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"Four à noir de carbone"
La présente invention est relative à un appareil pour la production de noir de carbone.
Un but de la présente invention est d'offrir un nouvel appareil perfectionné pour la production de noir de carbone par une combustion incomplet' d'hydrocarbures gazeux, du gaz naturel par exemple.
Un autre but est d'offrir un appareil destiné à la pro- duction de noir de carbone possédant un brûleur dans lequel les
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gaz qui sont soumis â une combustion partiel' , ou à une ;&compol'3i- tion thermique sont préc.iaff6s avant leur exposition à un gaz entretenant la cor" L iO'1 .
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Avec ce but en vue, la présente invention offre un 4apiaa,:. , t'til pour la productiion de noir de carbone qui comprend un four équipe d'un conduit d'évacuation dans sa partie supérieure, des moyens pour introduire des gaz comprenant de l'oxygène dans le - ,K 1k four, un brûleur dans ce four et avec une enceinte possédant; une partie supérieure dotée de passages de sortie, une hotte disposée @ autour de ladite partie supérieure et offrant, avèc l'enceinte,, un passage s'ouvrant vers le bas dans le four au-dessus des moyens,,,:
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pour l'introduction des gaz dans celui-ci, ladite hotte étant es-"'; pacée du four afin de laisser un passage annulaire entre eux t;,;
. comportant une cheminée s'étendant vers le haut qui est disposée,
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au-dessus de l'enceinte et en communication avec l'extrémité su-,,Î." périeure des moyens de passage s'étendant vers le bas pour l'in"' < troduction de gaz comportant des hydrocatrbures dans la partie infé"",.
rieure de l'enceinte, et des moyens adjacents à l'extrémité infé- A'.' rieure de la hotte pour modifier l'orifice dudit pasaage annulaires
L'invention comprend en outre, dans un four de produc- tion de noir de carbone, un brûleur comprenant une enceinte prati-
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quement sphérique, des moyens pour introduire des gaz dans ladite enceinte, une hotte pratiquement semi-sphérique disposée autour de ladite enceinte afin d'offrir un passage annulaire s'ouvrant vers le bas entre eux, ladite enceinte possédant plusieurs ajutages s' étendant vers l'extérieur de ladite partie supérieure et offrant des passages communiquant avec ledit passage annulaire s'ouvrant , vers le bas et l'intérieur de l'enceinte,
ladite hotte possédant une cheminée d'évacuation communiquant avec l'extrémité supérieure dudit passage annulaire s'ouvrant vers le haut en un point situé @ au-dessus de ladite hotte à une distance pratiquement égale au
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rayon de ladite enceinte, et des moyens de soupape adjacents à l' extrémité inférieure de ladite hotte et fixés à cette dernière et pouvant s'étendre à partir de celle-ci afin de modifier un passage annulaire entre la hotte et' les surfaces internes du four dans le-
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quel ledit brûleur est situé.
D'autres détails et particularités de l'invention ressor- tiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : j
La figure 1 est une vue en coupe verticale partielle d' un appareil pour la fabrication de noir de carbone suivant l'in- vention.
La figure 2 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe partielle d'un fragment de l'enceinte du brûleur et de la hotte.
La figure 4 est une vue en coupe partielle représentant les moyens pour ajuster la position de la hotte sur le brûleur. @
La figure 5 est une vue en coupe verticale suivant la @ ligne 5-5 de la figure 2.
La figure 6 est une vue en coupe verticale d'un appareil pour la fabrication de noir de carbone suivant l'invention, avec une forme modifiée des vannes destinées à commander l'écoulement des gaz transportant de l'oxygène à travers le passage annulaire entre la hotte et le four.
La figure 7 est une vue on coupe suivant la ligna 7-7 de la figure 6,
La figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 7.
La figure 9 est une vue en coupe verticale partielle d' un appareil destiné à la fabrication de noir do carbone suivant
1'invention. la fiqure 10 est une vue on coupe transversele horizonta le suivant la figne 10-10 de la figure 9.
La figre 11est une vue do détail, pettiellemtn el élévation et partiellement on coupe, de l'encene du brûleur et de la hoote, la figura 1. est une vue en coupe partielle représen-
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tant des moyens pour l'ajustage de la position de la hotte sur le brûleur.
La figure 13 est une vue en coupe verticale suivant-la ligne 13-13 de la figure 10.
En se référant plus particulièrement aux figures l à 5 des dessins annexés, lappareil 10 pour la production de noir de carbone suivant l'invention comprend;un four 11 avec un conduit d'évacuation 12 qui peut être connecté à des ventilateurs ou cy- @ clones d'aspiration convenables afin d'éliminer les gaz et le noir de carbone en suspension ou circulant dans ces gaz à partir de l' intérieur du four. Le four puet être doté d'une porte d'achès ap- propriée 13.
