MXPA99005608A - Chorro de gas coherente supersonico para proporcionar gas a un liquido - Google Patents

Abstract

Un sistema para establecer y mantener un (chorro de gas coherente supersónico, efectivo ya sea con un gas oxidante o un gas inerte, que emplea una boquilla convergente/divergente para el establecimiento de una velocidad supersónica inicial sin interrupciones, y una cubierta de llamas de tres capas definida, de movimiento más lento, coaxial con el chorro para el mantenimiento efectivo de O velocidad supersónica. La invención es particularmenteútil para proveer un gas hacia una mezcla de líquido.

Description

CHORRO DE GAS COHERENTE SUPERSÓNICO PARA PROPORCIONAR GAS A UN LÍQUIDO Campo Técnico Esta invención se refiere generalmente a un método para producir y mantener un flujo supersónico de gas. La invención es particularmente ventajosa cuando la composición del gas cambia. La invención puede ser utilizada para proveer gas a un líquido.

Antecedentes de la Invención Por lo general se desea establecer un flujo de gas. Por ejemplo, un flujo de gas puede ser inyectado a un líquido por una o más de varias razones. Un gas reactivo puede ser inyectado a un líquido para reaccionar con uno o más componentes de líquido, tales como, por ejemplo, la inyección de oxígeno ha fierro fundido para reaccionar con carbono dentro del fierro fundido para descarburizar el fierro y proporcionar calor al fierro fundido. El oxígeno puede ser inyectado a otros metales fundidos tales como cobre, plomo y zinc para propósitos de fundición o refinación a un líquido acuoso o líquido de hidrocarburo para realizar una reacción de oxidación. Un gas no oxidante, tal como un gas inerte, puede ser inyectado a un líquido para agitar el líquido con el fin de promover, por ejemplo, una mejor distribución de temperatura o una mejor distribución de componente a través de líquido. Por lo genera! el líquido está contenido en un recipiente tai como un reactor o un recipiente de fundición, en donde el líquido forma una combinación dentro del recipiente conformándose al fondo y a cierta longitud de las paredes laterales del recipiente, y teniendo una superficie superior. Cuando se inyecta gas a la combinación de líquido, es deseable tener lo más de flujo de gas que sea posible en el líquido para realizar el intento de la inyección de gas. Por consiguiente, el gas es inyectado a partir de un dispositivo de inyección de gas al líquido por abajo de la superficie del líquido. Si la boquilla para un chorro de gas normal estuviera separada a cierta distancia por arriba de la superficie del líquido, entonces mucho del gas que choca sobre la superficie será desviado hacia la superficie del líquido y no entrará a la combinación de líquido. Además, dicha acción ocasiona ia salpicadura del líquido, lo cual puede dar como resultado la pérdida del material y problemas de operación. La inyección sumergida de gas hacia el líquido utilizando dispositivos de inyección de gas montados en la parte inferior o en ia pared lateral. aunque muy efectivos, tienen problemas operacionales cuando el líquido es un líquido corrosivo o está a una temperatura muy alta, ya que estas condiciones pueden ocasionar un rápido deterioro del dispositivo de inyección de gas y desgaste localizado del forro de recipiente dando como resultado tanto la necesidad de sistemas de enfriamiento externos sofisticados como frecuentes interruDcones para el mantenimiento y altos costos de operación Una" necesidad" es llevar la punta o boquilla del dispositivo de inyección de gas cerca de la superficie de la combinación de líquido, mientras se evita el contacto con la superficie del líquido y para inyectar el líquido desde el dispositivo de inyección de gas a una alta velocidad, de manera que una porción significativa del gas pasa hacia el líquido Sin embargo, esta necesidad sigue siendo no satisfactoria, ya que la cercanía de la punta del dispositivo de gas de inyección a la superficie del líquido puede dar como resultado todavía un daño significativo a este equipo Además, en casos en donde la superficie del líquido no es estable, la boquilla podría estar constantemente en movimiento representando la superficie en movimiento, de manera que la inyección de gas ocurre de en el sitio deseado y la distancia requerida entre la punta de lanza y la superficie de baño podría ser mantenida Para hornos de arco eléctrico, esto requiere de manipuladores de lanza hidráulicamente accionados, complicados, los cuales son costosos y requieren de un mantenimiento extenso Otra ventaja es utilizar una tubería que sea introducida a través de la superficie de la combinación de líquido Por ejemplo, por lo general se utilizan tuberías enfriadas sin agua para inyectar oxigeno al baño de acero fundido en un horno de arco eléctrico Sin embargo esta necesidad tampoco es satisfactoria, ya que el rápido desgaste de la tubería requiere de manipuladores de tubería hidráulicamente accionados, complicados asi como un equipo de alimentación de tubería para compensar el rápido desgaste de la tL'oer.a Ademas la perdida de tubería, la cual debe ser remplazada continuamente, es costosa Estos problemas pueden ser resueltos si se pudiera establecer un chorro coherente Un chorro de gas coherente retiene su diámetro y velocidad, después de expulsarse a partir de una boquilla, más de lo que lo hace un chorro de gas normal Con un chorro coherente, la punta inyectora puede ser colocada significativamente más lejos de la superficie de líquido, mientras sigue permitiendo que virtualmente todo el gas dentro del chorro de gas coherente penetre a la superficie de líquido Se sabe que un chorro coherente de un gas oxidante puede ser establecido rodeando el chorro de gas de oxidación después de su expulsión a partir de una boquilla con una cubierta de llamas formada por una corriente anular de combustible alrededor del chorro de gas oxidante y una corriente de oxidante anular a la corriente de combustible El combustible y el oxidante se queman para formar la cubierta de llamas, la cual fluye coaxialmente con la corriente de gas oxidante y lo mantiene coherente para una larga distancia después de la expulsión a partir de la boquilla Sin embargo, esta disposición de cubierta de llamas no trabaja bien si el gas es un gas inerte En tales situaciones, la velocidad del chorro de gas es rápidamente reducida y la coherencia del chorro de gas inerte se deteriora rápidamente Esto es un problema particular cuando se desea conmutar a partir de un gas oxidante a un gas inerte ya que esto requiere la alteración del sistema de expulsión de la-za de gas Por consiguiente, es un objeto de esta invención proporcionar un método para mantener la velocidad y la coherencia de un chorro de gas sin considerar si el chorro de gas es un chorro de gas oxidante o inerte. Es otro objeto de esta invención proporcionar un método para mantener la velocidad y la coherencia de un chorro de gas, mientras se permite que la composición del chorro de gas sea cambiada.

