CH115357A - Method and apparatus for heating by a combination of combustion flames and electric arcs. - Google Patents

Method and apparatus for heating by a combination of combustion flames and electric arcs.

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CH115357A
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Thompson Southgate George
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Thompson Southgate George
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Description

  

  Procédé et appareil de chauffage par combinaison de     flammes    de combustion  et d'arcs électriques.    L'invention concerne un procédé de chauf  fage par combinaison de flammes de com  bustion et d'arcs électriques, pour des buts de  tout genre,     thermiques,    thermochimiques et  électrochimiques, et un appareil pour l'exécu  tion de ce procédé.  



  Suivant ce dernier; l'arc est dirigé par  soufflage de gaz dans et le long du jet de la  flamme de combustion, le corps d'où jaillit  l'arc étant distinct de celui dont sort le com  bustible projeté, et la vitesse de soufflage  étant telle que l'arc ne peut pas revenir sur  lui-même et atteindre le corps d'où le com  bustible est projeté.  



  L'invention permet l'emploi de flammes de  combustion relativement volumineuses avec  une proportion d'énergie électrique relativement  faible. Les flammes de combustion peuvent être  réductrices, neutres ou oxydantes et le courant  <I>peut</I> être continu ou alternatif, mais possé  dera avantageusement un voltage relative  ment élevé.  



  Le dessin annexé représente, à titre  d'exemple,     différentes    formes d'exécution de    l'appareil pour la mise en     ceuvre    de ce pro  cédé.  



       Fig.    1 est une coupe axiale longitudinale  d'une tuyère avec électrode intérieure;       Fig.    2 est une coupe transversale suivant  2-2,     fig.    1;       Fig.    3 représente une façon préférée d'a  mener de l'eau à la tuyère ou à toute autre  partie de l'appareil qu'on désire refroidir â  l'aide d'eau, et de l'en évacuer<B>;</B>       Fig.    4 est un plan d'un appareil à trois  tuyères munies d'électrodes et utilisant du  courant triphasé ;

         Fig.    h est un plan d'un appareil à deux  tuyères avec électrodes convenablement dis  posées pour fonctionner à l'aide de courants  électriques de genre     différents    et montre les  connexions des tuyères- électrodes et d'une  pièce que les flammes du combustible et de  l'arc viennent heurter;

         Fig.    6, 7 et 8 montrent l'application de  l'invention à un four de fusion, la     fig.    6 étant  une vue en élévation avec     coupe,axiale,    ver  ticale, partielle, la     fig.    7 une coupe verticale           suivant.    7-7 (fis. 5), et la fi-. 8     tint.        coupe     horizontale suivant la ligne brisée     8--8    (fis. 7).  



  Dans ces figures, Il     désigne    les     tuyères     par     lesquelles    une     substance        combustible    et       Lit)    gaz propre à     entretenir    la     combustion    sont  projetés     ensemble    pour former des jets ale.       flamme    (le combustion 12.

   Chaque     .tuyère,     dans ces exemples, est     cri    métal et. est munie  de     parois        doubles        formant    mie     chambre        fer-          inée    13 dans laquelle peut circuler de l'eau  réfrigérante.

   Le     combustible    et l'air pourraient  être conduits séparément à     l'extrémité    de  sortie de la tuyère pour y être<B>mélangés,</B>       irais    une disposition plus     simple    et obtenue  en les introduisant     ensemble    à     l'extrémité     arrière de la cavité 14 de la     tuyère.    Une       tubulure    d'admission     14@    ayant la forme d'un  Y coopère avec la cavité     1.1    pour     former-un          chalumeau    qui reçoit le     combustible    par un  tuyau<B>15</B> muni 

  d'     titi    robinet     16,    ces     pièces     étant     .-parées    de l'admission du     chalumeau     par un isolateur électrique creux 17. Le       tuyau    15 est alimenté par     truc    conduite 18  (voir fis. 6) qui petit être le collecteur à     pres-          s;

  ion        usuel    lorsqu'on fait usage d'un combus  tible liquide ou     gazeux.    Dans le cas     d'un          combustible        pulvérulent,    il     conviendrait    due  la conduite 18 soit     munie    de     moyens,    tels       qu'une    vis rotative,

   pour faciliter     l'introduc-          tion    dit     combustible    dans le conduit     d'admis-          sion        14z.    L'air ou autre gaz oxydant est con  duit     titi    chalumeau par     nu    tuyau 19, un ro  binet 20 et un isolateur électrique 21.,

   la  source étant constituée par     une    conduite sous  pression     22?.    Une borne     électrique    23 et     un          fil        conducteur        .'34    relient la tuyère à une       soui1ce    (le force     électroniotriee        appropriée.     



