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Procédé et appareil pour le frittage, la calcination, le séchage et des opérations de traitement analogues.
On effectue jusqu'ici fréquemment le frittage, la calcination, le séchage de matières brutes, par exemple de minerais, de matières roulées, etc., en amenant la matière à traiter, dans une série de wagonnets, qui sont déplacés de façon continue et uniforme, sur une
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voie fermée de manière étanche à l'air, pendant un court espace de temps, en dessous d'un dispositif d'inflammation et en achevant ensuite leur frittage ou calcination pendant le déplacement ultérieur des wagonnets. D'après un autre procédé, la matière est placée dans des soles distinctes sur un dispositif de chauffage et est frittée en cet endroit et, après que le frittage est -achevé, on enlève la première sole et on place une nouvelle sole, suivant une opération discontinue.
Ces procédés présentent certains inconvénients, qui, dans un cas, consistent principalement dans l'usure rapide des surfaces de glissement assurant l'étancheité,et qui, dans l'autre cas, sont entraînés par le mode opératoire discontinu, compliqué et peu économique. Le procédé et l'ap- pareil suivant l'invention ont en vue d'obvier à ces incon- vénients, à savoir essentiellement par le fait que la quan- tité de chaleur nécessaire est fournie à chaque récipient par un dispositif de chauffage en un endroit de son cir- cuit et que les différents récipients sont entrainés pas à pas, sans frottement de glissement, suivant un circuit vers cet endroit et à partir de celui-ci.
Le procédé suivant l'invention est expliqué ci-après en référence, à titre d'exemple, à un appareil qui fait également l'objet de l'invention; cet appareil est repré- senté sur les dessins ci-joints, dans lesquels:
Les figs. 1 et 2 sont des vues en élévation de coté;
La fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne brisée III - III de la fig. 2; et
La fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV -IV de la f ig. 1.
Sur les dessins, 1 désigne (fig. 1) un tambour rotatif, dans lequel la matière brute, par exemple le minerai, est
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roulée. La matière roulée à fritter arrive par un tube 2 dans un tambour de chargement rotatif 3, dans la surface latérale duquel sont ménagées des fentes 5, décalées l'une par rapport à l'autre. En dessous du tambour de chargement 3 se trouvent, sur un guidage fixe 6 (voir également la fig. 4), plusieurs caisses de frittage 7,8,9,10, qui sont remplies en cet endroit de la matière roulée.
Les caisses 7 à 10 sont déplacées, pas à pas, au moyen d'un transporteur 6, 11,'dans la direction de la flèche x ; la partie mobile 11 est montée excentriquement sur la partie fixe 6 du trans- porteur (fig. 4) et est déplacée, par une transmission par courroie ou par chaîne 12, par petits pas, dans la direction de la flèche x. La caisse 8, se trouvant au moment consi- déré en dessous du tambour 3, est remplie de matière roulée; tandis que les fentes 5 du tambour 3 répartissent cette ma- tière roulée sur toute la largeur de la caisse, le déplace- ment de la caisse pas à pas assure le remplissage complet de celle-ci dans la direction d'entraînement. Par son autre extrémité, le transporteur 6,11 fait saillie à l'intérieur d'un châssis 13 (voir en particulier la fig. 2).
Le mouve- ment d'avancement des caisses sur le transporteur 6,11 est limité par une butée 4 du guidage 6. La caisse 14, se trou- vant en cet endrqit au moment considéré, se trouve dans la zone d'action d'une paire de poutres 15 (voir aussi la fig.
3), dont chacune est située en dessous d'un des deux touril- lons latéraux 16 des caisses. La paire de poutres 15 fait partie d'un transporteur à mouvement d'avancement différent, qui sert à faire avancer chaque fois une caisse en dessous d'un dispositif de chauffage 17. Ce transporteur comprend un cadre 18, auquel la paire de poutres 15 est suspendue de la manière visible sur la fig. 3. Le cadre 18 repose, par l'in- termédiaire de quatre paires de galets, sur des poutres 19 du /
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châssis 13. Chaque paire de galets se compose des galets 20, 21, montés fous sur un axe commun et dont le galet 21 repose sur une voie 22 de la partie 19 du châssis, tandis que le cadre 18 repose, en chacun des quatre en- droits d'appui, sur l'autre galet 20.
