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Installation perfectionnée pour le recuit des tôles par tubes radiants
On connait le système de chauffage dit: par tubes radiants; il se fait au moyen de tubes dont chacun,en principe, comporte à l'une de ses extrémités un dispositif d'allumage et un brûleur par lequel un mélange d'air et de gaz combustible est admis dans le tube,le tout étant conçu et réglé de manière que le gaz brûle dans le tube et que,sous l'influence d'un dis- positif de circulation agissant par pression ou par succion,
cette combustion du gaz se répartisse dans le tube de façàn à porter celui-ci sur toute ou la majorité de sa longueur à une température élevée qui peut être uniforme comme 01 est générale-
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ment le cas pour les tubes radiants horizontaux ou décroître dans le sens d'écoulement du gaz comme c'est généralement le cas s'ils sont verticaux.
De tels tubes ont été décrits notamment dans le brevet français 793.833 du 19 Août 1935.
Ce système de chauffage partage avec le chauffage par résistances électriques certains avantages: absence de contact entre des gaz de combustion et le contenu du four chauffé; possibilité d'établir dans le four une atmosphère de toute nature convenablement choisie : absence de flammes dans le four,d'où. possibilité de constituer ses parois en matériaux isolants légers et peu encombrants ; le cas où. les objets chauffés dans le four doivent être enfermés, individuellement ou en groupes,dans des caisses,cette absence de flammes permet également de réaliser ces caisses avec des parois plus minces et plus légères que lorsqu'elles sont exposées à des flammes.
On connaît aussi l'emploi du chauffage par tubes radiants pour le recuit des tôles; jusqu'à présent,la pratique généralement adoptée consiste à empiler les tôles sur une base,les coiffer d'un couvercle ou d'une cloche de protection de construction légère,couvrir le tout d'une cloche chauffante qu'on pose sur la base et qui est pourvue de tubes radiants déposés entre les matériaux réfractaires isolants qui,avec une robuste armature en fers profilés et tôles,constituent cette cloche ; après un chauffage suffisant pour recuire les tôles, on enlève la cloche chauffante au moyen d'un engin de levage approprié et on la pose par dessus un autre empilage de tôles à recuire, tandis que les tôles du premier empilage se refroi- dissent sous leur cloche légère de protection.
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Bien que ce procédé représente un perfectionnement par rapport à ceux qui étaient en usage précédemment,il pré- senteencore des inconvénients sérieux: le poids des cloches chauffantes,exigeant l'intervention d'engins de levage puis- sants ; le refroidissement inévitable des cloches chauffantes pendant qu'on les transporte d'une base sur une autre ; perte des calories contenues dans un empilage pendant que celui-ci se refroidit; l'encombrement des cloches,de leurs bases et des appareils de levage,etc...
La présente invention a pour objet une installation perfectionnée pour le recuit des tôles au moyen de tubes ra- diants installation dans laquelle les tubes radiants sont ins- tallés à poste fixe dans une construction en forme de four tunnel tandis que les bases d'empilage,les empilages de tôles et les cloches de protection se déplacent dans ce four ; lesdéperditions de chaleur pendant la chauffe sont évitées ou réduites au minimum par une circulation,dans les parois du four,des gaz de combustion sortant des tubes radiants ; lesdéperditions de chaleur aprèsla chauffe,sont réduites au minimum grâce au réchauffage,dans les parois du four,d'air qui peut être utilisé pour la combustion dans les tubes ra- diants,et si on le désire,pour tout autre usage.
D'autres particularités de l'invention ressortiront de la description qui va suivre. Notamment,l'installation peut être pourvue d'une canalisation d'adduction de gaz en vue de baigner les produits à recuire dans toute atmosphère convenable et de moyens de jonction amovibles permettant de relier ladite canalisation aux cloches de protection qui couvrent les pièces à recuire.
La description qui va,suivre,en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif,fera mieux comprendre
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comment l'invention peut être réalisée. Il va de soi que toutes les particularités qui ressortent du dessin font partie intégran- te de l'invention au même titre que celles qui ressortent de la description.
