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,, procédé de traitement d'oxydée minéraux par accélération et atténuation".
La présente invention a pour objet un procède d'accélération et d'atténuation d'oxydes minéraux, plus particulièrement dea oxydes purs ou mélangés de métaux mono-. bi-, tri-, et titra- Talents. au moyen de flux de gaz provenant de chambres de embu- %ion.
Le procédé conforme à la présente invention est décrit en détail dans le brevet espagnol n 291.540 du 20 septembre 1963, et constitue un perfectionnement aux procédés décrits dans les brevets des E.U.A. n* 2.699.631 du 18 janvier 1955,
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8 1$3. juillet 1955, n 2.?2Y,666 du 29 caymbre 195# ' du 6 d'cl\1C1brt 1955, ne 2.dU.S19 4u U f4vritr 19580 o,a41.21 du ler Juillet 19>6. à 2 916*773 du 15 46coabre lY,9t u@ 2$9b$Ó d 24 mai 1961, ne 2.97.'l1 du 13 juin 1961, 04 'JôCl.j.21 'du 2 Janvlor 1962, nl 3.013.842 du 9 janvier 1962, ,ne .O)21a du 24 Julllet 1962.
a* 3so49*751 du 21 tott 1962o e J01410 du a2 3Qnv1er l9b3p ledit p<!-f<eti.onawaent consiatant en so quton net on oeuvre le proe4d& en utilisant un dispositif DupplQmntn1 dtalim6ntaticn de màtiéres première, , aouaettre QU precouuu8 d1ae61érDtlon et tatténUlt1onJ ledit dispositif Gtant @1l6 t tournant autour 4t son axe. tant à l'intérieur t10 la olxi;wabx1S de cembustion faurnissact le milieu soufflants quîê 1?i>tér14inr de la tuyère De Lavai d'accélération.
Il e3t connu qu'à l'intérieur de la tuyère De Lavai, lois prouclons, tpér&ureu et vitesses varient ou peuvent varier de hazan &ppr6eiable sur des distances extrêmement courtes. Dl ùul> o parte on sait que l'injection de matières premières à 1' tat fluide, pateux ou solide (par exemple sous forme d'une pondre trba fine) s'effectue de manière totalement différente ci ello a lieu au moyen d'un dispositif tournant, ledit dispositif agissant co,,ùo un Rtosiseur de particules liquides, semi-liquîdes eu eolîdes (poudre). Toutefois, les brevets cités plus haut à tîteo d111ustration de la technique antérieure ne comportent en
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aucune manière la mention de dispositif atomiseur de matières
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pre2ibrez et décrivent des procédés selon lesquels on soumet au traitement soit un jet principal, soit des filaments ou lames à l#6tnt solide ou pàtevx.
Finalement, il y a lieu de tenir compte du fait que, aülon la viscosité des matières premières utilisées, pour obtenir deë produits de dimensions (d1&nètre et longueur) constantes, il est aêeessaire de faire varier presque constamment les caractéristlqueG de toncticnnemant des chambres de combustion ou des br.fil0,ura fournissant les gaz chauds. Le procédé conforme à la
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présente invention permet de maintenir constantes lesdites *trac.
%éristiques de fonctionnement, du point de vue thermodynamique, ce qui contribue & faciliter grandement la mise au point et le fonctionnement continu de l'installation. Dans le procéda de la présente invention, on a prévu la possibilité de faire varier tant les aires des sections critiques des tuyères De Laval utilisées pour accélérer les oxydes soumis au traitement que les aires des sections de sortie des dispositifs accélérateurs, en élevant ou en abaissant le dispositif tournant (atomiseur) d'injection de matières premières, ledit dispositif étant caractérisé par les trois points nouveaux fondamentaux caractéristiques de la présente invention.
1 La possibilité de faire varier la secties 4'injection (c'est-à-dire d'atomisation si on fait tourner le dispositif dt alimentation) en marche en le déplaçant le long de son axe @ri@ cipal, pour le placer en des sections de températures, pressions et vitesses différentes, selon les besoins du procédé.
2 La possibilité de maintenir constants les paramètres du système fournissant le milieu soufflant, c'est-à-dire le milieu accélérateur et atténuateur, en conséquence de l'adaptation des aires d'atomisation cu d'injection aux caractéristiques de chaque type de matières premières utilisées. Ainsi, à chaque viscosité correspondront tant une pression et une température qu'une vitesse d'accélération déterminées.
