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"Perfectionnements aux dispositifs de soufflage de suie"
L'invention a pour objet un dispositif de soufflage de suie pour le nettoyage des surfaces internes d'appareils tels qu'échangeurs thermiques, chaudières, etc, comprenant une lance mobile destinée à pénétrer dans les appareils susdits pour les opérations de nettoyage, cette lança étant munie d'au moins une tuyère de soufflage et étant commandée par un chariot circulant sur des rails de guidage, des moyens étant prévus pour entraîner ledit chariot, pour commander l'admission de fluide de soufflage à la lance, et pour assurer le refroidissement de cette dernière.
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Les dispositifs de soufflage de suie connus sont constitués par une lance mobile munie, son extrémité, d'une ou plusieurs tuyères par lesquelles s'échappe un fluide de soufflage, . tel que de l'air comprimé, de la vapeur, etc, destiné à frapper les surfaces internes d'appareils, tels qu'échangeurs de chaleur, chaudières, etc, en vue de les débarasser des dépôts de suie qui s'y sont accumulés. La lance susdite est solidaire d'un chariot qui, pour enfoncer ou extraire la lance des appareils susdits, circule, entraîné par exemple par une chaîne sans fin, à partir d'un moteur et d'un réducteur, sur une poutre dont les extrémités sont reliées à la charpente du bâtiment abritant les appareils.
L'inconvénient de ce genre de dispositif est son grand encombrement. ' En effet, en plus de l'espace nécessaire au logement des commandes et accessoires de la lance, la longueur entière de celle-ci doit, en position passive, se trouver à l'extérieur de l'appareil susdit.
Lors de l'emploi d'appareils de grandes dimensions, l'encombrement ; du dispois@f devient excessif et notamment lorsque plusieurs appa ' reils sont situés c8te à côte, le coût de la construction des bâtiments, destinés à abriter ces appareils et les dispositifs de soufflage ainsi que les accessoires de ceux-ci, devient prohibitif,
L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient en procurant des dispositifs de soufflage dont la lance présente un faible encombrement lorsqu'elle occupe sa position inactive.
A cet effet, suivant l'invention, la lance mobile précitée est constituée d'au moins deux éléments montés de manière télescopique, un de ces éléments étant actionné, pour se déplacer suivant son axe longitudinal, par le chariot précité, des moyens étant prévus pour commander l'autre élément, à partir de l'élément actionné par le chariot, de manière à assurer son déplacement longitudinal par rapport à ce dernier élément, les mouvements lon- gitudinaux des deux éléments s'effectuant dans le même sens.
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Suivant une forme de réalisation de l'invention, l'élé- ment de la lance actionné par le chariot est constitué d'un tube à l'intérieur duquel est disposé, coaxialement, le second élémant également en forme de tube, ce dernier élément présentant , à son extrémité destinée à pénétrer dans les appareils à nettoyer, la tuyère de soufflage, un conduit d'amenée de fluide du soufflage débouchant à l'intérieur de ce dernier élément.
Suivant une forme de réalisation avantagenede l'in- vention, l'élément de la lance actionné par le chariot est entraîné en rotation autour de son axe, par exemple à partir des moyens prévus pour entraîner ledit chariot, les moyens prévus pour assurer le déplacement longitudinal du second élément de lance par rapport à l'élément commandé par le chariot étant constitué d'une vis, coaxiale aux éléments précités et disposée à l'intérieur de l'élément, présentant la tuyère de soufflage, cette vis étant entraînée en translation, suivant son axe, par le chariot, à la même vitesse que l'élément de lance actionna par ledit chariot, cette vis ne tournant pas autour de son axe et coopérant avec un taraudage présenté par l'élément muni de la tuyère de soufflage, ce dernier étant entraîné en rotation,
par l'élément actionné par le chariot, grâce à au moins un talon solidaire de la face interne de l'élément muni de la tuyère susdite s'engageant dans une glissière correspon- dante ménagée, parallèlement à son axe, à l'intérieur de l'élément de lance entraîné par le chariot.
Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, la vis susdite est animée, à partir de l'organe entraînant en rotation l'élément de lance actionné par le chariot, d'un mouvement de rotation autour de son axe.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexée au présent mémoire et qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs,
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diverses formes de réalisation de l'objet de l'invention.
-La. figure l, subdivisée en figures lA et lB, est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'un dispositif de soufflage de suie connu, cette vue montrant la commande de la lance de soufflage et l'appareillage d'admission de fluide de soufflage dans ladite lance*
La figure 2, subdivisée en figures 2A et 2B, est une vue en élévation et en coupe montrant un dispositif de soufflage suivant l'invention ainsi que les commandes des éléments constituant la lance et de la vis précitée.
Les figures 3, 4 et 5, subdivisées en figures 3A et 3B, 4A et 4B, 5A et 5B, sont des lues en élévation et en coupe montrant. des dispositifs de soufflage suivant l'invention dans lesquels le refroidissement des divers éléments constituant ces dispositifs s'effectue d'une manière différente de celle représentée à la figure 2.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments analogues.
Le dispositif connu représenté à la figure 1 comprend une lance 1 munie de tuyères 2 par lesquelles s'échappe le fluide de soufflage . La lance 1 est animée, lors de son introduction et son extraction des appareils à nettoyer, d'un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal, de manière à ce que le fluide de soufflage débarasse les parois internes des appareils des dépôts de suie qui s'y sont accumulés. La lance 1 passe à travers les parois de l'appareil à nettoyer à l'intérieur d'une gaine 3 et est entraînée par un chariot 6 guidé sur un rail 4 dont les extrémités sont fixées par des poutres 5, à la charpente du bâtiment abritant . les appareils et les dispositifs de soufflage. Le chariot 6 est entraîné sur le rail 4 par une chaîne sans fin 7 mue par un moteur réducteur 6.
