Brevet FR2015854A1 — publié le 19700430

La présente invention se rapporte à un appareil servant à régler la fourniture de gaz d'une canalisation d'alimentation sous pression à un réservoir sous pression. ta présente invention s 'ap- plique particulièrement, mais non uniquement, à l'alimentation en air de l'appareil à chauffer le vent d'un haut fourneau et c'est cette application de l'invention qui va être décrite ici. Les appareils Vchaufer le vent des hauts fourneaux ou cowpers sont des échangeurs de chaleur à récupération utilisés pour chauffer le vent soufflé dans le haut-fourneau. Au moins deux appareils à chauffer le vent sont utilisés et dans un système à deux appareils, l'un d'entre eux est relié au haut fourneau et souffle le vent, tandis que l'autre appareil reçoit la chaleur et.est chauffé jusqu'à la température de fonctionnement. Lorsque l'appareil en train de souffler le vent devient trop froid pour continuer à chauffer l'air souffle', les appareils doivent être permutés, l'appareil froid étant réchauffé et l'appareil chaud soufflant le vent.L'appareil à chauffer le vent lui-même est un gros rése- voir sous pression et avant de lui faire souffler le vent et de le relier au haut fourneau, il doit être mis à la pression de la canalisation d'alimentation en air. Lorsque l'air est fourni de la canalisation à l'appareil à chauffer le vent pour le mettre sous pression, il risque de se produire une chute de pression dans la canalisation et dans l'air fourni au haut fourneau. Dans certains types de haut fourneau, en particulier dans ceux du type utilisé pour la fusion du zinc, il est essentiel que la chute de pression dans la canalisation soit maintenue à une valeur minimale. Suivant la présente invention, un appareil servant à régler l'alimentation en gaz d'une canalisation sous pression à un réservoir sous pression, afin ? d'éviter que la pression du gaz dans la canalisation ne tombe en dessous d'une valeur prédéterminée, comprend un moyen comparant la pression initiale du gaz dans la canalisation avant que le gaz ne soit fourni atiéservoir avec la pression suivante dans la canalisation, lorsque du gaz est fourni au réservoir, et servant à produire un signal d'écart repré- sentant la différence entre la pression initiale et la pression suivante, des soupapes étant commandées en réponse à ce signal d'écart, de manière à admettre du gaz de la canalisation dans le réaervoir sous pression à un régime qui empêche cette pression suivante du gaz de tomber,dans la canalisation,en dessous de la valeur prédéterminée. Lorsque les soupapes sont ouvertes pour permettre au gaz de s'écouler de la canalisation vers le réservoir sous pression, il en résulte une diminution de la pression dans la canalisation et l'appareil suivant la présente invention règle le régime suivant lequel le gaz est admis de la canalisation dans le réservoir, pour éviter que la pression du gaz dans la canalisation ne tomhe en dessous d'une valeur prédéterminée. tes soupapes peuvent être agencées de manière à s'ouvrir pour admettre une plus grande quantité de gaz dans le réservoir lorsque la pression appliquée aux soupapes augmente, et de manière à couper l'alimentation en gaz du réservoir lorsque la pression qui est appliquée aux soupapes diminue. Dans ce cas, d'autres moyens sont utilisés et reçoivent le signal d'écart, afin de produire un autre signal commandant les soupapes, l'autre signal diminuant à mesure que le signal d'écart augmente. Cet autre moyen peut se présenter sous la forme d'un relais de pression auquel on -applique une alimentation en gaz à une pression constante, et auquel on applique comme pression variable de gaz ledit signal d'écart, le relais fournissant un signal de pression qui diminue lorsque le signal d'écart augmente, et vice versa. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard du dessin annexé dont la figure unique représente schématiquement un appareil servant à régler leiSbit d'air entre une canalisation d'alimentation en air et les appareils à chauffer le vent d'un haut fourneau. Un haut fourneau (non représenté) comporte deux appareils à chauffer le vent i et 2, qui sont des réservoirs sous pression contenant des échangeurs de chaleur à récupération, et qui sont utilisés pour chauffer l'air avant de le souffler sous la forme du vent dans le haut fourneau. Au moins deux appareils à chauffer le vent doivent être utilisés, bien qu'on puisse en utiliser un plus grand nombre. tes appareils 1 et 2 sont reliés en parallèle par l'intermédiaire de soupapes 3 et 4, respectivement, à une canalisation