       Dans    la cavité 14 de chaque tuyère 11  est disposée une électrode     ?5    qui petit être  une     barr#,_masçive    ou crayon de     charbon    ou  de     graphite,

      uni tube     métallique    garni     itité-          rieurenient   <B>de</B> matière carbonifère     ou    un tulle       métallique    refroidi par du     fluide    et ayant une       p < titite    dé     jaillissement    d'arc     remplaçable.    En       munissant        d'extrémités    filetées 26 les crayons  ou les tubes     garnis,    ou petit     assujettir    de       nouveaux    tronçons de barre,

       ete.    aux extré  inités externes (les électrodes, les fractions de         barre        ete.        restante,    étant,     potassées        ver.    l'a  vant et     complètement        consumées.        Pour        as.u-          rt#r    tut     boit    contact électrique entre     l'électrode     et la tuyère, ainsi dite pour empêcher uni       mouvement    inopportun de l'électrode,

   la tuyère  est munie d'un tube<B>27</B> de dimensions pro  pres à lui     permettre    de s'adapter assez exac  tement à     l'électrode,    de sorte que     celle-ci          puisse    y     coulisser    à frottement doux lorsque  l'appareil est     employé        dans    un four travail  lant sou.     turc,    pression plus élevée que la       pression        atmosphérique    :

       hexti-étnité    externe dit  tube 27 est     munie    d'un     prcsse-étotipe        2#_%    Le  tube 27 est     prolongé        air    delà de la tuyère Il  par     une    partie réfractaire 29 qui     protège    l'élec  trode d'une,     oxydation    excessive par la       flamme    12.  



       Pour    délivrer de     l'eau    de     refroidissenicnt     à la tuyère 11, il est     prc-        -,-U        -des        moyens          grâce        auxquels    (le l'eau est     conduite    à la fois  à la     tuyère    et      < t        l'écart    de la tuyère     sous          forme    de courants     discontinus        disposés    (le  telle soi-te qu'il n'existe pas de connexion  

  électrique entre le dispositif     d'alimentation     d'eau et la     tuyère        cl'tine    part et     entre    la       tuyère    et le     dtispo.itif        d'évacuation        (l'eau          d'autre    part.

   Si     1'01i    se     réfi-i-e        it    la fis. 3, et  <B>t</B>     -tui,        îe,   <B>à</B> la     fig.        ',    on voit qu'un  .-si, en     parit.   <B>1 1</B>  tuyau     d'alimentation    d'eau 31 partant     d'air)     collecteur     d'alimentation    d'eau 30 se termine  par une tuyère 33 capable de diviser l'eau  délivrée sous     forme        d'un    jet 34 composé de  petites gouttes.

       rit        robinet        3.''J        ext        intercalé     sur le tuyau 31 et employé pour régler la  quantité d'eau délivrée sous forme     d'un    jet.  L'eau délivrée     tombe    clans un entonnoir 35  et est conduite     't    la     tuyère    11 par un tuyau  36.

   L'eau     usagée        quittant    la tuyère II est  délivrée cl     une        fz,eûat        similaire    au     (üslio#itif     (l'évacuation par un     tuyau    37, une tuyère     3-#,          tir)    jet 39, un     entonnoir    40, un tuyau 41 et       titi    collecteur d'évacuation 42.  



  Dans la     construction-    de four     représentée,     chacune     de=s    tuyères est isolée     électriquement     de     la,    construction et supportée par     ut)        isola-          teur    43     cri        matière        tliermiquement    réfractaire  qui     petit    être construit     directement    dans la  maçonnerie du     foin-.    La paroi de la cavité      des isolateurs est cannelée,

   c'est-à-dire     pré-          çente    (les cannelures 44 et des nervures     44#I          altërnantes,    ces dernières portant contre les       tuN-@res    électrodes et les supportant     ferme-          rlrent.    Les isolateurs s'étendent à l'intérieur  du four jusqu'aux extrémités des tuyères pour       protéger    celles-ci contre le     surchauffage    sus  ceptible de résulter du rayonnement de l'in  térieur du four, et ce prolongement assure  aussi un isolement électrique supérieur en as  surant une surface d'isolement électrique plus  étendue.  



  Les extrémités externes de l'ensemble des  tuyères et des électrodes sont enveloppées  par une boîte à vent 45 qui revoit par un  tuyau     45\1    de l'air dérivé d'une source conve  nable constituée par- exemple par un ventila  teur centrifuge ou par un compresseur rota  tif. L'air sortant de la boîte à vent 45 passe  au four par les cannelures 44 et constitue  l'air secondaire assurant la combustion com  plète du combustible projeté par la     tuyère     avec l'air primaire et la combustion de gaz  non oxydés engendrés à l'intérieur du four.  Cet air secondaire refroidit les     tuyères,    et la  boîte à vent 45 protège les opérateurs contre  le danger pouvant résulter du contact des  pièces parcourues par le courant, étant donné  qu'elle enveloppe ces pièces.

