Embout de lance de gunitage à chaud

Description

[0001] L'invention concerne un embout de lance de gunitage pour projeter une poudre réfractaire au travers d'une flamme la lance étant reliée à une alimentation en gaz comburant, en gaz combustible et en poudre réfractaire, l'un des gaz étant le gaz porteur de la poudre dans l'embout.

[0002] Une lance de gunitage de ce type est connue notamment par le document FR 2 419 484. Plus généralement les techniques de gunitage ont fait l'objet de nombreux études et brevets: on pourra se reporter par exemple aux documents FR 2 168 916 et FR 2 066 355.

[0003] On sait que l'un des problèmes majeurs liés à ces techniques est celui d'obtenir une élévation maximale de la tempéreture de la poudre réfractaire avant que cette dernière atteigne la paroi à réparer, afin d'obtenir une couche de produit dense et homogène. Faute d'obtenir une température suffisamment élevée, on est obligé de se limiter à l'utilisation de produits peu réfractaires qui ne conviennent pas à toutes les applications.

[0004] Le préchauffage de la surface à réparer n'apporte pas une solution efficace au problème.

[0005] L'incorporation à la poudre réfractaire d'un élément combustible tel que le carbone s'est avérée peu favorable en raison de l'augmentation de la porosité du produit projeté due à la combustion incomplète du carbone. Le mélange à la poudre d'un métal brûlant dans l'oxygène avec dégagement de chaleur conduit à une technique coûteuse (par exemple dans ce cas du magnésium) quelquefois incompatible (par exemple, l'aluminium incompatible avec MgO) voire indésirable (par exemple dans le cas du fer qui abaisse la réfractarité) enfin dangereuse (en raison des risques de combustion du métal dans l'oxygène de transport).

[0006] La lance décrite dans le document FR 2419 784 dans laquelle l'oxygène d'un conduit central se mélange, à la sortie de la lance avec du gaz naturel véhiculant la poudre réfractaire à travers un conduit annulaire présente l'avantage de la simplicité. Cependant, la rendement de la lance reste peu élevé (brûleur de forts puissance pour une température de poudre faible).

[0007] Dans d'autres secteurs techniques tels celui du soudage ou de la métallisation par rechargement à chaud, on peut trouver des documents décrivant des têtes de brûleurs conçues dans le but de favoriser une division conjointe du courant de poudre et du courant de gaz combustible, par exemple, le GB-A-933839 décrit une tête de ce type constituée par un bloc métallique foré longitudinalement à plusieurs reprises de manière à y réaliser une pluralité de passages longitudinaux. La moitié d'entre eux est réservée à la poudre, l'autre moitié au courant gazeux combustible, les passages réservés à la poudre servant plus exactement de logement à des tubes rapportés, qui eux canalisent la poudre.

[0008] Une telle réalisation est relativement complexe. Ces forages sont des opérations coûteuses en main d'oeuvre, mais également par la matière première qui est enlevée. En outre, les espacements entre passages, imposés par la nécessité de conserver suffisamment de matière entre eux, ne sont pas favorables à l'intimité du mélange gaz-poudre recherchée à l'extrémité de sortie du brûleur pour atteindre les niveaux voulus de température de la poudre.

[0009] L'invention a pour but de proposer une lance de gunitage qui, tout en conservant la plus grande simplicité au niveau technique, permette cependant à la poudre d'atteindre des températures élevées, sans présenter toutefois les inconvénients des solutions ci-dessus mentionnées.

[0010] Ce but est atteint selon l'invention par un embout adaptable à l'extrémité d'une lance de gunitage pour projeter une poudre réfractaire au travers d'une flamme, la lance étant reliée à une alimentation en gaz comburant, en gaz combustible et en poudre réfractaire, l'un des gaz étant le gaz porteur de la poudre dans l'embout, cet embout, de forme généralement cylindrique, comportant une pluralité de tubes individuels disposés en au moins une couronne de tubes coaxiale à l'embout, débouchant d'un côté au niveau du nez de l'embout, et destinés à être reliés de l'autre côté à l'alimentation en poudre réfractaire et gaz porteur, ladite pluralité de tubes étant disposée entre deux parois sensiblement cylindriques de deux cylindres coaxiaux respectivement interne et externe, les interstices entre les tubes entre eux et entre les parois sensiblement cylindriques formant un espace de passage débouchant d'un côté au niveau du nez de l'embout et destiné à être relié par ailleurs à l'alimentation en gaz non porteur, le cylindre interne étant muni d'une fermeture frontale au niveau du nez de l'embout, tandis qu'il comporte des orifices faisant communiquer l'espace de passage intersticiel avec son volume intérieur creux, ce volume étant lui-même destiné à être relié à l'alimentation en gaz non porteur.

