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Appareil pour le chauffage, par exemple pour le séchage, le grillage, la distillation, cokéfaction etc. de matières en vrac de tout genre.
La production d'un appareil pour le chauffage, par exemple pour le séchage, grillage, distillation, cokéfaction etc. de matières en vrac dépend essentiellement de la rapidité et de l'uniformité avec lesquelles la matière est chauffée. En outre, le chargement et le
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déchargement de l'appareil présentent une importance particulière, car le chargement, et plus encore le déchargement, donnent fréquemment lieu 1 des difficultés, en particulier dans le cas de matières en vrac susceptibles de s'agglomérer, par'exemple de charbons de terre. L'appareil doit par suite être d'une nature telle qu'il puisse être facilement chargé et être également facilement déchargé, même lorsque le séchage ou la distillation n'est réalisé que partiellement.
L'invention a pour objet des appareils, qui permettent principalement non seulement un chauffage rapide et uniforme de la matière en vrac à traiter, mais garantissent aussi un chargement et un déchargement des chambres de séchage ou de distillation dans le temps le plus court, de sorte que, par rapport aux appareils connus jusqu'ici, on obtient des productions élevées en même temps qu'une nature complètement uniforme du produit.
Le mode de fonctionnement de l'appareil suivant l'invention consiste principalement à remplir la matière traiter, de façon ininterrompue ou intermittente, dans des enceintes de séchage ou de distillation relativement étroites, délimitées par des chambres de chauffage verticales, et à accroître simultanément ou successivement le volume de ces enceintes lorsque le séchage ou la distillation est achevé, pour faciliter le déchargement. Pour atteindre une répartition aussi uniforme que possible de la température le long des parois des chambres de chauffage, il faut faire passer le milieu de chauffage liquide ou gazeux avec une vitesse relativement élevée à travers les chambres de chauffage et le faire circuler suivant un circuit de façon continue.
Pour maintenir la température de travail, on réchauffe le milieu de chauffage,
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en un ou plusieurs endroits du circuit suivant lequel il circule, indirectement ou directement, dans le cas de gaz de chauffage par exemple par le mélange de gaz très .chauds. Pour améliorer la répartition de la tempé= rature, on peut en cas de besoin faire varier de temps en temps la direction d'écoulement du milieu de chauffage.
L'accroissement de volume des enceintes de distillation, en vue du déchargement de la matière traitée, peut avoir lieu soit par un déplacement ou un mouvement pivotant des chambres de chauffage, soit en produisant une diminution du volume des chambres de chauffage. Dans ce dernier cas, on constitue avantageusement les chambres de chauffage en tôles minces, pouvant facilement céder, de sorte qu'on peut rétrécir les chambres de chauffage d'une quantité appropriée, par exemple au moyen d'un poinçon ou d'autres dispositifs de pression appropriés. Si la température de travail est relativement élevée, on emploie, pour constituer les chambres de chauffage à volume variable, avantageusement des aciers résistant 1 l'action de la chaleur, par exemple des aciers avec une addition de chrome, silicium et/ou aluminium.
En outre, conformément à l'invention, on peut obtenir l'accroissement de volume des enceintes de distilla- tion en disposant des chambres de chauffage, allant en diminuant de largeur, dans le ou les circuits de circulation des gaz de chauffage de telle manière qu'elles peuvent être déplacées simultanément ou successivement dans leur direction longitudinale.
Suivant la production désirée, on dispose plusieurs chambres de chauffage suivant une ou plusieurs rangées à
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côté ou à la suite l'une de l'autre et on les réunit de façon a former un groupe. Deux chambres de chauffage entourent chaque fois une enceinte de séchage ou de distillation. Pour que les vapeurs et gaz qui se dégagent puissent être recueillis, les chambres de chauffage sont montées, de façon à pouvoir être déplacées, dans un récipient ou caisson, fermé de toutes parts et comportant de préférence un revêtement en matière réfractaire. Ce caisson est muni, pour le chargement et le déchargement de la matière, de deux ou d'un plus grand nombre de couvercles, ainsi que de carneaux de départ des gaz.
