que tardivement surtout dans le cas de tuyères de grosses sections ou de grande longueur comportant une gros- se masse de plomb. Ces corps bons conducteurs peuvent être sou- dés à la base de l'embout ou au contraire soudés à la partie supérieure de la tête refroidissante et dans ce cas ne pas descendre jusqu'au niveau de l'embout.
Le principe de ces tuyères est basé sur la convention; -il y a donc lieu de chercher les conditions permettant de l'ac- célérer.
Les solutions préconisées au paragraphe précédent remplissent déjà ce rôle.
La Demanderesse s'étendra plus particulièrement sur l'emploi des tubes fixés sur l'embout. Au démarrage alors qu'ils sont noyés dans le plomb solide ils vont, grâce à leur bonne conductibilité et à leur grande surface, répartir dans toute la masse du plomb les calories qui sans ce dispositif peuvent s'accumuler dangereusement à l'extrémité de la tuyère.
Dans l'état de régime permanent ils vont constituer en tous points de leur surface des points chauds et canalisement ainsi les courants de convection en forçant le phénomène de thermosiphon, et en l'accélérant, c'est-à-dire en augmentant la vitesse de l'écoulement du fluide donc des calories. Sur la figure 11, 37 est l'axe de la tuyère, 38 est la tête de la tuyère placée hors du foyer, laquelle constitue la source froide, 39 est un tube noyé dans le corps de la tuyère, ce tube constitue la source chaude ; 40 sont les flèches en traits
<Desc/Clms Page number 11>
continus représentant les courants chauds du plomb fondu et 41 sont les flèches en traits interrompus représentant les courants froids du plomb fondu.
La disposition de ces tubes 39 provoquant le phénomène de thermosiphon est particulière- ment facile à adapter aux tuyères dans lesquelles l'arrivée d'air est assurée par deux ou trois tubes de petit diamètre.
Sur la figure 12, 38 est la partie inférieure de la tuyère, 39 sont les tubes thermosiphons et 42 sont les tubes d'air.
Ce procédé peut encore être amélioré par la présence d'une tige froide plongeant dans le plomb pour accélérer le courant froid du thermosiphon. Ces tiges froides seront fixées par soudure ou dudjeonnage sur le fond côté air et munies d'un empennage d'ailettes particulier.
Sur la figure 13, 38 est la partie inférieure de la tuyère, 39 sont les tubes thermosiphons, 42 sont les tubes d'air, 43 sont les tubes frdids munis d'ailettes 44.
Ces tiges 13 pourront être arrêtées bien avant d'atteindre la région de l'embout.
La convection est améliorée par l'emploi de l'étain, meilleur conducteur, plus fluide, moins lourd, et qui fond à une température plus basse.
La surface de contact du plomb avec l'enveloppe ex- térieure refroidissante devra être aussi grande que possible.
Il importe surtout que les ailettes I J K - K L M - M N O.. (voir figure 14)aient le meilleur et le plus large contact à leurs bases avec cette enveloppe.
On améliorera également la tuyère en disposant sur la tête de la tuyère et en arrière par rapport au sens de mar- che du véhicule sur lequel est disposée la tuyère des ailettes 45 en forme d'auget (voir fig. 16).qui brasseront énergique- ment l'air autour du corps de la tête de la tuyère. Ces augets peuvent être disposés aussi bien dans le cas des ailettes radia- les que longitudinales.
<Desc/Clms Page number 12>
Actuellement les tuyères sont constituées par des éléments soudés, tubes, ailettes..-; il y a intérêt pour rédui- re le prix de revient de ces tuyères et permettre dans leur construction l'emploi de la fonte et de matériaux plus infusi- bles pour en augmenter la durée, de prévoir leur construction par éléments fondus.
En particulier la coulée de la tête refroidissante permet d'assurer une construction plus rationnelle de cette tête en conformité avec les désiderata exposés ci-dessus (voir fi- gure 17).
Dans le cas où l'on constitue la tuyère entièrement par pièces coulées on peut aussi assembler deux éléments fon- dus par soudure (voir figure 18), la partie P étant un véri- table embout rapporté dont la soudure 47 de la partie interne a été reportée à la partie supérieure de la tête de la tuyère., On peut également rapporter autour du tube à double enveloppe contenant le plomb une collerette portant les ailet- tes et fendue pour éviter les ruptures dues aux dilatations.
