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PERFECTIONNEMENTS AUX FOURS ROTATIFS.
L'emploi du four cylindrique dans les cimenteries est presque
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exclu6if, il se généralise de plus en plus dans la métallurgie et 19îndustrie chimique.
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C9e5t l'engin le mieux approprie au traitement des matières pul- Verulenteag sèches ou humidese malgré les inconvénients'inhérents aux fours rotatifs actuellement en usage.
Ces inconvénients sont, en particulier les suivants :
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Ces fours sont obligatoirement de très grande longueur juqqu9à 120 mètre,,*, cette longueur étant nécessaire pour utiliser rationnellement les gaz de combustion parcourant le four. Il faut en effet laisser le temps à ces gaz
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d é@hange# leurs calories avec la matière qui chemine dans le four.
Cette longueur de four entraine les conséquences suivantes des pertes calorifiques élevées dues à la radiation un poids exagéré du four, - la nécessité dune force motrice élevée pour faire tourner ce
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fourg dee difficultés pour la propagation de la flamme et la réparti - tion calorifique des gaz de combuaùion, - des adhérences aux paroîsg 1?impoaùibilité de disposer le four horizontalement qui entrai- ne 19impoesibîlité de maintenir la composition et l'homogénéîté du mélange des matières de caractéristiques différente$9 composant la charge, d'où irrégula- rite de composition du produit fabrique - la longueur du four provoque une flèche variable sous l'effet de son propre poids excessif et de celui de la charge en traitement.
Il en résulte une grande fatigue du four, d'où la nécessite de
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paliers multiples, dpaligement et dgentretîen difficiles y consonnmteurs d9éner- gie et onéreux d9ïnatallatîon et d9ent-retian.
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19 in{;lina.i.ar. du four vers la décharge entraîne un gros travail des paliers de butées dû à la poussée Il en résulte une ecnmzmation de for- ce-motrice exagérée et une tendance à la dislocation des joints du four.
Il en résulte parallèlement un prix d9établiesement et des frais d'amortissement de marche et d9en e ien élevés.
On a propose diverses solutions pour ralentir le cheminement de la manière dans un four rotatif ce qui en permet le rao(3oureie,.zemerit; des moyens mécaniques ramenant partiellement, la matière en arrière, où des res- sauts annulaires ralentissait 19éoulement de celle-ci.
Les premiers moyens sont compliques et résistent mal aux gaz chauds.
Les seconda créent des zones d9aumu1ation de la matière et des gênes à la circulation des gaz. Les inconvénients dépassent les avantages et
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c9t le four inclinée de grande longueur nécessairement qui est employé mal- gré les inconvénients dont une partie a été én;#nérée ci-dessus.
Lobjet de la présente demande est un dispositif de four rotatif dans lequel le cheminement de la matière est ralenti et son mélange assuré en
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même temps? par la disposition même de la surface interne du four rotatif>! ce qui permet avec 1?emploi d'un four horizontale considérablement raccourci d9 éviter les inconvénients précités sang en introduire d'autres les compensant ou les dépassant.
Le dispositif proposé consiste essentiellement à utiliser comme surface interne de la partie rotative du four une surface constituée par une succession de segments cylindriques ayant leurs axes dans un même plan dia- métral passant par 1?axe horizontal de la rotation de la rotation du four et se raccordant suivant des cercles, par exemple dans des plans verticaux, les
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centres de ces cercles étant alternativement décalés d-lun c8té ou de 1?autre de 19 axe de rotation.
La section de cette surface interne par le plan diamétral de sy- métrie est ainsi composée de deux profils en dents de scie opposée, chaque sommet de 1?un étant opposé à un creux de lautreo
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Il résulte de cette disposition q7i9à chaque demi-tour;, la quanti- té de matière rassemblée dans un creux en position basse,,est divisée progres- sivement par l'arrête en relief formée à 1?opposé de ce creux par le raccorde- ment de deux segments successifs de surface cylindrique.,Une moitié de la ma- tière progresse vers la sortie du four et une autre rétrograde vers 1?entrée, chaque moitié se melant à une portion de matière déplacée en sens inverse dans les cylindres voisins.
Il en résulte une progression ralentie de la ma- tière approvisionnée à une extrémité et un brassage intime de cette matière.
La réduction de longueur du four peut atteindre et même dépasser les 2/3 de la
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longueur d-lun four cylindrique classique o
Les efforts sur les butées sont supprimés puisque le four est en rotation autour d'un axe horizontale
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La vitesse de progret1iiÛln.9 pour un nombre de tours donné dépend, à longueur égale, du nombre de segments du four rotatif.
