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BREVET D'INVENTION au nom de : Dr. C. OTTO & COMP. Ges. mit beschränkter Haftung, "DISPOSITIF DE MANDRIN.AGE DE FOURS A COKE"
L'invention concerne un dispositif permettant de pratiquer des cavités verticales dans le combustible contenu dans des fours à chambres pour la production de gaz et de coke, ces cavités étant faites à travers des canaux ménagés dans la voû- te .du four et correspondant aux cavités à pratiquer dans le contenu de la chambre.
A cet effet on a déjà utilisé des mandrins ou baguettes ayant un diamètre restant le même sur toute leur longueur, comportant une pointe à leur extrémité inférieure et ayant un poids tel que l'action de la gravité suffit à les faire pénétrer dans le combustible, qui est protégé. La longueur de ces mandrins était telle que, dans leur position la plus basse, c'est-à-dire lorsqu'ils avaient pénétré complètement dans les cavités qu'ils devaient pratiquer, les mandrins dépassaient encore au-dessus de la voûte du four, de façon à pouvoir
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être manoeuvrés par un ouvrier se tenant sur la. voûte du four, ou saisis par un dispositif mécanique de manoeuvre quelconque monté sur un chariot se déplaçant sur la voûte du four.
C'est ainsi par exemple qu'on a fait descendre des mandrins de ce genre au moyen de câbles ou de chaînes; ces câbles ou chaînes passaient sur des galets fixés à une charpente ayant plusieurs mètres de hauteur. Dans ce cas cette charpente transportable était beaucoup plus haute que le wagonnet à charbon, de sorte qu' on ne pouvait pas la faire passer sous les poches à charbon de la tour contenant la réserve de charbon. En outre il était encore moins possible, dans ce cas, de monter sur le wa- gonnet à charbon lui-même le dispositif servant à manoeuvrer les mandrins.
L'invention a pour but la création d'un dispositif à baguettes tel qu'il ne soit pas plus haut que les trémies du wagonnet de remplissage. On obtient ce résultat en amincissant à leurs deux extrémités les mandrins cylindriques servant à pratiquer les cavités, comportant une pointe à leur extrémité inférieure, mandrins dont le diamètre correspond à celui des cavités à pratiquer et qui sont suspendus de façon connue à des chaînes ou à des câbles et peuvent être descendus dans la chambre en passant sur des galets, et en donnant à ces mandrins une longueur telle qu' ils ne soient pas plus haut que les trémies à charbon du wagonnet de remplissage.
Pour éviter que des produits de la distillation ne s'échappent dans l'atmosphère pendant l'introduction des mandrins dans le four, par le canal vertical ménagé dans la voûte du four, le mandrin peut porter un corps annulaire emmanché sur lui et venant s'appliquer hermétiquement sur le cadre supérieur de fermeture de l'ouverture pratiquée dans la voûte du four pour le passage des baguettes, lorsque le cylindre servant à faire la cavité est introduit dans la chambre. Pendant le retrait du mandrin le corps annulaire est saisi et soulevé par le cylindre en métal.
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On peut aussi utiliser des corps annulaires de ce genre, assurant l'herméticité des canaux verticaux, lorsque les courts cylindres en métal servant à faire les cavités sont fixés à des tiges de fer plus minces manoeuvrées à la main.
Les détails d'un tel dispositif, en particulier le dispositif d'entraînement servant à remonter les cylindres en métal utilisés pour le mandrinage, sont représentés dans les dessins annexés, dont
La fig. 1 est une coupe verticale longitudinale d'une batterie de fours et
La fig. 2 un plan de la voûte du four, montrant le wagonnet roulant sur cette voûte et servant à manoeuvrer les cylindres en métal.
A l'intérieur des chambres de fours qui se trouvent chacune entre deux parois de chauffage 1 est versé le combustible 2, dans lequel il s'agit de faire des cavités verticales 3 permettant le dégagement des gaz produits à l'intérieur du contenu de la chambre. Aux cavités 3 à former correspondent des canaux 4 ménagés dans la voûta. du four (ouvertures à baguettes) ou des ouvertures ménagées dans les couvercles 5 des trous de remplissage. Dans les ouvertures à baguettes de la voûte du four sont introduits des anneaux saillants en métal 6 destinés à empêcher toute détérioration de 'la maçonnerie pendant le mandrinage; la fermeture supérieure est obtenue au moyen de cadres 7 dans lesquels peuvent être introduits des couvercles fermant hermétiquement.
