FR2942865A3 - Dispositif de dosage d'un melange gazeux - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif 1 pour le dosage d'un mélange d'au moins deux gaz, tels que, par exemple, un gaz comburant et un gaz combustible. Le rapport entre les deux gaz est contrôlé à travers un actionneur 5,5' comportant un moteur 8, 8' et une transmission autobloquante. L'invention concerne aussi un four 42 à plusieurs zones 43 en communication les unes avec les autres, avec un analyseur 56 des compositions atmosphériques desdites zones 43, au moins un brûleur 44 par zone 43, au moins un dispositif de dosage 1 suivant une quelconque des revendications précédentes pour l'alimentation en gaz combustible et gaz comburant de l'au moins un brûleur de chaque zone, et un régulateur électronique 57 connecté audit analyseur 56 et aux actionneurs 5 desdits dispositifs de dosage 1 pour maintenir dans chaque zone 43 une composition atmosphérique sensiblement constante suivant une consigne 61.

Description

-1- "Dispositif de dosage d'un mélange gazeux" La présente invention se rapporte à un dispositif pour le dosage d'un mélange d'au moins deux gaz, tels que, par exemple, un gaz comburant et un gaz combustible. s La régulation de la composition atmosphérique dans un four, en particulier pour maintenir des compositions différentes dans plusieurs zones communicantes dans le four ou bien faire évoluer la composition au cours d'un cycle, est un problème commun à plusieurs domaines techniques, tels que, par exemple, dans: 10 • la production de fils métalliques • la production de verre creux, et • les industries de métaux non-ferreux ou réactifs, telle que celle du cuivre, ainsi que dans d'autres domaines où des interactions d'atmosphère dans des fours multizones peuvent influencer le 15 traitement de matériaux. Dans la production de fils métalliques, telle que divulguée, par exemple, dans la demande internationale de brevet WO 03/104501, des étapes de traitement thermique prennent souvent place entre les différentes étapes de tréfilage. Ce traitement thermique, appelé 20 patentage , se fait en deux étapes, afin d'obtenir une structure de couches lamellaires de perlite permettant soit un tréfilage ultérieur, soit la fixation de la charge de rupture finale. Dans un premier temps, le fil est élevé à une température de 950 à 1000°C pour dissoudre de manière homogène les carbures et 25 obtenir une structure de type austénitique. Cette étape est appelée austénitisation. 2942865 - 2 - Dans un deuxième temps, le fil est refroidi brusquement jusqu'à une température de 530 à 600°C, pour être finalement maintenu à cette température environ 6 à 12 secondes afin d'assurer la précipitation des carbures sous forme lamellaire.

Ce procédé en deux étapes se fait sur des nappes de fils défilant d'abord à travers un four à haute température, appelé four d'austénitisation, et ensuite à travers un lit fluidisé ou un bain de plomb fondu. Une alternative est d'assurer son refroidissement à l'air ou dans un milieu aqueux. 1 o Lors de l'étape d'austénitisation, le fil est porté à des températures élevées où le risque de décarburation, c'est-à-dire d'oxydation en surface, est important, et ceci d'autant plus que le fil doit être maintenu au-delà de 850 à 950°C pour assurer la dissolution complète des carbures.

15 En effet, l'oxydation importante du fil donne une pellicule qui, après décapage, laisse en surface un acier appauvri en carbone, où la structure perlitique souhaitée n'est pas présente. Pour éviter cette oxydation, soit chaque fil est inséré dans un tube chauffé de l'extérieur dans lequel est injecté un gaz protecteur, 20 soit le fil est en contact direct avec une atmosphère de composition fixée, évitant ainsi l'oxydation de sa surface. Cette dernière solution est appliquée dans des fours dont les produits de combustion sont en contact direct avec les fils. Ces fours sont appelés fours à feu nu . Si on ne peut pas empêcher la formation 25 d'une très faible pellicule d'oxyde en surface, à cause du contact du fil avec l'eau résiduelle de la combustion, cela est normalement sans conséquence négative. Bien au contraire, une pellicule de quelques microns de grosseur est avantageuse pour assurer un état de surface satisfaisant. Toutefois, il faut bien éviter une décarburation en profondeur 30 qui serait normalement fatale au produit traité. 2942865 - 3 - Ces fours, comprenant typiquement 3 à 5 zones successives, comportent des atmosphères de plus en plus réductrices au fur et à mesure que les fils atteignent une température élevée. L'atmosphère dans ces zones est fixée par la composition des fumées 5 sortant des brûleurs, composition qui devra varier donc suivant la position du brûleur dans le four, et qui dépendra à son tour du rapport air-combustible du mélange fourni au brûleur. Dans la production de verres creux, tels que des bouteilles ou verres à boissons, au-delà d'un four de fusion principal, on trouve des 1 o fours en forme de canaux dans lesquels le verre est lentement refroidi pour obtenir une viscosité compatible avec le moule dans lequel le verre sera coulé. Ce type de four est appelé feeder ou forehearth . Dans l'ensemble de ces fours, la composition du verre doit être maintenue dans des plages très étroites, ainsi qu'éventuellement le 15 degré d'oxydation de ses ions qui, finalement, fixeront soit la composition du verre, soit la couleur de celui-ci après refroidissement de la pièce coulée. Dans ce cadre, ces fours étant relativement longs, plusieurs zones de régulation de la composition atmosphérique sont aussi prévues, 20 zones dans lesquelles à nouveau une atmosphère constante doit être maintenue, quel que soit le niveau de production. Dans le patentage de fils métalliques, à la sortie du four des fils traités, une étanchéité parfaite est souhaitée pour éviter l'atmosphère réductrice de la dernière zone. En effet, toute présence d'oxygène en 25 contact avec le monoxyde de carbone réducteur à haute température donnerait lieu à la création d'une flamme, avec le risque que des radicaux libres d'oxygène ne viennent décarburer la surface des fils. De ce fait, les fumées de combustion présentes dans le four se déplacent dans le sens opposé au mouvement des fils.

