BE552943A

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Publication number: BE552943A
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Description


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   La présente invention est relative à la production d'un gaz combustible destiné au travail des métaux, par exemple au soudage, au coupage, et analogues, et concerne plus particuliè-   rement   un dispositif pour la production de gaz, appelé à assurer le mélange automatique d'un liquide volatil avec une substance chimique volatile, suivant des proportions sensiblement uniformes, à savoir, dans les limites de 82 à 89 % de vapeur du liquide volatil et de 11 à 18 % de vapeur de la substance chimique volatile. 



   En établissant un combustible gazeux combiné, tel que mentionné plus haut, il est avantageux et nécessaire de réaliser un mélange uniforme de la vapeur du liquide volatil et de la 

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 vapeur de la substance chimique hydrocarburée. Toutefois, normalement, le liquide volatil et les substances chimiques hydrocarburées ne demeurent pas à l'état de mélange lorsqu'ils sont entreposés, étant donné que les substances chimiques hydrocarburées se déposent sur le fond'en raison de leur poids spécifique plus élevé.

     S i   l'on ne prend pas de dispositions pour remédier à cet état de choses, la substance chimique hydrocarburée demeure pour une grande-part, voire entièrement, sur le fond du réservoir cylindrique, de sorte que le combustible débité de ce réservoir en vue de son utilisation, sera dépourvu des caractéristiques importantes que la substance chimique hydrocarburée doit luiconférer. 



   La présente invention se rapporte en particulier aux moyens pour mélanger la vapeur du liquide volatil avec la vapeur de substances chimiques hydrocarburées, pendant que le combustible est débité en vue de son utilisation, ainsi qu'à des moyens pour mélanger ces vapeurs suivant une gamme sensiblement uniforme de proportions déterminées, aussi longtemps que le combustible demeure sous pression dans le cylindre. 



   Une caractéristique de l'invention consiste   à   prévoir un tube élévateur à l'aide duquel la substance chimique est dirigée vers une chambre de mélange, ce tube étant pourvu d'un très petit orifice pour l'admission de la vapeur du liquide volatil, cet orifice servant à opérer le mélange entre, d'une part, un mince filet de vapeur sous pression, animé d'une grande vitesse   et,,   d'autre part, le courant de la substance chimique, en vue de vaporiser cette dernière préalablement à son admission à la chambre de mélange.

   Cette dernière chambre est munie de passages d'admission partant du tube élévateur et de   l'espace}de   vapeur du   cylin-   dre accumulateur, pour débiter des proportions sensiblement uniformes de vapeur de liquide volatil et de vapeur de substance 

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 chimique, à la chambre de mélange. Cette dernière chambre affecte de préférence une forme grâce à laquelle la détente de la vapeur peut opérer un mélange parfait et une égalisation des pressions des vapeurs respectives. 



   L'invention est représentée dans les dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est -une vue en coupe d'un cylindre,où l'on a indiqué le liquide volatil et la substance chimique drocarburée et où l'élément de réglage automatique a été représenté en éléva-   tion9   la figure 2 est une vue en coupe, à plus.grande échelle, de l'élément automatique de réglage et de mélange; la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la   fige   2. 



   D ans ces dessins, en particulier dans la fig. 1, on a représenté un cylindre accumulateur 1 de type plus ou moins clas- sique, destiné à contenir les fluides volatils habituels, que l'on introduit dans ce cylindre sous la forme liquide et, par conséquent, sous pression. Le liquide. volatil s*évapore dans le cylindre, qui contient une masse 2 de liquide volatil et comporte   @   un volume ou espace supérieur 3 de liquida évaporé.

   Etant donné que la tendance du liquide volatil à s'évaporer subsiste   jusqu'à   ce que la pression dans l'espace de vapeur 3 soit suffisante pour empêcher toute évaporât ion ultérieure de la masse de liquida, cela aussi longtemps que cette pression de la vapeur ne diminue pas, il est évident que le liquide volatil demeure dans le cylin- dre sous une pression maintenue constamment tant que le cylindre est fermé et pendant que le combustible est soutiré du cylindre en vue de son utilisation. 