Le four possède une partie de paroi pratiquement cy- lindrique 14 et une partie supérieure 15 s'inclinant vers le haut et vers l'intérieur, . l'extrémité supérieure de laquelle est @ connecté le conduit d'échappement d'évacuation 12, Les conduits . , à air 17 et 18 , dotés de vannes de réglage de débit appropriées @
17a et 18a, respectivement, s'étendent dans le four à son extréè mité inférieure pour offrir des moyens grâce auxquels les gaz transportant de l'oxygène peuvent être introduits dans le four.
Un conduit à gaz 20 s'étend également dans le four pour fournir des hydrocarbures gazeux au brûleur 22 qui est situé dans ce four,
Une vanne régulatrice appropriée 23 est prévue dans le conduit à gaz pour régler le débit des hydrocarbures gazeux vers le brûleur,
Le brûleur 22 comprend une enceinte sphérique 25 monté sur quatre pieds 26 qui s'étendent annulairement vers l'extérieur depuis la partie inférieure de l'enceinte. Le conduit à gaz 20 est: connecté au brûleur dans sa partie inférieure centrale, par exemple au moyen d'un raccord 27, de telle sorte que les gaz doi- vent s'écouler vers le haut à travers le brûleur.
La partie supé- rieure ou en forme de dôme du brûleur est dotée de plusieurs bouts ou ajutages d'orifice de sortie 30 dont les parties inférieures réduites 28 pénètrent dans der ouvertures ou alésages convenables
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29 de l'enceinte et sont fixés cette dernière d'une façon appro- priée quelconque, par exemple par soudage, Les ajutages possedent des passages de sortie 31 qui se rétrécissent vers le haut et vers l'extérieur, de telle sorte que les parties d'évacuation supérieu- res des passages ont un plus grand diamètre que leurs parties in- f4rieures.
Il en résulte que les gaz se déplaçant vers le haut à travers les passages 31 depuis l'intérieur de l'enceinte de brûleur 25 perdent de la vitesse alors qu'ils circulent vers le haut et ils ont par conséquent une très faible vitesse de sortie.
Les ajutages ont tous une configuration telle que leurs passages @ 31 s'ouvrent tous vers le haut. Les ajutages sont disposés avec un espacement pratiquement uniforme. La rangée annulaire supérieu- re d'ajutages 26a est agencée en cercle sur l'enceinte à l'exté- rieur de l'extrémité inférieure de la cheminée de sortie 35 d'une hotte 36 placée de façon espacée autour de la partie supérieure de l'enceinte. La rangée ou le cercle inférieur d'ajutages 26a est disposé autour de l'extrémité annulaire inférieure de la hot- te 36.
La hotte est pratiquement semi-sphérique et supportée de façon espacée sur la partie supérieure de l'enceinte afin de for- mer un passage annulaire 38, grâce à plusieurs goujons filetés
40 qui sont fixés rigidement 4 l'enceinte du brûleur et sur les- quels sont vissés des manchons d'écartement 41,
Il sera évident que quand les manchons d'écartement 41 sont amenés à tourner dans un sens, ils se déplacent plus fortement vers l'intérieur sur les goujons 40 et lorsqu'ils sont mis en rot tion dans l'autre sens, ils s'étendent plus fortement vers l'exté- rieur des extrémités externes des goujons 40.
Ainsi, la position de la hotte et la largeur effective ou l'orifice du passage annu- laire 38 peuvent être ajustés en réglant la position de la hotte ; sur l'enceinte. Les manchons peuvent être fixés dans impe de quelle position ajustée sur les goujons par des moyens appro- priés quelconques, comme par exemple des vis de serrage 42.
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La hotte incurvée annulaire est dotée d'un registre ou moyen de commande de débit 50 pour modifier le rapport du débit de l'air à travers le passage annulaire 38 et à travers le passage @ annulaire 51 entre la hotte et le four. Les moyens de commande de . débit peuvent comprendre plusieurs segments ou plaques incurvées
54 dont les extrémités adjacentes se chevauchent et qui sont sup- portées de façon ajustable au moyen de boulons 55 qui traversent des ouvertures alignées allongées convenables 57 dans les segments
54 et dans les ailes horizontales 60 d'équerres 61 fixées rigide- ment à la hotte, par exemple par soudage.
Les boulons sont évi- demment dotés d'écrous 63 et de rondelles 64 qui chevauchent la largeur des fentes. il sera évident que quand les segments 54 sont déplacés vers l'extérieur, l'orifice efficace du passage d'écoulement annu- laire 51 est diminué , tandis que le passage 38, dont l'extrémité inférieure est définie par la surface externe de l'enceinte du brûleur et les barda internes des segments, est augmenté.