30 La possibilité de fractionner le jet principal d'alimentation en une multitude de particules de dimensions très réduites, n augmentant la vitesse de révolution du système injecteur tournant ainsi qu'en plaçant la zone d'injection dans une section de la tuyère De Laval où les vitesses sont, par exemple, supersoniques. En effet, la pression de décharge des matières pre- mières augmente au fur et à mesure qu'augmente la vitesse de révolution du système d'alimentation. Ce fait caractéristique permet l'injection de matières premières à des pressions plus élevées que
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celles qui caractérisent le flux gazeux à sa sortie de la chambre de combustion au dispositif producteur du milieu soufflant.
Cette caractéristique nouvelle permet d'injecter pratiquement en n'im- porte quelle zone du dispositif accélérateur, sans qu'on ait besoin de recourir à des colonnes élevées de masse fondue d'oxydes puisque l'on obtient des pressions élevées au moyen du dispositif tournant et mobile le long de l'axe. L'inconvénient majeur des procédés de brevets cités plus haut réside dans le fait de rendre nécessaires des colonnes élevées de masse fondue, puisque la pression est élevée dans la chambre de combustion. On sait que les processus de combustion nécessitent des pressions relativement élevées, qui conduisaient à l'utilisation do matériaux en forme de lames ou de barreaux, précisément pour pouvoir assurer la pénétration desdits matériaux dans le trajet d'accélération et d' atténuation.
Lorsqu'on utilisait des matières premières à l'état liquide, les colonnes élevées de masse fondue nécessaire, se caractérisaient par une viscosité différente sur la surface exposée à l'atmosphère ou aux dispositifs de pré- ou ré-chauffement.
Les techniques expérimentales appliquées à l'étude de divers types de chambres de combustion sont détaillées dans le brevet espagnol n 291.540 précité.
La présente invention a donc pour objet un procédé d'accélération d'oxydes minéraux purs et mélangés, de métaux mono-, bi-, tri- ou tétravalents, au moyen de flux de gaz provenant de la combustion et au moyen d'un dispositifd'injection d'oxydes mobile et tournant, comme décrit plus en détail ci- après. La vitesse d'accélération V2 mesurée à la sortie est en général supérieure à 800 mètres par seconde, et elle a pour expression
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dans laquelle g est l'accélération de la pessanteur, k est le rap- port des chaleurs spécifiques cp et cv' R la constante des cas parfaits, T1 la température d'entrée en décret kelvin,' l'effi- cacité, et P1 et P2 les pressions absoues d'entrée et de sortie.
La température moyenne dea oxydée à soumettre au trai- tement est presque toujours syoérieure à 1200*C, et comprise en général entre 1350'Cet 2650 C. Par conséquent, la température des gaz accélérateurs doit tire comprise entre 1450 C et 2750 ci puisque la température du flux accélérateur doit forcément être supérieur à la température des cxydes à soumettre au procède.
La viscosité des oxydes soumis au traitement est géné- ralement comprise entre 2 et 150 poises. Cette viscosité corres- pond à une température à laquelle il n'existe déjà plus de cris- taux dans la masse fondue d'oxydes, ce qui signifie que la tempé- rature de travail et par conséquent la température d'accélération est supérieure à la température dite de "liquidus".
Si on considère par exemple une masse fondue d'oxydes caractérisée par une température de "liquidus"de 1400 C, la viscosité étant à cette température de 25 poises, les premiers cristaux commencent à apparaître à 1380 C avec une vitesse de cristallisation d'approximativement 6 nierons par minute. A
1350 C, la vitesse de cristallisation est de 15 microns par minu- te et la viscosité de 130 poises.
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Com=e ltaccildratton doit steffectuer, quand 11 n'exia%o 8 eu fJrlatijAux on IUlpena1on, c.U.-c1 doit avoir Itou lorsque In t¯?:rturo de la sasse fondue est sup4ritum à 1$t'".
