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Pistolet pour la réparation de fours.
.-La présente invention concerne un pistolet pour la réparation de fours et en particulier un pistolet conçu pour mé- langer une matière réfractaire sèche finement divisée à de l'eau . et pour projeter le mélange sous forme d'un magma sur les garnis- sages réfractaires des fours à haute température en vue de les entretenir et de les réparer.
La difficulté principale à laquelle on s'est heurté dans ce domaine est l'impossibilité de maintenir les matières qui circulent dans les conduites en un courant positif uniforme
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lorsque la pression d'air subit des variations, malgré l'utilisation d'une source d'air séparée pour alimenter le pistolet seul. Les régulateurs qui sont prévus sur les compresseurs ne sont pas suf- fisamment sensibles pour produire une alimentation d'air sous pres- sion uniforme mais sont commutés en circuit ou hors circuit à certaines pressions et c'est cette différence entre la mise en circuit et la mise hors circuit, combinée avec les variations des régulateurs eux-mêmes, qui détermine une large variation de pression en dépit des réservoirs d'emmagasinage utili- sés.
Ceci est particulièrement vrai lorsque de grands volumes ', d'air sont nécessaires et sont soutirés constamment pendant une période de projection. La même chose se produit dans de grandes instal- lations dans lesquelles l'air est débité à partir d'un groupe compresseur central par une tuyauterie complexe qui alimente toute l'installa- tion. Dans ce cas, des variations de pression importantes sont à nouveau inévitables parce que l'air est utilisé simultanément à d'autres endroits.
C'est en tenant compte de cet état de choses que l'in- vention a été mise au point pour surmonter les effets de ces fortes variations de pression qui altèrent la circulation d'une matière réfractaire sèche finement divisée entre un réservoir qui contient cette matière et un ajutage mélangeur en passant par une conduite de transport de la matière. Jusqu'à présent, les variations de la pression d'air provoquaiant des pulsations dans le débit de la matière et atteignaient très souvent un point où la matière cessait de s'écouler ou se bloquait dans la conduite, exigeant ainsi un arrêt de l'appareil.
Cela étant, la présente invention a pour but principal d'assurer une circulation positive uniforme d'une matière réfrac- @ taire sèche finement divisée dans une conduite de matière vers
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une lance mélangeuse indépendamment des variations de pression de l'air alimentant l'appareil.
L'invention a également pour but d'assurer la circula- tion uniforme et positive de la matière réfractaire sèche à des débits réglés en modifiant les pressions et les volumes utilisés pour entraîner la matière en un courant uniforme et positif.
L'invention a encore pour but de procurer un appareil qui puisse être commandé simplement et aisément en actionnant ''quelques valves à la main ou qui puisse fonctionner automatique- ¯ ment, si on le désire, pour simplifier les commandes. De plus, l'appareil est construit de manière à permettre la reproduction @ exacte des débits,lors de la projection de charges ultérieures, sans modifier les réglages des valves.
@ Ces buts, particularités et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description de plusieurs formes 'd'exécution donnée ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: la Flg. 1 est une vue schématique d'une forme d'exé= cution d'un pistolet à main comprenant des conduites et des régulateurs de pression d'air, deux régulateurs étant prévus dont l'un sert à établir la différence de pression;
la Fig. 2 est une vue en coupe détaillée, à plus grande ''''échelle, du montage incorporé à l'appareil représenté à ;'la Fig. 1 et comprenant les ajutages d'air, les tubes venturi et la valve réglant le débit de la matière utilisée au fond du réser- voir de matière pour assurer l'entraînement uniforme et positif de la matière sèche dans la conduite de matière et vers la lance mélangeuse ;
la Fig. 3 est une vue schématique de l'appareil compre- nant les tuyauteries, les régulateurs de pression d'air, etc.
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du pistolet à main représenté sur la Fig. 1 mais utilisant deux régulateurs de pression, l'un pour établir la pression alimentant le second ajutage d'air et pour refouler de l'air vers le second régulateur de pression qui fournit de l'air au premier ajutage et qui met sous pression la matière contenue dans le réservoir ; la Fig. 4 est une vue schématique de l'appareil repré- senté à la Fig. 3 utilisant deux régulateurs de pression conçus pour un fonctionnement entièrement automatique;
la Fig. 5 est une vue en coupe détaillée,à plus grande échelle,du raccord coudé utilisé dans l'installation représentée à la Fig, l, et la Fig. 6 est une vue en coupe détaillée, à plus grande échelle d'une variante de raccord coudé.
Dans la description qui suit, on utilisera les mêmes chiffres de référence pour désigner des éléments de l'appareil qui participent de la même manière à la commande de celui=ci.
Sur la Fig. 1 qui représente un appareil à main utilisant deux régulateurs de pression, les conduites d'air et d'eau sont indiquées par des flèches et sont raccordées à des orifices d'alimentation permanents par de longues condui- tes flexibles afin de rendre l'appareil mobile. Le réservoir 10 qui contient la matière est équipé de la valve de remplissage 11 placée à l'extrémité supérieure de la parti.3 cylindrique supérieure 10a du réservoir et susceptible d'être commutée d'une position de fermeture normale à une position d'ouverture en vue de rem- plir le réservoir d'une matière sèche 12, un espace 13 étant réservé à la partie supérieure du réservoir pour mettre la matière sous pression.
Le réservoir 10 est également équipé d'une valve de débit 14 pour la matière montée dans le col cylindri- que 10c suspendu à la partie conique inférieure 10b du réservoir.
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Le réservoir d'eau 15 peut être rempli jusqu'à un certain niveau de manière à contenir une quantité d'eau donnée 16, un espace 17 étant réservé au-dessus de la masse d'eau afin de la mettre sous pression. Le niveau d'eau dans le réservoir 15 est réglé par le tuyau de trop-plein 18 tandis que la mise sous pression est réglée au moyen de la valve de trop-plein et de mise sous pres- sion 19. La conduite d'eau 20 qui contient la valve d'alimenta- tion 21 forme le dispositif servant à remplir le réservoir.
La conduite d'air 22 comporte une valve d'alimentation principale 23. Pour mettre le pistolet en état de marche, il faut ouvrir la valve 23 et alimenter directement le régulateur de pression d'air 24 qui réduit la pression à une valeur appro- priée et qui alimente le premier ajutage d'air 25 par la valve de @ retenue 26 et simultanément le second ajutage d'air 27. La valve de retenue 26 est branchée entre l'ajutage 25 et le régulateur de pression 24 et empêche la matière sèche finement divisée de refluer dans le régulateur de pression 24.
La valve de décom- pression variablè 28, qui est placée à la partie supérieure du réservoir de matière 10, est réglée pour décomprimer l'espace .prévu au-dessus de la matière dans le réservoir et peut, par conséquent, être préréglée pour fournir la pression réduite dési- rée nécessaire pour la mise sous pression de la matière dans le @ réservoir. Lorsque le premier ajutage d'air 25 est mis sous pression, de l'air remonte à travers la matière contenue dans le réservoir 10 et fournit l'air de mise sous pression sans nécessiter de conduite d'alimentation d'air directe.
Toutefois, un régulateur de pression supplémentaire 43 est branché dans la conduite d'air 32a qui introduit de l'air au-dessus de la matière contenue dans le réservoir 10 à une pression prédéterminée pour assurer la mise sous pression de la matière et ainsi refouler la matière vers
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le bas par la valve de débit 14 en un courant régulier .lorsqu'il est entraîné par l'air débité vers le bas par le premier ajutage 25. Le branchement de ce régulateur de pression 43 dans cette con- i duite d'alimentation d'air séparée permet d'établir des différen- ces de pression plus élevées et plus constantes que celles que l'on peut obtenir au moyen de la valve de décompression réglable 28 seule.
