BE557551A - - Google Patents

Description

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   Cette invention est relative à la fabrication du clinker de ciment Portland, de la chaux, etc. et au traitement de minerais   ' et   minéraux dans lequel les matières sont chauffées dans un four. 



   L'invention concerne plus particulièrement la fabrica- tion du clinker de ciment Portland au four rotatif et elle est décrite en détails ci-dessous avec référence à cette fabrication. 



   Dans la fabrication du ciment Portland, les matières pre- mières, minéraux calcaires et argileux, sont finement broyées, proportionnées et mélangées, après quoi elles sont chauffées jusqu'au début de la fusion, une température voisine de 1450 C . où une réaction chimique se produit avec formation de nouveaux clinkers'minéraux qui forment la base du ciment. 



   Déux procédés sont normalement utilisés pour la prépara- tion des matières premières; le"procédé sec" dans lequel les matières sont   d'abord}séchées   et ensuite broyées et mélangées à 

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 l'état sec pour former ce qu'on appelle une farine brute sèche et le "procédé humide" dans   lequel   le broyage se fait en Drésence d'eau pour former un magma ou suspension contenant habituellement environ 40% d'eau. Le chauffage et la clinkérisation ultérieurs de la matière brute peuvent se faire soit de la même façon, soit de façon différente pour le procédé humide et le procédé sec. 



   Il est reconnu que le procédé humide offre certains avantages particulièrement pour la préparation, le broyage et le mélange des matières, en particulier les matières tendres, telles que la craie, la marne,   l'argile,   etc. 



   Toutefoisla teneur élevée en eau dans le magma ainsi obtenu, environ 40%, constitue un inconvénient matériel parce que la quantité de combustible qui est nécessaire pour sécher le magma est presque aussi grande que celle nécessaire à la cuisson. 



     ..Les   échangeurs de chaleur construits jusqu'à présent com- prennent une chambre ayant un fond ou sole avec une ouverture centrale pour permettre la décharge des matières séchées ou trai- tées et pour l'introduction des gaz chauds qui chauffent la ma- tière brute. 



     .'On   a toutefois rencontré des difficultés à obtenir un passage continu de la matière brute qui est introduite dans la chambre par une ouverture de la partie supérieure commandée par une vanne et à maintenir en même temps une décharge proportionnel- lement uniforme à la sortie de la sole, telle que la sole conserve son efficacité sur tout son périmètre sans qu'il y ait engorgement par des fines dans certaines de ses sections. 



   Le but de la présente invention est de fournir un dis- positif de décharge perfectionné, tel que la décharge de la matière se fasse de manière égale et progresive autour de toute la circonférence de l'ouvertnre de décharge de la sole de la      chambre de séchage. 



   Suivant la présente invention, l'échangeur de chaleur comprend une chambre tourounte en deux parties, une partie supérisu 

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 re ou virole et une partie inférieure ou sole dans laquelle se trouve une ouverture centrale pour la décharge de la matière séchée et pour l'admission des gaz sécheurs dans la chambre, les deux parties étant disposées de telle manière que les axes verticaux des deux parties sont légèrement décalés ce qui fait que par suite du déplacement relatif des deux.parties lorsqu'elles tournent en.substance ensemble,la matière se trouvant sur la sole est forcée de sortir par l'ouverture d'une manière continue et uniforme sur toute la surface de la .sole. 



   Dans une construction conforme à l'invention, les deux parties de l'échangeur de chaleur, c'est-à-dire la virole et la sole, sont supportées séparément sur des galets qui peuvent tourner indépendamment environ à la même vitresse, un joint étanche à l'air étant prévu à la jonction de la virole et de la sole. Les galets de   support'soit   de la sole, soit de la virole, soit encore des deux, peuvent être réglables verticalement pour permettre'de régler le joint étanche à l'air, à la jonction entre la sole et la virole dans la position la plus favorable et aussi pour éviter que le poids de la virole pèse sur la sole, ce qui pourrait créer un frottement' excessif lorsque les deux parties se déplacent l'une par rapport à l' autre. 



