INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
En général, la canne amène le combustible au milieu de la tuyère et le vent entraine les particules dans le même sens que le combustible si bien que la vitesse relative des deux fluides est faible. Par ailleurs les dimensions des particules de combustible injecté dépendent des dimensions de ltorifice d'injecteur ainsi que de la pression de pulvéri station et de la viscosttS du combustible qui diminue très rapidement avec la température. Si les dimensions de 11 orifice du gicleur sont tros faibles, on obtient une bonne pulvérisation mais il est à craindre un dépôt de carbone obstruant très rapidement cet orifice.La pression du combustible, quton aurait intérêt à élever pour avoir une bonne pulvérisation, ne peut atteindre que quelques bars car on est obligé d'avoir une section d'orifice du gicleur relativement grande et si, avec cette section, on augmentait par trop la pression, les débits de combustibles seraient beaucoup trops élevés. Par consèquent, lorsque le débit de vent diminue, il faut diminuer le débit de combustible mais, à ce moment, la pulvérisation est inexistante et le brûleur "bave" ee qui provoque rapidement l'apparition d'une carbonisation aux alentours de l'orifice du gicleur qui obstrue celui-ci et qui provoque également une carbonisation du combustible dans la canne.En outre, la faible vitesse du combustible à la sortie de l'injecteur ne permet pas d'assurer la répartition convenable et égale dans une section droite de la tuyère.- On constate alors que ces particules pénétrant dans le vent à haute température ne peuvent atteindre les couches dtair proches des parois à tuyères. Or ce sont celles-ci.qui débitent le poids d'air comburant le plus élevé puisque lton sait que les couronnes les plus éloignées du centre dans une section circulaire ont une surface beaucoup plus grande que celles qui sont proches du centre, ctest--dire de 15axe de tuyère.On a essayé de remédier à cet inconvénient en augmentant le nombre de cannes par tuyère, ce qui, en fait, améliore la répartition du combustible dans les veines de vent mais ceci conduit à augmenter des risques de bouchage par la réduction du débit individuel que cela comporte.
Le troisième inconvénient concerne la mauvaise utilisation du vent et de l'oxygène injecté si toutes les tuyères ne sont pas équipées d'un dispositif d'injection dthydro- carbure. En effets il y aurait intér;t à les équiper toutes pour avoir une bonne répartition de combustible d'appoint dans toute la cuve du haut fourneau. Or, on a vu que les dispositifs actuels ne permettaient pas un accès et un démontage faciles, surtout dans certaines tuyères, si bien que certaines d'entre elles seulement peuvent être équipées.
Le quatrième inconvénient apparait lors des faibles débits de vent, lors des variation de débit de vent dans la marche de haut fourneau, lesquels surviennent, notamment, lorsqu inverse les flux dans une des tours cowper. Pendant ces faibles débits, le débit de combustible, avec les appareils actuels, reste constant, si bien que la pulvérisation est mauvaise et quelle entraine une mauvaise combustion et une apparition d'imbrulés dans les gaz issus du haut fourneau. En effet, on a observé que les particules hydrocarbure imbrulées introduites dans le creuset ou ltétalage du haut fourneau, malgré la haute température régnant dans ceux-ci, ne brulaient-pas et se retrouvaient dans le gaz issu du gueulard. Les imbrulés dans les gaz de haut fourneau entrainent de multiples inconvénients ultérieurement lors de leur utilisation dans les cowpers ou dans les turbines à gaz. Si cette marehe ralentie'se prolonge, il est nécessaire de démonter des injecteurs et de les remplacer par des têtes à orifices plus réduits.Cette substitution, en dehors du fait qu'elle est délicate, pénible et parfois impossible comme-on Iota vu ci-dessus, entraine des perturbations dans ltexploitation du haut fourneau. I1 faut préciser que dans la ,sarche normale d'un haut fourneau fonctionnant à contre pression et dont le vent est à très haute température, pendant l'inversion des cowpers, le débit de vent sur les tuyères peut diminuer de 40 à 100 plusieurs fois par heure. Or, pendant cette période transitoire, le débit d'hydrocarbure qui est asservi au débit de vent froid, a tendance à augmenter.Là encore des imbrûlés très importants apparaissent car le temps d'inversion des cowpers est de tordre de 6 à 10% de celui de fonctionnement du haut fourneau.