De l'air est évacué de l'espace 13 prévu au-dessus du réservoir 10 par la conduite 30 qui es t équipée de la valve de fuite 31 pour décomprimer le réservoir lorsque l'appareil est mis au repos. L'ouverture de la valve d'air principale 23 permet également à l'air de pénétrer dans le réservoir d'eau à la pression normale de la conduite. La valve de retenue 33 et la valve de décompression 34 d'une part empêchent l'eau de refluer dans la conduite d'air et d'autre part assurent la décompression du réser- voir si les pressions d'air deviennent excessives.
L'eau sous pression passe du réservoir 15 dans la con- duite d'eau 35 qui se termine dans l'ajutage de débit 36 s'ouvrant dans la lance mélangeuse 37. La conduite d'eau 35 comporte une valve de vidange 38 et une valve de débit 39.
La matière sèche sous pression passe du réservoir 10 par la valve de débit 14 dans la conduite de matière 40 raccordée, à son extrémité, à la lance mélangeuse 37. Comme décrit plus loin, l'eau provenant de la conduite 35 et la matière sèche provenant de la conduite 40 se mélangent dans un élément mélangeur avant que le mélange soit introduit dans la lance mélangeuse 37.
La conduite d'eau 35 et la conduite de matière 40 sont toutes deux flexibles et sont de toute longueur et de tout diamè- tre désirés tandis que la lance mélangeuse 37 est rigide et a une longueur et un diamètre déterminés par les volumes et les
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pressions utilisées dans l'appareil et par l'endroit à revêtir par pulvérisation..
Pour mettre l'appareil en route, en supposant que les valves soient dans une position normale (ce qui est le cas à la @ fin d'une opération, lorsque le pistolet a été.mis au repos) on exécute la séquence d'opérations suivante (en supposant que les valves suivantes soient dans la position indiquée, c'est-à- '.. dire la valve d'air principale 23 fermée, la valve de fuite 31 -. ouverte, la valve de débit d'eau 39 fermée, la valve de trop-plein et de mise sous pression 19 du réservoir d'eau ouverte et la valve ; ;. .d'alimentation d'eau 21 fermée): @ 1. On ouvre la valve de remplissage de la matière 11.
2. On ferme la valve de fuite d'air 31.
3. On remplit le réservoir 10 de manière à obtenir un , volume de matière sèche 12 et à réserver un espace 13 au-dessus , de cette matière.
4. on ferme la valve de remplissage de la matière 11.
5. On ouvre la valve d'alimentation d'eau 21 et on .remplit le réservoir d'eau 15 jusque ce que de l'eau s'écoule par le tuyau de trop-plein 18, ce qui donne une masse deau 16 dans le réservoir et un espace de mise sous pression 17 au-dessus de cette masse.
@ 6. On ferme la valve d'alimentation d'eau 21.
7. On ferme la valve de trop-plein et de mise sous . pression 19 du réservoir d'eau.
8. On ouvre la valve d'alimentation d'air principale 23 ,;pour introduire la pression d'air dans le réservoir d'eau 15 afin de mettre l'eau 16 du réservoir sous pression et dans le régulateur de
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le haut à travers la matière réfractaire finement divisée contenue dans le réservoir 10 afin d'aérer cette matière, ainsi que dans le second régulateur de pression 43 qui introduit de la pression dans l'espace 13 prévu au-dessus de la matière sèche 12. Le régu- lateur 24 alimente également le second ajutage. 27 qui refoule de l'air dans la conduite de matière 20 et dans la lance mélangeu- se 37.
Le régulateur de pression d'air 24 est réglé à une valeur prédéterminée afin de laisserpasser le volume désiré de matière sèche du réservoir dans la conduite de matière 40, cette matière étant débitée par la lance mélangeuse 37. La matière sèche est mise sous pression initialement par le régulateur 43 à une pres- sion égale à celle qui est appliquée au premier ajutage 25 mais la valve de décompression variable 28 évacue la pression contenue dans l'espace 13, à la partie supérieure du réservoir 10, et établit ainsi la différence de pression appropriée; dans les conditions de fonctionnement, lorsque les deux ajutages débitent de l'air, la pression dans le réservoir est légèrement diminuée.
Le débit de la matière sèche passant par la valve de débit 14 diminue à mesure que la différence de pression utilisée augmente.
9. L'appareil est maintenant prêt à fonctionner et on ouvre la valve de débit de matière 14 pour laisser descendre la matière réfractaire finement divisée, sous l'action de la pression exercée par l'air contenu dans l'espace 13 ainsi que du courant d'air dirigé vers le bas et débité par le premier aju- tage 25. Ensuite, sous l'action combinée des jets d'air provenant du second ajutage 27 ainsi que du premier 25, la matière entraînée par l'air passe dans la conduite de matière 40 et dans la lance mélangeuse 27.
10. On ouvre la valve de débit d'eau 39 et on injecte ainsi de l'eau sous pression par l'ajutage de débit 36 dans la
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matière sèche finement divisée entraînée par l'air qui passe de la conduite de matière 40 dans la lance mélangeuse 37 de sorte que l'eau et la matière sèche se mélangent et forment un magma approprié qui est débité sous cette forme par la lance mélangeuse.
L'appareil est maintenant en fonctionnement et peut être maintenu dans cet état jusqu'à ce que toute la charge de matière sèche soit utilisée ou être arrêté à tout moment simplement en fermant la valve de débit de matière 14 (qui coupe le débit de la.matière réfractaire sèche) puis la valve de débit d'eau 39, l'air qui, à ce moment, est débité par le second ajutage 27 nettoyant la conduite 40 et la lance mélangeuse .37, et ensuite la valve d'air principale 23.,
Si on veut remettre l'appareil en marche, lorsqu'une certaine quantité de matière 12 reste dans le réservoir,
on ouvre la valve d'alimentation d'air principale 23 pour mettre l'appareil en attente et on ouvre la valve de débit de matière 14 .puis la valve de débit d'eau 39 de la lance 37.
Si on a utilisé toute la réserve de matière réfractaire 12 contenue dans le réservoir, on ferme la valve de débit d'eau 39 en premier lieu pour permettre à l'air de nettoyer le réservoir de matière, la valve de débit de matière, la conduite de matière et la lance mélangeuse, après quoi on actionne les autres valves dans l'ordre suivant pour mettre l'appareil au repos en vue de le recharger .
1. On ferme la valve do débit de matière 14.
2. On ferme la valve d'alimentation d'air principale 23 pour évacuer la pression d'air du réservoir d'eau 15 et du réser- voir de matière 10 ainsi que pour couper l'arrevée d'air au pre-
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mier et au second ajutage 25, 27.
3. On ouvre ensuite la valve de fuite d'air 31 pour décomprimer le réservoir de matière 10 et pour pouvoir le recharger après avoir fermé au préalable la valve 31.
4. On ouvre ensuite la valve de trop-plein et de mise sous pression 19 et on évacue la'pression d'air contenue dans le réservoir d'eau 15.
5. Si .on veut mettre l'appareil entièrement au repos, on peut ouvrir la valve d'évacuation d'eau 38 et vider le réser- @ voir 15 pour l'empêcher de geler et on peut également ouvrir la valve de débit d'eau 39 pour vider tout le circuit d'eau. Si les appareils sont agencés de manière à ne pas pouvoir être vidés complètement, on peut utiliser la pression d'air en ouvrant la valve d'air principale 23 pour refouler toute l'eau hors des conduites.