Inver- sèment, lorsque les segments sont déplacés vers le haut, le passa- ge d'écoulement 51 est augmenté et, si les segments 54 sont dépla- cés vers des positions telles qu'ils s'étendent au-delà du bord inférieur de la hotte vers la surface externe de la surface du brûleur, l'orifice efficace du passage annulaire 38 est diminué, t'oxygène en tant que constituant de l'air est introduit dans le four 11 par l'intermédiaire des conduits ou tuyaux d'ad- mission d'air 17 et 18 sous un débit commandé par les soupapes 19 et 20 et, simultanément, des hvdrocarbures gazeux tels que du gaz', naturel,
sont amenés à s'écrier sous un débit commandé par la dans vanne régulatrice 23 @ l'extrémité inférieure de l'enceinte et ensuite vers l'extérieur et vers le haut à travers les passages
31 des ajutages dans le passage annulaire 38, L'air transportant de l'oxygène s'écoule dans le four en dessous de l'enceinte du brûleur, une partie s'écoulant vers le haut dans l'extrémité infé-
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rieure du passage annulaire 51 entre la hotte et le four. Le rap- port entre les débits de gaz dans la chambre ou le passage de combustion 38 et le passage 51 est évidemment commandé par les moyens de commande de débit 50. Les gaz transportant de l'oxygène seulement .
,et s'écoulant dans la chambre de combustion ne s'écoulent pas, vers l'extérieur et par les ajutages de sortie dans la chambre, mais s'écoulent également vers le haut et sur la partie en dôme entre la surface externe de l'enceinte du brûleur et les ajutages afin d'obtenir un mélange poussé de l'air avec les hydrocarbures galeux s'écoulant vers l'extérieur des passages de chacun desdit$ ajuta- ges de sortie et également de façon à procurer de l'oxygène pour le mélange avec les hydrocarbures gazeux l'écoulant depuis chacun dos ajutages do sortie.
L'oxygène ainsi introduit et mélangé avec les hydrocarbures gazeux N'écoulant à faible vitesse depuis les ajutages de sortie provoque une combustion partielle des hydrocar bures gazeux et augmente la tompérature du gaz dans la chambre de combustion. L'air s'écoula vers la haut travers la pansage annu- laire 38 où un mouvement de tourbillon ou en spirale est induit dans les gaz qui s'y écoulent alors qu'ils se déplaçant vers la cheminée de sortie 35 de la hotte.
Ce mouvaient en spirale des gaz chauds et des produits de la combustion partielle des hydrocar- bures gazeux les amènent à venir en contact avec lea surfaces in- ternes de la hotte 36 et. de la cheminée de sortie ou d'évacuation qui agissent en tant que catalyseurs de contact pour amener les produits de la combustion partielle des hydrocarbure. A se frac- tionner et à former du noir de carbone.
L'augmentation de la température dans la chambre provo- quée par cette combustion partielle provoquo évidemment une accélé- ration de la vitesse d'écoulement des qaz à travers la cheminée d' évacuation dans la partie supérieure du four imédiatoment en des- sous de l'entrée du conduit d'évacuation 12 du four,
les gaz et le noir de carbone qui s'y trouvent on suspension se déplaçant
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vers le haut et vers l'extérieur du conduit d'évacuation 35 et étant mélangés dans la partie supérieure du four avec l'air relati-
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vement plus froid s'écoulant vers le haut entre l'enceinte d bru" ." leur et la hotte et le four en circulant vers le conduit d'évacua- tion 12 du four pour être envoyés ensuite à un appareil de sépara- tion convenable.
La température dans la chambre de combustion 38 et le conduit 35 de la calotte ne peut pas atteindre une température excessive ou indésirable à cause de l'effet de refroidissement de l'air s'écoulant vers le haut à travers le four à l'extérieur de la calotte et de sa cheminée. Le four n'est pas isolée de telle
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sorte qu'il conduit la chaleur proveant de l'intérieur du four.,'1 ', . contribue à refroidir les gaz dans celui-ci.
La quantité et'io y, type de carbone produit par l'appareil peuvent être modifies non, @ seulement en modifiant la vitesse d'introduction des hydrocarbures
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qaxuux dans l'enceinte et des gaz transportant l'oxygène dans la " j/ four, mais chôment en modifiant ou en réglant le rapport entre les débits des gaz transportant l'oxygène dans le passage annulaire) ou chambre de combustion 38 et dans le passage 51 entre la calotte* ;
et le four,, @
Il sera évident que les hydrocarbures gazeux avant d'être évacués à travers les passages 31 de t'enceinte de sortie sont- préchauffés dans l'enceinte 25, étant donné qu'ils testent pendant
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unf période appréciable dans cette enceinte à cause de sa relut Îllj ' '' vement grande capacité et parce que la température a l'intérieur de l'enceinte du brûleur est élevée à cause de la libération de chaleur provenant, de la combustion partielle des hydrocarbures gazeux dans le passage annulaire 38.