On a remédié partiellement à ces inconvénients en utilisant des injecteurs plus élaborés où la pulvérisation du combustible est assurée par de l'air à haute pression. Mais, dans ce cas, l'introduction d'air froid à l'entrée des tuyères tende à éliminer l'intérêt économique du procédé et la puissance absorbée par la compression de l'air est importante.
Le dispositif de l'invention permet d'éviter ces inconvénients.
I1 est caractérisé principalement par la combinaison a) d'au moins un injecteur à aiguille axiale se déplaçant longitudinalement pour obturer l'orifice d'injection à volonté, injecteur dans lequel circule un courant de combustible dont une partie seulement est injectée, tandis que l'autre partie retourne au dispositif d'alimentation en étant freinée plus ou moins pour régler le débit par variation de pression du combustible à l'orifice d'injection, ledit injecteur étant placé dans la paroi refroidie de la tuyère de manière à assurer une diffusion optimum du combustible dans le vent, tant en ce qui concerne la finesse de pulvérisation que ltdquitrépar- tition ; b) et d'un dispositif de régulation du débit de combustible asservi au débit de vent d'une tuyère ou d'un groupe de tuyères, ce groupe pouvant constituer ltensemble des tuyères du haut-fourneau, ledit dispositif fonctionnant d'après la diffèrence de débit entre l'entrée et la sortie de chaque injecter ou dtun groupe d'injecteurs et, dans ce dernier cas, pour que le débit total des injecteurs reste à une valeur voulue quel que soit le débit de chaque injecteur, même si ltun d'eux cesse de fonctionner, ce dernier cas survenant, notamment par l'intervention d'un dispositif de sécurité.
On a intérêt à ce que l'axe de l'inJecteur soit incliné par rapport à l'axe de la tuyère de manière à injecter le combustible à contre-courant du vent de façon à augmenter la vitesse relative des particules de combustibles par rapport au vent.
L'aiguille de l'injecteur est commandée par un vérin pneumatique qui est rappelé élastiquement par un ressort et ladite aiguille est convenablement guidée seulement dans sa partie opposée du gicleur de manière à laisser un espace libre pour le retour du combustible non injecté.
A chaque fois que c'est nécessaire, c'est-à-dire pour un injecteur, pour un groupe dfinjecteur et pour tous les injecteurs du haut fourneau, l'asservissement du débit de combustible par rapport au débit de vent est réalisé par une soupape laminant plus ou moins le flux de combustible dans la conduite de retour des injecteurs, ladite soupape étant actionnée par un moteur, un vérin par exemple, commandé par un dispositif dtasservissement composé dsun régulateur ;et d'un calculateur utilisant les données du débit de fuel et du débit de vent pour régler le débit de fuel en fonction d'un réglage manuel préétabli.L'asservissement complet peut notre réalisé que pour l'ensemble des injecteurs, un asservissement simplifié étant prévu pour chaque injecteur dtune tuyère de manière que ltarrivée de fuel soit coupée lorsque le débit sort des limites prescrites. Lesdits débits sont généralement mesurés par des diaphragmes.
Aves le dispositif de l'invention il est possible de faire varier le débit de fuel dans un rapport très étendu sans que la qualité de pulvérisation en souffre. On peut arrester complètement l'injection de combustible dans la tuyère sans etre obligé d'y substituer de la vapeur de lessivage qui refroidit l'installation. On améliore sensiblement la diffusion du combustible dans l'air comburant et, enfin-on évite le démontage des injecteurs pendant les arrets du haut-fourneau.