   Un regard con  venable 46 est prévu, de préférence, dans le  couvercle pivotant 47 de la boîte. La porte  47 actionne préférablement un contact 48       rrionté    en circuit avec un relais sur l'inter  rupteur principal, les circuits de puissance et  de relais étant disposés de telle sorte que les  pièces électriques situées à l'intérieur de la  boîte à vent ne sont parcourues par du cou  rant que lorsque le circuit du relais est formé.  Lorsqu'on ouvre la porte 47, le circuit du  relais s'ouvre au contact 48 et l'interrupteur  s'ouvre automatiquement. Si cet interrupteur  se fermait par inadvertance il ne resterait  pas fermé.

   Les fils électriques isolés pénè  trent dans la boîte 45 par un conduit métal  lique     48n    et, dans un but de sécurité pour  l'opérateur et pour l'appareil, il convient que  la boîte à vent 45, le conduit     45#I    et le con  duit     48#I    soient mis à la terre.    La cavité de la tuyère 11 est     contractée     à son extrémité.     interne    pour constituer un  rétrécissement 49; ce rétrécissement est utile  pour l'emploi de combustible liquide; il n'est  pas nécessaire lorsqu'on fait usage de com  bustible gazeux ou pulvérulent.

   Le rétrécis  sement 49 est formé en montant une douille  50 sur le tube coulissant 27 à la jonction de  ce tube avec le prolongement réfractaire 29,  laquelle douille peut constituer l'accouplement  entre le tube coulissant et le prolongement.  La douille 50 est centrée dans la tuyère 11  par des nervures étroites et peu saillantes 51.  Le liquide combustible, par exemple de l'huile,  pénètre dans le raccord en Y     14-1    par un  tuyau 15, se mélange avec l'air primaire  dans son passage _à l'intérieur de la cavité 14  de la tuyère, est pulvérisé ou finement divisé  par cet air, et pénètre dans la flamme de  combustion à sa sortie du rétrécissement 49.  



  Les     fig.    6, 7 et 8 montrent un four     -qui     comprend une cheminée ou cuve 52 et un  foyer 53 et qui est un des divers types aux  quels l'invention peut être appliquée. La ma  tière à traiter 54 descend à l'intérieur de la  cuve dans laquelle elle est soumise à un  chauffage préalable et à un commencement  de fusion, la fusion se     terminant    dans le foyer  ou creuset 53 où     s'effectuent    les transforma  tions physiques et chimiques finales. Ce foyer  est muni d'un trou de coulée 55 et d'un re  gard 56.

   Si l'on prévoit un espace     suffisant     pour la combustion du combustible, les di  mensions permettent la projection d'arcs re  lativement longs 57 et l'emploi des voltages       usuels    des réseaux de distribution de courant  électrique. Dans la pratique, on a obtenu de  bons résultats avec des forces électromotrices  variant de 600 à 6000 volts tant en     courant     alternatif qu'en courant continu.  



  Comme le montrent les     fig.    4 et 6, il     n''est     pas nécessaire que les arcs électriques at  teignent la matière traitée dans le four; ils  peuvent se joindre mutuellement et jouer dans  l'espace situé au-dessus du bain. Avec un  courant alternatif triphasé, on emploie avan  tageusement un ensemble de trois tuyères à  électrodes, chaque phase du circuit d'alimen-           tation    étant reliée à une     tuyère    individuelle.

    Quoique une     connexion    au neutre ne soit pas       requise,    le bain peut être connecté de la     ma-          nière    usuelle au neutre si l'on dispose     d'uni          neutre.    On peut aussi employer une combi  naison de deux tuyères avec     électrodes    et       l'on    a représenté sur la     fig.    b diverses dispo  sitions pour alimenter les électrodes par du  courant à une ou plusieurs phases.

   L'arc  peut être     formé    dans l'espace ou venir heurter  un obstacle par sa     fourche,    lequel obstacle,  constitué par     exemple    par la matière à traiter,  petit être relié au neutre d'un circuit de cou  rant continu ou alternatif à trois fils.  



  Pour mettre l'appareil en marche, les  pointes d'électrodes sont disposées à une       >>orme        distance    -tu ciel, des     extrémités    des  tuyères, et le combustible et l'air sont     admis      < c     l'intérieur    des     tuyères,    la flamme de     com-          hti,;tion    étant allumée par tous     moyens    con  venables et les robinets d'alimentation étant       réglés    de façon à fournir un courant de  flamme assez raide brûlant autour et a u delà  des pointes d'électrode.

   Lorsqu'on ferme l'in  terrupteur principal, les arcs électriques jail  lissent de l'extrémité de chaque électrode      < L     l'intérieur et le     long    des flammes de     combus-          tion    respectives     jusqu'à    ce qu'ils se     rencon-          trent    ou viennent heurter une surface     com-          illtnïe.    La vitesse à laquelle le mélange de  combustible est projeté doit être telle que les  arcs ne puissent revenir sur     eux-mêmes    le  long des     flammes    et atteindre des pièces per  manentes de     

  l'installation.    On obtient des ré  sultats satisfaisants à l'aide d'arcs quel que  soit le genre de     flamme    de combustion, que  cette flamme soit réductrice, neutre ou     oxY-          dante    ;

   mais, dans le cas d'une flamme oxy  dante, des électrodes à tubes métalliques gar  nis de matière     carbonifère    sont supérieures  aux     crayons        ordinaires    en charbon ou en  graphite parce qu'elles résistent mieux à       l'oxydation.    A mesure que les électrodes  s'usent, on règle le courant en faisant avan  cer les     crayons    manuellement ou a l'aide d'un  dispositif     électromagnétique    convenable.  