30 Mais, comme les brûleurs modulent en fonction de la puissance de chauffe requise et que chaque zone reçoit des fumées de 2942865 - 4 - la zone suivante, il est normalement nécessaire de maintenir une charge stable afin d'éviter que les réglages d'atmosphère régnant dans les différentes zones du four ne soient perturbés. Ces perturbations posent en effet des problèmes 5 importants, car la variation en monoxyde de carbone produit dans une zone fait que le volume de monoxyde de carbone arrivant dans la zone précédente soit différent. II peut donc en résulter une instabilité de la température régnant dans chaque zone, et un état de surface du fil inconstant avec comme conséquence des conditions instables de lo décapage à gérer et la possibilité de contaminer pendant celui-ci la surface du fil, par exemple, après passage du fil dans la cuve de trempe au plomb. Par les mêmes phénomènes, dans la production de verre creux, une modification de puissance sur une zone peut causer une 15 interférence de l'atmosphère de cette zone sur une autre. Tant dans les fours d'austénitisation de fils métalliques comme dans ces feeders pour la production de verre creux, il est connu de l'homme du métier de moduler le rapport air-gaz combustible avec lequel chaque brûleur ou groupe de brûleurs est alimenté 20 manuellement avec un mélangeur à trompe proportionnel, tel que divulgué auparavant dans le brevet français FR 1.180.156. L'ensemble des brûleurs de chaque zone peut être alimenté par un seul mélangeur, ou par plusieurs mélangeurs délivrant le même rapport air-gaz combustible.

25 Pour la modulation manuelle du rapport air-gaz combustible avec un tel mélangeur, un opérateur doit régulièrement mesurer l'atmosphère dans chaque zone du four avec un analyseur, interpréter les résultats, et déplacer un organe de réglage du mélange dans le mélangeur en conséquence. Ceci fait intervenir plusieurs facteurs 30 difficilement contrôlables, tels que la cadence et régularité de la prise de mesure de l'atmosphère du four, l'ordre d'analyse des zones, l'utilisation 2942865 - 5 - de l'analyseur (calibration, lecture) et la précision de l'interprétation des résultats obtenus, l'interprétation du type de combustion donnée par, p.ex. un brûleur témoin, et la sensibilité de l'opérateur lors de l'action sur l'organe de réglage du mélange. Le facteur humain peut donc 5 sensiblement affecter la qualité de la production. Le même problème se pose de manière encore plus aigue dans des fours à une ou plusieurs zones distinctes, dans lequel la composition atmosphérique dans chaque zone doit suivre une consigne variable le long du cycle de production. Afin de résoudre ce problème, il est donc fort souhaitable d'automatiser le réglage du mélange dans les mélangeurs en fonction de l'écart entre l'atmosphère souhaitée et l'atmosphère réelle dans chaque zone du four. Pour cela, il est nécessaire de piloter les mélangeurs et en conséquence les motoriser. Un mélangeur motorisé a été proposé dans le brevet belge BE 764.407, qui nous semble constituer l'état de la technique le plus proche. Ce dispositif pour le dosage d'un mélange d'au moins deux gaz, tels que, par exemple, de l'air et un gaz combustible, comprenant : un premier ajutage comportant une partie convergente débouchant en une sortie, cet ajutage communiquant en amont de ladite partie convergente avec une première conduite d'amenée d'un desdits gaz ; - un deuxième ajutage en aval du premier ajutage, sensiblement coaxial à celui-ci et comportant au moins une partie convergente d'entrée et une partie divergente de sortie, un desdits premier ou deuxième ajutage étant monté coulissant par rapport à l'autre, la sortie du premier ajutage pouvant ainsi être introduite dans l'entrée du deuxième; une chambre, dans laquelle débouche une deuxième conduite d'amenée pour un autre desdits gaz, en communication avec la 30 sortie du premier ajutage et l'entrée du deuxième ; et - un actionneur comportant : 2942865 6 - ^ un moteur avec un arbre rotatif de sortie, ^ une transmission entre ledit arbre rotatif et l'ajutage coulissant pour convertir un mouvement de rotation de l'arbre en un mouvement de déplacement axial de l'ajutage coulissant. s Dans ce mélangeur de l'art antérieur, cette transmission est formée par un engrenage démultiplicateur droit couplé à une bague rotative entourant le mélangeur, avec un filetage interne engagé à un filetage externe axialement guidé et connecté à l'ajutage coulissant. Toutefois, de manière inattendue, ce dispositif de dosage 1 o motorisé de l'art antérieur n'a pas trouvé des applications pratiques dans les domaines techniques tels que ceux du patentage des fils métalliques et de la production de verre creux, qui exigent une grande précision dans le mélange. On a découvert plusieurs désavantages : Tout d'abord, l'engrenage démultiplicateur droit comporte 15 un jeu excessif pour le réglage fin du mélange, et en particulier pour la régulation continue. En outre, il n'offre qu'un rapport de démultiplication limité, mais surtout il ne peut pas empêcher qu'un effort externe sur l'ajutage ou la bague ou des vibrations puissent causer un déplacement axial de l'ajutage indépendant des mouvements commandés au moteur.