La lance 1 est guidée, à son extrémité proche de l'appareil susdit, par un palier portant un galet 9 et est fixé,
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à son extrémité opposée aux tuyères 2, à un boisseau 10 supporté par le chariot 6. Le boisseau se termine par une botte de bourrage 11 qui entoure le conduit d'amenée 12 de fluide de soufflage, ce con- duit étant alimenté par une botte de soupape 13 qui admet le fluide de soufflage dans le conduit 12 et, de là, aux tuyères 2 lorsqu'un ergot 14 , fixé au chariot 6, fait basculer une fourche 15 qui actionne l'ouverture de la soupape, l'ouverture de cette dernière s'effectuant dès que la lance 1 pénètre dans l'appareil à nettoyer, la fermeture de la soupape s'effectuant lorsque le chariot a ramené la lance 1 à sa position inactive,
(position représentée au dessin), La rotation du boisseau 10 et de la lance 1 est provoquée par les roues dentées 16 et 16' logées dans le chariot et est commandée par , la rotation d'un axe 17, de section carrée, sur lequel la roue dentée motrice 16 est montée, l'axe 17 étant entraîné en rotation par le moteur réducteur 8.
Le dispositif représenté à la figure l présente l'in- convénient d'être très encombrant. Les dispositifs , suivant l'in- vention, représentés aux figures 2,3,4 et 5 présentent le grand avantage, pour une longueur de lance égale à la longueur de celle du dispositif dé@rit ci-dessus, d'avoir leur longueur totale réduite pratiquement de moitié par rapport à la longueur du dispositif représenté à la figure 1.
Comme représenté aux figures 2, 3, 4 et 5, la lance 1 est constituée de deux éléments tubulaires coaxiaux 18 et 19 montés de manière télescopique. L'élément 18 appelé par la suite "porte- lance" est fixé, à une de ses extrémités, au boisseau 10 supporté par le chariot 6 et est'guidé, à son autre extrémité, par un palier portant le galet 9. Le porte-lance 18 a une longueur telle qu'il puisse pénétrer ou être extrait de l'appareil.à nettoyer d'une longueur sensiblement égale à la moitié de la longueur totale de la lance 1 lorsque le chariot 6 effectue, sous l'action de la chaîne .sans fin, une course complète. Le porta-lance 18, fixé au boisseau 10 par les boulons 20, est entraîné en rotation, à
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partir de l'axe de section carrée 17, par l'intermédiaire des roues dentées 16 et 16'.
La lance proprement dite 19 présentant les tuyères 2, repose à son extrémité voisine de ces tuyères , dans un palier 21 ménagé dans le porte-lance 18 tandis que son autre extrémité présente un taraudage 22 coopérant avec une vis 23, coaxia- le à la lance 19 et au porte-lance 18, disposée à l'intérieur de la lance 19. La vis 23 est portée par le chariot 6 et est kentraûnée en translation, suivant son axe, par ce chariot à la même vitesse
19 ue le porte-lance 18. La lance/est entraînée en rotation par le porte-lance 18; grâce à des talons 24 coopérant avec des glissières correspondantes 25 ménagées, parallèlement à son axe, à l'intérieur du porte-lance.
Lorsque le porte-lance 18 tourne, il entraîne la lance 19 en rotation à la même vitesse que lui et provoque en même temps, grâce à la vis 23, les talons 24 et les glissières 25, un mouvement de translation de la lance 19 par rapport à lui-même et de ce fait par rapport au chariot.
Le pas effectif de la lance est donc égal au pas du porte-lance 18 augmenté du pas relatif de la lance 19 par rapport à ce porte-lance.
Si l'on désire, lorsque le chariot effectue une course complète, que le porte-lance 18 pénètre ou soit extrait de l'appa reil à nettoyer d'une longueur sensiblement égale à la moitié de la longueur totale de la lance, ce qui assure l'encombrement mini- mum au dispositif, le pas relatif de la lance doit être pratiquement égal au pas du porte-lance 18. Si la vis 23 ne .'tourne pas autour de son axe, son pas devrait, pour assurer l'encombrement minimum au dispositif, être plus ou moins égal au pas effectif du porte-lance 18.
Etant donné, d'une part, la grandeur généralement choisie pour ce pas effectif et, d'autre part, le faible diamètre de la vis 23, le pas cette vis stécarterait sensiblement du pas de rendement optimum pour une telle vis, ce qui aurait pour
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conséquence de provoquer une torte usure, une grande dureté de manoeuvre et éventuellement du grippage. Pour éviter ces incon- vénients, on peut, comme représenté à la figure 2, faire tourner la vis 23, ce qui permet, en choisissant un pas favorable en fonction de son diamètre de pouvoir faire varier le pas relatif lance-porte-lance de zéro à l'infini.
En effet, le pas relatif sera nul si la vis 23 tourne dans le.même sens à la même vitesse que le porte-lance 18, le pas relatif lance-porte-lance sera égal au pas de la vis 23 si cette dernière est fixe et égaleau double t du pas de la vis si cette dernière tourne à la même vitesse que le porte-lance 18 avec un sens de rotation inverae de celui du porte-lance.
Il est évident que, pour une valeur idéale du pas de la vis 23, il est aisé de déterminer es roues dentées entraînant la vis 23 de manière à ce que le pas , relatif de la lance soit égal à la moitié de son pas effectif,
La vis 23 est creuse et entoure le conduit d'amenée 12 de fluide de soufflage. Ladite vis comporte un prolongement 26 disposé à l'intérieur du boisseau 10 et est entraînée par l'axe 17 par l'intermédiaire de roues dentées 27 et 28. Pour inverser le sens de rotation de la vis 23 par rapport au sens de rotation du porte-lance 18, il suffit d'intercaler entre les roues dentées
27 et 28, comme représenté à la figure 2B, un pignon 29.
Dans la forme de réalisation du dispositif représenté à la figure 2, la lance 19 commence son mouvement relatif à l'intérieur du porte-lance, -dès que le porte-lance 18 amorce son mouvement de translation et de rotation, ce mouvement relatif de la lance se poursuivant pendant toute la course du chariot 6. Les efforts de frottement entre la vis 23, la lance 19 et le porte-lance
18 dus au porte-à-faux de la lance 19 deviennent de plus en plus grands au fur et à mesure que celle-ci s'enfonce dans l'appareil à nettoyer.
La lance et le porte-lance subissent également
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une augmentation de température au fur et à mesure que la'tempe rature des gaz de combustion ainsi que le rayonnement se font sentir, il en résulte que les frottements inhérents au fonction- ! nement du dispositif ont lieu entre des surfaces dont la tempé- rature augmente continuellement ce qui peut amener, dans le cas de longues courses, des usures et éventuellement des grippages néfastes.
