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PERFECTIONNEMENTS AUX'FOURS.
Cette invention concerne des fours servant à calciner des matières brutes pour produire des clinkers de ciment ou de la chaux,ou à agglomérer des minerais ou à sécher des matières brutes telles que les calcaires, les schistes, l'argile et autres matières analogues.
Jusqu'à présent on a généralement employé trois types de fours.
L'un de ces types de fours connus consiste en un four fixe vertical, habituel- lement appelé four à cuve. Le second type connu est le four rotatifou le corps du four est légèrement incliné sur l'horizontale et tourne-autour de son axe. Le troisième type est dénommé four à grille, et consiste essentiel- lement en une grille mobile sur laquelle les matières brutes sont calcinées.
Les avantages et les inconvénients de ces trois types de fours sont déjà con- nus et il suffira par conséquent d'indiquer que la présente invention a pour but de procurer un four qui combine au moins certains des avantages indivi- duels des types de fours connus, mais évite la plupart de leurs sérieux in- convénients.
Suivant l'invention., le four comprend un corps cylindrique monté de manière à pouvoir tourner autour d'un axe longitudinal. et destiné à rece- voir une charge de matières à traiter, les dimensions de ce corps cylindri- que ou tambour et l'inclinaison de son axe sur l'horizontale étant telles que lorsque ce corps est charge de la quantité voulue de matière, la charge s'étend sur sensiblement la totalité de sa section transversale., au moins en un endroit de sa longueur, de sorte que les gaz chauds pour le traitement de la matière doivent passer au travers de la charge contenue dans le corps cy- lindrique.
Afin de mieux-faire comprendre l'invention et de montrer comment elle peut être mise en pratique, on se réfèrera ci-après aux dessins annexés, dans lesquels:
Fig. 1 est une vue en élévation de côté partiellement en coupe longitudinale d'une première forme de construction du four;
Fig. 2 est une vue semblable d'une seconde forme de construction
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du four;
Fig. 3 est une vue semblable d'une troisième forme de construc- tion du four;
Fig. 4 est une vue semblable d'une quatrième forme de construc- tion du four ;
Fig. 5 est une coupe transversale partielle suivant la ligne V-V de la Fig. 4.
Fig. 6 est une vue de côté partiellement en coupe longitudinale d'une variante du four, correspondant à la Fig. 4.
Dans la description détaillée donnée ci-après des différentes formes de construction du four, les parties correspondantes sont désignées par les mêmes chiffres de référence.
Comme le montre la Fig. 1 des dessins, la première forme de con- struction du four comprend un tambour ou corps cylindrique 1 qui se rétrécit à une extrémité pour former une partie tronconique 4. Le corps cylindrique est monté de façon à pouvoir tourner autour de son axe sur des galets de sup- port 2 et des galets de butée 3, la partie tronconique 4 étant dirigée de haut en bas. L'inclinaison de l'axe du corps cylindrique peut par exemple être de l'ordre de 45 . L'extrémité supérieure du corps cylindrique est coif- fée d'un capot 5 qui est raccordé par un conduit 5A à un ventilateur (non représenté) destiné à extraire les gaz de l'intérieur du corps cylindrique.
Une trémie d'alimentation 6 est destinée à amener la matière par le capot à l'extrémité supérieure du corps cylindrique, la matière introduite (dans cet exemple) étant granulaire et mélangée à du combustible. L'extrémité in- férieure tronconique 4 du corps, cylindrique est pourvue d'une fermeture 7 associée à des orifices de décharge périphériques réglables 8. La matière sortant par ces orifices est recueillie par un récipient collecteur 9.
Des entrées d'air périphériques réglables 10-sont ménagées dans les parois courbes de la partie tronconique du corps cylindrique, ces entrées étant aménagées en combinaison avec une garde annulaire 10 A pour empêcher les pertes de matières par les entrées d'air.