20 Or, le réglage précis du mélange exige un contrôle précis de la position de l'ajutage, ce qui est alors impossible sans équiper le mélangeur avec des capteurs de position de l'ajutage chers et délicats.. En outre, l'usinage des filetages interne et externe, à cause de leur grand diamètre et leur petit angle de filetage exige une grande 25 précision, et donc un coût de fabrication élevé. Il est avantageux de fournir un dispositif de dosage d'un mélange gazeux permettant une régulation automatique avec précision et sans hystérèse sensible. Pour cela, la transmission est autobloquante. De préférence, ladite transmission comporte un engrenage démultiplicateur à roue et vis sans fin couplé audit arbre rotatif et un mécanisme de conversion couplé audit engrenage démultiplicateur pour 2942865 - 7 - convertir le mouvement rotatif démultiplié en mouvement axial. L'utilisation d'une transmission avec un engrenage à roue et vis sans fin comme engrenage démultiplicateur permet une démultiplication beaucoup plus élevée avec un jeu bien plus limité. La conversion du 5 mouvement en aval peut alors s'effectuer avec un engrenage à vis et écrou sans avoir recours à des filetages à petit angle de filetage. Le jeu total de l'actionneur est donc fortement limité, permettant un réglage du mélange sans hystérèse sensible. De préférence, ledit mécanisme de conversion peut être 1 o une transmission à vis et écrou. Encore plus de préférence, celle-ci comporte une vis non coaxiale avec lesdits ajutages montée à l'extérieur du dispositif. De cette manière, cette transmission peut rester facilement accessible pour son entretien, tout en ayant un faible encombrement. La transmission à vis et écrou peut aussi comporter un écrou au moins 15 partiellement en matière synthétique, qui peut avantageusement présenter une charge maximale de rupture prédéterminée, de manière à se rompre en cas de blocage mécanique du mélangeur, dans le cas d'un non déclenchement de la protection électrique du moteur, ou dans le cas d'un dysfonctionnement d'un capteur de fin de course et assure la 20 protection dudit mélangeur, tout en limitant le jeu de la transmission, et donc l'hystérèse du réglage du mélange. En particulier, la charge maximale de rupture de l'écrou peut être inférieure à une charge maximale du moteur, de manière à protéger celui-ci contre les surcharges.

25 Alternativement, toutefois, ladite transmission peut être du type vis à billes. Une telle transmission permet aussi un réglage axial précis, sans jeu sensible, et autobloquant. De préférence, le dispositif de dosage peut comporter au moins une fente axiale dans une paroi, traversée par une broche 30 connectée à l'ajutage coulissant. De cette manière, le déplacement de l'ajutage coulissant est guidé axialement et peut aussi être actionné et/ou 2942865 -8 mesuré de l'extérieur. Pour cela, ladite broche peut être connectée au moins à ladite transmission pour actionner le mouvement de déplacement axial de l'ajutage monté coulissant et/ou à des capteurs de position de ladite broche, tels que, par exemple, des capteurs de fin de 5 course. Un autre objectif de la présente invention est celui de fournir un four avec au moins une zone de traitement thermique à atmosphère automatiquement régulée. Pour cela, la présente invention se rapporte aussi à un four comportant au moins une zone de traitement thermique, 1 o un analyseur des compositions atmosphériques de ladite au moins une zone, au moins un brûleur par zone, au moins un dispositif de dosage suivant l'invention pour l'alimentation en gaz comburant et gaz combustible de l'au moins un brûleur de chaque zone, et un régulateur électronique connecté audit analyseur et aux actionneurs desdits 15 dispositifs de dosage pour piloter dans chaque zone une composition atmosphérique correspondant sensiblement à une consigne. Ainsi, une composition atmosphérique prédéterminée, sensiblement constante ou bien variable suivant un cycle, peut être pilotée dans chaque zone, et ceci de manière indépendante de la charge du four.