Compendio de la Invención Los objetos anteriores y otros más, los cuales serán evidentes para aquellos expertos en la técnica después de leer esta descripción, se obtienen a través de la presente invención, un aspecto de la cual es: Un método para establecer una corriente de gas principal coherente de alta velocidad, que comprende: (A) expulsar un gas principal a partir de una lanza que tiene una boquilla convergente/divergente para formar una corriente de gas principal teniendo una velocidad supersónica; (B) expulsar un flujo de un primer oxidante a partir de la lanza anularmente hacia la corriente de gas principal, dicho flujo de primer oxidante teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal; (C) expulsar un flujo de combustible de la lanza anularmente hacia el flujo del primer oxidante, dicho flujo de combustible teniendo una velocidad menor que aquella ce la corriente de gas principal; (D) expulsar un flujo de un segundo oxidante a partir de la lanza anularmente hacia el flujo de combustible, dicho flujo del segundo oxidante teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal; (E) quemar el combustible con por lo menos uno del primer oxidante y el segundo oxidante para formar una cubierta de llamas alrededor de la corriente de gas principal. Otro aspecto de la invención es: Un aparato para establecer una corriente de gas principal coherente de alta velocidad, que comprende: (A) una lanza que tiene un pasaje de gas principal comunicándose con una boquilla convergente/divergente para expulsar un gas principal hacia un espacio de expulsión; (B) primeros medios de pasaje dentro de la lanza para expulsar un flujo de un primer oxidante hacia el espacio de expulsión anularmente a la corriente de gas principal; (C) segundos medios de pasaje dentro de la lanza para expulsar un flujo de combustible hacia el espacio de expulsión anularmente hacia el flujo del primer oxidante: y (D) terceros medios de pasaje dentro de la lanza para expulsar un flujo de segundo oxidante hacia el espacio de expulsión anularmente hacia el flujo de combustible. Un aspecto más de la invención es: Un método para proporcionar gas a un líquido, que comprende.

