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..La présente invention se rapporte à un procédé 'et un appareil de distribution de matières finement pulvérisées et'elle est plus particulièrement relative à un distributeur de poudre perfection* né et à son mode de fonctionnement, suivant lequel une matière pul- vérulente est entraînée dans un courant gazeux et amenée au point d'utilisation. 'o, t.
Dans certaines opérations thermochimiques sur le fer et l'acier. il est. désirable d'introduire des quantités de matière finement pulvérisée, par exemple unepoudre de fer ou unepoudrede ferro-aluminium,, dans la zone de réaction. des courants d'oxygène de préchauffage,et de coupe et de disposer par conséquent de-un appareil portatif pour distribuer ou amener la poudre qui soit susceptible d'injecter dans
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la zone de réaction précitée soit un seul courant de gaz entraînant la poudre soit simultanément plusieurs courants indépendants.
Il est souhaitable aussi d'avoir une commande indépen- dante, pour chaque courant et de posséder un distributeur de poudre de construction relativement simple mais.pouvant distribuer plu- sieurs types différents de matières finement pulvérisées, par exemple de la coudre de fer, du bicarbonate de sodium ou des mélanges de fer et d'aluminium.
Le besoin s'est aussi fait sentir d'un distributeur pneumatique de poudre peu coûteux qui soit susceptible de débiter des quantités variables de carbure de calcium et d'agents de traitement ou des mélanges de ceux-ci depuis un réservoir, en passant par une conduite de transport et un tube d'Injection, jusque dessous de la surface d'un .étal- fondu, par exemple de la fonte.
Cela étant, un but de cette invention est de fournir un distributeur de poudre perfectionné et son mode de fonctionnant où une matière pulvérulente soit entraînée dans un ou plusieurs courants gazeux commandés séparément et soit conduite à une vitesse constante.prédéterminée vers un ou plusieurspoints d'utilisation.
L'invention a encore pour buts de procurer : un distributeur de poudre où la pression du gaz soit maintenue dans la trémie supérieure à la cession appliquée à 1 ensemble de l'appareil d'introduction de la poudre, - un procédé et un appareil pour distribuer une matière pulvéru8lente, par exemple de la poudre de fer, avec un débit compris entre 1,8 et 41 kg par heure environ. un distributuer pneumatique de poudre peut coûteux pour injecter des agents de traitemetn du type carbure de calcium, avec des débits variables atteignant jusqu'à environ 22,7 kg par minute, sous la surface d'un métal fondu. ' - un nouveau distributeur de poudre qui réunisse en un seul appareil plusieurs dispositifs .
entent de poudre et
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de conduits de sortie, commandés' individuellement par desrobinets, ou une diminution du débib de gaz par les conduits de sortie via le robinet valve de commande produise une augmentation du débit de p oudre, - un distributeur de poudre comportant un ensemble per- fectionné pour l'entraînement de lapoudre qui puisse être facilement enlever - un dispositif d'entraînement qui maintienne une arrivée de poudre de poids sensiblement uniforme au dessus des orifices d'entrée des conduits de sortie, quelle que soit la quantité de poudre contenue dans le distributeur ou la'vitesse avec laquelle la poudre est déversée et - un dispositif dans lequel les orifices d'entrée des conduits de sortie se trouvent en dessous des orifices d'entrée de poudre du dispositif d'entraînement.
La manière d'atteindre ces buts ainsi que d'autres buts et avantages de l'invention sera décrite ou ressortira de la des- cription donnée ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: . la fig. 1 est une élévation de côté, partiellement en coupe et avec certaines parties arrachées, montrant schématiquement une forme d'exécution préférée de l'invention visant à couper une masse métallique; la fig. 2 est une élévation de face du dispositif d'arrivée et de commande du gaz représenté sur la gauche de la figure 1; la fig. 3 est une vue de dessus- .du distributeur de poudre représenté sur la figure 1 ; "'\, la fige 4 est une vue en élévation de côté, partiellement en,coupe et à plus grande échelle, montrant le dispositif d'entraîne- ment de poudre de l'appareil de la figure 1;
la fig. 5 est une vue du dessus, partiellement en coupe, du dispositif d'entraînement de poudre.représenté sur la figure 4
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la coupe étant faite suivant la ligne B-B qui correspond à la ligne
A-A de la figure 1; la fig. 6 est une représentation graphique du rapport entre le débit de poudre de fer et la pression au, 'régulateur pour différents degrés d'ouverture lorsque l'alimentation se fait.par un seul orifice. Sur cette.figure sont portées en ordonnées des' quantités exprimées en kg/heure et en abscisses des -pressions , 'exprimées en atmosphères, et les chiffres de cette figure doivent être lus comme suit :
EMI4.1
Ordonnées Ordonnées Abscisses l00 = 45,36 kg/heure 4g = zl,'i7 kgfheure 5 = 0,34 atm.
96 il il il 44 = 1995 Il ¯ 068 92 = 4170 Il Il 4.0 1814 If" 15 i â3 88 = 3990"" 36 =.1632 "" 20 = 136 Il 84 = 38ylo Il Il 32 = UÎ51 Il 80 = 36,20 28 = 1270 " 76 = 34,50 Il Il 24 = ÎO'SS n Il 72 = 32,70 Il'' il 20 = 9,07 Il " 6S = 30,00 . il 16 = 7,25 If il 64 = 29,02 Il If 12 = 5, 44 tr if 60 = 27,21 Il If 8 = 3,62 Il tu 56 = 25,38 n 4 = 1,81 il. il
EMI4.2
<tb> 52 <SEP> = <SEP> 23,58 <SEP> " <SEP> " <SEP> 1,81
<tb>
La fig. 7 est une représentation graphique du rapport entre le débit de poudre de fer par orifice et la pression au régulateur pour différents degrés couverture lorsque l'alimenta- tion se fait.par deux orifices.
Sur cette'figure sont portés en ordonnées et en abscisses respectivement, des kg/heure et des atmosphères, et les chiffres de cette figure doivent être lus com suit :
EMI4.3
<tb> Ordonnées
<tb>
EMI4.4
Ordonnées kg/heure 21,77 '. Abscisses X9 6 tl'M kg/heure 4$ = 7 Wheùre . 5. 0,34 ai.
92 =41.70 " " 44 1 1995 10. .Oj6$ " 92 = 41,70 n n 40 I 18,14 15 z03 $$ = 3990 If" 36 = 1632 2.0 = 1,36 84 = 3810 " n 145;L 2.0 =1.36 $0 = 36,20 ;; 2$ = 12,70.
-34.50 24 = 10,$$ If If Jt;?8-: : . #-LU.06) 72 = 32,70 rr 20= 9,07" fi 68=30.80 "" 16 = 7,25 64 = 29,02 If" 12 = 5,44"
EMI4.5
<tb> 60 <SEP> = <SEP> 27, <SEP> 21 <SEP> " <SEP> 12 <SEP> 8 <SEP> 3,62
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 56 <SEP> = <SEP> 25,38 <SEP> un <SEP> 1,81 <SEP> "
<tb>
EMI4.6
52=23:58 1'81
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la fig. 8 est une vue de côté, partiellement en coupe, d'une variante préférée du dispositif d'entraînement et des organes adjacents, qui montre schématiquement l'application de l'invention à l'introduction d'un agent de traitement dans un métal fondu;
la fig. 9 est une représentation graphique de divers rapports exprimés par S existant lorsqu'un distributeur pourvu du dispositif d'entraînement de la figure 8 est utilisé pour assurer une alimentation de carbure de calcium.Ces rapports sont calculas en livres anglaises de carbure par pieds cubes d'air à la pression ordinaire. Sur cette figure sont portées en ordonnées des quantités exprimées en m3 par heure et en abscisses des quantités exprimées
EMI5.1
en kg/min.,'et les chiffres de cette figure doivent être lus comme suit
EMI5.2
<tb> Ordonnées <SEP> Abscisses
<tb>
<tb> 1900 <SEP> = <SEP> 53,80 <SEP> m3/heure <SEP> 4 <SEP> = <SEP> 1,81 <SEP> kg/min.