Si la tfJ}p6%'turl du flux accélérateur est 1nf6r1eu" ft 1s iPmnpé oturù d* la mflaso fondue d'oxyde. Boula au procéda, la d1t.t'ÓronGQ do teapdr4tiire (T man** fondue - T flux gazeux) p'O\I'OU uno erlstal11eat10n rapide des oxydent de aorte que lea pyoai<5c erisx d, 2 à 3 mlcrons de diamètre apparaissent %Maad 1 clrat.on n'est pas encore terminée. L'abaissement t rapide de la t<ssïp4ramye et ltaugmentation de la viacosite ' 4}u$, [,;'on suit gont que le3 cristaux qui ae sont formés pendant le tcitnt dcc614rQt1on atteignent des diamètres moyens de 4 à 6 i'uex'onS<!i Le diamètro moyen du jet d'oxydes soumis à ladite accé- .ld4tion.est en ,néra3, de .30-40 mm et peut atteindre 50 mes.
Pondent l pmeesous d'accélération, ce jet principal se transfors@ s uae multîtude de jets plus petite. Cette transformation sîenî±'41>e une augmentation considérable de la surface totale,
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aimantation qui entraîne automatiquement un abaissement de la
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". tmp rature. Cette O*ractériatique du procédé rend nécessaire
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l'utilisation de flux accélérateurs dont les températures soient
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supêrîeures à la température du jet principal, en vue de compenser 1';
baissemenl de température due à l'augmentation de surface.
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Etant donné que la longueur des tuyères De Laval peut
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nflttre pas suffisante pour assurer l'accélération ou l'atténuation tetole des aatières premières soumises au traitement, il convient
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en général de prolonger la partie divergente de la tuyère De Lavai au moyen d'un conduit ou d'un diffuseur de section variable ou constante. La configuration de ce conduit détermine également le degré de turbulence obtenu.
D'autre part, au lieu d'évacuer dans l'atmosphère ou
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dans fair qui englobe la partie terminale de la tuyère ou du con-
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duit, on peut évacuer les gaz et les produits obtenus à l'inté- rieur d'une enceinte plus ou moins hermétique, même soumise à une dépression au moyen d'une aspiration appropriée.
L'invention est illustrée plus en détail par le dessin annexé, dans lequel :
La figure 1 représente une demi-coupe schématique du dispositif d'accélaration selon la présente invention.
La figure 2 est une vue en perspective arrachée montrant le dispositif injecteur d'oxydes disposé en avant de la tuyère.
La figure 3 montre un autre mode de réalisation selon lequel le dispositif injecteur d'oxydes est placé dans la section convergente de la tuyère, un peu en avant du col.
La figure 4 est une représentation schématique de la répartition des pressions sur les parois de la tuyère.
Dans le dispositif illustré schématiquement à la figure
1, l'injecteur de masse fondue représenté par 1, pénètre dans la chambre de combustion 3 qui se prolonge à travers la tuyère De
Lavai 4. Sur celle-ci se branche le conduit de diffusion $ qui peut terminer dans la chambre de récupération ou enceinte de dé- charge 6.
Finalement, le diffuseur ou prolongation de la tuyère
De Laval peut être utilisée pour créer un système d'ondes de choc en vue de diminuer la pression totale et d'augmenter la température des gaz.
Une des principales caractéristiques nouvelles du pro- cédé de la présente invention réside dans l'application de flux de gaz à des vitesses supérieures à 1000 mitres/seconde si le pro- cédé le requiert et à des températures utiles atteignant 3500*k.
. La configuration de la chambre de combustion dépend des conditions de température et de pression ainsi que du pouvoir calorifique des combustibles employés.
La température T2' mesurée à la sortie du système
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accélérateur, qui peut comprendre une ou plusieurs tuyères conver- divergentes
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gente3 ,/etst donnée par l'équation !
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et peut atteindre jusqu'à 3500 K.
La chambre de combustion est prévue pour la combustion de propergols.
L'air pour la combustion provient généralement d'un compresseur.
La pression d'injection (p1) est maintenue constante, la pression de décharge (p2) est en général de 10.000 kg/m2.
L'intensité et le rendement de la combustion dépendant des caractéristiques du compresseur'*
Afin d'obtenir le flux supersonique, on peut maintenir le rapport des pressions d'entrée et de sortie
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En utilisant toujours la même tuyère et par simple variation du réglage du dispositif atomiseur, on peut obtenir les régimes de fonctionnement suivants :
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<tb>
<tb> I <SEP> II <SEP> III
<tb>
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Tuyère eubsonioue Tuvére soniQu Tuyère supersonique Vt 4 at Vt . at Vt . 8t v2 a2 v2 < et v2 > Vt
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Dans ces expressions at et a2 sont les vitesses du son au col et à la sortis de la tuyère Le flux 4 travers la section critique de la tuyère supersonique a pour expression @
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- dans laquelle At est l'aire de la section critique de la tuyères
Vt et vt le volume spécifique et la vitesse au niveau de la *se- tion critique de la tuyère, et
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L'introduction des oxydes minéraux t'effectue par l'axe de la chambre,
de la même manière que l'introduction du combustible dans le propulseur mis au point par Lewis et Merrington, et décrit en détail dans "Symposum on Combustion" de Londres.