20 De préférence, ledit régulateur électronique peut être un régulateur PID, qui permet une réponse rapide à des écarts par rapport aux consignes, tout en évitant largement des effets de rétroaction positive. De préférence, ledit four peut comporter une pluralité 25 desdites zones en communication les unes avec les autres. De cette manière l'invention permet d'éviter que la composition atmosphérique d'une zone en surpression puisse affecter celle d'une zone à pression moins élevée. De préférence, ledit analyseur peut comporter des capteurs 30 d'oxygène et de monoxyde de carbone, pour ainsi déterminer le caractère réducteur ou oxydant de la composition atmosphérique. 2942865 - 9 - De préférence, ledit analyseur peut être en communication avec un dispositif de prélèvement par zone. Ainsi, un seul analyseur peut servir à réguler la composition atmosphérique de toutes les zones du four. Plus de préférence, le four peut alors comporter aussi une pompe 5 d'extraction, et chaque dispositif de prélèvement une vanne à trois voies, dont une première est en communication avec la zone correspondante, une deuxième avec ladite pompe d'extraction, et une troisième avec ledit analyseur. Ceci assure la prise d'échantillons de l'atmosphère de chaque zone pour l'analyseur. Le four peut aussi comporter, entre lesdits 10 dispositifs de prélèvement et ledit analyseur, un refroidisseur muni d'une pompe automatique d'évacuation des condensats, afin de fournir des échantillons secs de l'atmosphère de chaque zone à une température plus acceptable pour l'analyseur. Encore plus de préférence, en aval dudit refroidisseur, peut être installé un détecteur d'humidité, afin de 15 s'assurer du fonctionnement correct du refroidisseur. Pour assurer le débit des échantillons gazeux vers l'analyseur, le four peut aussi comporter, entre lesdits dispositifs de prélèvement et ledit analyseur, une pompe, de préférence connectée à un débitmètre pour assurer un débit constant et/ou munie d'une soupape de sécurité.

20 De préférence, le four peut comporter en outre un dispositif d'amenée d'un gaz de calibration vers l'analyseur, pour en assurer l'étalonnage. Des détails concernant l'invention sont décrits ci-après faisant référence aux dessins. La figure 1 illustre en perspective un dispositif de dosage suivant un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 illustre le même dispositif de dosage, dans lequel un capot moteur a été retiré pour en exposer l'actionneur ; la figure 3 est une vue de détail de l'actionneur exposé ; la figure 4 est une vue schématique de l'engrenage démultiplicateur de l'actionneur de la figure 3 ; 25 30 2942865 - lo - la figure 5 est une autre vue en perspective du dispositif de la figure 1 montrant des capteurs de fin de course de l'ajutage coulissant la figure 6 est une coupe longitudinale du dispositif de la 5 figure 1, avec l'ajutage coulissant dans une première position ; la figure 7 est une autre coupe longitudinale du dispositif de la figure 1, avec l'ajutage coulissant dans une deuxième position ; les figures 8a et 8b sont des vues en perspective d'un première segment du dispositif de la figure 1 comportant l'ajutage lo coulissant, sans l'actionneur ou les capteurs de fin de course ; la figure 9 illustre en perspective un dispositif de dosage suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention ; la figure 10 illustre le dispositif de dosage de la figure 9 en coupe longitudinale ; 15 la figure 11 est une vue schématique d'un four suivant un mode de réalisation de l'invention ; et la figure 12 est un schéma d'un procédé de régulation du four de la figure 11 suivant un mode de réalisation de l'invention. Un dispositif de dosage d'un mélange d'un premier et d'un 20 deuxième gaz, suivant un mode de réalisation de la présente invention, est illustré sur la figure 1. Ce dispositif de dosage 1 comporte une conduite d'amenée 2 pour le premier gaz, une conduite d'amenée 3 pour le deuxième gaz, une conduite de sortie 4 pour le mélange, un actionneur 5 servant à régler le dosage des gaz dans le mélange et couvert par un 25 capot moteur 6, et des capteurs de fin de course 7 installés sur un côté du dispositif de dosage 1 transversalement opposé à l'actionneur 5. Dans les figures 2 et 3, le dispositif de dosage 1 est montré sans le capot moteur 6. On expose ainsi l'actionneur 5 qui comporte un moteur électrique 8 avec un arbre rotatif de sortie 9, un engrenage 30 démultiplicateur 10 connecté audit arbre rotatif 9, et un mécanisme de conversion 11 avec une entrée rotative formée par une vis 12 connectée - 11 - audit engrenage démultiplicateur 10 et une sortie axiale formée par un écrou 13 engagé sur ladite vis 12. L'écrou 13 est en matière synthétique, de préférence résistante à la chaleur, et est retenu dans une cage métallique 14 sur laquelle