Pour faciliter, dans le cas de grandes productions, les manoeuvres de l'appareil et pour obtenir, dans le cas de la distillation de matières bitumineuses, un gaz aussi uniforme que possible, on réunit avantageusement deux ou un plus grand nombre de chambres de chauffage, avec les enceintes de distillation correspondantes, en un groupe étanche aux gaz, qui comporte un collecteur pour les vapeurs et gaz mis en liberté et dont les en- ceintes sont chargées et déchargées indépendammant d'autre groupes.
Dans le cas de températures de travail assez élevées, par exemple de plus de 5000, la résistance des aciers, entrant en ligne de compte pour constituer les parois des chambres de chauffage, tombe à des valeurs très faibles. Par conséquent, dans les appareils suivant la présente invention, chaque chambre de chauffage est supportée par une ou plusieurs poutres de façon à pouvoir être déplacée. On peut, pour accroître la mobilité des chambres, disposer des rouleaux entre les chambres et les poutres de support. D'autre part, il est également
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possible de relier les poutres de support aux chambres et de les faire participer au déplacement de celles-ci.
Le déplacement des chambres de chauffage, destiné à accroître le volume des enceintes de séchage ou de distilla- tion, peut, conformément à l'invention, avoir lieu de différentes manières. Dans chaque cas, les chambres de chauffage individuelles doivent être raccordées à la conduite collectrice, pour l'amenée et l'évacuation du milieu de chauffage circulant en circuit, de façon à permettre des déplacements, par exemple en utilisant des articulations, des tuyaux ondulés, des joints de sable ou joints hydrauliques ou analogues. Le cas échéant, les conduites collectrices elles-mêmes peuvent être mobiles ou élastiques, par exemple être construites sous forme de tuyaux ondulés ou analogues.
Les dessins ci-joints représentent trois exemples de réalisation de l'invention:
La fig. 1 représente une première forme de réalisation en une vue en coupe verticale (suivant la ligne A-B de la fig. 2); et
La fig. 2 représente une vue en coupe horizontale (suivant, la ligne C-D de la fige 1).
La fig. 3 est une vue en coupe verticale du deuxième exemple de réalisation (suivant la ligne G-H de la fig.
4);
La fig. 4 en est une vue en coupe horizontale (sui- vant la ligne J-K de la fig. 3); et
La fig. 5 représente la coupe suivant la ligne E-F de la fig. 3.
La fig. 6 représente une vue en coupe verticale du troisième exemple de réalisation (suivant la ligne L-M
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de la fige 7); et
La fige 7 représente une vue en coupe horizontale, suivant la ligne N-O de la fig. 6.
Dans un caisson rectangulaire, calorifugé, 1, il est prévu, dans l'exemple de réalisation suivant les figs. 1 et 2, cinq chambres de chauffage mobiles 2, qui délimitent entre elles, par paires, une enceinte de séchage ou de distillation 3. Pour que la matière a traiter ne puisse pas glisser latéralement, les enceintes de distillation 3 sont fermées chacune par deux tôles la- térales 4, qui sont fixées aux chambres de chauffage.
Les chambres de chauffage 2 sont supportées - le cas échéant avec interposition de rouleaux - librement sur deux poutres transversales 5, qui de leur côté reposent sur le fond du caisson 1.
Pour l'amenée et l'évacuation des gaz maintenus continuellement en circulation, chaque chambre de chauffage 2 comporte d'un côté, à ses parties supérieure et inférieure, des coudes 6 et 7, qui débouchent dans les conduites collectrices 8 et 9 pour les gaz de chauffage (voir en particulier la fig. 1). La jonction entre les coudes et les conduites collectrices pour les gaz de chauffage est mobile, pour que les chambres de chauffage puissent, en vue de l'accroissement de volume des enceintes de distillation 3, être déplacées en direction horizontale ou puissent recevoir un mouvement pivotant autour d'un axe vertical, situé extérieurement à la chambre.
Dans ce dernier cas, comme le montrent les figs. 1 et 2, il est prévu de préférence, entre les coudes et les conduites collectrices pour les gaz de chauffage, des joints de sable ou joints hydrauliques 10 qui, outre qu'ils permettent
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de communiquer un mouvement pivotant aux chambres de chauffage, assurent une fermeture étanche aux gaz entre les enceintes de distillation et les conduites à gaz de chauffage.
Pour obtenir un chauffage aussi uniforme que possible des chambres de chauffage, on fait passer plusieurs fois dans un sens et dans l'autre les gaz de chauffage à l'intérieur des chambres au moyen des tôles déflectrices 11.
