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Procédé et dispositif pour le débit continu ou intermittent de la matière à traiter dans les fours cylindriques à rotation rapide.
La présente invention concerne essentiellement un procédé pour débiter la matière à traiter à travers un four cylindrique à rotation rapide. On sait qu'on appelle fours cylindriques à rotation rapide des fours rotatifs courts ou modérément longs., montés horizontalement, servant à produire la fusion, qui entre autres se distinguent des fours rotatifs usuels en ce qu'ils sont entraînés à grande vitesse de telle manière que sous l'action de la force cen- trifuge le contenu se répande circulairement dans le cylin- dre du four et forme une enveloppe plus ou moins épaisse de
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matière fondue d'un rayon sensiblement uniforme.
Les fours à rotation rapide déterminent une vitesse linéaire élevée de la surface cylindrique liquide en fusion tournante, vi- tesse qui selon le cas envisagé est d'un à plusieurs mètres/sec Pour produire un débit continu ou intermittent de matières à travers ces installations de four on recourt au présent pro- cédé qui a pour but de débiter sans notables chocs la matière traversant le four, tant à l'introduction dans le four qu'à l'évacuation après que la fusion est achevée.
De cette façon on réussit à surmonter les notables différences de vitesse au passage et à préserver d'un éparpillement la matière à traiter, indépendamment de son état physique, tant lors de son introduction que de son évacuation, mais avant tout on soustrait à tout effet nuisible, par exemple à la formation de soufflures, à l'oxydation, à la souillure, etc., la ma- tière fondue produite. Ceci constitue un notable progrès pour les matières fondues sensibles, par exemple des matières qui n'admettent pas un notable épandage pendant l'écoulement hors du four tournant à grande vitesse. En opérant suivant le pré- sent procédé, on préserve aussi la matière au cours de l'in- troduction et on évite ainsi des pertes de matière et des secousses.
On arrive aussi à élever notablement le rendement industriel des fours rotatifs à grande vitesse tout en utili- sant mieux l'effet des flammes entretenues sans produire de surchauffe d'ordre local qui serait due à l'éparpillement.
Suivant le présent procédé on opère en substance tangentiellement le transfert de la matière à la ou de la surface intérieure cylindrique en rotation rapide du four, de telle manière qu'il se produise un changement insensible de la direction de la trajectoire d'entrée ou de départ par rapport à la surface cylindrique intérieure fermée en
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rotation/ On se propose donc d'adapter autant que possible la trajectoire d'entrée ou de sortie, pendant le mouvement de la matière à traiter, à la surface cylindrique également animée d'un mouvement, ce qu'on réalise le mieux en con- formant spécialement les organes d'alimentation et d'évacua- tion employés de manière qu'ils influencent la direction du mouvement de transfert qu'on veut produire conformément au présent procédé.
Par suite, cette direction doit être orientée le plus possible tangentiellement par rapport à la surface cylindrique intérieure animée d'une rotation rapide.
Il est presque indifférent, en soi, en quel endroit de la périphérie on opère le transfert de la, matière. Toutefois il est plus aisé d'observer les conditions du procédé quand on choisit de préférence pour le transfert, tant en vue de l'admission qu'en vue de l'évacuation de la matière, le côté où,, pour le sens de rotation considéré, la vitesse est dirigée de haut en bas. Ceci facilite notablement le transfert, encore que si le besoin le dicte, il soit ad- missible de choisir le côté opposé,par exemple quand on aspire vers le haut par un tuyau d'aspiration depuis le cylindre intérieur liquide en fusion la matière fondue produite.
Le présent procédé se caractérise fondamentalement par l'emploi de dispositifs, ou d'éléments d'introduction et d'évacuation pour la matière traitée, qui dans les condi- tions de travail existantes déterminent plus ou moins posi- tivement la direction tangentielle pendant le passage à la rotation, et en outre ces dispositifs sont situés le plus près possible du cylindre creux tournant.
Pour mieux expliquer le procédé, on décrira ci- après les exemples d'exécution suivants de dispositifs ap- propriés représentés sur le dessin schématique annexé, dans @
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lequel :
Fig. 1 est une coupe longitudinale d'un four cy- lindrique à rotation rapide, tandis que
Figs. 2 et 3 sont des coupes transversales du même four,choisies de manière à montrer le passage de la matière de la partie tournante aux parties fixes.
