CA1253851A - Appareil pour la production d'un jet de gas a haute temperature - Google Patents
Appareil pour la production d'un jet de gas a haute temperatureInfo
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/38—Torches, e.g. for brazing or heating
- F23D14/42—Torches, e.g. for brazing or heating for cutting
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Abstract
La présente invention concerne un appareil pour la production d'un jet de gaz à haute température. Cet appareil est caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte tubulaire fermée à ses deux extrémités respectivement par deux flasques transversaux, à savoir un premier flasque portant deux bornes d'alimentation électrique et un second flasque portant une buse de sortie du gaz chaud, un tube chauffant s'étendant axialement en travers de l'enceinte, constituant une résistance de chauffage, la paroi de ce tube chauffant étant percée, dans l'une de ses parties extrèmes, d'au moins un trou pour le passage du gaz vers l'intérieur du tube chauffant et la buse de sortie, un échangeur de chaleur en matériau thermoconducteur et des moyens de préchauffage du gaz. Application à la production d'un jet d'oxygène chaud.
Description
~253~Sl La présente invention concerne un appareil pour la production d'un jet de gaz à haute température, comportant une enceinte, des moyens d'introduction d'un gaz dans cette enceinte, des moyens de chauffage du gaz dans l'enceinte et des mnyens d'évacuation du gaz chaud de l'enceinte.
Dans divers domaines industriels on utilise des jets de gaz oxydant chaud, notamment d'oxygène. Par exemple la technique d'oxycoupage met en oeuvre un chalumeau dont sort un jet d'oxygène ~ grande vitesse entoure par une flamme de chauffe.
Le phencm~ne chimique intervenant dans l'oxycoupage n'est pas tres bien connu. Il apparaît probablement une oxydation du fer sous forme d'oxydes (FeO, Fe203, Fe304) oxydes qui ont une temperature de fusion inférieure à celle du métal. On observe en fait la présence d'une gaine liquide et brillante entre le jet d'oxygène et le front de saignee, cette gaine liquide etant entrainee par le jet d'oxygène et evacuee vers l'exterieur sous forme de gouttelettes et d'etincelles. L'oxygène doit diffuser dans cette zone liquide pour entretenir la reaction de combustion du fer. Comme cette réaction est fortement exothermique, les calories liberées servent ensuite à entretenir la haute temperature nécessaire à la fusion des oxydes.
Actuellement la flamme de chauffe periphérique est indispensable pour l'amorsage de la réaction. Après l'amorsage le rôle essentiel de cette flamme de chauffe est de maintenir l'ar8te supérieure du front de saignée à une température suffisante pour que la gaine de scories liquides puisse se renouveler. Toutefois les calories nécessaires tant apportées par la réaction d'oxydation du fer, la chauffe n'intervient en fait que pour eviter des risques de désamorsage.
I1 appara~t donc intéressant de pouvoir se passer de la présenoe permanente de cette flamme de chauffe, et/ou alors augmenter la 0 vitesse de coupe et ceci constituant l'un des buts visés par l'invention.
Par ailleurs, dans d'autres secteurs industriels il est également souhaitable de pouvoir disposer d'un générateur de gaz chaud, ce gaz pouvant etre un gaz oxydant par des application telles que la métallurgie, les braleurs oxy-ccmbustibles, etc.. ou un gaz non oxydant ou inerte, tel que l'azote,.. dans des application, par exemple, du type traitement thermique.
~2S~
Il est connu du brevet allemand 726668 de refroidir l~buse de mélange d'un chalumeau à 1'aide de l'oxygène de ooupe, amené autour de celle-ci dans un serpentin entourant la buse, l'oxygène étant ainsi préchauffé par récupération d'une partie de la chaleur dégagée par la réaction d'oxy-coupage.
S'il est envisagé dans ce brevet de récupérer une partie de la chaleur dégagée par la coupe, ceci a essentiellement pour but de refroidir la buse de coupe et éviter un circuit supplémentaire de refroidissement à l'eau.
La présente invention a donc pour but de fournir un appareil de conception particulièrement simple, ayant un bon rendement thermique et permettant de produire à sa sortie un jet de gaz à une température tres élevée, pouvant atteindre l 600C au plus.
L'appareil selon l'invention est caracterise en ce que les moyens de chauffage du gaz dans l'enceinte sont constitues, d'une part, d'un tube chauffant s'étendant en travers de l'enceinte et constituant une résistance de chauffage, ce tube comportant des moyens de liaison électrique pour la connexion de cette résistance à des moyens d'alimentation électrique, et d'autre part, de moyens échangeurs de chaleur disposés autour du tube chauffant et en contact thermique avec celui-ci, lesdits moyens comportant au moins une canalisation de conduite du gaz depuis les moyens d'introduction dans l'enceinte jusqu'a une ouverture située à proximité de la première extrémité du tube chauffant dont la seconde extrémité comm~nique avec les moyens d'evacuation du gaz chaud de l'enceinte, le gaz étant ainsi chauffé dans les moyens échangeurs de chaleur avant de passer à l'intérieur du tube chauffant pour s'écouler finalement à travers les moyens d'evacuation du gaz chaud de l'enceinte.
On decrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel :
la figure l est une vue en coupe axiale d'un appareil pour la production d'un jet de gaz à haute température, utilisable notamment pour une operation d'oxycoupage;
les figures 2, 3, 4, 5 et 6asont des vues en coupe de variantes d'exécution de l'appareil.
~a flgure 6b est une cpupe prise selon E-E de~la figure 6.
~2~i3P~
L'appareil représenté sur la figure 1 comprend une enceinte tu~ulaire l, par exemple en acier inoxydable ou en mati~re réfractaire, dont les deux extrémités opposées sont respectivement fermées par des flasques transversaux 2 et 3. Le flasque de fermeture droit 3 est soudé
sur l'extremité droite de l'enceinte tubulaire 1 tandis que le flasque gauche 2 est monte de manière amovible sur une bride 4 soudee à
l'extremité gauche de l'enceinte l et il est fixé sur cette bride 4 au moyen de boulons 5. Ce flasque de fermeture 2 constitue un support pour deux bornes d'alimentation électrique dont l'une fait partie d'un contact électrique 6 engagé à l'intérieur de l'enceinte l, monté à coulissement axial dans le flasque 2 et qui est sollicite vers l'intérieur de l'enceinte par un ressort 7 ccmprime entre deux rondelles 8 et 9, par exemple en alumine. La rondelle 8 est maintenue en appui contre un collet 6a du contact 6 tandis que le manchon isolant 9 est engagé ~ travers la partie centrale du flasque de fermeture 2. Le contact 6 fait saillie axialement à l'extérieur du flasque de fermeture 2 et son extrémité
externe constitue une borne pouvant être raccordée au pôle positif d'une source d'alimentation electrique continue dont le pôle n~gatif est relie au flasque de fermeture 2, par exemple au moyen d'une cosse immobilisée par l'un des boulons 5 formant une borne négative. Toutefois l'appareil peut fonctionner également avec une source d'alimentation électrique alternative.
A l'intérieur de l'enceinte 1 est logé un élément chauffant 11 constitué par un tube en un matériau céramique tel que la zircone ou le chrcmite de lanthane ou les deux associés par exemple. Un tel composé
céramique présente la particularité d'être à la fois réfractaire ~fusion vers 2 500C) et conducteur électrique dès la température ambiante. Ce tube en céramique est constitué, de préférence, d'une partie centrale résistante et de parties extrêmes conductrices ayant une résistivité
environ dix fois plus faible que celle de la partie centrale. Les parties extre^mes à faible résistivité peuvent comporter, sur le tube en céramique à résistivité constante, des zones externes platinées. Toutefois, suivant une variante, le tube ll pourrait être entièrement résistant électiquement.