(A) expulsar un gas principal de una lanza que tiene una boquilla convergente/divergente para formar una corriente de gas principal teniendo una velocidad supersónica; (B) expulsar un flujo de un primer oxidante de la lanza anularmente hacia la corriente de gas principal, dicho flujo de primer oxidante teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal; (C) expulsar un flujo de combustible de la lanza anuiarmente hacia el flujo del primer oxidante, el flujo de combustible teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal; (D) expulsar un flujo del segundo oxidante a partir de la lanza anularmente hacia el flujo de combustible, dicho flujo del segundo oxidante teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal; (E) quemar el combustible con por lo menos uno del primer oxidante y el segundo oxidante para formar una cubierta de llamas alrededor de la corriente de gas principal; y (F) hacer pasar el gas desde la corriente de gas principal hacia un líquido. - Como se utiliza en la presente, el término "anularmente" representa la forma de un anillo. Como se utiliza en la presente, el término "gas inerte" significa un gas puro o una mezcla de gas teniendo una concentración de oxígeno, la cual es menor que 5% molar. - Como se _ut¡l?za en la presente, el término "gas oxidante" representa un gas puro o una mezcla de gas teniendo una concentración de oxígeno de al menos 5% molar. Como se utiliza en la presente, el término "cubierta de llama" significa una corriente de combustión anular substancialmente coaxial con la corriente de gas principal.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una vista en sección transversal de una modalidad de la sección de punta de una lanza, la cual puede ser utilizada en la práctica de esta invención. La Figura 2 es una vista de cabeza de sección de punta de lanza ilustrada en la Figura 1. La Figura 3 es una representación de la lanza mostrada en la Figura 1 durante operación. La Figura 4 es una vista en sección transversal de otra modalidad de la sección de punta de una lanza, la cual puede ser utilizada en la práctica de esta invención. Los números en los dibujos son iguales para elementos comunes.

Descripción Detallada La invención permite el establecimiento y mantenimiento de un chorro de gas coherente sin considerar si el gas es un gas oxidante o es un gas inerte y además, permite que el gas cambie, tal como de un chorro oxidante a un inerte, o viceversa, sin ningún deterioro significativo de la coherencia y sin requerir de ningún cambio de equipo más que aquel necesario para suministrar el diferente gas principal. Además, la invención permite la concentración de oxígeno de un gas principal oxidante que cambie sin encontrar ninguna pérdida significativa de coherencia en el chorro de gas principal. La invención será descrita con detalle haciendo referencia a los dibujos. Haciendo referencia ahora a las Figuras 1 y 3, se muestra en sección transversal una sección de punta de lanza 1 de una lanza que puede ser utilizada para practicar la invención. La sección de punta de lanza 1 incluye un pasaje de gas principal 2, que se comunica con una fuente de gas principal (no mostrada). El gas principal puede ser un gas oxidante o un gas inerte. Ejemplos de un gas oxidante incluyen aire, aire rico en oxígeno teniendo una concentración de oxígeno de al menos 30% molar, particularmente al menos 90% molar, y oxígeno técnicamente puro teniendo una concentración de oxígeno de 99.5% molar o más. Ejemplos de un gas inerte incluyen nitrógeno, argón, dióxido de carbono, hidrógeno, helio, hidrocarburo gaseoso y mezclas comprendiendo dos o más de los mis mó s . El pasaje de gas principal 2 se comunica con la boquilla convergente/divergente 3 en la entrada de boquilla 4. La boquilla tiene una salida 5. la cual se comunica con el espacio de expulsión 6 en donde los gases son inyectados. La salida de boquilla 5 tiene un diámetro genera I Tiente dentro de la escala de 0.254 a 7.62 cm, de preferencia dentro de la escala de 1.27 a 5 08 cm.

