Brevet FR2541911A1 — publié le 19840907

Tuyère de pulvérisation. La présente invention se rapporte à une tuyère de pulvérisation qui permet d'éviter la production de poussière, améliore le taux d'adhérence de la matière pulvérisée et les propriétés physicochimiques de la matière appliquée et empêche le colmatage de la matière à pulvériser dans la buse de pulvérisation et/ou le tube d'amenée de matière, ainsi que la formation de grosses projections de matière à pulvériser à l'extrémité avant de la tuyère de pulvérisation. La tuyère de pulvérisation suivant l'invention convient particulièrement à des opérations de projection par pulvérisation pour poche de coulée, haut-fourneau, convertisseur, creuset mobile, four à arc, mélangeur, fours de types divers, cuve et lance dsinjection. Dans l'art antérieur, la pulvérisation à sec est connue comme étant l'un des procédés de projection de matériau de construction, notamment dsune matière réfractaire. Ce procédé est principalement caractérisé par l'addition d'un fluide (liquide, par exemple eau, ou gaz, par exemple oxygène, gaz inerte ou air), en un point approprié de la tuyère de pulvérisation. Dans ce procédé de pulvérisation à sec au moyen d'une tuyère de pulvérisation usuelle, plus la distance entre la zone d'addition de fluide et l'orifice de pulvérisation est courte, plus la production de poussière augmente, plus le taux d'adhérence de la matière pulvérisée diminue, plus les propriétés physico-chimiques de la matière appliquée se dégradent et plus il se forme de grosses projections à l'extrémité de la tuyère de pulvérisation. Bien qu'on puisse corriger ces défauts par augmentation de la distance définie ci-dessus, on rencontre alors une nouvelle difficulté. Plus précisément, la matière à pulvériser tend à s'accumuler sur la paroi intérieure du tube d'amenée de matière ou de la tuyère de pulvérisation, ce qui entraine le colmatage du tube ou de la tuyère.La figure 1 illustre une tuyère usuelle a du type rectiligne, qui comporte un passage rectiligne b à l'avant d'une partie c d'addition de fluide. Comme on peut facilement s'en rendre compte, une matière d à pulvériser s'accumule sur la paroi intérieure du passage rectiligne b. Ce phénomène est plus net dans le cas d'une tuyère de pulvérisation a comportant une partie courbe e qui est déviée sensiblement à angle droit par rapport à l'axe d'un tube f d'amenée de matière (figure 2 et figure 3). Cette tuyère de pulvérisation a présente les défauts suivants (1) Lorsque la partie c d'addition de fluide est située à l'arrière de la partie courbe e, le colmatage tend à se produire dans la partie courbe e, comme représenté sur la figure 2. Même s'il ne se produit pas de colmatage, la pulvérisation de la matière devient irrégulière. (2) Lorsque la partie c d'addition de fluide est située à l'avant de la partie courbe e, la production de poussière est augmentée, le taux d'adhérence de la matière est diminué, les propriétés de la matière appliquée deviennent moins bonnes et de grosses projections se forment à l'extrémité de la tuyère de pulvérisation a, comme représenté sur la figure 3. Pour supprimer les défauts ci-dessus, un dispositif utilisant une pièce vibrante g dans la partie avant de la tuyère de pulvérisation a a été réalisé. Ce dispositif a été appliqué à la tuyère de pulvérisation a comportant une partie courbe e, la pièce vibrante a étant montée dans la partie avant, située entre la partie courbe e et l'extrémité avant de la tuyère de pulvérisation a, une partie h d'injection d'air étant prévue autour de la tuyère de pulvérisation a, comme représenté sur la figure 4. Cette construction de tuyère de pulvérisation procure une pulvérisation un peu améliorée en ce qui concerne la prévention des grosses projections, l'amélioration du taux d'adhérence de la matière et la diminution de production de poussière. Toutefois; puisque la partie c d'addition de fluide doit être disposée entre la partie courbe e et l'extrémité avant de la tuyère de pulvérisation a, le mélange du fluide et de la matière à pulvériser est insuffisant, ce qui limite la diminution de production de poussière et l'amélioration du taux d'adhérence de la matière. Cette limitation peut être évitée par allongement de la distance L entre la partie c d'addition de fluide et