En effet, l'aiguille de l'injecteur peut obturer-ltorifice du gicleur et déboucher ce-lui-ci si jamais une croûte de combustible carbonisée s'y établit. Le combustible qui arrive dans un injecteur contribue à refroidir celui-ci. Comme dans le dispositif de l'invention le débit de combustible passant dans l'injecteur est.supt4rieur àu débit maximum injecté, on assure ainsi un refroidissement énergique ddit injecteur. En outre on peut s'arranger pour que I'injecteur lui-mme soit refroidi par la paroi de la tuyère. Dans ces conditions, il est inutile de procéder à des démontages fréquents de l'appareil. En consèquence, on peut équiper toutes les tuyères du haut-fourneau, même celles qui servent momentanément (tuyère de secours).
Le dispositif de régulation permettant une grande variation de pression dans le circuit, on peut faire varier le débit dans une gamme étendue. De plus comme certains des injecteurs peuvent être fermés totalement sans inconvénient, on peut réaliser une variation de débit infiniment plus importante que dans les systèmes classiques. On peut donc prévoir un asservissement complet du débit de combustible injecté au débit du vent.
La description ci-après donne quelques exemples non limitatif s du dispositif, objet de l'invention, qui sont illustrés par les dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est une coupe verticale de l'implanta- tion des injecteurs sur une tuyère dans la paroi dSun haut fourneau.
La figure 2 est une coupe suivant C-C de la figure 1.
ExemPle 3 On opère comme à l'exemple 1, à cette différence près qu'on remplace le polyanhydride polyazélaque par une quantité équimolaire de polyanhydride polysébacique.
Exenrple 4 On opère comme à l'exemple 1, à cela près qu'on remplace une quantité du prépolymère fournissant 2% des groupes époxy par un diépoxyde en une quantité fournissant le même nombre de groupes époxy.
Ce diépoxyde a les propriétés suivantes: point de fusion de 64 à 760C environ; équivalent d'époxyde de 450 à 525 environ, et masse moléculaire moyenne de 900 environ. Ce diépoxyde est représenté par la formule développée suivante, dans laquelle n = 2.
On mélange tout d'abord ce diépoxyde avec le polyanhydride polymère. Après avoir fait fondre la résine époxy solide, on ajoute le polyanhydride, en agitant, puis on ajoute la même proportion d' iodure de benzyl triméthyl ammonium (proportion relative au poids total de diépoxyde et de polyanhydride). On maintient la température B environ 90-1000C pendant une heure. On laisse le produit d'additionmélange refroidir, puis on broie jusqu'à l'obtention d'une fine poudre. On mélange ensuite cette poudre avec le prépolymère, et on traite de manière identique à exemple 1, puis on moule par compression dans des conditions identiques à celles de l'exemple 1.
Exemple 5 On opère comme à l'exemple 4 à cette différence près qu'on remplace une proportion du prépolymère fournissant 10% des groupes époxy par le diépoxyde utilisé à l'exemple 4, en une proportion fournissant le meme nombre de groupes époxy.
Exemple 6 On opère comme à l'exemple 4, à cette différence près qu'on remplace une proportion du prépolymère fournissant 20% des groupes époxy par le diépoxyde utilisé à l'exemple 4, en une proportion fournissait le même nombre de groupes époxy.
Exemple 7 On opère comme aux exemples 4, 5 et 6, à cette différence près qu'on utilise une quantité équimolaire d'un diépoxyde aliphatique à la place du diépoxyde aromatique. On réalise la synthèse de ce diépoxyde aliphatique de la manière suivante: dans un ballon tricot de 2000 ml, muni d'un agitateur, d'une ampoule à brome, d'un thermomètre et d'une arrivée d'azote, on ajoute 1 mole de 2,3-butanediol (91,12 g) et 4 moles d'épichlorhydrine (370 g). On maintient la température à 110 C tout en ajoutant 2 moles d'hydroxyde de sodium (80,0 g) goutte à goutte, sous forme de solution aqueuse à 30fa. On règle la vitesse d'addition de façon que le mélange réactionnel reste neutre. Au bout de 3 heures environ, on sépare la couche organique, on la sèche, on distille et on recueille un polymère.Ce produit polymère est représenté par la formule développée suivante:
Exemple 8 On opère comme aux exemples 1 à 4, à cette différence près qu'on prépare le prépolymère à partir, en poids, de 40fiv de méthacrylate de glycidyle et 60% de méthacrylate de méthyle et qu'on ajuste la quantité de polyanhydride polymère afin de compenser la modification du nombre des groupes époxy du prépolymère.
