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" PROCEDE ET DISPOSITIF DE REGLAGE AUTOMATIQUE; OU SEMI-AUTO-
MATIQUE DE LA CONDUITE DES FOURS ET APPAREILS ANALOGUES "
La présente invention a.pour objet prinoipal un procédé de réglage automatique ou semi-automatique pour la @ conduite des fours et foyers de toute nature, alimentés en combustibles solides, liquides ou gazeux.
Le prooédé selon l'invention a pour objet d'assurer en permanence l'admission au four, foyer ou autre, de la quantité d'air convenable pour l'obtention de la plus haute température possible.
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En effet, pour l'obtention d'une haute température, il est nécessaire de produire un grand dégagement de calories dans le minimum de temps. Pour obtenir ce dégagement maximum de calories, il est évidement nécessaire, en vue d'obtenir un bon rendement, d'assurer une combustion complète. Il faut donc, de toute évidenoe, amener au foyer au moins la quantité d'air qui correspond à cette combustion complète. Mais, d'un autre oôté, il est nécessaire de ne pas admettre trop d'air au foyer parce qu'une partie seulement de cet air servirait à provoquer la combustion, l'autre partie ne jouant aucun rôle cet égard et absorbant, par son passage en pure perte dans le foyer, une partie de calories produites.
En conséquence, pour la conduite d'un foyer dans lequel on désire obtenir une haute température, il est néoessai- re de prêter constamment la plus grande attention à l'introduction de l'air dans le foyer. La quantité d'air introduit doit rester comprise., entre deux limites très proohes, car si l'on s'écarte de ces limites, soit par excès, soit par défaut, la température du foyer baisse.
D'ailleurs, dans le cas de foyers utilisés pour le traitement des métaux, tels que les fours d'affinage ou de fusion, ou encore les cubilots ou hauts-fourneaux, l'admission d'un excès dtair présente encore d'autres inconvénients du fait que cet excès d'air oxyde les métaux traités.
Le procédé selon l'invention assure une auto-régulation , soit totale, soit partielle, de la quantité d'air injeoté dans le foyer. Selon l'invention, on obtient cette régulation en amenant l'air au foyer par un dispositif analogue à un injecteur (o'est-à-dire par une buse pénétrant dans un tuyau, ouvert de même axe), cet injecteur étant disposé dans une enoein- te reliée, d'une part, à la partie supérieure du foyer et, d'autre part, à la cheminée, de telle façon que les gaz provenant du fdyer passent (en totalité ou en partie) par cette enoeinte.
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La caractéristique fonctionnelle de cette disposi- tion, consiste en ce qu'une partie seulement de l'air amené par l'injeoteur pénètre dans le foyer, l'autre partie s'échap- pant par l'arrivée annulaire, ménagée entre la buse et le tuyau qui l'entoure, directement dans la canalisation d'évaouation de gaz. Mais le rapport entre ces deux quantités d'air (celle qui rentre dans le foyer et celle qui s'échappe directement) n'est pas constant. Lorsque la combustion tend à se ralentir, la quantité dtair admis au foyer augmente et lorsqu'au oontraire la oombustion a atteint son maximum d'efficacité, la quantité d'air introduit au foyer diminue.
Il se produit donc une véri- table auto-régulation dont le mécanisme peut être expliqué com- me suit :
Lorsque la oombustion diminue d'intensité, la quan- tité de gaz produits diminue également également. En conséquence, la pression statique à l'intérieur du foyer diminue aussi. De pénètre oe fait, l'air injecté/plus facilement dans le foyer et la frac- tion de la quantité totale d'air qui rentre dans le foyer aug- mente. Au contraire, lorsque la oombustion s'accélère la quan- tité de gaz dégagés est plus grande, la pression dans le foyer augmente et, en conséquence, l'injection d'air dans le dit foyer se fait plus difficilement et diminue, la fraction de l'ait qui s'échappe par la cheminée augmentant 0.lors.
On voit ainsi que le système a pour effet de régler m'admission d'air au foyer par des moyens très simples, en fonc- tion de la pression régnant dans le dit foyer. L'expérience a formellement démontré que le résultat indiqué précédemment était bien obtenu. Cette expérience a été conduite sur un cubilot (dit four de seconde fusion), dans lequel on a obtenu, sans pré- cautions spéciales, une marche dans les meilleures conditions de rendement et la température la plus élevée possible.
Le procédé peut être complété par une auto-régula- tion de la quantité d'air amené à l'injecteur. En effet, on remarquera qu'une partie de l'air introduit par la buse fait retour à la cheminée par l'espace annulaire ménagé entre la buse
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et le tuyau. Cet air(passe en plus ou moins grande quantité, comme expliqué, et par conséquent, à plus ou moins grande vitesse . On peut utiliser ces variations de Vitesse pour commander automatiquement des variations de pression de l'air injecté, par exemple par action sur un rhéostat oontrplant la vitesse du ventilateur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple seulement, une forme d'exécution de l'invention.