est fixée une glissière 15 en matière synthétique, de préférence résistante à la chaleur et présentant un bas coefficient de friction avec le métal. Cette glissière 15 est guidée axialement dans une rainure 16 sensiblement parallèle à la vis 12 et usinée sur une surface extérieure du dispositif 1. L'engrenage démultiplicateur 10 est illustré 1 o schématiquement sur la figure 4. II s'agit d'un engrenage autobloquant à roue 17 et vis sans fin 18, dans lequel la vis sans fin 18 est couplée à l'arbre rotatif 9 de sortie du moteur 8, et la roue 17 est couplée à l'entrée rotative du mécanisme de conversion 11. Un tel engrenage à roue et vis sans fin offre l'avantage d'offrir un rapport de démultiplication élevé avec 15 un faible encombrement et surtout avec un jeu très limité. Dans un mode de réalisation avantageux, le rapport de démultiplication de l'engrenage démultiplicateur 10 d'un mode de réalisation préféré de l'invention peut être 31 :1. Avec, par exemple, un pas d'approximativement 2,5 mm sur la vis 12, ceci résulte en une 20 avance de l'écrou 13 d'approximativement 8 mm par 100 tours moteur, ce qui facilite une régulation précise de la position de l'écrou 13. En utilisant avec ce mode de réalisation avantageux un écrou 13 avec une charge maximale de rupture de 2,4 kN, et un moteur 8 ayant un couple maximal d'approximativement 0,25 Nm, c'est-à-dire, 25 pouvant exercer une charge maximale d'approximativement 3 kN à travers ledit engrenage démultiplicateur 10 et vis 12, la rupture contrôlée dudit écrou 13 protégera le moteur 8 d'une surcharge. Sur la figure 5 on peut apprécier les deux capteurs de fin de course 7 installés sur un côté du dispositif 1 opposé à l'actionneur 5.

30 Tournant désormais vers les figures 6 et 7, on voit le dispositif de dosage 1 en coupe longitudinale. On y peut apprécier que le - 12 - dispositif de dosage 1 comporte trois segments 19,20 et 21. Le premier segment 19 comporte un manchon 22 avec ladite conduite d'amenée 2 du premier gaz, laquelle débouche dans un premier ajutage 23 monté coulissant dans ce manchon 22. Ce premier ajutage 23 comporte une première partie 24 convergente, et une deuxième partie 25 cylindrique. Autour de son extrémité de sortie 26, ce premier ajutage 23 comporte aussi un rebord extérieur circulaire 27. Le premier ajutage 23 est relié à la cage métallique 14 de l'écrou 13 de l'actionneur 5 par une broche 28 traversant une fente 29 dans le manchon 22, de manière à ce que le lo mouvement axial de l'écrou 13 soit transmis au premier ajutage 23. La glissière 15 ferme la fente 29, empêchant ainsi au premier gaz d'échapper par cette fente 29. Le premier segment 19 comporte aussi une broche 30 et une fente 31 identiques et diamétralement opposées à la broche 28 et la fente 29, pour indiquer la position du premier ajutage 15 23 aux capteurs de fin de course 7. Comme illustré sur les figures 8a et 8b, ce premier segment 19 est donc sensiblement symétrique, et on peut échanger les positions de l'actionneur 5 et les capteurs de fin de course 7 suivant les impératifs d'encombrement extérieur du dispositif 1. Un joint d'étanchéité annulaire 32 est prévu entre ce 20 premier ajutage 23 et le manchon 22, de part et d'autre des fentes 29 et 31. Ces joints 32 sont immobilisés dans des logements annulaires 33 ménagés dans la paroi extérieure du premier ajutage 23. La deuxième section 20 relie les premier et troisième segments 19 et 21, comporte la conduite d'amenée 3 du deuxième gaz et 25 forme une chambre 34 autour de l'extrémité de sortie 26 du premier ajutage 23. Finalement, la troisième section 21 comporte un deuxième ajutage 35 fixe avec une première partie convergente d'entrée 36, une deuxième partie 37 cylindrique, et une troisième partie divergente de 30 sortie 38. Ce deuxième ajutage 35 forme donc un venturi. La partie convergente 36 est formée par deux troncs de cône 39 et 40 placés bout - 13 - à bout. La conicité du premier tronc 39 est sensiblement supérieure à celle de l'autre tronc 40, qui est plutôt de faible conicité. Lorsque le débit du premier gaz est enclenché, le dispositif de dosage 1 fonctionne comme un éjecteur, dans lequel le jet du premier gaz sortant du premier ajutage entraîne avec lui un débit proportionnel du deuxième gaz. Le dispositif de dosage 1 permet d'obtenir un rapport constant des deux gaz dans un mélange de ces derniers en maintenant un écoulement laminaire des couches superposées coaxiales des deux gaz dans le dispositif, en particulier au moment où ces derniers sont mis lo en contact l'un avec l'autre. Le rebord 27 permet de créer un film de gaz stationnaire sur la paroi extérieure du premier ajutage 23, diminuant ainsi le frottement entre cette paroi et le gaz s'écoulant autour de celle-ci. Le mélange effectif des deux gaz n'a lieu qu'en aval du dispositif de dosage 1.

