Four perfectionné.
La présente invention concerne des fours dans lesquels un courant d'un gaz chauffé (terme par lequel il convient d'entendre aussi un mélange de gaz) est dirigé sur un ou plusieurs corps qui doivent être chauffés ou maintenus à une température déterminée au préalable et, en particulier mais non exclusivement
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ou tôle,une matière, en bande ou feuillard, appelée ci-après simplement feuillard.
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température élevée nécessitant un important débit de gaz, la dé-perdition thermique peut devenir considérable et, bien que le recyclage du gaz puisse parfois réduire quelque peu cette déperdition thermique, l'utilité de c�tte technique a jusqu'à présent été limitée par des inconvénients pratiques. Ainsi, pour certaines applications, le gaz peut être contraint de s'écouler dans des passages étroits offrant une résistance appréciable à son écoulement, de sorte que des soufflantes, compresseurs ou appareils analogues de grande puissance peuvent s'avérer nécessaires pour communiquer au système suffisamment d'énergie pour assurer la circulation nécessaire. Toutefois, la température à laquelle ces appareils, tels qu'ils sont couramment disponibles, peuvent fonctionner de manière satisfaisante au moins pendant un certain temps est limitée.
Suivant l'un de ses aspects, l'invention a pour objet un four dans lequel un courant de gaz chauffé est dirigé sur un ou plusieurs corps à chauffer ou maintenir à une température déterminée au préalable, qui comprend une chambre propre à recevoir
ce ou ces corps d'une manière offrant une résistance appréciable
à l'écoulement du gaz, un dispositif d'injection pour introduire le gaz sous pression. dans la chambre, de manière qu'il passe sur le ou les corps et un dispositif pour chauffer le'gaz, le dispositif d'injection étant construit et agencé pour amener une fraction sensible du gaz, après passage sur le ou les corps, à être recyclée dans
la chambre.
Un tel agencement offre l'avantage que l'énergie de compression nécessaire pour produire une circulation rapide du gaz lui est conférée à l'intérieur du four sans qu'une soufflante, un compresseur ou un autre appareil, appelé ci-après simplement-appareil de soufflage, doive être installé dans le circuit de recyclage, de sorte que l'appareil de soufflage
peut fonctionner à une température inférieure à celle du
gaz circulant dans la chambre du four, du fait que l'énergie du gaz injecté dans la chambre du four peut aisément induire une circulation du gaz dans le circuit de recyclage en une quantité
de deux à six fois son propre poids. Simultanément, le recyclage du gaz dans le four a pour effet d'atténuer la déperdition thermique qui pourrait être considérable si le gaz, après son passage sur le ou les corps, pouvait s'échapper librement dans l'atmosphère.
Il n'est évidemment pas possible d'éviter qu'une certaine quantité de gaz s'échappe du four et un apport de gaz frais est avantageusement admis dans l'appareil de soufflage pour la compensation des pertes.
Le four comprend de préférence un ou plusieurs passages internes pour renvoyer le gaz qui est passé par la chambre du four jusqu'au voisinage du dispositif injecteur en vue du recyclage
dans la chambre du four.
Le gaz peut être chauffé à l'extérieur du four et/ou par des appareils de chauffage situés dans le four. La source principale de chaleur pour le ou les corps peut comprendre les gaz recyclés et la capacité calorifique du gaz peut être complétée par un rayonnement direct émis par exemple par des éléments chauffants à résistance électrique ou par des tubes rayonnants chauffés au gaz et montés sur les parois du four. En variante, la source principale d'énergie thermique pour le ou les corps peut être constituée par des appareils de chauffage comme des éléments chauffants à résistance électrique disposés dans la chambre du four.
Une fraction du gaz après son passage sur le
ou les corps peut être recyclée vers l'appareil de soufflage et, lorsque la température du gaz chauffé excède celle à laquelle l'appareil de soufflage peut fonctionner de manière satisfaisante,
un dispositif tel qu'un échangeur de chaleur peut être prévu pour le refroidissement du gaz au sortir de la chambre.
Des dispositifs peuvent parfois être prévus pour modifier le rapport entre le gaz recyclé et le gaz réadmis dans la chambre.