Un autre procédé consiste à couler sur le tube lui-même les ailettes en aluminium ou autre métal bon conducteur* On pourra également constituer l'enveloppe extérieure au contact de l'air de la tête refroidissante de la tuyère avec de la tôle plis- sée (voir figure 15).
Il y a intérêt à constituer l'embout et si possible toute la partie de la tuyère placée en plein feu en un métal aussi réfractaire que possible tel que fonte austénitique, al- liages à forte teneur en chrome - nickel - acier inoxydable.
On pourra. faire un dépôt galvanique de ces corps sur les tuyères constituées par un autre métal (acier, bronze, fon- te, etc... ).
On obtiendra le même résultat en procédant à une cémentation par des : étaux tels que le chrome, tungstène, etc. assurant à la fois une bonne résistance à la corrosion par les
<Desc/Clms Page number 13>
agents chimiques en présence et une résistance à l'action du feu.
On pourra obtenir les mêmes résultats par une gaine 31 interchangeable, en matière réfractaire, ou à base d'amiàn- te, protégeant l'embout tubulaire 32 (voir figure 19), ou par une virole 33, en alliage métallique infusible, rapportée sur l'embout 32 (voir figure 20).
En dehors de la protection contre l'action du feu ces pièces rapportées protégeront l'embout contre l'érosion produite par la descente des charbons durs (en particulier dans le cas de l'anthracite) cause fréquente de destruction par usure relativement rapide des tuyères.
En contractant la veine d'arrivée d'air à l'inté- rieur de la tuyère à la hauteur de l'embout on augmentera la vitesse de l'air d'où meilleur refroidissement . Sur la fig.
21, 32 est l'embout et 35 est une gaine protectrice dimi- nuant la section de passage de l'air dans la tuyère. Sur la fig. 22 l'embout tubulaire 36 présente à son extrémité un étranglement de la section de passage de l'air. Il y a égale- ment intérêt à écarter le centre du feu de l'extrémité de la tuyère. Ce résultat est également obtenu en augmentant la vi- tesse de la veine d'air à la sortie de la tuyère, par le moyen exposé ci-dessus.
On obtiendra le même résultat en multipliant les trous d'arrivée d'air; pour une même quantité d'air introduite on aura des vitesses d'autant plus grandes que les orifices d'arrivée d'air seront plus petits.
La forme extérieure de l'embout permettra également d'écarter du foyer la plus grande masse possible de cet embout.
La forme sphérique (voir fig. 23) ou surtout conique (voir fig. 24) est particulièrement intéressante à considérer.
La surface conique a en particulier l'avantage de présenter par rapport à la même longueur d'embout cylindrique une moindre surface extérieure soumise à l'action du rayonne-
<Desc/Clms Page number 14>
ment du foyer pour un même volume de plomb à l'intérieur.
Dans les gazogènes fonctionnant avec insufflation d'eau ou de vapeur dans le foyer il y aura avantage à faire arriver cette vapeur par des tubes traversant l'embout de la tuyère.
La présente invention concerne tous moyens, toutes applications ou combinaisons de moyens, tous procédés, tous dispositifs de réalisation, et tous produits industriels obte- nus rentrant dans son cadre.
La présente invention n'est pas'limitée aux disposi- tifs décrits et représentés à titre d'exemple. Elle est défi- nie par ses caractéristiques de principe et comprend dans son cadre tous les moyens et combinaisons de moyens propres à la mise en oeuvre de ces caractéristiques en vue de l'obtention des résultats recherchés et pour toutes applications.
REVENDICATIONS
1. Perfectionnements aux tuyères et notamment aux tuyères pour fours et gazogènes en particulier et plus spécia- lement aux tuyères dans lesquelles la chaleur est évacuée par l'intermédiaire d'un corps liquide à la température de fonc- tionnement et à faible tension de vapeur et notamment un corps solide à la température ordinaire tel qu'un métal (plomb, étain, zinc) un alliage ou un mélange de sels ou autres, caractérisés en ce que'on augmente la surface interne de la double paroi en vue de faciliter l'écoulement thermique à partir de. cette surface vers le corps d'évacuation et de transport des calo- ries.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
"IMPROVEMENTS TO PIPES"
The present invention relates to improvements to nozzles in general and to nozzles for furnaces and gas generators in particular and more especially to nozzles in which the heat is removed by means of a liquid body at the temperature. of operation and at low vapor pressure and in particular a solid body at ordinary temperature such as a metal (lead, tin, zinc), an alloy or a mixture of salts or the like.