La différence entre le dispositif de Lewis et Merringon. et le dispositif selon la présente invention réside dans le fait qu'on peut selon la présente invention prolonger le dispositif d'introduction central jusqu'à arriver à l'extrémité de la section divergente de la tuyère et que celui-ci est tournant* Le refroidissement est réalisé, par exemple, au moyen d'air sous pression ou d'eau.
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la pression à'inj*4%iwn du combustible peut varier selaa le typa de pompe 4t1nJect1cn ut!l!.,. L'angle de pulveriMtien de ce combustible d6ttr#1n. la forée de la flamme et celleci dêtenaino à son tour le degr6 de pr6-dllloclatlon et de dllloeiatisn des constîtuants du eoaùuat1bl, utîlîed.
A ces phënomên*3 de dîn8oeîation# il conviant d'ajouter 10 1%upplàaen% d'6nergl. fournie par les radicaux libres, qui ont é%à i6.aes jsqu*à oos dentiers tempe dons le calcul dea chambres do oQbut1on9 mi3 qui peuvent jouer un rôlo considérable dans l'augmentation de la temp4rature de réactions la reccabinaison de ees radicaux étant très exothermique et constituant une source d'énergie plus puissante que les réactions chimiques-
En générait on admet que le processus de détente dans la tuyère est iso en tropique et que les gaz ne changent pas de composition chimique *
On peut adopter des dispositifs de post-combustion dans la tuyère qui permettent de libérer une nouvelle énergie chimique et de la transformer en
chaleur ce qui augmente la température de sortis T2.
Un des avantages les plus caractéristiques du procédé selen la présente invention est la consommation réduite de flux accélérateur par kilogramme d'oxydes minéraux à accélérer. En effet, les besoins en flux accélérateur diminuent à mesure qu'augmente la température, la vitesse de rotation et la vitesse du flux accélérateur. Ces besoins sont réglés en déplaçant le dispo- sitif d'injection d'oxydes, en processus continu.
La consommation de flux accélérateur est, par exemple, de 2 m3 par kilogramme d'oxydes à accélérer si la température
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du flux est de 230*C. A 4000C la consommation est de l . 3 t à 1.00000 elle est de 0,2 m3s'la vitesse d'accélération du flux accélérateur étant maintenue constante à 500 m/s par exemple à partir de 700*Ce
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Comme l'indique la figure 4, les pressions varient à l'intérieur de la tuyère étant très élevées dans la section d' injection et diminuant considérablement dans la partie conver- gente-divergente, pour atteindre des valeurs égales à la pression atmosphérique dans la section terminale, p2 étant le point dit de décharge.
D'autre part, la température diminue avec la pression.
A mesure que diminuent la pression et la température, la vitesse augmente. Dans la section p,, col de la tuyère, on peut avoir la vitesse locale du son. Au point p2' de décharge, la vitesse peut être supersonique. La vitesse est subsonique dans les sections antérieures à pt (et postérieures s'il y a une onde de choc).
Le procédé conforme à la présente invention permet d' adapter les conditions de température, de pression et de vitesse aux nécessités qui caractérisent les combinaisons des oxydes minéraux soumis au traitement sans qu'il soit nécessaire de faire varier les conditions de fonctionnement de la chambre de combus- tion. Ce dispositif permet de maintenir constantes les pressions et les débits de : a) l'air de combustion ou comburant b) l'air ou l'eau de refroidissement c) le combustible injecté d) les oxydes injectés.
Il permet également de maintenir constantes les températures T1' Tt et T2'
Si l'injection'des oxydes minéraux doit s'effectuer quand la vitesse est faible mais la température et la pression élevées, cette injection a lieu dans la section indiquée par la figure 2. Sur cette figure, 1 et 2 représentent les entrées de$ oxydos et de l'air de refroidissement, et l'et 2' les directions respectives et ces entrées à partir de l'extérieur.