Le cylindre 1 du four, tournant à grande vitesse, contient une réserve de matière,notamment de matière liquide en fusion, qui sous l'action de la force centrifuge forme un cylindre creux 2, comme c'est représenté.Par suite de la ro- tation, la surface intérieure 3 de ce cylindre possède une vitesse périphérique linéaire, et le transfert de la matière à la ou de la surface intérieure doit être opéré le plus pos- sible tangentiellement. Ceci est visible le mieux sur les Figs. 2 et 3, dont l'une représente l'introduction de la ma- tière et l'autre l'évacuation de la matière à l'état liquide.
Dans les deux cas on emploie à cet effet un élément d'admis- sion, par exemple un tuyau de circulation 4, 5, dont les extrémités 6, 7 impriment toutefois à la matière, conformé- ment à l'invention, ( près de la surface liquide en fusion passant devant elle en tournant) une direction telle que le transfert s'opère en substance tangentiellement. Par suite, en principe, il faut maintenir la direction autant que possi- ble parallèle l'endroit du passage à la surface tournante, ce qu'on réalise pratiquement en faisant en sorte que l'ex- trémité, faisant office de surface directrice, de l'élément assurant l'introduction ou l'évacuation de la matière, déter- mine positivement cette direction.
La forme que prendra la trajectoire ultérieure de la matière à l'extérieur du four dans l'élément tubulaire est donc indifférente, si bien qu'on peut ainsi tenir compte des autres parties adjacentes du four, @
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par exemple des brûleurs, du départ de gaz brûlés, etc. (qui pour la clarté ne sont pas représentées sur le dessin). En outre, de ce fait, il est indifférent comment ces éléments sont construits par ailleurs à l'extérieur du four, à con- dition, bien entendu, que par des mesures appropriées on assure un débit non entravé de la matière.
Etant donné que généralement on a à une extrémité une matière entrante solide - par exemple en poudre ou en petits morceaux - alors qu'à l'au- tre extrémité on a une matière fondue fluide, on produit le mouvement dans le premier cas, - quand il n'est pas possible de le continuer jusqu'à l'intérieur du four par gravité, - en employant des dispositifs auxiliaires connus, par exemple une vis transporteuse ou des appareils à fonctionnement analogue, jusqu'à ce que la matière reçoive le mouvement tangentiel voulu en quittant le dispositif.
La circulation subséquente de la matière fondue, qui en raison du faible changement de direction au passage en 7 possède toute son énergie de rotation, est généralement aidée par la gravité quand on emploie à cet effet un tuyau entièrement fermé et qu'on prend soin que la matière fondue coulant de haut en bas ne se refroidisse qué modérément, afin de lui conserver une mobilité avantageuse. Eventuellement, on entoure ce tuyau d'une chemise de refroidissement ou de conditionnement 8 et on le maintient,suivant les nécessités, à une température telle que l'énergie de pression de la matière fondue, engendrée par le transfert, soit utilisée pour assurer un écoulement aisé.
Comme agent de conditionnement on emploie par exemple, selon la nature et la composition de la matière à traiter, un gaz de traitement présent dans le four, par exemple de l'air ou du gaz brûlé, dont on règle selon les
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besoins la température et le débit dans la chemise de condi- tionnement 8, 9. On peut aussi employer l'eau quand on veut produire un refroidissement poussé, notamment en 9, 6 et 7. Les tuyaux 4, 5 peuvent aussi, au besoin, être com- plètement rectilignes. Suivant le présent procédé il est indifférent à quelle profondeur du four le transfert se produit entre la partie rotative et la partie fixe. Toute- fois, on doit observer en tous les endroits la condition d'un transfert tangentiel.
Ces éléments doivent être montés mobiles axiale- ment de telle manière que, notamment pendant le chargement, on puisse couvrir depuis une extrémité toute la profondeur et, éventuellement, la longueur totale du four. Fn outre il est nécessaire de disposer d'un réglage tangentiel, produit par exemple par une rotation autour de l'axe de 4, 5, pour assurer pratiquement en tout endroit du cylindre creux li- quide en fusion le contact tangentiel. Les autres détails de construction et la mobilité des éléments doivent évidem- ment être adaptés dans chaque cas, selon les nécessités, au procédé de fabrication envisagé dans chaque cas particulier.
De toute façon une caractéristique des dispositifs servant à exécuter le procédé est que, indépendamment de leur construction, la matière à traiter reçoit à l'endroit du transfert, à l'aide de surfaces directrices appropriées, un mouvement tangentiel positif dans le sens de sa rotation, tandis que d'autre part on emploie des dispositifs à action positive, par exemple des transporteurs actionnés par gravi- té ou artificiellement, quand il n'est pas possible de faire avancer la matière à traiter, en raison des conditions de fonctionnement, à l'intérieur du cylindre creux et à l'exté- rieur du four.