Les hydrocarbures s'écoulant
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dans la chambre de combustion sont primitivement mis à feu/de façon ' appropriée quelconque, par exemple à l'aide d'une flamme"introàliite>1 dans la chambre de combustion, l'accès au brûleur dans'ce but :: étant- obtenu grâce à la porte d'accès 13. i ,,i.i'/ L'on se rendra à présent compte que l'appareil pour la @
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production de noir de carbone comprend un four 11 possédant un
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conduit d'évacuation 12 a son extrémité supérieure, à trtvers la" quel les produits de la combustion partielle d'hydrocarbure et
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d'oxygène ont ret(éx du four, un brûleur 22 disposé dans la partie inférieure du four et alimenté en 'hydrocarbures gazeux au.
moyen d'un tu2nu ou conduit d'admission 20 qui 0'6tendcbno le four, et des tuyaux olqonduits d'admission d'oxygène ou d'air 17 ou 16 qui introduisent à,,\Iloxygène dans le four sous un débit commande pour ne permettre qu'une combustion partielle seulement des hydro- carbures gazeux, L'on se rendra en tre compte que le brûleur comprend une enceinte de préchauffée 25 dans laquelle les hydrocarbures
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sont admis pour préchaufface, q"L encainte est Sxat.quemsnt sont admis pour préchauffée, u",,llenceinte est pratiquement aph6rique et que sa partie ,
upêrfeye en dôme possède des ajutages de sortie 30 qui s'étendent vues l'ex1'%%-rieur depuis sa partie eu- périeure et qui sont dotés de pacages a "évacuation ou de sortie 31 dont le diamètre augmente vers l'extérteùr.-usqu'aux extrémités extérieures des ajutages afin de réduire la vite!:.'; des hydrocar-
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bures s'échappant par les extrémités d'évacuation des'p,qsages de sortie.
L'on se rendra encore compte que les extrémités extérieu- res des ajutages sont espacées de la partie supérieure de l'encein- te afin de permettre aux gaz transportant de l'oxygène tels que l'air, de circuler entre les extrémités supérieures des ajutages et en dessous de celles-ci, de telle sorte que le courant d'hydres
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carbures gazeux s'ëcoulant partir de chaque ajutage reçoit de l'oxygène sous un débit qui permet une combustion partielle prati- quement uniforme dés hydrocarbures s'écoulant à partir de tous les ajutages,
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L'on se rendra également compte qu<. e brûleur 't. doté d'une calotte pratiquement semi-sphérique 36, qui recouvre télé- scopiquement la partie supérieure de l'enceinte du brûleur afin
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de doter cette ence;;
ite d'un passage annulaire Incurvé vers l'in-
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térieur et vera le haut 31, à travers leque de l'air peut circu- ler vers le haut jusqu'à ajutages et ensuite à travées le passage annulaire vers le condui; d'évacuation 35 de la carotte situé au- dessus de la partie supérieure centrale de l'enceinte du brûleur,
L'on se rendra en outre compte que le volume du passage annulaire 38 peut être réglé en modifiant la position de la calotte. sur le sommet du brûleur, et il est clair que le volume est aug- Mente si les manchons d'écartement 41 sont mis en rotation de fa- çon à être déplacé vers l'extérieur sur les goujons 40.
L'on remarquera en outre que l'appareil comprend un pas- sage pour dériver une partie de l'air introduit dans le four entre la calotte et les surfaces internes du four, de telle sorte que la température à l'intérieur du passage annulaire 38 et du conduite d'évacuation 35 est commandée et ne peut pas atteindre des valeurs excessives, grâce aux moyens de commande de débit.
L'on se rendra aussi compte qu'avant le mouvement des gaz chauds et du carbone qui y est en suspension depuis la chemi- née d'évacuation 35 de la calotte vers le conduit d'évacuation. 12 du four, ils sont mélangés avec de l'air s'écoulant vers le haut @ à travers le passage annulaire 51 entre la calotte et le four.
En se référant à présent plus particulièrement aux figu- res 6,7 et 8 des dessins, la variante de réalisation de l'appa- reil qui y est représentée est pratiquement analogue à l'appareil 10 et, par conséquent, les éléments de l'appareil ont été désignés par les mêmes références, suivies du suffixe "a", que les éléments correspondants de l'appareil 10.
Les moyens de commande de déblt 50a de la calotte 36a comprennent plusieurs sections ou plaques @ incurvées pratiquement cylindriques 101 qui sont fixées à pivote- ment à la calotte 36a par des moyens appropriés quelconques, par exemple à l'aide de charnières 102 dont les éléments inférieurs 10 sont fixés rigidement à la surface extérieure des plaques incurvées et dont les éléments supérieurs 104 sont fixés à la surface exté-
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rieure de la calotte.
Une paire de segments diamétralement opposés 101a et 101b s'étend par les parties d'extrémité externes en des- sous des segments adjacents 101c et 101b, lolo et 101f, respoc- tivement, en association de chevauchement avec ceux-ci, de telle sorte que quand les segments 101a et 101b sont relevés, les autres segments le sont également.