Les gaz de chauffage parviennent alors par le coude 7 dans la conduite collectrice 9 et vont de celle-ci au ventilateur 12, disposé à l'extérieur de l'appareil.
Les gaz en excès sont évacués du circuit par une tubulure 13 (fig. 1), ménagée sur l'enveloppe ou volute du ventilateur, tandis que les gaz restants reviennent à nouveau dans les chambres de chauffage. Par le mélange de gaz très chauds, provenant du brûleur à gaz 14, les gaz en circulation sont, avant leur entrée dans les chambres de chauffage, ramenés à leur température de travail initiale.
Comme il ressort en particulier de la fig. 2, pour produire le mouvement pivotant des chambres, on relie deux à deux les chambres extérieures 2 d'un groupe, comprenant au total cinq chambres, par une tige filetée 15 ou analogue, servant d'organe de commande du mouvement pivotant, qui doit s'effectuer simultanément ou successivement. Chaque tige filetée 15 comporte un écrou fixe et un volant à main 16. Chaque chambre de chauffage 2 sert au guidage d'une tige filetée 15.
Suivant la matière traitée, les chambres de chauffage doivent, pour faciliter l'évacuation de celle-ci, recevoir un mouvement pivotant d'une amplitude plus ou moins grande. De même, il peut être nécessaire, pour supporter
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la pression due au foisonnement se produisant pendant le traitement de la matière, de maintenir les deux chambres extérieures de chaque groupe ou caisson par des appuis, pouvant être déplacés ou enlevés (non représentés sur le dessin).
Chaque caisson ou récipient 1 est fermé à ses parties supérieure et inférieure par un couvercle 17,19, respectivement; il est prévu des gardes ou joints hydrauliques pour assurer une fermeture, étanche au gaz de l'espace intérieur du caisson par rapport à l'air extérieur. Les vapeurs et gaz qui se dégagent sont évacués par une tubulure 18.
Dans l' exemple de réalisation, représenté sur les figs. 3 à 5, de l'appareil suivant l'invention, six chambres de chauffage 21 sont disposées, de façon à pouvoir être déplacées, dans chacun de deux récipients ou caissons 20, et ces six chambres de chauffage 21 délimitent entre elles cinq enceintes de séchage ou de distillation 22. Chaque chambre 21 est supportée - le cas échéant avec interposition de rouleaux - sur une poutre longitudinale 23 et comporte à sa partie supérieure, de chaque côté, une tubulure élastique 24, de section transversale circulaire, ovale ou reotangulaire, qui débouche dans une conduite collectrice à gaz de chauffage 25 correspondante.
Ces conduites collectrices peuvent, comme représenté sur la fig. 4, également être élastiques, par exemple être constituées par des tuyaux ondulés. Les chambres de chauffage sont déplacées ou écartées l'une de l'autre par le haut ou par le bas, à la main ou mécaniquement, par undispositif particulier exerçant une pression, par des mandrins ou analogues. A la sortie des conduites collectrices 25 des récipients 20, il est prévu des bottes bourrage 26, pour que les conduites à gaz de chauffage
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soient séparées, de façon étanche aux gaz, des enceintes de distillation, et que celles-ci le soient de l'air extérieur.
Dans les chambres de chauffage 21 se trouvent des tôles défleotrioes 27, qui dévient plusieurs fois le milieu de chauffage pendant son écoulement à travers ces chambres. Après sa sortie des chambres de chauffage, le milieu de chauffage arrive, par les conduites collectrices 25, à un dispositif assurant sa circulation (non représenté sur le dessin), pour être, après réchauffage nouveau à la température de travail désirée refoulé dans les chambres de chauffage. En cas de besoin, on peut faire varier de temps en temps la direction d'écoulement du milieu de chauffage.
Pour que la matière 1 traiter ne puisse pas sortir latéralement des enceintes de distillation, celles-ci sont fermées latéralement par des tôles 28 (voir fig. 3).