Le tube chauffant en céramique ll est emboit~, à son extrémité
droite, dans un logement 3a de même diametre prévu dans la face frontale interne du flasque de fermeture droit 3 et il est appliqué contre le ~Z53#51 fond de ce logement 3a sous l'effet de la pression exercée par le contact 6 sur son extremite opposee, sous 1'action du ressort 7. En fait ce contact 6 est appliqué contre la face frontale d'un embout conducteur 12 lui-même en appui contre l'extrémité gauche du tube chauffant en céramique 11. La partie extrême gauche du tube chauffant 11 et la rondelle conductrice 12 sont logees dans l'~videment interne d'une bague 13 en alumine engagee dans l'enceinte 1 et dont le diam~tre externe correpond au diametre interne de cette enceinte.
Le tube chauffant en ceramique 11 peut avoir ou non une surfaoe externe usinee. Cette surface peut, par exemple, presenter un filetage ou encore des cannelures longitudinales.
Le tube chauffant en ceramique 11 est entouré, sur la plus grande partie de sa longueur, par un échangeur de chaleur en materiau thermDconducteur. Cet echangeur de chaleur peut être constitue par au moins un tube interne 14 en materiau thermoconducteur dense, (par exemple en alumine ou chromite de lanthane) lequel est lui-m~me entoure par un tube externe 15 en matériau thermoconducteur poreux, (par exemple en alumine poreuse). Enfin on peut prevoir éventuellement un enroulement de feutre de zircone 16 entre le tube externe 15 en alumine poreuse et l'enceinte tubulaire 1.
Le gaz qui doit atre chauffé, tel que de l'oxygene ou de l'air par exemple, s'ecoule à travers un serpentin externe 17 qui est enroulé
autour de l'enoe inte tubulaire 1 et en contact thermique avec elle-ci. Le gaz est introduit dans le serpentin 17 à son extremité gauche, c'est-à-dire celle o~ se trouve le contact 6, et il penètre à l'interieur de l'enceinte 1, à l'extremite droite du serpentin qui communique avec l'interieur de l'enceinte 1, par l'intermediaire d'un trou 18 pere à oet endroit dans la paroi de oe tte enceinte. Le gaz qui pénetre dans l'en oe inte 1 à son extremité droite, s'écoule ensuite, dans les canalisations 117, 118 comme il est indiqué par les fleches, longitudin~lement de la droite vers la gauche, à travers le tube d'alumine poreuse externe 15 qui peut présenter éventuellement des rainures longitudinales pour faciliter cet écoulement, et éventuellement à travers l'enroulement de feutre de zircone 16 si oe lui-ci est présent.
A l'extremité gauche du tube en alumine poreuse 15 le gaz sort dans un espace délimite entre cette extremite gauche et la bague 13 en alumine, puis il inverse son sens d'ecoulement en passant, de la gauche vers la ~253~
droite, entre le tube alumine dense 14 et le tube chauffant en ceramique 11. Cet ecoulement peut être facilite par la presen oe de rainures longitudinales ou d'un filetage, sur la surface externe du tube chauffant 11 ou sur la surface interne du tube en alumine dense 14. Dans sa partie droite le tube chauffant li presente, dans sa paroi, au rn~ins une ouverture 19 qui permet au gaz de passer à l'interieur du tube 11. Le gaz chaud peut alors sortir de l'appareil, en s'ecoulant, sous la forme d'un jet axial, à travers une buse de sortie 21 fixee de manière amovible, au rn~yen de vis 22, sur le flasque de fe~meture droit 3. Cette buse 21 peut être une buse d'oxycoupage bien connue, refroidie ou non. Dans l'exemple non limitatif illustre sur la figure 1 cette buse 1 est refroidie par de l'eau amenée par une canalisation 23. Elle presente egalement un orifice d'entree 24 pour le raccordement à une sour oe de gaz de chauffe.
Lorsque l'appareil est en fonctionnement, le tube en céramique 11 est chauffe par le courant electrique passant à partir du contact 6~ ~
travers la rondelle conductrice 12, puis sur toute la longueur du tube chauffant 11 jusqu'au flasque de fermeture gauche 2 qui est relie au pôle négatif de la source d'alimentation electrique, c'est-à-dire à la masse.
Du fait du passage de ce courant electrique, le tube 11 en céramique s'échauffe dans sa partie centrale à résistivité élevé, si bien que la température de oe tte partie centrale peut attendre environ 1 800C en fonctionnement normal. Les parties extrêmes du tube chauffant 11 atteignent, elles, une temperature inférieure à 400C, du fait de leur résistivité beaucoup plus faible, ce qui permet de conserver un bon contact electrique. L'alimentation du tube chauffant 11 peut s'effectuer en courant alternatif ou continu, ce tube chauffant se comportant comme une resistan oe pure. La mesure de l'intensite et de la tension du courant permet de regler la puissance Joule fournie au tube chauffant 11 et par consequent la puissance calorifique qui peut être absorb~e par le gaz.
Les tubes 14 en alumine dense et 15 en alumine poreuse s'échauffent conjointement avec le tube chauffant interne 11 et echauffant à leur tour l'enoe inte 1 et le serpentin 17. Le gaz s'ecoulant dans le serpentin 17 est préchauffé progressive~ent dans celui-ci, il pénètre dans l'enceinte 1, à la sortie du serpentin 17, puis continue à s'échauffer lors de son ~coulement d'abord de la droite vers la gauche à travers le tube d'alumine poreuse externe 15 et eventuellement l'enroulement de feutre de zircone 16, puis de la gauche vers la droite entre le tube d'alumine - lZ53~35~
dense 14 et le tube chauffant 11. De ce fait le jet de gaz sortant de la buse 21 peut atteindre une temperature voisine de 1 600C.
Bien que l'on utilise de preference, entre le tube chauffant central 11 et l'enceinte externe 1, des tubes 14 et 15 coaxiaux en alumine, il est egalement possibie d'employer des tubes en une autre matière, par exemple en chromite de lanthane. Le tube 14 en alumine dense est avantageusement utilisé car il presente de bonnes caracteristiques thermiques, un coefficient de dilation voisin de celui du chromite de lanthane constituant le tube chauffant 11 et il supporte egalement les très hautes temperatures. Le tube d'alumine poreuse 15 qui est de preference utilise autour du tube 14 en alumine dense, offre l'avantage d'être un meilleur isolant thermique que llalumine dense.
L'enroulement de feutre de zircone 16 qui est prevu eventuellement entre le tube d'alumine poreuse 15 et l'enceinte 1, permet de renforcer l'isolation et de fournir egalement une surface d'echange important au gaz qui se prechauffe egalement en 1-e traversant .
Comme il a ete decrit precedemment, le contact electrique 6 est sollicite élastiquement par le ressort 7 contre le tube chauffant 11, par l'intermediaire de la rondelle conductrice 12. Ceci permet la dilatation et la contraction axiales du tube chauffant 11 tout en conservant un bon contact électrique. Cette dilatation ou contraction qui est transmise ~
la partie externe du contact 6, peut être eventuellement utilisee pour la régulalation de la temperature du tube chauffant 11.
La partie extrême gauche de l'enceinte 1 où se trouve situe le contact ~lectrique 6, est avantageusement refroidie par une circulation d'eau dans un tube interne 25 fixe, par exemple, à la face interne de la bride 4. Pour parfaire la presentation de l'ensemble de l'appareil, le serpentin 17 qui est parcouru par le gaz encore relativement froid, est avantageusement recouvert d'une couche 26 en une matière isolante thermiquement, cette dernière etant à son tour entouree par un cylindre externe 27.
