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Dispositif pour l'inversion des courants gazeux dans les fours à régénérateurs,
La présente invention a trait à des dispositifs pour l'in- version des courants gazeux dans les fours à régénérateurs no- tamment les fours à gaz et les fours à coke et surtout à de tels dispositifs pour fours à régénérateurs chauffés au gaz pauvre, par exemple gaz de gazogène,
Dans les fours à régénérateurs, la direction du gaz de chauffage et de l'air d'une part et celle des fumées d'autre part, est, comme on le sait, inversée périodiquement.
A cet effet, on a prévu des soupapes dans les tuyaux reliant le régé- nérateur et le carneau des fumées ainsi que sur les tuyaux d'a- menée du gaz de chauffage, soupapes qui préférablement sont dis- posées dans une boite connue généralement sous le nom de coude, laquelle, dans le cas où le régénérateur correspondant sert également au réchauffage de l'air, est munie d'une deuxième sou- pape contrôlant la communication de l'intérieur de ce coude avec
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l'air libre.
Or, il est connu que pour l'inversion du chauffage des fours à régénérateurs, surtout des fours à coke, l'ouverture et la fermeture des soupapes dans les coudes doit se faire dans un ordre déterminé, afin d'éviter la formation des mélan- ges explosibles de gaz et d'air dans l'intérieur du four.
L'ordre de la manoeuvre des dites soupapes est expliqué ci-après dans l'exemple d'un four équipé de quatre régénéra - teurs, desquels, dans chaque période de fonctionnement, un sert pour le réchauffage du gaz pauvre, un pour le réchauffage de l'air, tandis que les deux autres sont parcourus et réchauffés par les fumées. Dans ce cas, les deux régénérateurs d'un grou- pe sont en communication chacun par un coude avec la tuyauterie à gaz pauvre, l'autre avec l'air libre, les deux régénérateurs de l'autre groupe communiquant chacun par un coude avec les car- neaux des fumées.
A la sortie des fumées d'une part et à l'en- trée de gaz et de l'air d'autre part, chaque coude est équipé intérieurement d'une soupape qui est manoeuvrée préférablement de l'extérieur, à l'aide d'un mécanisme approprié qui, de son côté, est relié à un dispositif de manoeuvre commun pour tous les mécanismes de manoeuvre des soupapes.
Dans une période de fonctionnement, la soupape à gaz pau- vre est ouverte et celle de la sortie des fumées fermée, dans le coude qui est relié aux régénérateurs traversés par le gaz pauvre, tandis que dans le coude juxtaposé, qui est relié aux régénérateurs traversés par l'air, la soupape à air est ouverte et celle des fumées fermée. Par contre, dans les deux coudes traversés par les fumées, les soupapes à air et à gaz pauvre sont fermées et les soupapes des fumées ouvertes.
Si, dans ces conditions, il faut invertir la direction du chauffage des fours, il faut, avant tout, fermer la soupape à gaz pauvre. Ceci fait, il faut simultanément fermer la sou- pape à air et ouvrir la soupape des fumées dans le coude jusqu'
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ici traversé par l'air et, dans le coude, qui jusqu'ici était traversé par les fumées et qui,dans la prochaine période, doit être traversé par l'air, il faut de même simultanément fermer la soupape des fumées et ouvrir la soupape à air. En même temps il faut ouvrir la soupape des fumées dans le coude traversé jusqu'ici par le gaz pauvre et simultanément fermer cette sou - pape dans le coude qui, dans la prochaine période, doit être traversé par le gaz pauvre.
L'inversion simultanée des soupapes à air et des fumées étant terminée, il faut ouvrir la soupape à gaz dans le coude, qui, pendant la prochaine période, sera traversé par le gaz pauvre. Par là, on a obtenu dans tous les coudes la position des soupapes nécessaire pour la nouvelle direction du chauffage,
Pour assurer l'ordre un peu compliqué des différentes ma- noeuvres spécifiées ci-dessous pour l'inversion des soupapes à gaz, air et fumées prévues dans les coudes, on a jusqu'ici relié les dispositifs manoeuvrant les différentes soupapes par plu - sieurs organes d'entraînement à un treuil à câble prévu à la tête de la batterie, et ce de manière qu'il a fallu prévoir des câbles séparés pour les soupapes à gaz, les soupapes à air et les soupapes à fumées et pour chaque câble un treuil séparé.