Les vapeurs et gaz qui se dégagent sont évacués par des tubulures 29 (fig. 3) à partir des récipients ou caissons 20. Pour le chargement et le déchargement, il est prévu des couvercles 30 et 31, comportant chacun un joint hydraulique. Le couvercle inférieur 31 comporte plusieurs entailles pour les poutres longitudinales 23 (voir en particulier la fig. 5). Il peut en outre comporter, sur les côtés, des mandrins ou analogues, qui font saillie dans 1'espace intérieur entre la paroi intérieure 20 du récipient et la chambre de chauffage extérieure 21, pour servir latéralement d'appuis à cette dernière. Chaque couvercle 31 est supporté par une poutre à mouvement pivotant 32, qui est maintenue par un contrepoids 33 (voir fige 3).
Dans l'exemple de réalisation suivant les figs. 6 et 7, dans un récipient ou caisson 41 sont, comme le montre
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la fige 7, disposées . côté l'une de l'autre suivant une rangée plusieurs chambres de chauffage 42, qui vont en diminuant de largeur en section transversale et qui délimitent entre elles, par paires, une enceinte de séchage ou de distillation 43. Pour maintenir latéralement la matière . traiter dans les enceintes 43, les chambres de chauffage 42 comportent . leur extrémité élargie des tôles latérales 44.
En outre, la direction, dans laquelle la section transversale des chambres diminue, change d'une chambre à l'autre, de sorte qu'en déplaçant ces chambres en direction longitudinale, on peut augmenter ou diminuer à volonté, suivant le sens de ce déplacement, le volume de l'enceinte de séchage ou de distillation.
Pour faciliter le chargement et le déchargement de l'appareil, les chambres de chauffage sont également, dans l'exemple de réalisation suivant les figs. 6 et 7, réunies en groupes, dans lesquels les enceintes de séchage ou de distillation sont chargées et déchargées indépendammant d'autres groupes et qui comportent une chambre collectrice commune pour les gaz et vapeurs qui se dégagent. Il est également possible, contrairement . ce qui est prévu dans l'appareil représenté, de disposer les chambres de chauffage et/ou les groupes de chambres de chauffage à la suite l'un de l'autre. En outre, les chambres de chauffage peuvent être disposées de telle manière que leur axe longitudinal soit dirigé parallèlement à celui de la batterie de fours formée par la réunion de plusieurs groupes.
Dans l'exemple de réalisation considéré, le milieu de chauffage est amené aux chambres 42 seulement par leurs faces frontales plus larges (voir fig. 7). Sur cette même
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face frontale sont également prévues les ouvertures de sortie pour le milieu de chauffage (voir en particulier la fig. 6). Des deux côtés du caisson 41 sont prévues des conduites collectrices (45,46 et 47, 48) pour l'amenée et l'évacuation du milieu de chauffage. On peut naturellement aussi utiliser les deux faces frontales des chambres pour l'amenée et l'évacuation du milieu de chauffage, de sorte qu'une conduite collectrice est alors supprimée de chaque côté du caisson.
Le raccordement des chambres de chauffage aux conduites collectrices correspondantes a lieu par des tubulures élastiques 49, qui peuvent par exemple être constituées par des tuyaux ondulés. Pour que les chambres de chauffage présentent une répartition de température aussi uniforme que possible, on fait passer le milieu de chauffage à l'intérieur des chambres plusieurs fois vers le haut et vers le bas au moyen de tôles déflectrices. 50. En outre, ces tôles déflectrices renforcent les chambres de chauffage, de sorte qu'elles peuvent supporter facilement une pression due au foisonnement, exercée pendant l'opération par la matière traitée.
Le raccordement des chambres de chauffage aux conduites collectrices pour le milieu de chauffage peut être réalisé par des pièces courbes élastiques ou par des coudes avec des joints de sable ou des joints hydrauliques. Dans le dernier cas, les joints doivent permettre un jeusuffisant pour le déplacement des chambres.
Chaque chambre dé chauffage 42 est supportée par une poutre 51 (fig. 6). Pour que les chambres de chauffage se laissent plus facilement déplacer, on peut disposer des rouleaux entre les chambres et les poutres. Il est en outre possible de relier rigidement chaque chambre de chauffage à sa poutre de support et de monter le cas éché-
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ant la poutre en utilisant des rouleaux, de façon qu'elle puisse être déplacée.
