LU84462A1

LU84462A1 - DEVICE FOR INTRODUCING QUANTITIES OF POWDERY MATERIALS INTO A PNEUMATIC PROPULSION FLUID AND APPLICATION TO THE INJECTION OF SOLID FUELS IN A TANK OVEN

Info

Publication number: LU84462A1
Application number: LU84462A
Authority: LU
Inventors: Ulveling Leon; Mailliet Pierre; Legille Edouard
Original assignee: Wurth Paul Sa
Priority date: 1982-11-10
Filing date: 1982-11-10
Publication date: 1984-06-13
Also published as: JPS59173211A; ZA837361B

Description

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La présente invention concerne un dispositif d'introduction de quantités dosées de matières pulvérulentes dans un fluidede propulsion pneumatique et, à titre d'application préférentielle ,l'injection de combustibles solides dans un 5 four à cuve.The present invention relates to a device for introducing metered quantities of pulverulent materials into a pneumatic propulsion fluid and, as a preferred application, injecting solid fuels into a shaft furnace.

* La demande de brevet européen No 0043606 décrit une installation de transport pneumatique de matières pulvérulentes * et, plus particulièrement, de la poudre de charbon ou de la lignite en vue de l'injection dans un four à cuve. La forma- 10 tion du courant pneumatique, c.à.d. l'introduction des particules pulvérulentes dans un courant d'air sous pression pour la propulsion de ces particules pulvérulentes est effectuée au moyen d'un sas à rotor alvéolaire , connu en soi. Il s'agit, en occurrence, d'un dispositif constitué essentielle-15 ment d'un rotor cylindrique pourvu sur sa périphérie d'un certain nombre de pallettes définissant un nombre correspondant d'alvéoles. Ce rotor tourne de manière étanche à l’intérieur d'un boîtier et la matière alimentée par le dessus est entraînée par les alvéoles vers le bas dans un courant 20 d'air sous pression servant de fluicfede propulsion. Cet air de propulsion entraîne les matières au fur et à mesure qu'elle est débitée par les alvéoles.* European patent application No. 0043606 describes an installation for pneumatically transporting pulverulent materials * and, more particularly, coal powder or lignite for injection into a tank furnace. The formation of the pneumatic current, i.e. the introduction of the pulverulent particles into a stream of pressurized air for the propulsion of these pulverulent particles is carried out by means of an airlock with an alveolar rotor, known per se. It is, in this case, a device essentially consisting of a cylindrical rotor provided on its periphery with a certain number of pallets defining a corresponding number of cells. This rotor rotates in a sealed manner inside a housing and the material supplied from above is drawn by the cells downward in a stream of pressurized air serving as propulsion fluid. This propelling air entrains the materials as it is delivered by the cells.

Dans ce genre de doseur se pose le problème de la fuite des particules très fines de la matière pulvérulente 25 le long de l'axe du rotor et des paliers dans lequel celui-ci tourne. En effet, ces particules extrêmement fines ont tendance à voyager partout et à être entraînées, pai^Suite ' r de la rotation, dans l'interstice circulaire subsistant entre i l'axe du rotor et la surface intérieuxedu palier. Cet inter- : 30 stice, si petit soit il, ne peut pas être éliminé pour éviter ? le frottement. En outre, la différence de pression existant entre l'atmoqfaère à l'extérieur du sas et la pression du fluide de propulsion agrave ce risque de fuite des particules à J travers des paliers.In this type of metering device, the problem arises of the leakage of very fine particles of the pulverulent material along the axis of the rotor and of the bearings in which it rotates. In fact, these extremely fine particles tend to travel everywhere and to be entrained, by rotation, in the circular gap remaining between the axis of the rotor and the interior surface of the bearing. This inter-: 30 stice, however small, cannot be eliminated to avoid? friction. In addition, the difference in pressure existing between the atmosphere outside the airlock and the pressure of the propulsion fluid aggravates this risk of particles leaking through bearings.

î ï ; 35 Indépendamment du risque d'usure prématurée à cause 1 du grippage occasionné par les particules pulvérulentes, une jj fuite de celles-ci réduit les moyens de contrôle du dosage.î ï; 35 Independently of the risk of premature wear due to the seizure caused by the powdery particles, a leakage of these reduces the means of controlling the dosage.

Le but de la présente invention est de prévoir un * « -2- % nouveau dispositif d'introduction de quantités dosées de matières pulvérulentes dans un fluicfe de propulsion pneumatique qui ne présente pas les inconvénients décrits ci-dessus.The object of the present invention is to provide a new device for introducing metered quantities of pulverulent materials into a pneumatic propulsion fluid which does not have the drawbacks described above.

