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Perfectionnements aux fours industriels et autres.
La présente invention se rapporte à des fours industriels travaillant à des températures élevées, comme par exemple les fours à acier d'après le procédé Siemens-Martin, fours à arc électrique et autres fours similaires, et notamment aux fours qui comportent une voûte qui, montée au moyen d'un ancrage exté- rieur, est ocnstruite de briques en matière réfractaire, comme par-exemple les briques de magnésite et les briques de chromo- magnésite.
En tout premier lieu, l'invention poursuit le but d'appor- ter aux voûtes des dits fours des perfectionnements tels que la résistance et la durée de celles-ci seront considérablement accrues.
On sait que les voûtes des fours Siemens-Martin et d'autres fours similaires présentent, déjà après un temps de service re- lativement court, des détériorations quelquefois importantes qui
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résultent avant tout de la dilatation qui se produit dans la maçonnerie du four lorsque celui-ci est porté à la température de régime. Par suite de la dilatation des différentes briques réfractaires, on cmstate une dilatation de la voûte tout en- tière, inconvénient auquel s'ajoute encore le fait que, à cause de cette dilatation des différentes briques qui ne subissent l'effet de la chaleur que d'un seul côté, la voûte elle-même se déforme, c'est-à-dire que l'angle au centre de la voûte et le rayon de courbure de celle-ci subissent des modifications.
Il en résulte que les briques de la voûte, se trouvant entre les contreforts, sont exposées à une pression plus accentuée., soit dans leur ensemble, soit seulement par places, ce qui à son tour provoque la déformation et même la destruction des dites briques, de sorte que, finalement, toute la voûte se désagrège et s'écrou- le.
La présente invention consiste essentiellement dans le fait que la voûte est montée entre les contreforts de manière à pou- voir se dilater librement, ces contreforts étant disposés de façon à pouvoir se déplacer dans le sens transversal à l'axe de la voûte et à pouvoir en outre osciller, de telle sorte que la distance entre les contreforts et l'angle d'inclinaison de ceux-ci pourront être adaptés exactement à la position de la brique se trouvant à l'extrémité de la voûte, quel que soit le régime du four. Une autre caractéristique de la présente invention réside dans le fait que les contreforts, au lieu de n'osciller que dans un seul sens, peuvent le cas échéant être montés de sorte à pouvoir osciller dans tous les sens, ce qui permet d'utiliser ces organes porteurs également dans le cas de voûtes coniques.
L'inventicn prévoit en outre une nouvelle conformation descontreforts en ce sensque ceux-ci sont disposés sur des leviers porteurs oscillants, à une telle distance du point d'oscillation que ces leviers permettent de modifier la posi -
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tion des contreforts l'un par rapport à l'autre suivant les modificationsque subissent le rayon de courbure et l'angle au centre de la voûte. Cette particularité s'avère surtout avantageuse dans la cas de. voûtes construites de briques de magnésite ou de chromo-magnésite, ou de toute autre matière similaire.
Enfin, une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que des ressorts agissent de telle façon sur les contre- forts que la position de ceux-ci puisse s'adapter automatique- ment aux changements de forme de la voûte, et ce aussi bien en ce qui concerne les modifications de l'angle au centre de la voûte qu'au point de vue du rayon de la courbure de celle-ci.
L'invention est encore caractérisée par d'autres particula- rités qui sont détaillées dans la description ci-après se rappor- tant à quelques formes de réalisation spécialement avantageuses.
La fig.l du dessin annexé représente un four industriel construit d'après le principe de la présente invention, la par- tie gauche de cette figure montrant la voûte refroidie, tandis que la partie droite représente la voûte danss la position qu'elle accuse sous l'action de la chaleur. La fig. 2 est une vue de côté d'une partie du four suivant fig.l, tandis que la fig.3 est une coupe verticale, à plus grande échelle, des ressorts des contre- forts, la fig. 4 étant une coupe horizontale suivant ligne IV-IV de la fig.3. La fig.5 représente une coupe verticale, à plus grande échelle, d'un levier de contrefort conçu pour une voûte conique, tandis que la fig.6 est une vue de dessus des contre- forts de la voûte suivant fig.5. Enfin la fig.7 représente une plaque de contrefort se rapportant au dispositif suivant fig.5 et 6.