Suivant l'invention et pour palier à ces incon- vénients, on a prévu de provoquer le mouvement relatif lance- porte-lance lorsque le porte-lance est situé à l'extérieur de l'appareil à nettoyer. Les frottements dus au fonctionnement normal du dispositif s'effectueront alors à froid dans les meilleures conditions possibles. Pour faire pénétrer la lance 19 , dans l'appareil pendant que le porte-lance est immobile en trans- lation, on prévoit, par exemple, d'actionner l'arbre 17 et la chaîne sans fin 7 par des moteurs réducteurs distincts, des organes fin de course mettant en marche ou arrêtant ces moteurs au moment voulu. Les opérations d'introduction de la lance dans l'appareil à nettoyer se déroulent alors en deux phases.
Pendant la première phase, le chariot 6 est immobile et occupe sa po- sition la plus éloignée de l'appareil, tandis que le porte- lance 18, également immobile en translation, tourne et provoque l'avancement de la lance 19 dans l'appareil d'une longueur sensiblement égale à la moitié de la longueur totale de la lance 1. Pendant la seconde phase, le chariot est animé d'un mouve- ment de translation qui aura pour effet de faire pénétrer, en tournant autour de son axe, le porte-lance 18 à l'intérieur de l'appareil d'une longueur sensiblement égale à la moitié de la longueur totale de ladite lance 1.
Pendant toute la deuxième phase, la vis 23 tourne à la même vitesse que le porte-lance 18 et dans le même sens que ce dernier, de manière à annuler le mouvement relatif lance-porte-lance.
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La lance d'un dispositif de soufflage de suie doit généralement pénétrer dans des appareils en des endroits où elle est soumise à l'action de gaz de combustion de température très'élevée ainsi qu'au rayonnement de la flamme. Pour que le métal constituant la lance 19 et le porte-lance 18 garde des caractéristiques médaniques suffisantes, il est indispensable de refroidir les éléments constituant la lance. Dans les dispositifs représentés aux figures 2 et 5 on a fait appel, pour le refroi- dissement, au fluide de soufflage lui-même.
Les dispositifs connus présentent l'inconvénient, lorsqu'ils sont employés dans des zones très chaudes des appareils à nettoyer et dans le cas de grandes courses de lance, de nécessiter, aux tuyères, un débit bien supérieur à celui qui serait nécessaire au nettoyage seul, ce supplément de débit étant uniquement provoqué par la nécessité de refroidir; la lance , Les dispositifs de soufflage suivant l'invention ont l'avantage de mettre en oeuvre une lance 19 de diamètre relativement faible.
En effet, le diamètre de cette lance peut être faiblecar la lance 19 a une longueur pratiquement égale à la moitié de la longueur d'une lance normale,¯ Le faible diamètre de la lance 19 a pour effet de réduire le taux de travail du tube, constituant ladite lance, au droit de son emboîtement dans le porte-lance 18 et il en résulte que le débit nécessaire au nettoyage des appareils est pratiquement suffisant pour refroidir la..lance et cela même dans le cas de sollicitations thermiques les plus sévères. Le porte-lance 18 a un diamètre relativement élevé en égard aux sollicitations mécaniques dues à son propre poids et à celui de la lance 19. Pour lui conser- ver des caractéristiques mécaniques acceptables, il faut refroidir le porte-lance avec efficacité.
Ce refroidissement sera naturel- lement fonction des températures régnant dans les appareils à nettoyer à l'endroit ou fonctionnent les dispositifs de soufflage.
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Le but de l'invention est de refroidir le porte-lance 18 ainsi que ' le palier 21 qui le termine et qui supporte la lance en ne négli- geant pas de maintenir à une température acceptable les glissières 25 ainsi que les filets de taraudage 22 et de la via 23. Selon les nécessités de prix de revient, de la perte de charge admissible dans le dispositif '.et de la température agissant sur les tubes de la lance 19 et du portes-lance 18, l'invention prévoit deux catégories de solutions. La première de ces solutions met en oeuvre un porte-lance formé d'un seul tube tandis que la seconde solution prévoit un porte-lance 18 constitué de deux tubes concentriques.
La première solution est représentée à la figure 2 (lance en posi- tion de repos. Le fluide de soufflage sortant du conduit d'amenée 12 passe sana restriction dans la lance 19, suivant la flèche F; la section des tuyères 2 déterminant le débit de nettoyage suffisant, Le fluide de refroidissement prélevé sur le fluide de soufflage suit la trajectoire figurée par les flèches f, ce fluide de refroi- dissement circule entre le conduit d'amenée de fluide 12 et la paroi interne de la vis 23 pour passer par des ouvertures 32, ména- gées dans la vis 23, pour circuler entre la lance 19 et le porte- lance, 18, le segment 31 placé entre la vis 23 et le boisseau 10 supprimant toute fuite de fluide vers le chariot 6, Le fluide de refroidissement aura un bon rendement car il circule dans un espace annulaire de faible section.
Le débit de fluide de refroi- dissement peut être réglé par la section de passage des ouvertures , -
32 ménagés dans la vis 23 mais sera aussi fonction de l'espace annulaire existant entre la lance 19 et le palier 21. Cet espace annulaire est directement fonction de l'usure de ce palier. Il faut donc diminuer cette usure et dans ce but, refroidir énergique- ment le palier.
Pour obtenir un bon refroidissement du palier 21, se celui-ci/présente sous la forme d'un cône et est monté sur le por-. te-lance 18 par l'intermédiaire d'ailettes 38 disposées radialement, le fluide de refroidissement circulant entre la paroi extérieure du palier 21 et les ailettes 38 traverse des sections croissantes de
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manière à être détendu plus ou mounsadiabatiquement afin d'obtenir un bon refroidissement de l'extrémité du porte-lance 18 et du palier 21.
La seconde solution proposée pour le refroidissement du porte-lance 18 peut être exécutée en plusieurs variantes, deux de celles-ci étant représentées aux figures 3 et 4. Le porte- lance 18 est constitué de deux tubes coaxiaux 33 et 33'. Ces tubes 33 et 33' ont leur extrémité voisine de chariot 6 solidaire d'une bride commune 34 (fièvre 3) ou d'une bride en deux pièces (figure 4) fixée à la bride 26' du boisseau 10. Les brides 34 et 26' mana- gent entr'elles un espace annulaire 35 rendu étanche par les segments 31 et 36.
