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N AUX REC(,4.'tITlS D]J ,.9M<Bi:B POUR HAUTS-FOURNEAUX.-
L'invention se rapporte à la production et au maintien des températures élevées obtenues par la combustion de combus- tibles de la qualité de ceux employés dans les hauts-fourneaux les fours métallurgiques ; et à la production du verre ainsi que certains appareils similaires utilisés dans la distillation de certains produits chimiques. Les objets de l'invention con-
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sistent dans la réalisation d'un échangeur de chaleur métalli- que, simple de construction et de longue durée, destiné à rem- placer les appareils en briques employés jusqu'ici dans les ap- pareils de ce type.
L'appareil peut être construit de manière à s'ajuster dans l'intérieur de ceux actuellement en usage, étant contrôlés avec les mêmes valves, souffleurs, tuyauteries et che- minées. Il peut rivaliser quant au coût avec les appareils ac- tuels, il exige moins de réparations et économise pratiquement une plus grande quantité de chaleur, livre l'air au point vou- lu 3 une température plus élevée, et maintient la dite tempéra- ture d'une manière plus uniforme.
De plus il permet de diminuer le nombre d'appareils en permettant à chacun d'eux de fonction- ner d'une manière continue, supprime la nécessité de diluer les produits avec de l'air froid, et permet aussi l'abandon d'un cer tain nombre de valves, raccords et dispositifs de réglage utili- sés jusqu'ici. Quandl'invention est appliquée à un haut-fourneau il permet de conduire celui-ci à plus grande vitesse diminuant ainsi les frais généraux, de plus l'appareil est étudié d'une ma, nière telle que, commercialement les métaux usuelspeuvent être utilisés, avec leurs résistances propres, dans les conditions im- posées par les températures auxquelles ils sont soumis.
Les figures annexées de 1 à 13 tre rapportent aux for- mes de réalisation de l'invention; dans ces figures :
Lesfigures 1,2 et 3 sont des coupes verticales d'appa- reilsconformes à l'invention,
La figure 4 est une coupe horizontale passant par la ligne 4-4 de la figure 3 .
La figure 5 est une coupe verticale, partielle d'une autre forme d'appareil.
Les figures 6, 7, 8 et 9 indiquent des variantes de connexions , des extrémités inférieures des conduits suspendus, avec les sources de gaz à chauffer , et :
Les figures 10, 11, 12 et 13 se rapportent à des cou- pes horizontales indiquant différentes dispositions intérieures
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d'appareils décrits.
L'appareil perfectionné objet de l'invention com- porte une enveloppe extérieure 1, qui peut être celle du ré- cupérateur ordinaire et comportant une partie supérieure 2 ainsi qu'un revêtement en briques 3 formant chambre cylindri- que dans laquelle on monte une cheminée verticale cylindrique formant à son extérieur une chambre annulaire 5 de tirage vers le bas, et à son intérieur une chambre de tirage vers le haut 6 .
L'agent de chauffage est fourni au fond de la chambre 6, par un brûlemr 7, alimenté de gaz par le conduit 8 et le con- duit d'air 9 disposé à l'intérieur du tuyau 7 et relié au souf- leur 10 .Près de son extrémité inférieure le four est entouré par un conduit horizontal 11 qui communique avec la chambre 5 par des passages à angle droit 12-12 pour l'.échappement des produits inutiles, le conduit- 11 , communique arec l'aspirateur 13 qui décharge les dits produits dans la cheminée 14, placée gé- néralement près des fours, et de hauteur considérable.
On ne limite pas l'invention à l'utilisation d'un ventilateur aspi- rant, car la pression sous laquelle l'air et le gaz sont débi- tés est suffisante pour leur éjection, mais la température uni- forme et basse des gaz perdus permet l'utilisation de ventila- teurs en acier indiqués en 13 ; le tirage peut alors être réali se d'une manière moins coûteuse par des moyens mécaniques que par tirage naturel.
