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BREVET D' INVENTION Procède de réchauffage en atmosphère gazeuse, partoulièrement en atmosphère réductrice ou oxydante
Dans l'industrie,on est souvent appelé à réchauffer des matières à ane température relativement élevée,dans .une atmosphère soit réductrice,.soit oxydante ou en présence d'an gaz déterminé poar réaliser soit simplement le réchauffage de la matière ,soit pour obtenir une réaction chimique,
En particulier dans l'industrie métallurgique,on recuit des pièces en métal dans le but de les adoucir,Dans les fours à -recuire dans lesquels le réchauffage se fait par des flammes ou par des fumées provenant de la combustion,les pièces à réchauffer sont exposées à l'oxydation de la flamme,
même si on opère avec une combustion se faisant avec un défaut d'air. Les produits de la combustion contiennent de grandes proportions de vapeur d'eau et d'anhydride carbonique qui,à hante température peuvent avoir une influence oxydante; même si les fumées contian -nent encore des gaz réducteurs, ceux-ci sont dilués dans de si grandes proportions de gaz neutre que leur action est consi- dérablement atténuée sinon nulle,
La présente invention réalise un procédé de chauffage simple et économique dans lequel le réchauffage de la matière
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se fait sans flamme et sans combustion préalable,par des gaz chauds,suivant la nature du procédé,ces gaz peuvent être soit oxydants,
soit rédu@teurs ou de toute autre nature.
Cet appareil de chauffage se compose essentiellement d'un laboratoire dans lequel la matière à réchauffer est placée.La disposition de ce laboratoire peut être telle que le réchauffa- ge se fasse d'une façon continue ou discontinue. le laboratoire est relié à an système de régénérateurs groupés par paire.Le gaz,combustible ou comburant,suivant que le réchauffage doit se faire en atmosphère réductrice ou oxydante,est introduit au bas d'un régénérateur.Ce régénérateur a été chauffé lors de la période précédente comme on le verra plus loin.
Au contact de ce régénérateur,le gaz est porté à une température élevée;il traverse le laboratoire du four sans avoir été mélangé au gaz comburant ou combustible.Il réchauffe par conséquent,la matière placée dans le laboratoire en lui cédant une partie de sa chaleur sensible.Ce gaz quitte le labe- ratoire et entre dans le régénérateur formant la paire avec le régénrateur Par lequel le gaz est entré dans le four.Sur son passage entre la sortie du laboratoire et le régénérateur,ce gaz se mélange avec le comburant ou le combustible,il s'en- flamme à l'entrée du régénérateur et porte celui-ci à une haute température;
les produits de la combustion quittent le régénérateur ppr une vanne à inversion et vont à la cheminée ou à un organe continu de récupération de chaleur.
Dans la période suivante,on renverse l'arrivée du gaz à l'aide de la vanne de renversement et l'arrivée de l'air à l'aide d'organes appropriés tels que clapets,etc. le gaz arrive maintenant par le régénérateur qui a été en période de chauffage,traverse de nouveau le laboratoire et arrive au régé- nérateur qui,précédemment,était en période de refroidissement, et avant d'entrer dans ce régénérateur,le gaz rencontre de nouveau le comburant on le combustible,il s'enflamme et réchauf -fe l'empilage du régénérateur.
Par la manoeuvre des organes de renversement du combusti- ble
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et du comburant,on maintient dans le laboratoire du four,une atmosphère de gaz réducteurs ou oxydants chauds dans des limites de température qui dépendent de la fréquence des renversements des dimensions des régénérateurs,etc.
On peut par des admissions secondaires d'un des gaz réaliser une combustion partielle préalable avant l'entrée des gaz dans le laboratoire du four, de façon à réaliser si on désire une atmosphèe re ayant les propriétés chimiques requises dans le laboratoire.
On peut également en ménageant des passages entre deux régé- nérateurs correspondants chauffer un régénérateur par le gaz chaud venant du régénérateur correspondant sans que le gaz ait traversé le laboratoire du four.Dans ce cas,une partie seulement du gaz réchauffé traverse le laboratoire du four. On peut également chauf- fer le régénérateur en période de chauffage par une arrivée direc- te de gaz pris sur la vanne de renversement par l'entremise dorganes d'inversion appropriés.
On peut également réchauffer les deux gaz servant à la réali- sation du chauffage dans des régénérateurs ou des récupérateurs de chaleur continue ou une combinaison des deux,
Les figures 1,2,3,4 et 5 représentent une réalisation de cette invention appliquée à un four à recuire les tôles en atmosphère réductrice.On emploiera comme agent de chauffage réducteur du gaz de gazogène par exemple,l'autre gaz étant dans ce cas,de l'air atmosphérique réchauffé ou non,
La fig, 1 est une coupe J-K-L-M de la fig. 3; la partie droite de la fig.1 est une coupe 1-il à travers le carneau à gaz 6 de la fig.3. Dans la partie gauche,la fig,l représente ane coupe dans un carneau à air 15.