15 C'est ainsi que, pour un mélange de gaz combustible et comburant, lorsque le dispositif de dosage 1 est monté de manière à alimenter un brûleur ou un groupe de brûleurs, le rapport des deux gaz n'est pas influencé par la contre-pression à la sortie du brûleur ou brûleurs.

20 Le rapport entre les deux gaz peut être réglé par déplacement axial du premier ajutage 23 par rapport au deuxième ajutage 35. À cause de la forme convergente de l'entrée 36, l'espace annulaire 41 entre les deux va diminuer lorsque les deux ajutages 23 et 35 seront rapprochés, restreignant ainsi le débit du deuxième gaz. Sur la 25 figure 6, le dispositif de dosage 1 est illustré avec le premier ajutage 23 dans sa position la plus écartée par rapport au deuxième ajutage et donc un rapport maximal entre le deuxième et le premier gaz dans le mélange. Sur la figure 7, par contre, le premier ajutage 23 est avancé jusqu'à contacter la paroi de l'entrée 36 du deuxième ajutage 35, fermant ainsi 30 l'espace annulaire 41 pour empêcher le passage du deuxième gaz. 2942865 - 14 - Ce déplacement du premier ajutage 23 est effectué par l'actionneur 5. Lorsque le moteur électrique 8 fait tourner l'arbre de sortie 9, son mouvement rotatif est d'abord démultiplié dans l'engrenage 10 et ensuite converti en un déplacement axial de l'écrou 13 par le mécanisme 5 11. L'écrou 13 et la broche 28 entraînent le premier ajutage 23 dans son déplacement axial dans le manchon 22, le rapprochant ou éloignant du deuxième ajutage 35. Le rapport entre les deux gaz peut ainsi être réglé en commandant le moteur 8. Les figures 9 et 10 illustrent un mode de réalisation alternatif d'un dispositif de dosage suivant l'invention. Sauf pour l'actionneur, ce dispositif de dosage 1' est identique à celui du premier mode de réalisation. Dans cet autre dispositif de dosage 1', l'actionneur 5' comporte toutefois un moteur électrique pas-à-pas 8' avec un arbre rotatif de sortie (non illustré) orienté parallèlement à l'axe du dispositif de dosage 1' et une transmission de type vis à billes avec une entrée rotative connectée audit arbre rotatif du moteur 8' et une sortie axiale 13'. Cette sortie axiale 13' de l'actionneur 5' est reliée à l'ajutage 23 par une broche 28 traversant une fente 29 dans le manchon 22, de manière à ce que le mouvement axial de la sortie axiale 13' soit transmis à ce premier ajutage 23. Avec un pas de vis de 4 mm par tour dans la transmission de type vis à bille et l'utilisation d'un moteur 5' de précision pas-à-pas, il est possible d'obtenir une précision axiale de l'ordre du dixième de millimètre. La force axiale maximale de l'actionneur 1' illustré est de 800 N, et la vitesse axiale maximale de 130 mm/s. La figure 11 présente schématiquement un four 42 comportant plusieurs zones 43 à atmosphères régulées et en communication les unes avec les autres. Ce four 42 pourrait être, par exemple, un four d'austénitisation de fils métalliques défilant à travers les zones 43, ou bien un four de type feeder installé entre un four principal de fusion de verre et un moule pour donner forme à des verres - 15 - creux. Dans le four 42 illustré, chaque zone 43 comporte plusieurs brûleurs 44 alimentés en mélange gaz combustible-air par un dispositif de dosage 1 comme celui divulgué ci-dessus. Toutefois, afin de simplifier le schéma, un seul brûleur 44 est illustré pour chaque zone 43. Chaque zone 43 comporte aussi un dispositif de prélèvement 45, permettant de prélever des échantillons gazeux de l'atmosphère de cette zone 43 et comportant une vanne 46 à trois voies, dont une première est en communication avec la zone 43 correspondante, une deuxième avec une pompe d'extraction 47 commune, et une troisième avec une conduite 48 1 o commune. Sur cette conduite 48 sont installés un dispositif 49 d'amenée d'un gaz de calibration, un refroidisseur 50 muni d'une pompe 51 automatique d'évacuation des condensats, un détecteur d'humidité 52 en aval du refroidisseur 50 pour s'assurer de son fonctionnement correct, et une pompe 53, munie d'une soupape de sécurité 54 pour éviter une 15 surpression en aval, et connectée à un débitmètre 55 