  II est usuellement préférable de fournir  la     majeure    partie de     l'énergie    par du coinbus-         tible    et de n'employer que la     petite,    fraction       d'énergie    électrique qui est     nécessaire    pour       assurer        l'augmentation    désirée de la tempé  rature combinée     par    la     température:

          excessi-          vernent        élevée    de l'arc.     L'invention    permet  l'application de tout rapport     desiré    entre     l*é-          nergie    électrique et     1-énei,gie    dérivée du     Com-          bustible    avec un     fonctionnement        parfaitement     stable.

   Avec     des    fours     contenant    des charges  relativement élevés et telles qu'une accumu  lation considérable de chaleur intense est pra  ticable, on peut ne     faire        usage    du courant  électrique due d'une façon intermittente pen  dant les périodes du jour on ce courant peut  être acheté à bon compte. Cependant, ce  courant peut être employé efficacement en  maintenait une     tenupcrature    et une capacité  de production     moyennes    élevées par des ap  ports intermittents (le quantités de     chaleur     intenses.  



  Le procédé     petit    être mis en     pratique     avec les     brûleurs    à combustible     gazeux,    li  quide ou pulvérulent communément employés  sous les     chaudières    à Vapeur, ce qui donne  des     tenipérattires    plus élevées et particulière  ment     un    fonctionnement plus stable lorsqu'il  est fait     usage    de combustible de qualité in  férieure.

   Dans cette application et dans     d5au-          tres    applications de l'invention, il n'est pas  nécessaire que les électrodes traversent les       tuyères.    Elles peuvent passer obliquement     à.          l'intérieur    de la     flamme    de     combustion,    un  peu au delà de     l'entréniité    de la tuyère.

   Avec  une seule tuyère à combustible et par con  séquent avec une     flamme        unique,    deux élec  trodes sont employées dans la     flamme,        Finie     d'elles étant située plus près de la tuyère  que l'autre.  



  Des     substances    destinées à. être soumises  à la chaleur intense résultant des aies et des  flammes peuvent être introduites par les  tuyères à l'état     gazeux,    liquide ou granulaire  ou être incorporées aux électrodes.     Lorsqu'il    est  fait usage de courant continu à haute ten  sion, on     petit    tirer parti d'effets     électrolyti-          qties    dans les arcs.     L'introduction    dans la  flamme des vapeurs de     certaines    substances       augmente    la conductibilité électrique et amé-           liore    l'action de formation d'arc stable des  flammes.

   Des substances granulaires conte  nant de l'humidité ou des gaz à l'état ins  table se rompent et se divisent à tir) degré de  finesse beaucoup plus grand lorsqu'elles sont  introduites dans les flammes. Par exemple,       oit    obtient de la chaux vive à l'état de poudre  fine en faisant passer de la pierre à chaux  granulaire à travers la tuyère et dans la       flainine    de combustion.  



  Il est évident que les phases du procédé  ainsi que les dispositions de l'appareil peu  vent être modifiées saris s'écarter de l'esprit  de l'invention.  



  Les tuyères peuvent être formées d'une  matière réfractaire autre que le métal, et le  refroidissement de la tuyère n'est générale  ment pas nécessaire lorsqu'il est fait usage  d'un combustible liquide. Les blocs de sup  port 43 peuvent être en métal, un isolement  convenable étant prévu lorsque les blocs et les  tuyères sont les uns et les autres métalliques.  Un bloc unique peut être prévu avec une  série de canaux pour recevoir plusieurs  tuyères et constituer avec elles un ensemble  unique.  



  Un contact particulièrement intime entre  les flammes de combustion et les électrodes       petit    être obtenir en substituant à     titi    crayon  unique un faisceau de petits crayons; les gaz  de la     flamme    de combustion étant projetés en  partie à travers les interstices compris entre  les crayons et en partie à travers l'espace  compris entre le faisceau et la cavité interne  de la tuyère. Si     oit    le désire, une ou plusieurs  des tuyères à électrodes d'un ensemble peu  vent être supportées de façon pivotante pour  faire varier l'angle de convergence entre les  électrodes. Ces modifications et beaucoup d'au  tres rentrent dans le cadre et la portée de  l'invention.



  Method and apparatus for heating by a combination of combustion flames and electric arcs. The invention relates to a method of heating by combination of combustion flames and electric arcs, for all kinds of purposes, thermal, thermochemical and electrochemical, and to an apparatus for carrying out this method.