<tb>
<tb>
<tb>
1800 <SEP> = <SEP> 50,97 <SEP> " <SEP> " <SEP> 8 <SEP> = <SEP> 3,62
<tb>
EMI5.3
1700 = 48,114 " 11 12 = 5,44 1600 = 45,30 Il " 16 = 7,25 " " 1500 - 42'48 Il Il 20 = 9,07 Il " 1400 = 39,64 Il 11 ai ; ; 1300 - 36;ÔÎ Il 28 = 12,70 Il 1200 = 33 % Il " 32 - H, 51 Il Il
EMI5.4
<tb> 1100 <SEP> = <SEP> 31 <SEP> 15 <SEP> " <SEP> " <SEP> 36 <SEP> = <SEP> 16,32 <SEP> " <SEP> ""
<tb>
<tb> 1000 <SEP> 28,31 <SEP> " <SEP> " <SEP> 40 <SEP> = <SEP> 18,14 <SEP>
<tb>
<tb> 900 <SEP> = <SEP> 2549 <SEP> " <SEP> " <SEP> 44 <SEP> = <SEP> 19,95 <SEP> Il <SEP> "
<tb>
EMI5.5
800 = 22 66 il 48 21 77," ti il 700 '= 19,82 Il if 52 :;: 23,58U" il "
EMI5.6
<tb> 600 <SEP> 16,99 <SEP> " <SEP> ' <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 500 <SEP> = <SEP> 14,16 <SEP> " <SEP> " <SEP> .
<tb>
<tb>
<tb>
400 <SEP> = <SEP> ;11,33 <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 300 <SEP> - <SEP> 8,50 <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 200 <SEP> 5,66 <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> 100 <SEP> - <SEP> 2,83 <SEP> " <SEP> "
<tb>
la fig. 10 est une représentation graphique de divers rapports exprimés par S obtenus lorsqu-1-on utilise le distributeur
G ' de la figure 8 pour assurer une alimentation de carbure de calcium par une conduite plus petite que celle utilisée pour établir les rapports exprimés par S obtenus de 'la figure 9. Ces rapports sont calculés en livres'anglaises de carbure par pieds cubes d'air à la pression ordinaire.
Sur cette figure sont portées en ordonnées des quantités exprimées en m3 par heure. et en abscisses des quantités
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exprimées en kg/min., et les chiffres de cette figure doivent être lus comme suit :
EMI6.1
<tb> Ordonnées <SEP> Abscisses
<tb>
<tb> 900 <SEP> = <SEP> 25,50 <SEP> m3/heure <SEP> 2 <SEP> = <SEP> 0,90 <SEP> kg/min. <SEP>
<tb>
EMI6.2
8DO = 22,66 " Il 4 = 1 81 n n 700 19 x g2 fi rr 6. ¯ 2,72" 600 = 16 fi il $ - 3,62 500 14,16 10 3,62 500 = 14,16 la = 4,53 400 11,33 Il Il. 12 = f 11 # Il 300 = 8,50 ni, 11' J2 - 6,35 200 = 5,67 Il If Z6 - 7,25 100 = 2, 3 Il If 18 = 8,16 n Il
EMI6.3
<tb> 20 <SEP> = <SEP> 9,07 <SEP> " <SEP> .
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 22 <SEP> = <SEP> 9,97 <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 24 <SEP> = <SEP> 10,88 <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 26 <SEP> = <SEP> Il,79 <SEP> " <SEP> "
<tb>
.
La figure 1.montre que le distributeur de poudre qui y est représenté comporte trois éléments principaux, un réservoir cylindrique vertical fermé H, un. dispositif d'introduction de poudre P facilement démontable et remplaçable et un système de conduites, de gaz et de commande S.. ' Cornue le montrent les figures 1 et 3, le réservoir cylindrique vertical H est pourvu d'une paire de poignées' 1 tournées vers Intérieur et fixées de part et d'autre de la paroi 2 du réservoir cylindrique et il est monté sur un support approprié, par exemple des. pieds 3.
Le réservoir H est aussi pourvu de deux grands boulons 4 et 4' fixés extérieurement de.part et d'autre sur la paroi 2 de -nier, que les extrémités filetées de ces boulons dépassent au
EMI6.4
dessus bord paroi réat,(Q1.r\U \\ ) ph\ons sont placés sur les extrémités filetées'de ces boulons per- mettent de serrer-le couvercle 7 du réservoir.
Lorsque le couvercle du réservoir est serré place, un joint d'étanchéité 8 collé à la face intérieure du couvercle repose sur le bord 5 d réservoir et.assure l'étanchéité du joint au gaz'- Le couvercle du réservoir, bien qu-9ayant une forme essentielleraent circulaire coulne montre la figure 3, est pourVU d'une paire d'oreilles à encoches qui s<<t- * vers lxtér- Part enooohes 9 et qui S'étendent vers l'extérieur de part et d'autre couvercle réservoir. Ces oreilles enserrent les extrémités filetées des
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boulons 4 et 4' et procurent des portées 11 sur lesquelles relouent les écrous papillons 6, On peut facilement et rapidement enlever le couver- cle en le faisant simplement pivoter autour du boulon 4 de manière à. dégager l'oreille 9 du boulon 4'.
Un tamis amovible en laiton 13 est placé dans la partie su- périeure du réservoir où il repose sur un rebord 14 fixé à l'intérieur de sa paroi 2. Ce tamis a deux fonctions, retenir toutes matières étran- gères et tous conglomérats de poudre se trouvant dans la charge et re- tenir une quantité de matière dessicatrice conventionnelle 15, qui en- tretient une atmosphère complètement sèche dans la trémie.
Une tubulure d'entrée de gaz 16, filetée intérieurement, est montée dans la paroi 2 du réservoir, en dessous du tamis 13, pour raccorder à l'extérieur du réservoir le système de conduite et de commande de gaz S qui sera décrit ci-après, et à l'intérieur, le 'système 17 de tube d'entrée de gaz sous pression. Ce système 17 com- porte un demi-accouplement 18, un manchon vissé dessus et un écrou évasé 20 destiné à fixer le tube d'arrivée de gaz sous pression 21 à la tubulure. Le tube 21 est courbé de manière à se terminer par une branche suspendue 22. Cette dispositionécarte le risque d'obstruction du tube au moment du remplissage de la trémie avec la poudre 24.
Le système de conduite'et de commande de gaz S est raccordé au moyen d'un tuyau flexible 25 à. une conduite d'amenée de gaz à haute pression 26 pourvue d'un robinet d'arrêt 27 et d'un régulateur de pression 28 avec le manomètre habituel 29 et un compteur de débit 30.
Le système de conduite et de commande de gaz S comporte un robinet à pointeau 31 pourvu de raccords filetés avec le raccord 32 à quatre voies 33 s'étendant horizontalement vers l'extérieur. Une soupape de sûreté 35 prévue comme protection contre les pressions dangereuses dans le réservoir H est fixée au raccord 34 de la branche verticale du joint à quatre voies 33. Le raccord 36 tourné vers l'intérieur et se trouvant en face du robinet à pointeau 31 sur la conduite d'ar- rivée de'gaz est vissé sur la tubulure d'entrée de gaz 16 et ainsi, le gaz est introduit dans le réservoir H. Comme le montre la figure 2
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le raccord inférieur 37 du raccord à quatre voies 33 porte un raccord en té 38 dont la branche horizontale aboutit à un robinet de purge 39.
L'autre branche du raccord .en té 38 est fixée à un tube 40 qui, à son tour, se termine par un second raccord en té 41. De ce raccord 41 partent'des dérivations 42 et 43 constituant des conduites séparées de gaz d'entraînement. Chaque conduite est pourvue d'un robinet d'étran- glement 44 et d'une conduite 45 qui débouche dans le dispositif d'en- traînement de poudre P placé au centre du fond 46 du réservoir.
Les figures 4 et 5'montrent qu'une paire de conduits d'en- traînement de poudre 47 non étranglés sont fixés transversalement dans le corps principal creux 48 du dispositif P et communiquent par des passages avec les conduits précités 45. Les conduits d'entraîne- ment 47 sont pourvus d'orifices centrée de poudre 49 ménagés au milieu de leur paroi inférieure ou fond, et chaque orifice est entouré d'unécran tubulaire 52 suspendu à demeure au conduit res- pectif. L'écran 52 dépasse de 6,3 mm le fond du tube 47 et son diamètre intérieur est d'environ 4,6 mm. L'écran 52 et les conduits
47 sont en acier inoxydable.