[0011] Il a été observé que le fractionnement de la poudre et de la flamme donne une flamme plus chaude, mieux répartie, c'est-à-dire conduisant à une bonne homogénéité de température au-delà des dards. Les particules de poudre se trouvent être également plus homogènes en pression et vitesses. Comme on obtient une flamme longue, le temps de contact des particules et de la flamme est suffisant pour assurer une température élevée de la poudre. Le produit rejeté est homogène et de faible porosité. Le rendement est élevé.

[0012] L'extrême simplicité de construction du dispositif selon l'invention permet une adaptation très souple au besoin; ainsi, il suffit pour augmenter la puissance, d'ajouter une ou plusieurs couronnes de tubes.

[0013] Par ailleurs, l'invention autorise l'utilisation d'un système de distribution entièrement pneumatique, mieux adapté que les systèmes à distributeur mécanique. Avantageusement, les tubes d'une même couronne sont disposés de façon contiguë, au moins au niveau du nez de l'embout.

[0014] Avantageusement, les couronnes de tubes sont disposées de façon sensiblement contiguë entre elles et vis-à-vis des parois cylindriques, au moins au niveau du nez de l'embout, le rapport des surfaces de sortie ainsi obtenues pour les différents conduits (tubes d'une part, interstices d'autre part) permettant une bonne combinaison des débits et des pressions.

[0015] Selon une caractéristique très intéressante de l'invention, l'embout est adaptable à l'extrémité d'une lance de gunitage du type comportant un conduit central relié à l'alimentation en gaz non porteur et entouré d'un conduit annulaire relié à l'alimentation en gaz porteur et une poudre réfractaire.

[0016] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'embout comporte au moins trente tubes.

[0017] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante d'un mode préféré de réalisation, en se référant au dessin annexé sur lequel:

- la figure 1 représente en coupe longitudinale un embout conforme à l'invention adapté sur l'extrémité d'une lance de gunitage traditionnelle;

- la figure 2 est une vue de gauche du nez de l'embout de la figure 1.

[0018] L'embout 1, assujetti à la lance de gunitage 2, comporte un barillet 3 porte-tubes maintenu sur l'extrémité frontale de la lance 2 au moyen d'une bague de maintien en acier inoxydable 4 brasée en 5 et 6 au barillet 3 et au contour cylindrique de la lance 2.

[0019] Le barillet d'acier inoxydable 3 comporte un alésage central 7 de relativement grand diamètre et deux couronnes d'alésage 8a et 8b dans lesquels s'insèrent 35 tubes de cuivre répartis sur deux couronnes de tubes 9a et 9b de 150 m de long et 3,8 mm de diamètre intérieur fixés à une de leurs extrémités par des brasures 10.

[0020] Les tubes 9a et 9b forment à leur autre extrémité le nez 11 de l'embout 1: ils sont contigus les uns aux autres à ce niveau, et sont enserrés entre les extrémités de deux parois sensiblement cylindriques respectivement interne 12 et externe 13.

[0021] La paroi externe 13 en cuivre ceinture la couronne de tubes 9b et est brasée sur le barillet 3. Quoique pouvant être qualifiée de sensiblement cylindrique, elle a, dans le mode de réalisation représenté, en fait une faible conicité de l'ordre de 3% adaptée à la convergence des tubes 9. La paroi 13 peut faire saillie légèrement au-delà du nez 11 de l'embout 1.

[0022] La paroi interne 12 a la forme d'un cylindre généralement creux, arasant le nez 11 de l'embout 1, fermé de ce côté par une paroi frontale 14 ménageant une cavité recevant un réfractaire isolant 15.

[0023] La paroi cylindrique 12 traverse l'alésage central 7 du barillet dans lequel elle est centrée par des nervures de centrage 16. Elle comporte un épaulement 17 au voisinage du nez de la lance 2.

[0024] La lance 2 comporte un conduit central 18 relié à une alimentation en gaz non porteur de poudre réfractaire, par exemple le comburant (ici de l'oxygène). Le conduit central 18 est séparé par une paroi annulaire 19 d'un conduit annulaire 20 relié à une alimentation en poudre réfractaire et en gaz porteur, par exemple Is gaz combustible.

[0025] L'épaulement 17 a un contour conique 21 qui ménage avec un contour également conique 22 du barillet 3 un passage annulaire conduisant la poudre réfractoire véhiculée par son gaz porteur depuis la sortie du conduit annulsire 20 jusqu'aux entrées des tubes 9. Un joint en cuivre 23 assurs l'étanchéité entre ledit passage annulaire et l'espace interstitiel entre les tubes 9 et les parois 12 et 13.

[0026] La paroi cylindrique 12 se prolonge vers l'intérieur du conduit 18 de la lance 2 et vient porter sur une portée 25 d'un tube d'adaptation 26 auquel elle est brasée en 27.