  Following the latter; the arc is directed by blowing gas into and along the jet of the combustion flame, the body from which the arc emerges being distinct from that from which the projected fuel exits, and the blowing speed being such that l The arc cannot come back on itself and reach the body from which the fuel is thrown.



  The invention allows the use of relatively large combustion flames with a relatively low proportion of electrical energy. Combustion flames can be reducing, neutral or oxidizing and the current <I> can </I> be direct or alternating, but will advantageously have a relatively high voltage.



  The appended drawing represents, by way of example, various embodiments of the apparatus for the implementation of this process.



       Fig. 1 is a longitudinal axial section of a nozzle with an internal electrode; Fig. 2 is a cross section along 2-2, FIG. 1; Fig. 3 shows a preferred way of bringing water to the nozzle or to any other part of the apparatus which it is desired to cool with water, and of discharging it. <B>; </ B> Fig. 4 is a plan of an apparatus with three nozzles fitted with electrodes and using three-phase current;

         Fig. h is a plan of a two-nozzle apparatus with electrodes suitably arranged to operate with the aid of electric currents of different kinds and shows the connections of the nozzle-electrodes and of a room that flames the fuel and the arc strike;

         Fig. 6, 7 and 8 show the application of the invention to a melting furnace, FIG. 6 being an elevational view in section, axial, vertical, partial, FIG. 7 a following vertical section. 7-7 (fis. 5), and the fi-. 8 held. horizontal cut along the broken line 8--8 (fis. 7).



  In these figures, it designates the nozzles by which a combustible substance and Lit) gas suitable for sustaining combustion are projected together to form ale jets. flame (combustion 12.

   Each .tube, in these examples, is metal cry and. is provided with double walls forming a closed chamber 13 in which cooling water can circulate.

   The fuel and air could be led separately to the outlet end of the nozzle to be <B> mixed there, </B> would have a simpler arrangement and obtained by introducing them together at the rear end of the cavity 14 of the nozzle. An intake pipe 14 @ having the shape of a Y cooperates with the cavity 1.1 to form a torch which receives the fuel via a pipe <B> 15 </B> provided with

  d 'titi tap 16, these parts being.-adorned with the inlet of the torch by a hollow electrical insulator 17. The pipe 15 is fed by pipe trick 18 (see fis. 6) which may be the pressure manifold;

  common ion when a liquid or gaseous fuel is used. In the case of a pulverulent fuel, the pipe 18 should be provided with means, such as a rotating screw,

   to facilitate the introduction of said fuel into the intake duct 14z. The air or other oxidizing gas is con ducted titi torch by a pipe 19, a valve 20 and an electrical insulator 21.,

   the source being constituted by a pressure pipe 22 ?. An electrical terminal 23 and a lead wire .'34 connect the nozzle to a soui1ce (the appropriate electronic force.



       In the cavity 14 of each nozzle 11 is disposed an electrode 5 which may be a bar, masçive or coal or graphite pencil,

      A metallic tube lined with carboniferous material or metallic mesh, cooled by fluid and having a replaceable arc-bursting particle. By providing threaded ends 26 of the rods or the lined tubes, or small securing new bar sections,

       summer. at the external ends (the electrodes, the remaining bar fractions, being, potash towards the front and completely consumed. For as.u- rt # r tut drink electrical contact between the electrode and the nozzle, thus said to prevent untimely movement of the electrode,

   the nozzle is provided with a tube <B> 27 </B> of suitable dimensions to enable it to adapt fairly exactly to the electrode, so that the latter can slide there with gentle friction when the the apparatus is used in a working oven. Turkish, pressure higher than atmospheric pressure:

       external hexti-etnity said tube 27 is provided with a prcsse-etotipe 2 # _% The tube 27 is extended to the air beyond the nozzle II by a refractory part 29 which protects the electrode from excessive oxidation by the flame 12.



       In order to deliver cooling water to the nozzle 11, there are means by which (the water is conducted both to the nozzle and <t away from the nozzle as discontinuous currents arranged (such that there is no connection

  between the water supply device and the end nozzle and between the nozzle and the discharge device (water on the other hand.

   If 1'01i refers to the fis. 3, and <B> t </B> -tui, îe, <B> to </B> in fig. ', we see that a.-if, parit. <B> 1 1 </B> water supply pipe 31 from air) water supply manifold 30 ends with a nozzle 33 capable of dividing the water delivered in the form of a jet 34 composed of small drops.

       rit tap 3. '' J ext interposed on pipe 31 and used to regulate the quantity of water delivered in the form of a jet. The delivered water falls through a funnel 35 and is led to the nozzle 11 through a pipe 36.

   The waste water leaving the nozzle II is delivered by a fz, eûat similar to the (üslio # itif (the evacuation by a pipe 37, a nozzle 3- #, shot) jet 39, a funnel 40, a pipe 41 and titi exhaust manifold 42.