Sur un wagonnet monté sur des roues 8 se trouve le dispositif servant à faire simultanément toutes les cavités dans le combustible contenu dans une chambre de four. Pour effectuer le mandrinage, on laisse tomber les cylindres en métal 9 qui sont suspendus à des câbles 10 et qui comportent une pointe en haut et en bas. Les câbles 10 sont enroulés sur des tambours 11 et passent sur des galets 12.
Avant l'entrée dans les ouvertures à baguettes 4 les cylindres 9
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passent dans des tubes 13 qui sont également montés sur le wagonnet. Les tambours 11 sont tous montés sur un arbre 14 longitudinal par rapport à la chambre et à une extrémité duquel se trouve la roue d'entraînement 15, qui peut être arrêtée au moyen d'un frein à main 16. Cette roue d'entraînement 15 porte un organe d'entraînement élastique 17 qui s'engage dans le rochet 18. Le rochet 18 est monté sur le même arbre 19 que le plateau 20 qui constitue-un accouplement à friction avec le plateau 21. Le plateau d'accouplement 21 reçoit un mouvement de rotation de la roue dentée 23, qui est entraînée au moyer. d'une chaîne 24 par la roue dentée 26 montée sur l'arbre 25.
Les roues 23, 26 et le plateau 21 sont portés par une bielle 31 que l'on peut faire tourner au moyen de la tige 27 en faisant tourner le volant de manoeuvre 22. Aveo la roue dentée 28, qui est également montée sur la bielle 31, engrène une au- re roue dentée 29 entraînée par le moteur 30.
Pendant que les cavités sont faites, l'accouplement à friction constitué par les plateaux 20 et 21 reste d'abord débrayé. En desserrant le frein 16 on libère l'arbre 14; les cylindres de métal 9 tombent à travers les ouvertures à baguettes et pénètrent dans le gâteau de charbon, jusqu'à ce que les câbles 10 se soient complètement déroulés des tambours 11, A ce moment on fait agir l'accouplement à friction en manoeuvrant le volant 22, et le moteur 30 met en mouvement le rochet 18 qui, au moyen dé l'organe d'entraînement 17, fait tourner la roue 15 et par conséquent .l'arbre 14. Les câbles 10 sont ainsi enroulés sur les tambours 11.
Lorsque les cylindres de métal 9 sont arrivés à la position représentée dans la figure, on actionne le frein à main 16, de façon à arrêter l'arbre 14 et à débrayer l'accouplement à friction.
Dans la partie de droite de la fig. 1 on a représenté aussi la fixation rigide, sur une tige, des cylindres de métal servant au mandrinage. Le cylindre de métal 32, qui dans ce cas peut être plus court, est monté à l'extrémité inférieure de
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la tige 33. Sur cette tige est emmanché un corps annulaire 34 qui, lorsque la tige descend, se pose sur le cadre en métal 7 de l'ouverture à baguettes et ferme cette ouverture..
La fermeture au moyen d'un tel corps annulaire est également possible pour le cylindre en métal suspendu à un câble ou à une chaîne* Lorsqu'on utilise un câble, un couvercle comportant un trou central pour le passage du câble repose sur le cylindre en métal et s'applique sur le cadre 7 pendant la descente du cylindre, qui le soulève en remontant.
L'invention est basée en outre sur cette remarque que l'accélération du dégagement des gaz est d'autant plus grande qu' il y a plus de cavités dans le combustible contenu dans la chambre et que la surface des cavités est plus grande. Ceci a conduit à proposer de donner aux cavités, qui sont d'abord cylindriques, un diamètre plus grand et de faire la distance entre les cavités, dans le sens de la longueur des chambres, aussi petite que possible. Toutefois, ces deux mesures ont une certaine limite, car les cavités cylindriques réduisent pratiquement la largeur de la chambre d'une quantité égale au diamètre des cavités, l'aspiration à l'intérieur cessant dès que le joint de goudron s'approche des cavités.