Des ouvertures 32 et 37 ménagées respectivement dans la vis 23 et dans la bride 34 permettent au fluide de refroidis- sement de passer, suivant les flèche:; ;, de l'intéreur de la vis 23 dans l'espace annulaire 35 et, de là, dans l'espace annulai- re ménagé entre les deux tubes 33 et 33' constituant le porte- lance 18.
Comme montré à la figure 3, le palier 21 de la lance 19, sortie au maximum, est fixé au tube 33 du porte-lance 18, ce tube 33 reposant sur le tube 33' par l'intermédiaire d'ailettes 38 fixées soit au tube 33, soit au tube 33', ce montage permettant aux deux tubes de se dilater librement l'un par rapport à l'autre Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3, on remarque que le débit de refroidissement est totalement indépendant de l'usure du palier 21, Afin d'éviter l'usure de ce palier au maxi- mum, on peut éventuellement aider à son refroidissement en pré- voyant un ou plusieurs orifices 39 provoquant une fuite de fluide de refroidissement suivant les flèches f', La distance d. peut régler le débit de fluide de refroidissement.
La distance d. variant en fonction de la température du tube 33', lorsque ce dernier se dilate le débit de fluide de refroidissement sera d'autant plus:grand que cette distance d. augmente, c'eat-à-dire d'autant plus grand que la température du tube 33' augmente.
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Le porte-lance 18 représenté à la figure 4 est égale- ment constitué de deux tubes coaxiaux 33 et 33' qui sont assemblée, par la bride 34 à la bride 26' du boisseau 10. Le palier 21 de la lance 19 est fixéà l'intérieur du tube 33 et l'écartement entre les tubes 33 et 33', à l'endroit du palier 21, est maintenu par des éléments 40 permettant des dilatations différentielles des tubes, ces éléments 40 limitant au maximum le passage du fluide de refroidissement vers l'extérieur et cela dans une mesure compatible avec un bon refroidissement du palier 21.
Le conduit 12 d'amenée du fluide de soufflage débite ce fluide de soufflage dans la vis creuse 23 qui a été obturée à son extrémité 41. C'est -tons pratiquement l'entièreté du débos de fluide destiné au mettoyage des appareils qui circulera, suivant les flèches P, pour refroidir les cubes 33 et 33', le palier 21, la vis 23 et finalement le tube constituant la lance 19. Cette réalisation permet d'obtenir un refroidissment énergique du porta-lance 18 mais occasionne une grande perte de charge du fluide de nettoyage.
Pour atténuer cette perte de charge, la paroi 42 obturant la vis 23 peut présenter une ouverture 39, .représentée en traits interrompus à la figure 4, la section de cette ouverture étant calculée de manière à ce que le débit de fluide passant par les ouvertures 43 de la vis soit suffisant pour assurer le refroidissement des tubes constituant le porte-lance 18,
Il est à remarquer que les réalisations dérites et repésentées aux figures 2,3 et 4 ne diffèrent que par la construc... tion du porte-lance 18. La lance, la vis et le boisseau restent identiques dan. ces trois cas. Omette particularité est intéres- sante au point se vue coût total d'une installation de soufflage de suie* situés dans les zônes les plus chaudes seront les euls à être munds d'un porte-lance 18 à deux tubes 33 et 33'.
Les autres dispositifs , placés dans les zones moins chaudes, boroant munis d'un porte-lance à un tube. La température des Gaz etant ces derniers dispositifs étant plus basse,
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l'usure du papier 21 sra faible et dans la desure où cette usure influencera le débit de refroidissement, ei e influencera un débit qui sera faible pour la même raison. Cett L'aura du palier 21 ne porte donc pas d grande conséquence .
Comme mentionné ci-dessus il est intéressant, dans les dispositifs suivant l'invention, de prévoir une lance 19 de faible diamètre afin que le débit de dldide de nettoyage suffise à son refroidissement. Ceci implique évidemment un diamètre assez faible pour le tube d'am dée 12. Celui-ci, selon les dispositifs décrits ci-dessus, devant alimenter aussi bien le débit de net- toyage que le débit de refroidissement du porte-lance 18, il peut arriver que, pour les dispositifs placés aux endroits les plus chauds des appareils à nettoyer, la perte de charge dans les con- duits d'amenée de fluide devienne prohibitive.
Pour les quelques dispositifs d'une installation de nettoyage qui seraient dans ce cas, il ne serit pas économique de construire un souffleur spécial ayant des diamètres ae tube d'amenée plus grands et partant, des diamètres de vis 23,lance 19 et porte-lance 18 plus importants.
L'invention prévoit deconserver les diiiensions normales de ces éléments donnant satisfaction pour la majorité des dispositifs et d'alimenter en fluide de refroidissemnet, par une amenée dis- tincte du conduit d'amenée 12, les dispositifs opérant aux endroits les plus chauds.
Comme représenté à la figure 5, le fluide de refroi- dissement est amené, par un conduit 41 et indépendamment du conduit 12 de soufflage, dans une boîte annulaire 42, cette dernière communique, par des ouvertures 50, avec l'espace annulaire ménagé entre les deux tubes 33 et 33', le fluide de refroidissement circulant, suivant les flèches f, entre les deux tubes, de manière
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'Ajouté 2 mots-. à refroidir le porte-lance 18 ainsi que le palier 21 de la lance 'approuvé. Q/ 19. Une liaison rigide 43 entre la botte 42 et le chariot 6 à, 'mre empêche cette boiter entraînée en rotation par le porte-lance
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a 1',8 3Gi}w:)nts 44 emp8chant toute fuite du fluide de refroidis- . ::.Fi. cmt.,'e la boite et. le tube 33' du porte-lance.
Le conduit Î:,J ",:'.j ü.J.ii!lfÍiê en fluide par une canalisation rétractile raccordée, <-li , %'<:À uc la soupape d'admission du fluide de soufflage, soit Ü'J "..;L.1,?wmt (, la bofte de soupape 13, soit, comme montré à la i::Lë :;'::'.2 J> :,U départ du conduit 12 d'amenée de fluide de soufflage.