   Afin d'assurer l'enrichissement et une action plus efficace du combustible, il est courant d'évaporer une ou plusieurs subs- tances chimiques hydrocarburées et de mélanger la vapeur ainsi 

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 obtenue avec la vapeur du liquide volatil, en vue de constituer un combustible d'un rendement plus élevé et d'un prix plus réduit. Cependant, il est nécessaire que le combustible final soit préparé de façon que le liquide volatil et la   ou   les substances chimiques hydrocarburées se présentent dans des proportions le mieux appropriées à une exécution efficace et économique du travail pour lequel le combustible doit être utilisé dans le domaine industriel considéré. 



   On a déjà essayé antérieurement de mélanger cette ou ces substances chimiques avec la vapeur du liquide, volatil et de maintenir ce mélange comme tel dans le cylindre. Toutefois, tous les essais connus ont manqué leur but, principalement pour la raison que les substances chimiques ont un poids spécifique plus élevé que celui du liquide volatil et se déposent en se réunissant en une masse 4 au fond du cylindre 1.

   Il importe non seulement de débiter un mélange efficace, compte tenu de son utilisation, mais aussi de faire en sorte que les matières qui entrent dans ce mélange soient contenues dans celui-ci suivant des proportions comprises dans des limites assez nettement déterminées 
Le cylindre   1 est   muni,   aux   fins de la   présente   invention, d'un tube 5, qui sera dénommé ci-après "tube élévateur' et qui s'étend jusqu'au fond du cylindre, l'extrémité inférieure 6 de ce tube étant ouverte à la masse de substance chimique 4.

   Le tube élévateur se prolonge   vers le   haut du cylindre et aboutit à un bloc mélangeur 7, représenté   d'une   façon détaillée dans la   fig.2,   ce bloc se terminant à son extrémité supérieure par un raccord fileté 8 appelé à s'engager dans une ouverture prévue dans l'extrémité supérieure du cylindre 1 et destinée à recevoir une soupape d'écoulement classique à commande manuelle. 



   L'extrémité inférieure du bloc   mélangeur \7   est constituée de manière à présenter un prolongement 10 en ferme de manchon, 

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 dans lequel   l'extrémité   supérieure ouverte du tube élévateur 5 est fixée amoviblement par vissage. Le bloc mélangeur est formé intérieurement de façon à présenter uns chambre de mélange   11   qui s'élargit vers le haut et qui comporte à son extrémité inférieure un court passage   1-2   de diamètre uniforme. Le passage 12 se raccorde par son extrémité supérieure au passage conique 11,tandis que son extrémité inférieure communique avec l'extrémité supérieursdu tube élévateur.

   Il convient de noter en particulier que le diamètre intérieur de l'extrémité supérieure du tube élévateur est quelque peu supérieur au diamètre du tronçon 12, à diamètre uniforme, du bloc mélangeur. Le corps du bloc mélangeur 7 est-formé de manière à présenter un ou plusieurs passages 13 qui traversent le fond du bloc mélangeur et qui débouchent audelà de la'périphérie de l'extension 10. Ces passages 13 se dirigent vers le haut en obliquant vers   1* intérieur   et débouchent dans l'extrémité inférieure de la chambre de mélange conique 11. 



   Le tube élévateur est pourvu, en un point situé immédiatement au-dessous de son point de raccordement à l'extension 10, d'un orifice extrêmement petit   14   qui, en règle générale, possède   @   diamètre de 1 mm environ* Cet orifice 14 débouche évidemment dans la zone de vapeur 3 du cylindre et, par conséquent, la substance chimique provenant de la masse 4, et qui s'élève à travers le tube élévateur vers la soupape de décharge 9, rencontre un mince filet de vapeur, animé d'une grande vitesse, qui pénètre dans le tube, à travers l'orifice susdit, à partir de la zone de vapeur 3.- Lorsque le courant de substance chimique rencontre   le filet   de vapeur, il est vaporisé etforme avec cette vapeur un mélange préliminaire, avant son introduction dans la chambre de mélange 11.

   Ce courant de mélange est ensuite légèrement étranglé par le passage 12, de façon à être introduit avec un débit uniforme dans la. chambre de mélange 1, cela dans les limites 

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 des proportions dans lesquelles la substance chimique doit être introduite ensemble avec la vapeur volatile provenant de la zone 3, en vue de produire le mélange combustible désiré. 