Au sommet du four on disposa un conduit 15 à prises multiples, qui dans l'installation donnée comme exemple, sert à deux fins ; 1 comme collecteur de l'air chauffé et 2 comme support des tuyaux dans lesquels il est chauffé. Ce collecteur communique avec une tuyauterie de décharge 16 qui à son tour communique avec un conduit 17 indiqué comme sortant du sommet du four puis descendant latéralement pour se rendre au haut- fourneau (pas indiqué), disposées sur le conducteur 15 sont prévues des ouvertures appropriées 18 légèrement coniques,
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égalemee, eopàoéei3 , et dans lesquelles viennent sl implanter les extrémités correspondantes des cols de cygne 19 formés à l'extrémité des tuyaux 20 qui pendent verticalement dans la chambre 5,
ainsi que des tuyaux 21 qui descendent dans la cham bre 6 . Sur la figure 1 on a indiqué le collecteur comme repo- sant sur une arche 24 en briques réfractaires, construite en haut du four ; arche comporte des ouvertures 25 pour le passage des différents tuyaux. Le collecteur 15, le tuyau 16, les tuyaux 21 et au moins les parties supérieures des tuyaux 20 , sont faits d'un alliage résistant à de très hautes tempé.. ratures, contenant du chrome et d'autres éléments alliés au fer.
Les extrémités inférieures de ces tuyaux sont reliées à une source d'air à chauffer, venant d'un collecteur 26 exter- ne et d'un second interne 27, les deux étant reliés par une tuyauterie 28 à un souffleur 29 . En raison de la petite échel- le des figures, il n'a pas été possible d'indiquer correctement les dimensions et les dispositions des chambres et des tuyaute- ries. Des fours de ce type ont quelquefois des diamètres dépas- sant six mètres, tandis que le diamètre des tuyaux 20-21 est d'ordinaire de 100 m/m à 152 m/m, leur nombre allant de deux cents à quatre cents selon les cas.
Ces tuyaux peuvent être reliés aux collecteurs par une variété de moyens, quelques uns sont indiqués aux figures 6,7 et 8 .Sur la figue 6 le collecteur 27 est supporté par une selle 30, et en face de chaque tube 21 est prévue une pièce 31 formant poche et contenant du mercure ou autre liquide for- mant joint, ceci permet les dilatations et contractions qui, entre les températures extrêmes peuvent atteindre 150 m/m. Un autre mode de réalisation est indiqué figure 7, le collecteur 27a repose encore sur une selle 30 mais au lieu d'un joint au mercure un presse étoupe approprié est prévu traversé par le tuyau 21 qui peut y glisser librement.
Sur la figure 8 le col- lecteur 27b comporte un presse étoupe 34 bourré d'une garniture
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très dure qui, lorsqu'elle est énergiquement serrée sur le tu- yau 21 permet à ce dernier de supporter le collecteur qui mon- te et descend avec lui, il en est ainsi pour tous les autres.
Sur la figure 9 le collecteur 27c comporte de petits raccords reliés par tuyauterie flexible aux tuyaux 21, quand la tempéra- ture de l'air d'entrée est faible , ces tuyauteries peuvent ê- tre même en toile. Sur la figure 1 les parties inférieures des chambres 5 et 6 sont séparées des parties supérieures de celles- ci par des arches 36, en conséquence la température n'y est ja- mais élevée, surtout quand de l'air froid passe dans ces cham- bres. Les tuyaux 21 deviennent très chauds à l'intérieur de la cheminée 4 quoique la température ne soit jamais excessive la raison des dispositions d écoulement des fluides qui ont pour effet de réduire rapidement la température des gaz qui brûlent, les rendant moins dangereux pour la maçonnerie.
Quand les gaz atteignent l'arche 24 et les tuyaux 20 ils n'ont généralement plus qu'une température de 6500 à 765 C. Les extrémités seules des tuyaux 20 doivent être faites d'ordinaire en matière résis- tant bien à la chaleur, le fer ou l'acier convenant généralement bien pour les parties inférieures. Il n'est pas souvent possible d'étudier un appareil de manière à ce que l'air entre dans le collecteur 15à la même température pour les deux jeux de tu- yaux, il suffit pratiquement que la température du mélange des deux gaz soit celle désirée.
L'air chaud qui sort de ce four atteint une températu- re constante que l'on peut facilement maintenir à 7650 C. et la température des gaz brûlés reste également constante et si bas- se qu'un ventilateur ordinaire en acier peut être utilisé Bans cheminée, quoique pour des raisons économiques on a indiqué une cheminée 14, garnie d'éléments en fer d'économiseurs, cha- cun d'eux comprenant une paire de raccords 40-40 réunis entre eux par des tubes transversaux 41, les éléments eux-mêmes étant réunis entre eux en zigzag, d'une manière appropriée, dans la cheminée , l'air entrant par une prise indiqués en 42 . De cette
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manière les gaz des canaux peuvent encore subir un refroidisse ment additionnel de 38 , ce qui est équivalent presque à deux tonnes de coke par jour.