Il ressort de la description ci-dessus que - l'appareil fonctionne d'une manière très.' simple et indé- réglable et peut être facilement réglé, lorsqu'on désire modifier les volumes de la matière débitée sous forme de ' magma par la lance 37. De plus, il est possible de reproduire. les conditions de fonctionnement et de débiter des charges succes- sives au même débita sans difficulté, parce que les régulateurs de pression d'air 24. et 43, une fois réglés, établissent la même pression et la même différence de pression aussi longtemps que la pression dans la conduite d'air principale reste entre des limites déterminées.
Si la pression dans la conduite d'air prin- cipale tombe, l'appareil continue à fonctionner et débite de la matière à un débit réduit qui est fonction de la chute de pres- sion d'air, sans s'obstruer; de plus, lors du rétablissement de la pression minimum requise, l'appareil fonctionne immédiatement
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normalement en fonction de ses divers réglages.
La Fig. 2 est une vue dé taillée,à plus grande échelle, ie la disposition des ajutages d'air, des tubes venturi et de ,La valve de débit de matière utilisée dans le fond du réservoir de matière pour assurer le refoulement positif.de toute matière sèche dans la conduite de matière et dans la lance mélangeuse /.représentée schématiquement à la Fig. 1. Les résultats décrits plus haut avec référence à la Fig. 1 sont dus principalement à cet agencement qui assure un refoulement positif et uni- forme de la matière sèche dans des conditions de pression variant largement.
On se référera d'abord à l'ajutage d'air 25 qui est disposé de manière à diriger vers le bas un jet d'air dans des conditions de fonctionnement normales,lorsque le pistolet fonc- -'',lionne. L'orifice de débit du premier ajutage d'air 25 est d'un calibre légèrement inférieur à celui du second ajutage d'air et est conçu pour débiter un volume d'air donné, à une pres- .'sion donnée, afin d'assurer l'aération ininterrompue et le transfert .. le la matière sèche vers le bas à travers le col 10c et par la valve de débit de matière ouverte 14 puis ' par le 'venturi 41.
Lorsque la valve 14 est dans sa position de fermeture ',--,représentée à la Fig. 2, l'air débité par le premier ajutage 25 nonte à travers la masse de matière sèche afin de l'aérer, lorsque débit 1JIair est enclenché, détacher matière ; plus,ile débit de l'air est enclenché, et de détacher la matière; de plus, sous la commande du régulateur 43 (voir Fig. 1), l'air crée ini- tialement une pression sur la matière contenue dans le réservoir 10,
Une différence de pression déterminée étant établie au moyen de .la valve de décompression réglable 28 .indiquée à la Fig. 1.
'Une force constante est donc exercée sur la face supérieure de @ la masse de matière sèche contenue dans le réservoir 10 et cette
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force assure que la matière soit refoulée vers le bas dans la valve de débit lorsque cette valve est dans sa position d'ouver- ture. En modifiant les pressions auxquelles la valve de décompres- sion 28 s'ouvre, on peut obtenir diverses différences de pression.
On décrira maintenant une combinaison de l'action et de la réaction dues au premier ajutage d'air 25 et à son venturi 41. La fonction principale du venturi, lorsque la valve de débit de matière 14 est ouverte, est de créer une contre-pression au-des- sus du tube dans le col 10c afin d'obliger l'air qui est débité par le premier ajutage 25 à aérer continuellement la matière conte- nue dans le col 10c au-dessus de l'ajutage 25 et autour de ce der- nier, de manière que la matière soit maintenue en suspension dans l'air:
Cette matière est alors refoulée vers le bas par le jet d'air débité vers le bas par le premier ajutage 25, et passe par l'orifice de la valve de débit de matière 14, puis par le venturi 41 qui, en raison de son étranglement, augmente la vitesse de l'air qui le traverse pour atténuer l'aspiration régnant à l'entrée du venturi qui assure le transfert ininterrompu de la matière en sus- pension dans l'air par ce venturi.
Par conséquent, le venturi 41 remplit une double fonction, c'est-à-dire qu'il étrangle le courant d'air débité par le premier ajutage 25 afin d'aérer continuellement la matière sèche et de la mettre en suspension dans l'air et, en second lieu, une fois que cette matière est en suspension, il pro- voque le refoulement de la matière vers le bas à une vitesse légè- rement supérieure et diminue la pression à son entrée.
On décrira maintenant le second ajutage d'air 27 combiné avec les deux venturis 41 et 42. Dans ce cas, le venturi 41 aide à régir la pression de l'air dans l'entrée de la conduite de
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matière et empêche l'air de refluer dans le venturi 41 tout en assurant l'entraînement de la matière en suspension dans l'air vers le bas en un courant uniforme.
L'air sortant du second ajutage
27 pénètre dans la conduite de matière,perpendiculairement au cou- rant de matière sèche sortant du venturi 41, et sert à diviser le courant de matière en suspension dans l'air lorsqu'il se détend et qu'il ralentit de sorte que la matière entraînée par l'air est introduite dans le venturi 42 dans lequel la vitesse du courant , , d'air est à nouveau élevée lors de son passage. Les volumes d'air '',-'/et les pressions utilisés dans les ajutages 25 et 27 doivent donc ,-;,,toujours être maintenus entre des limites aussi étroites que pos- sible, l'ajutage d'air 25 étant habituellement à une pression légèrement inférieure à l'ajutage 27 afin d'assurer l'écoulement positif et uniforme de la matière sèche.
Comme les volumes d'air. ont été presque doublés (le débit d'air des deux ajutages 25 et 27), la matière est refoulée par le venturi 42 à une vitesse largement supérieure à celle dont elle est animée dans le venturi 41 ,en dépit du fait que l'orifice du venturi 42 est légèrement plus grand que celui du venturi 41. La détente qui se produit à la sortie du venturi 42 agit à nouveau comme réducteur de pression . ;pour aider à faire sortir la matière sèche de l'entrée de la conduite de matière et de la conduite proprement dite et pour entrainer la matière vers la lance mélangeuse où elle est mélangée à l'eau pour former un magma de la viscosité voulue.
Dans ce cas, le venturi 42 forme un dispositif servant à régler la pres- sion régnant dans la partie principale de la conduite de matière afin de procurer un autre moyen permettant d'assurer l'écoule- ment uniforme et positif de la matière réfractaire sèche. Les pertes par friction rencontrées dans la conduite de matière 40 .et la contre-pression due à l'addition de l'eau pour former le
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magma dans la lance mélangeuse sont ainsi surmontées par le volume et la pression de l'air débité par les deux ajutages d'air 25 et 27 et par le réglage de l'air par les deux venturis 41 et 42.
, La combinaison des deux ajutages d'air et des deux venturis avec la pression exercée sur la face supérieure de la masse de matière réfractaire sèche forme donc un système qui peut être modifié à l'infini pour modifier le volume de matière Intro- duit dans la lance mélangeuse. De plus, les ajutages d'air dont la pression peut être modifiée forment également un moyen supplé- ,,, ment aire permettant de régler le volume sans modifier le calibre des orifices des ajutages. En outre, le calibre des orifices des deux ajutages 25 et 27 peut être modifiée le. calibre de l'ori- fice de l'ajutage d'air 25 étant normalement légèrement Inférieur à celui de l'orifice de l'ajutage d'air 27.
On obtient ainsi un courant de matière sèche finement divisée positivement réglé et ce courant est pratiquement insensible aux variations de près- @ sion de la conduite d'air à moins que cette pression tombe à une , valeur telle que la force exercée soit insuffisante pour surmonter la résistance rencontrée.