   On peut prévoir des commandes mécaniques séparées pour faire tourner la virole et la sole soit au moyen d'engrenages soit au moyen de galets de friction qui peuvent aussi servir de galets porteurs, mais, dans des conditions normales, il suffit que l'entrainement positif soit appliqué à une partie seulement,   ' soit '   la partie supérieure, soit la partie inférieure, car l'autre partie suivra par suite du frottement entre les deux parties et la charge de matière brute qu'elles contiennent. 



   L'invention est représentée aux dessins annexés, dans lesquels: la fig. 1 est une coupe verticale schématique d'un échan- geur de chaleur fonctionnant conjointement avec un four'rotatif et construit suivant l'inventionµ 

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 la fig. 2 est une coupe transversale suivant la ligne   II-II   de la fig, 1; la fig. 3 est une coupe schématique d'une variante de l'échangeur de chaleur; les   figs. 4,   5 et 6 sont des coupes de détail montrant des variantes de construction de la sole; la fig. 7 est une coupe verticale à plus grande échelle suivant la ligne VII-VII de la fig. 8 de l'échangeur de chaleur représenté sur la fig. 1 et comprenant des détails de construction de la sole tournante et de la virole associée et la manière dont la sole et la virole sont montées de manière à pouvoir tourner;

   la fig. 8 est une vue en plan partielle montrant le chemin de roulement des galets de la sole, et la fig. 9 est une vue de détail montrant une façon de monter de manière réglable les galets qui supportent le fourneau. 



   Les fusées sur lesquelles les galets tournent sont excentrées de sorte qu'en faisant tourner les fusées, on peut régler la position du galet de manière à maintenir le jeu nécessaire au joint entre la virole et la sole. 



   ''La fig. 1 montre un four rotatif K de modèle conventionnel monté de manière à tourner sur des galets porteurs P et chauffé à son extrémité inférieure par du combustible débité par un brûleur 
B. Les gaz chauds de la combustion du combustible en sortant du four pénètrent dans un puits vertical S qui est relié à son extrémité supérieure à un échangeur de chaleur vertical annulaire désigné d'une manière générale par A.

   A l'intérieur du puits se trouve une goulotte C de sorte que les matières solides de l'échangeur de chaleur en tombant sur la goulotte sont automatiquement amenées dans le four rotatif.-   -La   matière brute qui peut se trouver sous forme de nodules formés par la. croûte de magma filtré ou par une farine brute, est amenée à la vitesse voulue par une goulotte D pourvue d'un sas d'air rotatif E qui communique avec la section supérieure de l'échangeur de chaleur A. 

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   La présente invention concerne la construction et le fonctionnement de l'échangeur de chaleur A et une caractéristique de cette invention est qu'il comporte une chambre formée de deux parties,une partie inférieure 1 constituant la sole proprement dite surmontée par une partie en forme de virole 2, fermée au-dessus par un toit fixe 3 d'où les gaz de séchage sont entrainés par une prise 4 aboutissant à une' cheminée H, un ventilateur F étant prévu dans la prise   4   pour faciliter l'aspiration des gaz chauds et leur passage à travers'le lit de nodules de matière brute se trouvant sur la sole et dans la virole, comme il sera décrit ci-aprés. 



   La sole 1 a une forme annulaire de manière à présenter une ouverture centrale 5 de décharge de la matière brute chauffée et séchée, ouverture par laquelle la matière tombe dans le puits S et de la sur la goulotte C avant de pénétrer dans le four K. 



  L'extrémité supérieure du four K est entourée d'une superstructure désignée d'une manière générale par 6 et qui comporte une plateforme horizontale 7 au centre de laquelle le puits vertical 5 est supporté.. 



  Sur la plateforme 7 et concentriquement à l'ouverture 5, se trouve un chemin'de roulement circulaire sur lequel roulent une série de galets 9 qui, dans la forme de réalisation représentée, ont une forme tronconique, ces galets supportant la sole 1, cette dernière ayant à sa surface inférieure un bandage d'acier 8 reposant sur les galets. En plus des galets porteurs 9, il y a une série de galets de butée 10, ces galets étant en contact avec le périmètre extérieu-   r'   du bandage 8 et maintenant la sole correctement centrée par rap- port à son axe de rotation'. indiqué par la ligne x-x. 