Enfin une distance très petite entre les cavités dans le sens de la longueur de la chambre exige un nombre tellement grand d'ouvertures dans la voûte du four que la maçonnerie qui reste entre elle ne suffit plus pour assurer la solidité de cette voûte.
L'invention concerne en outre un procédé d'aspiration des gaz de la distillation, procédé suivant lequel les cavités, qui sont pratiquées en grand nombre à l'intérieur du combustible contenu dans chaque chambre,, ont une section horizontale oblongue dans le sens de la longueur de la chambre.
Grâce à cette forme de la section l'espace qui reste pour le cheminement normal du joint de goudron, et par conséquent le laps de temps pendant lequel une aspiration à l'intérieur est encore possible, sont plus grands que lorsque les cavités ont une sec-
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tion circulaire de même surface. En outre, lorsque la section est oblongue, la surface entre la cavité et l'intérieur de la charge est plus grande que lorsque la surface est circulaire.
Pour que l'on ne soit pas obligé, même lorsque les cavités sont peu écartées dans le sens de la longueur de la chambre, de réduire par trop la distance entre les ouvertures pratiquées dans la voûte du four et nécessaires pour introduire les mandrins qui servent à faire les cavités, on peut utiliser, pour faire ces cavités, des mandrins ayant dans le sens de la longueur de la chambre, une section plus courte que celle des cavités formées par les mandrins, ceux-ci comportant toutefois' une pointe pouvant s'allonger dans le sens de la longueur de la chambre.
Cet allongement de la pointe ne doit naturellement avoir lieu que lorsque la pointe a passé à travers les ouvertures ménagées dans la voûte, du four et lorsque le mandrin pénètre dans le charbon; il faut ensuite qu'elle revienne en arrière lorsque le mandrin est retiré de la chambre à travers la voûte après avoir formé la cavité. On peut donner une forme particulièrement simple à la pointe du mandrin en faisant en sorte que cette pointe soit constituée par des pattes fixées en forme de charnières et se recouvrant entre elles, ces pattes faisant aussi, lorsque la pointe est allongée, une cavité entièrement fermée, dans laquelle aucun charbon ne peut pénétrer.
Pour obtenir, conformément à l'invention, un allongement et une contraction automatiques de la pointe suivant les besoins du travail, on peut donner aux pattes -lui forment la pointe du mandrin une forme telle qu'elles tombent par leur propre poids jusqu'à la position où leur forme est la plus étroite, mais qu'elles soient amenées à la position la plus large par une pression exercée de bas en haut sur la pointe, par exemple lorsque celle-ci rencontre la surface du contenu de la chambre . Pour assurer une pénétration exactement verti-
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cale du mandrin, il faut que les' pattes soient toujours centrées par rapport à l'axe du mandrin.
On peut obtenir ce résultat en faisant en sorte que l'articulation qui réunit les pattes inférieures soit attaquée par une tige guidée à l'intérieur du mandrin au-dessus de la pointe.
On peut aussi obtenir l'écartement des pattes qui forment la pointe du mandrin en maintenant ces pattes écartées par des ressorts qui tendent à repousser les pattes vers l'extérieur, à partir d'un point d'appui solidaire de l'axe du mandrin, mais qui sont comprimés lorsque la pointe du mandrin passe dans l'ouverture de la voûte du four.
Les dessins annexés représentent l'application du procédé conforme à l'invention à des fours à chambres du type horizontal.
La fig. 3 est une coupe verticale dans le sens de la longueur d'une chambre de four par la ligne I-I de la fig,4/
La fig. 4 est une coupe verticale dans le sens de la longueur de la batterie par la ligne II-II de la fig. 3.
La fig. 5 est un plan partiel dé la voûte du four.
La fig. 6 est une coupe horizontale par la ligne IV- IV de la fig. 3.
La fig. 7 est une coupe horizontale par le contenu de la chambre par la ligie V-V de la fig.3.
Les autres figures sont des vues de détail d'un mandrin conforme à l'invention, servant à faire les cavités.
La fig. 8a est une coupe verticale correspondant à la fig.3, mais à une plus grande échelle, d'une pointe de mandrin dans la position étroite.