La fig. 4 est une coupe N-O-P-Q des fig.2-3.
La fig. 5 représente un-ensemble du four,du récupérateur, de ses organes de renversement et de la cheminée. Le gaz arrive par la conduite1,fig.2,3 et 4 à la vanne de renversement 2.Da là,il se distribue par le carneau 3 aux divers régénérateurs* placés sur un côté du four par les carneaux munis d'an organe
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de réglage 4.Le gaz s'échauffe dans les chambres 5,il est distri- bué par les carneaux 6 et arrive au laboratoire du four par les carneau$ 7.Il réchauffe les tôles 8 et sort du four par les carneaux 9 et 10.
L'air réchauffé oa non arrive par le collecteur Il et les tuyaux la dans les vannes 13 et,les clapets 14 étant ouverts,il se distribue dans les carneaux 15 et se mélange au gaz par les ouvertures 16.A l'entrée du régénérateur 17,l'air et le gaz se rencontrent et s'enflamment.Les fumàes réchauffent les chambres
17 et retoornent à la vanne de renversement,en passant sous les organes de réglage 19,par les carneaux 20 pour aller par le carneau 2l vers la cheminée,ou vers an récupérateur de chaleur continu.En renversant la vanne 2,en fermant les clapets 14 et en ouvrant les clapets 24,le gaz arrive par le carneau 20,se distribue dans le régénérateur 17 où il s'échauffe et arrive au laboratoire du four par les carneaux 10 et 9.
Le gaz quitte le foar par les carneaux 7 et arrive au régénérateur 5 par les carneaux 6, L'air arrive par les clapets 24 et les ouvertures 16 et se mélange au gaz qui s'enflamme pour réchauffer la chambre 5
La laboratoire du four peut être disposé comme le renseigne la fig. a représentant,par exemple,l'extrémité de détournement du four.Les tôles à réchauffer placées sur des chariots à bou- lets sont disposées de telle sorte qu'entre chaque paquet de tôles il y ait un espace libre.
Les chariots sont enfournés dans le four de façon à occuper au moment du defournement,la position renseignée sur le plan,
On acaisse le. régistre 31 et on ouvre le registre 32 ce qui isole le compartiement 30 da reste du four.On peut alors défourner le chariot qui se trouve dans le compartiment 30.
Cette opération terminée,on abaisse le régistre 32 et on ouvre le régistre 31,ce qui permet de placer un nouveau chariot dans le compartiment 30.
On peut naturellement subdiviser le laboratoire du four en plusieurs compartiments dans le genre du compartiment 30,L'en- fournement peut notamment se faire de la même façon,
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Pour réfroidir les tôles qui se trouvent dans ce comparti- ment,on y fait déboucher par la conduite 25 et 28, du gaz froid venant de la conduite 1 et réglable par la vanne 25. De côté opposé de ce compartiment reçoit le gaz par'la conduite 27 et le carneau souterrain 26. Le gaz se réchauffe au contact des tôles chaudes et peut être amené ou non dans le laboratoire du four et contribuer au réchauffage des chambres.
En établissant une communication 33 figurée en pointillé sur la fig. 1 entre les chambres' correspondantes,on peut ré- chauffer celles-ci par an gaz chaud n'ayant pas traversé le laboratoire du four,
En établissant une communication entre le carneau 20 et les chambres 5 et le carneau 3 et les chambres 17 par l'entremise d'organes d'ob@@ ation appropriés,on peut alimenter chaque chambre en période de chauffage par un gaz non réchauffé.La communication entre deux chambres peut naturellement être réali- sée d'une façon à permettre le réglage de la quantité de gaz admise. on peut amorcer la combustion avant l'entrée du gaz,dans le laboratoire en prévoyant des prises d'air 22 débouchant dans les carneaux 23,ces prises d'air pouvant -être réglées par une vanne.
Dans ce cas,le ,gaz qui arrive par exemple par le carneau 6 reçoit une faible quantité d'air par les carneaux 23.
Ce même dispositif permet de réaliser le chauffage da labo- ratoire dans une atmosphère oxydante par exemple de l'air chaud Il suffit pour cela d'amener le gaz par la conduite 11 et l'air par la conduite 1.Dans de cas,l'air réchauffé dans les chambres traverse le laboratoire du four et arrive en contact avec le gaz à la sortie du laboratoire du four.
Ce système de chauffage peut s'appliquer à tous genres de fours connus dans l'industrie métallurgique,cêramique,la verre- rie et l'industrie chimique.
Dans l'industrie métallurgique et en particulier,dans les laminoirs à tôles,ce système de four permet d'effectuer le recuit des tôles sans caissons,Il permet d'effectuer le recuit
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blanc "sans formation d'oxyde".
Il permet également d'effectuer le recuit des bottes de fil sans emploi de pots.