Si l'injection des oxydes minéraux doit s'effectuer
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quand la pression est plus faible, la température moins élevée mais la vitesse plus élevée, on déplacera le dispositif d'injec- tion 1 en direction de la section p ou de la section p2 selon les effets recherchés.
Un autre exemple d'injection selon la présente invention est représenté dans la figure 3.
On peut utiliser divers dispositifs d'injection d'oxydes, placés l'un près de l'autre à l'intérieur de la chambre, afin d' augmenter le rendement ou bien de diminuer le diamètre du jet d'oxydes soumis au procédé, en injectant plusieurs jets de dia- mètres plus réduits (par exemple un faisceau de jets).
En déplaçant le dispositif refroidi d'injection d'oxydes minéraux sur l'axe C-D, depuis la section A-B en direction de la section E-F, on modifie totalement les conditions d'accélération, ou puisqu'on passe de la pression P1 à des pressions P2, c'est-à- dire de la pression p1 à des pressions supérieures ou égales à p2; puisqu'on passe de la température T1 à la température Tt ou T2' soit de la température T1 à des températures supérieures ou égales à T2' et de la vitesse v1 aux vitesses vt ou v2' soit de la vitesse v1 à des vitesses supérieures ou égales à vt.
La section d'injection détermine la vitesse, la pression et la température d'injection et d'accélération; la disposition du système d'injection dans une section déterminée comprise entre les sections A-B et E-F détermine les caractéristiques des pro- duits obtenus : diamètre, longueur et pertes.
Si la viscosité des oxydes minéraux à traiter est supé- rieure ou égale à 1.500 poises, l'injection et l'accélération s'effectueront dans la section A" -B" et à partir de cette sec- tion respectivement. Si la viscosité est inférieure à 1.500 poises ou supérieure ou égale à 20 poises, l'injection s'effectuera dans la section E-F et l'accélération à partir de cette section.
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La Viscosité étant fonction de la température, le dispositif d'injection dioxydes se déplace (automatiqueant ai on le désir*) le Ion,% de l'axe C-D entre A-B et E-F quand la température des oxydée minéraux s'abaisse,
Il est entendu que la présente invention *test pas limi- tée aux modes de réalisation préférés décrits ci-dessus à titre d'exemple d'illustration et quo l'home de l'or% peut y apporter diverses modifications et divers changements sans s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention.
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,, process of treatment of oxidized minerals by acceleration and attenuation ".
The present invention relates to a process for the acceleration and attenuation of inorganic oxides, more particularly of pure or mixed oxides of mono-metals. bi-, tri-, and titra- Talents. by means of gas flow from embu- %ion chambers.
The process according to the present invention is described in detail in Spanish Patent No. 291,540 of September 20, 1963, and constitutes an improvement to the processes described in U.S. Patents. n * 2.699.631 of January 18, 1955,
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8 $ 1 3. July 1955, n 2.?2Y.666 of 29 caymbre 195 # 'of 6 d'cl \ 1C1brt 1955, ne 2.dU.S19 4u U f4vritr 19580 o, a41.21 of 1 July 19> 6. to 2 916 * 773 of 15 46coabre lY, 9t u @ 2 $ 9b $ Ó d May 24, 1961, ne 2.97.'l1 of June 13, 1961, 04 'JôCl.j.21' of January 2, 1962, nl 3.013.842 of January 9, 1962,, ne. O) 21a of July 24, 1962.
a * 3so49 * 751 of 21 tott 1962o e J01410 of a2 3Qnv1er l9b3p said p <! - f <eti.onawaent consiatant in so quton net we carry out the proe4d & using a DupplQmntn1 device dtalim6ntaticn of raw materials, to read and precede that tatténUlt1onJ said device Gtant @ 1l6 t rotating around 4t its axis. both inside the olxi; wabx1S of cembustion faurnissact the middle blowers that 1? i> tér14inr of the nozzle De Lavai of acceleration.
It is known that inside the De Lavai nozzle the prouclon laws, temperature and velocities vary or can vary greatly over extremely short distances. Hence it is known that the injection of raw materials in a fluid, pasty or solid state (for example in the form of a fine egg-laying) is carried out in a totally different manner, which takes place by means of a rotating device, said device acting co ,, ùo a Rtosiseur liquid particles, semi-liquid or eolides (powder). However, the patents cited above to illustrate the prior art do not include
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no mention of material atomizer device
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pre2ibre and describe methods whereby either a main stream or solid or paste filaments or blades are subjected to the treatment.