Dans la variante d'exécution de l'appareil qui est illustree sur la figure 2 un tube 28 en alumine dense est log~ coaxialement à
l'interieur du tube chauffant 11 et ce tube 28 est engage, par son extrémite droite, dans un logement de même diamètre prevu dans la face interne du flasque de fermeture droit 3. Ce flasque est, dans ce cas, monte amovible sur un support cylindrique 29 soude à l'extremite droite ~L:253~351 - de l'enoe inte 1, la fixation du flasque amovible 3 sur le support 29 etant réalisee au moyen de vis 31. Dans la faoe interne du flasque de fer~eture amovible 3 sont menagés, d'une part, le logement 3a, de diamètre relativement grand, recevant 1'extr~mit~ droite du tube chauffant 11, et d'autre part un autre logement 3b, de plus petit diamètre que le précedent mais plus profond, recevant l'extrémite droite du tube interne 28 en alumlne dense. Une coupelle en platine 32 est interposée entre la partie extrême droite du tube chauffant 11 et son logement 3a dns le flasque de fermeture 3.
Par ailleurs dans la forme d'execution illustree sur la figure
Dans divers domaines industriels on utilise des jets de gaz oxydant chaud, notamment d'oxygène. Par exemple la technique d'oxycoupage met en oeuvre un chalumeau dont sort un jet d'oxygène ~ grande vitesse entoure par une flamme de chauffe.
Le phencm~ne chimique intervenant dans l'oxycoupage n'est pas tres bien connu. Il apparaît probablement une oxydation du fer sous forme d'oxydes (FeO, Fe203, Fe304) oxydes qui ont une temperature de fusion inférieure à celle du métal. On observe en fait la présence d'une gaine liquide et brillante entre le jet d'oxygène et le front de saignee, cette gaine liquide etant entrainee par le jet d'oxygène et evacuee vers l'exterieur sous forme de gouttelettes et d'etincelles. L'oxygène doit diffuser dans cette zone liquide pour entretenir la reaction de combustion du fer. Comme cette réaction est fortement exothermique, les calories liberées servent ensuite à entretenir la haute temperature nécessaire à la fusion des oxydes.
Actuellement la flamme de chauffe periphérique est indispensable pour l'amorsage de la réaction. Après l'amorsage le rôle essentiel de cette flamme de chauffe est de maintenir l'ar8te supérieure du front de saignée à une température suffisante pour que la gaine de scories liquides puisse se renouveler. Toutefois les calories nécessaires tant apportées par la réaction d'oxydation du fer, la chauffe n'intervient en fait que pour eviter des risques de désamorsage.
I1 appara~t donc intéressant de pouvoir se passer de la présenoe permanente de cette flamme de chauffe, et/ou alors augmenter la 0 vitesse de coupe et ceci constituant l'un des buts visés par l'invention.
Par ailleurs, dans d'autres secteurs industriels il est également souhaitable de pouvoir disposer d'un générateur de gaz chaud, ce gaz pouvant etre un gaz oxydant par des application telles que la métallurgie, les braleurs oxy-ccmbustibles, etc.. ou un gaz non oxydant ou inerte, tel que l'azote,.. dans des application, par exemple, du type traitement thermique.
~2S~
Il est connu du brevet allemand 726668 de refroidir l~buse de mélange d'un chalumeau à 1'aide de l'oxygène de ooupe, amené autour de celle-ci dans un serpentin entourant la buse, l'oxygène étant ainsi préchauffé par récupération d'une partie de la chaleur dégagée par la réaction d'oxy-coupage.
S'il est envisagé dans ce brevet de récupérer une partie de la chaleur dégagée par la coupe, ceci a essentiellement pour but de refroidir la buse de coupe et éviter un circuit supplémentaire de refroidissement à l'eau.
La présente invention a donc pour but de fournir un appareil de conception particulièrement simple, ayant un bon rendement thermique et permettant de produire à sa sortie un jet de gaz à une température tres élevée, pouvant atteindre l 600C au plus.
L'appareil selon l'invention est caracterise en ce que les moyens de chauffage du gaz dans l'enceinte sont constitues, d'une part, d'un tube chauffant s'étendant en travers de l'enceinte et constituant une résistance de chauffage, ce tube comportant des moyens de liaison électrique pour la connexion de cette résistance à des moyens d'alimentation électrique, et d'autre part, de moyens échangeurs de chaleur disposés autour du tube chauffant et en contact thermique avec celui-ci, lesdits moyens comportant au moins une canalisation de conduite du gaz depuis les moyens d'introduction dans l'enceinte jusqu'a une ouverture située à proximité de la première extrémité du tube chauffant dont la seconde extrémité comm~nique avec les moyens d'evacuation du gaz chaud de l'enceinte, le gaz étant ainsi chauffé dans les moyens échangeurs de chaleur avant de passer à l'intérieur du tube chauffant pour s'écouler finalement à travers les moyens d'evacuation du gaz chaud de l'enceinte.
On decrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel :
la figure l est une vue en coupe axiale d'un appareil pour la production d'un jet de gaz à haute température, utilisable notamment pour une operation d'oxycoupage;
les figures 2, 3, 4, 5 et 6asont des vues en coupe de variantes d'exécution de l'appareil.
~a flgure 6b est une cpupe prise selon E-E de~la figure 6.
~2~i3P~
L'appareil représenté sur la figure 1 comprend une enceinte tu~ulaire l, par exemple en acier inoxydable ou en mati~re réfractaire, dont les deux extrémités opposées sont respectivement fermées par des flasques transversaux 2 et 3. Le flasque de fermeture droit 3 est soudé
sur l'extremité droite de l'enceinte tubulaire 1 tandis que le flasque gauche 2 est monte de manière amovible sur une bride 4 soudee à
l'extremité gauche de l'enceinte l et il est fixé sur cette bride 4 au moyen de boulons 5. Ce flasque de fermeture 2 constitue un support pour deux bornes d'alimentation électrique dont l'une fait partie d'un contact électrique 6 engagé à l'intérieur de l'enceinte l, monté à coulissement axial dans le flasque 2 et qui est sollicite vers l'intérieur de l'enceinte par un ressort 7 ccmprime entre deux rondelles 8 et 9, par exemple en alumine. La rondelle 8 est maintenue en appui contre un collet 6a du contact 6 tandis que le manchon isolant 9 est engagé ~ travers la partie centrale du flasque de fermeture 2. Le contact 6 fait saillie axialement à l'extérieur du flasque de fermeture 2 et son extrémité
externe constitue une borne pouvant être raccordée au pôle positif d'une source d'alimentation electrique continue dont le pôle n~gatif est relie au flasque de fermeture 2, par exemple au moyen d'une cosse immobilisée par l'un des boulons 5 formant une borne négative. Toutefois l'appareil peut fonctionner également avec une source d'alimentation électrique alternative.
A l'intérieur de l'enceinte 1 est logé un élément chauffant 11 constitué par un tube en un matériau céramique tel que la zircone ou le chrcmite de lanthane ou les deux associés par exemple. Un tel composé
céramique présente la particularité d'être à la fois réfractaire ~fusion vers 2 500C) et conducteur électrique dès la température ambiante. Ce tube en céramique est constitué, de préférence, d'une partie centrale résistante et de parties extrêmes conductrices ayant une résistivité
environ dix fois plus faible que celle de la partie centrale. Les parties extre^mes à faible résistivité peuvent comporter, sur le tube en céramique à résistivité constante, des zones externes platinées. Toutefois, suivant une variante, le tube ll pourrait être entièrement résistant électiquement.
Le tube chauffant en céramique ll est emboit~, à son extrémité
droite, dans un logement 3a de même diametre prévu dans la face frontale interne du flasque de fermeture droit 3 et il est appliqué contre le ~Z53#51 fond de ce logement 3a sous l'effet de la pression exercée par le contact 6 sur son extremite opposee, sous 1'action du ressort 7. En fait ce contact 6 est appliqué contre la face frontale d'un embout conducteur 12 lui-même en appui contre l'extrémité gauche du tube chauffant en céramique 11. La partie extrême gauche du tube chauffant 11 et la rondelle conductrice 12 sont logees dans l'~videment interne d'une bague 13 en alumine engagee dans l'enceinte 1 et dont le diam~tre externe correpond au diametre interne de cette enceinte.