Preferiblemente, como se ilustra en las Figuras 1 y 3, el espacio de expulsión 6 está inicialmente confinada por una sección de extensión de punta de lanza 7 y después se abre hacia un volumen mayor corriente abajo de la sección de extensión 7. La sección de extensión 7 típicamente tiene una longitud de 1.27 a 10.16 cm y sirve para estabilizar la combustión del combustible anular y el oxidante para formar una cubierta de llamas 11 teniendo una estabilidad mayor en las etapas iniciales después de la expulsión a partir de la sección de punta de lanza que pudiera ser el caso sin el uso de la sección de extensión para formar el espacio de expulsión inicial confinado. El gas principal pasa de la fuente de gas principal a través del pasaje de gas principal 2 y hacia la boquilla 3 a través de la entrada 4. El gas se acelera en la porción divergente de la boquilla, de manera que está a una velocidad supersónica cuando es expulsado desde la boquilla de salida 5 hacia el espacio de expulsión 6. La boquilla convergente/divergente permite la obtención inicial de velocidad supersónica sin interrupción. Una boquilla de agujero recto podría ocasionar la expansión del gas para lograr la velocidad supersónica para que ocurra después de que el gas deja la boquilla ocasionando varios ciclos de pulsación de expansión y contracción antes de alcanzar un estado estable en algún lugar corriente abajo de la salida de boquilla La velocidad ce la corriente de gas principal 12 expulsada de la salida de boau lia 5 es supersónica, es decir excede a Mach 1 y preferiblemente esta en la escala de Mach 1 2 a Mach 3 O, cuando se expulsa el gas principal hacia una atmósfera a una presión atmosférica Radialmente separado del pasaje de gas principal 2 se encuentra un primer pasaje anular 8, radialmente separado del primer pasaje anular 8 se encuentra un segundo pasaje anular 9, y radialmente separado del segundo pasaje anular 9 se encuentra un tercer pasaje anular 10 El primer pasaje anular 8 se comunica con una fuente de un primer oxidante (no mostrada), el cual preferiblemente es un fluido que tiene una concentración de oxigeno de por lo menos 30% molar, muy preferiblemente al menos 90% molar, y puede ser oxígeno técnicamente puro El primer oxidante pasa a través del primer pasaje anular 8 y es inyectado desde la lanza hacia el espacio de expulsión 6 en un flujo anular a la corriente de gas principal y teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal Generalmente, el flujo del primer oxidante tendrá una velocidad dentro de la escala de 91 44 a 457 2 m por segundo (mps) El segundo pasaje anular 9 se comunica con una fuente de combustible (no mostrada) El combustible puede ser cualquier combustible fluido tal como metano, propano butileno, gas natural, hidrogeno gas de horno de coque o aceite El combustible puede ser diluido con un diluyente, tal como, por ejemplo nitrógeno El combustible pasa a través del segundo pasaje anular 9 y es expulsado de la lanza hacia el espacio de expulsión 6 en un flujo anular al flujo del primer oxidante teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal. Generalmente, el flujo de combustible tendrá una velocidad dentro de la escala de 91.44 a 457.2 m por segundo. Preferiblemente, el flujo del combustible tendrá una velocidad aproximadamente igual a la velocidad de flujo del primer oxidante. El tercer pasaje anular 10 se comunica con una fuente de un segundo oxidante (no mostrada), la cual puede ser la misma fuente del primer oxidante. Es decir, el segundo oxidante puede tener, y de preferencia tiene, la misma composición como el primer oxidante. De preferencia, el segundo oxidante es un fluido que tiene una concentración de oxígeno de por lo menos 30% molar, muy preferiblemente al menos 90%, y puede ser oxígeno técnicamente puro. ELsegundo oxidante pasa a través del tercer pasaje anular 10 y es expulsado de la lanza hacia un espacio de expulsión 6 en un flujo anular al flujo de combustible y teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal y preferiblemente menor que aquella del flujo del primer oxidante. Preferiblemente, el flujo del segundo oxidante tiene una velocidad menor que aquella del flujo de combustible. Generalmente, el flujo del segundo oxidante tendrá una velocidad dentro de la escala de 30.48 a 457.2 m por segundo y de preferencia dentro de la escala de 30.48 a 152.4 m por segundo. Cada uno de los primero, segundo y tercer pasajes anulares se comunica con el espacio de expulsión 6 preferiblemente, como se ilustra e° las Figuras 1 y 3, parejo o inundado en la salida 5 de la boquilla convergente/divergente 3. De preferencia, como se muestra en la Figura 2, cada uno de los primero, segundo y tercer pasajes anulares se vuelve una pluralidad de pasajes individuales, de manera que cada uno de los primero, segundo y tercer pasajes anulares se comunica con el espacio de expulsión 6 como un anillo de agujeros alrededor de las salida 5. Alternativamente, uno o más de los primero, segundo y tercer pasajes anulares puede comunicarse con el volumen de inyección 6 como un anillo circular hacia la salida 5 Después de la expulsión hacia el espacio de expulsión, el combustible se mezcla y se quema con por lo menos uno, y de preferencia con ambos, de los primero y segundo oxidantes para formar una cubierta de llamas 11 alrededor de la corriente de gas principal 12 Si la invención se emplea en un ambiente caliente tal como un horno de fusión de metal, no se requiere de ninguna fuente de ignición por separado para el combustible y el oxidante Si la invención no va a ser empleada en un ambiente en donde el combustible y el oxidante tengan auto-ignición, se requerirá de una fuente de ignición tal como un generador de chispa La cubierta de llamas tendrá una velocidad menor que la velocidad de la comente de gas principal, y generalmente estará dentro de la escala de 15 24 a 304 8 m por segundo La capa triple aesacelera la cubierta de llamas 11 alrededor de la comente de gas Dpncipal 12 inicialmente supersónica desde la boquilla convergente divergente y sirve para mantener coherente la comente de gas, es decir, con poca pérdida de velocidad y con poca expansión de la anchura de la comente de gas principal, para una distancia significativa desde la boquilla, generalmente por lo menos 20 diámetros de salida de boquilla (d) y hasta 100d o más mientras la velocidad supersónica siga manteniéndose Esto permite la colocación de la lanza de manera que la punta de lanza esté separada a una distancia mayor a partir de donde el gas principal impacta o de otra manera acopla un líquido o un sólido, mejorando así la seguridad y conservando mejor la integridad de la lanza Preferiblemente, el gas principal impacta en el liquido o sólido objetivo a una velocidad supersónica, y de preferencia, la cubierta de llamas se extiende substancialmente desde la punta de lanza hacia la superficie del líquido o solido objetivo Generalmente, la cantidad de combustible y oxidante provista a partir de la lanza será ajustada lo suficiente para formar una cubierta de llamas efectivas para la longitud deseada de la comente de gas principal Sin embargo, hay muchas veces cuando se desea que significativamente más combustible y oxidante pasen desde la lanza de manera que la cubierta de llamas no solamente sirve para proteger la comente de gas principal de la introducción de gas amb?en*al sino que también sirve para proporcionar un calor significativo en el volumen de inyección Es decir la lanza puede, en alg nas modalidades de esta invención funcionar también como un q L' e ~ a d o r La Figura 4 ^.stra otra modalidad e la punta de lanza de la invención, en donde el primer pasaje anular se comunica con el tercer pasaje anular dentro de la lanza, de manera que el primer pasaje anular recibe el oxidante para expulsarse hacia el volumen de expulsión a partir del tercer pasaje anular a través de un pasaje de conexión interno 13. El pasaje de conexión 13 está dimensionado para asegurar que la diferencia de velocidad entre la primera corriente de oxidante y la segunda corriente de oxidante se mantenga en la modalidad preferida de la invención. La invención encontrará utilidad particular para la inyección de un gas a un líquido, en donde se desea mantener la punta de lanza fuera del líquido y, además, significativamente separada de la superficie del líquido. Por ejemplo, la invención puede ser utilizada para proveer un reactivo gaseoso a un hidrocarburo o líquido acuoso, tal como para una reacción de oxidación, hidroxidación o nitrogenación. Será particularmente útil cuando el líquido es un líquido corrosivo, tal como un líquido altamente ácido o básico, o cuando el líquido tenga una temperatura muy alta, tal como un metal fundido. Un uso particularmente efectivo de la invención es proveer oxígeno, el gas principal, al metal fundido para que reaccione con carbono en el metal fundido para descarburizar el metal y proporcionar calor al metal fundido. Después, la corriente principal puede ser cambiada para ser un gas inerte tal como argón, sin ningún otro cambio en el equipo o fluir hacia los pasajes anulares, para proporcionar el argón al metal fundido para agitar el metal fundido y distribuir mejor el calor Este cambio puede realizarse relativa y rápidamente y sin la pérdida experimentada hasta ahora en la eficacia de establecimiento del chorro de gas principal coherente. Un uso particularmente ventajoso de esta invención es para inyectar gases que tengan diferentes concentraciones de oxígeno a un líquido tal como un metal fundido, sin la necesidad de ningún otro cambio principal cuando la concentración de oxígeno del gas principal se cambia. Por ejemplo, para hacer acero inoxidable, la invención puede utilizarse para proveer una corriente de gas principal coherente al metal fundido a partir de una lanza teniendo una punta separada a una distancia significativa de ia superficie del metal fundido. Dicha inyección por lanza puede ser utilizada en lugar de la inyección de gas convencional a través de toberas sumergidas. Durante las etapas iniciales del proceso de acero inoxidable, la corriente de gas principal está compuesta de un gas oxidante tal como oxígeno puro o una mezcla de fluido teniendo una concentración de oxígeno de aproximadamente 75% molar, en donde el resto es nitrógeno, argón o dióxido de carbono. A medida que el proceso de refinación continúa, la concentración del oxígeno en el gas principal se reduce en una forma programada. Finalmente en la porción final del proceso de refinación, el gas principal se vuelve un gas inerte. La invención y sus ventajas serán ¡lustradas adicionalmente con relación a los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos. Los ejemplos están presentados para propósitos ilustrativos y no pretenden ser limitantes.