Comme le montre la figure 5, les conduits d'introduction 47 se terminent dans un bloc 53 qui est pourvu de part et d'autre de raccords de tuyaux 54. Des passages 55 établissent une communica- tion pour le gaz entre les conduits 47;et leurs accouplements de tuyaux respectifs. La figure 4 montre que le corps principal creux 48 du dispositif d'entraînement P est fermé au fond par un chapeau 56. On peut facilement enlever ce chapeau pour inspecter le dispo- sitif d'entraînement et extraire toute.matière étrangère ou agglo- mération de particules sans devoir détacher le dispositif du réser- voir.
Toutefois, le corps principal creux 48 comporte un col fileté 57 qui se visse dans un raccord taraudé 58 suspendu au milieu du fond 46 du réservoir (voir fig.l).Cette disposition permet de déta- cher facilement tout le dispositif d'entraînement P du réservoir lorsqu'on le désire.Dans le dispositif P se trouve aussi un dôme creux 59 qui pénètre effectivement dans.la.poudre 24'contenue dans
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le réservoir H et l'empêche de/former un pont. La partie supérieure du dôme présente une surface pointue 62, comme le montre la fig.4, autour de laquelle la poudre peut,descendre par gravité. La partie inférieure 63 de la paroi du dôme creux est percée d'orifices 64 d'entrée de poudre qui sont situés un peu au-dessus du niveau du fond du réservoir 46 comme le moutre la figure 1.
Il existe une gor- ge annulaire peu profonde autour du dôme 59 en dessous du niveau du fond du réservoir. Cette gorge,est formée par le raccord 58, la pa- roi 63 du dôme et une plaque 65 qui est fixée au sommet de la pièce 48. Les orifices d'admission, 64 laissent pénétrer la poudre dans le dôme creux d'où elle tombe dans le corps principal 48 du dispositif d'entraînement P au.-dessus des ,conduits d'entraînement 47. Quelle que soit la quantité de poudre à l'intérieur du réservoir ou le taux d'alimentation de la pou4re, le poids de cette dernière au-des- sus de l'écran et des orifices.d'entrée des condtuits d'entraînement de poudre reste sensiblement constant pendant toute l'opération.
Il est à remarquer que cette quantité de poudre est relativement très petite. Le corps principe. 48 est un tube de laiton d'environ 126 mm de longueur et de diamètre intérieur d'environ 34 mm. Les orifices 49 ont un diamètre de 2,4mm. Le diamètre intérieur des .conduits 47 est d'environ 4,6 mm.
Une plaque 65 est fixée 9. la paroi extérieure 63 du dôme de protection 59 en dessous des orifices d'entrée de poudre 64 et il est en outre fixé, par exemple par pressage, dans le col 57 du corps principal creux'du dispositif d'entraînement P.
Comme-le montre la figure l,on peut appliquer la présente invention au transport de poudre de r ou'd'autres matières appropriées pour une opération thermochimique effectuée sur une pièce W, par exemple une plaque d'acier. Le chalumeau T représente schématiquement un chalumeau conventionnel de découpage ou de soudure construit pour être alimenté de poudre de fer comme décrit dans le brevet des Etats-Unis n 2.627.826 accordé le 10 février 1953 au nom de Meincke.
Un long, tuyau flexible de chalumeau 66,
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d'une longueur ordinairement inférieure à. 7,6 m, est relie au distributeur pneumatique de poudre au moyen d'un accouplement de tuyau 54. Une soupape de commande 67 est représentée schématiquement couine dispositif de commande du courant de gaz entraînant la poudre vers le chalumeau. La commande et les conduits d'arrivée d'oxygène et d'acétylène ont été .supprimées pour plus de. clarté.
En service, la couvercle du réservoir est placé de .manière à permettre de charger la trémie. On verse la poudre à travers le tamis 13 qui retient les grosses particules de matières étrangères et les particules agglomérées, qui sont enlevées subséquemment. On place ensuite sur le tamis une capsule de matière dessicatrice 15 et on referme le couvercle. L'appareil est alors prêt à fonctionner et on ouvre le robinet 27 de la.conduite à haute pression et on règle le pression désirée dans le réservoir à l'aide du régulateur
28. On ouvre le robine-= à pointeau 31 pour admettre le gaz dans le réservoir H etla conduite .40.
Si. à ce moment les robinets d'étranglement 44 sont complètement ouverts, la pression à l'intérieur 'du réservoir H et celle appliquée au dispositif d'entraînement
P ne sont p as en équilibre car ces robinets 44 créent un certain étranglement. Ainsi, leur complète. ouverture crée une légère diffé- rence de pression et procure un taux d'alimentation minimum compris entre environ 0,9 et 3, 6 kg de poudre de fer par heure à chaque . chalumeau suivant la position du régulateur 28. Si on le désire, on peut utiliser des robinets qui ne produisent aucun'étranglement lorsqu'ils sont complètement ouverts.
Lorsque le ou les robinets d'étranglement 44 sont fermés, la cession dans le dispositif d'entraînement P est réduite et la pression'dans la garnie est accrue ce qui produit une plus grande différence de cession entre le réservoir H et le dispositif d'entraînement de poudre P. Chaqu; degré de fermeture -des robinets de réglage augmente de manière correspondante la différence de pression.
En utilisant l'appareil de la figure 1 pour débiter de la poudre.de fer, on introduit à l'entrée du distributeur, depuis régulateur de p-ession, de l'air ou de l'azote secs à une
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pression iuj'/rieur'e à 1,75 kg/cvi2. Une rr.rtie- de ce :3,J;' r:, L r'i i{r; ; "rs 1;\ trémie ;jais la pju;: nrrmde partie du (()Lll'U)l pur:
ne [or le robinet t d' tra.ng:I e crlt 44 ob le tube e.1'0ntr[<lnr,I(nl, lez./. ! i. ra ';u'il se produise probablement un très petit courent de gaz à travers la poudre et finalement par les orifices d'entraînement et de sortie,
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il semble que le gaz aa-dessus de la poudre reste statique en gran- de par.tie ut par conséquent se trouve à une pression essentiellement . la même que celle au point où le courent entrant se divise.
Le courant qui passe par le r pet d'étranglement 44 est appréciable et en étranglant ce robinet, on crée une chute de .pression, Il est clair que cette chute de pression se reflète ultérieurement dans une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du tube d'entraînement et en particulier de part et d'autre de l'orifice d'admission 49. Cette différence de pression de part et d'autre de l'orifice d'admission force la poudre à remonter dans l'écran 52 et à traverser 1-'orifice et la poudre ainsi amenée est entraînée par le gaz s'écoulant dans le tube d'admission et est transportée vers le chalumeau découpeur T.
La quantité de poudre qui est entraînée dépend de-la chute de pression de part et d'autre de l'orifice d'admission et de la grandeur de cet orifice, mais cornue cette dernière est constante, l'alimentation dépend uniquement de la chute dépression. Par conséquent, le taux d'alimentation est réglable au moyen du régulateur dépression et du robinet d'étranglement. Il est à remarquer que la poudre sous l'écran.52 n'a même pas à supporter directement le poids de la poudre dans le tube 48.
Comme le montre la relation.graphique entre le taux d' alimentation de la poudre de fer et-la pression du régulateur représentée sur les figures 6 et 7,. chaque degré de fermeture du robinet d'étranglement est aussi accompagné d'un accroissement du taux d'alimentation de poudre pourvu, évidemment, que la cession du régulateur soit maintenue constante en substance. Par exemple, sur les deux figures 6 et 7, on voit d'après les courbes corres-
EMI11.3
-n-nt . i'> 1" position 0 de pleine ouverture ainsi qu'aux positions
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1/2, 7/16, 1/4 et 1/8 d'ouverture, qu' il y a un accroissement marqué du taux d'alimentation pour tout réglage particulier de la. pression du régulateur.