Chacune des plaques 101a et 101b peut être déplacée vers le haut par un embiellage convenable 105 qui comprend un levier coudé 106 fixéà pivotement, comme indiqué en 107, à une équerra 108, fixée rigidement à la calotte 36a et qui s'étend radialement vers l'extérieur à partir de celle-ci. L'extrémité inférieure d' un bras 109 du levier est fixée à pivotement aux segments 101a ou 101b au moyen d'une goupille pivot 110 qui traverse une fente allon gée convenable 101 du levier coudé et qui est fixée à une patte 112 qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis la plaque.
Le levier coudé peut être amené à pivoter autour de la goupille 107 au moyen d'une tige 115 qui s'étend à travers un palier convenable 116 fixé au four et dont l'extrémité interne est munie d'un bras
118 qui s'étend à travers une fente allongée 123 dans l'autre bras 124 du levier, L'extrémité extérieure de la tige peut présen- ter une partie de poignée 125.
Un collier ou anneau de butée 126 peut être fixé au levier en une position ajustée quelconque sur celui-ci, au moyen d'une vis de serrage 127, afin de limiter le déplacement vers l'intérieur du levier,
Il sera évident que quand la tigo coulissante 115 est déplacée vers l'intérieur, le levier coudé est amené à pivoter pour déplacer son bras inférieur vers le haut et faire pivoter sa plaque assciée lOla ou 101b et les plaques adjacentes sur les extrémités pposées de celles-ci vers le haut, afin de diminuor l'orifice effectif du passage annulaire' 51a contre la cadette el le four et.' lorsqu'elle est déplacée vers l'exterpour,
les plaques sont déplace es vers le bas afin d'augmenter l'orifice effectif du
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Il sera également évident que la commande de débit 50a est ajustable depuis 1 extérieur du four.
Il sera à prient évident que l'appareil 100 travaille de la même façon que 1 appareil la pour produire du noir de car- bone à partir d'hydrocarbures.
L'on se rendra en outre compte que bien qu'un type parti- culier de moyens de soupape ou de registre pour commander l'orifi- ce et, par conséquent, le débit de l'air, à travers le passage annulaire entre la calotte et le four ait été illustrée et décrit, n'importe quel autre moyen de soupape ou de registre convenable peut être utilisé dans ce but.
Par exemple, les segments ou plaques 50 ou 101 peuvent âtre fixés aux parois intérieures du four, au lieu de l'être à la calotte.
L'on se rendra en outre compte que la cheminée d'évacua- tion 35 de la calotte a une longueur importante, approximativement égale au rayon de l'enceinte 25, de telle sorte que les gaz prove- nant du passage annulaire s'écoulent vers le haut pendant une pé- riode appréciable avant de se mélanger avec l'air se déplaçant vers le haut à travers le passage 51.
Une autre variante de réalisation d'un appareil 210 pour la production de noir de carbone suivant l'invention est représen- tée aux figures 9 à 13, dans laquelle les éléments du four sont pratiquement analogues à ceux de la première forme de réalisation décrite et portent les mêmes références précédées du chiffre "2".
Lu four possède une partie de paroi pratiquement cylin- drique 214 et une partie supérieure s'inclinant vers le haut et vers l'intérieur ou tronconique 215, à l'extrémité supérieure de laquelle est connecté le conduit à fumée ou d'évacuation,212. Des conduits d'admission d'air 217 et 218, munis de vannes régulatri- ('NI de débit convenables 217a ot 218a, respectivement, s'étendent .
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dans le four à sa partie d'extrémité inférieure pour offrir des moyens grâce auxquels des gaz transportant de l'oxygène peuvent être introduits dans le four.
Un conduit à gaz 220 s'étend dans la partie inférieure du four afin de fournir des hydrocarbures ga- zeux au brûleur 222 disposé pratiquement au centre du four et une vanne régulatrice convenable 223 est connectée dans le conduit à gaz 220 afin de régler le débit des hydrocarbures gazeux dans le brûleur.
Sous cette forme, toutefois, la cheminée ou le conduit de sortie 235 à partir de la calotte s'étend vers le haut en com- munication d'écoulement avec le conduit d'échappement 212 à partir !i du four, de telle sorte que tous les gaz et les autres matières circulant vers le haut à travers l'espace entre la calotte et le brûleur et vers le haut à travers la cheminée 35, circuleront vers l'extérieur à travers l'échappement 212 sans communiquer avec le four à l'extérieur de la calotte ou de la cheminée de sortie.
Bien évidemment, l'on peut former dans la cheminée de sortie 235 un joint emboité 235a, entre la calotte et le tuyau de cheminée 212, afin de permettre l'ajustage de la calotte par rapport au brû- leur, si on le désire. ou hotte # La calotte/incurvée annulaire est dotée de moyens de re- gistre ou de commande de débit 250, qui peuvent être analogues aux moyens de commande 50 des figures 1 à 5 ou aux moyens de commande
50a des figures 6 à 8, afin de modifier le rapport de débit de l' air dans le passage annulaire 248 et dans le passage 251 entre la calotte et la paroi du four.