pour assurer un débit constant dans la conduite 48. Cette conduite 48 débouche dans un analyseur 56 comportant au moins des capteurs de teneurs volumiques relatives en oxygène et monoxyde de carbone des échantillons atmosphériques prélevés dans les zones 43. L'analyseur 56 est connecté 20 à un régulateur électronique 57 pour lui transmettre lesdites teneurs. Le régulateur électronique 57 est à son tour connecté aux dispositifs de dosage 1 afin de régler par zone le mélange air-combustible avec lequel chaque brûleur 44 est alimenté, et le corriger au cas où la composition atmosphérique dans la zone 43 correspondante s'écarterait d'une 25 consigne préalable. Cette consigne pourrait être ajustée par un utilisateur en fonction tant du caractère oxydant ou réducteur désiré de l'atmosphère dans chaque zone 43, comme du gaz combustible utilisé (p.ex. méthane, gaz naturel, GPL, propane, butane, etc.) et son rapport avec le gaz comburant .

30 Le procédé de régulation de la composition atmosphérique de chaque zone 43 du four 42 est illustré sur la figure 12. Lorsque - 16 - l'échantillon atmosphérique prélevé par le dispositif 45 est fourni, à travers la conduite 48 avec le refroidisseur 50 et la pompe 53, à l'analyseur 56, celui-ci mesure ses teneurs en oxygène et monoxyde de carbone et transmet des signaux correspondants 58 et 59 au régulateur 57. Dans ledit régulateur 57, le signal 58, correspondant à la teneur en oxygène, est soustrait au signal 59, correspondant à la teneur en monoxyde de carbone. Le signal 60 résultant est ensuite comparé avec un signal 61 correspondant à ladite consigne préalable pour obtenir un signal 62. Le signal 62 est soumis à une loi de régulation PID (proportionnel-intégrale-dérivée) par les blocs proportionnel 63, intégratif 64, et dérivatif 65, pour obtenir un signal 66 de régulation du moteur 8 de l'actionneur 5 du dispositif de dosage 1. Le régulateur 57 contrôle aussi l'ouverture et fermeture successives des vannes 46 des dispositifs de prélèvement 45, afin de prendre des échantillons successifs de chaque zone 43 et ainsi réguler chaque dispositif de dosage 1 de manière conséquente. Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. Par exemple, le dispositif de dosage pourrait être utilisé pour d'autres mélanges gazeux qu'un mélange gaz comburant-gaz combustible. Le deuxième ajutage pourrait être monté coulissant, et le premier fixe, de manière à ce que ce soit le deuxième qui soit déplacé par l'actionneur pour approcher et/ou écarter l'un de l'autre. Le four pourrait aussi être un four à une seule zone de traitement, mais par exemple à consigne de composition atmosphérique variable. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims (21)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif (1,1') pour le dosage d'un mélange d'au moins deux gaz, tels que, par exemple, du gaz comburant et un gaz 5 combustible, comprenant : un premier ajutage (23) comportant une partie convergente (24) et débouchant en une sortie (26), ce premier ajutage (23) communiquant en amont de ladite partie convergente (24) avec une première conduite d'amenée (2) d'un desdits gaz ; 10 un deuxième ajutage (35) en aval du premier ajutage (23), sensiblement coaxial à celui-ci et comportant au moins une partie convergente d'entrée (36) et une partie divergente de sortie (38), un desdits premier ou deuxième ajutage (23,35) étant monté coulissant par rapport à l'autre, la sortie (26) du premier ajutage (23) pouvant 15 ainsi être introduite dans l'entrée (36) du deuxième (35); une chambre (34), dans laquelle débouche une deuxième conduite d'amenée (3) pour un autre desdits gaz, en communication avec la sortie (26) du premier ajutage (23) et l'entrée (36) du deuxième ; et un actionneur (5,5') comportant : 20 • un moteur (8,8') avec un arbre de sortie (9) rotatif, et ^ une transmission entre ledit arbre rotatif (9) et l'ajutage coulissant pour convertir un mouvement de rotation de l'arbre (9) en un mouvement de déplacement axial de l'ajutage 25 coulissant ; ledit dispositif de dosage (1,1') étant caractérisé en ce que ladite transmission est autobloquante.