This body is stored in an annular space formed by a double wall of the nozzle, the outer end being generally provided with fins for dispersing part of the calories in the environment.
<Desc / Clms Page number 2>
The improvements which are the subject of the invention apply in a very general manner, not only to nozzles of the type indicated above, in which the cooling is obtained by the action of a liquid body at the nozzle. operating temperature but also to ordinary nozzles and those which include air or water cooling.
These improvements make it possible to increase the service life of the nozzles and to improve, in significant proportions:
1 The exchange of calories between the very hot part and the cooling head and facilitate rapid melting of lead or other at start-up.
2 The cooling conditions of the radiator head placed outside the gasifier.
3 The conditions of construction and resistance of lead nozzles and nozzles in general.
4 Resistance to fire and the passage of heat from the nozzle placed in full fire.
These improvements are mainly characterized by the following points applied separately or in all combinations: a) The internal surface of the double wall is increased in order to facilitate the thermal flow from this surface towards the discharge body and calorie transport. b) The increase in this surface can be achieved by means of projections, ribs, parts, spacers or the like integral with the wall or added therein depending on the manufacture envisaged. c) The projections, ribs, spacers or the like, provided on the internal surface of the double wall, may extend partially or totally over the entire length of the nozzle.
d) The wall of the air circulation channel can also
<Desc / Clms Page number 3>
ment have ribs submerged in the air stream or spacers connecting the two walls. e) The end or tip of the nozzle, in contact with the hearth, is formed in particular by an annular part having in cross section a general U-shape and which is connected by welding or in any other way to the two tubes constituting the double wall of the nozzle. f) This annular part with a U-section has internal ribs, projections, threads or the like or metal elements fixed to the casting according to the manufacture envisaged.
g) In some of these, the ribs, protrusions, fins or others may be made of metal which is very non-conductive of heat, as well as the tubes constituting the double wall of the nozzle. h) The internal wall of the nozzle may be subjected to an electrolytic or other treatment making it possible to carry out copper plating, zinc plating, silver plating or the like in order to reduce the heat transmission resistance and to protect the wall from corrosion by the liquid body at the temperature of use in particular when this body is composed of salts *. i) In the case of a treatment of the internal surface of the nozzle as indicated in h) the roughness of this internal surface is increased to the maximum and the treatment can be applied to the protrusions, ribs, internal rods or others.
j) To accelerate the melting of the internal body, we place in the annular part and embedded in the body filling it, rods, wires, tubes, trellises or other made of material more conductive than lead, these good conductors being able to be welded to the base of the end cap
<Desc / Clms Page number 4>
or on the contrary to the upper part of the cooling head. k) In a nozzle as indicated in j), there are preferably several heating tubes and preferably several air tubes, rods, good conductors of heat, being placed at the outer rear part of the nozzle and submerged partially in the liquid of this nozzle and partially in the ambient air, the latter part being advantageously provided with fins.
1) The external cooling part, immersed in the ambient air, has fins having the best and widest contact at their bases with the outer casing of the nozzle, scoop-shaped deflectors being provided in this region behind the nozzle in relation to the direction of travel to vigorously stir the air around the cooling head of the nozzle. m) The nozzle can be made up of cast parts, in particular of cast iron or more infusible bodies, these various parts being connected by welding.
n) It is also possible to attach, around the enveloped double tube containing the lead or the like, a flange provided with fins and split to avoid ruptures due to expansion. o) Aluminum fins or another metal which is a good heat conductor can also be cast on the outer tube itself. p) The outer envelope can also be formed in contact with the air with pleated sheet metal.
q) The end of the nozzle or nozzle, attached or not and if possible the whole part of the nozzle placed in full fire is made of a metal as refractory as possible such as austenitic cast iron, alloys with a high chromium content. me, nickel, stainless steel.