   La virole 2 comporte une paroi verticale 11 et des par- ties coniques opposées 12. Des supports 13 sont fixés à la paroi extérieure, de la partie verticale 11 pour supporter le chemin de roulement 14, des galets supérieurs et inférieurs 15 et 16 tournant sur des fusées   17   portées par des montants de châssis intérieurs 18 sur la plate forme 7. 



   En plus des galets porteurs 15 et   16,   le tambour 2 est 

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 maintenu correctement centré par une série de galets de butée 
20 qui sont portés par les montants 18 du châssis intérieur. 



   Il est donc clair que le fourneau 2 est maintenu correctement centré par rapport à son axe de rotation y-y, cet axe étant décalé par rapport.à l'axe de rotation de la sole x-x, comme la figure'2 le montre clairement. Les galets porteurs 9 et les galets de butée 10 de la   sole -1   sont avanta- geusement montés sur un sous-châssis 27 qui peut être déplacé latéralement en bloc pour décaler l'axe de rotation de la sole 
1 par rapport à celui de la virole 2, au moyen de vérins placés de manière appropriée, un de ces vérins étant représenté en 28 sur la fig, 1 ;

   
Il est aussi possible de régler dans le sens vertical la position de la virole 2 par rapport à celle de la sole 1, un joint étanche à l'air (non représenté) étant prévu entre leurs surfaces   jointives.   Ce réglage est souhaitable pour éviter que le   poidsdé     la   virole pèse sur la sole, ce qui pourrait produire un frottement excessif lorsque les deux parties se déplacent l'une par rapport à l'autre. 



   A l'intérieur de la virole 2 se trouve un écran 21 qui fait partie d'un dôme 22 laissant entre lui et la partie supérieure conique 12 de la virole 2 un passage annulaire 24 dans lequel a lieu      l'échange de chaleur entre les gaz chauds montant du four et la matière brute descendant. 



   La virole 2 et l'écran 21 peuvent être en acier et garnis sur leurs surfaces travaillantes d'une couche de matière réfractaire 25 et isolante 26 en forme d'arc autoportant. 



   Le d8me 22 peut être supporté sur trois supports 26a ou--- davantage qui comprennent des liaisons à joint de. dilatation élasti- ques ou coulissants afin de permettre une dilatation différentielle entre le dôme et la virole 2. 



   Comme le montre la fig. 1, la   sole 1   et la virole 2 sont toutes deux rendues étanches à leur jonction avec le puits vertical      
S et la partie supérieure fixe 3, respectivement au moyen de joints 

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 désignés respectivement par 30 et 31 qui peuvent être du type normal à contact en caoutchouc, à sable ou à garde hydraulique. 



   On peut prévoir des commandes mécaniques séparées pour faire tourner le fourneau 2 et la sole   1,   au moyen soit d'engrenages soit de galets à friction qui peuvent servir aussi de galets porteurs. Normalement il suffit d'entraîner soit la partie inférieure 1 soit la partie supérieure 2 de la sole mobile, l'autre partie suivant   -en   raison du frottement entre les deux parties et la charge de matière brute qu'elles contiennent. 



   Dans la forme de réalisation représentée, la sole est entraînée au moyen d'un moteur électrique N et d'un réducteur à engrenages R sur l'arbre de sortie duquel est monté un pignon 33 en prise avec une couronne dentée d'entraînement   34   sur le périmètre de la sole 1. 



     On   a donc une chambre d'échange de chaleur en deux parties comprenant une partie inférieure 1 constituant la sole proprement.dite avec une ouverture centrale de déchargement et une partie supérieure   àparoi   2 en forme de virole, 'les deux parties 1 et 2 étant entraînées pour tourner approximativement à la même vitesse et un joint étanche à l'air étant prévu au point de jonction, comme c'est représenté d'une manière générale en 35. 