Le chalumeau de découpage à poudre T utilise avec la présente invention, comme il a été dit ci-dessus, peut être de n'importe quel modèle standard et on peut s'en servir de la manière habituelle, connue des spécialistes en la matière. Dans la plupart des chalumeaux de ce type, l'oxygène et la poudre de coupe entraînés par les courants de gaz sont commandés par un mécanisne à valves successives. Pour commencer le découpage ou la soudure, l'opérateur -allume simplement son chalumeau et retire la .gâchette du chalumeau. Ainsi commencent à s'écouler l'oxygène et le courant de gaz chargé de poudre pour la coupe.
Lorsque la poudre (dont la plus grande partie passe au tamis de 100 mailles du type " Tyler et entièrement à travers le tamis de 20 mailles)'se trouvant dans le réservoir a été utilisée, l'opérateur cesse l'opération en relâchant la gâchette du chalumeau et en éteignant la flamme. On ferme alors le robinet à pointeau 31, supprimant toute la pression dans le réservoir H et le système de conduite et de commande de gaz
S. On ouvre alors le robinet'purgeur 39 pour réduire la pression de manière à pouvoir enlever facilement le couvercle du réservoir et recharger ce dernier comme il a été dit ci-dessus. Après avoir refermé le robinet de purge et rechargé le réservoir, on peut réouvrir le robinet à pointeau pour remettre le système sous pression.
Le chalumeau est de nouveau prêt à fonctionner et comme le gaz sous pression a été coupé duréservoir H et du système de cenduite et de commande de gaz S sans changer ni la pression d'admis- sion ni le réglage du robinet d'étranglement, on peut aisément rétablir le même taux d'alimentation. On peut obtenir dans les deux conduites- d'entraînement le même taux d'alimentation ou des taux différents. La différence de pression préférée pour 1' alimentation en poudre de fer est inférieure à 1,4 kg/cm2. La pression d'admission du gaz doit être supérieure à environ 0,35 kg/cm2.
Il
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est clair que le robinet d'étranglement permet d'obtenir tonleuna gamme de taux d'alimentation pour un réglage donné du régulateur.
On peut obtenir des baux d'alimentation précis pour chaque système de transport extérieur et de chalumeau ou autre appareil utilise avec le présert distributeur en reportant les positions du robinet d'étranglement et les pressions du régulateur sur les graphiques des taux d'alimentation reproduits sur les figures 6 et
7.
Il est à. remarier que dans l'appareil de la fig. 1, le dispositif empêchant la poudre de former pont diminue l'effet du poids de la poudre dans le réservoir sur le taux d'alimentation.
- Que le réservoir soit plein ou presque vide, le taux d'alimentation restepratiquement constant. En outre, le robinet d'arrêt à
1-'admission permet d'isoler le distributeur sans devoir 'changer le réglage du régulateur de pression, par- exemple lors des arrêts pour recharge. On peut facilement obtenir des taux d'alimentation de 1,8 à 41 kg de poudre de fer par heure par orifice. Le taux préféré est 'compris entre 4,5 et 22,7 kg par heure avec des débits de 1,1 à 2,8 m3 de gaz par heure. La pression maximum à l'entrée est inférieure à environ 1,7 kg/cm2.
La figure 8 représente une variante de l'invention, ser- vant à. amener du carbure de calcium finement pulvérisé par un conduit à un tube d'injection qui injecte le carbure en dessous de la surface de fer fondu comme il sera expliqué. La-figure 8 est un schéma montrant ce qui concerne le système de conduites de gaz, de commande et d'injection et elle montre, ..partie en coupe trans- versale avec arrachement, le dispositif d'entraînement de poudre en relation avec la disposition schématique. Le réservoir et son raccord au dispositif d'entraînement sont omis car ils sont essentiellement les mêmes que ceux de. la figure 1.
Il est toutefois à remarquer que le dispositif d'entraînement de la figure 8 est attaché à un réservoir essentiellement le même que celui de la figure 1- et qu'il peut comporter un dispositif antique pour empêcher la
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poudre de former pont. Le système de conduites de gaz de la figure
8 est raccordé à une arrivée de gaz qui correspond au tuyau d'arri- vée 25 de la figure 1.
La variante du distributeur pneumatique de poudre de la figure 8 diffère du distributeur représenté sur la figure 1 princi- palement en ce qu'un by-pass est prévu pour le gaz autour du dispositif d'introduction et en ce que les parties internes du dispositif d'entraînement sont constituées.par des raccords de tuyaux standard. Contrairement à l'appareil de la figure 1, le courant gazeux entraînant la poudre est éjecté de son dispositif de-consommation (un tube d'injection en graphite immergé dans du fer fondu) contre une pression statique, non pas ce qui est essentiellement la pression atmosphérique. Pour cette raison,. le by-pass est construit de manière que la charge hydrostatique du métal puisse être surmontée avant de commencer l'injection et empêcher l'entrée du métal dans le tube.
Dans la forme d'exécution de la figure 8, un raccord en té 70 est placé dans une conduite d'amenée du gaz 69 (équivalente à la conduite 25 de la figure 1) de manière à pouvoir raccorder une conduite de by-pass 71 en amont dû robinet 76. Ce robinet d'arrêt 76 correspond au robinet à pointeau 31 de la figure 1 et il commande l'arrivée du gaz à la fois au réservoir et'au dispositif d'entraînement. La conduite de by-pass 71 est pourvue d'un robinet d'arrêt 72 et elle aboutit à un robinet à trois directions 73 en aval du dispositif.d'entraînement 74.
Cette disposition établit un passage par lequel un courant de gaz-peut.être amené au tube d'injection en graphite 75 pour empêcher le métal fondu de pénétrer dans ce tube lorsqu'on le plonge en dessous de la surface du métal avant d'injecter un courant de gaz'chargé de carbure. L'autre' branche du raccord en té 70 aboutit à un robinet d'arrêt 76 et ensuite à un second raccord en té 77. Une conduite de gaz 78 partent de la branche verticale de ce té est pourvue d'un robinet d'arrêt 79
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et élite test raccordée à la partie supérieure de la trémie (non représentée).
Une seconde conduite d'arrivée de gaz 80 qui est pourvue d'un robinet d'étranglement 81 va de l'autre branche du té
77 au dispositif d'entraînement de poudre 74. Le robinet 81 corres- pond aux robinets 44 de la figure 2.
Le dispositif d'entraînement de poudre représenté sur la figuré 8 comporte, un corps cylindrique 82 pourvu d'un conduit d'arrivée de gaz transversal 80 et d'un té réducteur 83 fixé à son extrémité de manière que le té soit placé au milieu du corps cylindrique 82. Un conduit de sortie de poudre 87 de section transversale légèrement supérieure à celle -du tuyau d'amenée de gaz 80 est aussi monté transversalement dans le corps cylindrique 82 et il -est vissé sur le raccord légèrement plus .grand 85 du té réducteur 83. Le raccord 86 fait suite à la partie centrale du té réducteur 83 et il retient la tubulure filetée 88 qui étrangle le passage vers le haut. Un raccord réducteur 90 est vissé sur la tubulure 88 et un écran ou conduit d'entrée de poudre 92 est vissé à l'autre extrémité du raccord 90.
Un corps tubulaire 93 est vissé sous,le corps cylindrique 82 et il est fermé au fond par un chapeau 94 formant ainsi le fond d'une chambre creuse 95 d'où la poudre peut être entraînée, le corps 82 est attaché au réservoir et le tout forme la chambre 95. Une longue conduite 'd'alimentation, par exemple un tuyau flexible 97 va du robinet 73 au tube d'injec- tion 75.
Lorsque la variante de l'appareil représentée sur la figure 8 est utilisée avec du carbure de,'calcium et doit servir à l'injecter en dessous de la surface d'un métal fondue ...il est souvent nécessaire de suivre un processus d'utilisation légèrement différent de celui destiné à l'amenée de poudre'de fer à un chalumeau comme il a été expliqué ci-dessus. La conduite d'arrivée de gaz 69 est raccordée à une source,'de gaz métallurgiquement inerte, par exemple de l'azote, alors que les robinets d'arrêt 76 et 72 sont fermés.