Commereprésenté, toutefois, les moyens de commande de débit peuvent comprendre(plusieurs segments ou pla- ques incurvées 254, dont les extrémités adjacentes se chevauchent et qui sont supportées de façon ajustable au moyen de bouleas 255 qui s'étendent à travers des ouvertures ou fente allongées 4'ignées convenables 257 dans les segments 254 et dans les ailes horizonta- les 260 des équerres 261 fixées rigidement à la hotte, par exemple
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par soudage. Les boulons sont évidemment munis d'éprous et, de rondel les 264, qui chevauchent les ouvertures des dentes.
Un conduit servant d'échappement 265 est formé dans la partie inclinée supérieure de la paroi d'extrémité tronconique su- périeure 215 du four, en un point espacé latéralement de la chemi- née 235 et du conduit de cheminée 212 et il est connecté à un cyclone ou ventilateur d'échappement 270, qui est entraîné par un moteur électrique ou une autre unité d'entraînement.271 support , tée sur un montage 272, afin d'aspirer de l'air ou d'autres gaz transportant de l'oxygène à travers le four, à l'extérieur du brû- -leur et de la calotte et à l'extérieur de la cheminée 235, puis vers l'extérieur à travers le conduit d'échappement 265 en passant;
par le ventilateur et ensuite vers l'extérieur à travers un con- duit ou tuyau d'échappement 273, L'on se rendra ainsi compte que de l'air ou des gaz transportant de l'oxygène aspirés vers l'in- térieur à travers les admissions 217 et 218 seront aspirés partiel- lement vers le haut à travers l'enveloppe du four jusqu'au conduit! d'échappement 265 et seront dirigés vers l'extérieur à travers le vehtilateur 270 et le conduit ou tuyau d'échappement 273,
Plusieurs écrans 275, inclinés vers l'intérieur et vers le haut, sont fixés à la paroi interne 214 du four en une pos'i- tion espacée au-dessus du centre de l'enceinte de brûleur 225 et ,
ils peuvent être constitués par plusieurs sections distinctes in- clinécs vers l'intérieur et vers le haut, qui sont soudées rigide- ment à la paroi du four ou qui peuvent constituer une section pra- tiquement tronconique qui peut être suspendue de façon ajustée .. verticalement au moyen de boulons d'ajustage 280 fixés à leurs ex- -ÏÏ trémités inférieures aux écrans au moyen de manchons filetés 281 et qui traversent la paroi supérieure 215 du four et des manchons ou fourrures de support réglables 285 fixées convenablement à la paroi supérieure du four, de telle sorte que la position de l'é- cran à l'intérieur du four par rapport au brûleur et à la hotte
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peut être ajustée.
De même, si on le désire, l'on peut prévoir plus d'une rangée de ces écrans, la rangée supérieure étant située au- dessus et vers l'intérieur par rapport à la rangée inférieure.
L'oxygène en tant que constituant de l'air est introduit dans le four 211 par l'intermédiaire des conduits ou tuyaux d'ad- mission d'air 217 et 218, sous un débit commandé par l'aspiration engendrée par le ventilateur d'échappement 270 agissant par l'in- termédiaire du conduit d'échappement 265 et par suite de l'échappe-. ment à travers le tuyau de cheminée 212 et ce débit peut encore être commandé par les soupapes 217a et 218a.
Simultanément, des hydrocarbures gazeux, comme par exemple du gaz naturel, sont amenés à s'écouler sous un débit commandé par la vanne régulatrice 223 dans l'extrémité inférieure de l'enceiiite de brûleur 225 puis vers l'extérieur et vers le haut à travers les passages 231 des ajuta- ges dans les passages semi-sphériques incurvés 238 existant entre le dôme de l'enceinte du brûleur et la hotte 236.
Lorsque l'air transportant de l'oxygène s'écoule dans le four en dessfous do 1' enceinte du brûleur, une partie de l'oxygène est dirigea vers le haut dans l'extrémité inférieure du passage annulaire 238 entra la hotte et le four, tandis qu'une partie majeure de l'air est as- pirée vers le haut entre la hotte et la paroi cylindrique 214 du four et également vers le haut Il l'extérieur de la hotte 236 et de la cheminée 235 jusqu'au conduit ou évent d'échappement 205, à par- tir duquelel est aspiré hors du four et envoyén à l'extérieur do celui-ci par le ventilateur 270 et .le t.uyau d'échappement 273.