Lorsque le four ci-dessus décrit fonctionne, le corps cylindri- que 1 peut être rempli d'une charge 11 sur les deux tiers à peu près de sa longueur. La surface supérieure 11 A de la charge, lorsque le corps cylin- drique est immobile, tend à se trouver dans un plan horizontal limité par les parois courbes internes du tambour. Ainsi lorsque celui-ci est mis en rotation, la matière située à la surface supérieure du tambour cascade con- tinuellement. La combustion se produit en dessous de la surface supérieure de la charge, et les gaz chauds s'élèvent à travers cette surface du fait qu'ils sont aspirés par le conduit 5 A du capot 5 du four. La matière crue mélangée à du combustible est amenée dans le corps cylindrique d'une manière continue par la trémie 6 et la matière calcinée finie est continuellement évacuée par les orifices de décharge réglables 8.
On se rendra compte ainsi que les avantages du four à cuve sont obtenus grâce à ce que les gaz de com- bustion s'élèvent au travers de la matière proche de la zone de combustion.
Le mouvement de rotation imprimé par le tambour procure un autre avantage en faisant cascader la matière.
Grâce à la disposition des entrées d'air 10 à proximité des ori- fices de décharge réglables 8, l'air comburant introduit sert à refroidir la matière allantaux orifices de décharge, l'air comburant étant de ce fait lui-même préchauffé.
Dans une seconde forme de construction du four, représentée sur la Fig. 2, la disposition est semblable à celle déjà décrite avec référen- ce à la première forme de construction sauf que le combustible n'est pas mé- langé à la matière crue. Dans cette seconde forme de construction, le combus- tible est introduit directement dans la zone de combustion. A cet effet, des entrées de combustible 12 sont disposées périphériquement autour du tambour ou corps cylindrique, ces entrées de combustible 12 communiquant avec une
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chambre annulaire 13 établie sur la face extérieure du corps cylindrique 1.
Les orifices 12 s'ouvrent dans la chambre annulaire 13 à l'extrémité inférieur re de celle-ci, tandis qu'à son extrémité supérieure cette chambre est pour- vue de palettes à combustible 14.
Un récipient à combustible 15 est situé dans le parcours des pa- lettes à combustible 14, de telle sorte que lorsque le corps cylindrique tourne en entraînant les palettes 14, le combustible est délogé du récipient 15 et vient dans la chambre annulaire 13, d'où il passe par les entrées de combustible 12 dans le corps cylindrique. Un capot fixe 16 entoure l'embou- chure de la chambre annulaire, et rejoint la périphérie du corps cylindrique en un point situé au-dessus de la chambre annulaire. Le capot entoure les pa- lettes 14 ainsi que le récipient à combustible 15. Le capot possède des joints étanches à l'air 17,et est pourvu d'entrées d'air réglables 18 qui permet- tent une admission réglée d'air comburant primaire parles entrées de combus- tible.
Un transporteur d'alimentation 15A est destiné à amener du combustible par le capot 16 dans le réservoir à combustible 15. Le combustible dans cet exemple peut être ducharbon. Comme dans la première forme de construction décrite, des entrées d'air réglables 10 se trouvent à proximité des orifices de décharge réglables 8 du corps cylindrique, ces entrées d'air réglables 10 permettant, dans ce cas, l'entrée d'air comburant secondaire. L'air combu- rant secondaire sert à refroidir la matière avant qu'elle n'atteigne les ori- fices de décharge 8, tandis qu'en même temps cet air est lui-même préchauffé pendant son passage dans la zone de combustion.
L'extrémité supérieure du four, dans cette forme de construction, constitue une zone de préchauffage 19. Plusieurs spires d'une chicane héli- coidale 20, sont fixées sur la surface interne de l'extrémité supérieure du corps cylindrique, l'alimentation s'opérant de manière que la matière crue soit déposée entre les ailettes de la chicane hélicoïdale et descende donc dans le tambour cylindrique à une vitesse réglée par la rotation de la chica- ne hélicoïdale. Les gaz de combustion chauds passant par le centre de la chi- cane hélicoïdale servent par conséquent à préchauffer la matière crue entran- te.