On pourra adapter la pente des divers cylindres et leurs diamètres, en vue de réaliser les meilleurs conditions de brassage de la charge et de cir-
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culation des gaz pour favoriser les échanges Les figures annexées permettent de mieux préciser lsinventiono El- les montrent schématiquement un exemple de réalisation d9un four suivant- 1-lîm- vention et une série de schémas montrant le cheminement des charges.
Dans ces figures
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La fige est une coupe longitudinale schématique deun four sut" vant 1-'invention avec une partie tournante où la matière est préchauffées, com- portant par exemple 7 sections et un laboratoire tournant 'Comportant deux sec- tions dans lequel la charge est fondue par exemple.
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Les fige 2 et 3 sont deux coupes transversales suivant CD et EF,
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per .vemn 9 du four tournant de préchauffage.
Les figo 4e 5o z 79 9 9 et 10 sont des coupes élévations schéma- tiques du préchauffeurs, décalées entre elles d'un demi-tour montrant le che- finement des premières charges va la mise en service du four.
Dans la figo I, 1 est la partie du four tournant servant au pré- chauffage de la matière. Suivant l'invention, dans le four extérieurement
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cylindrique de révolutionna axe horizontal z9 dont les parois sont garnies, par exemple, de matériaux réfractaires 3 est ménagé un passage intérieur com- posé dans le cas schématisé, de sept segments cylindriques 4p 5 6e 7a 8, 9 et 10 raccordés suivant les cercles alternativement excentrés formant des arêtes circulaires en creux II sur une moitié de chaque circonférence et en
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relief 12 sur 19autre moitié,
Ce cylindre de préchauffage I est muni de roulements butées 13 et de bandes de roulement 14.
Il est entraîne en rotation au moyen d'un moteur à réducteur de vitesse 15 attaquant par un pignon 16 une couronne dentée 17 entourant le corps le
A son extrémité opposée au foyer,,le corps I débouche en s'y rac- cordant, dans une chambre d'évacuation des gaz 18 débouchant dans la cheminée 19 par un orifice 21 concentrique à l'axe de rotation horizontal 2.
Par l'orifice 21 on amène la matière ou le mélange à traiter dans le four au moyen,par exemple, d'une trémie de chargement 22. A son autre ex- trémités, le corps 1 débouchepar un orifice 23, dans une chambre intermédiai- re fixe 24.
Le corps I pénètre dans 24 par un passage 25 qui est muni de dis- positifs détanchéité convenables commun non figurés, contre les sorties de
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gaz chauds ou rentrées d9air par le jeu entre le cylindre tournant et la pa- roi fixe. .
Dans la paroi opposée de la chambre 24 un orifice circulaire ana- logue 26 laisse passage à un autre élément de four cylindrique horizontal 27,
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tournant autour d'uri axe horizontal 28, entrainé par un moteur à réducteur 29 attaquant,, par un pignon 31 une couronne 32 portée par 270Le four 27 servant de laboratoire à haute température est ouvert à ses deux extrémités par des
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orifices circulaires, respectivement 33 et 34, ayant leurs centres sur 13axe 280 Ce four 27 est court et ne comportes, par exemple que deux segments cy- 1indiques 35 et 369 inclinés suivant 1?invention, comme paroi intérieure,, Ces cylindres sont raccordés ensemble, suivant une circonférence 37 excentrés sur 1'axe 28 et sont tangents à leurs extrémités opposées,
en des points compris dans le plan diamétral contenant les axes des cylindresaux orifices 28 et 32.le cylindre 27 pénètre dans une chambre faisant sas 38 par un orifi- ce 39. Dans la chambre 38 des moyens 41 d'évacuation de la matière 20 traitée
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permettent son enlèvement à mesure qu?elle sort de 27 par 34.
Dans la chambre 24 une partie cylindrique fixe 42 conduit par gra- vité la matière 20 du cylindre 10 dans le cylindre 35.Cette partie 42 est,,
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pour cela inclinée suffisamment, grâce d9une part à ce que les cylindres 35 et 36 peuvent être de diamètre plus grande que le cylindre 10 et d'autre part parce que 1?axe 28 peut être disposé plus bas que l'axe 2. On peut également
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amener par une goulotte 43 sur la partie inclinée 42 le charbon de réduction qui se mélange à 20 dans le laboratoire 27 et y réduit le mélange préchauffée
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dans Ig dans le cas d9une fabrication d-lun métal par réduction.