Le rapport antre les débits de gaz dans la chambre do combustion ou passage 238 et vers le passage annulaire 251 à 1' extérieur de la hotte est évidemment commando par les moyens de commande de débit 250, qui sont ajustables do la façon décrite précédemment.
les gaz transportant, de l'oxygène et s'écoulant dans la chambre du combustion, circulent non seulement vors l'extérieur et
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sur les ajutages de sortie externes 230 dans la chambre 238, mais s'écoulent également vers le Fut et entre la surface externe en dôme de l'enceinte du brûleur et la face inférieure de la hotte et les ajutages introduisant les hydrocarbures gazeux dans le pas- sage d'écoulement ou de combustion semi-sphérique permettent un mélange poussé de l'air avec les hydrocarbures gazeux s'écoulant vers l'extérieur des passages 231 de chacun des ajutages de sor- tie et permettent également un mélange des gaz transportant l'oxy- gène avec les hydrocarbures gazeux s'écoulant à partir de chacun @ n des ajutages de sortie en une qualité désirée pour
provoquer la combustion incomplète telle que décrite plus en détail ci-après.
Les gaz transportant de l'oxygène qui sont ainsi introduits et mélangés avec les hydrocarbures gazeux s'écoulant à faible vitesse à partir des ajutage de sortie 230, provoquent une combustion par- tielle avec les hydrocarbures gazeux et augmentent la température du gaz dans la chambre de combustion. Les gaz ou l'air transpor- tant de l'oxygène s'écoulent vers le haut à travers le passage an- nulaire semi-sphérique 238, ou un mouvement tourbillonnant ou en spirale est induit dans les gaz qui s'y écoulent alors qu'ils se déplacent vers l'extrémité inférieure de la cheminée de sortie 235 à l'extrémité supérieure de la hotte.
Ce mouvement en spirale des gaz chauds et des produits de la combustion partielle des hy- drocarbures gazeux les amènent à entrer en contact avec les surfa- ces internes de la hotte 236 et de la cheminée de sortie d'évacua- tion 235, qui agissant en tant que catalyseurs de contact afin d'amener les produits de la combustion partielle des hydrocarbures à se fractionner et à former du noir de carbone. l'augmentation de température dans la chambre de combus- tien provoquée par cette combustion partielle des gaz entraîne évidemment une accélération de la vitesse d'écoulement dos gaz à travers la (cheminée d'évacuation et vers l'extérieur à travers le tuyau de cheminée d'échappement 212.
Toutefois,à cause de 1'
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écoulement d'air froid introduit dans le four par la succion ou l'aspiration du ventilateur d'échappement à travers l'évent d'échap- pement 265, air qui s'écoule vers le haut le long do l'extérieur ou de la surface externe de la hotte 236 et le long de l'extérieur de la cheminée d'échappement 235, une commande de la température des gaz s'écoulant à travers la chambre de combustion 238 et la cheminée 235 est possible. L'air aspiré à travers les admission.
217 et 218 et qui circule vers le haut le long de l'extérieur de la hotte et de l'extérieur de la cheminée d'échappement jusqu'à l'évent d'échappement 265 maintiendra par conséquent la températu- re à 1' intérieur de la hotte de la chambre de combustion et de la cheminée à une valeur maximum désirée, de telle sorte que la chalsu et la température à l'intérieur de la chambre de combustion et de la cheminée 235 à partir de la hotte ne peut pas atteindre des valeurs excessives ou indésirables à causa de l'effet de refroi- dissement de l'air ou des gaz transportant de l'oxygène qui s'écou- lent vers le haut dans le four à l'extérieur de la hotte et de la cheminée.
Les écrans 275 inclinés vers l'intérieur dirigent éga- lement l'air de refroidissement aspiré vers l'intérieur à travers les admissions et s'écoulant le long de l'extérieur de la hotte et de la cheminée d'échappement vers cette hotte et cette cheminée afin d'augmenter l'échange thermique qui s'établit entre ces élé- ments et les gaz transportant de l'oxygène ou l'air qui passent dans le four à l'extérieur de la hotte et de la cheminée. La paroi et le sommet du four ne sont pas isolés, de teJle sorte qu'ils transmettent la chaleur depuis l'intérieur du four à travers la pa- roi 214 et le sommet 215 de celui-ci et contribuent à refroidir les gaz dans le four.
La quantité et le type de carbone r -,duit }.la; l'apparatn peuvent être modifiés non seulement on modifiant la vitesse d'in- troduction des hydrocarbures gazeux dans l'enceinte ainsi que des gaz transportant de l'oxygène dans le four, mais également en mo-
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difiant ou en ajustant le rapport entre les débits des gaz trans- portant de l'oxygène dans le passage annulaire ou la chambre de com bustion 238 et des gaz de refroidissement s'écoulant le long de l' extérieur de la hotte 236 et de la cheminée d'échappement 235 à travers le passage 251 vers le conduit d'échappement 265.
Il sera évident que des hydrocarbures gazeux, avant d' être évacués à travers les passages 231 de l'enceinte du brûleur, sont préchauffés dans cette enceinte 225, étant donné qu'ils res- tent pendant une période de temps appréciable dans l'enceinte! cause de la relativement grande capacité de celle-ci et étant donné, que la température à l'intérieur de l'enceinte du brûleur est éle- vée à cause de la libération de chaleur provenant de la combustion partielle des hydrocarbures gazeux dans le passage de brûleur an- nulaire 238.