Le tube chauffant en ceramique 11 peut avoir ou non une surfaoe externe usinee. Cette surface peut, par exemple, presenter un filetage ou encore des cannelures longitudinales.
Le tube chauffant en ceramique 11 est entouré, sur la plus grande partie de sa longueur, par un échangeur de chaleur en materiau thermDconducteur. Cet echangeur de chaleur peut être constitue par au moins un tube interne 14 en materiau thermoconducteur dense, (par exemple en alumine ou chromite de lanthane) lequel est lui-m~me entoure par un tube externe 15 en matériau thermoconducteur poreux, (par exemple en alumine poreuse). Enfin on peut prevoir éventuellement un enroulement de feutre de zircone 16 entre le tube externe 15 en alumine poreuse et l'enceinte tubulaire 1.
Le gaz qui doit atre chauffé, tel que de l'oxygene ou de l'air par exemple, s'ecoule à travers un serpentin externe 17 qui est enroulé
autour de l'enoe inte tubulaire 1 et en contact thermique avec elle-ci. Le gaz est introduit dans le serpentin 17 à son extremité gauche, c'est-à-dire celle o~ se trouve le contact 6, et il penètre à l'interieur de l'enceinte 1, à l'extremite droite du serpentin qui communique avec l'interieur de l'enceinte 1, par l'intermediaire d'un trou 18 pere à oet endroit dans la paroi de oe tte enceinte. Le gaz qui pénetre dans l'en oe inte 1 à son extremité droite, s'écoule ensuite, dans les canalisations 117, 118 comme il est indiqué par les fleches, longitudin~lement de la droite vers la gauche, à travers le tube d'alumine poreuse externe 15 qui peut présenter éventuellement des rainures longitudinales pour faciliter cet écoulement, et éventuellement à travers l'enroulement de feutre de zircone 16 si oe lui-ci est présent.
A l'extremité gauche du tube en alumine poreuse 15 le gaz sort dans un espace délimite entre cette extremite gauche et la bague 13 en alumine, puis il inverse son sens d'ecoulement en passant, de la gauche vers la ~253~
droite, entre le tube alumine dense 14 et le tube chauffant en ceramique 11. Cet ecoulement peut être facilite par la presen oe de rainures longitudinales ou d'un filetage, sur la surface externe du tube chauffant 11 ou sur la surface interne du tube en alumine dense 14. Dans sa partie droite le tube chauffant li presente, dans sa paroi, au rn~ins une ouverture 19 qui permet au gaz de passer à l'interieur du tube 11. Le gaz chaud peut alors sortir de l'appareil, en s'ecoulant, sous la forme d'un jet axial, à travers une buse de sortie 21 fixee de manière amovible, au rn~yen de vis 22, sur le flasque de fe~meture droit 3. Cette buse 21 peut être une buse d'oxycoupage bien connue, refroidie ou non. Dans l'exemple non limitatif illustre sur la figure 1 cette buse 1 est refroidie par de l'eau amenée par une canalisation 23. Elle presente egalement un orifice d'entree 24 pour le raccordement à une sour oe de gaz de chauffe.
Lorsque l'appareil est en fonctionnement, le tube en céramique 11 est chauffe par le courant electrique passant à partir du contact 6~ ~
travers la rondelle conductrice 12, puis sur toute la longueur du tube chauffant 11 jusqu'au flasque de fermeture gauche 2 qui est relie au pôle négatif de la source d'alimentation electrique, c'est-à-dire à la masse.
Du fait du passage de ce courant electrique, le tube 11 en céramique s'échauffe dans sa partie centrale à résistivité élevé, si bien que la température de oe tte partie centrale peut attendre environ 1 800C en fonctionnement normal. Les parties extrêmes du tube chauffant 11 atteignent, elles, une temperature inférieure à 400C, du fait de leur résistivité beaucoup plus faible, ce qui permet de conserver un bon contact electrique. L'alimentation du tube chauffant 11 peut s'effectuer en courant alternatif ou continu, ce tube chauffant se comportant comme une resistan oe pure. La mesure de l'intensite et de la tension du courant permet de regler la puissance Joule fournie au tube chauffant 11 et par consequent la puissance calorifique qui peut être absorb~e par le gaz.
Les tubes 14 en alumine dense et 15 en alumine poreuse s'échauffent conjointement avec le tube chauffant interne 11 et echauffant à leur tour l'enoe inte 1 et le serpentin 17. Le gaz s'ecoulant dans le serpentin 17 est préchauffé progressive~ent dans celui-ci, il pénètre dans l'enceinte 1, à la sortie du serpentin 17, puis continue à s'échauffer lors de son ~coulement d'abord de la droite vers la gauche à travers le tube d'alumine poreuse externe 15 et eventuellement l'enroulement de feutre de zircone 16, puis de la gauche vers la droite entre le tube d'alumine - lZ53~35~
dense 14 et le tube chauffant 11. De ce fait le jet de gaz sortant de la buse 21 peut atteindre une temperature voisine de 1 600C.
Bien que l'on utilise de preference, entre le tube chauffant central 11 et l'enceinte externe 1, des tubes 14 et 15 coaxiaux en alumine, il est egalement possibie d'employer des tubes en une autre matière, par exemple en chromite de lanthane. Le tube 14 en alumine dense est avantageusement utilisé car il presente de bonnes caracteristiques thermiques, un coefficient de dilation voisin de celui du chromite de lanthane constituant le tube chauffant 11 et il supporte egalement les très hautes temperatures. Le tube d'alumine poreuse 15 qui est de preference utilise autour du tube 14 en alumine dense, offre l'avantage d'être un meilleur isolant thermique que llalumine dense.
L'enroulement de feutre de zircone 16 qui est prevu eventuellement entre le tube d'alumine poreuse 15 et l'enceinte 1, permet de renforcer l'isolation et de fournir egalement une surface d'echange important au gaz qui se prechauffe egalement en 1-e traversant .
Comme il a ete decrit precedemment, le contact electrique 6 est sollicite élastiquement par le ressort 7 contre le tube chauffant 11, par l'intermediaire de la rondelle conductrice 12. Ceci permet la dilatation et la contraction axiales du tube chauffant 11 tout en conservant un bon contact électrique. Cette dilatation ou contraction qui est transmise ~
la partie externe du contact 6, peut être eventuellement utilisee pour la régulalation de la temperature du tube chauffant 11.
La partie extrême gauche de l'enceinte 1 où se trouve situe le contact ~lectrique 6, est avantageusement refroidie par une circulation d'eau dans un tube interne 25 fixe, par exemple, à la face interne de la bride 4. Pour parfaire la presentation de l'ensemble de l'appareil, le serpentin 17 qui est parcouru par le gaz encore relativement froid, est avantageusement recouvert d'une couche 26 en une matière isolante thermiquement, cette dernière etant à son tour entouree par un cylindre externe 27.
Dans la variante d'exécution de l'appareil qui est illustree sur la figure 2 un tube 28 en alumine dense est log~ coaxialement à
l'interieur du tube chauffant 11 et ce tube 28 est engage, par son extrémite droite, dans un logement de même diamètre prevu dans la face interne du flasque de fermeture droit 3. Ce flasque est, dans ce cas, monte amovible sur un support cylindrique 29 soude à l'extremite droite ~L:253~351 - de l'enoe inte 1, la fixation du flasque amovible 3 sur le support 29 etant réalisee au moyen de vis 31. Dans la faoe interne du flasque de fer~eture amovible 3 sont menagés, d'une part, le logement 3a, de diamètre relativement grand, recevant 1'extr~mit~ droite du tube chauffant 11, et d'autre part un autre logement 3b, de plus petit diamètre que le précedent mais plus profond, recevant l'extrémite droite du tube interne 28 en alumlne dense. Une coupelle en platine 32 est interposée entre la partie extrême droite du tube chauffant 11 et son logement 3a dns le flasque de fermeture 3.