Lorsque cette seconde forme de construction du four fonctionne, la charge remplit, comme précédemment le corps cylindrique sur une partie, par exemple, la moitié ou les trois quarts de sa longueur. Le corps cylindri- que reçoit un mouvement de rotation continu et par conséquent le combustible est happé par les palettes 14 et introduit dans la zone de combustion. En réglant le niveau du combustible dans le récipient 15, on règle de façon cor- respondante la quantité de combustion happée par les palettes 14. La vitesse de rotation du corps cylindrique détermine aussi la quantité de combustible qui y est amenée. L'admission d'air comburant est également réglable, de telle sorte qu'on peut régler la combustion, tandis que la charge est agi- tée continuellement par la rotation du corps cylindrique,.
Dans une troisième forme de construction représentée sur la Fig.3. un corps cylindrique est disposé en substance de la même manière que dans la seconde forme de construction, mais le four dans ce cas est chauffé à l'huile combustible, au gaz ou au charbon pulvérisé. La fermeture 7 à l'extrémité de la partie tronconique 4 du corps cylindrique est traversée par un tuyau de grand diamètre 21, dont une extrémité se termine à l'intérieur du corps cy- lindrique, tandis que l'autre extrémité se trouve à l'extérieur de celui-ci et est raccordée à un ventilateur (non représenté).
L'extrémité interne du tuyau 21 qui passe à travers la fermeture 7, est pourvue d'un chapeau annu- laire 22 placé au-dessus, de cette extrémité de telle sorte que les gaz ne peu- vent pénétrer dans le tuyau qu'en s'élevant entre les parois internes du cha- peau et les parois externes de l'extrémité du tuyau. Le chapeau 22 empêche ainsi les matières solides de passer par le tuyau 21 dans le ventilateur.
Dans cette troisième forme de construction, les entrées de combustible de la seconde forme de construction sont remplacées par des entrées d'air froid réglables 23, de sorte que de l'air peutêtre aspiré au travers de la charge dans le corps cylindrique en vue de refroidir les gaz et la matière calcinée avant leur évacuation respectivement par le tuyau 21 et par les orifices de
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décharge réglables 8. Le corps cylindrique est chargé dans une mesure telle que le niveau de la surface supérieure de la charge se trouve au-dessus des entrées d'air froid 23. Dans la zone située au-dessus de la surface supérieu- re de la charge, un brûleur de combustible 24 s'étend axialement à l'intérieur du corps cylindrique.
Un tuyau à combustible 25 est raccordé au brûleur et passe au travers du capot 5 à l'extrémité supérieure du corps cylindrique.
La matière déchargée par les orifices de décharge réglables 8, est envoyée dans un refroidisseur conventionnel où de l'air froid circule sur la matière déchargée. L'air est par conséquent chauffé par l'échange de chaleur qui se produit avec la matière traitée chaude, et cet air préchauffé est amené à tra- vers le capot 5 dans la zone de combustion par le tuyau 26. L'air préchauffé est obligé lors de son passage dans la zone de combustion de circuler autour du tuyau à combustible en vue d'effectuer le préchauffage du combustible ame- né au brûleur.
On remarquera que dans cette troisième forme de construction, les gaz de combustion chauds descendent au travers de la charge dans le four en s'écartant du capot du corps cylindrique, d'une manière qui pourrait être com- parée à ce qui se produit dans le type connu de four à grille.Ceci permet de ménager dans le capot des regards pour pouvoir examiner l'intérieur du corps cylindrique. On peut dès lors faire varier la quantité de combustible admise en se basant sur l'observation directe de la combustion qui se produit réellement. Les gaz chauds aspirés de la partie inférieure du four peuvent être continuellement utilisés pour sécher la matière crue avant son admis- sion dans le four. La troisième forme de construction du four se prête à l'emploi de matières crues humides.
La matière crue peut être délayée en une barbotine pour pouvoir être pompée directement en fine pluie dans la zo- ne de combustion.
On peut modifier la troisième forme de construction du four en prolongeant son extrémité inférieure dans le but de former un refroidisseur pour la matière chaude finie.