  In the furnace construction shown, each of the nozzles is electrically isolated from the construction and supported by an insulator 43 which is a thermally refractory material which can be constructed directly into the masonry of the hay. The wall of the insulator cavity is grooved,

   that is to say present (the grooves 44 and ribs 44 # I altering, the latter bearing against the electrode tubes and supporting them close. The insulators extend inside the furnace to the ends of the nozzles to protect them against overheating likely to result from radiation from the interior of the furnace, and this extension also provides greater electrical insulation by providing a larger electrical insulation surface.



  The outer ends of all the nozzles and the electrodes are enveloped by a wind box 45 which receives air through a pipe 45 \ 1 from a suitable source constituted for example by a centrifugal fan or by a rotary compressor. The air leaving the air box 45 passes to the furnace through the grooves 44 and constitutes the secondary air ensuring the complete combustion of the fuel projected by the nozzle with the primary air and the combustion of non-oxidized gases generated by the nozzle. inside the oven. This secondary air cools the nozzles, and the wind box 45 protects the operators against the danger that may result from the contact of the parts traversed by the current, given that it envelops these parts.

   A suitable sight glass 46 is preferably provided in the pivoting cover 47 of the box. The door 47 preferably actuates a contact 48 connected in circuit with a relay on the main switch, the power and relay circuits being arranged so that the electrical parts located inside the wind box are not traversed. current only when the relay circuit is formed. When door 47 is opened, the relay circuit opens at contact 48 and the switch opens automatically. If this switch inadvertently closed it would not stay closed.

   The insulated electric wires enter the box 45 through a 48n metal conduit and, for the safety of the operator and the device, the windbox 45, the conduit 45 # I and the con duit 48 # I are earthed. The cavity of the nozzle 11 is contracted at its end. internal to constitute a narrowing 49; this narrowing is useful for the use of liquid fuel; it is not necessary when gaseous or powdered fuel is used.

   The constriction 49 is formed by mounting a sleeve 50 on the sliding tube 27 at the junction of this tube with the refractory extension 29, which sleeve may constitute the coupling between the sliding tube and the extension. The sleeve 50 is centered in the nozzle 11 by narrow ribs and little protruding 51. The combustible liquid, for example oil, enters the Y connector 14-1 through a pipe 15, mixes with the primary air in its passage inside the cavity 14 of the nozzle, is atomized or finely divided by this air, and enters the combustion flame as it exits the constriction 49.



  Figs. 6, 7 and 8 show an oven which comprises a chimney or tank 52 and a hearth 53 and which is one of the various types to which the invention can be applied. The material to be treated 54 descends inside the tank in which it is subjected to a preliminary heating and to a beginning of melting, the melting ending in the hearth or crucible 53 where the physical and chemical transformations take place. finals. This fireplace is provided with a tap hole 55 and a guard 56.

   If sufficient space is provided for the combustion of the fuel, the dimensions allow the projection of relatively long arcs 57 and the use of the usual voltages of electric current distribution networks. In practice, good results have been obtained with electromotive forces varying from 600 to 6000 volts both in alternating current and in direct current.



  As shown in Figs. 4 and 6, it is not necessary that the electric arcs reach the material treated in the furnace; they can join each other and play in the space above the bath. With three-phase alternating current, a set of three electrode nozzles is advantageously employed, each phase of the supply circuit being connected to an individual nozzle.

    Although a neutral connection is not required, the bath can be connected in the usual way to neutral if a neutral connection is available. It is also possible to use a combination of two nozzles with electrodes and it is shown in FIG. b various arrangements for supplying the electrodes with current in one or more phases.

   The arc can be formed in space or come up against an obstacle by its fork, which obstacle, constituted for example by the material to be treated, can be connected to the neutral of a three-wire direct or alternating current circuit.



  To start the apparatus, the electrode tips are placed at a >> elm distance from the ends of the nozzles, and fuel and air are admitted inside the nozzles, the flame of the nozzle. the com- hti,; tion being ignited by any suitable means and the supply valves being adjusted to provide a fairly stiff flame current burning around and beyond the electrode tips.

   When the main switch is closed, the electric arcs jail smooth from the end of each electrode <L inside and along the respective combustion flames until they meet or come. strike a contiguous surface. The speed at which the fuel mixture is projected must be such that the arcs cannot return on themselves along the flames and reach permanent parts of the fire.

  installation. Satisfactory results are obtained with the aid of arcs whatever the type of combustion flame, whether this flame is reducing, neutral or oxidizing;

   but, in the case of an oxidizing flame, electrodes with metallic tubes lined with carboniferous material are superior to ordinary charcoal or graphite pencils because they are more resistant to oxidation. As the electrodes wear out, the current is adjusted by advancing the rods manually or with a suitable electromagnetic device.



