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"Tuyère de soufflage".
Cette invention est relative à une tuyère de soufflage ou brûleur destiné à être utilisé pour diverses opérations de raffinage et de fusion et, en particulier, à un brûleur avec une flamme de combustion qui, convenablement réglée, stabilise la combustion dans le cas d'alimentation d'une grande quantité de combustible, produit une fusion rapide d'une grande quantité de charge froide lorsqu'il estutilisé avec un appareil de fusion tel qu'un convertisseur ou un four Martin ou à divers appareils de combustion et qui permet à tout moment un fonc- tionnement approprié sous un contrôle adéquat correspondant à la forme d'un four ou d'une installation de combustion et d'autres conditions de fonctionnement et procure une améliora- tion du rendement de l'opération.
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Pour faire fonctionner un convertisseur, etc, on a largement utilisé une tuyère pour souffler de l'oxygène. En outre, en faisant fonctionner un convertisseur, etc. on utilise fréquemment un procédé de fusion d'une charge froide au moyen d'un brûleur à combustible et oxygène. En particulier, dans le but de fondre unegrande quantité de charge froide en un court laps de temps, ilest nécessaire d'amener un grand volume de combustible et en outre il est important d'obtenir un rende- ment satisfaisant de la,'combustion et une flamme courte et stable, quelle que soit la quantité de combustible brûlé dans ce cas, De plus, il va de soi que généralement, dans le cas de soufflage au moyen d'une tuyère ou d'un brûleur,
il est indispensable pour obtenir une combustion stable et de haut rendement de faire varier la charge du combustible ou de le charger en grande quantité suivant les besoins et de régler la longueur de la flamme suivant les conditions respectives de la combustion, le traitement thermique ou la forme de l'instal- lation, etc. Cependant, un brûleur conventionnel de ce type donne une flamme satisfaisante seulement dans certaines condi- tions, c'est-à-dire qu'il est conçu suivant certaines normes et lorsqu'on utilise un pareil brûleur et qu'on l'alimente en combustible, par exemple en quantité dépassant la norme, on provoque une combustbn instable et le rendement de la com- bustion diminue.
Il est inutile de dire que dans ce système conventionnel, dans le cas d'un simple soufflage d'oxygène et d'ébulliticn et, d'autre part, dans le cas d'un soufflage supplé- mentaire de combustible en plus du premier pour la combustion, il faut utiliser destuyères ou des brûleurs entièrement dif- férents dans les cas respectifs.
Par conséquent, par exemple lorsqu'on fond une charge froide et qu'en même temps on effectue un soufflage ordinaire d'oxygène, on doit disposer de tuyères différentes pour les opérations respectives et il faut pouvoir
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changer ces tuyères, mais cela signifie un arrêt inévitable de l'opération à chaque échange et si on tient compte de l'avancement de la réaction ou du changement, etc. au cours de cette période d'arrêt, il est clair que même si on dispose de deux ou trois tuyères ou brûleurs, on ne peut obtenir réellement la combustion ou le soufflage que l'on désire pour satisfaire aux conditions respectives de fonctionnement.
Cette invention résulte d'études entreprises pour supprimer les inconvénients précités des installations conven- tionnelles, c'est-à-dire que le but principal de l'invention est de fournir une tuyère de soufflage qui permet l'utilisa- tion d'un grand volume de combustible tout en assurant une combustion stable et de haut rendement pour fondre une grande quantité de charge froide dans un convertisseur, etc.
Dans ce but, selon cette invention, des pièces de guidage tordues sont prévues dans une tuyère à oxygène ou à air enrichi d'oxygène etc. placées sous forme d'un cercle concentrique à l'extérieur d'un tuyau central d'amenée du combustible lançant de l'huile lourde et grâce auxquelles le courant de gaz sortant de cette tuyère reçoit un mouvement tourbillonnaire et une zone appro- priée de contre-courant se forme dans une flamme par suite de ce mouvement tourbillonnaire de l'oxygène, etc.
et ce contre- courant réalise une fonction de maintien de la flamme dans le but de produira une flamme stable et relativement courte avec une combustion de rendement élevé avec un grand volume de combustible et il en résulte qu'une charge froide encore plus élevée, par exemple de gueuses de for.te et de mitrailles, peut être fondue en un court laps de temps et la production d'acier par unité de temps dans un four Martin, etc. peut être accrue.