Finally, it should be taken into account that, depending on the viscosity of the raw materials used, in order to obtain products of constant dimensions (diameter and length), it is necessary to vary the characteristics of the combustion chambers almost constantly. or br.fil0, ura supplying the hot gases. The process in accordance with
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the present invention makes it possible to keep said * trac constant.
% operating characteristics, from the thermodynamic point of view, which greatly contributes and facilitates the tuning and continuous operation of the installation. In the process of the present invention, provision has been made for the possibility of varying both the areas of the critical sections of the De Laval nozzles used to accelerate the oxides subjected to the treatment and the areas of the outlet sections of the accelerator devices, by raising or lowering. the rotating device (atomizer) for injecting raw materials, said device being characterized by the three new fundamental points characteristic of the present invention.
1 The possibility of varying the 4'injection secties (that is to say of atomization if the power supply device is rotated) while running by moving it along its @ ri @ cipal axis, to place it in sections of different temperatures, pressures and speeds, according to the needs of the process.
2 The possibility of maintaining constant the parameters of the system supplying the blowing medium, that is to say the accelerating and attenuating medium, as a consequence of the adaptation of the atomization or injection areas to the characteristics of each type of material first used. Thus, to each viscosity will correspond both a pressure and a temperature and a determined speed of acceleration.
The possibility of splitting the main supply jet into a multitude of particles of very small dimensions, increasing the speed of revolution of the rotating injector system as well as by placing the injection zone in a section of the De Laval nozzle where the speeds are, for example, supersonic. In fact, the discharge pressure of the raw materials increases as the speed of revolution of the feed system increases. This characteristic fact allows the injection of raw materials at pressures higher than
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those which characterize the gas flow at its outlet from the combustion chamber to the device producing the blowing medium.
This new feature makes it possible to inject practically any zone of the accelerator device, without having to resort to high columns of molten oxides since high pressures are obtained by means of the device. rotating and movable along the axis. The major drawback of the patent processes cited above lies in the fact that high columns of melt are necessary, since the pressure is high in the combustion chamber. It is known that combustion processes require relatively high pressures, which led to the use of materials in the form of blades or bars, precisely in order to be able to ensure the penetration of said materials in the acceleration and attenuation path.
When using raw materials in the liquid state, the high columns of required melt were characterized by different viscosity on the surface exposed to the atmosphere or to the pre- or re-heating devices.
The experimental techniques applied to the study of various types of combustion chambers are detailed in the aforementioned Spanish patent No. 291,540.
The subject of the present invention is therefore a process for the acceleration of pure and mixed mineral oxides, of mono-, bi-, tri- or tetravalent metals, by means of gas flows originating from combustion and by means of a device. mobile and rotating oxide injection, as described in more detail below. The acceleration speed V2 measured at the output is generally greater than 800 meters per second, and it is expressed as
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where g is the acceleration of gravity, k is the ratio of the specific heats cp and cv 'R the constant of perfect cases, T1 the entry temperature in kelvin decree,' the efficiency, and P1 and P2 the abused inlet and outlet pressures.
The average temperature of the oxidized substance to be subjected to the treatment is almost always greater than 1200 ° C, and generally between 1350 ° C and 2650 C. Consequently, the temperature of the accelerating gases must be between 1450 C and 2750 ° C. temperature of the accelerator flow must necessarily be higher than the temperature of the oxides to be subjected to the process.
The viscosity of the oxides subjected to the treatment is generally between 2 and 150 poises. This viscosity corresponds to a temperature at which there are already no more crystals in the molten oxide mass, which means that the working temperature and therefore the acceleration temperature is higher than the temperature. so-called "liquidus" temperature.
If we consider for example a molten mass of oxides characterized by a "liquidus" temperature of 1400 C, the viscosity being at this temperature 25 poises, the first crystals begin to appear at 1380 C with a crystallization rate of approximately 6 denies per minute. AT
1350 C, the crystallization rate is 15 microns per minute and the viscosity 130 poises.
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Com = e ltaccildratton must be carried out, when 11 neia% o 8 eu fJrlatijAux on IUlpena1on, i.e.U.-c1 must have Itou when In t¯?: Rturo of the fondue is sup4ritum at 1 $ t '".