En ce qui concerne le four suivant fig.l et 2, la chambre de four 1 est formée par les parties latérales 3 et le fond 2 qui sont construits en matière réfractaire, ces différentes parties étant assemblées l'une à l'autre au moyen d'un ancrage
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se composant @@ montants verticaux 4, de tirants d'ancrage inférieurs 5 et de tirants supérieurs 6. Les montants verticaux 4 sont en outr@ reliés l'un à l'autre au moyen de fers horizon- taux 7.
La partie supérieure de la chambre de four 1 est constituée par une voûte construite de briques réfractaires, cette vote comportant extérieurement une couche calorifuge 9. Les extrémi- tés de la voûte 8 reposent dans des contreforts 10 dont chacun comporte, à la partie inférieure, une saillie 11, de telle sorte que la brique extrême de la voûte ne puisse glisser du contrefort 10 construit en forme de plaque. Comme le montre la fig. 2, la plaçue de contrefort 10 présente de préférence une longueur telle qu'elle puisas recevoir un nombre plus ou moins grand de briques.
La plaqua @@ contrafort 10 est montée sur des leviers coudés 12 qui oscillent autour de l'axe 13 disposé dans les montants verticaux d'an@rage 4. Par l'intermédiaire de boulons de réglage 15 et d'une plaque de pression 16 dont la surface supérieure est sphérique, une tige de commande 17 attaque le bras 14 du levier, cette tige étant tirée vers le haut sous l'action, des ressorts logés dans la boite 18-19.
La fig.3 représente la disposition intérieure de ces bottes à ressorts. Cette botte se compose de deux parties 18 et 19 glissant l'une dans l'autre à la façon d'un télescope ; la partie inférieure 19 - voir fig.l - peut osciller autour de l'axe 20 monte sur lesorganes transversaux 6. La partie inférieure 19 de la boite à ressorts comporte, dans son centre, un alésage 21 tra- versé par la tige de commande 17. L'extrémité supérieure de cette tige est munie d'un filet 22 recevant des écrous de réglage 23, et traverse la partie supérieure 18 de la boite qui, à cet endroit comporte également un alésage.
A l'intérieur de cette botte sont disposés des ressorts héli- coidaux 24, tout autour de la tige de commande 17. Les boulons d'assemblage 25 sont disposés concentriquement à l'intérieur de
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ces ressorts, boulonsdont la tête 26 est placée extérieurement contre la base de la partie inférieure 19 de la botte. L'extrémi- té supérieure de ces boulons traverse la partie supérieure 18 de la botte et comporte un filet recevant les écrous 27. Les appuis 28 et 29 prévus, respectivement, dans la partie inférieure et la partie supérieure de la dite boîte, servent à assurer la posi- tion des ressorts 24 et reçoivent, pour ce faire, les spires extrémes de ceux-ci.
Comme le montre la fig.1, la voûte 8 se trouve à une cer- taine distance de la surface supérieure des parois latérales 3 du four. En vue d'empêcher que la température élevée du four ne puisse agir sur les contreforts 10 construits de tout métal approprié, la partie supérieure des parois latérales 3 est munie de briques de protection 30 qui, de préférence, sant mobiles de sorte à pouvoir participer au déplacement de la voûte qui se pro- duit lors de la mise en marche du four, de manière que la fente entre voûte et parois latérales soit plus ou moinsfermée.
Le modus operandi du dispositif représenté au dessin est en grandes lignes comme suit :
Il est supposé que la voûte se trouvant à l'état froid, par exemple après le montage, accuse la forme représentée à la partie gauche de la fig.l, et que les ressorts logés dans :les bottes 18-19 et agissant, par l'intermédiaire de la tige de commande 17, sur les leviers 12 des contreforts, se trouvent sous une tension telle qu'ils maintiennent solidement la voûte dans la position indiquée.
Aussitôt que la température commence à agir sur la surface inférieure de la voûte, les différentes briques de la voûte se dilatent suivant la différence de température entre la surface inférieure et la surface supérieure de la voûte et suivant le coefficient de dilatation des briques utilisées. Les briques les plus avantageuses pour la construction de voûtes de fours marchant à des températures fort élevées seraient par exemple les briques de magnésite ou les briques de chromo-magnésite ;
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la construction suivant la fig.l est par exemple canote pour l'emploi de briques de magnésite.
Comme la chaleur n'agit pas uniformément sur les différen- tes briques, on ne constate pas seulement un allongement de la maçonnerie de la voûte, mais il s'y produit en même temps des modifications du rayon de courbure et de l'angle central. Il en résulte que, lorsque la température de régime est atteinte, la voûte a une tendance à occuper la position, représentée à la par- tie droite de la fig.l.
