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"Tuyère à orifices multiples pour soufflage d'oxygène et de combustible".
Cette invention est relative à un perfectionnement à une lance à tuyères multiples pour soufflage d'oxygène et de combustible. Dans un four Martin ou un convertisseur dans l'in- dustrie du fer ou de l'acier, il est souhaitable de fondre une charge froide, constituée par exemple de gueuses de fonte et d'une forte charge de mitrailles, en un court laps de temps.
A cette fin, des ingénieurs spécialisés dans ce domaine ont récemment étudié et développé divers types de tuyères de soufflage d'oxygène et de combustible. Cependant, ces tuyères dépendent
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principalement pour le soufflage du combustible d'une tuyère à un seul orifice, Ce procédé de soufflage exige une température élevée pour la flamme et une flamme ayant une grande surface de chauffe alors que l'expansion de la flamme est limitée pour une tuyère à orifice unique. La présente invention qui adopte une tuyère à plusieurs orifices formés de manière appropriée, a pour but d'élargir l'expansion de la flamme et de sa zone de chauffage pour améliorer le rendement thermique.
Le but fondamental de la présente invention est de four- nir une tuyère à orifices multiples pour souffler de l'oxygène et du combustible qui soit capable de fondre une grande charge froide dans une cuve et en un court laps de temps pour ainsi augmenter le rendement de la production. Une tuyère à orifices multiples suivant la présente invention présente plusieurs ori- fices disposés autour de l'axe à des angles approximativement égaux pour ainsi agrandir l'expansion de la flamme de manière à augmenter la surface de chauffe de la charge froide. De plus, lorsqu'on utilise une pareille tuyère à orifices multiples, les flammes provenant des parties respectives présentent une distribu- tion identique de la vitesse de soufflage de sorte que les flam- mes se propagent à grande vitesse même dans une position éloignée de l'axe de la lance.
Ceci augmente la quantité de chaleur trans- mise à la charge froide permettant ainsi de la fondre en un court laps de temps.
Un autre but d la présente invention est de souffler de l'oxygène ou de l'air et du combustible en même temps au moyen d'une seule lance. Pour faire fonctionner un convertisseur ou un four Martin, ou utilise une charge de matière froide consti- tuée par exemple de gueuses.le fonte et de mitrailles en propor- tions appropriées pour. procéder au raffinage. Par conséquent pour le raffinage, il faut généralement souffler de l'oxygène, de l'air enrichi en oxygène ou un mélange d'oxygène et d'argon
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ou un équivalent accompagné par du combustible soufflé lorsque la matière est chargée.
Ce soufflage d'oxygène ou d'un équivalent @ et de combustible par des tuyères séparées offre l'inconvénient que non seulement les tuyères doivent être préparées séparément mais encore que les opérations de manipulation de ces tuyères deviennent fastidieuses, exigeant éventuellement l'arrêt du travail de raffinage.
Selon la présente invention qui permet d'effectuer ce soufflage avec une seule lance, un tuyau de combustible, un tuyau d'oxygène et une chemise de refroidissement s.ont disposés concentriquement de l'intérieur vers l'extérieur, dans l'ordre.
Le tuyau d'oxygène au milieu est pourvu à son extrémité inférieur de plusieurs tuyères du type Laval dirigées vers l'extérieur radialement et obliquement vers le bas. Le tuyau de combustible est pourvu à sa partie inférieure d'un nombre approprié d'orifi- ces de soufflage du combustible, respectivement ouverts sous la partie étranglée, en oblique vers le bas dans la position d'injec. tion, Cette forme de réalisation de la présente invention permet de souffler un combustible, tel que de l'huile, par un tuyau de combustible. Lorsque l'arrivée du combustible est arrêtée,'on peut utiliser sans difficulté une tuyère selon la présente inven- tion pour souffler uniquement de l'oxygène ou un équivalent.