A cet effet, le dispositif proposé par l'invention est 5 essentiellement caractérisé par un boîtier traversé,au moins en partie, axialement par un fluide sous pression et comprenant une ouverture latérale en communication avec un réservoir de matières pulvérulentes, dans lequel règne une pression supérieure à celle du fluide de propulsion, ce boîtier ren-10 fermant deux douilles coaxiales dont celle qui se trouve à l'intérieur est pourvue d'un alésage axial pour le passage du fluidede propulsion et dont l'une, au moins, est mobile autour de son axe longitudinal et est reliée, à cet effet, à un dispositif d'entraînement approprié, chacune des douilles 15 étant pourvue d'une fente au niveau de l'ouverture latérale du boîtier de façon que ces fentes puissent plus ou moins chevaucher ou se masquer mutuellement par rotation de la douille mobile et définir ainsi un passage plus ou moins grand entre le réservoir des matières pulvérulentes et le 20 fluidede propulsion traversant la douille intérieure.To this end, the device proposed by the invention is essentially characterized by a housing traversed, at least in part, axially by a pressurized fluid and comprising a lateral opening in communication with a reservoir of pulverulent materials, in which a pressure prevails greater than that of the propulsion fluid, this housing ren-10 closing two coaxial sockets of which that which is inside is provided with an axial bore for the passage of the propulsion fluid and of which at least one is movable around its longitudinal axis and is connected, for this purpose, to a suitable driving device, each of the sockets 15 being provided with a slot at the lateral opening of the housing so that these slots can more or less overlap or conceal each other by rotation of the movable bushing and thus define a more or less large passage between the pulverulent material reservoir and the propulsion fluid passing through the inner bushing erieure.

Dans um premier mode de réalisation, la douille intérieure est rotative, tandis que la douille extérieure est solidaire du boîtier fixe,alors que dans un deuxième mode de réalisation la douille intérieure est fixe ét la douille 25 extérieure est mobile. Ce dernier mode de réalisation a l'avantage, par rapport au premier, de réduire les risques * de formation d'un pont au niveau de l'ouverture latérale.In a first embodiment, the inner sleeve is rotatable, while the outer sleeve is secured to the fixed housing, while in a second embodiment the inner sleeve is fixed and the outer sleeve is movable. This latter embodiment has the advantage, compared with the first, of reducing the risks * of forming a bridge at the level of the lateral opening.

Les fentes dans les deux douilles sont soit de forme identiques, soit de forme complémentaires.The slots in the two sockets are either identical in shape or complementary in shape.

30 D'autres particularités de l'invention ressortiront de la description détaillée de deux modes de réalisation, présentée ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux dessins dans lesquels îOther features of the invention will emerge from the detailed description of two embodiments, presented below, by way of example, with reference to the drawings in which:

La Figure 1 montre une coupe axiale à travers un 35 premier mode de réalisation»Figure 1 shows an axial section through a first embodiment.

La Figure 2 montre une coupe axiale à travers un H deuxième mode de réalisation; -|r Les Figures 3a à 3d montrent des coupes axiales à -3- ! , * t travers les deux douilles dans différentes positions angulaires de la douille mobile et les Figures 4,5,6 et 7 montrent différentes variantes de forme des fentes dans les douilles dont les Figures a,b et 5 c illustrent les différentes positions.Figure 2 shows an axial section through a second H embodiment; - | r Figures 3a to 3d show axial sections at -3-! , * t through the two sockets in different angular positions of the movable socket and Figures 4,5,6 and 7 show different variants of the shape of the slots in the sockets of which Figures a, b and 5 c illustrate the different positions.

Le dispositif de dosage représenté à la Figure 1 est constitué d'un boîtier cylindrique 10 dont les deux bases sont fermées respectivement par une bride de fixation 12 et une plaque frontale 14. A l'intérieur du boîtier 10 se trouvent 10 deux douilles coaxiales 16 et 18. Dans le mode de réalisation représenté, la douille 18 est fixe et solidaire de la plaque frontale 14, alors que la douille 16 peut tourner autour de l'axe longitudinale O comme décrit, plus en détail, par la suite. La douille intérieure 16 comporte un alésage axial 20 15 communiquant avec une conduite de transport pneumatique 22.The metering device shown in Figure 1 consists of a cylindrical housing 10 whose two bases are closed respectively by a fixing flange 12 and a front plate 14. Inside the housing 10 are located 10 two coaxial sockets 16 and 18. In the embodiment shown, the sleeve 18 is fixed and integral with the front plate 14, while the sleeve 16 can rotate around the longitudinal axis O as described, in more detail, below. The inner sleeve 16 has an axial bore 20 communicating with a pneumatic conveying line 22.