l'extrémité avant de la tuyère de pulvérisation a.Toutefois, une telle tuyère de pulvérisation a ne peut pas être utilisée pour la pulvérisation dans un espace étroit, par exemple la paroi intérieure d'un four de type DH ou d'un four de type RH. La présente invention a pour objet une tùyère de pulvérisation qui permet d'éviter les divers inconvénients ci-dessus des tuyères et pulvérisations usuelles. L'invention vise également une tuyère de pul vérisation qui permet d'obtenir une diminution sensible de la production de poussière, une amélioration notable du taux d'adhérence de la matière, une amélioration importante des propriétés de la matière appliquée et une action de pulvérisation stable et uniforme. La présente invention a encore pour objet une tuyère de pulvérisation dans laquelle la distance entre la partie courbe et la bouche de- pulvérisa- tion de la tuyère peut être raccourcie, ce qui permet d'utiliser la tuyère même dans un espace étroit. En bref, la tuyère de pulvérisation suivant l'invention est caractérisée en ce qu'au moins deux pièces vibrantes sont prévues à l'intérieur de la tuyère de pulvérisation. L'invention sera mieux comprise à la iumière de la description de-ses formes de réalisation, non limitatives, représentées sur les dessins annexés, dans lesquels les figures 1 à 4 illustrent différentes tuyères de pulvérisation suivant l'art antérieur la figure 5 est une coupe longitudinale d'une tuyère de pulvérisation conforme à un premier mode de réalisation de l'invention la figure 6 est une coupe longitudinale d'une tuyère de pulvérisation conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; la figure 7 est une coupe longitudinale d'une variante de réalisation de la tuyère de pulvérisation ci-dessus ; et les figures 8 a 10 sont des coupes longitudinales de tuyères de pulvérisation conformes à des troisième à cinquième modes de réalisation de l'in~ vention, respectivement. La tuyère de pulvérisation conforme à la présente invention est décrite ci-après en détail, avec référence aux figures 5 a 10 des dessins annexés. La figure 5 représente une tuyère de pulvéri- sation 1, dans un premier mode de réalisation de l'invention. Comme cela apparait clairement sur le dessin, la tuyère de pulvérisation est du type rectiligne et comprend une partie rectiligne 1, une bouche de pulvérisation 2, à l'extrémité aval de la partie rectiligne 1, et une partie 3 d'addition de fluide, à l'extrémité amont de la partie rectiligne 1. La partie rectiligne 1 est constituée principalement de trois tubes la a îc qui sont raccordés en série. La partie 3 d'addition de fluide est raccordée à l'extrémité arrière du tube la. La partie 3 d'addition de fluide est essentiellement constituée d'un tube intérieur 4 et d'un tube extérieur 5 qui définissent entre eux une chambre 6 de circulation de fluide, un orifice d'introduction 7 dans le tube ex térieur 5 pour l'amenée d'un fluide désiré dans la chambre 6 de circulation de fluide et un orifice 8 de mélange de fluide dans le tube intérieur 4. Grace à cette construction, le fluide est mélangé dans le flux de matière à pulvériser qui circule dans la tuyère de pulvérisation. Le fluide peut être un liquide, par exemple de l'eau ou un liquide non aqueux, ou un gaz, par exemple de l'air, un gaz inerte ou de l'oxygène, ou un liant, en fonction de la nature de la matière à pulvériser et du mode de pulvérisation. En ce qui concerne encore la construction de la partie rectiligne 1, chaque tube la, lb, lc est muni d'une pièce vibrante 9a, 9b, 9c placée concentriquement dans le tube. Les pièces vibrantes sont de construction identique et cette construction est décrite ci-après avec référence à la pièce vibrante 9a. La pièce vibrante 9a est réalisée en matière élastique cylindrique, par exemple du caoutchouc, et elle a une configuration cylindrique. L'extrémité amont de la pièce vibrante est solidement reliée a la paroi intérieure du tube la et son extrémité aval est disposée librement dans l'extrémité arrière de la pièce vibrante 9b. La pièce vibrante 9a comporte également une pluralité de fentes long i- tudinales S, afin de donner une plus grande souplesse à la pièce vibrante 9a. Un tube extérieur 10 est disposé concentriquement autour du tube la, pour définir une chambre 11 d'injection d'air entre le tube