d'alimentation 5 en air sous pression. L'air froid qui se trouve dans la canalisation est admis dans les appareils à chauffer le vent, tour à tour, de manière à être chauffé avant de souffler l'air dans les hauts fourneaux.Pendant que l'un des appareils, par exemple l'appareil i, est en train de souffler le vent, l'autre appareil reçoit de la chaleur et est chauffé jusqu'à la température de fonctionnement. Des soupapes 6 et 7, qui peuvent être réglées entre une position de fermeture et une position d'ouverture complète par un signal de pression qui leur est appliqué, sont montées en parallèle sur les soupapes 3 et 4, respectivement. Les sorties de relais à deux entres 8 et 9 sont reliéesaus soupapes 6 et 7 pour assurer leur réglage nécessaire. Une alimentation en air, par exemple à une pression manométrique des,05 bar, est reliée par l'intermédiaire d'un distributeur à trois directions à solénoSde 10 et d'une vanne à pointeau il aux entrées, A, de chacun des relais. Ces entrées des relais sont également reliées à une chambre dite de capacité 12.L'autre entrée B de chaque relais est reliée à la sortie d'un émetteur de différence de pression 17. L'émetteur comporte deux entrées, haute pression et basse pression, et l'entrée haute pression est reliée à un réservoir 14 qui, à son tour, est relié à la canalisation 5 par un clapet de retenue 15 et une vanne à pointeau 16 montée en parallèle sur le clapet de retenue 15 t'entrée basse pression de l'émetteur B est également reliée à la canalisation d'air 5. ta vanne à pointeau 16 est réglée de manière à permettre à la pression élevée de l'air dans le réservoir 14 de s'échapper lentement lorsque la pression dans la canalisation 5 tombe à une certaine valeur inférieure La pression de l'air dans le réservoir 14 s'élève de ce fait lorsque la pression s'élève dans la canalisation 5, mais elle ne tombe que lentement par suite de l'effet de la vanne à pointeau 16, lorsque la pression tombe dans la canalisation 5. L'entrée basse pression de l'émetteur de différence de pression 13 enregistre, par suite, la pression réelle de l'air de la canalisation 5, à tous moments, et l'entrée haute pression de l'émetteur de différence de pression 13 enregistre la pression réelle de l'air emmagasiné dans le réservoir. Lorsque la pression de l'air dans la canalisation 5 diminue, I'émetteuqae différence de pression 13 mesure la différence entre la pression réelle de l'air dans la canalisation 5, au moment de la chute de pression, et la pression de l'air dans la canalisation 5 avant cette chute de pression. L'appareil fonctionne de la manière suivante En supposant que l'appareil à chauffer le vent 1 est en train de souffler le vent et que l'appareil 2 est en cours de chauffage, alors la soupape 3 de l'appareil 1 est ouverte, la soupape 4 de l'appareil 2 est fermée, et les deux distributeurs à trois directions à solénoides 10 sont fermés, ce qui relie à l'atmosphère les entrées A des relais 8 et 9 et les chambres de capacité 12. La pression de la canalisation d'air est appliquée aux deux entrées de l'émetteur de différence de pression 13,et de l'air à la même pression que celle qui existe dans la canalisation est emmagasiné dans le réservoir 14. Des pressions égales agissant sur les deux entrées de l'émetteur, ce dernier est agencé de façon à donner un signal de sortie, par exemple de 0,21 bar. Ce signal de pression est appliqué aux entrées B des relais 8 et 9. De l'air, par exemple à une pression de 1,05 bar, est appliqué aux distributeurs 10, mais du fait que ceux-ci sont fermés, aucune pression n'est appliquée aux entrées A des relais 8 et 9. La pression de sortie de chacun des relais est alors égale à 0,21 bar et cette pression est appliquée aux soupapes 6 et 7, mais elle est insuffisante pour les faire ouvrir. Lorsque l'appareil à chauffer le vent 2 doit 8tre mis sous pression, le solénoïde du distributeur 10 associé à l'appareil 2 est excité, et de l'air à 1,05 bar est fourni à l'entrée A du relais 9 par l'intermédiaire de la vanne à pointeau 11. La vanne à pointeau est réglée de manière à assurer un échappement lent de l'air vers le relais et vers la chambre de capacité 12.L'élévation lente résultant de la pression appliquée à l'entrée A.du relais 9 produit une élévation lente de la pression de sortie du relais, et cette pression de sortie est appliquée à la soupape 7 de l'appareil 2, faisant ouvrir progressivement cette soupape pour admettre de l'air dans l'appareil à chauffer le vent. L'écoulement de l'air dans le second appareil, pendant qu'il est mis sous pression, produit une