Le boîtier 10 comporte deux tubulures latérales 24 et26, la tubulure 24 communiquant avec un réservoir de matières pulvérulentes, tandis que la tubulure 26 est embranchée sur une source d'air sous pression pour entraîner la matière 20 pulvérulente à travers la conduite 22.The housing 10 comprises two lateral tubes 24 and 26, the tube 24 communicating with a reservoir of pulverulent materials, while the tubing 26 is connected to a source of pressurized air to entrain the pulverulent material through the pipe 22.

La tubulure 26 communique à travers une chambre annulaire 28 directement avec U alésage:axial 20 de la douille intérieure 16. Les deux douilles 16 et 18 comportent chacune, au niveau de la tubulure 24 d'admission de la matière pulvé-25 rulente une fente latérale 30 respectivement 32, qui, suivant la position angulaire de la douille mobile 16 définissent un passage plus ou moins grand entre cette tubulure 24 et l’alésage axial 20. Les Figures 3a à 3d qui représentent des coupes transversales au niveau des fentes 30 et 32 montrent 30 différentes positions angulaires de la douille mobile intérieure 16. Dans la position selon la Figure 3a la douille 16 est tournée de façon que les fentes 30 et 32 soient parfaitement alignées l'une sur l'autre définissant ainsi un passage à ouverture maximale entre la tubulure 24 et l'alésage 20. Partant de la position selon la Figure 3a, une.rotation de * la douille 16 réduit progressivement la section de l'ouver-ture entre la tubulure 24 et l'alésage 20, comme le montrent les ELgures 3b et 3c,cette dernière correspondant à l'ouver- -4- « ture minimale. La Figure 3d montre la fermeture complète du dispositif.The tubing 26 communicates through an annular chamber 28 directly with a bore: axial 20 of the inner sleeve 16. The two sockets 16 and 18 each have, at the level of the tubing 24 for admitting the pulverized material-25 rulente a slot lateral 30 respectively 32, which, depending on the angular position of the movable sleeve 16 define a more or less large passage between this tube 24 and the axial bore 20. Figures 3a to 3d which show cross sections at the slots 30 and 32 show 30 different angular positions of the inner movable bush 16. In the position according to FIG. 3a, the bush 16 is rotated so that the slots 30 and 32 are perfectly aligned with each other, thus defining a passage with maximum opening. between the pipe 24 and the bore 20. Starting from the position according to FIG. 3a, une.rotation de * le bush 16 gradually reduces the section of the opening between the pipe 24 and the bore 20, as shown in ELgures 3b and 3c, the latter corresponding to the minimum aperture. Figure 3d shows the complete closure of the device.

En vue de la rotation de la douille mobile 16 il est prévu un arbre d'entraînement 34 disposé dans le prolonge-5 ment de la douille 16 du côté opposé à la conduite d'évacuation 22. Cet arbre 34 est logé dans le boîtier 10 par l'intermédiaire d'un roulement 36 et d'une bague d'étanchéité .38 évitant les fuites de l'air comprimé. Cet arbre d'entraînement 34 est rendu solidaire en rotation de la douille mobile 10 16, par exemple au moyen de deux griffes 40 diamétralement opposées et pénétrant dans des rainures frontales correspondantes de la douille 16.With a view to the rotation of the movable bush 16, a drive shaft 34 is provided which is arranged in the extension of the bush 16 on the side opposite to the discharge pipe 22. This shaft 34 is housed in the housing 10 by means of a bearing 36 and a sealing ring .38 preventing leaks of the compressed air. This drive shaft 34 is made to rotate with the movable bush 10 16, for example by means of two claws 40 diametrically opposite and penetrating into corresponding front grooves of the bush 16.

Cet arbre d'entraînement 34 est relié par une pièce intermêdaire 42 à un moteur électrique pas à pas. Dans un 15 prototype on a utilisé un moteur provoquant une rotation de 0,36° par impulsion électrique à une vitesse de 1 à 2 tours par minute.This drive shaft 34 is connected by an intermediate piece 42 to a stepping electric motor. In a prototype, a motor was used which caused a rotation of 0.36 ° by electrical impulse at a speed of 1 to 2 revolutions per minute.