En fait, dans ce cas, une autre valve de retenue 44 (Fig. 1) est branchée dans la conduite d'air 32 pour protéger le régulateur de pression 43. L'appareil décrit plus haut fonctionne sous une pression d'air qui varie normalement pour assurer un réglage positif du débit avec une capacité positive due à l'utilisation de deux alimentations d'air séparées et distinctes dans le réser- voir de matière qui est soumis à deux pressions séparées et dis- tinctes.
La Fig. 3 représente un autre appareil à main qui utilise' également deux régulateurs de pression branchés de manière différen- te dans les conduites d'air ; sous d'autres rapports, cet appareil est
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dentique à celui représenté à la Fig. 1. Le régulateur de près- ion normal 24 sert.à fournir de l'air au second ajutage d'air 27 ais, en outre, on l'utilise pour alimenter le second régulateur e pression 43 placé dans la conduite de branchement d'air 22b. n établit ainsi une différence de pression déterminée entre les , rossions d'air fournies au premier ajutage 25 et au second aju- age 27.
L'air qui est débité pour créer une pression au-des- us de la matière contenue dans le réservoir 10 est en outre 'Stabilisé et réglé de manière à créer une différence de pression éterminée au moyen de la valve de retenue 44 et de la valve de décompression réglable 28. Par conséquent, la pression appliquée u-dessus de la matière peut être maintenue entre des limites étroites et, de plus, une certaine différence de pression est établie et est maintenue entre les deux ,pressions d'air utili- ées aux deux ajutages d'air; ce qui assure une circulation niforme de la matière à un débit donné, dans la conduite de matière, ers la lance mélangeuse.
Le montage du régulateur de pression
3 à la sortie du régulateur de pression 24 procure une différence e pression encore plus élevée et plus régulière que celle que l'on eut obtenir à la Fig . 1. Le fonctionnement de l'appareil ne diffère ! ae de celui décrit avec référence à la Fig. 1.
La Fig. 4 représente une variante automatique de l'appareil eprésenté à la Fig. 3 mais il est à remarquer que la disposition es accessoires, tuyaux et valves de commande est absolument iden- ique à celle représentée à la Fig. 3. On peut actionner l'appareil a manoeuvrant les valves de commande d'air à deux positions 46 et 7 qui actionnent à leur tour et commandent les autres valves au oyen de vérins d'actionnement pneumatiques.
On a évidemment dési- né par les mêmes chiffres de référence les valves (actionnées neumatiquement) utilisées pour remplir les mêmes fonctions que
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sur la Fig. 3. '
Lors de la mise en rout6 de l'appareil, on suppose que les valves sont dans les positions qu'elles occupaient normalement au moment de la mise au repos et la séquence suivante se produit (en supposant que la valve de vidange 38 soit fermée et que la valve de débit d'air 46 soit également fermée, comme indiqué en 48, la valve de débit d'air 47 étant fermée comme indiqué en 50 et la valve de débit d'eau 39 ainsi que la valve d'alimentation d'eau 21 étant également fermées)s
1. On ouvre la valve d'air principale 52 pour alimenter tout l'appareil d'air à la pression de la conduite d'alimentation.
2. Lorsque la valve de débit d'air 46 est fermée, comme indiqué en 48, les valves suivantes sont dans les positions sui- vantes: (a) la valve d'alimentation d'air principale 23 est fermée, (b) la valve 31 servant à évacuer l'air oontenu dans le réservoir de matière est ouverte, (c) la valve d'alimentation d'eau 53 est fermée, (d) la valve de trop-plein et de mise sous pression 19 du réservoir d'eau est ouverte.
3. La valve de débit d'air 47 étant dans sa position de fermeture comme indiqué en 50, les valves auivantes sont dans les positions ci-après: (a) la valve de débit de matière 14 est dans sa position de fermeture.
4. On actionne la valve d'alimentation d'eau 21 de la conduite d'eau 20 à la main vers sa position d'ouverture afin de permettre à l'eau de pénétrer dans le réservoir 'd'eau et de le remplir jusqu'au niveau de la conduite de trop-plein 18 pour
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établir un niveau d'eau déterminer créant l'espace 17 au-des- - sus de l'eau contenue dans le réservoir pour la mise sous pression . , .' de l'eau après fermeture de la valve 21.
5. On ouvre la valve de remplissage 11 à la main et on remplît le réservoir de matière 10 pour créer la masse 12 et l'espace surjacent 13 destiné à la mise sous pression et à l'aéra- tien de la matière..
6. On ferme la valve de remplissage 11 à la main . et le réservoir de matière est prêt à pulvériser la matière.
On commute la valve de débit d'air 46 à la main vers sa position d'ouverture comme indiqué en 49 pour action- ner les valves suivantes vers la position indiquées (a) la valve d'alimentation d'air principale 23 vers sa position d'ouverture pour mettre tout l'appareil sous pression d'air en vue de lui permettre de fonotionner, par exemple amener .la pression de la conduite d'air principale au-dessus de l'eau con- tenue dans le réservoir afin de mettre cette eau sous pression et alimenter le régulateur de pression 24,de.sorte que de l'air '',est débité par le premier ajutage 25 et est ainsi refoulé vers '! le haut à travers la matière réfractaire sèche finement divisée contenue dans le réservoir 10 pour l'aérer,ainsi que le régulateur de ,,,,
pression 43 pour introduire de l'air sous pression dans l'espace 13 au-dessus de la matière réfraotaire sèche 12, de l'air sortant légalement du second ajutage 27 et étant injecté dans la conduite ..de matière 40 et dans la lance mélangeuse 37. Le régulateur de pression d'air 24 est réglé à une pression prédéterminée pour '¯ fournir un volume de matière donné à la lance mélangeuse. La valve de retenue 26 sert à protéger le régulateur de pression d'air ' contre un reflux de matière réfractaire sèche, (b) la valve de fuite d'air 31 du réservoir de matière
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vers sa position de fermeture pour permettre au réservoir de matière d'être mis sous pression, (c) la valve d'alimentation d'eau 53 vers sa position d'ouverture pour fournir de l'eau à la lance mélangeuse.
8. On commute alors la valve de débit d'air 47 vers sa position d'ouverture comme indiqué en 51 pour actionner lea valves suivantes vers la position indiquée; (a) la valve de débit de matière 14 vers une position d'ouverture de sorte que la matière réfractaire sèche finement divisée est refoulée vers le bas par l'orifioe de la valve de débit de matière en un courant uniforme puis vers l'extérieur par la conduite de matière et la lance mélangeuse, (b) la valve de trop-plein et de mise sous pression 19 du réservoir d'eau vers une position de fermeture afin de per- mettre la mise sous pression du réservoir d'eau.
9. On ouvre la valve de débit d'eau 39 à la main pour. débiter une quantité d'eau suffisante par l'ajutage 36 afin . de mélanger la matière sèche à l'eau pour former un magma de la viscosité voulue dans la lance mélangeuse 37.
L'appareil est alors en fonctionnement et peut débiter par la lance un mélange approprié de la matière sèche et . d'eau. sous forme d'un magma humide. Les pressions d'air exercées sur le dessus de la matière sèche et par les deux ajuta- @ ges régissent le volume de matière débitée. L'appareil fonctionne sans à-coups avec un débit uniforme et sans pulsations aussi longtemps que la pression de la conduite d'air principale ne descend pas-excessivement en dessous des pressions utilisées et régies par les régulateurs de pression d'air.
On peut utiliser l'appareil pour projeter toute la charge ou on peut l'arrêter en un point quelconque pendant la projection et, aussi longtemps
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que les réservoirs contiennent de l'eau et de là matière réfrào- taire, l'appareil continue à débiter le magma lorsqu'il est à nouveau remis en marche.
Pour arrêter l'appareil, l'ordre de fonctionnement inverse est indiqué comme suit (après fermeture de la valve de débit d'eau
39).