   En service,la matière brute qui peut se trouver sous forme de nodules est introduite dans la partie fixe 3 de l'échangeur de chaleur par la goulotte D et un sas d'étanchéité rotatif E, d'où elle tombe sur la partie conique inclinée du dôme distributeur      21 pour descendre par le passage annulaire 24 et s'accumuler gra- duellement sur la face supérieure 32 de la sole rotative 1 pôur , former sur la sole un -lit serré que la matière quitté par l'ouverture -centrale. En service, on laisse la matière s'accumuler jusqu'à ce qu'elle atteigne un niveau environ à mi-hauteur de l'espace annu- laire   24   et elle est maintenue à ce niveau par l'arrivée de matière et son départ de l'échangeur de chaleur. 

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   Du fait que la sole 1 et la virole 2 sont montées de manière à tourner autour des axes x - x et y-y décalés l'un par rapport à l'autre, il se produit entre la sole 1 et la virole 2 un déplacement relatif qui a pour résultat de faire tomber de la solella matière se trouvant sur la partie de celle-ci opposée à la zone d'excentricité maximum. On a obtenu des résultats sa- tisfaisants lorsque les deux axes sont décalés d'une distance de l'ordre de 75 mm. 



   La fig. 3 représente une variante de construction de l'échangeur de chaleur dans laquelle la partie de paroi de la chambre formant virole indiquée en 36 a une forme cylindrique et la structure centrale est supportée d'en haut par un arbre vertical   3.7   suspendu   à   un palier 38 sur une traversé 39 de la super- structure 18, cette disposition impliquant le déplacement de la prise de gaz 40 en un point rapproché du périmètre de la partie fixe 3. 



   Afin de promouvoir une décharge effective de l'échangeur de chaleur, la face supérieure de la sole présente de préférence un gradin comme c'est représenté en 41 (figure 1), la distance mesurée 'entre deux points diamétralement opposés du gradin étant approximativement égale au diamètre du bord intérieur au fond de la virole 2 moins deux fois la distance de décalage des axes verticaux du fourneau et de la sole. La hauteur de ce gradin peut être comprise entre 25 et 150 mm mais on a trouvé qu'une hauteur de 75 mm donne satisfaction en pratique lorsque le diamètre du fond du fourneau est de l'ordre de 7,5 m. 



   En   variahte,   le gradin peut être incliné (figure 4) au lieu d'être vertical ou encore, la partie centrale de la sole peut être conique vers le bas (figure 6) ou concave 1 (figure   5).   



     Il   est clair que la vitesse à laquelle se décharge l'échangeur de chaleur est proportionnelle au décalage entre les axes verticaux de la sole 1 et de la virole 2 et à la vitesse de rotation. On peut donc faire varier la vitesse de décharge de 

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 l'appareil soit en montant les différentes parties de manière à pouvoir faire varier le décalage des axes verticaux tout en conservant la vitesse de rotation constante, soit en maintenant le décalage constant et en faisant varier la vitesse de rotation, ou encore en conjuguait les deux moyens. 



   Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 7, 8 et 9, la partie inférieure ou sole 1 comprend une couronne extérieure en caisson   45   pourvue d'une plateforme s'étendant vers l'intérieur   46   dont la surface est recouverte de réfractaire   47.   



  A des rebords   48   attachés à la paroi verticale de la couronne extérieure 45 sont fixés des fuseaux   49   qui forment une crémaillère circulaire avec laquelle est en prise une roue dentée 50 solidaire de l'arbre de sortie du réducteur à engrenages R actionné par le moteur M. Les galets porteurs 51 de la sole 1 sont calés sur des axes radiaux 52 qui sont montés de manière à tourner dans des paliers 53 portés par des paires de supports 54 attachés chacun à un siège 55.. 



   Les sièges individuels 55 qui coïnncident avec une série de plateforme 56 disposées radialement, font partie d'une plaque d'assise annulaire 63 qui peut être déplacée en bloc avec les sièges 55 des galets porteurs sur des plaques de guidage 67. Des vérins hydrauliques 57 et 57' coopèrent avec deux sièges 55 diamétralement opposés de sorte que la position de la plaque 63, et, par suite, celle des galets porteurs 51, peut être réglée latéralement comme on le désire. 