La voie 22 pour chaque galet 21 va en montant légèrement dans la direction d'avancement x. Sur chaque côté longitudinal du cadre 18, les deux paires de galets situées de ce côté sont reliées par une tige 23, tandis que les essieux de chaque paire de galets avant et arrière sont reliés par une tige 24, également reliée aux tiges 23 (voir en particulier la fig.
3). Au système de tiges 23,24 est reliée une bielle 25, dont l'extrémité supérieure est articulée au moyen d'un trou allongé ou boutonnière 26 à la tige de piston 27 d'un cylindre à air comprimé 28, monté sur le châssis 13.
Au cadre 18 sont articulés, chacun au moyen d'une boutonniez 29, des bras 30, qui sont montés sur le châssis 13 de façon pouvoir tourner et qui sont reliés chacun, par une deu- xième boutonnière 31, à la tige de piston 33 d'un cylindre à air comprimé 32.
Pendant que les caisses de frittage sont entraînées en avant, par petits pas, en dessous du tambour de chargement 3, par le transporteur 6,11, 12, la caisse de frittage 14, se trouvant au moment considéré devant le dispositif de chauffage 17, est amenée par le transporteur 15,18, par un grand pas, en dessous du brûleur 17 (voir la position de la caisse 34 sur la fig. 2). Dans ce but, le cadre 23, 24, reliant les quatre paires de galets 20,21, est déplacé par le cylindre 28, par l'intermédiaire de la bielle 25, d'une certaine distance dans la direction de la flèche x; chacun des galets 21 monte ainsi le long de la voie inclinée 22 et chaque galet 20 soulève le cadre 18 de façon correspon-
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dante.
On choisit, pour cette course de levée, une valeur telle que la paire de poutres 15 s'engage en dessous des tourillons 16 de la caisse 14 et soulève cette caisse de la partie 6 du transporteur à déplacement par petits pas, 6, 11, de sorte que la caisse repose dorénavant sur la pai- re de poutres 15. La tige de piston 33 du cylindre 32 dé- place ensuite, au moyen des bielles 30, le cadre 18, rou- lant sur les galets 20, dans la direction d'entraînement, d'une distance qui correspond à l'écartement des caisses de frittage dans les positions 14 et 34.
Par la course de retour de la tige de piston 27 du cylindre 28, les paires de galets 20,21 reviennent dans leur position de départ suivant la fig. 3, de sorte que le cadre transpor- teur 15, 18 s'abaisse en conservant son déplacement longi- tudinal ; la caisse 34 est ainsi placée sur la tubulure d'aspiration 35, et le joint étanche à l'air est réalisé entre la caisse, se trouvant dans la position de chauffage, et l'aspiration.
Derrière la tubulure d'aspiration 35 sont disposées; dans la direction d'entraînement, deux autres tubulures 36, 37; leur écartement entre elles et leur écartement par rapport à la tubulure 35 correspond à la longueur de course ou pas du transporteur à grand pas 15, 18;
à la paire de poutres 15 se raccorde une plate- forme basculante 40, également constituée par deux poutres et sur laquelle la dernière caisse 41 de la rangée supé- rieure est déposée, La plateforme 40 est artioulée à deux cylindres à air oomprimé 42,43, disposés l'un derrière l'autre dans la direction de la flèohe x, et dont les dispositifs de distribution sont commandés de telle manière que le cylindre 42 travaille d'abord seul et amène la plate- forme 40, en vue du déchargement de la caisse 41, dans la position de basculement représentée en traits mixtes;
la
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tige de piston du cylindre 43 descend ensuite également et amené ainsi la plateforme 40 et la caisse de frittage vide dans la position inférieure, dans laquelle cette dernière se trouve dans la zone d'action du transporteur de retour. Celui-ci est également construit comme trans- porteur à grand pas et comporte une paire de rails fixes 44, ainsi au'une paire de rails mobiles 45 (voir en parti- culier la fig. 3). Cette paire de rails mobiles repose sur des galets 46, qui sont tourillonnés dans des paires de leviers doubles 47, sur l'axe commun desquels est claveté un levier 48; à tous les leviers 48 est articulée une tige 49, qui est reliée à la tige de piston d'un cylindre à air comprimé 50.