   Il est évident que grâce au courant de vapeur à travers   l'orifice   14 et à la compression provoquée par   1* étranglement   du flux à l'extrémité d'entrée du bloc de mélange, la vapeur de la substance chimique 4 est complètement atomisée et est   intimsment   mélangée avec la vapeur volatile prévenant de la zone 3 du   combus-   tible liquide 2. Par conséquent, lorsque toute la vapeur à   l*état   d e gaz est évacuée du cylindre, la substance chimique contenue dans ce dernier est elle   aussi,   complètement utilisée, de sorte que l'action efficace des substances chimiques particulières in corporées à ce combustible, ainsi que la proportion uniforme adoptée pour cette substance, sont assurées d'une manière simple et judicieuse.

   Il est bien entendu qu'au fur et à masure de son passage à travers le tube élévateur, la vapeur du produit chimique se mélange avec le courant direct de vapeur qui provient de la zone 3 et qui arrive à travers le ou les passages   13.   Les dimensions et le nombre des passages 13 sont prévus façon que la vapeur volatile soit amenée en une quantité proportionnelle à celle de la vapeur de la substance chimique 4. Etant donné la forme divergente de la chambre   11,   les vapeurs ont la possibilité de se détendre et se mélangent intimement, en constituant ainsi un combustible composite, appelé à être amené en tant que mélange à la soupape de décharge   9.   



   L'écoulement de la vapeur sous pression à travers le passage 13 exerce un effet d'injecteur sur la substance chimique, laquelle est aspirée, à travers le tube 5, vers le bloc de mélange 7 et, par conséquent, est fournie à l'état complètement vaporisé. La vapeur du liquide volatil et la vapeur de la substance chimique se mélangent ainsi entre elles et, comme les proportions respec- 

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 tives de ces vapeurs pouvant être contrôlées en déterminant les dimensions relatives et le nombre des passages 13, le rapport entre le diamètre intérieur du tube élévateur 5, d'une part, et les dimensions de l'orifice 14, d'autre part, ainsi que le diamètre du passage 12, il est évident que le mélange des vapeurs peut être effectué dans des proportions sensiblement uniformes,

   lesquelles peuvent être choisies avec précision dans une gamme appropriée. 



   Il convient de noter que le débit de la substance chimique résulte automatiquement de l'écoulement sous pression de la vapeur du liquide volatil. Ainsi, la seule manoeuvre requise pour réaliser une décharge proportionnelle et un mélange intime est celle de la,soupape de décharge 9. Le réglage s'opère entièrement de façon indépendante des manipulations de l'opérateur, de sorte que, la proportion de la substance chimique adoptée étant déterminée, on obtient un mélange constant, parfaitement préparé et convenablement proportionné des vapeurs respectives du liquide volatil et de la substance chimique, cela sans variations sensibles, et jusqu'à épuisement du contenu du cylindre. 



   Il a été constaté qu'en pratiquant l'unique petit orifice 14 dans le tube 5, on favorise à la fois la vaporisation des substances chimiques et la compensation de chutes de pression. 



   L'importance de l'invention réside dans le fait qu'elle permet d'utiliser les constituants chimiques avantageux de substances chimiques hydrocarburées, ce qu'il était pratiquement impossible de réaliser à ce jour avec un gaz contenu dans un cylindre d'accumulation, cela en premier lieu pour la raison que ces substances chimiques ne demeurent pas en mélange avec le liquide volatil contenu dans ce cylindre. 



   Les proportions comprises dans les limites voulues des 

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 pourcentages respectifs de la vapeur du liquide volatil et de celles des substances chimiques hydrocarburées ne s'établissent tant que la soupape du cylindre n'est pas ouverte dans une mesure suffisante pour assurer une pression et un volume adéquats en vue d'opérer le soudage, le coupage ou le chauffage, ainsi que d'autres opérations relatives aux métaux et pour lesquelles on utilise actuellement l'hydrogène et   l'acétylène*,  
Une pression de travail effective, propre à assurer une utilisation efficace du mélange et à amener la vapeur du liquide volatil et les vapeurs des substances chimiques à se mélanger dans les proportions et dans les gammes de proportions requises,

   doit être non inférieure à deux lbs par pouce carré et non supérieure à 3Q lbs par pouce carré, à 60  F.

Claims

REVENDICATIONS.