Un autre but de cette invention consiste à rendre possible, conjointement avec l'obtention du but principal précité, le réglage et la stabilisation selon les besoins du
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degré de rotation de la pièce de guidage dans la tuyère précitée à oxygène ou à air enrichi d'oxygène, etc. produisant ainsi une flamme tournante et réglant librement l'effet tourbillon- naire précité et le contre-courant correspondant aussi bien que la fonction de maintiende la flamme, permettant ainsi à une seule lance de fonctionner de manière satisfaisante dans une gamme assez étendue d'applications comme tuyère de soufflage d'oxygène pour convertisseur aussi bien que comme brûleur pour fondre diverses charges froides.
C'est-à-dire, suivant cette ligne de la présente invention, que la paroi d'au moins une des tuyères précitées à oxygène ou à air est prévue mobile et que les extrémités des pièces de guidage précitées sont fixées entre les parois de cette tuyère et, en cas de réglage, on tourne cette paroi mobile pour régler ou changer le degré de torsion de ces pièces de guidage.
Un autre but de cette invention est d'obtenir une tuyère de soufflage qui permet de réaliser simplement le régla- ge et le changement précités du degré de torsion des pièces de guidage. Dans ce but, selon cette invention, un tuyau tour- nant entourant un second tuyau central est prévu dans une pre- mière tuyère, des pièces de guidage de torsion sont montées entre ce tuyau tournant et un manchon et une pièce tournante faisant saillie du manchon est fixée à l'extrémité inférieure de ce tuyau tournant. De cette façon, on peut faire simplement et régulièrement le réglage précité du degré de torsion de la pièce de guidage du côté inférieur du manchon et les conditions du jet correspondent toujours aux conditions de travail.
Un autre but de cette invention consiste à fournir une tuyère de soufflage grâce à laquelle on peut réaliser en souplesse le processus de réglage précité et qui ne soit pas susceptible de se briser ou d'être endommagée. En ce qui con- cerne la pièce de guidage dont le degré de torsion peut être
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réglé librement, elle peut être faite en une matière flexible comme par exemple le caoutchouc, etc. mais dans le cas d'une telle tuyère de soufflage qui doit généralement être intro- duite dans un four chauffé au rouge, même en supposant qu'on assure un refroidissement par eau à l'extérieur, une matière résistant convenablement à la chaleur est souhaitable et par conséquent on utilise habituellement une pièce d'acier ou équi- valent mais on ne peut espérer obtenir la flexibilité d'une pareille pièce d'acier.
En outre, si on tord une telle pièce qui n'est pas flexible, sa longueur axiale ne peut que changer de manière continue forçant ainsi excessivement la pièce de guidage.
Selon cette invention, la partie tournante précitée du tuyau tournant et le rebord dumanchon sont vissés ensemble et le pas est conçu de manière à correspondre à la dilatation ou à la contraction de la pièce de guidage due à la torsion.
De cette façon, si on tourne la pièce rotative pour régler le degré de torsion des pièces de guidage, le tuyau tournant entre dans ou sort du manchon et absorbe la dilatation ou la contrac- tion axiale des pièces de guidage due au changement de degré de torsion, ce qui a pour résultat de procurer toujours un ré- glage souple sansrovoquer aucun dommage aux pièces de guidage et aux autres pièces.
Des caractéristiques excellentes et concrètes ou les effets de cette invention peuvent être définitivement compris en se référant à l'explication donnée ci-dessous desmodes d'applications pratiques, c'est-à-dire dans les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 montre la coupe de la tuyère selon cette invention ; la figure 2 montre un dessin explicatif des aubes tournantes et du mécanisme à l'état normal:
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la fipure 3 montre un dessin explicatif de ces pièces ayant subi une rotation et la figure 4 montre un dessin explicatif de l'état tourbillonnaire du courant d'oxygène et la formation de la zone de contre-courant.
On décrira maintenant une forme de réalisation de l'invention avec référence aux dessins mentionnés ci-dessus.