1. On commute la valve de débit d'air 47 à la main ;'vers sa position de fermeture comme indiqué en 50 pour actionner les valves suiventes: (a) la valve de débit de matière 14 vers sa position ( de fermeture afin d'utiliser le reste de matière et de vider ,,.,la charge ou en vue de la charge de matière réfractaire suivante.
@ 2. On actionne ensuite la valve de débit d'air 46 vers sa position de fermeture comme indiqué en 48 pour actionner les valves suivantes vers la position indiquée: .il (a) la valve d'alimentation d'air principale 23 vers sa position de fermeture pour couper l'alimentation d'air de l'appareil et mettre ce dernier au repos, @ (b) la valve de fuite 31 du réservoir de matière vers sa position d'ouverture afin d'évacuer toute pression d'air res- - tant éventuellement dans le réservoir de matière 11 avant d'ouvrir ,.:
',la valve de remplissage 47 pour effectuer le remplissage, (c) la valve de trop-plein et de mise sous pression réservoir d'eau 19 vers sa¯position d'ouverture afin d'éva- cuer la pression exercée sur l'eau contenue dans le réservoir, (d) la valve d'alimentation d'eau 53 vers sa position de fermeture pour couper l'arrivée d'eau à la lance mélangeuse.
'La série d'opérations que l'on vient de décrire concerne ',,--le fonctionnement d'un appareil automatique dans lequel les deux valves de débit d'air 46 et 47 sont actionnées à la main, bien
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qu'elles puissent être elles-mêmes actionnées à partir d'un seul
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* ,,,...-- . -#¯ #.-# .-,---#- ' *<##--* régulateur à main, mécanique ou hydraulique. Tout l'appareil peut @ être commandé magnétiquement au moyen d'air, d'huile ou d'eau, @ comme on le désire, pour simplifier l'appareil et réduire les tuyauteries. On choisit l'air dans le cas de la description, parce que cet air est toujours disponible aux aciéries.
Les avantages particuliers de l'invention sont sa simpli- cité de fonctionnement et de commande et son aptitude à reproduire les volumes et les mélanges de façon régulière sans difficulté.
De plus, l'invention admet des variations de pression dans la con- duite d'air principale tout en restant susceptible d'utiliser l'appa- reil sans pulsations ou obstructions.En d'autres termes, l'invention représente un nouveau principe dans le réglage positif du débit et peut, par conséquent, être utilisée dans de nombreuses autres applications ou les variations de pression provoquent une pulsa- tion et une obstruction. Il est un fait que la différenoe de pres- sion utilisée ne doit pas être trop grande parce que la difficulté de déplacer la masse dans le réservoir de manière uniforme augmente avec la différence de pression.
De plus, il est à remarquer qu'on ne peut pas utiliser un appareil conçu pour débiter une certaine quan- tité de matière par minute et présentant,des tuyaux et des ajutages @ d'un calibre déterminé en vue de débiter une quantité)de matière supérieure à une quantité donnée, simplemént en. élevant les pres- sions d'air utilisées.
Il est à remarquer que la valve de décompression réglable
28 peut être omise et qu'une valve de décompression standard peut la remplacer, si on le désire et, dans ce cas, cette valve sert simplement à décomprimer le réservoir lorsque sa pression interne devient trop élevée.
On se référera maintenant à la Fig. 5 qui est une vue
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en coupe détaillée à plus grande échelle de l'élément mélangeur représenté schématiquement en 36 aux Fig. 1 et 3. La partie prin- cipale de l'élément mélangeur est le raccord coudé métallique 54 destiné à être raccorde, à une extrémité, à la conduite de matière
40 et, à son autre extrémité,à la lance mélangeuse 37, le raccord contenant un ajutage d'eau 36 destiné à être raccordé à une extrémité à la conduite d'eau 35 qui contient la valve-de débit d'eau 39. L'agencement décrit présente un ajutage d'eau central 36 contenant plusieurs orifices orientés vers l'extérieur 55 servant à diriger l'eau dans la matière réfractaire entraînée dans l'air afin de former un magma de viscosité appropriée dans la lance mélangeuse 37.
L'ajutage d'eau 36 est raccordé à l'extrémité de ', la conduite d'eau flexible 35 et forme, avec la valv e de débit 39, ' le dispositif servant à alimenter la lance 37 d'eau et à régler ,' l'arrivée d'eau dans cette lance. Il est à remarquer que la construction 'de la lance est très simple et très efficace et que ses parties ,peuvent être facilement remplacées.
@ La Fig. 6 montre une variante du raccord coudé. Dans ce . cas, l'ajutage d'eau 36 est raccordé à son extrémité de débit à :,'un élément mélangeur 57 présentant un passage central 56 qui va ..-,de l'ajutage d'eau dans la lance mélangeuse 37, l'élément mélan- geur présentant également plusieurs ouvertures courbes 58 dispo- @ . sées cancentriquement autour du passage d'eau central 56 et allant ,.-,,,,du raccord coudé à la lance mélangeuse.
Les parois interne et ...externe des ouvertures courbes sont coniques et disposées de manière à. converger dans le sens de:l'écoulement de sorte que .- la matière, à son entrée dans la lance mélangeuse en provenance de la conduite de matière, pénètre dans le trajet de l'eau et le croise à son entrée dans la lance à partir de la conduite d'eau.
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Gun for repairing furnaces.
The present invention relates to a gun for repairing furnaces and in particular to a gun designed to mix a dry finely divided refractory material with water. and to spray the mixture in the form of a magma onto the refractory linings of high temperature furnaces for maintenance and repair.
The main difficulty encountered in this field is the impossibility of maintaining the materials which circulate in the pipes in a uniform positive current.
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when the air pressure changes, despite using a separate air source to power the gun alone. The regulators which are provided on the compressors are not sensitive enough to produce a uniform pressure air supply but are switched on or off at certain pressures and it is this difference between switching on and off. the shutdown, combined with the variations of the regulators themselves, which determines a large pressure variation despite the storage tanks used.
This is especially true when large volumes of air are required and are constantly withdrawn during a spraying period. The same thing happens in large installations in which air is supplied from a central compressor unit through complex piping which supplies the entire installation. In this case, large pressure variations are again inevitable because the air is used simultaneously at other places.
It is with this state of affairs in mind that the invention has been developed to overcome the effects of these strong pressure variations which alter the flow of a finely divided dry refractory material between a reservoir which contains this material and a mixing nozzle passing through a material transport pipe. Heretofore, changes in air pressure causing pulsation in the flow of material and very often reached a point where the material stopped flowing or got stuck in the line, thus requiring a shutdown of the material. apparatus.
However, the main object of the present invention is to provide a uniform positive circulation of a finely divided dry refractory material in a material line to.
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a mixing lance regardless of variations in air pressure supplied to the device.
It is also an object of the invention to ensure the uniform and positive circulation of the dry refractory material at controlled flow rates by varying the pressures and volumes used to drive the material into a uniform and positive flow.
A further object of the invention is to provide an apparatus which can be controlled simply and easily by actuating a few valves by hand or which can operate automatically, if desired, to simplify the controls. Furthermore, the apparatus is constructed in such a way as to allow the exact reproduction of the flow rates, during the projection of subsequent loads, without modifying the valve settings.
@ These aims, features and advantages of the invention will emerge clearly from the description of several embodiments given below, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which: Flg. 1 is a schematic view of one embodiment of a hand gun comprising lines and air pressure regulators, two regulators being provided, one of which serves to establish the pressure difference;
Fig. 2 is a detailed sectional view, on a larger scale, of the assembly incorporated in the apparatus shown in FIG. 1 and comprising the air nozzles, the venturi tubes and the valve regulating the flow rate of the material used at the bottom of the material tank to ensure the uniform and positive entrainment of the dry material in the material line and towards the mixing lance;
Fig. 3 is a schematic view of the apparatus including piping, air pressure regulators, etc.