:::,uali3ftiün. rétractile est constituée d'un tube flexible 45 '.i ost. . .:wzcadé un conduit 46 rigide communiquant avec le con- .;:;J=i 12. L?. canalisation rétractile pourrait également, par exemple, 'J!C :7\Qlioéo ::'-;. utilisant des tubes rigides coaxiaux s'emboîtant ,>.;:i, .i .a les entres et pouvant coulisser l'un par rapport à i, 1 #,uàié àsufl,iiaàit leur axe.
Le principe de l'alimentation séparée pour le fluide do refroidissement offre un autre avantage. En effet, si le soud'iage s'effectue à l'air comprimé (souvent à 30 atmosphères au oppresseur) on peut, par une tuyauterie séparée, alimenter le àùispo>xJ.%S-1" en fluide de refroidissement par un étage intermédiaire -i .:t',ll1},'c±:ç,nlr ou encore par le circuit d'air comprimé d'utilité . u 4::c. d pression de ce fluide est dans ce cas plus basse que ;(...d.0 nécessaire au nettoyage et on économise ainsi l'énergie ... 3:,.éâr 1; 1.2,;W compression de fluide inutilement élevée. Si le -.,".'..1:,:;:::: :;gG::fectue à la vapeur, on peut refroidir le porte-lance ¯""-.-:0 ..¯¯ 1#:a#% O!.(1,,(.')mé, ce qui assure un meilleur refroidissement , ::,c:-::ßc surboum. lorsque la vapeur utilisée pour le souf- a '-rt ;<;.>ienicn% surchauffée.
Si au contraire, l'entièreté t. <1,;1::,;: J.:'l soupresHsur susdit est nécessaire pour le nettoyage, J\;:..;';' G.re u.i:.il.e alors d'effectuer le refroidissement du porte- ¯.¯.v . par ,-,(, la vapeur produite, par exemple, par l'appareil à ;1Gt',oJç.}.'" :4;"ra;e. Le porte-lance peut également être refroidi j¯ ,1.' ;a,'JJ. ou ayee un fluide à .basse tension de vapeur.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement l,2.111i ÍÜ0 eux formes de réalisation décrites et que ,bien des modi- ' c .vi o:d pourraient Être apportées à ces dernières sans sortir du cadre du présent brevet .
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0'est ainsi que les perfectionnements apportés aux dispositifs de soufflage ne s'appliquent pas uniquement à des dispositifs mettant en oeuvre une chaîna 7 et un arbre 17 de section carrée, ces perfectionnements peuvent s'appliquer à tout autre dispositif, par exemple à des dispositifs mettant en oeuvre une crémaillère et un arbre de section carrée ou encore une cré- maillère et un moteur réducteur monté sur le chariot et entraînant ce dernier.
Il est à noter également, que le système de refroidis- sement du palier 21 représenté à la figure 2 pourrait être appliqué pour refroidir le palier 21 des dispositifs représentés aux figures 3, 4 et 5.
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"Improvements to soot blowing devices"
The invention relates to a soot blowing device for cleaning the internal surfaces of devices such as heat exchangers, boilers, etc., comprising a movable lance intended to enter the aforesaid devices for cleaning operations, this lance being provided with at least one blowing nozzle and being controlled by a carriage traveling on guide rails, means being provided for driving said carriage, for controlling the admission of blowing fluid to the lance, and for ensuring cooling of the latter.
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Known soot blowing devices consist of a movable lance provided, at its end, with one or more nozzles through which a blowing fluid escapes. such as compressed air, steam, etc., intended to strike the internal surfaces of apparatus, such as heat exchangers, boilers, etc., in order to get rid of the soot deposits which have accumulated therein . The aforementioned lance is integral with a carriage which, in order to drive in or extract the lance from the aforementioned devices, circulates, driven for example by an endless chain, from a motor and a reduction gear, on a beam whose ends are connected to the framework of the building housing the devices.
The drawback of this type of device is its large size. 'In fact, in addition to the space necessary for housing the controls and accessories of the lance, the entire length of the latter must, in the passive position, be outside the aforesaid apparatus.
When using large devices, the bulk; the dispois @ f becomes excessive and in particular when several devices are located side by side, the cost of the construction of the buildings, intended to house these devices and the blowing devices as well as the accessories thereof, becomes prohibitive,
The object of the invention is to remedy this drawback by providing blowing devices the lance of which has a small footprint when it occupies its inactive position.
To this end, according to the invention, the aforementioned movable lance consists of at least two elements mounted telescopically, one of these elements being actuated, to move along its longitudinal axis, by the aforementioned carriage, means being provided to control the other element, from the element actuated by the carriage, so as to ensure its longitudinal movement with respect to the latter element, the longitudinal movements of the two elements taking place in the same direction.
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According to one embodiment of the invention, the element of the lance actuated by the carriage consists of a tube inside which is arranged, coaxially, the second element also in the form of a tube, the latter element having, at its end intended to enter the devices to be cleaned, the blowing nozzle, a pipe for supplying the blowing fluid opening inside the latter element.
According to an advantageous embodiment of the invention, the element of the lance actuated by the carriage is driven in rotation about its axis, for example from the means provided for driving said carriage, the means provided for ensuring the movement. longitudinal of the second lance element with respect to the element controlled by the carriage consisting of a screw, coaxial with the aforementioned elements and arranged inside the element, having the blowing nozzle, this screw being driven in translation , along its axis, by the carriage, at the same speed as the lance element actuated by said carriage, this screw not rotating around its axis and cooperating with an internal thread presented by the element provided with the blowing nozzle, the latter being driven in rotation,
by the element actuated by the carriage, by virtue of at least one heel integral with the internal face of the element provided with the aforesaid nozzle engaging in a corresponding slide provided, parallel to its axis, inside the lance element driven by the carriage.
According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the aforesaid screw is driven, from the member driving the lance element in rotation, actuated by the carriage, with a rotational movement about its axis.
Other details and features of the invention will emerge from the description of the drawings appended hereto and which represent, by way of nonlimiting examples,
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various embodiments of the object of the invention.