Con el fin de demostrar sistemas conocidos, una lanza teniendo una punta de lanza similar a aquella ilustrada en las Figuras 1 y 3, pero sin el tercer pasaje anular, fue empleada La boquilla convergente/divergente tuvo un diámetro de garganta de 0 909 cm y un diámetro de salida de 1 336 cm El oxígeno puro fue expulsado de la boquilla para formar una corriente de gas principal teniendo una velocidad inicial de 524 2 mps El gas natural se hizo pasar hacia el volumen de inyección a partir del primer pasaje anular a una velocidad de 185 9 mps y el oxígeno puro se hizo pasar hacia el volumen de inyección desde el segundo pasaje anular a una velocidad de 124 9 mps formando una cubierta de llamas alrededor de la comente de gas oxígeno principal La velocidad de la corriente de gas principal en su eje se midió a una distancia de 91 44 cm desde la salida de boquilla y se encontró que era solamente una pequeña caída de su velocidad inicial La velocidad normalizada de la comente de gas principal de oxígeno, es decir, su velocidad de eje de chorro de 91 44 cm desde la salida de boquilla dividida entre su velocidad de eje de chorro inicial, fue de 0 95 o 95% Sin embargo cuando la prueba se repitió utilizando nitrógeno puro a una velocidad inicial de 560 8 mps como el gas principal, su velocidad normalizada fue solamente del 43% El deterioro de la velocidad del chorro de gas de nitrógeno se redujo un poco mvirtiendo el orden del combustible y el oxidante los cuales forman la cubierta de llama Es decir, el oxigeno se prevé v o a través del primer pasaje anular y el gas natural se 1 proveyó a través del segundo pasaje anular. En esta prueba, la velocidad normalizada del nitrógeno mejoró hasta un 74%. Sin embargo, cuando esta prueba se repitió utilizando oxígeno como el gas principal, la velocidad normalizada del oxígeno se deterioró a 81%. Una punta de lanza similar, pero con un tercer pasaje anular, tal como aquel ilustrado en las Figuras 1 y 3, se utilizó para demostrar la invención. El procedimiento fue similar a aquel previamente descrito, excepto que se expulsó oxígeno puro hacia el espacio de expulsión a partir del primer pasaje anular a una velocidad de 185.9 mps, se expulsó gas natural hacia el espacio de expulsión a partir del segundo pasaje anular a una velocidad de 185.9 mps, y se expulsó oxígeno puro hacia el espacio de expulsión a partir del tercer pasaje anular a una velocidad de 82.29 mps para formar la cubierta de llamas. Cuando se utilizó oxígeno como el gas principal, su velocidad normalizada fue de 90%, lo cual fue una mejora significativa con respecto al 81% previamente obtenido cuando el gas principal fue un gas oxidante y el gas de la envoltura de llamas más cercana al gas principal fue un oxidante. Además. cuando el gas principal fue cambiado a nitrógeno, su velocidad normalizada fue de 89%, lo cual fue una mejora significativa con respecto a todas las disposiciones conocidas y demuestra que la invención puede ser utilizada con buena efectividad para establecer y -nantener un chorro coherente utilizando ya sea un gas oxidante o u" gas inerte para el chorro coherente.