If the tfJ} p6% 'turl of the accelerating flow is inferior to 1s iPmnpé oturù of the molten oxide mflaso. Boula au proceda, the d1t.t'ÓronGQ do teapdr4tiire (T man ** molten - T gas flow) p'O \ I'OU uno erlstal11eat10n rapid oxidize aorta that the pyoai <5c erisx d, 2 to 3 mlcrons in diameter appear% Maad 1 clrat.on is not yet complete. The rapid lowering of t <ssïp4ramye and the increase in viacosite '4} u $, [,;' it follows that the 3 crystals which are formed during the tcitnt dcc614rQt1on reach mean diameters of 4 to 6 i'uex'onS <! i The mean diameter of the oxide jet subjected to said acc- .ld4tion.est in, ner3, .30-40 mm and can reach 50 mes.
Laying down the speed of acceleration, this main jet transforms into smaller multi-study jets. This transformation sîenî ± '41> e a considerable increase of the total surface,
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magnetization which automatically results in a lowering of the
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tmp rature. This characteristic of the process makes it necessary
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the use of accelerating fluxes whose temperatures are
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greater than the temperature of the main jet, in order to compensate 1 ';
drop in temperature due to increased surface area.
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Since the length of the De Laval nozzles can
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is not sufficient to ensure the acceleration or tetole attenuation of the raw materials subjected to the treatment, it is necessary
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generally to extend the divergent part of the De Lavai nozzle by means of a duct or a diffuser of variable or constant section. The configuration of this duct also determines the degree of turbulence obtained.
On the other hand, instead of venting into the atmosphere or
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in fair which encompasses the end part of the nozzle or con
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However, the gases and products obtained can be evacuated inside a more or less hermetic enclosure, even subjected to a vacuum by means of an appropriate suction.
The invention is illustrated in more detail by the accompanying drawing, in which:
FIG. 1 represents a schematic half-section of the accelerator device according to the present invention.
FIG. 2 is a cutaway perspective view showing the oxide injector device arranged in front of the nozzle.
FIG. 3 shows another embodiment according to which the oxide injector device is placed in the converging section of the nozzle, a little in front of the neck.
FIG. 4 is a schematic representation of the distribution of the pressures on the walls of the nozzle.
In the device illustrated schematically in figure
1, the melt injector represented by 1, enters the combustion chamber 3 which is extended through the nozzle De
Lavai 4. On this one connects the diffusion duct $ which can end in the recovery chamber or discharge enclosure 6.
Finally, the diffuser or extension of the nozzle
De Laval can be used to create a shock wave system to decrease the total pressure and increase the temperature of the gases.
One of the main novel features of the process of the present invention resides in the application of gas flows at velocities in excess of 1000 miters / second if the process requires it and at useful temperatures up to 3500 ° k.
. The configuration of the combustion chamber depends on the temperature and pressure conditions as well as the calorific value of the fuels used.
The temperature T2 'measured at the outlet of the system
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accelerator, which may include one or more converging nozzles
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gente3, / etst given by the equation!
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and can reach up to 3500 K.
The combustion chamber is intended for the combustion of propellants.
The air for combustion usually comes from a compressor.
The injection pressure (p1) is kept constant, the discharge pressure (p2) is generally 10,000 kg / m2.
The intensity and efficiency of combustion depending on the characteristics of the compressor '*
In order to obtain the supersonic flow, we can maintain the ratio of inlet and outlet pressures
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By always using the same nozzle and by simply varying the setting of the atomizer device, the following operating speeds can be obtained:
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<tb>
<tb> I <SEP> II <SEP> III
<tb>
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Eubsonic nozzle Tuvére soniQu Supersonic nozzle Vt 4 at Vt. at Vt. 8t v2 a2 v2 <and v2> Vt
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In these expressions at and a2 are the speeds of sound at the neck and at the outlet of the nozzle The flow 4 through the critical section of the supersonic nozzle has the expression @
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- in which At is the area of the critical section of the nozzle
Vt and vt the specific volume and velocity at the * critical section of the nozzle, and
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The introduction of mineral oxides is carried out by the axis of the chamber,
in the same way as the introduction of the fuel into the propellant developed by Lewis and Merrington, and described in detail in "Symposum on Combustion" of London.
The difference between the Lewis and Merringon device. and the device according to the present invention lies in the fact that, according to the present invention, it is possible to extend the central introduction device until it reaches the end of the divergent section of the nozzle and that the latter is rotating. cooling is achieved, for example, by means of pressurized air or water.