-The. Figure 1, subdivided into Figures 1A and 1B, is an elevational view, partially in section, of a known soot blowing device, this view showing the control of the blowing lance and the fluid intake apparatus of blowing in said lance *
FIG. 2, subdivided into FIGS. 2A and 2B, is a view in elevation and in section showing a blowing device according to the invention as well as the controls of the elements constituting the lance and of the aforementioned screw.
Figures 3, 4 and 5, subdivided into Figures 3A and 3B, 4A and 4B, 5A and 5B, are read in elevation and in section showing. blowing devices according to the invention in which the cooling of the various elements constituting these devices is carried out in a manner different from that shown in FIG. 2.
In the various figures, the same reference notations designate similar elements.
The known device shown in FIG. 1 comprises a lance 1 provided with nozzles 2 through which the blowing fluid escapes. The lance 1 is animated, during its introduction and its extraction of the devices to be cleaned, of a rotational movement around its longitudinal axis, so that the blowing fluid clears the internal walls of the devices of soot deposits which have accumulated there. The lance 1 passes through the walls of the apparatus to be cleaned inside a sheath 3 and is driven by a carriage 6 guided on a rail 4, the ends of which are fixed by beams 5, to the framework of the building sheltering . blowing devices and devices. The carriage 6 is driven on the rail 4 by an endless chain 7 driven by a reduction motor 6.
The lance 1 is guided, at its end close to the aforesaid apparatus, by a bearing carrying a roller 9 and is fixed,
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at its end opposite to the nozzles 2, to a plug 10 supported by the carriage 6. The plug ends with a stuffing boot 11 which surrounds the supply duct 12 for blowing fluid, this conduit being fed by a boot valve 13 which admits the blowing fluid into the duct 12 and, from there, to the nozzles 2 when a pin 14, fixed to the carriage 6, tilts a fork 15 which actuates the opening of the valve, the opening of the latter taking place as soon as the lance 1 enters the appliance to be cleaned, the valve closing when the carriage has returned the lance 1 to its inactive position,
(position shown in the drawing), The rotation of the valve 10 and the lance 1 is caused by the toothed wheels 16 and 16 'housed in the carriage and is controlled by the rotation of an axis 17, of square section, on which the driving toothed wheel 16 is mounted, the axis 17 being driven in rotation by the reduction motor 8.
The device shown in FIG. 1 has the disadvantage of being very bulky. The devices according to the invention, shown in Figures 2, 3, 4 and 5 have the great advantage, for a lance length equal to the length of that of the device described above, of having their length. total reduced almost by half compared to the length of the device shown in Figure 1.
As shown in Figures 2, 3, 4 and 5, the lance 1 consists of two coaxial tubular elements 18 and 19 mounted telescopically. The element 18 hereinafter called "lance holder" is fixed at one of its ends to the plug 10 supported by the carriage 6 and is guided, at its other end, by a bearing carrying the roller 9. The holder -lance 18 has a length such that it can penetrate or be extracted from the apparatus. to be cleaned of a length substantially equal to half the total length of the lance 1 when the carriage 6 performs, under the action of the endless chain, one complete stroke. The porta-lance 18, fixed to the plug 10 by the bolts 20, is driven in rotation, to
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from the axis of square section 17, via the toothed wheels 16 and 16 '.
The actual lance 19 having the nozzles 2, rests at its end adjacent to these nozzles, in a bearing 21 formed in the lance holder 18, while its other end has an internal thread 22 cooperating with a screw 23, coaxial with the lance 19 and the lance holder 18, arranged inside the lance 19. The screw 23 is carried by the carriage 6 and is kentraûnée in translation, along its axis, by this carriage at the same speed
19 ue the lance holder 18. The lance / is rotated by the lance holder 18; thanks to heels 24 cooperating with corresponding slides 25 formed, parallel to its axis, inside the lance holder.
When the lance holder 18 rotates, it drives the lance 19 in rotation at the same speed as it and at the same time causes, thanks to the screw 23, the heels 24 and the slides 25, a translational movement of the lance 19 by in relation to itself and therefore in relation to the carriage.
The effective pitch of the lance is therefore equal to the pitch of the lance holder 18 increased by the relative pitch of the lance 19 with respect to this lance holder.
If it is desired, when the carriage performs a complete stroke, that the lance holder 18 penetrates or is extracted from the apparatus to be cleaned by a length substantially equal to half the total length of the lance, which ensures the minimum bulkiness of the device, the relative pitch of the lance must be practically equal to the pitch of the lance holder 18. If the screw 23 does not turn around its axis, its pitch should, to ensure the minimum size of the device, be more or less equal to the effective pitch of the lance holder 18.
Given, on the one hand, the size generally chosen for this effective pitch and, on the other hand, the small diameter of the screw 23, the pitch of this screw would substantially deviate from the optimum yield pitch for such a screw, which would have for
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consequence of causing severe wear, great operating hardness and possibly seizing. To avoid these drawbacks, it is possible, as shown in FIG. 2, to rotate the screw 23, which makes it possible, by choosing a favorable pitch as a function of its diameter, to be able to vary the relative pitch of the lance-holder. zero to infinity.
Indeed, the relative pitch will be zero if the screw 23 turns in the same direction at the same speed as the lance holder 18, the relative pitch of the lance holder will be equal to the pitch of the screw 23 if the latter is fixed and double t equal to the pitch of the screw if the latter rotates at the same speed as the lance holder 18 with a direction of rotation opposite to that of the lance holder.
It is obvious that, for an ideal value of the pitch of the screw 23, it is easy to determine the toothed wheels driving the screw 23 so that the relative pitch of the lance is equal to half of its effective pitch,
The screw 23 is hollow and surrounds the supply duct 12 for blowing fluid. Said screw comprises an extension 26 disposed inside the plug 10 and is driven by the axis 17 by means of toothed wheels 27 and 28. To reverse the direction of rotation of the screw 23 relative to the direction of rotation of the lance holder 18, just insert it between the toothed wheels
27 and 28, as shown in Figure 2B, a pinion 29.