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of the hand gun shown in Fig. 1 but using two pressure regulators, one to build the pressure supplied to the second air nozzle and to discharge air to the second pressure regulator which supplies air to the first nozzle and pressurizes the material contained in the tank; Fig. 4 is a schematic view of the apparatus shown in FIG. 3 using two pressure regulators designed for fully automatic operation;
Fig. 5 is a detailed sectional view, on a larger scale, of the elbow connector used in the installation shown in FIG. 1 and FIG. 6 is a detailed sectional view, on a larger scale, of an alternative elbow connector.
In the following description, the same reference numerals will be used to designate elements of the apparatus which participate in the same way in the control thereof.
In Fig. 1 which shows a hand held appliance using two pressure regulators, the air and water lines are indicated by arrows and are connected to permanent supply ports by long flexible hoses to make the appliance mobile. The tank 10 which contains the material is equipped with the filling valve 11 placed at the upper end of the upper cylindrical part 10a of the tank and capable of being switched from a normal closed position to an open position. with a view to filling the reservoir with a dry material 12, a space 13 being reserved at the upper part of the reservoir for putting the material under pressure.
The reservoir 10 is also equipped with a flow valve 14 for the material mounted in the cylindrical neck 10c suspended from the lower conical part 10b of the reservoir.
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The water tank 15 can be filled to a certain level so as to contain a given quantity of water 16, a space 17 being reserved above the body of water in order to put it under pressure. The water level in the tank 15 is regulated by the overflow pipe 18 while the pressurization is regulated by means of the overflow and pressure valve 19. The water pipe 20 which contains the supply valve 21 forms the device for filling the reservoir.
The air line 22 has a main supply valve 23. To put the gun into working condition, it is necessary to open the valve 23 and directly supply the air pressure regulator 24 which reduces the pressure to an appropriate value. required and which supplies the first air nozzle 25 through the check valve 26 and simultaneously the second air nozzle 27. The check valve 26 is connected between the nozzle 25 and the pressure regulator 24 and prevents material. finely divided dry to flow back into the pressure regulator 24.
The variable pressure relief valve 28, which is located at the top of the material reservoir 10, is set to decompress the space provided above the material in the reservoir and can therefore be preset to provide. the desired reduced pressure required to pressurize the material in the reservoir. When the first air nozzle 25 is pressurized, air rises through the material contained in the reservoir 10 and supplies the pressurizing air without requiring a direct air supply line.
However, an additional pressure regulator 43 is connected in the air line 32a which introduces air above the material contained in the tank 10 at a predetermined pressure to ensure the pressurization of the material and thus to discharge. matter towards
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down by the flow valve 14 in a regular flow. when it is entrained by the air supplied downwards by the first nozzle 25. The connection of this pressure regulator 43 in this supply line d The separate air allows for higher and more constant pressure differentials than can be achieved with the adjustable pressure relief valve 28 alone.
Air is evacuated from the space 13 provided above the reservoir 10 through line 30 which is fitted with the leakage valve 31 to decompress the reservoir when the apparatus is put to rest. Opening the main air valve 23 also allows air to enter the water tank at normal line pressure. The check valve 33 and the pressure relief valve 34 on the one hand prevent water from flowing back into the air line and on the other hand provide decompression of the tank if the air pressures become excessive.
The pressurized water passes from the reservoir 15 into the water line 35 which terminates in the flow nozzle 36 which opens into the mixing lance 37. The water line 35 has a drain valve 38 and a flow valve 39.
The pressurized dry material passes from the reservoir 10 through the flow valve 14 into the material line 40 connected at its end to the mixing lance 37. As described below, the water coming from the line 35 and the dry material from line 40 mix in a mixing element before the mixture is introduced into mixing lance 37.
The water line 35 and the material line 40 are both flexible and are of any desired length and diameter, while the mixing lance 37 is rigid and has a length and diameter determined by the volumes and sizes.
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pressures used in the device and by the area to be spray coated.
To start the device, assuming that the valves are in a normal position (which is the case at the end of an operation, when the gun has been put to rest), the sequence of operations is carried out. next (assuming the following valves are in the position shown, i.e. main air valve 23 closed, leak valve 31 -. open, water flow valve 39 closed, the overflow and pressurizing valve 19 of the water tank open and the valve;.. of the water supply 21 closed): @ 1. The material filling valve 11 is opened .
2. Close the air leak valve 31.
3. The reservoir 10 is filled so as to obtain a volume of dry material 12 and to reserve a space 13 above this material.
4.Close the material filling valve 11.
5. The water supply valve 21 is opened and the water tank 15 is filled until water flows through the overflow pipe 18, resulting in a mass of water 16 in the water. the reservoir and a pressurization space 17 above this mass.
@ 6. Close the water supply valve 21.
7. Close the overflow and power valve. water tank pressure 19.
8. The main air supply valve 23 is opened, to introduce the air pressure in the water tank 15 in order to put the water 16 in the tank under pressure and in the regulator.
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pwmion of adr z ZMoe aoyel the emder autage z5 flowed from the air which goes up towards
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upwards through the finely divided refractory material contained in the tank 10 in order to aerate this material, as well as into the second pressure regulator 43 which introduces pressure into the space 13 provided above the dry material 12. Regulator 24 also feeds the second nozzle. 27 which forces air into the material line 20 and into the mixing lance 37.
The air pressure regulator 24 is set to a predetermined value in order to allow the desired volume of dry matter to pass from the reservoir into the material line 40, this material being delivered by the mixing lance 37. The dry material is initially pressurized. by the regulator 43 to a pressure equal to that applied to the first nozzle 25 but the variable pressure relief valve 28 releases the pressure contained in the space 13, at the top of the reservoir 10, and thus establishes the difference of appropriate pressure; under operating conditions, when the two nozzles deliver air, the pressure in the tank is slightly reduced.
The flow rate of the dry material passing through the flow valve 14 decreases as the pressure difference used increases.
9. The apparatus is now ready to operate and the material flow valve 14 is opened to allow the finely divided refractory material to descend, under the action of the pressure exerted by the air contained in the space 13 as well as the pressure. air stream directed downwards and discharged through the first nozzle 25. Then, under the combined action of the air jets from the second nozzle 27 as well as the first 25, the material entrained by the air passes through the material line 40 and in the mixing lance 27.
10. The water flow valve 39 is opened and pressurized water is thus injected through the flow nozzle 36 into the
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finely divided dry matter entrained by the air passing from the material line 40 into the mixing lance 37 so that the water and the dry material mix and form a suitable magma which is delivered in this form by the mixing lance.
The apparatus is now in operation and can be kept in this state until all the dry matter load is used up or be stopped at any time simply by closing the material flow valve 14 (which cuts off the flow of the dry material. .dry refractory material) then the water flow valve 39, the air which, at this moment, is delivered by the second nozzle 27 cleaning the pipe 40 and the mixing lance .37, and then the main air valve 23.,
If you want to restart the device, when a certain amount of material 12 remains in the tank,
the main air supply valve 23 is opened to put the apparatus on standby and the material flow valve 14 is opened, then the water flow valve 39 of the lance 37.
If all of the refractory material reserve 12 contained in the tank has been used, the water flow valve 39 is closed first to allow air to clean the material tank, the material flow valve, the material pipe and the mixing lance, after which the other valves are actuated in the following order to put the device to rest for recharging.