On peut aussi modifier cette troisième forme de construction en l'aménageant de telle manière que le circuit d'air froid puisse être renver- sé. Dans ce cas, on peut faire pénétrer l'air froid dans le corps cylindri- que par le tuyau 21 de grand diamètre pénétrant dans la partie tronconique du corps cylindrique, ou par des ouvertures d'entrée qui sont ménagées dans cette partie ou dans le voisinage de celle-ci; les gaz chauds étant évacués par les ouvertures périphériques 23 sous l'action d'un ventilateur en com- munication avec un capot fixe disposé au-dessus de ces ouvertures.
Dans la quatrième forme de construction, le corps cylindrique 1 comporte une autre partie cylindrique 27 s'adaptant rigidement surson extré- mité comme c'est représenté sur la Fig. 4. Le four, dans ce mode de construc- tion, est incliné sur l'horizontale d'un angle beaucoup plus faible que dans les autres modes de construction. L'inclinaison du four est telle que lors- qu'il est chargé de la quantité appropriée de matière, la surface de la char- ge s'étend de l'extrémité supérieure du corps 1 jusqu'en un point où la char- ge couvre la totalité de la section transversale du corps cylindrique. Le four de la Fig. 4 est pourvu de la même manière que celui de la Fig. 3, d'un brûleur à huile 24 et d'un dispositif d'évacuation des gaz à son extrémité inférieure.
La partie cylindrique 27 qui couvre la partie tronconique 4 du corps 1 est pourvue d'un dispositif d'alimentation de la charge..Celui-ci comprend une chambre annulaire fixe 28, entourant le tambour 27, à l'inté- rieur de laquelle se trouve un distributeur rotatif 29. Le tambour 27 est pourvu d'un certain nombre d'ouvertures d'alimentation 30, qui, lorsque le four tourne, coïncident momentanément avec les sorties du distributeur 29, de telle sorte que la charge passe par les ouvertures d'alimentation 30 dans l'intérieur dufour, comme c'est indiqué par les flèches sur la Fig. 4. En variante, le tambour 27 peut être pourvu de cuillers 31, comme représenté en traits de chaînette sur la Fig. 5, les cuillers s'étendant de la surface du tambour27 dans la chambre d'admission 28.
Celle-ci est pourvue de joints d'étanchéité à l'air et d'entrées d'air variables 32, Fig. 5.
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Lorsque ce quatrième type de four fonctionne, le tambour composé 1, 27 tourne d'une manière continue, comme précédemment. La charge est amenée dans le four par le distributeur 29 ou par les cuillers et le brûleur 24 est allumé. Les gaz sont extraits au moyen d'un ventilateur par le tuyau 21. Lors- qu'une plus grande quantité de matière est introduite dans le four par le dis- positif d'alimentation, la matière calcinée est déversée par l'embouchure du corps cylindrique 1 dans un refroidisseur 40. Ainsi, en réglant la vitesse d'amenée dans le corps cylindrique, en modifiant la vitesse de rotation du corps cylindrique ou en faisant varier l'alimentation par les entrées 30,on peut régler la quantité de matière passant dans le four dans un temps déter- miné.
La surface de la matière cascade continuellement, comme dans les autres formes de construction. Il est important que le niveau auquel s'effectue le chargement du four se trouve au-dessus du niveau de la décharge. Il est clair que la charge peut aussi, en variante, être introduite en pluie dans la zone de combustion sous forme d'une barbotine.
Suivant une modification, les ouvertures de décharge 33 peuvent être ménagées à l'extrémité du corps 1 où se trouve le brûleur, comme c'est représenté sur la Fig. 6. Les ouvertures 33 déchargent la matière dans l'en- trée 34 d'un refroidisseur 35.
REVENDICATIONS.
1. - Four comprenant un corps cylindrique monté de manière à pou- voir tourner autour d'un axe longitudinal et susceptible de recevoir une charge de matière à traiter, les dimensions de ce corps cylindrique et l'in- clinaison de son axe de rotation sur l'horizontale étant telles que lorsque le corps est chargé d'une quantité appropriée de matière, la charge couvre en substance la totalité de la section transversale du corps cylindrique au moins en un endroit de la longueur de celui-ci, de telle sorte que les gaz chauds pour le traitement de la matière doivent passer au travers de la char- ge dans le corps cylindrique.