Pourtant, on n'a prévu qu'un câble avec un treuil commun pour la manoeuvre simultanée des soupapes à air et à fumées, vu que l'inversion de ces soupapes, comme expliqué ci-haut, doit se faire simultanément.
Quant à la manoeuvre des treuils, on a jusqu'ici procédé de manière que les différents treuils étaient manoeuvrés par un servant, l'un après l'autre. Pourtant, ceci présente l'incon- vénient qu'on dépend de l'attention du personnel et ce, tant concernant la régularité des inversions que concernant l'ordre voulu de la manoeuvre des différentes soupapes. or, on a proposé de munir le mécanisme commandant les dif- férents treuils à câble d'un dispositif manoeuvrant les diffé -
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rents treuils dans l'ordre désiré, à l'aide d'un seul mécanisme de commande. pourtant, de tels dispositifs de manoeuvre et de commande sont extrêmement compliqués et chers et de plus ils sont assez délicats, ce qui présente un désavantage sérieux pour le rude travail d'une cokerie.
L'objet de la présente invention est de prévoir aux coudes décrits ci-devant des perfectionnements qui permettent d'opérer toutes les soupapes des coudes dans l'ordre désiré, à l'aide d'un seul organe d'entraînement en employant un seul mécanisme de commande pour cet organe.
A cet effet, l'invention prévoit d' organiser, entre l'or- gane d'entraînement commun pour tous les coudes d'une part, et les différentes soupapes d'autre part, si possible par interpo- sition d'un levier accouplé au dit organe commun, un deuxième organe d'entraînement qui par son mouvement dans une direction provoque le fonctionnement retardé des soupapes et dans l'autre leur fonctionnement non retardé, et de plus elle prévoit des moyens permettant de régler la longueur des éléments reliant les soupapes individuelles au câble d'entraînement commun.
Il y a un grand nombre de possibilités pour réaliser cette idée fondamentale de l'invention.
De plus, l'objet de l'invention réside aussi dans la dis- position appropriée sur les coudes d'éléments reliant les dif- férentes soupapes à gaz, à air et à fumées aux différents méca- nismes de commande prévus à ces coudes. Suivant l'invention, le coude est muni d'un arbre de manoeuvre, qui à l'aide d'un levier est relié à l'organe d'entraînement et qui porte divers autres leviers reliés chacun à une des soupapes prévues dans le coude, par un organe d'entraînement retardé dans une des deux direc - tions de son mouvement.
D'après la présente invention, cet organe d'entraînement, retardé dans une direction, est constitué préférablement par uns rallonge tubulaire de la tige de soupape et dans laquelle se
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trouve un piston mobile, dont la tige est reliée, par son bout extérieur, au lévier correspondant fixé sur l'arbre de manoeu- vre à l'aide d'une chaîne ou d'un organe d'entraînement équi- valent, la longueur duquel pouvant être modifiée par des moyens appropriés par exemple par des vis de réglage prévues sur le dit levier.
Avec cette disposition, la rallonge tubulaire de la tige des soupapes est fermée à son bout extérieur, par un bouchon femelle, contre la face inférieure duquel vient s'appliquer le piston mobile, de sorte que la soupape correspondante est en - traînée par le relèvement ultérieur du piston.
Parfois il est préférable de prévoir, entre le levier de manoeuvre et la soupape, au lieu d'un piston mobile dans une rallonge tubulaire de la tige de soupape, une simple chaîne ou un autre organe d'entraînement retardé dans une direction du mouvement.
D'autres objets de la présente invention concernent l'ap- plication du coude de nouveau type décrit ci-haut, aux fours à gaz et à coke munis de régénérateurs, ainsi que les moyens né - cessaires dans ce cas pour assurer l'ordre voulu des différen- tes opérations des inversions.
En tenant compte de cet objet et d'autres de la présente invention, la description ci-après indique à l'aide des plans ci-joints un mode préféré de la réalisation de la présente in- vention.
Dans le dessin annexé :
Fig.l est une coupe longitudinale verticale dans un coude étudié suivant l'invention et d'âpres I-I de la fig.4.
Fig.2 est une vue latérale.
Fig.3 est une vue en plan du coude suivant fig.l.