[0027] Huit orifices 28 font passer l'oxygène arrivant par le conduit central 18, dans l'espace de passage interstitiel 24 duquel il débouche au niveau du nez 11 de l'embout.

[0028] Une mince bague de laiton 29 (par exemple 1/2 mm d'épsisseur) peut être interposée entre les deux couronnes de tubes 9a et 9b, sur une petite longueur (15 mm par exemple).

[0029] Le fonctionnement du dispositif est clair: en injectant dans la lance d'une part l'oxygène gazeux et d'autre part la poudre réfractaire portée par le gaz combustible, la poudre et la flamme sont fractionnées, ce qui autorise un échauffement maximal de la poudre sans mettre en jeu la température de la paroi.

[0030] L'embout de l'invention est donc particulièrement bien adapté à la projection de produits à haute réfractarité dont l'utilisation est nécessaire en aciérie.

Revendications

1) Embout adaptable a l'extrémité d'une lance de gunitage pour projeter une poudre réfractaire au travers d'une flamme, la lance étant reliée à une alimentation en gaz comburant, en gaz combustible et en poudre réfractaire, l'un des gaz étant le gaz porteur de la poudre dans l'embout, cet embout (1), de forme généralement cylindrique, comportant une pluralité de tubes individuels (9) disposés en au moins une couronne (9a, 9b) de tubes coaxiale à l'embout (1 débouchant d'un côté au niveau du nez (1-1) de l'embout, et destinés à être reliés de l'autre côté à l'alimentation en poudre réfractaire et gaz porteur (20), ladite pluralité de tubes (9) étant disposée entre deux parois sensiblement cylindriques de deux cylindres coaxiaux respectivement interne (12) et externe (13), les interstices (24) entre les tubes (9) entre eux et entre les parois sensiblement cylindriques formant un espace de passage débouchant), d'un côté, au niveau du nez (11) de l'embout et destiné à être relié par ailleurs à l'alimentation en gaz non porteur (18), le cylindre interne (12) étant muni d'une fermeture frontale (14, 15) au niveau du nez (11) de l'embout, tandis qu'il comporte des orifices (28) faisant communiquer l'espace de passage intersticiel (24) avec son volume intérieur creux, ce volume étant lui-même destiné à être relié à l'alimentation en gaz non porteur (18).

2) Embout selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes (9) d'une même couronne sont disposés de façon contiguë, au moins au niveau du nez (11) de l'embout.

3) Embout selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la ou les couronnes (9a, 9b) de tubes sont disposées de façon sensiblement contiguë entre elles et vis-à-vis des parois cylindriques (12, 13), au moins au niveau du nez (11) de l'embout.

4) Embout selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'entre deux couronnes sensiblement contiguës (9a, 9b) est interposée une bague mince de maintien (29), au moins au niveau du nez (11) de l'embout.

5) Embout selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes (9) sont en cuivre.

6) Embout selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trente tubes (9) répartis sur deux couronnes (9a, 9b).

7) Ensemble formé par un embout selon l'une quelconque des revendications précédentes et une lance de gunitage, caractérisé en ce que la lance de gunitage (2) comporte un conduit central (18) relié è l'alimentation en gaz non porteur et entouré d'un conduit annulaire (20) relié à l'alimentation en gaz porteur et en poudre réfractaire.

8) Utilisation de l'embout selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou de l'ensemble selon la revendication 7, pour projeter une poudre réfractaire au travers d'une flamme avec comme gaz porteur le gaz combustible.

9) Utilisation de l'embout selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou de l'ensemble selon la revendication 7, pour projeter une poudre réfractaire au travers d'une flamme avec comme gaz comburant de l'oxygène.

Ansprüche

1. Düse zum Aufsetzen auf das Ende eines Spritzrohrs für das Spritzen eines feuerfesten Pulvers durch eine Flamme hindurch, wobei das Rohr mit einer Versorgungsquelle für Brenngas, einer Versorgungsquelle für Treibgas und einer Versorgungsquelle für feuerfestes Pulver verbunden ist und eines der Gase das Trägergas für das Pulver in die Düse ist und wobei diese im allgemeinen zylindrische Düse (1) eine Vielzahl von Einzelleitungen (9) aufweist, die in Form wenigstens eines zur Düse (1) koaxialen Kranzes (9a, 9b) angeordnet sind, wobei sie auf der einen Seite auf Höhe der Nase (11) der Düse münden und auf der anderen Seite mit der Versorgungsquelle für das feuerfeste Pulver und das Trägergas (20) verbindbar sind und die Vielzahl von Leitungen (9) zwischen zwei im wesentlichen zylindrischen Wänden zweier koaxialer Innen- bzw. Außenzylinder (12, 13) angeordnet sind, wobei die Zwischenräume (24) zwischen den Leitungen (9) und den im wesentlichen zylindrischen Wänden einen Durchlaßraum bilden, der auf der einen Seite auf Höhe der Nase (11) der Düse mündet und der im übrigen mit der Versorgungsguelle für das Nichtträgergas (18) verbindbar ist, während der Innenzylinder (12) mit einem Vorderverschluß (14, 15) auf Höhe der Nase (11) der Düse versehen ist und zugleich Öffnungen (28) aufweist, die den aus den Zwischenräumen bestehenden Durchlaßraum (24) mit dessen hohlem Innenvolumen verbinden, das wiederum mit der Versorgungsquelle für das Nichtträgergas (18) verbindbar ist.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (9) eines Kranzes derart angeordnet sind, daß sie sich wenigstens auf Höhe der Nase (11) der Düse berühren.