2. 2. Dispositif de dosage (1) suivant la revendication 1, dans lequel ladite transmission comporte un engrenage démultiplicateur (10) à 30 roue et vis sans fin couplé audit arbre rotatif (9), et un mécanisme de- conversion (11) couplé audit engrenage démultiplicateur (10) pour convertir le mouvement rotatif démultiplié en mouvement axial.
3. 3. Dispositif de dosage (1) suivant la revendication 2, dans lequel ledit mécanisme de conversion (11) est à vis et écrou.
4. 4. Dispositif de dosage (1) suivant la revendication 3, dans lequel ledit mécanisme (11) à vis et écrou comporte une vis (12) non-coaxiale mais sensiblement parallèle aux ajutages montée à l'extérieur du dispositif (1).
5. 5. Dispositif de dosage (1) suivant une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel ledit mécanisme (11) à vis et écrou comporte un écrou (13) au moins partiellement en matière synthétique.
6. 6. Dispositif de dosage (1') suivant la revendication 1, dans lequel ladite transmission est du type vis à billes.
7. 7. Dispositif de dosage (1,1') suivant une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins une fente axiale (29,31) dans une paroi du dispositif de dosage, traversée par une broche (28,30) connectée à l'ajutage coulissant.
8. 8. Dispositif de dosage (1,1') suivant la revendication 7, dans lequel ladite broche (28,30) est connectée à la transmission pour actionner le mouvement de déplacement axial de l'ajutage monté coulissant.
9. 9. Dispositif de dosage (1,1') suivant une quelconque des revendications 7 ou 8, comportant en outre des capteurs de position de ladite broche (28,30), tels que, par exemple, des capteurs (7) de fin de course.
10. 10.Four (42) comportant au moins une zone (43) de traitement thermique, un analyseur (56) des compositions atmosphériques de ladite au moins une zone (43), au moins un brûleur (44) par zone (43), au moins un dispositif de dosage (1,1') suivant une quelconque des revendications précédentes pour l'alimentation en gaz combustible et gaz comburant de l'au moins un brûleur (44) de chaque- 19 - zone (43), et un régulateur électronique (57) connecté audit analyseur (56) et à l'actionneur (5) dudit dispositif de dosage (1,1') pour maintenir dans chaque zone (43) une composition atmosphérique correspondant sensiblement à une consigne (61).
11. 11.Four (42) suivant la revendication précédente, dans lequel ledit régulateur électronique (57) est un régulateur PID.
12. 12.Four (42) suivant une quelconque des revendications 10 ou 11, comportant une pluralité desdites zones (43) en communication les unes avec les autres.
13. 13.Four (42) suivant une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel ledit analyseur (56) comporte au moins des capteurs d'oxygène et de monoxyde de carbone.
14. 14.Four (42) suivant une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel ledit analyseur (56) est en communication avec un dispositif de prélèvement (45) par zone (43).
15. 15.Four (42) suivant la revendication 14, comportant aussi une pompe d'extraction (47), et dans lequel chaque dispositif de prélèvement (45) comporte une vanne (46) à trois voies, dont une première voie est en communication avec la zone (43) correspondante, une deuxième voie avec ladite pompe d'extraction (47), et une troisième voie avec ledit analyseur (56).
16. 16.Four (42) suivant une quelconque des revendications 14 ou 15, comportant en outre, entre ledit au moins un dispositif de prélèvement (45) et ledit analyseur (56), un refroidisseur (50) muni d'une pompe automatique (51) d'évacuation des condensats, et de préférence, en aval dudit refroidisseur (50), un détecteur d'humidité (52).
17. 17.Four (42) suivant une quelconque des revendications 13 à 15, comportant en outre, entre ledit au moins un dispositif de prélèvement (45) et ledit analyseur (56), une pompe (53), de préférence connectée à un débitmètre (55) pour assurer un débit constant et/ou munie d'une soupape de sécurité (54). 2942865 - 20
18. 18.Four (42) suivant une quelconque des revendications 10 à 16 comportant en outre un dispositif (49) d'amenée d'un gaz de calibration vers l'analyseur (56).
19. 19.Four (42) d'austénitisation ou de recuit de fils métalliques 5 à feu nu suivant une quelconque des revendications 10 à 18.
20. 20.Four (42) suivant une quelconque des revendications 10 à 18, adapté au traitement de verre entre un four de fusion et un moule.
21. 21.Four (42) suivant une quelconque des revendications 10 à 18, adapté au traitement des métaux non ferreux ou réactifs.