extérieur 10 et le tube la. Un orifice 12 d'introduction d'air est prévu dans le tube extérieur 10, pour introduire l'air dans la chambre annulaire 11, et un orifice 13 d'injection d'air est prévu dans le tube la, pour introduire l'air comprimé dans le tube la. En raison de cette construction, la pièce vibrante 9a est vigoureusement mise en vibration par l'air comprimé. Pour régulariser l'écoulement de la matiè- re à pulvériser, les extrémités aval respectives des pièces vibrantes 9a, 9b chevauchent les extrémités amont des pièces vibrantes 9b, 9c. Dans la construction ci-dessus, puisque la tuyère de pulvérisation 1 comporte trois pièces vibrantes 9a, 9b, 9c qui vibrent fortement sous l'action de l'air comprimé, le fluide qui est introduit dans la matière à pulvériser, dans la partie 3 d'addition de fluide, est mélangé positivement a la matière a pulvériser, dans le passage rectiligne 1 de la tuyère de pulvérisation. Ceci permet d'éviter l'accumulation de la matière à pulvériser dans la tuyère de pulvérisation, la formation de poussière est également considérablement diminuée et le taux d'adhérence de la matière pulvérisée est très amé- lioré. Les figures 6 et 7 représentent une tuyère de 'pulvérisation, dans un deuxième mode de réalisa- tion de l'invention. Cette tuyère de pulvérisation est caractérisée en ce qu'elle comporte une partie coudée 20, pour projeter la matière à pulvériser dans une direction perpendiculaire à l'axe du tube d'amenée de matière.Cette tuyère comprend une bouche ou orifice 21 de pulvérisation, une partie 22 d'addition de fluide ot un fluide approprié quelconque est ajouté, une première pièce vibrante 23, par exemple un cylindre en caoutchouc, une partie 24 d'injection d'air pour mettre effectivement en vibration la première pièce vibrante 23, une deuxième pièce vibrante 25, une partie 26 d'injection d'air pour mettre effectivement en vibration la deuxième pièce vibrante 25, des attaches 27 et 28 pour tenir de façon fixe les deuxième et première pidces vibrantes 25 et 23 et un tube 29 d'amenée de matière, dont une extrémité est raccordée à l'extrémité arrière de la tuyère de pulvérisation. Dans la construction ci-dessus, la première pièce vibrante 23 sert à disperser suffisamment le fluide, de l'eau par exemple, dans le flux de matière à pulvériser, ce qui empeche l'accumulation de la matière à pulvériser dans la partie 22 d'addition de fluide et la production de poussière. La deuxième pièce vibrante 25 est utilisée pour produire les mêmes effets que la première pièce vibrante 23. Toutefois, il faut noter que cette pièce vibrante 25 est située à l'arrière de la partie coude 20 du tube de pulvérisation. Grâce a cette disposition, l'accumulation de la matière a pulvériser dans la partie coudée 20 peut être com plètement évitée. En outre, la distance L entre la partie coudée 20 et l'orifice de pulvérisation 21 peut être raccourcie. La figure 7 illustre une modification de la tuyère de pulvérisation ci-dessus, dans laquelle la partie coudée 20 est inclinée d'un angle 6 par rapport à l'axe du tube 29 d'amenee de matière. La figure 8 représente une tuyère de pulvérisation, dans un troisième mode de réalisation de l'invention. La deuxième pièce vibrante 35 est disposée concentriquement dans la première pièce vibrante 33, de façon à constituer une construction cylindrique double. Les première et deuxième pièces vibrantes 33, et 35 sont toutes deux reliées a un tube 40, en des points situés à l'arrière de la partie coude 30. Des intervalles annulaires sont formés entre la première pièce vibrante 33 et la deuxième pièce vibrante 35 et entre la deuxième pièce vibrante 35 et le tube 40, respectivement. Plusieurs fentes S, ménagées dans les pièces vibrantes respectives 33 et 35, sont situées à l'avant et à l'arrière de la partie coudée 41 de la tuyère de pulvérisation, respectivement.Bien que le tube 40 soit représenté sous la forme d'un tube rigide, il peut être réalise en matière flexible. Les repères 32 et 34 désignent une partie d'addition de fluide et les parties d'injection d'air, respectivement. La figure 9 représente une tuyère de pulvérisation, dans un quatrième mode de réalisation de l'invention. Le tube 50 est construit en matière flexible et peut être incliné dans une direction dé sirée, par la manoeuvre