On laisse alors pénétrer le gaz dans le réservoir par les robinets
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d'arrêt 76 et 79 et on ouvre le'robinet 72, Le robinet à trois voies'
73 est placé de manière à établir une communication entre la con- duite d'arrivée 71 et le tube d'injection 75, mais pas avec le tuyau 87. La pression du gaz dans le tuyau 71 et par suite dans le tube 75 dépasse la pression hydrostatique du métal fondu et elle empêche ainsi l'entrÉe du métal dans le tube d'injection. On introduit ensuite le tube en dessous de la surface du métal fondu.
On règle alors le robinet d'étranglement 81 et on amène ensui- te le robinet à trois voies 73 dans une position qui interrompt la circulation du gaz par la conduite de by-pass, et la circulation de la poudre s'établit vers le tube d'injection 75 via le dispo- sitif d'entraînement 74 et la conduite de sortie 87. Pour arrêter - l'opération, l'opérateur ramène simplement le robinet à trois voies 73 dans la position initiale de purge et il retire ensuite le tube d'injection du métal fondu. L'entraînement du carbure de .calcium finement pulvérisé par l'azote dans le dispositif d'entraî- nement et son transport dans un tuyau flexible de 6 à 7,5 m de long sont identiques ce qui se passe dans l'appareil décrit ci- dessus.
Il est à remarquer que le raccord 92 et l'étranglement pro- duit par la buselure 88 correspondent à l'écran 52 et à l'orifice 49 de la figure 4 et ont les mêmes fonctions. En outre, le té 83 fournit un passage essentiellement non étranglé identique au tube d'entraînement 47.
Les figures 9 et 10 sont des graphiques disais faits avec l'appareil de la figure 8 en utilisant du carbure et de l'air et ils montrent le rapport g entre l'alimentation en carbure par minute et le débit d'air par heure pour différentes ouvertures du robinet d'étranglement 81. L'ouverture 0 ne signifie evidemment pas qu'il n'y a pas de gaz s'écoulant vers le dispositif d'entraîne ment, mais bien qu'il y a un certain étranglement, le'robinet lui même, lorsqu'il est entièrement ouvert, créant un certain étranglement à l'écoulement et.par suite une réduction de pression. Le rapport du solide au gaz exprime les livres anglaises de carbure
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par pied cube d'air à la pression ordinaire.
Les pressions représen- tées sont les pr.ession au régulateur qui correspond au régulateur .28 de la figure 1. Les essais.de la figure 9 ont été faits en utilisant une conduite d'arrivée de 1/2 pouce ayant 6 m de longueur.
Les essais de la figure 10 ont été faits en utilisant une conduite d'arrivée de 5/16 pouce,ayant 6 m de longueur. Les courbes des figures 9 et 10 sont simplement illustratives et elles varient avec les particularités du montage, par exemple les différentes longueurs des tuyaux et autres facteurs évidents.
La différence de pression préférée entre le réservoir et le dispositif d'entraînement est inférieure à 2,1 kg/cm2 lorsqu'on utilise du car-bure de calcium. Le carbure de calcium traverse un :tamis "Tyler" de 20 mailles et de préférence environ les deux tiers sont retenus sur un tamis de 100 mailles. La pression d'admis- sion est de préférence d'environ 0,7 kg/cm2 ou plus.
Il est à,remarquer que dans les deux formes d'exécution, il 'existe un espace annulaire appréciable autour des écrans'52 et 92 et que les dispositifs d'entraînement 47 et 83 en substance non étranglés (pas de réduction de pression) prennent la,poudre d'une entrée verticale dont la section transversale effective est sensi- blement inférieure à celles des dispositifs d'entraînement respec- tifs. Les deux formes d'exécution procurent une alimentation régu- lière et uniforme sans faiblesse ni remous. Les deux dispositifs d'entraînement 47 et 83 sont constitués par une sorte de tube horizontal non étranglé.
On peut aussi souligner, comme caractéris- tique remarquable, que les deux dispositifs entraînent la poudre vers le haut à travers un passage, contre l'action de la pesanteur., pour qu'elle soit prise par un courant gazeux circulant horizontale- ment. Il est aussi à.remarquer qu'en augmentant la pression sur la poudre et en'diminuant la pression dans le dispositif d'entraînement on augmente les taux d'alimentation et que la condition essentielle pour que la poudre soit entraînée est que la pression dans le
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réservoir dépasse la pression dans le dispositif d'entraînement.
Il est à remarquer que .la présente invention convient particulièrement bien pour transporter des particules qui traver- sent un tamis de 20 mailles et dont, de préférence, au moins une grande partie traverse un tamis "Tyler" de 100 mailles.
Bien qu'on ait représenté et décrit deux; formes d'exécu- tion de l'invention servant à distribuer des il va de soi qu'on peut y apporter divers changements et modifica- tions sans sortir du cadre de l'invention.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to a method and apparatus for dispensing finely pulverized materials and more particularly relates to an improved powder dispenser and its mode of operation, in which a pulverulent material is obtained. entrained in a gas stream and brought to the point of use. 'o, t.
In certain thermochemical operations on iron and steel. he is. It is desirable to introduce amounts of finely pulverized material, for example iron powder or ferroaluminum powder, into the reaction zone. preheating oxygen streams, and cutting and therefore have -a portable device to distribute or bring the powder which is likely to inject into
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the aforementioned reaction zone either a single gas stream entraining the powder or simultaneously several independent streams.
It is also desirable to have independent control, for each stream, and to have a powder dispenser of relatively simple construction but capable of dispensing several different types of finely pulverized materials, for example, iron seam, iron. sodium bicarbonate or mixtures of iron and aluminum.
There has also been a need for an inexpensive pneumatic powder dispenser which is capable of delivering varying amounts of calcium carbide and treating agents or mixtures thereof from a reservoir through a tank. conveying pipe and an injection tube, to below the surface of a molten metal, for example cast iron.
However, an object of this invention is to provide an improved powder dispenser and its mode of operation where a powder material is entrained in one or more separately controlled gas streams and is conducted at a predetermined constant speed to one or more points of. use.
Another object of the invention is to provide: a powder dispenser where the pressure of the gas is maintained in the upper hopper than the transfer applied to the assembly of the powder introduction apparatus, - a method and an apparatus for distribute a pulveru8lente material, for example iron powder, with a flow rate of between 1.8 and 41 kg per hour approximately. A pneumatic powder dispenser can be expensive for injecting calcium carbide type processors, at varying rates of up to about 22.7 kg per minute, below the surface of a molten metal. '- a new powder dispenser which combines several devices in a single device.
entent powder and
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outlet conduits, individually controlled by taps, or a decrease in the gas flow through the outlet conduits via the control valve tap produces an increase in the powder flow, - a powder distributor comprising an assembly perfected for powder drive which can be easily removed - a drive device which maintains an inlet of powder of substantially uniform weight above the inlet orifices of the outlet ducts, regardless of the quantity of powder contained in the dispenser or the speed with which the powder is discharged and - a device in which the inlet orifices of the outlet conduits are located below the powder inlet orifices of the driving device.
The manner of achieving these objects as well as other objects and advantages of the invention will be described or appear from the description given below with reference to the accompanying drawings, in which:. fig. 1 is a side elevation, partially in section and with certain parts cut away, schematically showing a preferred embodiment of the invention for cutting a metal mass; fig. 2 is a front elevational view of the gas supply and control device shown to the left of Figure 1; fig. 3 is a top view of the powder dispenser shown in FIG. 1; Fig. 4 is a side elevational view, partially in section and on a larger scale, showing the powder driver of the apparatus of Fig. 1;
fig. 5 is a top view, partially in section, of the powder driving device shown in FIG. 4
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the cut being made along the line B-B which corresponds to the line
A-A of Figure 1; fig. 6 is a graphical representation of the ratio of the flow rate of iron powder to the pressure at the regulator for different degrees of opening when the feed is from a single port. In this figure are plotted on the ordinate of the 'quantities expressed in kg / hour and on the abscissa of the -pressures,' expressed in atmospheres, and the figures in this figure should be read as follows:
EMI4.1
Ordinates Ordinates Abscissa l00 = 45.36 kg / hour 4g = zl, 'i7 kg hour 5 = 0.34 atm.