In the embodiment of the device shown in Figure 2, the lance 19 begins its relative movement inside the lance holder, -as soon as the lance holder 18 begins its translational and rotational movement, this relative movement of the lance continuing throughout the travel of the carriage 6. The friction forces between the screw 23, the lance 19 and the lance holder
18 due to the overhang of the lance 19 become larger and larger as it sinks into the apparatus to be cleaned.
The lance and the lance holder also suffer
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an increase in temperature as the temperature of the combustion gases as well as the radiation are felt, it follows that the frictions inherent in the function-! The development of the device takes place between surfaces, the temperature of which is continuously increasing, which can lead, in the case of long strokes, to wear and possibly to harmful seizures.
According to the invention and in order to overcome these drawbacks, provision has been made to cause the relative movement of the lance-holder when the lance holder is located outside the appliance to be cleaned. The friction due to normal operation of the device will then take place when cold under the best possible conditions. To make the lance 19 penetrate into the apparatus while the lance holder is motionless in movement, provision is made, for example, to actuate the shaft 17 and the endless chain 7 by separate reduction motors, limit switches that start or stop these motors at the desired time. The operations of introducing the lance into the appliance to be cleaned then take place in two phases.
During the first phase, the carriage 6 is stationary and occupies its position furthest from the apparatus, while the lance holder 18, also stationary in translation, rotates and causes the advance of the lance 19 in the device. apparatus of a length substantially equal to half of the total length of the lance 1. During the second phase, the carriage is driven by a translational movement which will have the effect of making penetrate, by rotating around its axis , the lance holder 18 inside the apparatus of a length substantially equal to half the total length of said lance 1.
Throughout the second phase, the screw 23 rotates at the same speed as the lance holder 18 and in the same direction as the latter, so as to cancel the relative movement of the lance holder.
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The lance of a soot blowing device must generally penetrate apparatus in places where it is subjected to the action of combustion gases of very high temperature as well as to the radiation of the flame. In order for the metal constituting the lance 19 and the lance holder 18 to retain sufficient median characteristics, it is essential to cool the elements constituting the lance. In the devices shown in Figures 2 and 5, use has been made of the blowing fluid itself for cooling.
The known devices have the drawback, when they are used in very hot areas of the devices to be cleaned and in the case of large lance strokes, of requiring, at the nozzles, a flow rate much greater than that which would be necessary for cleaning alone. , this additional flow being caused only by the need to cool; the lance, The blowing devices according to the invention have the advantage of using a lance 19 of relatively small diameter.
Indeed, the diameter of this lance can be small because the lance 19 has a length practically equal to half the length of a normal lance, ¯ The small diameter of the lance 19 has the effect of reducing the work rate of the tube , constituting said lance, to the right of its fitting into the lance holder 18 and it follows that the flow rate necessary for cleaning the apparatus is practically sufficient to cool the lance, even in the case of the most severe thermal stresses. The lance holder 18 has a relatively large diameter with regard to the mechanical stresses due to its own weight and that of the lance 19. In order to maintain acceptable mechanical characteristics for it, the lance holder must be cooled efficiently.
This cooling will naturally depend on the temperatures prevailing in the devices to be cleaned at the location where the blowing devices operate.
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The object of the invention is to cool the lance holder 18 as well as the bearing 21 which terminates it and which supports the lance while not neglecting to maintain the slides 25 as well as the tapping threads 22 at an acceptable temperature. and via 23. Depending on the cost price requirements, the admissible pressure drop in the device '. and the temperature acting on the tubes of the lance 19 and of the lance holder 18, the invention provides two categories solutions. The first of these solutions uses a lance holder formed from a single tube, while the second solution provides for a lance holder 18 consisting of two concentric tubes.
The first solution is represented in FIG. 2 (lance in rest position. The blowing fluid leaving the supply duct 12 passes without restriction into the lance 19, following arrow F; the section of the nozzles 2 determining the flow rate. of sufficient cleaning, The cooling fluid taken from the blowing fluid follows the path shown by the arrows f, this cooling fluid circulates between the fluid supply duct 12 and the internal wall of the screw 23 to pass through openings 32, formed in the screw 23, to circulate between the lance 19 and the lance holder, 18, the segment 31 placed between the screw 23 and the plug 10 preventing any leak of fluid towards the carriage 6, The fluid cooling will have a good efficiency because it circulates in an annular space of small section.
The coolant flow rate can be adjusted by the passage cross section of the openings, -
32 provided in the screw 23 but will also depend on the annular space existing between the lance 19 and the bearing 21. This annular space is directly dependent on the wear of this bearing. This wear must therefore be reduced and for this purpose the bearing must be cooled energetically.
To obtain good cooling of the bearing 21, it is in the form of a cone and is mounted on the por-. te-lance 18 by means of fins 38 arranged radially, the cooling fluid circulating between the outer wall of the bearing 21 and the fins 38 passes through increasing sections of
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so as to be relaxed more or mounsadiabatically in order to obtain a good cooling of the end of the lance holder 18 and of the bearing 21.
The second solution proposed for cooling the lance holder 18 can be carried out in several variants, two of these being shown in Figures 3 and 4. The lance holder 18 consists of two coaxial tubes 33 and 33 '. These tubes 33 and 33 'have their end adjacent to the carriage 6 secured to a common flange 34 (fever 3) or a two-piece flange (Figure 4) fixed to the flange 26' of the valve 10. The flanges 34 and 26 'mana- ges between them an annular space 35 sealed by the segments 31 and 36.
Openings 32 and 37 formed respectively in the screw 23 and in the flange 34 allow the cooling fluid to pass, according to the arrows :; ;, from the inside of the screw 23 in the annular space 35 and, from there, in the annular space formed between the two tubes 33 and 33 'constituting the lance holder 18.
As shown in Figure 3, the bearing 21 of the lance 19, output to the maximum, is fixed to the tube 33 of the lance holder 18, this tube 33 resting on the tube 33 'by means of fins 38 fixed either to the tube 33, or tube 33 ', this assembly allowing the two tubes to expand freely with respect to each other In the embodiment shown in Figure 3, it is noted that the cooling flow is completely independent of wear of the bearing 21, In order to avoid the wear of this bearing as much as possible, it is possible to help its cooling by providing one or more orifices 39 causing a leak of cooling fluid following the arrows f ' , The distance d. can adjust the flow of coolant.