Par ailleurs dans la forme d'execution illustree sur la figure
2 le tube interne 14 en alumine dense a une longueur superieure à celle du tube externe 15 en alumine poreuse. En fait le tube 15 en alumine poreuse s'etend jusqu'à la face frontale gauche 29a du support 29 tandis que le tube 14 en alumine dense pénètre à l'interieur de ce support 29 et le traverse totalement pour venir en contact, à son extrémite droite avec la face interne du flasque de fermeture amovible 3. Une rondelle d'amiante est interposée entre la partie extrême droite du tube 14 en alumune den æ et la paroi interne cylindrique du support 29, cette rondelle étant serrée axialement par une collerette coaxiale interne 30 du flasque de fermeture droit 3.
Le tube interne 28 en alumine dense s'arrête, à l'intérieur du tube chauffant 11, à une certaine distan oe de l'extremit~ gauche de celui-ci. Par ailleurs le contact électrique 6 prend appui sur un embout conducteur 33 contenant une coupelle en platine 34 qui coiffe l'extrêmité
gauche du tube chauffant 11 qui est platinee. L'embout conducteur 33 est prolongé vers la droite par un doigt axial 35 s'étendant en partie à
l'interieur du tube interne 28 en alumine dense.
Dans sa partie extrême gauche le tube interne 28 en alumine dense presente au moins une fente longitudinale 36 permettant le passage du gaz à l'intérieur du tube 28.
Avec cette disposition le gaz qui penètre à l'intérieur du tube chauffant 11, à travers les trous ou fentes 19 prévus dans sa partie extrême droite, s'écoule une nouvelle fois à l'interieur du tube 11 vers la gauche, dans l'espace delimite entre oe tube chauffant et letube interne 28 en alumine dense, puis il passe à travers la ou les fentes 36 prévues dans la partie extrême gauche du tube 28 pour s'ecouler de ~253~5~
nouveau à l'int~rieur du tube 28 de la gauche vers la droite en direction de la buse de sortie 21.
La figure ~ illustre une variante d'exécution de l'appareil se$blable à celle de la figure 2 mais dans laquelle la buse d'oxycoupage 21 et le contact électrique 10 ne sont pas refroidis par une circulation d'eau. Dans ce cas le contact 6 s'etend ~ l'interieur d'un radiateur ailettes 37 monte sur le flasque de fermeture gauche 2 et qui assure ainsi le refroidissement naturel du contact 6. Par ailleurs, dans cette variante l'appareil ne comporte plus de serpentin lequel est remplace par une chambre cylindrique 17a entourant l'echangeur de chaleur 14, 15.
Dans la variante d'execution illustree sur la figure 4 le tube chauffant 11 est imm~bilise, dans sa partie extrême droite, c'est-à-dire celle qui est proche de la buse de sortie 21, au n~yen d'une pince 38 en acier inoxydable avec interposition d'une bague 39 en amiante entre la partie extrême droite du tube chauffant 11 et le flasque de fermeture droit 3. Par ailleurs, dans cette forme d'execution, le gaz est introduit dans un filetage 17b à son extrêmité situee du côte droit, c'est-à-dire du côté de la buse de sortie 21, ce filetage 17b etant usine dans la surfaoe externe de l'enoe inte tubulaire 1. Le gaz pénatre à l'interieur de l'enoe inte 1 par des trous 18 situes dans la partie gauche de l'enoeinte 1. De ce fait le gaz pénètrant à l'intérieur de l'enoe inte 1 s'ecoule de la gauche vers la droite à travers le tube d'alumine poreuse externe 15 puis de la droite vers la gauche entre le tube interne 14 en alumine dense et le tube chauffant 11, il penètre à llintérieur de oe tube chauffant en passant à travers les fentes 19 prevues dans la partie ex*rême gauche du tube chauffant 11 et il s'ecoule axialement vers la droite, en direction de la buse de sortie21. Sur cette buse est fixe un tube 41 en alumine, de petite longueur et qui s'etend à l'interieur de la partie extrême droite du tube chauffant 11.
Dans la forme d'execution illustree sur la figure 4 le tube 14 en alumine dense est immbbilise par un presse-~toupe 42 à proximite du contact électrique 6. Par ailleurs, le refroidissement de la partie gauche de l'appareil est obtenu au moyen d'une circulation d'eau dans une chambre cylindrique externe 25a.
Dans la variante d'execution illustree sur la fig~re 5 la partie extrême gauche du tube chauffant 11 est reliée d;rectement à une borne d'alimentation ~lectrique 43, portee par le flasque de fermeture ~3851 gauche 2, par l'intermediaire d'une tresse 44. Par ailleurs, un thermoco~ple 45, servant à la regulation, peut être egalement introduit axialement à l'interieur du tube chauffant 11, à travers le flasque de fermeture gauche 2. On peut egalement introduire longitudinalement, dans - 5 le tube chauffant 11, un autre tube pour le chauffage ou prechauffaged'un fluide quelconque, au travers de ce tube en matériau refractaire.
La figure 6 represente un mode preférentiel de l'invention dans lequel l'enceinte (partie droite de la figure) a une structure semblable à celle des figures précedentes, l'introduction de gaz chaud se faisant cependant par l'ouverture d'extremite du tube chauffant, tandis que les moyens d'alimentation electriques du tube chauffant (partie gauche de la figure), ont une structure adaptee aux mouvements de dilatation interne du tube chauffant.
L'appareil selon cette variante comporte une enveloppe exterieure 101 de protection entourant l'enceinte formeepar les tubes 102 et 104 disposes coaxialement, par exemple en acier refractaire, entre lesquels un espace de circulation des gaz 103 est m~énage. Cet espace 103 a la forme d'une helice, usinee dans la surface externe de 104, le gaz etant introduit par l'orifice 123 au niveau de l'extremite (ga~che sur la figure) de l'enceinte, et sortant par l'orifi oe 120 (extremite droite sur la figure) pour suivre le canal 105 situé entre la paroi intérieure du tube 104 et un premier tube 106 en alumine, inerte, non chauffant, le gaz revenant ainsi au niveau de l'extremité gauche. I1 suit alors le canal 107 situé
entre le premier tube 106 et un second tube 108 de meme nature que 107.
Le gaz revientainsi au niveau de l'extrémité droite de l'enceinte ou un passage 121 est prevu pour renvoyer le gaz au contact de la faoe exterieure du tube chauffant 111 dans le canal 109, situe entre le dernier et le second tube en alumine 108. le gaz penetre ensuite à
l'intérieur du tube chauffant lll par l'intermédiaire d'ouvertures 110 situees dans le centreur 124 qui amene egalement la tension électrique au tube chauffant 111 par le contact électrique 126.
Le passage du courant s'effectue au niveau du rebord annulaire 112. Le gaz traverse tout le tube chauffant et s'evacue (à l'extrémité droite de la figure), par l'ouverture 114 plaoee dans l'axe du tube chauffant 111, dans le flasque 115. Sur oe lui-ci est fixe, dans l'exemple de la figure une buse 116 dont le canal 117 est plaoe dans le prolongement du canal ~ZS3~3Sl 114, ladite buse comportant egalement un canal 118 d'amenée de combustible.
Cette buse penmet d'utiliser le gaz chaud,par exemple l'oxygène dans un chalumeau oxy-combustible ou un br~leur oxy-ccmbustible.
Le flasque 115 est electriquement relié au tube chauffant par une rondelle 113 par exemple en platine, sertie à l'extremite du tube chauffant 111, par exemple en chromite de lanthane.