Comme les tuyères conventionnelles bien connues de ce type, la tuyère est pourvue à l'extérieur d'une entrée et d'une sor- tie 8 d'eau de refroidissement et elle possède un espace requis 4 pour le jet dans un manchon 3 entouré d'un tuyau de refroidissement 6 présentant une cloison intermédiaire 5 de séparation de sorte qu'un tuyau est placé au centre pour l'huile lourde ou un autre combustible , Toutefois, dans la présente invention, un tuyau rotatif est prévu à l'extérieur de ce tuyau central 1 et la partie supérieure de ce tuyau tournant
2 se trouve derrière à une distance appropriée de la partie supérieure du tuyau central 1 ou du manchon 3 et plusieurs pièces de guidage 71 pouvant être tordues, sont placées entre la partie supérieure de ce tuyau rotatif 1 et l'intérieur de ce manchon 3,
c'est-à-dire dans l'espace prévu pour le jet 4 et l'extérieur de la partie supérieure de ces pièces de guidage
11 est fixé à l'intérieur du manchon 3 tandis que l'intérieur du fond 18 est fixé à l'extérieur du tuyau rotatif 2. Le fond du tuyau rotatif 2 précité est fixé à une pièce d'accouplement 21 placée le long de la circonférence d'une pièce tournante 12 vissée par une vis femmelle 19 sur la partie spirale 20 d'un siège à rebord taraudé 13 monté sur le fond du manchon 3 et le siège à rebord taraudé 13 et un flasque 14 sont reliés par une pièce d'accouplement 16 en laissant un certain intervalle afin de maintenir un jeu approprié 15 entre cette pièce tournantel2 et le siège à rebord taraudé 13.
Ce flasque 14 est placé à l'op-
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posé du siège à rebord taraudé 13 et il est fixé sur le côté de l'orifice d'alimentation 9 pour fournir de l'oxygène ou autres matières au manchon 3 et, comme c'est représenté sur les figures 2 et 3, la pièce tournante précitée 12 est pourvue d'une poignée de manoeuvre 22 et l'orifice d'admission 10 destiné à fournir du combustile ou autre matière est prévu au fond du tuyau central 1 en dérivation sur l'orifice d'alimentation 9.
Entretemps, le pas de ces vis 19 et 20 est réglé de manière à correspondre à l'étendue de la dilatation et de la contrac- tion des pièces de guidage précitées 11 au moment de l'opéra- tion de rotation et le tuyau rotatif 20 est tourné dans la paroi intérieure du manchon fixe 3 au moyen de la rotation de cette poignée de manoeuvre 22 ce qui fait que les pièces de guidage Il peuvent prendre n'importe quelle position désirée par rotation de 180 , comme c'est représenté sur la figure 3 en commençant par une ligne droite comme c'estreprésenté sur la figure 2.
Seulement, il n'est pas nécessaire de constituer la relation précitée des pas des vis 19 et 20 si les parties équi- pées des pièces de guidage 11 du tuyau rotatif 2 sont, comme c'est représenté en bas de la figure 2, divisées en un tuyau tournant 2 et 'un tuyau de division 2' pour former un inter- valle approprié 2a entre les deux tuyaux 2 et 2' et en outre la force de rotation du tuyau rotatif 2 est transmise au tuyau de division 2' au moyen d'un dispositif à clavette.
En ce Qui concerne l'effet du dispositif précité selon cette invention, le dispositif représenté est conçu pour un brûleur à combus- tible et oxygène destiné à être monté sur un convertisseur ou un four Martin et lorsqu'il est utilisé comme une lance ordi- naire, le soufflage est obtenu en plaçant les pièces de guidage 11 à un angle de rotation de 0 , comme c'est représenté sur la figure 2, ce qui fait que l'oxygène est amené dans le manchon 3 et ainsi il peut être utilisé entièrement comme dans une lance
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ordinaire de soufflage d'oxygène.
Dans ce cas, les pièces de guidage précitées 11 empêchent le déplacement en bloc du tuyau central 1 dans le manchon 3 de sorte que même si de l'oxygène ou de l'air enrichi en oxygène, etc. était lancé sous une pression considérable, la partie supérieure du tuyau central 1 serait maintenue avec précision au milieu du manchon 3. En outre, dans le cas d'une charge de combustible, la rotation de la pièce tournante 12 au moyen de la poignée de manoeuvre 22 force le tuyau rotatif 2 à tourner et tord le guide 11, comme c'est représenté sur la figure 3 amenant ainsi les pièces de guidage 11 dans un état de torsion approprié et les pièces de guidage 11 ainsi tordues peuvent forcer le courant d'oxygène à passer dans le manchon 3 en tourbillonnant comme c'est indi qué par les flèches sur la figure 4.