chute de pression de l'air dans la canalisation 5 et la pression appliquée à l'entrée basse pression de l'émetteur de différence lui fait enregistrer la chute de pression dans la canalisation 5. Le signal de pression appliqué à l'entrée haute pression de l'émetteur reste la pression emmagasinée dans le réservoir d'air, et la différence de pression entre ces deux signaux fait augmenter le signal de pression de sortie de l'émetteur.L'élévation de la pression de sortie de l'émetteur est proportionnelle à la différence de pression entre l'air se trouvant dans la canalisation et l'air se trouvant dans le réservoir.te signal produit par l'émetteur est envoyé à l'en- trée B du relais 9 et ee signal croissant s'oppose à la pression appliquée à l'entrée A du relais en produisant une chute dans la pression de sortie du relais.Cette chute du signal de pression de sortie du relais tend à faire fermer la soupape 7 et à limiter le débit de l'air vers l'appareil de chauffage. L'émetteur de différence de pression est réglé de manière à produire. son signal de sortie maximal lorsque la différence de pression qui lui est appliqué est égale à la chute de pression maximale permise dans la canalisation d'alimentation en air. Ce signal de sortie maximal de l'émetteur 17 est insuffisant pour faire fermer la soupape 7 quelle que soit la pression existante à l'entrée A et dans la chambre de capacité associée 12 du relais 9, et de cette manière, on atteint un état d'équilibre entre la sortie de l'émetteur de pression et l'ouverture de la soupape 7. lorsque l'appareil 2 se trouve mis à la m8me pression que la canalisation 5, la soupape 7 reste complètement ouverte. La 10 soupape 4 est alors ouverte et le distributeur à solénolde/asso- cié à l'appareil 2 est fermé. L'air se trouvant dans la chambre de capacité 12 associé et à l'entrée A du relais 9 s'échappe à l'atmosphère par un orifice d'échappement du distributeur à trois directions, et la pression appliquée à l'entrée A du relais 9 tombe à zéro. Lorsque la pression d'entrée appliquée à l'entrée A du relais 9 est zéro, la pression de sortie du relais 9 tombe à une valeur de 0,21 bar, ce qui fait fermer la soupape 7. Pendant la permutation entre l'appareil 1 et l'appareil 2, le distributeur 10 associé à l'appareil 1 est maintenu fermé et la pression appliquée à l'entrée A du relais 8 reste à zéro, de sorte que même lorsque la sortie de l'émetteur 13 augmente depuis sa valeur minimale, la soupape 6 reste fermée. De cette manière, l'appareil à chauffer le vent 1 peut être isolé de la canalisation d'air 5 en fermant la soupape 3, à volonté. L'installation est alors prête à passer de l'appareil 2 à l'appareil 1, dès que ce dernier a été réchauffé. Il va de soi que la présente invention n'a été décrit~ et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. - REVENDICATIONS 1. Appareil servant à régler le gaz fourni d'une canalisation sous pression à un réservoir sous pression2 afin d'éviter que la pression du gaz ne tombe dans la canalisation en dessous d'une valeur prédéterminée, appareil caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen comparant la pression initiale du gaz dans la canalisation avant que du gaz ne soit fourni au réservoir avec la pression suivante dans la canalisation, lorsque du gaz est fourni au réservoir, et produisant un signal d'écart représentant la différence entre ladite pression initiale et ladite pression suivante; des soupapes commandées en réponse à ce signal d'écart faisant admettre du gaz de la canalisation dans le réservoir sous pression à un régime qui empêche ladite pression suivante du gaz dans la canalisation de tomber en dessous de la valeur prédéterminée. 2. Appareil suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un autre moyen sensible au signal d'écart et pouvant fonctionner pour fournir un autre signal, qui varie en raison inverse du signal d'écart ; les soupapes pouvant fonctionner pour faire diminuer l'alimentation en gaz entre la canalisation et le réservoir sous pression en réponse à la diminution de cet autre signal. 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'admission servant à appliquer un signal d'admission à l'autre moyen, ce signal d'admission agissant en opposition au signal d'écart pour faire varier l'autre signal, de manière à faire commencer-l'alimentation entre la canalisation et le réservoir sous pression toutes les fois où la pression du gaz dans la canalisation n1 est pas inférieure à la valeur prédéterminée. 4. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen d'admission agit de manière à faire varier progressivement l'intensité du signal d'admission appliqué à l'autre moyen, entre une valeur minimale et une valeur maximale. 5. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le premier moyen comprend un émetteur de différence de pression, l'autre moyen comprenant un relais de pression, et le moyen d'admission comprenant un moyen de réglage de débit reliant une alimentation en gaz à pression constante au relais de pression. 6. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de réglage de débit comprend un distributeur de gaz à trois directions, et une soupape d'échappement faisant varier progressivement l'élévation de pression appliquée au relais de pression lorsque le distributeur à trois directions est ouvert. 7. Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de réglage du débit comprend une chambre de capacité communiquant avec une canalisation disposée entre la soupape d'échappement et le relais-de pression. 8. Appareil suivant l'une quelconque des revendications de 5 à 7, caractérisé en ce que l'émetteur de différence de pression est relié, respectivement, à la canalisation sous pression d'alimentation en gaz et à un réservoir de gaz relié à la canalisation d'alimentation par un clapet de retenue. 9. Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une soupape d'égalisation reliant le réservoir de gaz à la canalisation d'alimentation en gaz sous pression, en parallèle avec le clapet de retenue. 10. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un second réservoir sous pression relié à la canalisation d'alimentation en gaz par des secondes soupapes, et un second relais de pression servant à régler les secondes soupapes en réponse à des entrées provenant respectivement de l'émet- teur de différence de pression et d'un second moyen d'admission comprenant un moyen de réglage de débit servant relier l'alimentation en gaz à pression constante au second relais de pression. 11. Appareil suivant la revendication 10, caractérisé en ce que chacun des moyens de réglage de débit comprend une chambre de capacité communiquant avec des canalisations disposées entre l'alimentation en gaz à pression constante et les deux relais de pression, et un distributeur à trois directions servant à réduire la pression dans chacune des chambres de capacité après une mise sous pression complète du réservoir sous pression associé, les deux réservoirs sous pression étant reliés à la canalisation d'alimentation par des soupapes d'isolement, montées respectivement en parallèle avec les soupapes des réservoirs sous pression. 12. Appareil suivant la revendication il, caractérisé en sont ce que loeréservoirssous pression/des appareils à chauffer le vent comportant des échangeurs de chaleur à récupération et servant à chauffer le gaz provenant de la canalisation d'alimentation. 13. Procédé pour régler l'alimentation en gaz entre une canalisation d'alimentation sous pression et un réservoir sous pression, de manière à empêcher la pression du gaz de tomber dans la canalisation en dessous d'une valeur prédéterminée, carae- térisé en ce qu'il consiste à comparer la pression initiale du gaz dans la canalisation d'alimentation avant que du gaz ne soit fourni a réservoir avec-la pression suivante dans la canalisation, lorsque du gaz est fourni au réservoir, à produire un signal d'écart représentant la différence entre laditespression initiale et ladite pression suivante, etia régler des soupapes suivant ce signal d'écart de manière à admettre du gaz de la canalisation dans le réservoir sous pression à un régime qui empêche ladite pression suivante du gaz dans la canalisation de tomber en dessous de la valeur prédéterminée. 14. Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce qu'il consiste à produire un autre signal d'écart, les soupapes étant réglées de manière à faire diminuer l'alimentation en gaz e tre la canalisation et le réservoir sous pression en réponse à une diminutr.on de cet autre signal. 15. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce qu'il consiste à émettre un signal d'admission agissant en opposition au signal d'écart, de manière à faire varier l'autre si gnal et faire commencer l'alimentation en gaz entre la canalisation et le réservoir sous pression toutes les fois où la pression du gaz dans la canalisation n'est pas inférieure à la valeur prédéterminée. 16. Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce qu'on fait varier progressivement l'intensité du signal d'admission appliqué en opposition au signal d'écart, entre une valeur minimale et.une valeur maximale.