3. Düse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kränze (9a, 9b) der Leitungen derart angeordnet sind, daß sie sich untereinander berühren sowie die zylindrischen Wände (12, 13) berühren wenigstens auf Höhe der Nase (11) der Düse.

4. Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden im wesentlichen aneinandergrenzenden Kränzen (9a, 9b) ein dünner Haltering (29) wenigstens auf Höhe der Nase (11) der Düse zwischengeschaltet ist.

5. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (9) aus Kupfer bestehen.

6. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens dreißig entlang zweier Kränze (9a, 9b) verteilte Leitungen (9) aufweist.

7. Anordnung bestehend aus einer Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Spritzrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzrohr (9) eine zentrale Leitung (18) aufweist, die mit der Versorgungsquelle für das Nichtträgergas verbunden ist und von einer ringförmigen Leitung (20) umgeben ist, die mit der Versorgungsquelle für das Trägergas und das feuerfeste Pulver verbunden ist.

8. Verwendung einer Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder der Anordnung nach dem Anspruch 7, zum Spritzen eines feuerfesten Pulvers durch eine Flamme hindurch, wobei das Trägergas das Treibgas ist.

9. Verwendung einer Düse nach einem der Ansprüche 1 bvis 6 oder der Anordnung nach .dem Anspruch 7, zum Spritzen eines feuerfesten Pulvers durch eine Flamme hindurch, wobei das Brenngas Sauerstoff ist.

Claims

1. Nozzle adaptable to the end of a gunite spraying pipe for spraying a refractory powder across a flame, said pipe being connected to a supply of oxydant gas, combustible gas and refractory powder, one of said gases being the carrier gas for the powder in the pipe, nozzle, said nozzle (1) of a substantially cylindrical shape, comprising a plurality of individual tubes (9) disposed in at least one ring (9a, 9b) of tubes coaxial to the nozzle (1), opening out on one side at the level of the mouth (11) of the nozzle (1), and adapted to be connected on the other side to the supply of refractory powder and carrier gas (20), said plurality of tubes (9) being disposed between two substantially cylindrical walls of two coaxial cylinders, one on the inside (12) and one on the outside (13), the gaps (24) between the tubes (9) themselves and between the tubes and the substantially cylindrical walls forming a space of passage which opens out on one side at the level of the mouth (11) of the nozzle (1) and is adapted to be connected otherwise to the supply of non-carrier gas (18), the inside cylinder (12) being equipped with a front seal (14, 15) at the level of the mouth (11) of the nozzle (1) , whereas it comprises openings (28) for communication between the space of passage (24) between the tubes and its hollow inside volume, aaid volume being itself adapted to be connected to the supply of non-carrier gas (18).

2. Nozzle according to claim 1, charactarized in that the tubes (9) in one ring are in contiguous arrangement, at least at the level of the mouth (11) of the nozzle.

3. Nozzle according to either of claims 1 and 2, characterized in that the ring(s) (9a, 9b) of tubes are in substantially contiguous arrangement with respect to each other and with respect to the cylindrical walls (12, 13), at least at the level of the mouth (11) of the nozzle.

4. Nozzle according to claim 3, characterized in that a thin supporting ring (29) is inserted between two substantially contiguous rings (9a, 9b), at least at the level of the mouth (11) of the nozzle.

5. Nozzle according to any of the above claims, characterized in that the tubes (9) are made of copper.

6. Nozzle according to any of the above claims, characterized in that it comprises at least thirty tubes (9) distributed over two rings (9a, 9b).

7. A construction formed by an nozzle according to any of the above claims and a gunite spraying pipe, characterized in that the gunite spraying pipe (2) comprises a central conduit (18) connected to the supply of non-carrier gas and surrounded by an annular conduit (20) connected to the supply of carrier gas and refractory powder.

8. The use of the nozzle according to any of claims 1 to 6 or of the construction according to claim 7 for spraying a refractory powder across a flame, having the combustible gas as the carrier gas.

9. The use of the nozzle according to any of claims 1 to 6 or of the construction according to claim 7 for spraying a refractory powder across a flame, having oxygen as the oxydant gas.

Dessins