d'une tige de commande 51, de manière à prendre par exemple les positions indi quées en pointillés. Dans ce mode de réalisation, les première et deuxième pièces vibrantes 53 et 55 comportent des parties correspondantes de leurs fentes S en superposition les unes aux autres. Les repères 52 et 54 désignent une partie d'addition de fluide et des parties d'injection d'air, respectivement. La figure 10 représente une tuyère de pulvérisation, dans un cinquième mode de réalisation de l'invention. La tuyère de pulvérisation est utilisée pour la pulvérisation dans des cuves et elle est caractérisée en ce qu'elle comporte trois éléments de tubes 60, 61, 62 qui sont raccordés angulairement les uns aux autres pour former un long passage d'écoulement réfléchi. Les tubes 60, 61, 62 sont munis chacun des pièces vibrantes 60a, 61a, 62a et de parties d'injection d'air 60b, 61b, 61c. Le premier tube 60 comporte également une partie 63 d'addition de fluide. Le premier tube 60 porte à son extrémité amont deux pièces rotatives fourchues 64. Les pièces rotatives 64 sont supportées en rotation par une vanne rotative 65, de sorte qu'on peut faire pivoter la tuyère de pulvérisation de 90 degrés, pour l'-amener dans la position représentée en traits mixtes. Puisque la tuyère de pulvérisation de ce mode de réalisation comporte un long passage d'écoulement réfléchi et trois pièces vibrantes, le fluide ou le liant ajouté à la matière à pulvériser peuvent être mélangés complètement à la matière a pulvériser, ce qui permet d'obtenir les mêmes résultats que ceux qui ont été décrits à propos des modes de réalisation précedents. Bien qu'on utilise seulement deux ou trois pièces vibrantes dans les modes de réalisation cidessus (du premier au cinquième mode de réalisation), on peut utiliser quatre pièces vibrantes ou davantage, dans le passage rectiligne ou la partie coudée et/ou à l'avant et à l'arrière de la partie coudée de la tuyère de pulvérisation. Dans ce cas, un nombre correspondant de parties d'injection d'air doit être prévu dans la tuyère de pulvérisation ou le tube d'amenée de matière. En outre, la matière à pulvériser peut être non seulement la matière sèche mais également une matière "semi-sèche" contenant de l'eau. La tuyère de pulvérisation conforme à la présente invention peut également être utilisée dans une opération de pulvérisation qui emploie des brais ou des résines, seuls et sans utilisation d'eau. La pièce vibrante peut être réalisée en matière autre que le caoutchouc. Le tableau 1 ci-dessous indique les résultats d'un essai de pulvérisation effectué pour examiner les effets.de pulvérisation de la tuyère conforme a la présente invention. TABLEAU 1 Tuyère de Tuyère de Tuyère de pulvérisation pulvérisation pulvérisation suivant la usuelle sans usuelle avec présente invention pièce vibrante une pièce vibrante Position de l'addition même distance d'eau Figure 6 que l'invention Figure 4 Qualité de bonne (dispersion pulverisation uniforme) instable, colmatage bonne Production de presque sensible importante poussière aucune Garnissage de tuyère aucune se forme dans les se forme dans les parties rectiligne parties rectiligne et courbe et courbe Taux d'adhérence 94 % 57 % 78 % Porosité de la matière 33,3 % 36,3 % 35,8 % appliquée REVENDICATIONS 1. Tuyère de pulvérisation, caractérisée en ce qu'au moins deux pièces vibrantes (9a, 9b) sont disposées a l'intérieur de la tuyère. 2. Tuyère de pulvérisation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un passage rectiligne (1) et en ce que toutes les pièces vibrantes sont disposées dans ce passage rectiligne de la tuyère de pulvérisation. 3. Tuyère de pulvérisation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le tube de pulvérisation comporte une partie coude et en ce que les pièces vibrantes (33, 35) sont disposées à l'avant et à l'arrière de cette partie coudée de la tuyère de pulvérisation. 4. Tuyère de pulvérisation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de parties coudées (60, 61, 62) et en ce que les pièces vibrantes (60a, 61a, 62a) sont disposées à l'avant et à l'arrière de chacune de ces parties coudées. 5. Tuyère de pulvérisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les pièces vibrantes sont des cylindres en caoutchouc comportant des fentes (S) longitudinales.