Fig.l du dessin est une coupe verticale longitudinale d'une installas on de four conforme à l'invention.
Fig.2 en est une vue en plan avec coupe du four;
Fig.3 reproduit à plus grande échelle une coupe verti- cale d'une partie du four, du côté de l'entrée;
Fig.4 en est une coupe horizontale;
Fig.5 reproduit une coupe verticale d'une autre partie du four,du c8té de la sortie ;
Fig. 6 en est une coupe horizontale;
Fig.7 est une coupe transversale du four par VII-VII de la fig.l.
On a désigné par 1 le four en forme de tunnel traversé dans le sens de sa longueur par une voie ferrée 2 établie au niveau du sol au-dessus d'une fosse 3 à laquelle on accède par un escalier 4. Sur le sol, parallèlement à la voie 2,est établie une autre voie ferrée 5 de même écartement reliée à son extrémité aux extrémités de la voie 2 par deux transbordeurs 6 et 7.
Le four 1,qui n'occupe qu'une partie de la longueur de la voie 2, est fermé à ses extrémités par des portes 8 et 9 à guillotine ; dans l'exemple décrit, il est divisé dans le sens de sa longueur en 5 sections d'égale longueur que l'on a dési- gnées par 10, 11, 12, 13 et 14 respectivement ; il peut en comporter un nombre différent de cinq.
Ces diverses sections constituent quatre zones qui, dans l'exemple décrit, se répartissent comme suit ; la section 10, la moins chaude,constitue la zone de préchauffage,où les pro- duits à recuire sont portés progressivement jusqu'à une tempéra-
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ture modérée; les sections 11 et 12 constituent la zone de chauffage, où ils sont portés jusqu'à une température égale à ou très voisine de la température de recuit; la section 13 est la,zone d'égalisation,la plus chaude,ou ils sont maintenus à la température de recuit pour assurer l'uniformité de cette température au coeur des pièces à recuire et la persistance de cette température pendant le temps nécessaire;
la section 14 est la zone de récupération,où les pièces recuites commencent à se refroidir en cédant une partie de leur chaleur que l'on récupère comme il le sera dit plus loin.
Les sections 10,11, 12 et 13 semblables entre elles sont constituées comme suit : le long de leurs parois latérales en maçonnerie,vers l'intérieur du four,sont disposés destubes radiants 15, horizontaux dans l'exemple représenté, mais qui peuvent aussi bien être verticaux ou obliques,alimentés de gaz combustible par des conduits 16 et d'air comburant par des conduites 17 connectées l'une de leurs extrémités; par l'autre extrémité,les gaz de combustion qui en sortent se rendent dans des canaux 18 et 19 ménagés\ dans l'épaisseur des parois latérales et de la voûte du four ;
ils en sortent par des tubulures 20 pour passer dans un collecteur 21 t de là dans un ventilateur 22 (qui peut ne pas exister ou être remplacé par tout autre dispositif équivalent), puis à la cheminée d'évacuation,non représentée.
Cette circulation de gaz chauds\dans les parois du four évite ou réduit presque à néant les perler de chaleur par rayonnement à partir de l'intérieur du four.pertes qui sont généralement consi- dérables dans les fours à cloche dont il a été parlé plus haut.
La dernière section 14 est de construction différente; elle n'est pas chauffée; ses parois sont en grande partie métalli- ques et garnies du coté interne de tubes 23 dans lesquels passe
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l'air qui, par des canalisations non représentées,ira ensuite alimenter les tubes radiants 15 par les conduites 17.
Les matières à recuire sont chargées sur des chariots 24,chacun de la même longueur qu'une des sections 10 à 14 dans l'exemple décrit quoiqu'il puisse en être autrement,montés sur roues ou galets pour rouler sur les voies 2 et 5.