Le circuit electrique est referme jusqu'à la co.~nexion electrique 135, par l'intermediaire des tubes en acier 102 et 104, maintenus coaxialement par l'autre flasque 127 sur lequel sont fixees les pièces conductrices-128 et 136, enveloppant les connexions electriques.
Le contact electrique 126 dont l'extremite forme un centreur 124 du tube chauffant 111 est isole electriquement de la piè oe enveloppe de contact 128 par une pièce coulissante 125, solidaire du contact 126, pouvant coulisser à l'intérieur de la pièce 128 contre laquelle elle vient eventuellement en butee en 138 sous la poussee du ressort 131, permettant ainsi de maintenir en position le tube chauffant 111, une dilatation de oe lui-ci camprimant ledit ressort. L'extremite (gauche sur la figure) du contact 126 est reli~e à un fil souple 130, par exenple en platine de longueur suffisante pour absorber les dilations de l'appareil, dont l'autre extremite est solidaire du contact 133 fixe dans les pièoe s isolantes 132 et 139 d'où débouche le second contact electrique 134 de co~nextion du tube chauffant à des moyens d'alimentation electrique nan représentes sur la figure. La pièce 132 comporte un logement annulaire dans lequel vient s'appuyer ledit ressort 131. La pièce 136 qui entoure les pièce isolantes 125, 132, 139 comporte un espace 137 pour la circulation d'eau de refroidissement au niveau des contacts electriques, afin de preserver les caracteristiques du ressort et des joints d'étancheité de llenoe inte. Il faut noter qu'en fonctionnement le ressort 131 permet de maintenir le contact électrique entre le tu~e chauffant 111, et le contact 126, tant en contraction qu'en dilatation .
Pour le chauffage des gaz oxydants, on utilise un tube chauffant en chromite de lanthane, zircone, bisiliciure de m~lybdène ou carbure de silicium. Pcur les gaz neutres ou reducteurs, on peut utiliser egalement le c~rbone, le graphite, mcbybdène, tungstène, tantale, carbure de silici~n.
~2~3B51 D'une manière genérale et quel que soit le gaz, on utilisera un materiau qui, par effet Joule, peut atteindre au plus une temperature de l'ordre de 2.300C.
Afin d'augmenter la temperature du gaz sortant de l'appareil, à de^bit constant, il est souhaitable de placer plusieurs tubes chauffants, coaxialement, avec une circulation de gaz entre eux sous forme de chicanes longitudinales (comme c'est le cas entre les tubes 106, 108, et lll) ou par usinage d'un canal helico~dal à la suface d'un tube qui vient se glisser exactement dans l'autre, ou a peu pres (comme c'est le cas pour les tubes 102 et 104).
Le tube interne 28 en alumine dense s'arrête, à l'intérieur du tube chauffant 11, à une certaine distan oe de l'extremit~ gauche de celui-ci. Par ailleurs le contact électrique 6 prend appui sur un embout conducteur 33 contenant une coupelle en platine 34 qui coiffe l'extrêmité
gauche du tube chauffant 11 qui est platinee. L'embout conducteur 33 est prolongé vers la droite par un doigt axial 35 s'étendant en partie à
l'interieur du tube interne 28 en alumine dense.
Dans sa partie extrême gauche le tube interne 28 en alumine dense presente au moins une fente longitudinale 36 permettant le passage du gaz à l'intérieur du tube 28.
Avec cette disposition le gaz qui penètre à l'intérieur du tube chauffant 11, à travers les trous ou fentes 19 prévus dans sa partie extrême droite, s'écoule une nouvelle fois à l'interieur du tube 11 vers la gauche, dans l'espace delimite entre oe tube chauffant et letube interne 28 en alumine dense, puis il passe à travers la ou les fentes 36 prévues dans la partie extrême gauche du tube 28 pour s'ecouler de ~253~5~
nouveau à l'int~rieur du tube 28 de la gauche vers la droite en direction de la buse de sortie 21.
La figure ~ illustre une variante d'exécution de l'appareil se$blable à celle de la figure 2 mais dans laquelle la buse d'oxycoupage 21 et le contact électrique 10 ne sont pas refroidis par une circulation d'eau. Dans ce cas le contact 6 s'etend ~ l'interieur d'un radiateur ailettes 37 monte sur le flasque de fermeture gauche 2 et qui assure ainsi le refroidissement naturel du contact 6. Par ailleurs, dans cette variante l'appareil ne comporte plus de serpentin lequel est remplace par une chambre cylindrique 17a entourant l'echangeur de chaleur 14, 15.
Dans la variante d'execution illustree sur la figure 4 le tube chauffant 11 est imm~bilise, dans sa partie extrême droite, c'est-à-dire celle qui est proche de la buse de sortie 21, au n~yen d'une pince 38 en acier inoxydable avec interposition d'une bague 39 en amiante entre la partie extrême droite du tube chauffant 11 et le flasque de fermeture droit 3. Par ailleurs, dans cette forme d'execution, le gaz est introduit dans un filetage 17b à son extrêmité situee du côte droit, c'est-à-dire du côté de la buse de sortie 21, ce filetage 17b etant usine dans la surfaoe externe de l'enoe inte tubulaire 1. Le gaz pénatre à l'interieur de l'enoe inte 1 par des trous 18 situes dans la partie gauche de l'enoeinte 1. De ce fait le gaz pénètrant à l'intérieur de l'enoe inte 1 s'ecoule de la gauche vers la droite à travers le tube d'alumine poreuse externe 15 puis de la droite vers la gauche entre le tube interne 14 en alumine dense et le tube chauffant 11, il penètre à llintérieur de oe tube chauffant en passant à travers les fentes 19 prevues dans la partie ex*rême gauche du tube chauffant 11 et il s'ecoule axialement vers la droite, en direction de la buse de sortie21. Sur cette buse est fixe un tube 41 en alumine, de petite longueur et qui s'etend à l'interieur de la partie extrême droite du tube chauffant 11.
Dans la forme d'execution illustree sur la figure 4 le tube 14 en alumine dense est immbbilise par un presse-~toupe 42 à proximite du contact électrique 6. Par ailleurs, le refroidissement de la partie gauche de l'appareil est obtenu au moyen d'une circulation d'eau dans une chambre cylindrique externe 25a.
Dans la variante d'execution illustree sur la fig~re 5 la partie extrême gauche du tube chauffant 11 est reliée d;rectement à une borne d'alimentation ~lectrique 43, portee par le flasque de fermeture ~3851 gauche 2, par l'intermediaire d'une tresse 44. Par ailleurs, un thermoco~ple 45, servant à la regulation, peut être egalement introduit axialement à l'interieur du tube chauffant 11, à travers le flasque de fermeture gauche 2. On peut egalement introduire longitudinalement, dans - 5 le tube chauffant 11, un autre tube pour le chauffage ou prechauffaged'un fluide quelconque, au travers de ce tube en matériau refractaire.
La figure 6 represente un mode preférentiel de l'invention dans lequel l'enceinte (partie droite de la figure) a une structure semblable à celle des figures précedentes, l'introduction de gaz chaud se faisant cependant par l'ouverture d'extremite du tube chauffant, tandis que les moyens d'alimentation electriques du tube chauffant (partie gauche de la figure), ont une structure adaptee aux mouvements de dilatation interne du tube chauffant.
L'appareil selon cette variante comporte une enveloppe exterieure 101 de protection entourant l'enceinte formeepar les tubes 102 et 104 disposes coaxialement, par exemple en acier refractaire, entre lesquels un espace de circulation des gaz 103 est m~énage. Cet espace 103 a la forme d'une helice, usinee dans la surface externe de 104, le gaz etant introduit par l'orifice 123 au niveau de l'extremite (ga~che sur la figure) de l'enceinte, et sortant par l'orifi oe 120 (extremite droite sur la figure) pour suivre le canal 105 situé entre la paroi intérieure du tube 104 et un premier tube 106 en alumine, inerte, non chauffant, le gaz revenant ainsi au niveau de l'extremité gauche. I1 suit alors le canal 107 situé
entre le premier tube 106 et un second tube 108 de meme nature que 107.