Exemple 9 On opère comme aux exemples 1 à 4, à cette différence près qu'en prépare le prépolymère à partir, en poids, de 35% de méthacrylate de glycidyle, 25% de méthacrylonitrile et 40% de méthacrylate de méthyle et qu'on ajuste la quantité de polyanhydride polymère afin de compenser la modification du nombre des groupes époxy du prépolymère.
Exemple 10 On opère comme aux exemples 1 à 4, à cette différence près qu'on prépare le prépolymère à partir, en poids, de 30% de méthacrylate de méthyle, 20% de méthacrylonitrile et 50% de méthacrylate de méthyle et qu'on ajuste la quantité de polyanhydride polymère afin de compenser la modification du nombre des groupes époxy du prépolymère.
Exemple il On opère comme à l'exemple 1, à cette différence près qu'on prépare le prépolymère à partir, en poids, de 30% de méthacrylate de gly cidyle, 205ru d'acrylonitrile et 50% de méthacrylate de méthyle et qu' on ajuste la quantité de polyanhydride polymère de façon à compenser la modification du nombre des groupes époxy du prépolymère.
Exemple 12 On opère comme aux exemples 1 à 4 , à cette différence près qu' on prépare le prépolymère à partir, en poids, de 20% de méthacrylate de glycidyle, 25% de méthacrylonitrile, 5% d'acrylate de butyle, 5% de méthacrylate de butyle, 5% dtacrylate de 2-éthyl hexyle et 407tu de méthacrylate de méthyle et qu'on ajuste la quantité de polyanhydride polymère utilisée de façon à compenser la modification du nombre des groupes époxy du prépolymère.
Exemple 13 On opère comme aux exemples 1 à 4, à cette différence près qu' on prépare le prépolymère à partir, en poids, de 15% de méthacrylate de glycidyle, 30% de méthacrylonitrile et 55 de méthacrylate de méthyle et qu'on ajuste la quantité de polyanhydride polymère utilisée de façen à compenser la modification du nombre des groupss époxy du prépolymère.
Exemple 14 On opère comme aux exemples 1 à 4, à cette différence près qu' on prépare le prépolymère à partir, en poids, de 35% de méthacrylate de glycidyle, 10 de méthacrylonitrile, 10% de styrène et 45% de méthacrylate de méthyle et qu'on ajuste la quantité d'anhydride polymère de façon à compenser la modification du nombre des groupes époxy du prépolymère.
ExemPle 15 On opère comme aux exemples 1 à 4, à cette différence près qu'on prépare le prépolymère à partir, en poids, de 15% de méthacrylate de glycidyle, 30% d'acrylonitrile et 55% de méthacrylate de méthyle et qu'on ajuste la quantité de polyanhydride polymère utilisée de façon à compenser la modification du nombre des groupes époxy du prépolymé- re.
Exemple 16 On opère comme aux exemples 1 à 4, à cette différence près qu' on prépare le prépolymère à partir, en poids, de 20% de méthacrylate de glycidyle, 30% d'acrylonitrile et 50o de méthacrylate de méthyle et qu'on ajuste la quantité de polyanhydride polymère utilisée de fa çon à compenser la modification du nombre des groupes époxy dans le prépolymère.
Ce procédé est en outre, caractérisé en ce qu'il comprend le fait de puiser la solution réfrigérante dans le bac suivant un débit sensiblement équivalent à celui de l'arrosage afin que la solution soit toujours à un niveau constant dans le bac, ainsi que dans un réservoir prévu au-dessus de l'étage d'arrosage et fournissant une réserve constante de solution d'arrosage afin que celuici ne subisse pas de fluctuations dans son débit.