La paire de rails mobiles 45 peut être déplacée au moyen du piston d'un cylindre à air comprimé 51, dont la course correspond à l'écartement des caisses de frittage sur le transporteur à grand pas 44,45.
Pour faire passer les caisses vides du transporteur de retour 44,45 sur le transporteur è petit pas 6,11 en dessous du tambour de chargement, on utilise un dispositif de levage 52 (fig. 1), qui consiste en un levier à deux bras et qui est actionné au moyen d'un cylindre à air comprimé 53. Son bras de préhension 54 peut s'engager par deux crochets 55 de chaque côté en dessous des tou- rillons 16 des caisses de frittage.
Le procédé suivant l'invention, à la réalisation du- quel est destiné l'appareil qui vient d'être décrit,stef- fectue de la manière suivante: Les caisses de frittage, pendant leur chargement, sont déplacées en avant par pe- tits pas, de sorte que ces caisses, comme mentionné plus haut, sont remplies, de façon complètement uniforme et jusqu'à la même hauteur, de matière roulée, ce qui est im- portant pour obtenir en tous les points une allure uniforme
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du frittage. Au moyen du transporteur à grand pas 15,18, les caisses remplies sont entraînées séparément en des- sous du dispositif de brûleurs; elles restent en cet endroit jusqu'à ce que l'opération de frittage soit aohevée. Pendant cette durée du frittage, les déplace- ments des caisses sont arrêtés dans tout leur circuit.
Sur les tubulures 36, 37, il se produit alors l'aspiration et le refroidissement des caisses contenant la matière dont le frittage est achevé, et leur déchargement a lieu au moyen de la plateforme basculante 40. Les oaisses vides achèvent ensuite leur circuit au moyen du transporteur de retour 44,45 et du dispositif de levage 52.
Les caisses de frittage sont ainsi, au moyen des trois transporteurs, déplacées suivant un trajet dans lequel elles sont, à chaque pas, d'abord soulevées des rails fixes des transporteurs et ensuite seulement déplacées en avant dans la direction d'entraînement, après quoi elles sont déposées à nouveau sur les rails fixes; ce mouvement pas à pas s'effectue, pour le dispositif trans- porteur situé en dessous du tambour de chargement,sui- vant un arc de cercle; pour le dispositif transporteur situé en dessous du brûleur, il s'effectue suivant trois lignes droites, se suivant à angle droit; et, pour le transporteur de retour, il s'effectue avec un mouvement de levée et un mouvement de descente suivant un arc de cercle et avec un mouvement d'avancement en ligne droite.
On supprime ainsi, pendant tout le trajet d'entraîne- ment des caisses, tout frottement de glissement sur les surfaces de support des caisses, et comme ces surfaces servent en même temps à réaliser un joint étanche des caisses sur les tubulures d'aspiration, il ne peut se produire de défauts d'étancheité en ces endroits par suite d'usure. En même temps, le procédé suivant l'in-
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vention présente tous les avantages d'un circuit ininter- rompu, ainsi que la possibilité de régler tous les mouve- ments d'après la durée du frittage.
L'invention porte en outre sur le contrôle et le réglage de l'allure du procédé et.du cycle automatique d'opérations de l'appareil et sur l'adaptation des mou- vements élémentaires individuels l'un à l'autre. A cet effet, les organes de commande de tout l'appareil sont, conformément à l'invention, réunis en deux groupes avec dispositif distributeur automatique.
L'un des groupes d'organes de commande se compose des cylindres à'air comprimé 28,32, 42, 43. Leur commande commune, qui n'est pas représentée sur les dessins, mais dont la réalisation ne présente aucune difficulté pour l'homme du métier , peut avoir lieu de toute manière désirée, par exemple par voie élelc- trique ou au moyen d'air comprimé. Le dispositif di- stributeur de ce groupe d'organes de commande est actionné par la butée 4, qui est disposée à l'ex- trémité du transporteur à petit pas du dispositif , de chargement (fig. 2) et qui est mise en action par le fait qu'elle est rencontrée par la caisse de frit- tage 14.