La fig. 8b est une coupe semblable dans la position large de la pointe du mandrin.
La fig. 9 est une vue de la pointe du mandrin correspondant à la fig. 8a et vue dans le sens de la longueur de la chambre.
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Les fig. 10 et 11 sont des coupes horizontales de la pointe du mandrin.
La. fig. 10a est une coupe horizontale de la fig. 8a par la ligne A-A.
La fig. 10b est une coupe horizontale de la fig. 8b par la ligne B-B.
Les fig. lla et llb sont des coupes horizontales de la fige 9, par les lignes A-A et B-B.
La fig. 12 est une vue de la pointe du mandrin, vue d'en haut dans la position représentée dans la fig. 8b.
Dans le combustible contenu dans les chambres de four 36, entouré de chaque côté par des chambres de chauffage 35, on pratique des cavités 37 ayant une section allongée dans le sens de la longueur de la chambre. Le gaz de la distillation est aspiré hors de la chambre supérieure collectrice de gaz dans le tuyau montant 39 qui aboutit au barillet 38, cette aspiration ayant lieu par l'ouverture 40 pratiquée dans la voûte du four au-dessous du tuyau montant, ou par un canal 41 ménagé dans la voûte du four et communiquant avec la chambre supérieure collectrice de gaz par plusieurs ajourages 42 ménagés dans la voûte de la chambre et pouvant être fermé et séparé de la voûte du four par des couvercles 43.
Les mandrins servant à faire les cavités sont faits sous forme de cylindres creux 44. A l'extrémité inférieure des mandrins se trouve un appendice plus étroit 46, de forme cylindrique, qui est entouré par deux pattes 47 et 48 de forme rectangulaire se recouvrant lorsqu'elles sont rabattues, pattes qui sont fixées au moyen d'articulations 51 à l'extrémité inférieure de la partie cylindrique oreuse 44 du mandrin. Aux extrémités inférieures extérieures des pattes 47 et 48 sont fixées, au moyen des articulations 52, deux autres pattes 49 et 50 qui ont une section triangulaire et qui se rejoignent en peinte vers le bas, perpendiculairement à la longueur de
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la chambre .
A cet endroit les deux pattes 49 et 50 sont main- tenues assemblées par une cheville d'articulation 54 solidaire d'une tige 53 guidée au moyen du petit piston 55 à l'intérieur de la partie cylindrique 44 du mandrin. A son extrémité supé- rieure chaque patte triangulaire a la même section que la pat- te rectangulaire qui se trouve en face, de sorte que 50 s'en- gage par conséquent par dessus 49, de même que 47 par dessus 48. La forme des quatre pattes est représentée d'une façon en particulièrement nette dans la fig. 10b, qui en est une coupe par le point de leur assemblage articulé entre elles, point qui est également celui où la longueur de la pointe du mandrin est la plus grande.
Lorsque les mandrins tombent libres, les pattes tom- bent les unes sur les autres et la pointe du mandrin n'occupe pas une section plus grande que celle qui reste du mandrin (fig.
8a). Lorsque le mandrin tombe sur la surface du gâteau de charbon, les pattes de sa pointe s'écartent et viennent occuper, pendant la pénétration du mandrin dans le charbon, la position indiquée dans la fig. 8b. Lorsque la cavité est formée, on re- tire le mandrin, les pattes de sa pointe retombant les unes sur les autres et occupant la position 'indiquée dans la fig. 8a, po- sition dans laquelle le mandrin peut être retiré à travers les ajourages 42 de la voûte du four.
L'invention vise en outre des dispositifs permettant de fermer hermétiquement les canaux verticaux ménagés dans la voûte du four et servant. à l'introduction de mandrins dans le contenu de la chambre, et en particulier un dispositif servant à ouvrir ou fermer simultanément les obturateurs de toutes les ouvertures à baguettes d'un four de cokéification. Les orga- nes obturateurs des ouvertures à baguettes peuvent glisser dans le sens de la longueur du four et ils sont montés sur une bielle disposée dans ce sens. Cette bielle peut être noyée dans la voûte du four et elle reçoit un mouvement alternatif d'un levier qui l'attaque, de façon à donner aux obturateurs
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la position d'ouverture ou de farmeture.