1. Close the material flow valve 14.
2. The main air supply valve 23 is closed to relieve the air pressure from the water tank 15 and the material tank 10 as well as to shut off the air supply to the first.
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mier and the second nozzle 25, 27.
3. The air leakage valve 31 is then opened to decompress the material reservoir 10 and to be able to recharge it after having previously closed the valve 31.
4. The overflow and pressurizing valve 19 is then opened and the air pressure contained in the water tank 15 is released.
5. If the appliance is to be put to rest completely, the water discharge valve 38 can be opened and the tank 15 emptied to prevent it from freezing and the flow valve can also be opened. water 39 to empty the entire water circuit. If the devices are arranged so that they cannot be emptied completely, the air pressure can be used by opening the main air valve 23 to force all the water out of the lines.
It is apparent from the above description that - the apparatus operates in a very good fashion. simple and indefinable and can be easily adjusted, when it is desired to modify the volumes of the material delivered in the form of magma by the lance 37. In addition, it is possible to reproduce. operating conditions and to deliver successive loads at the same flow without difficulty, because the air pressure regulators 24. and 43, once set, establish the same pressure and the same pressure difference as long as the pressure in the main air line remains between set limits.
If the pressure in the main air line drops, the device continues to operate and delivers material at a reduced rate which is a function of the drop in air pressure, without becoming obstructed; in addition, when the minimum required pressure is restored, the device operates immediately
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normally according to its various settings.
Fig. 2 is a detailed view, on a larger scale, ie the arrangement of the air nozzles, the venturi tubes and of, The material flow valve used in the bottom of the material tank to ensure the positive discharge of any material dryer in the material line and in the mixing lance /. shown schematically in FIG. 1. The results described above with reference to FIG. 1 are mainly due to this arrangement which provides positive and uniform discharge of the dry material under widely varying pressure conditions.
Reference will first be made to the air nozzle 25 which is arranged so as to direct a jet of air downward under normal operating conditions when the gun is operating. The flow port of the first air nozzle 25 is slightly smaller in size than the second air nozzle and is designed to deliver a given volume of air, at a given pressure, in order to 'ensure uninterrupted aeration and transfer of dry matter downward through throat 10c and through open material flow valve 14 and then through venturi 41.
When the valve 14 is in its closed position ', -, shown in FIG. 2, the air delivered by the first nozzle 25 flows through the mass of dry material in order to aerate it, when the air flow is activated, to release material; more, ile flow of the air is engaged, and to detach the material; moreover, under the control of the regulator 43 (see Fig. 1), the air initially creates a pressure on the material contained in the reservoir 10,
A determined pressure difference being established by means of the adjustable pressure relief valve 28 shown in FIG. 1.
'A constant force is therefore exerted on the upper face of @ the mass of dry matter contained in the tank 10 and this
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force ensures that material is forced down into the flow valve when this valve is in its open position. By varying the pressures at which the pressure relief valve 28 opens, various pressure differences can be achieved.
A combination of the action and the reaction due to the first air nozzle 25 and its venturi 41 will now be described. The main function of the venturi, when the material flow valve 14 is open, is to create a backflow. pressure above the tube in the throat 10c to cause the air which is discharged from the first nozzle 25 to continuously aerate the material contained in the throat 10c above the nozzle 25 and around it. the latter, so that the material is kept suspended in the air:
This material is then forced downwards by the air jet discharged downwards through the first nozzle 25, and passes through the orifice of the material flow valve 14, then through the venturi 41 which, due to its throttling, increases the speed of the air passing through it to attenuate the suction prevailing at the inlet of the venturi which ensures the uninterrupted transfer of the material suspended in the air through this venturi.
Therefore, the venturi 41 performs a dual function, i.e., it throttles the air flow delivered by the first nozzle 25 in order to continuously aerate the dry material and suspend it in the air. air and, secondly, once this material is in suspension, it causes the material to be forced downward at a slightly higher velocity and decreases the pressure at its inlet.
The second air nozzle 27 combined with the two venturis 41 and 42 will now be described. In this case, the venturi 41 helps to regulate the pressure of the air in the inlet of the pipe.
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material and prevents air from flowing back into the venturi 41 while ensuring the entrainment of the airborne material downward in a uniform stream.
The air coming out of the second nozzle
27 enters the material line perpendicular to the dry material stream exiting the venturi 41 and serves to divide the airborne material stream as it expands and slows down so that the material entrained by the air is introduced into the venturi 42 in which the speed of the current,, of air is again high during its passage. The air volumes' ', -' / and the pressures used in the nozzles 25 and 27 must therefore always be kept within limits as narrow as possible, the air nozzle 25 usually being at a pressure slightly lower than the nozzle 27 in order to ensure the positive and uniform flow of the dry material.
Like the air volumes. have been almost doubled (the air flow from the two nozzles 25 and 27), the material is discharged by the venturi 42 at a speed much greater than that with which it is driven in the venturi 41, despite the fact that the orifice of the venturi 42 is slightly larger than that of the venturi 41. The expansion which occurs at the outlet of the venturi 42 again acts as a pressure reducer. ; to help remove the dry matter from the inlet of the material line and the pipe itself and to drive the material to the mixing lance where it is mixed with water to form a magma of the desired viscosity.
In this case, the venturi 42 forms a device for regulating the pressure prevailing in the main part of the material pipe in order to provide another means of ensuring the uniform and positive flow of the dry refractory material. . The friction losses encountered in the material line 40. And the back pressure due to the addition of water to form the
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magma in the mixing lance are thus overcome by the volume and the pressure of the air delivered by the two air nozzles 25 and 27 and by the air regulation by the two venturis 41 and 42.
, The combination of the two air nozzles and the two venturis with the pressure exerted on the upper face of the mass of dry refractory material therefore forms a system which can be infinitely modified to modify the volume of material introduced into the mixing lance. In addition, the air nozzles, the pressure of which can be changed, also form an additional means for adjusting the volume without altering the size of the orifices of the nozzles. In addition, the size of the orifices of the two nozzles 25 and 27 can be changed on. The size of the air nozzle 25 orifice is normally slightly smaller than that of the air nozzle 27 orifice.
A positively regulated finely divided dry matter stream is thus obtained and this stream is practically insensitive to variations in air line pressure unless this pressure drops to such a level that the force exerted is insufficient to overcome. resistance encountered.
In fact, in this case, another check valve 44 (Fig. 1) is plugged into the air line 32 to protect the pressure regulator 43. The apparatus described above operates under varying air pressure. normally to provide positive flow control with positive capacitance due to the use of two separate and distinct air supplies in the material tank which is subjected to two separate and distinct pressures.
Fig. 3 shows another hand-held device which also uses two pressure regulators connected differently in the air ducts; in other respects, this device is
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dentic to that shown in Fig. 1. The normal pressure regulator 24 serves to supply air to the second air nozzle 27 ais, furthermore, it is used to supply the second pressure regulator 43 placed in the branch line. air 22b. It thus establishes a determined pressure difference between the air bubbles supplied to the first nozzle 25 and to the second nozzle 27.
The air which is supplied to create a pressure above the material contained in the reservoir 10 is further stabilized and regulated so as to create a pressure difference determined by means of the check valve 44 and the valve. Adjustable pressure relief valve 28. Accordingly, the pressure applied above the material can be maintained within narrow limits and, in addition, a certain pressure difference is established and is maintained between the two. at the two air nozzles; which ensures a niforme circulation of the material at a given flow rate, in the material pipe, ers the mixing lance.
Mounting the pressure regulator
3 at the outlet of the pressure regulator 24 provides an even higher and more regular pressure difference than that obtained in FIG. 1. The operation of the device does not differ! ae of that described with reference to FIG. 1.