Par ailleurs, selon l'invention, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus énoncé, est caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir alimenté en solution réfrigérante et situé au-dessus du bac contenant la même solution réfrigérante servant à la congélation du col des bouteilles pleines alors en position inversée, le fond de ce réservoir étant d'une part monté à une distance suffisante au-dessus du bac et du chemin de roulement pour les chariots supportant les bouteilles pour laisser passer cellesci sans gêne, et d'autre part portant des rampes d'arrosage de solution réfrigérante, ces rampes étant agencées longitudinalement au chemin de déplacement des bouteilles et encadrant chacune de celles-ci, afin que leurs jets d'arrosage distribuent la solution réfrigérante sur le corps des bouteilles sans atteindre ni se déposer dans la piqûre de celles-ci, laquelle solution s'écoule alors le long du col des bouteilles pour regagner le bac, un dispositif de pompage étant agencé pour reprendre la solution glacée débitée par les rampes afin de la renvoyer continuellement dans le réservoir de manière que son niveau aussi bien dans ce dernier que dans le bac soit toujours sensiblement constant.
Ce dispositif de réfrigération du contenu de bouteilles est en outre caractérisé en ce que lesdites rampes d'arrosage sont sous forme de canaux en U étroits agencés comme des nervures solidaires de la plaque de fond du réservoir, pendantes et longitudinales à celui-ci, leurs orifices d'arrosage étant prévus distribués dans leur partie inférieure, les orifices les plus hauts étant toutefois situés en dessous ou au plus au même niveau que la partie de pointe de la piqûre du fond des bouteilles ; chacun de ces canaux est conçu d'une largeur telle que deux bouteilles voisines puissent passer sans gêne de part et d'autre tout en laissant une certaine aisance de naissance aux jets d'arrosage, et de ce fait les canaux sont distribués à équidistance les uns des autres, l'entre-axes de deux canaux voisins étant égal à celui de deux bouteilles voisines les canaux extrêmes encadrant les bouteilles correspondantes sont garnis d'orifices d'arrosage seulement sur leur paroi intérieure et leur paroi extérieure se prolonge vers le haut pour former la paroi extérieure longitudinale du réservoir ou être solidaire de celle-ci ; par ailleurs, afin d'éviter que le givre puis la glace qui se formeraient sur le fond du réservoir au bout de quelques heures de fonctionnement, n'arrivent à réduire puis obstruer complètement le passage des bouteilles, des plaques isolantes sont prévues fixées sous le fond du réservoir dans les intervalles des canaux.
On notera par ailleurs que, selon l'invention, des trous d'évacuation de la solution réfrigérante sont prévus dans le fond de chacun des chariots porteurs des bouteilles, et de manière que la solution s'écoulant le long du corps et du col de celles-ci ne séjourne pas et regagne le bac suivant un débit équivalent à celui distribué sur les bouteilles et dans les chariots par les rampes d'arrosage.
Enfin, on comprendra que le dispositif selon l'invention est conditionné quant à sa largeur, par le nombre d'alvéoles que comprend chacun des chariots pour recevoir les goulots de bouteilles, le réservoir comportant autant de rampes plus une que de bouteilles contenues dans chaque chariot, la longueur de ce réservoir étant fonction du nombre de chariots que l'utilisateur désire déplacer simultanément au-dessus du bac de congélation en vue d'obtenir l'abaissement de la température du vin contenu dans les bouteilles, étant bien entendu que cet abaissement de température est proportionnel à la longueur du réservoir, c'est-à-dire à la longueur des rampes, et à la vitesse de déplacement des chariots.On doit noter par ailleurs, que selon l'invention, le dispositif d'arrosage n'est pas de préférence réalisé à partir d'un seul réservoir qui couvrirait l'ensemble du bac de congélation, mais de plusieurs réservoirs qui ne sont pas nécessairement jointifs, mais au contraire, espacés, de manière à ménager des temps de repos : la bouteille n'est plus soumise à l'arrosage, mais le froid continue de pénétrer à l'intérieur de la bouteille ; cette façon de procéder offre un double avantage : 1) le vin situé à la périphérie de la bouteille au contact du verre ne risque pas de prendre en glace, ce qui se produirait s'il était constamment soumis à l'arrosage et, 2) l'échange de température se trouve amélioré par le fait que la verrerie, après avoir été soumise à un premier arrosage, cède son froid au liquide pendant le temps de repos et se trouve de nouveau réchauffée lorsqu'elle pénètre à l'intérieur d'un dispositif d'arrosage : d'où meilleur échange de température.