96 he he he 44 = 1995 He ¯ 068 92 = 4170 He He 4.0 1814 If "15 i â3 88 = 3990" "36 = .1632" "20 = 136 He 84 = 38ylo He He 32 = UÎ51 He 80 = 36, 20 28 = 1270 "76 = 34.50 He He 24 = ÎO'SS n He 72 = 32.70 He '' he 20 = 9.07 He" 6S = 30.00. He 16 = 7.25 If he 64 = 29.02 Il If 12 = 5.44 tr if 60 = 27.21 Il If 8 = 3.62 He tu 56 = 25.38 n 4 = 1.81 il.
EMI4.2
<tb> 52 <SEP> = <SEP> 23.58 <SEP> "<SEP>" <SEP> 1.81
<tb>
Fig. 7 is a graphical representation of the ratio of the flow rate of iron powder per orifice to the pressure at the regulator for different degrees of coverage when fed through two ports.
In this figure are plotted on the y-axis and the x-axis respectively, kg / hour and atmospheres, and the figures in this figure should be read as follows:
EMI4.3
<tb> Ordered
<tb>
EMI4.4
Ordered kg / hour 21.77 '. X9 abscissa 6 tl'M kg / hour $ 4 = 7 Wheùre. 5.34 ai.
92 = 41.70 "" 44 1 1995 10. .Oj6 $ "92 = 41.70 nn 40 I 18.14 15 z03 $$ = 3990 If" 36 = 1632 2.0 = 1.36 84 = 3810 "n 145; L 2.0 = $ 1.36 0 = 36.20 ;; $ 2 = 12.70.
-34.50 24 = 10, $$ If If Jt;? 8-::. # -LU.06) 72 = 32.70 rr 20 = 9.07 "fi 68 = 30.80" "16 = 7.25 64 = 29.02 If" 12 = 5.44 "
EMI4.5
<tb> 60 <SEP> = <SEP> 27, <SEP> 21 <SEP> "<SEP> 12 <SEP> 8 <SEP> 3.62
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 56 <SEP> = <SEP> 25.38 <SEP> a <SEP> 1.81 <SEP> "
<tb>
EMI4.6
52 = 23: 58 1'81
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fig. 8 is a side view, partially in section, of a preferred variant of the driving device and of the adjacent members, which schematically shows the application of the invention to the introduction of a treatment agent into a molten metal ;
fig. 9 is a graphical representation of various ratios expressed by S existing when a distributor provided with the drive device of FIG. 8 is used to supply calcium carbide. These ratios are calculated in pounds of carbide per cubic feet of air at ordinary pressure. In this figure are plotted on the ordinate the quantities expressed in m3 per hour and on the abscissa the quantities expressed
EMI5.1
in kg / min., 'and the figures in this figure should be read as follows
EMI5.2
<tb> Ordinates <SEP> Abscissas
<tb>
<tb> 1900 <SEP> = <SEP> 53.80 <SEP> m3 / hour <SEP> 4 <SEP> = <SEP> 1.81 <SEP> kg / min.
<tb>
<tb>
<tb>
1800 <SEP> = <SEP> 50.97 <SEP> "<SEP>" <SEP> 8 <SEP> = <SEP> 3.62
<tb>
EMI5.3
1700 = 48.114 "11 12 = 5.44 1600 = 45.30 He" 16 = 7.25 "" 1500 - 42'48 He He 20 = 9.07 He "1400 = 39.64 He 11 ai;; 1300 - 36; ÔÎ He 28 = 12.70 He 1200 = 33% He "32 - H, 51 He He
EMI5.4
<tb> 1100 <SEP> = <SEP> 31 <SEP> 15 <SEP> "<SEP>" <SEP> 36 <SEP> = <SEP> 16.32 <SEP> "<SEP>" "
<tb>
<tb> 1000 <SEP> 28.31 <SEP> "<SEP>" <SEP> 40 <SEP> = <SEP> 18.14 <SEP>
<tb>
<tb> 900 <SEP> = <SEP> 2549 <SEP> "<SEP>" <SEP> 44 <SEP> = <SEP> 19.95 <SEP> Il <SEP> "
<tb>
EMI5.5
800 = 22 66 il 48 21 77, "ti il 700 '= 19.82 Il if 52:;: 23.58U" he "
EMI5.6
<tb> 600 <SEP> 16.99 <SEP> "<SEP> '<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb> 500 <SEP> = <SEP> 14.16 <SEP> "<SEP>" <SEP>.
<tb>
<tb>
<tb>
400 <SEP> = <SEP>; 11.33 <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb> 300 <SEP> - <SEP> 8.50 <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb> 200 <SEP> 5.66 <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb> 100 <SEP> - <SEP> 2.83 <SEP> "<SEP>"
<tb>
fig. 10 is a graphical representation of various ratios expressed by S obtained when using the dispenser
G 'of Figure 8 to ensure a supply of calcium carbide through a smaller line than that used to establish the ratios expressed by S obtained from Figure 9. These ratios are calculated in English pounds of carbide per cubic feet d air at ordinary pressure.
In this figure are plotted on the y-axis quantities expressed in m3 per hour. and on the abscissa of the quantities
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expressed in kg / min., and the figures in this figure should be read as follows:
EMI6.1
<tb> Ordinates <SEP> Abscissas
<tb>
<tb> 900 <SEP> = <SEP> 25.50 <SEP> m3 / hour <SEP> 2 <SEP> = <SEP> 0.90 <SEP> kg / min. <SEP>
<tb>
EMI6.2
8DO = 22.66 "Il 4 = 1 81 nn 700 19 x g2 fi rr 6. ¯ 2.72" 600 = 16 fi il $ - 3.62 500 14.16 10 3.62 500 = 14.16 la = 4.53 400 11.33 Il Il. 12 = f 11 # Il 300 = 8.50 ni, 11 'J2 - 6.35 200 = 5.67 Il If Z6 - 7.25 100 = 2, 3 Il If 18 = 8.16 n Il
EMI6.3
<tb> 20 <SEP> = <SEP> 9.07 <SEP> "<SEP>.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 22 <SEP> = <SEP> 9.97 <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 24 <SEP> = <SEP> 10.88 <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 26 <SEP> = <SEP> Il, 79 <SEP> "<SEP>"
<tb>
.
Figure 1.shows that the powder dispenser shown therein has three main elements, a closed vertical cylindrical reservoir H, a. easily removable and replaceable powder introduction device P and a system of pipes, gas and control S. 'Cornue show in Figures 1 and 3, the vertical cylindrical reservoir H is provided with a pair of handles' 1 facing interior and fixed on either side of the wall 2 of the cylindrical tank and it is mounted on a suitable support, for example. feet 3.
The tank H is also provided with two large bolts 4 and 4 'fixed externally on both sides on the wall 2 of -nier, that the threaded ends of these bolts protrude at the
EMI6.4
above edge wall real, (Q1.r \ U \\) ph \ ons are placed on the threaded ends of these bolts allow to tighten the tank cover 7.
When the tank cover is tightened in place, a gasket 8 glued to the inside face of the cover rests on the tank edge 5 and. Ensures the gasket is tight against the gas' - The tank cover, although an essentially circular shape flows shown in figure 3, is provided with a pair of notched ears which s << t- * towards the outside- Part enooohes 9 and which extend outwards on either side of the cover tank. These ears enclose the threaded ends of the
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bolts 4 and 4 'and provide seats 11 on which the wing nuts 6 re-release. The cover can easily and quickly be removed by simply rotating it around the bolt 4 so as to. release lug 9 from bolt 4 '.
A removable brass sieve 13 is placed in the upper part of the tank where it rests on a flange 14 fixed inside its wall 2. This sieve has two functions, to retain all foreign matter and all powder conglomerates. in the charge and retain an amount of conventional desiccant 15, which maintains a completely dry atmosphere in the hopper.
A gas inlet pipe 16, internally threaded, is mounted in the wall 2 of the tank, below the screen 13, in order to connect the gas pipe and control system S which will be described below to the outside of the tank. after, and inside, the pressurized gas inlet tube system 17. This system 17 comprises a half-coupling 18, a sleeve screwed onto it and a flared nut 20 intended to fix the pressurized gas inlet tube 21 to the pipe. The tube 21 is curved so as to terminate in a suspended branch 22. This arrangement eliminates the risk of obstruction of the tube when filling the hopper with the powder 24.