Fig. 4 represents an automatic variant of the apparatus shown in FIG. 3, but it should be noted that the arrangement of the accessories, pipes and control valves is absolutely identical to that shown in FIG. 3. The apparatus can be operated by operating the two position air control valves 46 and 7 which in turn actuate and control the other valves by means of pneumatic actuating cylinders.
The valves (pneumatically actuated) used to fulfill the same functions as
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in Fig. 3. '
When switching on the device, it is assumed that the valves are in the positions they normally occupied when the device was put to rest and the following sequence occurs (assuming that the drain valve 38 is closed and that the air flow valve 46 is also closed, as indicated at 48, the air flow valve 47 being closed as indicated at 50 and the water flow valve 39 as well as the supply valve of water 21 also being closed) s
1. The main air valve 52 is opened to supply the entire apparatus with air at supply line pressure.
2. When the air flow valve 46 is closed, as shown at 48, the following valves are in the following positions: (a) the main air supply valve 23 is closed, (b) the valve 31 for discharging the air contained in the material tank is open, (c) the water supply valve 53 is closed, (d) the overflow and pressurizing valve 19 of the tank d water is open.
3. With the air flow valve 47 in its closed position as indicated at 50, the upflow valves are in the following positions: (a) the material flow valve 14 is in its closed position.
4. The water supply valve 21 of the water pipe 20 is operated by hand to its open position to allow water to enter the water tank and fill it to the top. '' at the level of the overflow pipe 18 for
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establish a water level determine creating the space 17 above the water contained in the tank for pressurization. ,. ' water after closing the valve 21.
5. Fill valve 11 is manually opened and material reservoir 10 is filled to create mass 12 and the overlying space 13 for pressurizing and aerating the material.
6. The filling valve 11 is closed by hand. and the material reservoir is ready to spray the material.
The air flow valve 46 is manually switched to its open position as indicated at 49 to actuate the following valves to the position indicated (a) the main air supply valve 23 to its position opening to pressurize the whole apparatus with air to allow it to function, for example to bring the pressure of the main air line above the water in the tank in order to put this water under pressure and feed the pressure regulator 24, so that air '' is delivered by the first nozzle 25 and is thus discharged to '! the top through the finely divided dry refractory material contained in tank 10 to aerate it, as well as the regulator ,,,,
pressure 43 to introduce pressurized air into the space 13 above the dry refraotary material 12, the air legally leaving the second nozzle 27 and being injected into the material line 40 and into the lance mixer 37. The air pressure regulator 24 is set to a predetermined pressure to deliver a given volume of material to the mixer lance. The check valve 26 serves to protect the air pressure regulator against backflow of dry refractory material, (b) the air leak valve 31 of the material tank
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to its closed position to allow the material reservoir to be pressurized, (c) the water supply valve 53 to its open position to supply water to the mixing lance.
8. The air flow valve 47 is then switched to its open position as indicated at 51 to actuate the following valves to the position indicated; (a) the material flow valve 14 to an open position so that the finely divided dry refractory material is forced down through the orifice of the material flow valve in a uniform stream and then outward by the material line and the mixing lance, (b) the overflow and pressurizing valve 19 of the water tank to a closed position in order to allow the pressurization of the water tank.
9. The water flow valve 39 is opened by hand to. deliver a sufficient quantity of water through the nozzle 36 so. mixing the dry matter with water to form a magma of the desired viscosity in the mixing lance 37.
The apparatus is then in operation and can deliver through the lance an appropriate mixture of dry matter and. of water. in the form of a wet magma. The air pressures exerted on top of the dry material and by the two nozzles govern the volume of material delivered. The unit operates smoothly with uniform flow and without pulsation as long as the pressure in the main air line does not drop-excessively below the pressures used and governed by the air pressure regulators.
You can use the device to throw the whole load or you can stop it at any point during the projection and, as long
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as the reservoirs contain water and refractory material, the apparatus will continue to deliver magma when it is turned on again.
To stop the device, the reverse operating order is indicated as follows (after closing the water flow valve
39).
1. The air flow valve 47 is switched by hand; 'to its closed position as indicated at 50 to actuate the following valves: (a) the material flow valve 14 to its position (closed in order to 'using the rest of the material and emptying the charge or for the next refractory charge.
@ 2. The air flow valve 46 is then actuated to its closed position as indicated at 48 to actuate the following valves to the position indicated:. Il (a) the main air supply valve 23 towards its closed position to cut off the air supply to the device and put it to rest, @ (b) the leakage valve 31 of the material tank to its open position in order to release any air pressure - possibly remaining in the material tank 11 before opening,.:
', the filling valve 47 to perform the filling, (c) the overflow valve and pressurizing the water tank 19 to its opening position in order to release the pressure exerted on the water contained in the tank, (d) the water supply valve 53 to its closed position to cut off the water supply to the mixing lance.
'The series of operations just described concerns' ,, - the operation of an automatic device in which the two air flow valves 46 and 47 are actuated by hand, although
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that they can themselves be operated from a single
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* ,,, ...--. - # ¯ # .- # .-, --- # - '* <## - * hand, mechanical or hydraulic regulator. The whole apparatus can @ be magnetically controlled by means of air, oil or water, @ as desired, to simplify the apparatus and reduce piping. Air is chosen in the case of the description, because this air is always available at the steelworks.
The particular advantages of the invention are its simplicity of operation and control and its ability to reproduce volumes and mixtures regularly without difficulty.
In addition, the invention allows for variations in pressure in the main air duct while still being able to use the apparatus without pulsations or obstructions. In other words, the invention represents a new principle. in the positive flow control and can therefore be used in many other applications where pressure changes cause pulsation and clogging. It is a fact that the pressure difference used should not be too great because the difficulty of moving the mass in the tank uniformly increases with the pressure difference.
In addition, it should be noted that it is not possible to use an apparatus designed to deliver a certain quantity of material per minute and having pipes and nozzles @ of a determined caliber in order to deliver a quantity of material greater than a given quantity, simply in. increasing the air pressures used.
It should be noted that the adjustable decompression valve
28 can be omitted and a standard pressure relief valve can replace it, if desired, and in this case this valve simply serves to decompress the reservoir when its internal pressure becomes too high.
Reference will now be made to FIG. 5 which is a view
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in detailed section on a larger scale of the mixing element shown schematically at 36 in FIGS. 1 and 3. The main part of the mixing element is the metal elbow connector 54 intended to be connected at one end to the material pipe.
40 and, at its other end, to the mixing lance 37, the fitting containing a water nozzle 36 intended to be connected at one end to the water pipe 35 which contains the water flow valve 39. L The arrangement described shows a central water nozzle 36 containing a plurality of outwardly facing ports 55 for directing water into the refractory material entrained in the air to form a magma of appropriate viscosity in the mixing lance 37.
The water nozzle 36 is connected to the end of ', the flexible water pipe 35 and forms, with the flow valve 39,' the device for supplying the lance 37 with water and for regulating, 'the water inlet in this lance. It should be noted that the construction of the lance is very simple and very efficient and that its parts can be easily replaced.
@ Fig. 6 shows a variant of the elbow connector. In this . In this case, the water nozzle 36 is connected at its flow end to:, 'a mixing element 57 having a central passage 56 which goes from the water nozzle in the mixing lance 37, the mixing element also having several curved openings 58 available. Sées cancentrically around the central water passage 56 and going, .- ,,,, the elbow connector to the mixing lance.
The inner and ... outer walls of the curved openings are conical and arranged so as to. converge in the direction of: the flow so that .- the material, when entering the mixing lance from the material pipe, enters the path of the water and crosses it when entering the lance at from the water pipe.