Enfin, on peut répartir la totalité des poutres 51 en deux groupes, constitués respectivement par les poutres de nombre pair et les poutres de nombre impair, et réunir ces groupes en un seul ou en deux châssis, dont soit un seul soit les deux peuvent être montés de façon à pouvoir être déplacés; on peut ainsi, par un déplacement du ou des châssis, augmenter ou dimimer en même temps le volume de toutes les enceintes de séchage ou de distillation. Suivant l'importance de la variation nécessaire de volume des enceintes de distil- lation, on ne déplacera qu'un seul groupe de chambres de chauffage ou, comme proposé dais l'exemple de réalisation considéré, on déplacera les deux groupes de chambres de chauffage.
Dans le premier cas, l'un des groupes de chambres de chauffage peut être raccordé rigidement aux conduites collectrices correspondantes pour le milieu de chauff age .
Le déplacement des chambres de chauffage a lieu au moyen de tiges de pression 52 ou analogues, qui peuvent être actionnées simultanément ou successivement, à la main ou mécaniquement. Si les chambres de chauffage sont supportées sur un châssis mobile, on fait avantageusement agir sur le châssis les tiges servant à exercer une pression.
Le poids des chambres de chauffage et de la charge est transmis à des poutres longitudinales 53, qui de leur côté reposent sur des appuis verticaux.
A sa partie supérieure, le caisson 41 est fermé par un couvercle 54 comportant un joint hydraulique.
La fermeture à la partie inférieure est réalisée par un couvercle 55, qui, pour assurer une fermeture étanche aux gaz, comporte également un joint hydraulique (fig. 6).
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Pour l'évacuation de la matière traitée, on peut, soit faire pivoter le couvercle 55 vers le bas, soit le faire descendre et ensuite le transporter latéralement.
Les gaz et vapeurs, se dégageant lors du séchage ou de la distillation, sont aspirés par une tubulure 56.
Alors que, dans l'appareil représenté sur le dessin, les chambres de-chauffage sont disposées en une rangée l'une à côté de l'autre, il est également possible de disposer les chambres radialement dans un espace de forme annulaire. Dans ce cas, chacune des chambres de chauffage va en diminuant de largeur de l'extérieur vers l'intérieur.
On obtient alors un accroissement du volume des enceintes de distillation par un déplacement radial des chambres vers l'extérieur. Les chambres, présentant cette disposition radiale, peuvent également être réunies entre elles en groupes, dont les enceintes sont chargées et déchargées simultanément; l'espace annulaire, recevant les chambres, est alors divisé de façon appropriée. Mais il est également possible de renoncer à la répartition des chambres par groupes et de charger et décharger l'appareil de fa- çon ininterrompue.
Dans ce cas, les chambres de chauffage, pouvant être déplacées séparément de la manière décrite, restent de préférence de position fixe avec l'espace annulaire et les conduites collectrices pour le milieu de chauffage, tandis que le couvercle supérieur annulaire de fermeture, avec le dispositif de chargement, et le couvercle inférieur annulaire de fermeture, avec le dispositif de déchargement, présentent une construction telle qu'ils peuvent effectuer, sur l'espace annulaire et sur sa face inférieure, respectivement, un mouvement angulaire de rotation autour de son axe. On intercale de pré- férence . cet effet, dans les dispositifs d'étanchéité.par
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exemple dans les joints hydrauliques, des galets qui supportent les couvercles annulaires.
Les mouvements du couvercle supérieur et du couvercle inférieur ont lieu de façon continue ou intermittente d'une chambre à l'autre, et ils sont commandés dans une dépendance telle l'un par rapport à l'autre que le déchargement et le chargement des chambres individuelles, ainsi que les mouvements des tiges de pression, servant a produire le déplacement des chambres de chauffage, s'effectuent dans l'ordre nécessaire. Cette commande peut avantageusement avoir lieu par le mouvement du couvercle de fermeture supérieur ou du couvercle de fermeture inférieur.
Comme, dans le four annulaire, les chambres de chauffage ne vont en s'élargissant que vers l'extérieur, les conduites collectrices pour l'amenée et l'évacuation du milieu de chauffage doivent seulement être disposées à la périphérie extérieure de l'espace annulaire.
Si les chambres de chauffage sont réunies par groupes, il est avantageux de maintenir latéralement les chambres extérieures de chaque groupe par des appuis mobiles ou amovibles, pour qu'une pression, due au foisonnement de la matière traitée, se produisant dans certaines circon- stances, puisse être transmise partir des parois des chambres à des butées appropriées, par exemple aux parois du récipient ou caisson.