Ce dispositif distributeur est réglé de telle manière qu'il se produit alors les opérations suivan- tes : Le cylindre 28 déplace le système de tiges 23,24 vers la gauche et soulève ainsi le cadre 15,18 du transporteur à grand pas, le cylindre 32 est ensuite mis en action et déplace le cadre 15, 18 d'un grand pas vers la gauche; ensuite s'effectue la course de retour du cylindre 28 ; ces mouvements amènent la caisse 14 en dessous du brûleur 17, les caisses 34 et 38 sur les tubulures 36 et 37, et la caisse 39 sur la plate-
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forme basculante 40. Au commencement de ce mouvement, le tirage, agissant dans les tubulures d'aspiration, est automatiquement arrêté.
Le cylindre 42 est en- suite mis en action, et la caisse 41 est ainsi amenée dans la position de déchargement représentée en traits mixtes sur la fig. 2. Après un temps d'arrêt réglable, le piston du cylindre 43 est - par exemple au moyen d'un déclencheur à temps - également déplacé vers le bas, et la plateforme 40, avec la caisse 41, est des- cendue dans la région d'action du transporteur de re- tour 44,45.
Les dispositifs, servant au transport de retour des caisses de frittage déchargées, sont réunis en un deuxième groupe d'organes de commande, avec dispositif distributeur 'automatique, dont le cycle d'opérations est également déclenché par le contact de la caisse 14 avec la butée 4. Cette butée 4 agit d'abord sur le dispositif distributeur du cylindre 53 (voir fig.
1), à savoir de telle manière que celui-ci fasse pi- voter le bras de préhension 54 de sa position supé- rieure dans sa position inférieure, dans laquelle il s'engage en dessous de la caisse vide se trouvant en cet endroit. Le cylindre 53 inverse ensuite automa- tiquement son mouvement, et le bras 54 soulève la caisse sur la paire de rails fixes 6 du transporteur à petit pas, en dessous du dispositif de chargement.
En même temps que se déroulent ces opérations, la bu- tée 4 commande le cylindre 51 actionnant le transpor- teur à grand pas 44,45, de telle manière que la paire de rails mobiles 45 de oelui-oi (fig. 2) est déplacée dans la direction d'entraînement x, o'est à dire vers la gauche, et vient se placer en dessous
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de la caisse 56, descendue lors du cycle précédent d'opérations; le cylindre 50 (fig. 2) entre ensuite en action et déplace ia tige 49 vers la gauche, de sorte que, par l'intermédiaire des leviers 47, 48 et des galets 46, les rails mobiles 45 sont soulevés et de leur côté soulèvent les caisses vides des rails de guidage fixes 44.
Ensuite a lieu l'inversion du sens de marche du cylindre 51, qui déplace alors les rails 45, roulant sur les galets 46, d'un grand pas vers la droite, se sorte que l'espace en dessous de la plateforme basculante 40 est rendu libre et qu'une nouvelle caisse vide est amenée dans la zone d'action du bras de levage 54. Ensuite a lieu, par l'inversion du sens de marche du cylindre 50, le mouvement de re- tour de la tige 49, de sorte que toutes les caisses de la rangée inférieure sont déposées sur les rails fixes 44.
L'intervalle de temps, compris entre la rencontre de deux caisses de frittage consécutives avec la butée de déclenchement 4 (fig. 2), dépend de la. durée de l'opération de frittage, c'est-à-dire du laps de temps pendant lequel la caisse 34, suivant la nature de la matière de frittage, doit séjourner en dessous du brû- leur 17, pour obtenir un frittage complet. On règle d'après cette condition la vitesse d'avancement du trans- porteur à petit pas 6, 11 en dessous du tambour de chargement 3, notamment par un réglage du nombre de tours du mécanisme de commande 57 (fig. 1), qui communi- que un mouvement de rotation aux tambours 1 et 3.
L'appareil peut également être construit de telle manière que les cylindres à air comprimé, servant à ac- tionner les transporteurs, peuvent être commandés à la
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main, au moyen d'un levier commun, dans l'ordre prescrit par le procédé.