The distance d. varying as a function of the temperature of the tube 33 ', when the latter expands the flow rate of cooling fluid will be all the greater: the greater the distance d. increases, that is to say all the greater as the temperature of tube 33 'increases.
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The lance holder 18 shown in FIG. 4 also consists of two coaxial tubes 33 and 33 'which are assembled by the flange 34 to the flange 26' of the plug 10. The bearing 21 of the lance 19 is fixed to the 'inside the tube 33 and the distance between the tubes 33 and 33', at the location of the bearing 21, is maintained by elements 40 allowing differential expansion of the tubes, these elements 40 limiting the passage of the cooling fluid as much as possible outwards and to an extent compatible with good cooling of the bearing 21.
The pipe 12 for supplying the blowing fluid delivers this blowing fluid into the hollow screw 23 which has been closed off at its end 41. It is practically all of the flow of fluid intended for the placing of the devices which will circulate, according to the arrows P, to cool the cubes 33 and 33 ', the bearing 21, the screw 23 and finally the tube constituting the lance 19. This embodiment allows to obtain an energetic cooling of the porta-lance 18 but causes a great loss of charge of cleaning fluid.
To attenuate this pressure drop, the wall 42 closing off the screw 23 may have an opening 39, shown in broken lines in FIG. 4, the section of this opening being calculated so that the flow of fluid passing through the openings 43 of the screw is sufficient to ensure the cooling of the tubes constituting the lance holder 18,
It should be noted that the embodiments described and represented in Figures 2, 3 and 4 differ only by the construction of the lance holder 18. The lance, the screw and the plug remain identical dan. these three cases. This particularity is interesting from the point of view of the total cost of a soot blowing installation * located in the hottest areas will be the only ones to be fitted with a lance holder 18 with two tubes 33 and 33 '.
The other devices, placed in cooler areas, boroant fitted with a single-tube lance holder. The temperature of the gases being these latter devices being lower,
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The wear of the paper 21 will be low and in the case where this wear will influence the cooling rate, it will influence a rate which will be low for the same reason. This level 21 aura is therefore not of great consequence.
As mentioned above, it is advantageous, in the devices according to the invention, to provide a lance 19 of small diameter so that the flow rate of cleaning dldide is sufficient for its cooling. This obviously implies a fairly small diameter for the inlet tube 12. The latter, according to the devices described above, having to supply both the cleaning flow rate and the cooling flow rate of the lance holder 18, it It may happen that, for devices placed in the hottest places of the devices to be cleaned, the pressure drop in the fluid supply lines becomes prohibitive.
For the few devices of a cleaning installation which would be in this case, it would not be economical to construct a special blower having larger inlet tube diameters and hence diameters of screw 23, lance 19 and holder. throws 18 most important.
The invention provides for maintaining the normal diiiensions of these elements, which are satisfactory for the majority of devices, and for supplying cooling fluid, by a separate supply from the supply duct 12, to the devices operating at the hottest places.
As shown in FIG. 5, the cooling fluid is brought, through a duct 41 and independently of the blowing duct 12, into an annular box 42, the latter communicating, through openings 50, with the annular space formed between the two tubes 33 and 33 ', the cooling fluid circulating, according to the arrows f, between the two tubes, so
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'Added 2 words-. cooling the lance holder 18 as well as the bearing 21 of the approved lance. Q / 19. A rigid connection 43 between the boot 42 and the carriage 6 to, 'mother prevents this limping driven in rotation by the lance holder.
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a 1 ', 8 3Gi} w:) nts 44 preventing any leakage of the coolant. ::. Fi. cmt., 'e the box and. the 33 'tube of the lance holder.
The pipe Î:, J ",: '. J ü.J.ii! LfÍiê in fluid by a retractable pipe connected, <-li,%' <: At uc the inlet valve of the blowing fluid, that is to say Ü ' J "..; L.1,? Wmt (, the valve box 13, that is, as shown in i :: Lë:; '::'. 2 J>:, U departure of pipe 12 for supplying blowing fluid.
:::, uali3ftiün. retractable consists of a flexible tube 45 '.i ost. . .: wzcaded a rigid conduit 46 communicating with the con-.;:; J = i 12. L ?. retractable pipe could also, for example, 'J! C: 7 \ Qlioéo ::' - ;. using interlocking coaxial rigid tubes,>.;: i, .i. has the inputs and can slide one with respect to i, 1 #, uàié àsufl, iiaàit their axis.
Another advantage is the principle of separate supply for the coolant. Indeed, if the welding is carried out with compressed air (often at 30 atmospheres at the oppressor), it is possible, by a separate pipe, to supply the supply> xJ.% S-1 "with cooling fluid by a stage intermediate -i.: t ', ll1},' c ±: ç, nlr or again by the utility compressed air circuit. u 4 :: c. d pressure of this fluid is in this case lower than; (... d.0 necessary for cleaning and this saves energy ... 3:,. éâr 1; 1.2,; W fluid compression unnecessarily high. If the -., ". '.. 1 :, :; :::::; gG :: steamed, the lance holder can be cooled ¯ "" -.-: 0 ..¯¯ 1 #: a #% O!. (1 ,, (. ' ) mé, which ensures better cooling, ::, c: - :: ßc overboot when the steam used for the blast; <;.> ienicn% superheated.
If, on the contrary, the whole t. <1,; 1 ::,;: J.:'l soupresHsur above is required for cleaning, J \;: ..; ';' G.re u.i: .il.e then carry out the cooling of the door- ¯.¯.v. by, -, (, the steam produced, for example, by the apparatus at; 1Gt ', oJç.}.' ": 4;" ra; e. The lance holder can also be cooled j¯, 1. ' ; a, 'JJ. or ayee a low vapor pressure fluid.
It should be understood that the invention is by no means the embodiments described and that many modifications could be made thereto without departing from the scope of the present patent.
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Thus, the improvements made to the blowing devices do not apply only to devices implementing a chain 7 and a shaft 17 of square section, these improvements can be applied to any other device, for example to devices using a rack and a shaft of square section or else a rack and a reduction motor mounted on the carriage and driving the latter.
It should also be noted that the cooling system of the bearing 21 shown in Figure 2 could be applied to cool the bearing 21 of the devices shown in Figures 3, 4 and 5.
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