Le fonctionnement du dispositif ressort clairement de sa description. L'air sous pression traverse, en prove-20 nance de la tubulure 26, la chambre anulaire 28^ l'alésage interne 20 en direction de la conduite pneumatique 22, en entraînant au passage la matière pulvérulente introduite à travers l'ouverture calibrée définie par les fentes 30 et 32 sous l'action d'une différence de pression existant entre 25 le réservoir de matière pulvérulente non montré et la pression de l'air dans l'aLésage 20.The operation of the device is clear from its description. The pressurized air passes through, from the tubing 26, the annular chamber 28 ^ the internal bore 20 in the direction of the pneumatic line 22, driving in passing the pulverulent material introduced through the defined calibrated opening through the slots 30 and 32 under the action of a pressure difference existing between the powdery material reservoir not shown and the air pressure in the bore 20.

Comparé au rotor alvéolaire, le progrès réalisé par le dispositif selon l'invention consiste essentiellement dans le fait que très peu de pièces sont en mouvement. Alors • 30 que dans les rotors à sas alvéolaire le changement de débit est effectué par modification de la vitesse de rotation du sas, une modification du débit dans le dispsositif proposé est réalisable moyennant une légère modification de la position angulaire de la douille mobile.Il importe même • î 35 de souligner, qu'à débit constant, aucune pièce n'est en mouvement.Compared to the cellular rotor, the progress made by the device according to the invention essentially consists in the fact that very few parts are in motion. Whereas in the rotors with alveolar airlock the change of flow rate is effected by modification of the speed of rotation of the airlock, a modification of the flow rate in the proposed device is achievable by means of a slight modification of the angular position of the mobile sleeve. It is even important to emphasize that, at constant flow, no part is in motion.

U Le fait qu'il n'y ait que très peu ou pas de pièces -=ir mécaniques en mouvement réduit, bien entendu, les risques k -5- \ • « de fuite des particules des matières pulvérulentes ainsi que le grippage de ces pièces. Si# malgré tout, des particules pouvaient s'échapper entre les deux douilles 16 et 18 en direction de la chambre anulaire 28 ces particules 5 seraient reprises par le courant d'air sous pression en provenance de la tubulure 26 et entraînées, à nouveau, en direction de la conduite d'évacuation pneumatique 22.U The fact that there are very few or no mechanical parts - = ir in motion reduces, of course, the risks k -5- \ • "of leakage of the particles of the pulverulent materials as well as the seizure of these rooms. If # despite everything, particles could escape between the two sockets 16 and 18 in the direction of the annular chamber 28 these particles 5 would be taken up by the stream of pressurized air from the tubing 26 and entrained, again, towards the pneumatic discharge line 22.

^ Dans le mode de réalisation de la Figure 2 on a utilisé les mêmes chiffres de références pour désigner les 10 mêmes éléments que ceux du mode de réalisation de la Figure 1 et les mêmes chiffres de références affectés de l'indice ' pour désigner des éléments analogues remplissant les mêmes fonctions.^ In the embodiment of Figure 2 we used the same reference numbers to designate the same elements as those of the embodiment of Figure 1 and the same reference numbers assigned the index 'to designate elements analogs performing the same functions.

La différence essentielle entre les deux modes de 15 réalisation est que dans le dispositif selon la Figure 2 la douille intérieure 16' est fixe et solidaire de la plaque frontale 14 alors que la douille extérieure 18' est mobile et reliée à cet effet à l'arbre d'entraînement 34 de la même manière que dans le mode de réalisation de la Figure 1.The essential difference between the two embodiments is that in the device according to FIG. 2 the inner bush 16 'is fixed and integral with the front plate 14 while the outer bush 18' is mobile and connected for this purpose to the drive shaft 34 in the same manner as in the embodiment of Figure 1.

20 Les deux fentes 30' et 32' prévues dans les douilles 16' et 18' définissent également la section du passage pour la matière pulvérulente.The two slots 30 'and 32' provided in the sockets 16 'and 18' also define the section of the passage for the pulverulent material.

Si le fonctionnement du dispositif selon la Figure 2 est absolument identique à celui du dispositif de la Figure 1, 25 il peut# néanmoins présenter un certain avantage du fait que c'est la douille extérieure qui est mobile au lieu de la douille intérieure. En effet# la matière pulvérulente étant amenée sous pression à travers la tubulure 24 pourrait avoir tendance à former un pont autour de la fente 32 ou 32' de la 30 douille 18 ou 18' et si c'est cette douille 18' qui est mobile le risque de formation d'un tel pont est, bien entendu# considérablement réduit.If the operation of the device according to FIG. 2 is absolutely identical to that of the device of FIG. 1, it can nevertheless have a certain advantage since it is the external sleeve which is mobile instead of the internal sleeve. Indeed # the pulverulent material being brought under pressure through the tubing 24 could tend to form a bridge around the slot 32 or 32 'of the socket 18 or 18' and if it is this socket 18 'which is movable the risk of such a bridge is, of course, considerably reduced.