Les obturateurs eux-mêmes peuvent être constitués par des plaques planes qui s'engagent en glissant sur le bord supérieur des canaux à baguettes; pour assurer une bonne application des plaques, celles-ci comportent des surfaces inclinées; on les engage sous des taquets de retenue qui se trouvent sur le côté des ouvertures recouvertes des canaux et qui sont le cas échéant supportés élastiquement.
Toutefois, au lieu d'être montés fixes sur la voûte du four, les organes servant à actionner lés obturateurs peuvent aussi être montés sur un wagonnet roulant sur cette voûte et, dans ce cas également, ils peuvent être portés par une bielle coulissant dans le sens de la longueur de la batterie de four. Au lieu d'être faits sous forme de plaques, les obturateurs des ouvertures à baguettes peuvent aussi être constitués par des bibles pouvant être poussées, dans une cannalure longitudinale par rapport au four, de la position d'ouverture dans la position de fermeture, et réciproquement, ces bielles reçoivent leur mouvement de batteurs portés par le dispositif de suspension.
Des exemples de réalisation du dispositif conforme à l'invention sont représentés dans les dessins annexés.
Les fig. 13 à 16 sont des vues de tiroirs en forme de plaques actionnés par une bielle noyée dans la voûte du four et
Les fige 17 à 20 sont des vues d'obturateurs à billes actionnés par une bielle montée sur un wagonnet roulant.
La fig. 13 en particulier est une coupe longitudinale verticale de la partie supérieure d'une chambre de four par son plan central.
La fige 14 est un plan de la voûte du four disposée comme dans la fig. 13.
La fige 15 est une coupe verticale dans le sens de la longueur de la batterie par la ligne III-III des fig. 13 et
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La fig. 16 est une vue d'un détail de la fig. 13 à une plus grande échelle.
La fig. 17 est, de même, une coupe verticale de la partie supérieure d'une chambre de four par son plan central.
La fig. 18 est un plan de la voûte.
La fig. 19 est une coupe verticale dans le sens de la longueur de la batterie par la ligne VII-VII de la fig. 17, et
La fig. 20 est une vue d'un détail de la fig. 19.
Dans le combustible 56 contenu dans les chambres de cokéification qui se trouvent entre les parois de chauffage
57, on pratique, à travers des canaux verticaux 58 ménagés dans la voûte 59 du four, des cavités 60 provoquant une évacua- tion accélérée des produits de la distillation.
Dans le dispositif représenté par les fig. 13 à 16, la fermeture supérieure des canaux 58 est assurée au moyen de tiroirs en forme de plaques fil fixés à une bielle 62 dispo- sée dans le sens de la. longueur du four et actionnés par cette bielle. Celle-ci est noyée dans un creux ménagé dans la voûte, longitudinalement par rapport au four, et elle est actionnée elle-même au moyen du levier 63. Les tiroirs 61 comportent des surfaces inclinées 64 qui s'engagent sous des taquets 65 montés à ressort. Dans la fig. 14 les ouvertures des canaux sont dégagées pour le four supérieur, tandis qu'elles sont fermées par les tiroirs pour le four inférieur.
Dans le dispositif représenté par les fig. 17 à 20 les canaux verticaux 58 de la voûte du four sont fermés par des billes 66 qui peuvent être déplacées, à partir de la position de fermeture, dans le sens de .la longueur de la batterie, dans des cannelures 68 et qui, dans la position d'ouverture, reposent dans le creux 67. Sur le wagonnet 70, qui roule sur des rails 72 se trouve une timonerie 71 pouvant être déplacée au moyen du levier 73 dans le sens de la longueur d'un four et portant les batteurs 69 qui, dans leur mouvement d'aller, agissent sur la
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bille qui se trouve devant eux pour la faire passer de la posi- tion de fermeture à la position d'ouverture, tandis que dans leur mouvement de retour, ces batteurs agissent sur labille qui se trouve derrière eux pour la ramener de la position d'ouverture à la position de fermeture.
Dans la fig. 20 on reconnaît la disposition de la timonerie, qui est faite sous forme de cornière et dont la branche supérieure est guidée dans une rainure, ainsi que le mode de fixation des batteurs à cette timonerie.