The gas control and pipe system S is connected by means of a flexible pipe 25 to. a high pressure gas supply line 26 provided with a shut-off valve 27 and a pressure regulator 28 with the usual manometer 29 and a flow meter 30.
The gas control and pipe system S includes a needle valve 31 provided with threaded connections with the four-way connector 32 33 extending horizontally outward. A safety valve 35 provided as protection against dangerous pressures in the tank H is attached to the fitting 34 of the vertical branch of the four-way seal 33. The fitting 36 facing inward and facing the needle valve 31 on the gas inlet pipe is screwed onto the gas inlet pipe 16 and thus the gas is introduced into the tank H. As shown in figure 2
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the lower fitting 37 of the four-way fitting 33 carries a tee fitting 38, the horizontal branch of which ends at a purge valve 39.
The other branch of the tee fitting 38 is attached to a tube 40 which, in turn, terminates in a second tee fitting 41. From this fitting 41 lead off branches 42 and 43 constituting separate gas pipes. 'training. Each pipe is provided with a choke valve 44 and a pipe 45 which opens into the powder drive device P placed in the center of the bottom 46 of the reservoir.
Figures 4 and 5 'show that a pair of unthrottled powder drive conduits 47 are fixed transversely in the hollow main body 48 of the device P and communicate through passages with the aforementioned conduits 45. The conduits d' drive 47 are provided with centered powder orifices 49 formed in the middle of their lower wall or bottom, and each orifice is surrounded by a tubular screen 52 permanently suspended from the respective duct. Screen 52 protrudes 6.3mm from the bottom of tube 47 and has an internal diameter of about 4.6mm. Screen 52 and conduits
47 are made of stainless steel.
As shown in Figure 5, the introduction conduits 47 terminate in a block 53 which is provided on both sides with pipe connections 54. Passages 55 establish a communication for gas between the conduits 47; and their respective pipe couplings. Figure 4 shows that the hollow main body 48 of the drive device P is closed at the bottom by a cap 56. This cap can be easily removed to inspect the drive device and remove any foreign material or agglomeration. particles without having to detach the device from the tank.
However, the hollow main body 48 has a threaded neck 57 which screws into a threaded connector 58 suspended in the middle of the bottom 46 of the tank (see fig.l). This arrangement makes it easy to detach the entire drive device P reservoir when desired.In the device P is also a hollow dome 59 which effectively penetrates into.la.powder 24 'contained in
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the reservoir H and prevents it from / forming a bridge. The upper part of the dome has a pointed surface 62, as shown in Fig. 4, around which the powder can descend by gravity. The lower part 63 of the wall of the hollow dome is pierced with powder inlet orifices 64 which are located a little above the level of the bottom of the reservoir 46, like the drum in FIG. 1.
There is a shallow annular groove around dome 59 below the level of the tank bottom. This groove is formed by the fitting 58, the wall 63 of the dome and a plate 65 which is fixed to the top of the part 48. The inlet orifices, 64 allow the powder to penetrate into the hollow dome from where it. falls into the main body 48 of the drive device P above the drive ducts 47. Regardless of the amount of powder inside the tank or the rate of feed of the powder, the weight of the latter above the screen and the inlet orifices of the powder entrainment conduits remains substantially constant throughout the operation.
It should be noted that this quantity of powder is relatively very small. The principle body. 48 is a brass tube about 126mm long and about 34mm internal diameter. The orifices 49 have a diameter of 2.4mm. The internal diameter of the conduits 47 is about 4.6 mm.
A plate 65 is fixed to the outer wall 63 of the protective dome 59 below the powder inlet openings 64 and it is further fixed, for example by pressing, in the neck 57 of the hollow main body of the device. 'drive P.
As shown in figure 1, the present invention can be applied to the transport of powder of r or other materials suitable for a thermochemical operation carried out on a part W, for example a steel plate. Torch T schematically represents a conventional cutting or welding torch constructed to be supplied with iron powder as described in United States Patent No. 2,627,826 issued February 10, 1953 to Meincke.
A long, flexible torch hose 66,
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usually less than. 7.6 m, is connected to the pneumatic powder distributor by means of a hose coupling 54. A control valve 67 is schematically shown as a device for controlling the flow of gas driving the powder towards the torch. The control and supply lines for oxygen and acetylene have been deleted for more. clarity.
In use, the tank cover is positioned so as to allow loading of the hopper. The powder is poured through the screen 13 which retains the coarse particles of foreign matter and the agglomerated particles, which are subsequently removed. A capsule of desiccant 15 is then placed on the sieve and the lid is closed. The device is then ready to operate and the valve 27 of the high pressure line is opened and the desired pressure in the tank is adjusted using the regulator.
28. We open the valve- = needle 31 to admit the gas into the tank H and the pipe .40.
If at this time the throttle valves 44 are fully open, the pressure inside the reservoir H and that applied to the driving device
P are not in equilibrium because these taps 44 create a certain constriction. Thus, their complete. opening creates a slight difference in pressure and provides a minimum feed rate of between about 0.9 and 3.6 kg of iron powder per hour each. torch according to the position of regulator 28. If desired, valves can be used which do not produce any throttling when fully open.
When the throttle valve (s) 44 are closed, the release in the drive device P is reduced and the pressure in the packing is increased which produces a greater difference in release between the reservoir H and the device. powder drive P. Chaqu; degree of closure of the regulating valves correspondingly increases the pressure difference.
Using the apparatus of Figure 1 to deliver iron powder, at the inlet of the distributor, from the pressure regulator, dry air or nitrogen is introduced at a
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pressure iuj '/ laughing at 1.75 kg / cvi2. A rr.rtie- of this: 3, J; ' r :, L r'i i {r; ; "rs 1; \ hopper; jais la pju ;: nrrmde part of (() Lll'U) l pure:
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it appears that the gas above the powder remains static in large part and therefore is at essentially pressure. the same as that at the point where the incoming current divides.
The current which passes through the throttle valve 44 is appreciable and by throttling this valve, a drop in pressure is created. It is clear that this drop in pressure is subsequently reflected in a pressure difference between the interior and the 'outside the drive tube and in particular on either side of the inlet port 49. This pressure difference on either side of the inlet port forces the powder to rise in the screen 52 and through 1-'orifice and the powder thus supplied is entrained by the gas flowing in the inlet tube and is transported to the cutting torch T.
The quantity of powder which is entrained depends on the pressure drop on either side of the inlet orifice and on the size of this orifice, but retort the latter is constant, the supply depends only on the drop depression. Therefore, the feed rate is adjustable by means of the vacuum regulator and the throttle valve. Note that the powder under the screen 52 does not even have to directly support the weight of the powder in tube 48.
As shown by the graphical relationship between the iron powder feed rate and the regulator pressure shown in Figures 6 and 7 ,. each degree of closure of the throttle valve is also accompanied by an increase in the rate of powder feed provided, of course, that the release of the regulator is kept substantially constant. For example, in the two figures 6 and 7, we see from the corresponding curves
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-n-nt. i '> 1 "fully open position 0 as well as at the positions
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1/2, 7/16, 1/4 and 1/8 opening, that there is a marked increase in the feed rate for any particular setting of the. regulator pressure.
The T powder cutting torch used with the present invention, as stated above, can be of any standard design and can be used in the usual manner known to those skilled in the art. In most torches of this type, the oxygen and cutting powder entrained by the gas streams are controlled by a mechanism with successive valves. To begin cutting or welding, the operator simply lights his torch and removes the torch trigger. Thus begin to flow the oxygen and the gas stream charged with powder for cutting.
When the powder (most of which passes through the 100 mesh Tyler type sieve and completely through the 20 mesh sieve) in the reservoir has been used, the operator ceases the operation by releasing the trigger. torch and extinguishing the flame.The needle valve 31 is then closed, removing all pressure in tank H and the gas control and control system.
S. The bleeder valve 39 is then opened to reduce the pressure so as to be able to easily remove the cover of the reservoir and to recharge the latter as has been said above. After closing the bleed valve and recharging the tank, the needle valve can be reopened to re-pressurize the system.