Dans l'industrie chimique,on est souvent appelé à réaliser une réaction à chaud dans on milieu oxydant ou réducteur et ce système de chauffage peut trouver de multiples applications dans cette industrie.Il peut s'appliquer à d'autres gaz que des gaz combustibles et comburants au sens étroit da mot.Deux gaz quel- conques susceptibles de se combiner en donnant de la chaleur peuvent servir à l'application de ce système de chauffage.Il trouve notamment son emploi dans la distillation et le séchage de matières combustibles dans le grillage et la réduction des minerais.
La réalisation de l'invention n'est pas limitée au système décrit précédemment.les régénérateurs groupés deux par deux peu- vent être placés tous d'un même côté du laboratoire. les gaz réchauffés peuvent passer en partie ou en entier par le labora- toire et être alors amenés d'une part dans un récupérateur de chaleur continu où on les enflamme avant leur entrée,l'autre partie allant aux régénérateurs,on ayant traversé ou non le laboratoire,où ils s'enflammest également avant leur entrée par des arrivées appropriées d'air. ,
Ce système de chauffage peut se réaliser de façon très variée comme le montrent les schémas fig.
6,7,8 et 9 où quelques variantes qui ne limitent pourtant pas les réalisations de cette invention sont représentées.
La fig. 6 montre le cas où les deux gaz mis en oeuvre sont réchauffés dans des régénérateurs.Le gaz servant d'agent de transmission de chaleur à la matière à réchauffer arrive par la vanne de renversement l,se réchauffe dans les régénérateurs 2, traverse le laboratoire 3 où il échauffe la matière à réchauffer entre dans les régénérateurs 4. L'air arrive par la vanne de renversement 5,se réchauffe dans les régénérateurs 6 qui communi- qaent par les passages 7 avec les régénérateurs 4. Les régénéra- teurs 4 étant sous tirage,l'air et le.. gaz les traversent en
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- @ brû ant etréchauffent les empilages de ces régénérateurs.
Les régénérateurs 6 communiquent par un canal 8 avec les régénéra- teurs @ qui se trouvent en communication avec le:tirage.ces régénérateurs communiquent avec les régénérateurs 2 par des passages 10. Le gaz des régénérateurs 2 va donc brûler dans les régénérateurs 9 et réchauffer les empilages.En opérant le renver- sement des vannes 1 et 5,le gaz traverse le laboratoire en sens inverse et les régénérateurs 2 et 6 se réchauffent.
Le labora- toire est toujours traversé par on courant de gaz chaud en dehors de toute présence d'air,
La fig. 7 montre une variante avec deux régénérateurs 1 et 2 pour le gaz et un récupérateur 4 chauffé par des gaz prélevés dans le laboratoire 3 du four.L'air de ce récupérateur est distribué suivant la période aux régénérateurs 1 et 2 et à l'en- trée du gaz au récupérateur.
La fig. 8 est une autre disposition où les régénérateurs 1 et 2 sont placés d'un même coté du laboratoire 3 et où le récupétateur 4 est chauffé par des flammes perdues sortant des régénérateurs, '
La fig. 9 est une disposition dans laquelle les régénéra- teurs 1 et 2 sont placés sur on côté du laboratoire 3,et le récupérateur 4 sur l'autre;celui-ci est réchauffé par une partie du gaz ayant traversé le four et envoie son air aux régénérateurs 1 et 2 suivant la période de renversement ainsi qu'à l'entrée du récupérateur. Il va de soi que le gaz entrant dans les régénéra- teurs ou récupérateurs peut aussi brûler avec de l'air froid.
La fig. 10 est une disposition dans laquelle les régénéra- teurs débouchent vers le haut directement dans le laboratoire,de façon à ce que la chaleur du haut des empilages et de la flamme au moment où elle se forme soit rayonnée dans le laboratoire du four.
Le laboratoire du four peut être constitué de telle sorte ou'une partie du gaz circule dans une double voôte où il ren- contre de l'air et s'enflamme.On peut,par conséquent réaliser de la sorte un four à moufle dont les parois sont chauffées
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par une flamme et dont le laboratoire est traversé par des gaz chauds.Par exemple dans la fig. 10,le gaz; arrive par la chambre 1,traverse le laboratoire 9 et arrive à la chambre 8 après avoir reçu de l'air par le carneau 7. Une autre partie du gaz venant de la chambre 1 traverse le carneau 2 et s'enflamme dans l'espace 4 avec une arrivée d'air venant par le carneau 3, Cette flamme chauffe la voûte et les famées sortent par le carneau 8 peur aller vers le régénérateur 8 qui est en période de chauffage.
L'arrivée d'air 6 de la voûte pendant cette période est fermée, et lorsqu'on opère le renversement,la flamme circule dans la vote en sens inverse,le carneaa 6 étant ouvert et le carneau 3 fermé.