D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront de la description suivante d'un exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif de réfrigération représenté dans les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe longitudinale sur le dispositif prise suivant la ligne 1-1 de la figure 2, et La figure 2 est une vue en coupe transversale du dispositif, prise suivant la ligne 2-2 de la figure 1.
En se référant- à ces figures, on voit que d'une manière générale le dispositif selon l'invention pour la réfrigération de bou teilles pleines, notamment de vin de Champagne ou de vin mousseux, en vue de leur dégorgement, comprend un bac B comprenant une solution réfrigérante pour la congélation des goulots, un chemin de roulement 3 pour déplacer un train de chariots Lt supportant des bouteilles 5 en position renversée, un réservoir supérieur R contenant une même solution réfrigérante et dont le fond supporte et est conçu pour former plusieurs rampes d'arrosage 6.Ce réservoir R est monté a-1essus du bac B de manière que son fond soit à une distance suffisante du fond des bouteilles pour laisser passer celles-ci sans gêne et entre les rampes d'arrosage 6. Ces rampes sont agencées longitudinalement au chemin de déplacement des bouteilles et encadrent chacune de celles-ci, afin que leurs jets d'arrosage J à travers des orifices 7, distribuent la solution réfrigérante sur le corps des bouteilles sans atteindre ni se déposer dans la piqûre de celles-ci. On remarquera que les rampes d'arrosage 6 sont sous forme de canaux en U étroits agencés comme des nervures solidaires de la plaque de fond du réservoir et pendantes de celui-ci.
Leurs orifices d'arrosage sont prévus distribués dans leur partie inférieure, les orifices les plus hauts étant toutefois en-dessous ou au plus au même niveau que la partie de pointe de la piqûre du fond des bouteilles.
Par ailleurs, comme on le remarque notamment dans la figure 2, les rampes 6 sont distribuées à équidistance les unes des autres et suivant un entre-axes égal à celui de deux bouteilles voisines, l'épaisseur de ces rampes étant prévue néanmoins inférieure au passage entre deux bouteilles de manière à ce que celles-ci ne frottent pas sur elles et ne gênent pas la naissance des jets d'arrosage.
On prévoit également fixées sous le fond du réservoir R et dans les intervalles des rampes des plaques isolantes 9 afin até- viter que le givre puis la glace qui se formeraient sur le fond du réservoir au bout de quelques heures de fonctionnement, n'arrivent à réduire puis à obstruer complètement le passage des bouteilles.
Un dispositif de pompage P est agencé entre le bac B et le réservoir R de manière que celui-ci soit alimenté continuellement en solution réfrigérante et suivant un débit sensiblement équivalent sinon supérieur à celui des rampes d'arrosage afin de maintenir un niveau constant de solution réfrigérante aussi bien dans le bac que dans le réservoir.
On notera par ailleurs, que selon l'invention des trous d'é vacuation 8, de la solution réfrigérante s'écoulant le long des cols des bouteilles, sont prévus dans le fond F de chacun des chariots Lt porteurs des bouteilles.
Enfin, on comprendra que les dimensions du point de vue longueur et largeur du réservoir R, sont conçues en fonction du nombre de bouteilles supportées par chaque chariot et suivant le nombre de chariots que l'utilisateur désire déplacer simultanément au-dessus du bac de congélation.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art.