The torch is ready for operation again and since the pressurized gas has been shut off from the H tank and the ash and gas control system S without changing the inlet pressure or the throttle valve setting, can easily restore the same feed rate. The same feed rate or different feed rates can be obtained in the two drive lines. The preferred pressure difference for the iron powder feed is less than 1.4 kg / cm2. The inlet gas pressure should be greater than about 0.35 kg / cm2.
he
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is clear that the throttle valve allows to obtain tonleuna range of feed rate for a given setting of the regulator.
Accurate feed rates can be obtained for each outboard conveyor system and torch or other appliance used with the distributor presert by plotting the throttle valve positions and regulator pressures on the feed rate graphs shown on figures 6 and
7.
He is at. note that in the apparatus of fig. 1, The powder bridging preventer decreases the effect of the weight of the powder in the tank on the feed rate.
- Whether the tank is full or almost empty, the feed rate remains practically constant. In addition, the shut-off valve
1-'inlet allows the distributor to be isolated without having to change the setting of the pressure regulator, for example during stops for recharging. Feed rates of 1.8 to 41 kg of iron powder per hour per orifice can easily be achieved. The preferred rate is between 4.5 and 22.7 kg per hour with flow rates of 1.1 to 2.8 m3 of gas per hour. The maximum inlet pressure is less than about 1.7 kg / cm2.
FIG. 8 represents a variant of the invention, useful for. supplying finely pulverized calcium carbide through a conduit to an injection tube which injects the carbide below the surface of molten iron as will be explained. Fig. 8 is a diagram showing the connection of the gas, control and injection piping system and shows, in cross section with cutaway, the powder driving device in relation to the schematic layout. The reservoir and its connection to the driving device are omitted because they are essentially the same as those of. figure 1.
Note, however, that the drive device of Figure 8 is attached to a tank substantially the same as that of Figure 1- and may include an antique device to prevent the
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powder to form bridge. The figure gas pipe system
8 is connected to a gas inlet which corresponds to the inlet pipe 25 of FIG. 1.
The variant of the pneumatic powder distributor of figure 8 differs from the distributor shown in figure 1 mainly in that a bypass is provided for the gas around the introducer device and in that the internal parts of the device drives are made up of standard pipe fittings. Unlike the apparatus of Figure 1, the gas stream carrying the powder is ejected from its consumer device (a graphite injection tube submerged in molten iron) against static pressure, not which is essentially the atmospheric pressure. For this reason,. the bypass is constructed so that the hydrostatic head of the metal can be overcome before starting the injection and prevent the entry of metal into the tube.
In the embodiment of figure 8, a tee fitting 70 is placed in a gas supply line 69 (equivalent to line 25 of figure 1) so as to be able to connect a bypass line 71 upstream of the valve 76. This shut-off valve 76 corresponds to the needle valve 31 of FIG. 1 and it controls the arrival of gas both to the reservoir and to the drive device. The bypass line 71 is provided with a shut-off valve 72 and it ends in a three-way valve 73 downstream of the drive device 74.
This arrangement establishes a passage through which a stream of gas can be supplied to the graphite injection tube 75 to prevent molten metal from entering this tube when dipped below the surface of the metal prior to injection. a stream of gas charged with carbide. The other branch of the tee 70 terminates at a shutoff valve 76 and then a second tee connector 77. A gas line 78 extending from the vertical branch of this tee is provided with a shutoff valve. 79
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and elite test connected to the top of the hopper (not shown).
A second gas supply line 80 which is provided with a throttle valve 81 runs from the other branch of the tee.
77 to the powder drive device 74. The tap 81 corresponds to the taps 44 of FIG. 2.
The powder driving device shown in FIG. 8 comprises a cylindrical body 82 provided with a transverse gas inlet duct 80 and a reducing tee 83 fixed at its end so that the tee is placed in the middle. of the cylindrical body 82. A powder outlet duct 87 of cross section slightly greater than that of the gas supply pipe 80 is also mounted transversely in the cylindrical body 82 and is screwed onto the slightly larger connection 85. reducing tee 83. Fitting 86 follows the central portion of reducing tee 83 and retains threaded tubing 88 which throttles the upward passage. A reducing connector 90 is screwed onto the tubing 88 and a powder inlet screen or conduit 92 is screwed to the other end of the connector 90.
A tubular body 93 is screwed under, the cylindrical body 82 and it is closed at the bottom by a cap 94 thus forming the bottom of a hollow chamber 95 from which the powder can be entrained, the body 82 is attached to the reservoir and the all form chamber 95. A long supply line, eg, flexible hose 97, runs from tap 73 to injection tube 75.
When the variant of the apparatus shown in Figure 8 is used with calcium carbide and is to be used for injection below the surface of a molten metal ... it is often necessary to follow a process of calcium. 'slightly different use from that intended for the supply of iron powder to a torch as explained above. The gas supply line 69 is connected to a source of metallurgically inert gas, for example nitrogen, while the stop cocks 76 and 72 are closed.
The gas is then allowed to enter the tank through the taps
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stop 76 and 79 and we open the 'tap 72, the three-way tap'
73 is placed so as to establish communication between the inlet pipe 71 and the injection tube 75, but not with the pipe 87. The gas pressure in the pipe 71 and consequently in the tube 75 exceeds the hydrostatic pressure of the molten metal and thus prevents the entry of metal into the injection tube. The tube is then introduced below the surface of the molten metal.
The throttle valve 81 is then adjusted and the three-way valve 73 is then brought into a position which interrupts the circulation of gas through the bypass line, and the circulation of the powder is established towards the tube. injection 75 via the drive device 74 and the outlet line 87. To stop the operation, the operator simply returns the three-way valve 73 to the initial purge position and then withdraws the tube. injection of molten metal. The entrainment of the finely atomized calcium carbide by nitrogen into the driving device and its transport in a flexible hose 6 to 7.5 m long are the same as in the apparatus described above. - above.
It should be noted that the connector 92 and the constriction produced by the nozzle 88 correspond to the screen 52 and the orifice 49 of FIG. 4 and have the same functions. Further, tee 83 provides a substantially unthrottled passage identical to drive tube 47.
Figures 9 and 10 are graphs made with the apparatus of Figure 8 using carbide and air and show the ratio of carbide feed per minute to air flow per hour for different openings of the throttle valve 81. Opening 0 obviously does not mean that there is no gas flowing to the driver, but although there is some throttling, the 'valve itself, when fully open, creating some restriction to the flow and consequently a reduction in pressure. The ratio of solid to gas expresses the English pounds of carbide
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per cubic foot of air at ordinary pressure.
The pressures shown are the pressures to the regulator which corresponds to the .28 regulator of figure 1. The tests of figure 9 were made using a 1/2 inch inlet pipe 6 m in length. .
The tests of Figure 10 were made using a 5/16 inch inlet pipe, 6 m in length. The curves of Figures 9 and 10 are merely illustrative and they vary with the particulars of the assembly, for example the different lengths of the pipes and other obvious factors.
The preferred pressure difference between the reservoir and the driver is less than 2.1 kg / cm2 when using calcium carbide. The calcium carbide passes through a 20 mesh "Tyler" sieve and preferably about two-thirds is retained on a 100 mesh sieve. The inlet pressure is preferably about 0.7 kg / cm2 or more.
It should be noted that in both embodiments there is an appreciable annular space around the screens 52 and 92 and that the drive devices 47 and 83 substantially unthrottled (no pressure reduction) take 1a, powder from a vertical inlet, the effective cross section of which is substantially smaller than that of the respective drive devices. Both embodiments provide an even and uniform feed without weakness or swirl. The two drive devices 47 and 83 are formed by a sort of unthrottled horizontal tube.
It may also be emphasized, as a remarkable feature, that the two devices entrain the powder upwards through a passage, against the action of gravity, so that it is taken by a gas current circulating horizontally. It should also be noted that increasing the pressure on the powder and decreasing the pressure in the driving device increases the feed rates and that the essential condition for the powder to be carried is that the pressure in the drive. the
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reservoir exceeds the pressure in the drive device.
It should be noted that the present invention is particularly well suited for conveying particles which pass through a 20 mesh screen and preferably at least a large portion of which passes through a 100 mesh "Tyler" screen.
Although two have been represented and described; Of course, various changes and modifications can be made to these embodiments of the invention without departing from the scope of the invention.
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