   S'il était nécessaire   d'augmenter   ou de diminuer le déplacement relatif de la sole 1 et de la virole 2, on pourrait le faire au moyen des vérins 57 et 57'. Dans la position représentée sur la fige 8, le vérin de gauche est rentré et la plaque ,d'assise 63 se trouve approximativement au déplacement maximum. En un point à mi-chemin entre les plateformes 56 portant les vérins 57, la plaque d'assise présente des méplats 63' destinés à porter contre s guides 67' sur la plaque de guidage associée 67. 

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   Des galets de butée 59 sont montés de manière à tourner autour d'axes verticaux et ils sont portés par des fusées 60 qui sont fixées sur. des chaises 61 qui coulissent sur des plate- formes 62 portées par la plaque annulaire 63. Le réglage des montures 61 se fait au moyen des vis de réglage 64 et 65 vissées dans des supports à angle droit intérieur et extérieur 66. 



   On peut donc facilement faire tout réglage nécessaire des galets de butée 59 avec la sole au moyen des vis de réglage 64 et 65. 



   La virole associée à la sole peut'comprendre des   section   coniques 68 et 69 supérieure et inférieure inclinées vers   l'inté-   rieur depuis 'une paroi verticale 70. Une série de plaques de sup- port 71 en forme d'ailettes sont fixées sur la partie verticale 70 de la Virole et sur ces plaques est fixé un rail 72. Des galets porteurs 73 et 74 espacés verticalement prennent au-dessus et en- dessous du rail 72. 



   Des galets de butée 75 sont prévus pour rouler sur la face extérieure du rail 72. Ces galets 75 peuvent aussi être montés sur des axes réglables de manière excentrique 77, facilitant ainsi le réglage des-jeux de roulement entre la virole 2 et l'un quelconque des galets si cela était nécessaire. 



   . Il est possible de régler les deux jeux de galets 73 et 74 vers le haut et vers le bas de sorte que la virole 2 peut être soulevée ou abaissée par rapport à la sole 1. Dans la disposition représentée, les galets tournent sur des fusées 88 et chaque fusée est susceptible de pouvoir être réglée individuellement .au moyen' d'une came représentée schématiquement en 76 sur la figure 9 .et disposée de manière qu'en desserrant les écrous de blocage   89,   on peut faire tourner la came au moyen d'un boulon à clavette pour faire monter ou descendre la fusée. 88. 



   En variante, les pivots peuvent être tourillonnés dans des paliers du type bloc qui coulissent dans des guides verticaux dans les montants   18,   soulevés ou abaissés par des vérins à vis. 



   Le joint à garde hydraulique entre le puits S reliant 

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 le four K et la partie de base ou sole 1 comprend une gouttière annulaire constituée par un rebord 80 sur la paroi extérieure du puits S et dans laquelle descend   un   rebord 81 attaché à la face intérieure de la plateforme 46 sur la sole. Le joint hydraulique entre la partie fixe 3 de l'échangeur de chaleur et la virole 2 'est obtenu' par un prolongement analogue   80' 'de   la virole avec lequel coopère un rebord descendant 81'.   L'eau   est amenée dans les joints 80', 81' au moyen d'un tuyau d'alimentation 82 et la vidange se fait par un tuyau de sortie 83 aboutissant dans un canal de vidange   84.   



   Il est clair que le contact étroit entre la surface in- férieure de la partie conique 68 de la virole 2 et la plateforme 45 de la sole proprement dite peut être maintenu par un réglage approprié des galets porteurs 73 et 74 pour soulever ou abaisser la virole et on peut empêcher l'échappement de gaz au moyen d'un bourrage approprié. Dans ce but, la virole 3 est pourvue d'un, rebord horizontal 85 et partiellement enfermé par un rebord remontant 86 sur   la¯ plateforme     45.   87 désigne des anneaux d'étan- chéité en asbeste. 