1) Dispositif pour fournir un flux continu, de composition sensiblement constante, d'un mélange de fluides ayant des pressions de vapeur très différentes et qui, dans leur phase liquide, ont des poids spécifiques très différents, à partir d'un réservoir dans lequel ces fluides sont enfermés sous pression, ledit dispositif comprenant un bloc mélangeur situé dans la partie supérieure du réservoir, et relié à un dispositif de décharge, ainsi qu'un tube élévateur en communication avec ledit bloc mélangeur et s'étendant jusqu'au fond du réservoir, ledit tube élévateur étant ouvert à son extrémité inférieure, en vue d'aspirer un liquide ayant une pression de vapeur moins élevée et un poids spécifique plus élevé, que l'autre liquide, ledit bloc mélangeur comportant une chambre de mélange munie d'un passage qui communique avec le tube élévateur,

ainsi que d'un orifice d'admission qui communique avec le réservoir accumulateur, en vue de l'admission de la vapeur d'un fluide ayant une pression de vapeur plus élevée et un poids spécifique moins élevé, ledit orifice d'entrée obliquant vers le haut et vers l'intérieur et s'ouvrant vers ladite chambre de mélange, au voisinage dudit passage, en vue de déterminer une injection de vapeur à haute pression dans le courant de vapeur à basse pression fourni par ledit tube élévateur.

2) Dispositif pour fournir un flux continu, de composition sensiblement constante, d'un mélange de fluides ayant des pressions de vapeur très différentes et qui, dans leur phase liquide ont des poids spécifiques très différents, à partir d'un réservoir dans lequel ces fluides sont enfermés sous pression, ledit dispositif comprenant un bloc mélangeur pourvu d'une chambre de mélange et situé dans la partie supérieure du réservoir, de façon que sa partie supérieure soit en communication avec un <Desc/Clms Page number 10> dispositif de décharge, ainsi qu'un tube élévateur en communication avec la partie inférieure dudit bloc mélangeur et en communication avec la chambre de mélange contenue dans ledit bloc, ledit tube élévateur étant ouvert à son extrémité inférieure,

pour permettre l'entrée du fluide à poids spécifique plus élevé et à pression de vapeur moins élevée, ledit tube élévateur coinportant un orifice d'admission de petit diamètre situé immédiatement au-dessous dudit bloc mélangeur, cet orifice s'ouvrant vers ledit réservoir et étant destiné à admettre un courant injecté constitué par la vapeur du fluide à pression de vapeur plus élevée et à poids spécifique moins élevé, en vue de son mélange préliminaire avec les constituants liquides du fluide admis à s'élever dans ledit tube et afin de favoriser la vaporisation de ces derniers constituant s, avant que ce dernier fluide ne soit introduit dans ledit bloc mélangeur, ladite chambre de mélange ayant un diamètre supérieur à celui dudit tube élévateur, afin de permettre la détente et le mélange des vapeurs,

ledit bloc mélangeur étant pourvu d'un orifice d'admission s'ouvrant vers le réservoir et destiné à admettre une quantité supplémentaire de vapeur à pression plus élevée, en vue d'assurer le mélange complet de cette dernière vapeur avec ledit mélange préliminaire.

3) Dispositif pour fournir un flux continu, de composition sensiblement constante, d'un mélange de fluides ayant des pressions de vapeur-très différentes et qui, dans leur phase liquide ont des poids spécifiques très différents, à partir d'un réservoir dans lequel ces fluides sont enfermés sous pression,.ledit dispositif comprenant un bloc mélangeur situé dans la partie supérieure du réservoir, de façon que la partie supérieure de ce bloc soit en communication avec un dispositif de décharge, ainsi qu'un tube élévateur en communication avec la partie inférieure dudit bloc mélangeur, ce tube mélangeur s'étendant jusqu'au fond <Desc/Clms Page number 11> du réservoir et étant ouvert à son extrémité inférieure, pour permettre l'entrée du fluide à poids spécifique plus élevé et à pression de vapeur moins élevée,

ledit tube élévateur com- portant un orifice d'admission de petit diamètre, situé immédia- tement au-dessous du point de raccordement de ce tube audit bloc de mélange, cet orifice s'ouvrant vers la zone supérieure dudit réservoir et étant destiné à admettre un courant injecté par la vapeur du fluide à pression de vapeur plus élevée, en vue de son mélange préliminaire avec les constituants liquides du fluide à pression de vapeur moins élevée, admis à s'élever dans ledit tube et afin de favoriser la vaporisation de ces derniers constituants, ledit bloc de mélange comportant une chambre de mélange et un passage en communication avec ledit tube, afin d'admettre le mélange préliminaire dans ladite chambre,

ledit bloc de mélange étant pourvu d'un orifice d'admission s'ouvrant vers ladite chambre au voisinage dudit passage et débouchant dans la zone supérieure dudit réservoir, afin d'admettre un courant d'injection constitué par la vapeur du liquide à pres- sion de vapeur plus élevée, en vue de son mélange avec le mélan- ge préliminaire admis par ledit passage, ladite chambre de mélange ayant un diamètre plus grand que celui du tube, afin de permettre un mélange intime et une détente ayant pour effet d'uniformiser les pressions des vapeurs.