<Desc / Clms Page number 5>
r) For nozzles made of another metal (steel, bronze, cast iron or other), it is possible to perform a galvanic deposition of bodies having sufficient refractory qualities.
s) Cn can also obtain an effective protection of the nozzle or of the nozzle by carrying out a case-hardening with metals such as chromium, tungsten or others ensuring at the same time a good resistance to corrosion by chemical agents in presence and resistance to the action of the fire - t) The end of the nozzle or nozzle attached or not may be protected by an attached part and in particular by an interchangeable sheath, made of refractory material or asbestos-based or by a ferrule in infusible metal alloy. u) To increase the cooling of the end or tip of the nozzle, by the air circulating in the latter, the air speed is increased at this end by reducing the flow section in this region.
v) The reduction in section indicated in u) can be obtained by adding a protective sheath or by setting this end piece so that it has a constriction * x) Cn also obtains better cooling by increasing the number of holes air inlet. y) The tip of the nozzle preferably has a spherical or frustoconical shape. z) In gasifiers operating with water or steam blowing into the furnace, it is advantageous to circulate this steam through tubes passing through the nozzle of the nozzle.
The invention also extends to other particular points which will appear in the following text made with reference to the appended drawing, given by way of example only, in which:
<Desc / Clms Page number 6>
FIG. 1 is an overall elevation in axial section of an improved nozzle according to the invention.
Figure 2 is a section taken along line II-II of the previous figure.
FIG. 3 is an overall elevation, and in axial section, of an improved fitted end nozzle according to the invention.
Figure 4 is a sectional elevation of an embodiment of an attached end.
Figure 5 is a corresponding end view.
Figure 6 is a sectional elevation of a second variant of an attached end.
Figure 7 is a corresponding end view.
FIG. 8 is an elevation, in section, of a third variant of an attached end.
Figure 9 is a corresponding end view.
FIG. 10 is a section through the end of an improved nozzle according to the invention.
FIG. 11 is a diagram in longitudinal section, nontr8, nt a particular embodiment ensuring an improvement in convection.
FIG. 12 shows in cross section and diagrammatically four particular embodiments established according to the principle of FIG. 11.
Figure 13 shows schematically in longitudinal section and in cross section a particular embodiment of the cooling part of the nozzle.
Figure 14 is a partial cross section of a cooling head.
Figure 15 is a partial cross section of another embodiment of a cooling head.
FIG. 16 shows in plan and in perspective a cooling head equipped with deflectors.
Figure 17 is a sectional elevation of a head
<Desc / Clms Page number 7>
reported cooling.
FIG. 18 is a partial elevation, in longitudinal axial section of a particular embodiment of a pipe.
FIG. 19 shows in section a device for protecting the end or nozzle of a nozzle.
Figure 20 is a sectional view of another protective device.
Fig. 21 is a sectional view of another embodiment of a protective device also established to decrease the air flow section.
FIG. 22 is a sectional view of the end of an air flow channel nozzle of reduced end section.
Figure 23 is a longitudinal axial section of the spherical end of a nozzle.
Figure 24 is a longitudinal axial section of the frustoconical end of a nozzle.
The nozzle, shown more especially by Figures 1 and 2, comprises, in the usual manner, a double wall consisting of an inner tube 1 and an outer tube 2, the ends of which are folded back and generally welded at 3. and 4. The annular space 5, limited by the two walls or tubes 1 and 2, receives a suitable body such as lead, liquid at the operating temperature and which is intended to evacuate and convey the heat from the former. end 6 of the nozzle in contact with the hearth towards the outer end 7 provided with fins 8 for dispersing the calories in the environment.
During operation, to facilitate the thermal flow of the end 6 in the mass of molten lead, the internal surface of the double wall is provided with projections, or ribs 9 and 10 so as to increase the excess. face in contact between this surface and the lead.
<Desc / Clms Page number 8>
These ribs may extend over only a portion of the length of the nozzle, as shown, or over the entire length thereof.
To avoid the drawbacks of a weld such as 3 in full fire, the end of the nozzle in contact with the hearth is constituted by an independent annular part 11 having in cross section a general U-shape. This end 11 is welded for example in 12 and 14 to tubes 2 and 1; the other end of the nozzle may be closed off by an annular plate 15 fixed in particular by welding.
According to the invention, the end piece 11 comprises internal projections or ribs formed, in the example of FIG. 3, by a thread or parallel grooves 16.
FIG. 4 illustrates an alternative embodiment in which the part 11 is produced in a foundry, the internal projections being formed by longitudinal ribs 17.
Another variant is shown in Figures 6 and 7. In this case, the internal projections are formed by radial ribs 18.