Le laboratoire 27 est chauffé à haute température par un brûleur schématisé en 44 qui sera alimenté d'une façon connue en gaz et air chauffé par exemple
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Les gaz chauds et en combustion geéchappent par 33 et 23 traver- sent 24 et la partie tournante 1 en échauffant la matière 20 qui y chemine par l'effet des surfaces cylindriques alternées en rotation.
Dans le laboratoire 27 les matières sont brassées par la rotation
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et alternativement déplacées par les surfaces cylindriques alternées 33 et 36 pour sortir par 34 et être enlevées après traitement finale par 41.
Les schémas des fig.4 et 10 inclus montrent le cheminement et le mélange de la matière 20 depuis le début du chargement continu jusqu'au commencement de la sortie de la matière, au bout de 3 tours et demi du cylindre
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préchauffeur comprenant des gestions cylindriques inclinées Il) II9 III ;;;;0 Vii Les lettres A.
B9 Cs Dg Ep F9 G, indiquent qualitativement la por- tion de matière introduite dans le cylindre 4 pendant chaque demi-tour et la présence de parties en provenant en chaque point du cheminement, On voit,à simple inspection de ces schémas quau bout de trois tours et demi-, dans le cas de sept segments cylindriques, la matière sortant du four comprend un brassage d'un mélange correspondant aux quantités introduites pendant cinq demi tours,mais qu'en outre, la matière introduite au 3e demi-tour par exem- ple est encore en partie dans les sections V et VI du four.
On a donc un ralen- tissement moyen très important et un brassage très efficace qui, grâce aux al-
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teùtnancea de sens de cheminement entache la séparation des corps les plus den- ses par exemple qui ont tendance à devancer les autres.
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En pratique Inefficacité du dispositif de 19invention permet des réductions de la longueur du four rotatif au tiers de la longueur nécessaire pour le même but du four rotatifincliné ordinaire Sans sortir de l'inventi- on, un four rotatif suivant celle-ci pourra comprendre une seule partie rota- tive ou plusieurs en série comme dans 1-'exemple montré, au moins une de ses parties rotatives étant du type à segments cylindriques intérieurs alternati- vement inclinés.
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Le nombre et 19 .ncl.naion la longueur et le diamètre de ces cy- lindres seront quelconques, appropriées au travail pour lequel le four est é- tabli.
Les cercles de raccordement des bases des segments cylindriques inclinés peuvent être remplacés par tout contour formé approprié tel qu'ellep-
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tique ou même polygonal sans sortir de lein-eention, les cylindres étant alors remplacée par des prismes obliques.
Au lieu de segments cylindriques ou prismatiques de section cons- tanteon pourrait combiner la mise à la suite de segments de surface de révo- lution à bases inégalespar exemple des troncs de cônes successifs réalisant des profils en dents de scie différents de ceux montrés.
La hauteur des différents segments pourrait être différente.
Toutes ces combinaisons de profile, réalisant par leur alternance des profils se faisant face dans un même plan diamétrale tantôt concaves., tan- tôt convexespar raccord angulaire ou par raccord progressif continu, et pro- duisant de ce fait, par rotation du four autant d'un axe horizontal un avance- ment avec des retours alternée de la matière qui en produise un cheminement ra- lenti et un brassage plus complet par rapport aux fours cylindriques inclinés, rentrant dans l'esprit de 19 invention dont elles ne sont que des variantes.
Naturellement c'est la forme de la surface intérieure qui compte.
Elle peut, dans certains cas, être réalisée par une simple enveloppe métalli- que sans garnissage réfractaire et la forme extérieure du four peut être autre
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que cylindrique, ce four tournant sur un certain nombre de roulement-a,, autour d'un axe horizontal.
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Vapplica'tion du dispositif de 1?invention peut être faite à toute sorte de four rotatif,quelle qu'en soit Inapplication l'appropriation au but poursuivi dans chaque cas se faisant en jouant sur le chauffage, les vitesses de rotation,les dimensions des fours,le nombre des segments cylindriques,
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l'UtÀi6atiOn ou la non-utilisation de parties laboratoires.
On peut ainsi appliquer l'invention aux fours rotatifs pour le sé- chage, la calcinations le grillage des pyrites ou autres? la distillation des
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matières volatilesq l'agglomération des fines minérales ou métalliques, la préparation d.9éponges métalliques, la fabrication du ciment etc.