Ainsi qu'on le voit plus en détail aux Fig.3 et 7, le chariot 24 porté par les roues 25 est pourvu d'un tablier 26 spus les longs côtés duquel sont fixées des rigoles à sable 27 dans lesquelles sont engagées librement des cornières 27' fixées aux parois latérales du four et plongeant dans le sable contenu par les rigoles 27 afin d'empêcher les rentrées d'air dans le four.
Sur le tablier 26, qui est garni de matières réfractaires, des blocs 28 également en matière réfractaire supportent une sole 29 munie à son pourtour d'une rigole à sable 30 qui peut recevoir les bords inférieurs d'une cloche métallique de protection 31.
C'est sur la sole 29 servant de base que l'on charge,en un ou plusieurs empilages,les produits à recuire,qu'on couvre ensuite de la cloche de protection 31 avant d'introduire le chariot dans le four. Aux fig.3 et 4,on a indiqué par des traits mixtes un tel empilage. Il va de soi qu'au lieu de le poser directement sur la sole 29,on peut aussi poser d'abord sur celle-ci des blocs de matière réfractaire pour que les,gaz chauds aient accès sous l'em- pilage.
Sous le tablier 26 du chariot est fixé à celui-ci un tuyau ou élément de collecteur 32 ouvert aux deux bouts et qui court sur toute la longueur du chariot. De ce tuyau partent des branchements 33 dont le nombre peut être quelconque et qui, traversant le tablier 26 et la sole 29,débouchent sous la duché
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31 ; chacun de ces branchements est muni d'un robinet dé réglage, non représenté,situé entre le tuyau 32 et le tablier du chariot et accessible de la fosse 3 quand le chariot est sur la voie 2; l'usage en sera exposé plus loin.
Un chariot 24 ayant été chargé d'un ou plusieurs empi- lages et d'une cloche 31 comme il l'a été dit,on l'amène par le transbordeur 7 devant la porte d'entrée 8 du four qu'on ouvre, puis au moyen d'une pousseuse 34 fixée au sol dans l'axe de la voie 2,on pousse ce chariot dans le four,qu'on referme et qu'on chauffe. A mesure qu'un autre chariot est chargé,on l'introduit de même, chaque chariot poussant les précédents de sa propre longueur soit,dans le cas décrit et représenté,de la longueur d'une section.
Les produits à recuire sont chauffés progressive- ment dans les zones successives jusqu'à la température du recuit qui est maintenue dans la section 13 jusqu'à ce que le chariot soit poussé dans la section 14 ; là ils commencent à se refroidir en abandonnant de leur chaleur aux parois du four qui la trans- mettent à l'air traversant les tubes 23 ; obtient ainsi le triple avantage de protéger une parois contre les températures excessives, de récupérer de la chaleur qui autrement serait per- due et de disposer d'air chaud pour les tubes radiants. Cet air chaud peut toutefois aussi-servir à d'autres usages.
Après sa sortie du four,le chariot et son contenu continuent à se refroidir progressivement jusqu'à leur arrivée au transbordeur 6 au moyen duquel on les fait passer sur la voi e, 5 pour procéder au déchargement et au rechargement.
Si l'on désire faire du recuit brillant ou tout au moins protéger les produits à recuire contre l'oxydation en les baignant dans une atmosphère neutre,on utilise à cet effet les éléments du collecteur 32 et leurs branchements 33,comme suit.
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Quand on enfourne un chariot,on relie par un raccord souple (non représenté) l'extrémité d'avant de son tuyau 32 à l'extré- mité d'arrière du tuyau 32 du chariot précédent ; raccorde aussi l'extrémité d'arrière du tuyau 32 du chariot nouvellement enfourné à une conduite de gaz neutre (non représentée) à la pression nécessaire,laquelle conduite débouche à ou près de l'entrée du four et on ouvre dans la mesure convenable des robinets de réglage des branchements 33 ; divers chariots qui se trouvent sur la voie 2 sont ainsi reliés entre eux par une canalisation continue distributrice de gaz neutre formée par l'alignement de leurs tuyaux 32; l'extrémité avant du tuyau 32 du chariot qui se trouve en tête de la file est fermée par un bouchon ou obturateur convenable.