4)Dispositif comme défini dans la revendication 3, dans lequel ladite chambre de mélange s'évase vers l'extérieur à partir dudit passage, afin de permettre une détente progres- sive desdites'vapeurs.

5) Dispositif comme défini dans la revendication 4, dans lequel ledit orifice d'admission au bloc mélangeur s'ouvre vers la petite extrémité de ladite chambre, au-dessus dudit passage, et est incliné vers l'axe dudit passage et de ladite chambre, dans le sens de l'écoulement venant dudit passage, en <Desc/Clms Page number 12> vue de produire un mélange intime des vapeurs.

6) Dispositif comme défini dans la revendication 3, dans lequel l'orifice d'admission à la partie supérieure du tube élévateur présente en substance un diamètre de 1 mm.

7) Appareil pour fournir un courant continu, de composition sensiblement constante, d'un mélange de fluides ayant des pres- sions de vapeur très 'différentes et qui, dans leur phase liquide, ont des poids spécifiques très différents, cet appareil comprenant, en combinaison : un cylindre portatif destiné à contenir les fluides sous pression ; un orifice prévu à la partie supérieure de ce cylindre ; un bloc mélangeur prévu dans la partie supérieure dudit cylindre et dont une partie émerge à l'extérieur à travers ledit orifice ; une soupape de décharge fixée, en dehors dudit cylindre, a laidte partie émergeante ;

un tube élévateur de diamètre uniforme, relié à 1-'extrémité inférieure dudit bloc de mélange et s'étendant jusqu'au fond dudit cylindre, ce tube étant ouvert à son extrémité inférieure, de façon à admettre, depuis la partie inférieure dudit cylindre, un courant d'un liquide ayant un poids spécifique élevé et une pression de vapeur peu élevée ; une chambre de mélange prévue dans ledit bloc mélangeur; un passage de sortie prévu à la partie supérieure dudit bloc mé- langeur et s'étendant à partir de ladite chambre, en traversant ladite partie qui émerge vers l'extérieur, pour communiquer avec ladite soupape ;

des orifices d'admission prévus à la partie inférieure dudit.bloc mélangeur et s'ouvrant vers ladite chambre de mélange, un desdits orifices d'admission étant constitué par un passage qui coirmunique avec ledit tube élévateur, en vue de l'admission, dans ladite chambre, du fluide à poids spécifique, élevé 'et, à pression de vapeur peu élevée, un autre desdits orifices d'admission étant en communication- directe avec la partie supérieure dudit cylindre, afin d'assurer l'admission de la vapeur d'un fluide à poids spécifique peu élevé et à <Desc/Clms Page number 13> pression de vapeur plus élevée;

une petite ouverture d'admis- sion prévue à la partie supérieure dudit tube immédiatement au-dessous du bloc vidangeur ? cette dernière ouverture d'admission débouchant dans l'espace contenant la vapeur d'un fluide à poids spécifique peu élevé et à pression de vapeur élevée, cette dernière ouverture étant étudiée de façon à admettre un fin filet de vapeur, en vue de son mélange préliminaire avec les constituants liquides du courant de fluide élevé à travers ledit tube et afin de favoriser la vaporisation de ces derniers constituants:; avant que ce dernier fluide ne soit admis dans ledit bloc mélangeur.

Ladite chambre de mélange étant- évasée vers l'extérieur à partir dudit passage débouchant dans ledit tube, cette chambre se terminant à un diamètre supérieur'à celui du tube, afin de permettre la détente des vapeurs et l'uniformisation de leurs pressions, tandis que ledit orifice d'admission à la chambre, orifice qui part dudit cylindre, débouche dans ladite chambre, immédiat aient au-dessus dudit passage et est incliné sur l'axe de ladite chambre,

dans la direction de l'écoulment venant de ce passage afin de produire l'injection de la vapeur à haute pression dans ledit mélange préliminaire eb afin de favoriser une détente et un mélange intime.