Such radial ribs, constituting spacers can also be provided between the tubes 1 and 2, as shown in phantom lines at 21 in FIG. 3.
Identical ribs or spacers 22 (FIG. 3) may optionally also exist inside the tube 1, these ribs being licked by the air circulating in the nozzle.
FIGS. 8 and 9 show another embodiment in which the end 11 comprises internal projections constituted by rods 19 fixed to the casting, or brought together and fixed by soldering, welding, etc.
<Desc / Clms Page number 9>
To facilitate the heat flow, the tubes 1 and 2 can be made of metal which is a very good conductor of heat, the tube 1 can in particular be corrugated or have ribs projecting into the internal air circulation channel.
The previous embodiments make it possible to increase the ratio between the internal surfaces F, G, H and the external surface E, A, B, B ', C, D (see figure 10) so that the calories which have passed through the wall of the nozzle exchange more easily with liquid, lead, or other placed in the body of the nozzle. The heat transmission resistance of this F.G.H. wall will be reduced as far as possible. by treating this surface electrolytically or by any other process aimed at reducing this resistance and resulting in copper plating, zinc plating, silver plating, etc ... The internal coating will also protect the nozzle from corrosion by the liquid interior in the event that this body is composed of salts.
As the heat exchange takes place both by contact conductivity and by convection in this part of the nozzle, it is necessary to increase the roughness of this internal surface F.G.H. to the maximum.
A significant improvement is thus achieved in the conditions for the transmission of heat between the body of the nozzle and the internal liquid.
As the interior of the nozzle is filled with a liquid or body which will have an acceptable vapor pressure at elevated temperature and which liquefied will carry the calories from the end of the nozzle into the fire to the upper part provided with fins or a cooling device, it is necessary that the total mass of this body, vehicle of calories, completely melts quickly; otherwise the end of the uncooled nozzle would be damaged before the entire intermediate body had time to melt.
<Desc / Clms Page number 10>
This fusion of the internal body will be accelerated, by placing in the annular part of the nozzle and embedded in the body filling it, rods, wires, tubes, trellises, etc ... made up of a body more conductive than lead.
These elements, which are good heat conductors, will aim to accelerate the transport of calories by simple conductivity in the upper part of the nozzle where the lead risks melting only late, especially in the case of nozzles with large sections or of great length with a large mass of lead. These good conductive bodies can be welded to the base of the end piece or, on the contrary, welded to the upper part of the cooling head and in this case not go down to the level of the end piece.
The principle of these nozzles is based on convention; - it is therefore necessary to seek the conditions allowing it to be accelerated.
The solutions recommended in the previous paragraph already fulfill this role.
The Applicant will expand more particularly on the use of tubes attached to the end piece. On start-up, when they are embedded in the solid lead, they will, thanks to their good conductivity and their large surface area, distribute the calories throughout the mass of the lead which without this device can accumulate dangerously at the end of the nozzle.
In the steady state state, they will constitute hot spots at all points of their surface and thus channel the convection currents by forcing the thermosyphon phenomenon, and by accelerating it, that is to say by increasing the speed. of the flow of the fluid and therefore of the calories. In Figure 11, 37 is the axis of the nozzle, 38 is the head of the nozzle placed outside the home, which constitutes the cold source, 39 is a tube embedded in the body of the nozzle, this tube constitutes the hot source ; 40 are the arrows in lines
<Desc / Clms Page number 11>
dc representing hot streams of molten lead and 41 are dashed arrows representing cold streams of molten lead.
The arrangement of these tubes 39 causing the thermosiphon phenomenon is particularly easy to adapt to nozzles in which the air inlet is provided by two or three tubes of small diameter.
In Fig. 12, 38 is the lower part of the nozzle, 39 are the thermosyphon tubes and 42 are the air tubes.
This process can be further improved by the presence of a cold rod immersed in the lead to accelerate the cold current of the thermosiphon. These cold rods will be fixed by welding or bolting on the bottom on the air side and fitted with a special fin tail.
In figure 13, 38 is the lower part of the nozzle, 39 are the thermosiphon tubes, 42 are the air tubes, 43 are the frdids tubes provided with fins 44.
These rods 13 can be stopped well before reaching the region of the nozzle.
Convection is improved by the use of tin, which is a better conductor, more fluid, less heavy, and which melts at a lower temperature.