Aunque no se pretende que sea mantenido por ninguna teoría, los solicitantes creen que los resultados ventajosos obtenidos con su invención se deben a, por lo menos en parte, el mantenimiento de la cubierta de llamas más cerca al chorro de gas principal La corriente oxidante anular externa de baja velocidad, la cual está en contacto con la corriente de combustible anular media, sirve para estabilizar una llama en la cara de boquilla La estabilidad de las llamas se logra proveyendo una extensión ocasionando que algunos de los gases de combustión caliente circulen cerca de la cara de boquilla actuando así como una fuente de ignición continua La comente oxidante anular interna se mezcla con la comente de combustible anular media proveyendo un combustible rico en oxigeno-mezcla de oxigeno muy cerca del perímetro del chorro de gas principal Esta atmosfera rica en oxígeno mantiene a la cubierta de llamas cerca del perímetro del chorro de gas principal La presencia de una comente oxidante anular interna es especialmente eficaz cuando el gas principal es un gas inerte que contiene poco o nada de oxigeno Ahora a través del uso de esta invención, se puede establecer y mantener sobre una larga distancia un chorro de gas coherente supersónico con aproximadamente la misma efectividad sin considerar si el chorro de gas es un gas oxidante o un gas inerte Aunque la invención ha sido descrita con detalle haciendo referencia a ciertas modalidades preferidas aquellos expertos en la técnica reconocerán que existen otras modalidades de la invención dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (2)