Sur la figure 2 est indiquée la partie supérieure de la cheminée 4 comme étant formée avec des ouvertures latérales 4a et supportant à son nsommet le collecteur qui consisteen une partie centrale cylindrique comportant un fond plat 45 et des parvis d'où rayonnent les bras creux 47 . Les tuyaux 20 et 21 sont suspendus aunfond et sur les bras. Un trou d'homme 48 per- met l'entrée d'un ouvrier.
Sur la figure 3 est indiquée une modification de l'entrée et de la sortie des canaux. L'entrée des gaz 8a se fait à une plus grande hauteur tandis que le passage de sortie 12a est abaissé au niveau du sol. Le fond de la cheminée est traversé par une arche 36a qui sépare les courants de gaz entrant et sor- tant, un(chambre de peu de hauteur se trouve formée au-dessous ; les réactions de l'arche sont résistées par des contreforts 50 disposés dans la chambre 5 sans la fermer complètement. La partie inférieure de la cheminée 4 comprend des passages voûtés 51 établissant une communication entre toutes les parties du fond.
Un collecteur 26a annulaire est prévu sur lequel viennent se fixer les tubes 20-20, quand ces tubes sont en quinconce comme in- diqué le collecteur est fait plus plat et plus large que celui de la figure 1 ; puiscomme il se trouve sur le chemin des gaz d'échappement, il est de préférence fixé aux tubes de la manière indiquée figure 8, car en raisunde la chaleur à laquelle il est sou mis un simple joint à glissement pourrait être détérioré. Le col- lecteur 27a est de préférence fixé de la même manière aux tuyaux 21-21, en lui donne aussi la forme aplatie quand les tuyaux sont en quinconce. En maintenant une pression positive légère dans les chambres qui entourent les collecteurs 26a et 27a, les joints sont maintenus froids.
Dans les constructions décrites, la décharge de l'air chaud se fait au sommet du four, ce qui est prat iquement faisable
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quoique quelquefois offrant des inconvénients. Pour satisfaire ces cas on a indiqué sur les figures 5, 10 et 11 des disposi- tions dans lesquelles l'air chaud fait son mouvement de retour dans le four même. Sur la figure 5 la cheminée 4b comporte des passages verticaux 54 qui se prolongent sur toute sa hauteur, A la partie supérieure du four se trouve un collecteur 15a sur le- quel sont fixés les tuyaux 20 et 21; 1' ensemble est supporté par des barres 55 reliées à un cadre métallique 56 disposé hors de la zone chauffée.
Sur le fond du collecteur 15a sont suspen- dus des tuyaux verticaux de décharge 57 qui passent par des .ou- vertures 54 et de là, à la base du four (pas indiqué) par d'au- tres ouvertures appropriées.
Sur la figure 13 on a indiqué une autre disposition de renversement des gaz-. chauds dans laquelle la cheminée est faite sous la forme de deux parties cylindriques concentriques 4c et 4d, espacées de manière à former une chambre annulaire de combustion 6c, A l'intérieur du cylindre interne est prévu:une tuyauterie verticale de retour 17c au travers de laquelle l'air chaud passe, les tuyaux 2o-21, échangeurs de chaleur, occupant toujours les chambres annulaires 5c et 6c respectivement.
Sur la figure 12 on a indiqué une autre disposition pour supporter les différents tuyaux ; en 60 est indiquée une chambre pratiquement la même que celle représentée figure 2 et en 61 des bras en métal résistant à la chaleur et comportant des parties radiales sur lesquelles sont fixés les cols de cygne des tuyauteries 20 .
En pratique les tuyauteries suspendues peuvent être faites en métal assez mince, et l'on a trouvé que les parties intérieures du four sont pratiquement de poids moindre que celles construites de manière usuelle. Chaque four construit de cette manière coûte à peu près autant ou un peu plus seulement que ceux employés actuellement mais leur durée est pratiquement indé- finie. On emploie de préférence trois fours pour deux hauts- fourneaux afin- de permettre les inspections et réparations. On a avec intention étudié une construction qui puisse se placer à l'in-
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térieur de fours standards régénérateurs; mais il est évident que les exemples donnés ne sont pas limitatifs et que les dis- positifs peuvent être appliqués sur d'autres formes de fours.
REVENDICATIONS.
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