Fig.4 est une coupe horizontale suivant 4-4 de la fig.l.
Fig.5 représente à échelle agrandie, les moyens de levage et d'abaissement des plateaux de soupape.
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Le coude indiqué dans la figure 1 est constitué par le corps 1 qui est pourvu latéralement d'une tubulure horizontale 2 pour son raccordement au régénérateur, et sa partie inférieu- re est munie d'une tubulure verticale 3 pour le raccordement du coude au carneau des fumées. A l'extrémité opposée à la tu- bulure 2, le corps 1 reçoit une tubulure 4, à laquelle sera rac- cordée la conduite d'amenée du gaz pauvre non indiquée dans le dessin, La tubulure 4 est pourvue d'un tube 5 pénétrant dans l'intérieur du corps qui s'ouvre vers le haut, dans le corps , en constituant le siège de la soupape 6, ainsi qu'il ressort de la figure 1. Ainsi que l'indique la figure 4, l'ouverture de ce tube se trouve dans le corps à côté de l'ouverture de la tubulure de sortie des fumées 3, ouverture constituant égale - ment un siège de soupape 7.
De plus, du côté opposé à la tubulure 2, le corps 1 com - porte une ouverture 9 pouvant être fermée par un couvercle 8 et permettant le nettoyage de la tubulure 2 et du carneau re - liant celui-ci au régénérateur, et ce pendant le fonctionnement du coude.
Pour isoler les tubulures 3 et 4 de l'intérieur du corps 1 et du régénérateur raccordé à ce corps, il est prévu deux soupapes à double plateau 10 et 11 qui peuvent être abaissées sur les faces d'obturation 6 et 7 des dites tubulures.
A cet effet, le plateau 10, comme il est indiqué par la figure 5, comporte une tige 13 munie d'une rallonge tubulaire 12 qui passe par l'ouverture 15 dans la couverture du corps, pourvue d'une garniture en labyrinthe et assurant l'étanchéité.
L'extrémité de la rallonge 12 dépassant le corps porte un bouchon femelle 16 dont l'ouverture centrale est traversée par la tige 17 du piston 18 mobile dans la dite rallonge. Le piston 18 est disposé de façon à s'appliquer lors de son relè - vement contre la face intérieure du bouchon femelle 16 et d'en- trainer dans son relèvement ultérieur la rallonge tubulaire 12
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et le plateau 10. A son extrémité supérieure, la tige 17 est munie d'un oeillet 19 dont le but est décrit plus loin.
Comme le plateau de la soupape 10, le plateau de la sou- pape 11 est pourvu d'une tige 20 munie d'une rallonge tubulai- re 21 qui passe par le manchon d'obturation 22 prévu dans la ' couverture du corps 1 et qui porte extérieurement un bouchon femelle. A l'intérieur de la rallonge tubulaire 21 est disposé un piston d'entraînement 24 dont la tige 25 passe par l'ouver - ture centrale du bouchon femelle 23 et qui porte extérieurement un oeillet 26.
Les deux soupapes 10 et 11 sont commandées à l'aide de l'arbre 28 qui est supporté par le chevalet 27 prévu sur la cou- verture du corps 1. L'arbre 28 porte les leviers à secteur 29 et 30 qui l'un et l'autre sont prévus perpendiculairement au- dessus des oeillets 19 et 26 des rallonges de tiges des soupa- pes 10 et 11. Les dits leviers 29 et 30 sont munis d'une rai - nure 31 recevant les deux chaînettes 32 et 33, qui sont fixées sur ces leviers à l'aide des vis 34 et 35. Ces chaînettes 32 et 33 portent à leur extrémité libre des crochets 36 et 37 qui s'engagent dans les oeillets respectifs 19 et 26.
En outre, l'arbre de manoeuvre 28 porte un levier bifur- qué 38 dirigé vers le haut, sur lequel agit l'organe d'entrai - nement 50 de l'appareil d'inversion qui ne figure pas sur le dessin.
Le mode de fonctionnement du coude représenté sur le dessin est, en ses grandes lignes, le suivant :
Admettons la position des soupapes telle que représentée par les figures 1 et 2. Dans ce cas, le plateau de la soupape 10 est abaissé, c'est-à-dire que la conduite à gaz pauvre est isolée, mais le plateau de la soupape 11 est relevé c'est-à- dire que le régénérateur est en communication avec le carneau des fumées. A cette position des soupapes correspond la posi- tion de l'arbre de manoeuvre représentée par la figure 2,ainsi
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que celle suivant la figure 5 des pistons coulissants dans les rallonges tubulaires des tiges de soupape.