   '' Dans certains cas, il peut être désirable d'accoupler la virole et la sole par des liaisons flexibles ou articulées pour être sûr que les deux parties tournent ensemble et sans glissement cumulé. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1.- Echangeur de chaleur comprenant une chambre susceptible de tourner autour d'un axe vertical et comportant une entrée au-dessus pour l'introduction de la matiére brute à traiter et une sortie au fond pour la décharge de cette matiére et pour l'admission de gaz chauds, caractérisé en ce que la chambre'comprend un fond plat ou en substance plat, constituant une sole, et une partie de paroi constituant une virole qui entoure la,sole, les deux parties étant supportées de manière à tourner autour d'axes vertica.ux de manière que lorsque la chambre tournez-la matière <Desc/Clms Page number 12> qui s'accumule sur la sole est chassée de celle-ci par le déplacement relatif des parties,

   la décharge se faisant d'une manière uniforme de tous les points du périmètre de la sole.

   2.- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de support de la sole ou de la virole ou bien des deux, comprend deax jeux de galets, un jeu servant de galets porteurs qui sont tourillonnés de manière à tourner autour d'axes horizontaux ou en substance horizontaux, et l'autre jeu servant de galets de butée pour maintenir la sole ou la virole centrée par rapport aux galets porteursi 3. - Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la sole est pourvue sur sa face inférieure d'une chemin de roulement sur lequel roulent à. la fois les galets porteurs et les galets de butée.

   , 4.- Appareil suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la virole est pourvue d'un chemin de roulement s'étendant à la circonférence et sur les surfaces inférieure et supérieure duquel roulent-des galets porteurs.

   5. - Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend des galets de butée destinés à rouler sur le'périmètre du chemin de roulement.

   6. - Appareil suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'un dispositif est prévu pour faire varier le décalage latéral de l'axe de rotation vertical de la sole ou de la virole, ou bien les deux, afin d'augementer ou de' diminuer la décharge de la matière traitée quittant la sole.

   7. - Appareil suivant l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les galets porteurs et les galets de butée de la sole sont montés sur des supports portés par;un sous-châssis commun.

   8.- Appareil suivant la revendication 7, caractérisé' en,ce que les supports portant deux galets de butée diamétralement opposés coulissent sur le sous-châssis et un mécanisme à vérin <Desc/Clms Page number 13> à vis ou autre est prévu pour déplacer les supports dans un sens transversal pour déplacer la sole par rapport à la virole .

   9.- Appareil suivant l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'un ou les deux jeux de galets porteurs de la virole est ou sont susceptibles d'être réglés dans le sens vertical pour permettre de soulever ou d'abaisser le, virole par rapport à la sole.

   10.- Appareil suivant l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de réglage des galets porteurs et/ou de butée de la virole comprend des mécanismes excentriques incorporés dans les montures des pivots des galets, ou en faisant partie.

   11.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sole est une construction annulaire pourvue d'une sortie centrale pour la décharge.

   12. - Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la sole. comporte un gradin vers le bas dans le sens de la. décharge de la matière.

   13. - Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en ce que'la distance entre deux points opposés de l'épaulement formé par le gradin de la sole est approximativement égale au diamètre intérieur de la virole là où elle touche la sole, moins deux fois le décalage entre les axes de la partie de base et de la partie de paroi.

   14.- Appareil suivant.l'une quelconque des revendications .précédentes, caractérisé en ce que la sole et la virole sont entrainées indépendamment pour tourner à la même vitesse.

   15. - Appareil suivant l'une des revendications 1 à 13, ca- ractérisé en ce que la sole est entraînée directement 1 et la rotation de la virole pendant le fonctionnement est obtenue par le frottement de la matière dans la chambre.

   16. - Appareil suivant la revendication 15, caractérisé en ce que la virole est reliée à la sole par un câble de traction <Desc/Clms Page number 14> ou un autre lien.

   17. - Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, combiné avec un four rotatif pour la fabrication du ciment Portland, ou un four analogue et comprenant un puits vertical disposé en dessous de l'ouverture de la sole, le puits à son extrémité inférieure étant relié à l'extrémité d'en- trée du four de manière que les gaz chauds du four et la matière séchée de l'échangeur de chaleur circulent à contre-courant dans le puits.

   18.- Combinaison suivant la revendication 17, caractérisée en ce que le déplacement relatif maximum de la chambre ou virole et de la sole se produit dans la partie du puits la plus éloignée de l'entrée de la matière dans le four.