The contact surface of the lead with the cooling outer casing should be as large as possible.
It is especially important that the fins I J K - K L M - M N O .. (see figure 14) have the best and widest contact at their bases with this envelope.
The nozzle will also be improved by placing on the head of the nozzle and behind the direction of travel of the vehicle on which the nozzle is placed fins 45 in the form of a trough (see fig. 16) which will stir vigorously. - ment the air around the body of the nozzle head. These buckets can be arranged both in the case of radial and longitudinal fins.
<Desc / Clms Page number 12>
Currently the nozzles are formed by welded elements, tubes, fins ..-; In order to reduce the cost price of these nozzles and allow the use of cast iron and more infusible materials in order to increase their duration, it is in the interest of planning their construction by molten elements.
In particular, the casting of the cooling head makes it possible to ensure a more rational construction of this head in accordance with the desiderata set out above (see FIG. 17).
In the case where the nozzle is made entirely from cast parts, it is also possible to assemble two elements melted by welding (see figure 18), part P being a real insert whose weld 47 of the internal part has been transferred to the upper part of the head of the nozzle. A flange bearing the fins and slit to avoid ruptures due to expansion can also be fitted around the jacketed tube containing the lead.
Another process consists in casting the fins of aluminum or other good conductive metal on the tube itself. The outer casing can also be formed in contact with the air of the cooling head of the nozzle with pleated sheet metal. (see figure 15).
It is advantageous to constitute the end piece and if possible the whole part of the nozzle placed in full fire in a metal as refractory as possible such as austenitic cast iron, alloys with a high content of chromium - nickel - stainless steel.
We will be able to. make a galvanic deposit of these bodies on the nozzles made up of another metal (steel, bronze, cast iron, etc.).
The same result will be obtained by carrying out a case-hardening by: vices such as chromium, tungsten, etc. ensuring both good resistance to corrosion by
<Desc / Clms Page number 13>
chemical agents present and resistance to the action of fire.
The same results can be obtained by an interchangeable sheath 31, in refractory material, or based on amiant, protecting the tubular end piece 32 (see FIG. 19), or by a ferrule 33, in infusible metal alloy, attached to tip 32 (see figure 20).
Apart from the protection against the action of fire, these add-ons will protect the nozzle against erosion produced by the descent of hard coals (in particular in the case of anthracite), a frequent cause of destruction by relatively rapid wear of the nozzles .
By contracting the air inlet stream inside the nozzle at the height of the nozzle, the air speed will be increased, resulting in better cooling. In fig.
21, 32 is the nozzle and 35 is a protective sheath reducing the section of passage of the air in the nozzle. In fig. 22 the tubular end piece 36 has at its end a constriction of the air passage section. It is also advantageous to move the center of the fire away from the end of the nozzle. This result is also obtained by increasing the speed of the air stream at the outlet of the nozzle, by the means described above.
The same result will be obtained by multiplying the air inlet holes; for the same quantity of air introduced, speeds will be all the greater as the air inlet openings are smaller.
The outer shape of the tip will also allow the greatest possible mass of this tip to be removed from the focus.
The spherical (see fig. 23) or above all conical (see fig. 24) shape is particularly interesting to consider.
The conical surface has in particular the advantage of having compared to the same length of cylindrical tip a smaller external surface subjected to the action of the rayon-
<Desc / Clms Page number 14>
ment of the fireplace for the same volume of lead inside.
In gasifiers operating with water or steam blowing into the furnace, it will be advantageous to make this steam arrive through tubes passing through the nozzle of the nozzle.
The present invention relates to all means, all applications or combinations of means, all methods, all production devices, and all industrial products obtained falling within its scope.
The present invention is not limited to the devices described and shown by way of example. It is defined by its characteristics in principle and includes within its framework all the means and combinations of means suitable for implementing these characteristics with a view to obtaining the desired results and for all applications.
CLAIMS
1. Improvements to nozzles and in particular to nozzles for furnaces and gasifiers in particular and more specifically to nozzles in which the heat is removed by means of a liquid body at the operating temperature and at low vapor pressure and in particular a solid body at ordinary temperature such as a metal (lead, tin, zinc) an alloy or a mixture of salts or others, characterized in that the internal surface of the double wall is increased in order to facilitate the thermal flow from. this surface towards the body for discharging and transporting heat.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.