  It is usually preferable to supply the major part of the energy by fuel and to use only the small fraction of electrical energy which is necessary to ensure the desired increase in temperature combined with the temperature:

          excessively high arc. The invention allows the application of any desired ratio between electrical energy and 1-energy derived from the Fuel with perfectly stable operation.

   With furnaces containing relatively high loads and such that a considerable accumulation of intense heat is practicable, one cannot make use of the electric current due intermittently during the periods of the day when this current can be purchased at. good account. However, this current can be used effectively by maintaining a high average tenupcrature and production capacity by intermittent input (the intense heat amounts.



  The process can be practiced with the gaseous, liquid or powdery fuel burners commonly employed under steam boilers, which gives higher tenipers and especially more stable operation when using quality fuel. lower.

   In this application and in other applications of the invention, it is not necessary for the electrodes to pass through the nozzles. They can pass obliquely to. the interior of the combustion flame, a little beyond the gap of the nozzle.

   With a single fuel nozzle and therefore with a single flame, two electrodes are employed in the flame, no more of them being located closer to the nozzle than the other.



  Substances intended for. being subjected to the intense heat resulting from the airs and flames can be introduced by the tuyeres in the gaseous, liquid or granular state or be incorporated into the electrodes. When high voltage direct current is used, advantage can be taken of electrolytic effects in the arcs. The introduction into the flame of the vapors of certain substances increases the electrical conductivity and improves the stable arcing action of the flames.

   Granular substances containing moisture or gases in an unstable state rupture and divide with a much greater degree of fineness when introduced into the flames. For example, oit obtains quicklime as a fine powder by passing granular limestone through the nozzle and into the combustion flainin.



  It is obvious that the phases of the process as well as the arrangements of the apparatus can be modified without departing from the spirit of the invention.



  The nozzles can be formed from a refractory material other than metal, and cooling of the nozzle is generally not necessary when liquid fuel is used. The support blocks 43 may be of metal, with suitable insulation being provided when the blocks and nozzles are both metallic. A single block can be provided with a series of channels to receive several nozzles and constitute with them a single assembly.



  A particularly intimate contact between the combustion flames and the small electrodes can be obtained by substituting for a single pencil a bundle of small pencils; the gases of the combustion flame being projected partly through the interstices included between the rods and partly through the space between the bundle and the internal cavity of the nozzle. If desired, one or more of the electrode nozzles in an assembly can be pivotally supported to vary the angle of convergence between the electrodes. These modifications and many others are within the scope and scope of the invention.

 

Claims (1)