Si, dans ce cas,le rapport de la vitesse de rotation maximale à la vitesse axiale est environ 1, il est possible de former une petite zone I de contre-courant dans le fluide lancé, comme c'est représenté sur la figure 4 et si on augmente l'angle de rotation pour élever le rapport de rotation, cettezone de contre-courant peut être agrandie progressivement comme c'est représenté par la zone II @ @ r sur la même figure. Entretemps, les zones de @ formées de cette manière maintiennent la flamme en fermant convenablement ces zones de maintien de la flamme suivant les conditions de charge du combustible et on peut obtenir une flamme relativement courte, stable et avec un excellent rendement de la combustion même dans le cas d'un grand volume de combustible.
Cette flamme permet une fusion rapide même d'une forte charge froide et elle peut accroître le tonnage d'acier produit par unité de temps dans le cas d'un four Martin aussi et en outre , elle peut varier librement suivant les conditions de fonctionnement respectives telles que l'état du four, l'état de la charge froide et les conditions de fusion,
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etc, permettant d'obtenir un fonctionnement à haut rendement et supprimant, inutile de le dire, la nécessité de changement de lance ou de tuyère, etc, C'est-à-dire que selon cette inven- tion, la forme de la flamme peutvarier de manière appropriée suivant les exigences respectives du fonctionnement, une flamme stable produisant une combustion avec un excellent rendement est obtenue même dans le cas d'un grand volume de combustible,
ce qui améliore le transfert de chaleur à la charge froide etc, et assure un fonctionnement stable et à haut rendement et de plus, un seul brûleur peut être réglé et utilisé comme on le désire dans une large gamme d'applications pour la fusion d'une charge froide et comme lancé de soufflage dans un conver- tisseur et ainsi de suite. En outre, le courant tourbillonnaire de gaz précité frappe une surface de métal fondu dans un four Martin ou un convertisseur ce qui fait qu'elle reçoit une énergie appropriée pour tourbillonner dans un plan aussi et le degré de ce tourbillon peut être aussi réglé, améliorant ainsi en outre les réactions dans un four et réalisant une réaction uniforme en un court laps de temps.
D'autre part, il est aussi possible de cha.rger, suivant les besoins, des flux ou des addi- tifs sous forme pulvérulente ou granuleuse, par le tuyau central 1.
REVENDICATIONS. l.- Tuyère de soufflage comprenant une pièce centrale de longueur appropriée, un manchon placé concentriquement au- tour de la pièce centrale en laissant un intervalle approprié pour le jet et fixé à cette pièce centrale, un orifice d'ali- mentation pour amener un fluide comme par exemple de l'oxygène, de l'air enrichi d'oxygène, etc.
sous une pression appropriée dans l'intervalle précité pour le jet, un tuyau rotatif intro- duit dans la pièce centrale précitée et des pièces flexibles de guidage fixées aux extrémités et placées entre le tuyau
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rotatif et l'intérieur du manchon, ce tuyau rotatif étant pourvu d'un dispositif de manoeuvre pour le faire tourner entre la pièce centrale et le manchon pour tordre les pièces de guidage afin de communiquer au\fluide sortant de l'intervalle de jet, un mouvement tourbillonnaire.
2. - Tuyère de soufflage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport de la vitesse de rotation maximale du fluide due à la torsion des pièces de guidage à la vitesse axiale est réglé de manière à valoir 1 ou plus pour former une zone de contre-courant dans le jet de fluide.
3.- Tuyère de soufflage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la pièce centrale est un tuyau et que le combustible, les additifs ou le flux sont amenés sous forme de fluide dans cette pièce centrale.
4. - Tuyère de soufflage comprenant un tuyau rotatif pourvu d'une pièce tournante faisant saillie au-delà d'un manchon, la spirale de cette pièce tournante étant en contact avec la spirale prévue dans le manchon et le pas de ces spirales en contact l'une avec l'autre correspondant au changement de longueur axiale provoquée par la torsion des pièces de guidage.
5.- Tuyère de soufflage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le manchon est pourvu à l'inté- rieur d'une cloison de séparation dans laquelle sont prévus des orifices d'entrée et de sortie pour introduire et faire circuler de l'eau ou tout autre fluide de refroidissement dans le but de refroidir et de permettre l'utilisation de la tuyère en l'introduisant à l'intérieur d'un four ou toute autre atmosphère à haute température.
6. - Tuyère de soufflage, substantiellement telle que décrite précédemment et illustrée au dessins annexés,