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the pressure at'inj * 4% iwn of the fuel may vary depending on the type of pump 4t1nJect1cn used! l!.,. The angle at which this fuel is sprayed is determined. the forcing of the flame and this in turn determines the degree of pre-release and release of the constituents of the building, used.
To these phenomenon * 3 of dîn8oeîation # it is convenient to add 10 1% upplàaen% of 6nergl. provided by the free radicals, which have been produced in our temple dentures in the calculation of the oQbut1on9 mi3 chambers which can play a considerable role in increasing the temperature of the reactions, the recabination of these radicals being very exothermic and constituting a more powerful source of energy than chemical reactions
As a result, it is assumed that the expansion process in the nozzle is iso in the tropics and that the gases do not change their chemical composition *
It is possible to adopt post-combustion devices in the nozzle which make it possible to release new chemical energy and transform it into
heat which increases the temperature of T2 outputs.
One of the most characteristic advantages of the process according to the present invention is the reduced consumption of accelerating flux per kilogram of inorganic oxides to be accelerated. Indeed, the need for accelerator flow decreases as the temperature increases, the speed of rotation and the speed of the accelerator flow. These needs are regulated by moving the oxide injection device, in a continuous process.
The consumption of accelerator flow is, for example, 2 m3 per kilogram of oxides to be accelerated if the temperature
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flux is 230 * C. At 4000C the consumption is l. 3 t at 1.00000 it is 0.2 m3s' the speed of acceleration of the accelerating flow being kept constant at 500 m / s for example from 700 * Ce
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As shown in Figure 4, the pressures vary inside the nozzle being very high in the injection section and drastically decreasing in the converging-diverging part, to reach values equal to atmospheric pressure in the nozzle. terminal section, p2 being the so-called discharge point.
On the other hand, the temperature decreases with the pressure.
As the pressure and temperature decrease, the speed increases. In the section p ,, th neck of the nozzle, we can have the local speed of sound. At the point p2 'of discharge, the speed can be supersonic. The speed is subsonic in the sections anterior to pt (and posterior if there is a shock wave).
The process in accordance with the present invention makes it possible to adapt the conditions of temperature, pressure and speed to the needs which characterize the combinations of inorganic oxides subjected to the treatment without it being necessary to vary the operating conditions of the chamber. combustion. This device makes it possible to maintain constant the pressures and flow rates of: a) combustion or oxidizer air b) cooling air or water c) injected fuel d) injected oxides.
It also allows the temperatures T1 'Tt and T2' to be kept constant
If the injection of the mineral oxides is to take place when the speed is low but the temperature and pressure are high, this injection takes place in the section indicated by figure 2. In this figure, 1 and 2 represent the inputs of $ oxidos and cooling air, and the and 2 'the respective directions and these inlets from the outside.
If the injection of mineral oxides must be carried out
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when the pressure is lower, the temperature lower but the speed higher, the injection device 1 will be moved in the direction of the section p or of the section p2 according to the desired effects.
Another example of injection according to the present invention is shown in Figure 3.
It is possible to use various oxide injection devices, placed one close to the other inside the chamber, in order to increase the efficiency or else to reduce the diameter of the oxide jet subjected to the process, by injecting several jets of smaller diameters (for example a bundle of jets).
By moving the cooled device for injecting mineral oxides on the CD axis, from section AB towards section EF, the acceleration conditions are totally modified, or since we go from pressure P1 to pressures P2, that is to say from pressure p1 to pressures greater than or equal to p2; since we go from temperature T1 to temperature Tt or T2 'either from temperature T1 to temperatures greater than or equal to T2' and from speed v1 to speeds vt or v2 'or from speed v1 to higher speeds or equal to vt.
The injection section determines the speed, pressure and temperature of injection and acceleration; the arrangement of the injection system in a determined section between sections A-B and E-F determines the characteristics of the products obtained: diameter, length and losses.
If the viscosity of the inorganic oxides to be treated is greater than or equal to 1,500 poises, the injection and the acceleration will take place in section A "-B" and from this section respectively. If the viscosity is less than 1,500 poises or greater than or equal to 20 poises, the injection will take place in section E-F and acceleration from this section.
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Viscosity being a function of temperature, the dioxides injection device moves (automating if desired *) the Ion,% of the C-D axis between A-B and E-F when the temperature of the oxidized minerals drops,
It is understood that the present invention is not limited to the preferred embodiments described above by way of illustrative example and that the gold ome% may make various modifications and changes thereto without 'move away from the scope and spirit of the invention.