Dans la position des divers éléments indiquée par les figures précitées, le piston 18 coulissant dans la rallonge de la tige de la soupape 10 se trouve dans sa position inférieure, en sorte que le plateau de cette soupape s'appuie d'une manière étanche sur son siège 6, tandis que le piston 24, qui se trouve dans sa position supérieure, s'appliquant contre le bouchon femelle 23 de la rallonge tubulaire de la tige de la soupape 11 maintient en suspens le plateau de celle-ci au-dessus de son siège, de façon que les fumées sortant du régénérateur peu- vent échapper par les tubulures 2 et 3 du coude.
Pour invertir les courants gazeux dans le coude, c'est-à- dire relier la conduite à gaz pauvre aux régénérateurs réchauf- fés par les fumées, et isoler le carneau des fumées du régéné- rateur, le levier bifurqué 38 de l'arbre de commande est porté lentement à droite de sa position indiquée par la figure 2, à l'aide de l'organe d'entraînement 50. Cette opération a pour effet que le plateau 11 est abaissé jusqu'à ce qu'il vienne s'appuyer d'une manière étanche sur son siège 7, alors que le piston 18 monte dans la rallonge tubulaire 12 de la tige 13 de la soupape 10. La rallonge 12 est d'une longueur suffisante pour que peu après l'application du plateau 11 sur son siège, le piston 18 vienne rencontrer le bouchon femelle 16 de la rallonge 12.
En conséquence, si le mouvement du levier bifur - qué 38 et par suite la rotation de l'arbre de manoeuvre 28 continue, le plateau 10 entraîné par le piston 18 est relevé, d'où ouverture de l'orifice de la tubulure 5, de manière que le gaz pauvre peut entrer dans le coude et passer au régénérateur.
Pendant la montée du plateau 10, le piston 24 descend dans la rallonge tubulaire 21 reliée à la soupape Il. A chaque inversion des courants gazeux, tous ces deux courants sont donc
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coupés avant que la nouvelle direction des courants soit établie.
En particulier, l'ouverture de la conduite à gaz pauvre est impossible, avant l'isolement du carneau des fumées, d'où sup - pression des pertes de gaz, d'ailleurs indésirables, qui se sont produites jusqu'ici dans les fours chauffés à gaz pauvre, lors de l'inversion du chauffage.
D'autre part, le coude représenté dans les figures 1 à 5 peut être également employé pour les fours chauffés au gaz ri- che. Dans ce cas, tous les régénérateurs des fours servent, comme d'usage, exclusivement au réchauffage de l'air de combus- tion et par conséquent, tous les coudes doivent être prévus de cette façon qu'ils permettent l'entrée de cet air dans les ré- générateurs. A cet effet, la couverture du coude 1 présente, à côté du chevalet 27 de l'arbre de manoeuvre 28, une ouverture 39, qui peut être fermée au moyen du clapet 40. Ce dernier est articulé à l'aide d'un boulon 41 sur un levier 42 qui, à son tour, est articulé à un chevalet 43 de la couverture du coude à l'aide d'un boulon 44.
Si le coude figurant sur le dessin est utilisé au chauffa- ge à gaz pauvre, le clapet à air est fermé, comme il est men- tionné plus haut, et sa position de fermeture est assurée par un oeillet articulé 47 engageant le bout 45 du levier 42 et retenu en position par une vis de serrage 46.
Toutefois, si le coude est employé au chauffage à gaz riche, la vis de serrage 46 est desserrée et l'oeillet 47 enle- vé du bout 45 du levier 42 de manière que le clapet 40 peut librement être abaissé et relevé.
De plus, dans ce cas, la chaîne 32 est décrochée de l'oeil- let 19 de la rallonge de tige du plateau 10 et, ainsi qu'il est indiqué sur la figure 2 par des traits mixtes, cette chaîne est suspendue à l'oeillet 48 prévu sur le levier 42, de telle façon que la rotation de l'arbre de manoeuvre 28 provoque l'ouverture ou la fermeture du clapet 40 au lieu de la soupape 10.