On diminue de ce fait les dépenses d'équipement, on simplifie les manipulations et on régularise le travail de raffinage,
De nombreuses autres caractéristiques concrètes et formes de construction de la présente invention ressortiront clairement .de la description suivante de formes de réalisation de l'inven- tion faite avec référence a u dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue partiellement en coupe d'un ensemble de lance à tuyères multiples suivant la présente inven. tion, montrant en coupe la partie principale de l'appareil; la figure 2 est une vue de côté agrandie de la partie
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inférieure de cette tuyère; la figure 3 est une vue du fond de la même tuyère vue par-dessous et la figure 4 est un schéma montrant la distribution du courant d'une tuyère.
A montre la distribution du courant d'une tuyère à orifices multiples de la présente invention, B montre la distribution du courant d'une tuyère bien connue à orifice unique.
1 est un tuyau de soufflage d'oxygène, Dans la forme de réalisation représentée, un tuyau de soufflage d'oxygène 1 est courbé en forme de L renversé à la partie supérieure pour former une entrée d'oxygène 1'. Un tuyau de soufflage de combus- tible 2 passe par le milieu de la partie principale de cette entrée jusqu'à l'extrémité du tuyau de soufflage d'oxygène 1.
3 est une chemise de refroidissement enfermant concentriquement la partie principale de ce tuyau de soufflage d'oxygène 1 et un raccord 4 d'amenée d'eau de refroidissement est prévu dans une partie voisine de l'extrémité supérieure de la chemise de refroidissement sur la fip,ure 1.5 est un manchon placé en outre concentriquement de manière à entourer la plus grande partie de la chemise de refroidissement 3 et une chambre d'admission .La pour ce manchon communique avec une chambre d'eau 3a de cette @ chemise de refroidissement 3 à la partie inférieure de la lance.
Un raccord de sortie d'eau de refroidissement 6 est connecté à une partie voisine de l'extrémité supérieure de ce manchon. Des brides de serrage 16 et 17 sont serrées par une vis 10 au milieu d'un bourrage 9 placé entre elles pour visser l'extrémité supé- rieurs du tuyau de soufflage du combustible 2 dans la partie médiane du tuyau de soufflage de l'oxygène 1.
Comme c'est représenté particulièrement clairement dans la coupe verticale agrandie de la figure 2, l'extrémité infé- rieure du tuyau de soufflage du combustible 2 atteint une chambre
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de distribution 12 prévue au centre de la partie médiane et de la partie inférieure de la tuyère. Plusieurs orifices de soumage du combustible 7 percés obliquement vers le bas de cette chambre de distribution 12 assurent la communication avec les tuyères du type Laval 8 placées radialement (voir figure 3).
Ces orifices de soufflage de combustible 7 sont disposés de manière à faire légèrement saillie vers l'extérieur à l'extrémité inférieure du tuyau de soufflage d'oxygène 1 et ils aboutissent à plusieurs tuyères du type Laval 8 qui sont placées radialement, Le nombre de ces orifices de soufflage de combustible 1 et de tuyères du type Laval 8 est choisi par option. Dans la forme de réalisation représentée, il y en a trois de chaque sorte.
Les ouvertures de ces orifices de soufflage 7 se trou- vent en dessous de la partie étranglée 18 des tuyères 8. Pour expliquer de manière plus concrète, la tuyère 8 se prolonge à une extrémité vers le haut en forme de trompette dans un trou inté- rieur la du tuyau d'oxygène 1 et se prolonge de l'autre c6té vers le bas en dehors de la tuyère. Entre les deux extrémités de la tuyère se trouve un étranglement 18 formé par des parois latérales droites et parallèles sur une longueur appropriée, ce qui fait que le courant d'oxygène reçoit une vitesse désirable et une direction appropriée ou une propriété de propagation linéaire.