La figure 1 est une élévation.
Lacfigure 2 est une vue en plan et coupe selon la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 est une vue analogue à plus grande échelle.
Cet exemple est relatif à un oubilot dit four de seconde fusion.
Le oubilot est représenté en 1; ce oubilot oompor- tec à la partie supérieure un dispositif de fermeture da type quelconque 2 qui permet, en marche normale, d'obturer oomplètement le gueulard du oubilot ou de l'obturer partiellement et qui permet aussi l'enfournement des oharges à la manière habituelle.
En cours de fonctionnement, le gaz, produit par les réaotions qui ont lieu dans le haut-fourneau, s'évaoue par une canalisation 3 qui aboutit au dispositif représenté en 4 et qui constitue la partie importante de l'invention par son applioation nouvelle aux appareils du genre indiqué.
Ce dispositif 4 est constitué par un injecteur formé d'un oonvergent 5 qui débouohe dans un ajutage 6, de forme convenable, relié à la chambre à vent 7 du cubilot. L'in- jecteur 5 et l'ajutage 6 sont entourés par l'enceinte 4 où aboutit le tuyau 3. Cette enoeinte 4 est, en outre, reliée par un autre tuyau 8 à la cheminée 9.
L'air.soufflé par un ventilateur ou tout autre appareil, arrive par le conduit 10 relié au convergent 5.
La quantité d'air admise dans la ohambre à vent 7
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est variable. En effet, l'air injecté par le convergent 5 peut passer par deux chemins différents; l'un vers la chambre 7, suivant la flèche 11 et l'autre vers l'enceinte 4 selon la flèche 12 (figure 3).
Le rapport entre la quantité d'air qui prend le . chemin 11 et oelle qui prend le chemin 12 dépend de la pression statique qui règne à l'intérieur du foyer. Si cette pression est faible, l'air passe presque totalement ou totalement par le chemin 11 du fait de son énergie cinétique. Si, au contraire, la pression dans le oubilot est plus forte, une partie de plus en plus Importante de l'air passera par le chemin 12.
Or, la pression dans le cubilot augmente d'autant plus que la oombustion est plus aotive. Par conséquents 4 une oombustion très active correspond une diminution de la quantité d'air injecté, alors qu'à une diminution d'activité de la combustion correspond une augmentation de la quantité d'air injeoté.
En conséquence, on voit qu'il se produit une autorégulation qui peut être partielle ou totale, puisque lorsque la combustion tend à diminuer d'activité, la/! quantité d'air injecté augmente, ce qui a pour effet d'activer à nouveau la oombustion alors que pour une combustion atteignant le maximum d'activité, la quantité d'air injeoté diminue de façon à ne pas créer d'excès d'air.
Il y a donc toujours équilibre et auto-régulation.
La circulation de l'air dans les couches de métaux étant sup- primée, il n'y a plus d'abaissement de température; il y a une plus grande régularité de marche; il ne peut y avoir oxydation du métal et les réfractaires ne sont plus.soumis à l'action de l'air froid. On peut alors aisément envisager des applications nombreuses et importantes de ce procédé.
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Par exemple, il est très facile en chargeant dans un appareil 100% de riblons d'acier auxquels naturellement, an préalable, on aura ajouté silicium et manganèse, d'obtenir un produit final qui n'est autre qu'une fonte synthétique, possédant des caractéristiques mécaniques très élevées; en remplaçant le ooke par du bois on obtient encore un produit beauooup plus intéressant dans lequel on trouve à peine trace de soufre.
Ce procédé peut s'appliquer à tous les appareils de fusion, d'affinage ou autres, dans lesquels on est dans l'o- blgation de mélanger à un carburant quelconque un comburant en excès et où ce dernier pourrait causer des parturbations par suite de l'excès envoyé dans les appareils.
Au lieu de faire arriver seulement de l'air par l'injecteur 10, on pourrait faire arriver un mélange d'air et de gaz pris dans la tubulure 3, en amont du dispositif 4 ou bien pris directement à la partie supérieure du oubilot, les proportions d'air et de gaz étant variablesà volonté. Il suffit, à cet effet, que l'aspiration du ventilateur comporte deux conduits, l'un pour le gaz., l'autre pour l'air, ces deux oonduits étant munis de dispositifs de réglage appropriés.
Enfin, comme on l'a indiqué plus haut, on peut utiliser la vitesse de l'air qui passe par le chemin 12, pour commander automatiquement des variations de pression de l'air injecté, par exemple par action sur un rhéostat contrôlant la vitesse du ventilateur.
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