En vue d'assurer à la voûte une résistance suffisante dans cette nouvelle position, les contreforts 10 devrait céder ; pour ce faire, il ne suffit pas que ceux-ci s'éloignent simplement l'un de l'autre, mais il faut aussi qu'ils puissent osciller légèrement, l'amplitude de ce mouvement oscillatoire devant correspondre au changement de l'angle du centre.
La. distance des plaques de contrefort 10 de l'axe d'oscil- lation 13 devra être telle que, lorsque le levier oscille vers l'extérieur, les contreforts se trouvant aux extrémités des bras 12 exécutent exactement le mouvement qui correspond à la modification que subissent le rayon de courbure et l'angle cen- tral de la voûte. La partie droite de la fig.l indique le dépla- cement que la plaque de contrefort 10 a effectué dans ces cir- constances.
En vue de permettre aux contreforts 10 d'exécuter le dit mouvement, il est indispensable que la tension des ressorts 24 soit réglée convenablement, au moyen des écrous de réglage 23, de telle sorte que les leviers puissent, sous la pression accrue résultant de la dilatation de la voûte, céder vers l'extérieur tout en supportant le poids de la voûte.
Dans ces circonstances, par exemple dans le cas de voûtes coniques, il peut être avantageux de ne pas monter la plaque de contrefort 10 rigidement sur le levier oscillant, mais de l'y disposer de sorte à pouvoir osciller autour du bras 12. Une telle forme de réalisation est représentée aux fibres 5 à 7.
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A la fig.5, le montant latéral 4 de l'ancrage est désigné par 4, tandis que 3 représente les parois latérales du four ; 30 désigne les briques de protection disposées sur la surface supérieure des dites parois. Comme à la fig.l, la voûte est dé- signée par 8 et la couche calorifuge par 9. La brique extrême de la voûte repose dans un contrefort 31 en forme de plaque.
Cette plaque de contrefort 31 comporte, à la partie inférieure, une saillie 32 destinée à empêcher que la brique extrême de la voûte ne puisse quitter son appui. Cette plaque comporte égale- ment, du côté arrière, une proéminence sphérique 33, sur laquelle vientagir l'extrémité d'un levier 35, cette extrémité présentant une forme telle qu'elle puisse épouser, dans toutes les positions, la forme de la proéminence sphérique 33. Le levier 35 peut oscil- ler autour de son axe 36 porté par le palier 37 monté sur le montant vertical 4. Sur l'extrémité supérieure du levier 35 agissent les ressorts 38 insérés entre l'extrémité du levier 35 et une plaque de pression 39, et maintenus par une tige 40 qui reçoit les écrous de réglage 41. D'autre part, cette tige est fixée, au moyen d'écrous 42, dans les montants verticaux 4.
Le fonctionnement des ressorts 38 et des leviers 35 est en grandes lignes identique à celui des leviers de contrefort et des ressorts du four suivant la fig.l. Les ressorts 38 sup- portant la voûte, résistent donc au poids de celle-ci, mais commencent à céder dès que la pression augmente par suite de la dilatation des briques. Le levier 35 n'étant pas assemblé rigi- dament à la plaque de contrefort 31, mais n'agissant que sur la proéminence sphérique 33 de celle-ci, la plaque de contrefort 31 pourra en outre exécuter un mouvement relatif par rapport au bras de levier 34, et ce dans tous les sens.
Un boulon 43 com- portant à son extrémité les écrous 44 traverse des alésages pra- tiqués dans la proéminence 33 et l'extrémité du bras 34 de sorte que, lorsque la température de service est atteinte, c'est-à- dire lorsque la voûte occupe sa position définitive, le contre- for t 31 pourra être assemblé rigidement à l'extrémité du bras
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de levier 34.
La fixation rigide du contrefort est à ce moment nécessaire vu que la mobilité des contreforts de la voûte pourrait, lors d'un changement éventuel de température qui pourrait provoquer certaines tensions dans la voûte, causer le renversement des organes d'appui et ainsi donc l'écroulement de la voûte.
Au lieu d'assembler rigidement les contreforts aux leviers oscillants, au moyen de boulons, on pourrait tout aussi bien prévoir, entre les contreforts et les dits leviers, un organe élastique d'assemblage qui permettrait au contrefort d'exécuter, suivant l'accroissement de la pression exercée par la voûte, un mouvement déterminé par rapport aux leviers oscillants, maisqui ne céderait pas sous le poids de la voûte.