Le tuyau de soufflage précité 2 s'ouvre vers le bas en dessous de l'étranglement 10,
Lorsqu'une lance et une tuyère de soufflage à orifices multiples d'oxygène et de combustible de la présente invention sont réalisées de manière concrète au moins en ce qui concerne la chemise 3 et 5 et le tuyau de soufflage d'oxygène 1, un corps et une pièce d'extrémité inférieure sont fabriqués séparément et ensuite assemblés par exemple par soudure. Ainsi, en dépit de la construction en pièces détachées, ces tuyères et le tuyau de soufflage d'oxygène 1 peuvent être fabriqués relativement
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facilement et simplement. En outre, la pièce d'extrémité infé- rieure peut être facilement montée sur la lance à tuyères mul- tiples pour l'usage présent, exigeant au plus l'échange de cette pièce, si nécessaire.
On donnera maintenant une explication du fonctionne - ment de la tuyère de soufflage selon la présente invention.
Lorsque l'oxygène ou un équivalent à haute pression est soufflé par le tuyau d'oxygène 1, il sort par plusieurs tuyères 8 à une vitesse supersonique. D'autre part, le combustible est amené par le tuyau de soufflage de combustible 2 concentrique au tuyau de soufflage d'oxygène 1 jusqu'à l'extrémité de la lance et ensuite il est amené dans les chambres de distribution 12 formées avec les tuyères respectives 8 et à travers ces chambres'de distribution 12, le combustible est soufflé par les orifices de soufflage du combustible 7 débouchant dans les tuyères respectives 8 où il est atomisé et simultanément bien mélangé à l'oxygène.
Le gaz ainsi formé par le mélange de combustible et d'oxygène présente une distribution de courant telle qu'elle représentée sur la figure 4. En utilisant une tuyère à orifices multiples selon la présente invention, les distributions de courant sortant dechaque tuyère du type Laval 8 sont non seule- ment identiques respectivement mais elles sont aussi semblables à la distribution de courant d'une tuyère à orifice unique, comme c'est représenté en B sur la figure 4, Ceci permet d'ob- tenir un débit suffisamment élevé même à un endroit éloigné de l'axe d'une tuyère. En outre 9. épanouissement complet du souf- flage du fluide obtenu par cette tuyère à orifices multiples est évidemment plus grand que celui produit par une tuyère à orifice unique.
Par conséquent, lorsqu'elle fonctionne dans les mêmes conditions, une tuyère à orifices multiples selon la présente invention non seulement améliore le rendement de la
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combustion mais encore elle augmente la conductibilité ther- mique à une grande charge froide en comparaison avec la tuyère conventionnelle à orifice unique. De plus, lorsque le chauf- fage est arrêté pour effectuer un raffinage ordinaire par souf- flage d'oxygène, cette tuyère à orifices multiples selon la présente invention peut aussi être utilisée comme une lance ordinaire de soufflage d'oxygène en arrêtant l'arrivée d'huile lourde combustible et, si nécessaire, en amenant de la vapeur par le tuyau de soufflage de combustible pour éviter un contre- courant d'huile lourde.
En conséquence, une tuyère à orifices multiples selon la présente invention peut servir dans un four Martin ou un convertisseur très efficacement comme tuyère de fusion d'une grande charge froide aussi bien que comme lance de soufflage ordinaire d'oxygène.
REVENDICATIONS.
1.- Tuyère àcrifices multiples de soufflage d'oxygène et de combustible, caractérisée en ce qu'elle comprend un tuyau de soufflage de combustible placé dans la partie axiale centrale de la lance, un tuyau de soufflage d'oxygène entourant l'extérieur de ce tuyau de soufflage de combustible et une che- mise de refroidissement couvrant la partie ambiante du tuyau de soufflage d'oxygène, plusieurs tuyères du type Laval étant dis- posées radialement et en oblique vers le bas de la partie infé- rieure du tuyau de soufflage d'oxygène et un orifice de souffla- ge de combustible étant incliné vers le bas dansla partie infé- rieure du tuyau de soufflage de combustible et communiquant avec ces tuyères.