Les Figures 4,5, 6 et 7 montrent différents fornes de sentes dans différentes positions telles que vues à 35 travers l'ouverture 24 et développées en plan. Dans le cas des Figures 4 il s'agit de simples fentes allongées 30 et 32 qui dans la ‘position selon la Figure 4a ne chevauchent que Λ très faiblement, définissant ainsi une section circulaire -6- minimale de passage de la matière. Une rotation de la douille mobile augmente la section de l'ouverture comme le montre la Figure 4b, la section de cette ouverture devenant maximale dans la position de la Figure 4c où les deux fentes 5 30 et 32 sont en position d'alignement.Figures 4,5, 6 and 7 show different pathways in different positions as viewed through the opening 24 and developed in plan. In the case of FIGS. 4 they are simple elongated slots 30 and 32 which in the ‘position according to FIG. 4a overlap only Λ very slightly, thus defining a minimum circular cross-section of the material. A rotation of the movable sleeve increases the section of the opening as shown in Figure 4b, the section of this opening becoming maximum in the position of Figure 4c where the two slots 5 and 32 are in the alignment position.

Pour les Figures 5,6 et 7 on a repris des positions correspondantes aux positions des Figures 4a,4b et 4c avec, 'toutefois, des variantes de formes des fentes. Les fentes de la série des Figures 5 sont plus larges que celles des 10 séries des Figures 4 ce qui permet un débit plus élevé.For FIGS. 5, 6 and 7, positions corresponding to the positions of FIGS. 4a, 4b and 4c have been adopted with, however, variant shapes of the slots. The slots of the series of Figures 5 are wider than those of the series of Figures 4 which allows a higher flow rate.

Les formes particulières des séries des Figures 6 et 7 présentent la particularité que la modification de la section de l'ouverture se fait aussi bien en longueur qu'en largeur. Ceci présente l'avantage que la variation de la section est 15 plus rapide ou que la douille mobile tourne moins pour une même modification. La modification de la section en largeur peut également contribuer à une réduction du risque de formation de pont.The particular forms of the series of Figures 6 and 7 have the particularity that the modification of the section of the opening is made both in length and in width. This has the advantage that the variation of the section is faster or that the movable sleeve turns less for the same modification. Changing the cross-section can also help reduce the risk of bridge formation.

Λ rΛ r

Claims

1, - Device for introducing metered quantities of pulverulent materials into a pneumatic propulsion fluid, characterized by a housing (10) traversed, at least in part, axially by a pressurized fluid comprising a lateral opening (24) in communication with a pulverulent matter reservoir, in which there is a pressure greater than that of the propulsion fluid, this housing (10) containing two coaxial sockets (16,18) (16 ', 18') including that which is inside is provided with an axial bore 10 (20) for the passage of the propulsion fluid and of which at least one is movable around its longitudinal axis 0 and is connected, for this purpose, to a drive device suitable, i each of the sockets (16,18) (16 ', 18') being provided with a slot j (30,32) (30 ', 32') at the level of the lateral opening (24) of the ^ 15 housing (10) so that these slots can more or less overlap or hide each other by rotation of the! movable bushing (16,18 ') and thus define a more or less large passage between the pulverulent material reservoir and the propulsion fluid passing through the inner bushing (16,16') 20 2, - Device according to claim 1, characterized in that the inner sleeve (16) is rotatable, while the outer sleeve is integral with the fixed housing.

3. Device according to claim 1, characterized in that the inner bush (16 ') is fixed and integral with the housing (10) and the movable outer bush (18').

4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the movable sleeve (16,18 ') is connected via a rotary drive shaft to an electric stepper motor. 5. Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the slots (30, 32) (30 ', 32') have an elongated shape with rounded edge.

6.- Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the slots (30,32) (30 ', 32') have Λ 1 R nnp -Ροττπα λ 11 ηηιτρρ rinnt- 1a "ΙιητΉκ an i nhpvanahpnt cnnt on * K -8- tip shape.

7.- Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the slots (30,32) (30 ', 321) have a triangular shape.

8. Application of a device for introducing. metered quantities of pulverulent matter in a pneumatic propulsion fluid according to any one of claims 1 to 7 in an installation for injecting solid fuels into a shaft furnace. / j y î - \: I. i. ‘F ·; ». F i. : - • - *