On comprend que de la sorte, l'air enfermé sous les cloches 31 lors du chargement en étant dans sa très grande majorité expulsé à travers les bains de sable 30 à mesure de la montée en température,lors du refroidis- sement il ne pénétrera sous ces cloches que du gaz neutre y ar- rivant par les tuyaux 32 et les branchements 33; l'arrivée de ce gaz dans chaque cloche peut être réglée au moyen des robinets de réglage dont il a été parlé plus haut .
Les tubes radiants servant au chauffage du four sont pourvus d'organes appropriés,vannes ou autres, qui permettent de régler à volonté la composition et la quantité du mélange du fluide combustible et d'air comburant ; organes sont accessibles par l'extérieur du four ; peut en exister pour le réglage de chacun des tubes individuellement ; peut aussi disposer des' organes similaires permettant de régler simultanément,tant en qualité qu'en quantité,la combustion de tous les tubes d'une même section ou d'une même zone ; on peut encore prévoir des or- ganes de réglage général agissant simultanément sur tous les
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tubes du four.
Dans l'exemple décrit,les sections chauffées sont identi- ques entre elles ; maisil pourrait en être autrement. On peut aussi disposer tous les tubes radiants de façon identique sur toute la longueur chauffée du four de manière qu'il n'existe pas, à proprement parler,de sections apparemment distinctes les unes des autres,la graduation de chauffage résultant des circonstances locales et du réglage de la combustion dans les tubes.
On se rend aisément compte des avantages multiples qui découlent de l'invention,parmi lesquels on peut citer : de chargement et de déchargement en un endroit déterminé,suppres- sion des puissants engins de levage nécessaires pour l'emploi des fours à cloche ; de réglage du chauffage dans chacune des sections du four et permanence de ce réglage tout le temps qu'on désire maintenir une même allure du recuit ; des pertes de chaleur au cours du chauffage et du refroidissement; diminu- tion des pertes de chaleur au cours du chauffage et du refroidis- sement ; diminution de la consommation de combustible,les maçon- neries étant constamment maintenues à la même température con- trairement aux cloches chauffantes;
accroissement de la produc- tion par diminution des temps morts,absence de réchauffage des maçonneries et constance du régime de chauffe; économie résultant de l'emploi d'air comburant chauffé par des chaleurs récupérées ; facilité du recuit en atmosphère neutre ou réductrice; etc...
Il va de soi qu'on ne sortirait pas du cadre de l'in- vention en substituant à l'arrivée d'un gaz neutre celle d'un gaz autre,par exemple réducteur.
D'autres modifications peuvent être apportées à la réa- lisation de l'invention sans que pour cela on sorte nécessairemeni du cadre de l'invention.
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Notamment,les chariots peuvent ne pas être munis des tuyaux 32 ni des branchements 33.
REVENDICATIONS
1 ) Application aux fours tunnels pour le recuit de tôles et autres produits métallurgiques du chauffage au moyen de tubes dits : tubesradiants,dans lesquels la combustion d'un mélange de fluide combustible et d'air comburant,provoqués à l'aide d'un brûleur approprié, est répartie sur toute la longueur ou sur] une grande partie de la longueur de ces tubes; ledit mélange étant introduit et pouvant être réglé à volonté par l'extérieur du four et les produits de la combustion sortant desdits tubes à l'extérieur du four sans avoir aucun contact avec les produits chauffés.
2 ) Four tunnel convenant particulièrement pour le recuit des tôles et autres produits métallurgiques chargés sur des chariots qui s'y déplacent en succession, ledit four étant chauffé au moyen de tubes radiants disposés le long de ses parois dans lesquelles sont ménagés des conduits où, les gaz de combustion sortant des tubes radiants circulent de manière à maintenir ces parois à des températures aussi uniformes et aussi constantes que possible tout en réduisant au minimum les pertes de chaleur de l'intérieur du four vers l'extérieur.
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