Les hydrocarbures s'écoulant dans la chambre de com- bustion sont mis à feu à l'origine d'une façon appropriés quel- conque, par exemple grâce à une flamme introduite dans la chambra de combustion, l'accès au brûleur dans ce but étant obtenu par 1,' intermédiaire de la porte d'accès 213.
L'on se rendra également compte que l'appareil pour la production de noir de carbone comprend un four 211 possédant un conduit d'évacuation 212 à son extrémité supérieure, par l'intermé- diaire duquel les produits de la combustion partielle des hydrocar- bures et de l'oxygène sont retirés du four, un brûleur 222 est dis- posé dans la partie inférieure du four et alimenté en hydrocarbures gazeux au moyen d'un tuyau ou conduit d'admission 220 qui pénètre dans le four, et des conduits ou tuyaux d'admission de gaz ou d'air transportant de l'oxygène, 217 et 218, qui introduisent les gaz transportant de l'oxygène dans le four sous des débits commandés afin de ne permettre qu'une combustion partielle des hydrocarbures gazeux.
L'on se rendra également compte que l'enceinte de brin-, leur 225 agit en tant que dispositif de préchauffage dans lesquels, les hydrocarbures sont admis pour un préchauffage, que l'enceinte
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est pratiquement sphérique et que sa partie supérieure en formede dôme possède des ajutages de sortie 230 qui s'étendent vers l'ex- térieur depuis la partie supérieure et qui sont dotés de passages ou d'évacuation/de sortie 231 dont le diamètre s'évase et augmente vers l'extérieur jusqu'à l'extrémité externe des ajutages afin de réduire la vitesse des hydrocarbures s'échappant à travers les passages.
L'on se rendra en outre compte que les extrémités exter- nes des ajutages sont espacées dans la partie supérieure ou de dôme de l'enceinte afin de permettre aux gaz transportant de 1'oxygène. tels que l'air, de circuler entre les extrémités supérieure!) des ajutages et en dessous de celles-ci, de telle sorte que le courant dhydrocarbures gazeux s'écoulant à partir de chaque ajutage est alimenté en oxygène sous un débit qui permet une combustion par- tielle pratiquement uniforme des hydrocarbures s'écoulant à partir de tous les ajutages.
1.'on se rendra encore compte que le brûleur est doté d' une hotte pratiquement semi-sphérique 236 qui recouvre de façon téléscopique la partie de dôme supérieure de l'enceinte du brûleur afin de former, avec l'enceinte, un passage do combustion annulai- re ou semi-sphérique incurvé vers l'intérieur et vers le haut 238, à travers lequel de l'air peut s'écouler vers le haut jusqu'aux ajutages et ensuite à travers le passage annulaire vers le conduit ou cheminée d'évacuation de la calotte, disposée au-dessus de la partie supérieure centrale de l'enceinte de brûleur à partir de laquelle les gaz brûlés et le noir de carbone sont évacués à tra- vers l'évont 212 pour le traitement et l'emmagasinage ultérieure.
L'on se rendra également compta que le volume du passade annulaire 238 peut. être ajusté en modifiant, la positon de la hot- te par rapport: au sommet ou dôme de l'enceinte d, brûleu, et i' est évident que le volume est augmenté si les m chons d'6carLe- ment 241 sont, mis en rotation de façon à les déplacer vers l'ex-
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térieur sur les goujons 240.
De même, l'on remarquera en particulier que des moyens sont prévus pour aspirer un volume d'air vers l'in- térieur à.travers les admissions et vers le haut à travers le four jusqu'au conduit d'échappement 265, de telle sorte que l'air circulant à travers le four peut être commandé aux admissions d' air par les vannes ou registres 217a et 218a ou en modifiant la vitesse de rotation du ventilateur d'échappement, de telle sorte que l'effet de refroidissement de l'air traversant le four à l'ex- térieur de la hotte 236 et la cheminée d'échappement 235 peut être commandé afin de commander la température des gaz ayant subi une combustion partielle à l'intérieur de la hotte et de la cheminée d'échappement,
De même,
l'on se rendra aussi compte qu'avant le mouve- ment des gaz chauds et du carbone qui y est en suspension depuis la cheminée d'évacuation de la hotte vers le tuyau de cheminée d' échappement 212 du four, ils sont refroidis par le contact de l' air circulant le long de l'extérieur de la cheminée d'échappement et qu'une commande précise est offerte en ce qui concerne les gaz transportant de l'oxygène qui traversent le four par l'intermédiai- re du passage de combustion annulaire 238 et du passage de refroi- dissement 251, en commandant la vitosse ou le volume de débit de l'air provoqué par le ventilateur d'échappement 270 et en commandant l'air introduit à travers les admissions 217 et 218, au moyen des registres 217a et 218a.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
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