Le gaz revientainsi au niveau de l'extrémité droite de l'enceinte ou un passage 121 est prevu pour renvoyer le gaz au contact de la faoe exterieure du tube chauffant 111 dans le canal 109, situe entre le dernier et le second tube en alumine 108. le gaz penetre ensuite à
l'intérieur du tube chauffant lll par l'intermédiaire d'ouvertures 110 situees dans le centreur 124 qui amene egalement la tension électrique au tube chauffant 111 par le contact électrique 126.
Le passage du courant s'effectue au niveau du rebord annulaire 112. Le gaz traverse tout le tube chauffant et s'evacue (à l'extrémité droite de la figure), par l'ouverture 114 plaoee dans l'axe du tube chauffant 111, dans le flasque 115. Sur oe lui-ci est fixe, dans l'exemple de la figure une buse 116 dont le canal 117 est plaoe dans le prolongement du canal ~ZS3~3Sl 114, ladite buse comportant egalement un canal 118 d'amenée de combustible.
Cette buse penmet d'utiliser le gaz chaud,par exemple l'oxygène dans un chalumeau oxy-combustible ou un br~leur oxy-ccmbustible.
Le flasque 115 est electriquement relié au tube chauffant par une rondelle 113 par exemple en platine, sertie à l'extremite du tube chauffant 111, par exemple en chromite de lanthane.
Le circuit electrique est referme jusqu'à la co.~nexion electrique 135, par l'intermediaire des tubes en acier 102 et 104, maintenus coaxialement par l'autre flasque 127 sur lequel sont fixees les pièces conductrices-128 et 136, enveloppant les connexions electriques.
Le contact electrique 126 dont l'extremite forme un centreur 124 du tube chauffant 111 est isole electriquement de la piè oe enveloppe de contact 128 par une pièce coulissante 125, solidaire du contact 126, pouvant coulisser à l'intérieur de la pièce 128 contre laquelle elle vient eventuellement en butee en 138 sous la poussee du ressort 131, permettant ainsi de maintenir en position le tube chauffant 111, une dilatation de oe lui-ci camprimant ledit ressort. L'extremite (gauche sur la figure) du contact 126 est reli~e à un fil souple 130, par exenple en platine de longueur suffisante pour absorber les dilations de l'appareil, dont l'autre extremite est solidaire du contact 133 fixe dans les pièoe s isolantes 132 et 139 d'où débouche le second contact electrique 134 de co~nextion du tube chauffant à des moyens d'alimentation electrique nan représentes sur la figure. La pièce 132 comporte un logement annulaire dans lequel vient s'appuyer ledit ressort 131. La pièce 136 qui entoure les pièce isolantes 125, 132, 139 comporte un espace 137 pour la circulation d'eau de refroidissement au niveau des contacts electriques, afin de preserver les caracteristiques du ressort et des joints d'étancheité de llenoe inte. Il faut noter qu'en fonctionnement le ressort 131 permet de maintenir le contact électrique entre le tu~e chauffant 111, et le contact 126, tant en contraction qu'en dilatation .
Pour le chauffage des gaz oxydants, on utilise un tube chauffant en chromite de lanthane, zircone, bisiliciure de m~lybdène ou carbure de silicium. Pcur les gaz neutres ou reducteurs, on peut utiliser egalement le c~rbone, le graphite, mcbybdène, tungstène, tantale, carbure de silici~n.
~2~3B51 D'une manière genérale et quel que soit le gaz, on utilisera un materiau qui, par effet Joule, peut atteindre au plus une temperature de l'ordre de 2.300C.
Afin d'augmenter la temperature du gaz sortant de l'appareil, à de^bit constant, il est souhaitable de placer plusieurs tubes chauffants, coaxialement, avec une circulation de gaz entre eux sous forme de chicanes longitudinales (comme c'est le cas entre les tubes 106, 108, et lll) ou par usinage d'un canal helico~dal à la suface d'un tube qui vient se glisser exactement dans l'autre, ou a peu pres (comme c'est le cas pour les tubes 102 et 104).
Claims (26)
1. Appareil pour la production d'un jet de gaz à haute température comportant une enceinte, des moyens d'introduction d'un gaz dans cette enceinte, des moyens de chauffage du gaz dans l'enceinte et des moyens d'évacuation du gaz chaud de l'enceinte, caractérisé
en ce que les moyens de chauffage du gaz dans l'enceinte sont constitués, d'une part, d'un tube chauffant s'éten-dant en travers de l'enceinte et constituant une résis-tance de chauffage, ce tube comportant des moyens de liaison électrique pour la connexion de cette résistance à des moyens d'alimentation électrique, et d'autre part, des moyens échangeurs de chaleur disposés autour du tube chauffant et en contact thermique avec celui-ci, lesdits moyens échangeurs de chaleur comportant au moins une canalisation de conduite du gaz depuis les moyens d'introduction dans l'enceinte jusqu'a une ouverture située à proximité de la première extrémité
du tube chauffant dont la seconde extrémité communique avec les moyens d'évacuation du gaz chaud de l'enceinte le gaz étant ainsi chauffé dans les moyens échangeurs de chaleur avant de passer à l'intérieur du tube chauffant pour s'écouler finalement à travers les moyens d'évacu-ation du gaz chaud de l'enceinte.
en ce que les moyens de chauffage du gaz dans l'enceinte sont constitués, d'une part, d'un tube chauffant s'éten-dant en travers de l'enceinte et constituant une résis-tance de chauffage, ce tube comportant des moyens de liaison électrique pour la connexion de cette résistance à des moyens d'alimentation électrique, et d'autre part, des moyens échangeurs de chaleur disposés autour du tube chauffant et en contact thermique avec celui-ci, lesdits moyens échangeurs de chaleur comportant au moins une canalisation de conduite du gaz depuis les moyens d'introduction dans l'enceinte jusqu'a une ouverture située à proximité de la première extrémité
du tube chauffant dont la seconde extrémité communique avec les moyens d'évacuation du gaz chaud de l'enceinte le gaz étant ainsi chauffé dans les moyens échangeurs de chaleur avant de passer à l'intérieur du tube chauffant pour s'écouler finalement à travers les moyens d'évacu-ation du gaz chaud de l'enceinte.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'ouverture du tube chauffant est constituée par la première extrémité dudit tube.
en ce que l'ouverture du tube chauffant est constituée par la première extrémité dudit tube.
3. Apareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'ouverture du tube chuaffant est réalisée dans la surface latérale dudit tube.
en ce que l'ouverture du tube chuaffant est réalisée dans la surface latérale dudit tube.
4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'évacuation du gaz chaud de l'enceinte sont constitués par une buse reliée à la seconde extrémité du tube chauffant.
5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'il comporte en outre des moyens de préchauffage du gaz entourant au moins partiellement l'enceinte afin que le gaz soit préchauffé avant de pénétrer dans l'enceinte.
en ce qu'il comporte en outre des moyens de préchauffage du gaz entourant au moins partiellement l'enceinte afin que le gaz soit préchauffé avant de pénétrer dans l'enceinte.
6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'enceinte est tubulaire, fermée à ses deux extrémités respectivement par deux flasques transversaux, un premier flasque portant deux bornes, isolées l'une par rapport à l'autre, de raccordement aux moyens d'ali-mentation électrique et un second flasque, traversé par les moyens d'évacuation du gaz chaud de l'enceinte.
en ce que l'enceinte est tubulaire, fermée à ses deux extrémités respectivement par deux flasques transversaux, un premier flasque portant deux bornes, isolées l'une par rapport à l'autre, de raccordement aux moyens d'ali-mentation électrique et un second flasque, traversé par les moyens d'évacuation du gaz chaud de l'enceinte.
7. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tube chauffant est constitué
d'un matériau qui, par effet Joule, peut atteindre au plus une température de l'ordre de de 2.300°C.
d'un matériau qui, par effet Joule, peut atteindre au plus une température de l'ordre de de 2.300°C.
8. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tube chauffant est en un matériau choisi parmi l'un ou plusieurs des matériaux tels que la zircone, le chromite de lanthane, le carbure de silicium, le disiliciure de mobybdène, le carbone, le graphite, le molybdène, le tungstène, le tantale.
9. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tube chauffant comporte une partie centrale résistante capable de s'échauffer par effet Joule et au moins une extrémité en un matériau de faible résistivité électrique.
10. Appareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les moyens échangeur de chaleur sont constitués par au moins un tube interne en matériau thermoconducteur dense, lequel est lui-même entouré par un tube externe en matériau thermoconducteur.
en ce que les moyens échangeur de chaleur sont constitués par au moins un tube interne en matériau thermoconducteur dense, lequel est lui-même entouré par un tube externe en matériau thermoconducteur.
11. Appareil selon la revendication 10 caractérisé, en ce qu'il comprend un enroulement de feutre de zircone entre le tube externe en alumine poreuse et l'enceinte tubulaire.
12. Appareil selon l'une des revendications 5, 6 et 10 caractérisé en ce que l'entrée des moyens de préchauffage du gaz est située du côté du premier flasque portant les bornes, leur extrémité de sortie communiquant avec l'intérieur de l'enceinte tubulaire par l'intermé-diaire d'un trou situé du côté du second flasque de fermeture portant la buse de sortie et le tube chauffant est percé d'au moins un trou ou fente de passage du gaz situé du côté du second flasque de fermeture.
13. Appareil selon l'une des revendications 5, 6 et 10, caractérisé en ce que l'entrée des moyens de préchauffage du gaz est située du côté du second flasque de fermeture portant la buse de sortie, leur extrémité de sortie communiquant avec l'intérieur de l'enceinte tubulaire par l'intermédiaire d'un trou situé
du côté du premier flasque de fermeture, le tube chauffant étant percé d'au moins un trou ou fente dans sa partie extrême tournée vers le premier flasque de fermeture.
du côté du premier flasque de fermeture, le tube chauffant étant percé d'au moins un trou ou fente dans sa partie extrême tournée vers le premier flasque de fermeture.
14. Appareil selon l'une quelconque des revendi-cations 1, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'un filetage ou des rainures longitudinales sont prévues, pour le passage du gaz, dans les moyens échangeur de chaleur sur la surface externe et/ou interne de l'un au moins des tubes constituant lesdits moyens échangeur de chaleur.
15. Appareil selon la revendication 6, caractérisé
en ce qu'un tube en matériau thermoconducteur est engagé
axialement dans le tube chauffant, à partir du second flasque de fermeture, et ce tube réfractaire s'arrête à distance de l'extrémité du tube chauffant qui est tournée vers le premier flasque de fermeture.
en ce qu'un tube en matériau thermoconducteur est engagé
axialement dans le tube chauffant, à partir du second flasque de fermeture, et ce tube réfractaire s'arrête à distance de l'extrémité du tube chauffant qui est tournée vers le premier flasque de fermeture.
16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé
en ce que le tube interne en matériau thermoconducteur s'étend sur la plus grande partie de la longueur du tube chauffant, jusqu'à proximité de son extrémité
tournée vers le premier flasque de fermeture, et le tube est percé, dans cette partie extrême, d'au moins un trou ou fente pour le passage du gaz en direction de la buse de sortie.
en ce que le tube interne en matériau thermoconducteur s'étend sur la plus grande partie de la longueur du tube chauffant, jusqu'à proximité de son extrémité
tournée vers le premier flasque de fermeture, et le tube est percé, dans cette partie extrême, d'au moins un trou ou fente pour le passage du gaz en direction de la buse de sortie.
17. Appareil selon l'une quelconque des revendications 6, 15 et 16, caractérisé en ce que le premier flasque de fermeture porte, dans sa partie centrale, un manchon isolant qui est traversé par un contact électrique engagé à l'intérieur de l'enceinte, monté à coulissement axial dans le flasque et qui est sollicité vers l'inté-rieur de l'enceinte par un ressort, le contact étant appliqué sous pression contre un embout conducteur lui-même en appui contre l'extrémité du tube chauffant qui est tournée vers le premier flasque de fermeture, l'extrémité opposée du tube chauffant étant engagée dans un logement pré.vu dans le second flasque de fermeture portant la buse de sortie.
18. Appareil selon l'une quelconque des revendi-cations 6, 15 et 16, caractérisé en ce que l'extrémité
du tube chauffant qui est tournée vers le premier flasque de fermeture, est reliée à une borne d'alimentation électrique portée par le premier flasque de fermeture, par l'intermédiaire d'une tresse, et un thermocouple, ou un autre tube pour le chauffage d'un fluide quelconque peut être introduit à l'intérieur du tube chauffant, à
travers le premier flasque de fermeture.
du tube chauffant qui est tournée vers le premier flasque de fermeture, est reliée à une borne d'alimentation électrique portée par le premier flasque de fermeture, par l'intermédiaire d'une tresse, et un thermocouple, ou un autre tube pour le chauffage d'un fluide quelconque peut être introduit à l'intérieur du tube chauffant, à
travers le premier flasque de fermeture.
19. Appareil selon l'une quelconque des revendi-cations 6, 15 et 16, caractérisé en ce que le premier flasque de fermeture est en contact thermique avec une chambre ou un tube parcouru par de l'eau de refroidissement.
20. Appareil selon l'une quelconque des revendi-cations 6, 15 et 17, caractérisé en ce que le premier flasque de fermeture est en contact thermique avec un radiateur pour assurer son refroidissement par l'air.
21. Appareil selon l'une quelconque des revendi-cations 5, 6 et 15, caractérisé en ce que les moyens de préchauffage du gaz sont constitués par un serpentin entourant l'enceinte tubulaire et en contact thermique avec celle-ci.
22. Apppareil selon l'une quelconque des revendi-cations 5, 6 et 15, caractérisé en ce que les moyens de préchauffage du gaz sont constitués par une chambre cylindrique entourant l'échangeur de chaleur.
23. Appareil selon l'une quelconque des revendi-cations 5, 6 et 15, caractérisé en ce que les moyens de préchauffage du gaz sont constitués par une filetage usiné dans la surface externe de l'enceinte tubulaire.
24. Appareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le tube chauffant est maintenu en position par un centreur comportant des ouvertures permettant d'introduire le gaz des moyens de préchauffage dans le tube chauffant par l'une de ses extrémités.
en ce que le tube chauffant est maintenu en position par un centreur comportant des ouvertures permettant d'introduire le gaz des moyens de préchauffage dans le tube chauffant par l'une de ses extrémités.
25. Appareil selon la revendication 24, caractérisé
en ce que le centreur porte également un contact électrique mobile en translation, de manière à suivre les dilatations longitudinales du tube chauffant.
en ce que le centreur porte également un contact électrique mobile en translation, de manière à suivre les dilatations longitudinales du tube chauffant.
26. Appareil selon la revendication 25, caractérisé
en ce que le contact électrique mobile est connecté
par un fil souple à un contact électrique fixe solidaire de la pièce enveloppe mais isolé électriquement de celle-ci.
en ce que le contact électrique mobile est connecté
par un fil souple à un contact électrique fixe solidaire de la pièce enveloppe mais isolé électriquement de celle-ci.
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Family Applications (1)
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- 1986-04-22 AT AT86400868T patent/ATE40741T1/de not_active IP Right Cessation
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