REVENDICATION I: Procédé de chauffage par combinaison d'arcs électriques avec des jets de flammes de combustion, caractérisé en ce que l'arc est dirigé par, soufflage de gaz dans et le long du jet de flamme de combustion, le corps d'où jaillit l'arc étant distinct de celui dont sort le combustible projeté, et la vitesse de souf flage étant telle que l'arc ne peut pas. reve nir sur, lui-même et atteindre le corps d'où le combustible est projeté. _ . CLAIM I: Heating method by combination of electric arcs with jets of combustion flames, characterized in that the arc is directed by, blowing gas into and along the jet of combustion flame, the body from which the arc emerges being distinct from that from which the projected fuel comes out, and the blowing speed being such that the arc cannot. to come back on itself and reach the body from where the fuel is projected. _. SOUS-1ZEITENDICATIONS 1 Procédé selon la revendication I, dans le quel oir projette le cômbustible et un gaz oxydant par au moins titre tuyère et forme titi arc électrique à l'aide d'électrodes ri- gicles ayant des pointes de jaillissement d'arc espacées de ladite tuyère. 2 Procédé selon la sous-revendication 1, dans lequel on dirige le jet de gaz par dessus la pointe de jaillissement d'arc de l'élec trode. SUB-1ZEITENDICATIONS 1 Method according to claim I, in which oir projects the fuel and an oxidizing gas through at least a nozzle and forms an electric arc with the aid of rigid electrodes having spaced arc spouting points. of said nozzle. 2 The method of sub-claim 1, wherein the gas jet is directed over the arc spouting tip of the electrode. 3 Procédé selon la sous-revendication 1, dans lequel les pointes de jaillissement de l'arc sont situées cri des points différents le long du jet de flamme. REVENDICATION II: Appareil pour l'exécution du procédé selon la revendication I, comprenant des moyens à l'aide desquels un mélange de combustible et de gaz oxydant peut être projeté sous forme d'titi courant enflammé, en combinaison avec des électrodes dont les pointes de jail lissement d'arc sont espacées desdits moyens de projection, des moyens étant prévus pour effectuer un soufflage à une vitesse telle que l'arc ne puisse revenir sur lui-même. 3 The method of sub-claim 1, wherein the arc spouting tips are located at different points along the jet of flame. CLAIM II: Apparatus for carrying out the process according to claim I, comprising means by means of which a mixture of fuel and oxidizing gas can be projected in the form of a flaming current starter, in combination with electrodes whose tips arc smoothing jail are spaced from said projection means, means being provided to perform blowing at a speed such that the arc cannot come back on itself. SOUS-REVENDICATIONS: 4 Appareil -selon la revendication II, compor tant au moins une tuyère pour la projec tion du mélange combustible. 5 Appareil selon le sous-revendication 4, dans lequel à l'intérieur de la tuyère est dis posé un tube laissant entre lui et la paroi interne de la tuyère un espace libre par, lequel passe le mélange de .combustible et de gaz oxydant, une électrode rigide étant dispôsée dans le tube et faisant saillie à l'extérieur du tube dans l'espace de com bustion. 6 Appareil selon la sous-revendication 5, dans lequel le tube forme un rétrécisse ment à l'extrémité interne du passage du .mélange combustible dans la tuyère. SUB-CLAIMS: 4 Apparatus -as claimed in claim II, comprising at least one nozzle for spraying the combustible mixture. 5 Apparatus according to sub-claim 4, wherein inside the nozzle is arranged a tube leaving between it and the internal wall of the nozzle a free space through which passes the mixture of fuel and oxidizing gas, a rigid electrode being disposed in the tube and projecting outside the tube into the combustion space. 6. Apparatus according to sub-claim 5, wherein the tube forms a constriction at the inner end of the passage of the fuel mixture in the nozzle. 7 Appareil selon la sous-revendication 5, dans lequel l'électrode peut coulisser à frot tement doux dans le tube. 8 Appareil selon la, sous-revendication 5, dans lequel le .tube se termine par une douille réfractaire saillante servant à pro téger ladite électrode contre l'oxydation. 9 Appareil selon la revendication 11_, com prenant plusieurs tuyères présentant des cavités dirigées vers l'espace à chauffer, des moyens pour projeter une matière com bustible et un gaz oxydant hors desdites cavités, et les électrodes rigides compor tant des pointes de jaillissement d'arc placées à l'écart desdites tuyères. 7. Apparatus according to sub-claim 5, wherein the electrode is slidably smoothly in the tube. 8. Apparatus according to, sub-claim 5, wherein the .tube terminates in a protruding refractory sleeve serving to protect said electrode against oxidation. 9. Apparatus according to claim 11, comprising several nozzles having cavities directed towards the space to be heated, means for projecting a combustible material and an oxidizing gas out of said cavities, and the rigid electrodes comprising spurts of spurts. arc placed away from said nozzles. 10 Appareil selon la sous-revendication 9, dans lequel les tuyères sont disposées de façon que les jets enflammés qui en soi- tent se touchent les uns les autres, les électrodes coopérant les unes avec les autres pour la formation des arcs. Apparatus according to sub-claim 9, wherein the nozzles are arranged so that the ignited jets which are therein touch each other, the electrodes cooperating with each other to form the arcs. 11 Appareil selon la sous-revendication 9, dans lequel les électrodes sont des corps rigides disposés axialeinent à travers les tuyères et faisant saillie hors de ces tuyères. c 12 Appareil selon la sous-revendication 4, comportant des moyens pour délivrer l'air secondaire autour des tuy cires'. 13 Appareil selon la sous-revendication 5, comportant. 11. Apparatus according to sub-claim 9, wherein the electrodes are rigid bodies disposed axially through the nozzles and projecting out of these nozzles. c 12 Apparatus according to sub-claim 4, comprising means for delivering the secondary air around the wax pipes'. 13. Apparatus according to sub-claim 5, comprising. titi isolateur thermiqueinent réfractaire présentant titi conduit le tra versant de part en part, et dans lequel est disposée la tuvére, qui contient elle-même une électrode. titi refractory thermal insulator presenting titi leads the crossing through and through, and in which the tuvére is placed, which itself contains an electrode. 14 Appareil selon les sous-revendications 9 et 13, comportant plusieurs isolateurs thermiquement réfractaires présentant des conduits dirigés vers l'intérieur de la chambre d'titi foin-, une tuyère avec élec trode traversant chaque conduit et étant placée < i titi certain écartement des parois dudit conduit, des moyens pour projeter titi jet de flamme et titi arc à l'aide de cha cone desdites tuyères avec électrodes, 14 Apparatus according to sub-claims 9 and 13, comprising several thermally refractory insulators having conduits directed towards the interior of the chamber of hay-, a nozzle with electrode passing through each conduit and being placed <i certain spacing of the walls of said duct, means for projecting a titi jet of flame and a titi arc using a chain of said nozzles with electrodes, sine boîte à air secondaire enveloppant les ex trémités externes des isolateurs et des tuyères à électrodes, et des moyens pour ouvrir les circuits électriques aboutissant aux tuyères à électrodes lorsqu'on ouvre cette boîte à air. sine secondary air box enveloping the outer ends of the insulators and the electrode nozzles, and means for opening the electrical circuits leading to the electrode nozzles when this air box is opened.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1558065B1 (en) * 1966-02-06 1970-08-27 Penzen Kompressornyj Zd Gas-fired cupola furnace

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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