REIVINDICACIONES

1.- Un método para establecer una corriente de gas principal coherente a alta velocidad que comprende: (A) expulsar un gas principal a partir de una lanza que tiene una boquilla convergente/divergente para formar una corriente de gas principal teniendo una velocidad supersónica; (B) expulsar un flujo de un primer oxidante a partir de la lanza anularmente hacia la corriente de gas principal, dicho flujo de primer oxidante teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal; (C) expulsar un flujo de combustible de la lanza anularmente hacia el flujo del primer oxidante, dicho flujo de combustible teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal: (D) expulsar un flujo de un segundo oxidante a partir de la lanza anularmente hacia el flujo de combustible, dicho flujo del segundo oxidante teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal; (E) quemar el combustible con por lo menos uno del primer oxidante y el segundo oxidante para formar una cubierta de llamas alrededor de la corriente de gas principal.

2.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el gas principal es un gas oxidante. 3 - El métoao de acuerdo con la re vindicación 1, en donde el gas principal es un gas inerte. 4.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el gas principal contiene oxígeno y la concentración del oxígeno en el gas principal cambia con el tiempo. 5.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el gas principal cambia de un gas oxidante a un gas inerte. 6.- Un aparato para establecer una corriente de gas principal coherente de alta velocidad, que comprende: (A) una lanza que tiene un pasaje de gas principal comunicándose con una boquilla convergente/divergente para expulsar un gas principal hacia un espacio de expulsión; (B) primeros medios de pasaje dentro de la lanza para expulsar un flujo de un primer oxidante hacia el espacio de expulsión anularmente a la corriente de gas principal; (C) segundos medios de pasaje dentro de la lanza para expulsar un flujo de combustible hacia el espacio de expulsión anularmente hacia el flujo del primer oxidante: y (D) terceros medios de pasaje dentro de la lanza para expulsar un flujo de segundo oxidante hacia el espacio de expulsión anularmente hacia el flujo de combustible. 7.- El aparato de acuerdo con la reivindicación 6. caracterizado porque comprende además una extensión sobre la lanza para formar el espacio de expulsión d - El aparato de acuerdo con la reivindicación 6. caracte"zado p o r a J e comprende además un pasaje de conexión dentro de la lanza permitiendo que los primeros medios de pasaje se comuniquen con los terceros medios de pasaje. 9.- Un método para proporcionar gas a un líquido, que comprende: (A) expulsar un gas principal de una lanza que tiene una boquilla convergente/divergente para formar una corriente de gas principal teniendo una velocidad supersónica; (B) expulsar un flujo de un primer oxidante de la lanza anularmente hacia la corriente de gas principal, dicho flujo de primer oxidante teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal; (C) expulsar un flujo de combustible de la lanza anularmente hacia el flujo del primer oxidante, el flujo de combustible teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal; (D) expulsar un flujo del segundo oxidante a partir de la lanza anularmente hacia el flujo de combustible, dicho flujo del segundo oxidante teniendo una velocidad menor que aquella de la corriente de gas principal; (E) quemar el combustible con por lo menos uno del primer oxidante y el segundo oxidante para formar una cubierta de llamas alrededor de la corriente de gas principal; y (F) hacer pasar el gas desde la corriente de gas principal hacia un líquido. 10.- El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el liquido es un meta! fundido.