Pour certaines applications, la chaleur extraite du gaz
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les pertes du système, avant son admission, dans l' appareil de soufflage de manière à atténuer davantage encore la déperdition thermique du système.
Néanmoins, le gaz recyclé et le gaz frais peuvent parfois être mélangés directement en proportions convenables avant l'admission dans l'appareil de soufflage en vue d'abaisser
la température du gaz recyclé jusqu'à une valeur à laquelle l'appareil de soufflage fonctionne d'une manière satisfaisante sans qu'un dispositif de refroidissement supplémentaire soit nécessaire.
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dans lesquels le ou les corps sont disposés dans la chambre de façon que le gaz puisse être amené sur la surface du ou des corps sous la forme de nombreux jets dans.lesquels la résistance à 1* écoulement du gaz est appréciable. Ces fours peuvent être utilisés pour chauffer au moyen de jets des corps en ferme de tales ou de feuillards, ces jets étant obtenus par exemple par expulsion du gaz sous pression à travers une plaque convenablement perforée, appelée d'habitude plaque à jets de sorte que de l'énergie de compression doit être transmise au courant de gaz pour compenser les partes dans le circuit qui sont particulièrement élevées à la traversée des plaques à jets, et éventuellement dans les échangeurs de chaleur ou les réchauffeurs utilisés pour apporter l'énergie thermique.
Toutefois, l'invention est applicable aussi à des fours dans lesquels les corps sont logés dans la chambre dans des paniers ou sur des plateaux de manière à offrir une résistance appréciable à l'écoulement du gaz,au point qu'une énergie de compressioi élevée est nécessaire pour recycler le courant de gaz à travers les corps ou entre ceux-ci afin d'assurer un transfert de chaleur élevé et uniforme
Pour le traitement thermique d'un feuillard, en particulier, le four doit avoir une longueur considérable pour assurer un chauffage convenable du feuillard pendant son passage dans la chambre, auquel cas le gaz est de préférence injecté dans la chambre par plusieurs dispositifs d'injection répartis sur la longueur
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tous les dispositifs d'injection, bien que plusieurs appareils de soufflage dont chacun alimente un ou plusieurs dispositifs d'injection puissent être utilisés aussi.
Lorsque le four est utilisé pour chauffer un feuillard
ou une bande d'une autre nature, le feuillard étant entraîné $. traverser la chambre du four en substance horizontalement ou suivant une légère pente vers le bas, le dispositif d'injection peut être conçu pour débiter le gaz sous pression dans la partie inférieure
de la chambre afin qu'il s'élève dans celle-ci et constitue un matelas gazeux servant de support pour le feuillard lors de son passage dans la chambre.
Par conséquent, suivant un autre aspect de l'invention, un four pour le traitement thermique continu d'un feuillard dans lequel le feuillard est supporté par un matelas gazeux pendant son passage dans le four, comprend une chambre de four comprenant, pour le feuillard, une surface de support longitudinale, un dispositif d'injection pour admettre du gaz sous pression dans la chambre du four de manière à favoriser un recyclage rapide d'au moins la majeure partie du gaz contenu dans la chambre du four et un dispositif pour diriger le gaz recyclé sur la surface de support du feuillard afin d'établir un matelas gazeux entre la surface de support et le feuillard qui défile dans le four.
Le gaz Introduit dans le four est de préférence dense
de manière à réduire au-mini== le volume nécessaire pour supporter le feuillard. Les gaz légers tels que l'hydrogène qui pourraient être utilisés rendent nécessaire de prendre de grands volumes de
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re protectrice ou réductrice dans la chambre du four. Par exemple, le gaz comprend un mélange d'argon et d'hydrogène ou un mélange d'azote et d'hydrogène.
La chambre du four peut comprendre plusieurs chicanes transversales qui divisent la partie inférieure de la chambre en
un certain nombre de compartiments dans chacun desquels du gaz est amené sous pression, le débit de gaz introduit dans chaque compartiment peut être réglé indépendamment du débit de gaz introduit dans les autres compartiments, ce qui permet d'ajuster à volonté le degré auquel le feuillard traité flotte dans une région quelconque du four .
Cette particularité constitue un avantage, par exemple, pour l'insertion du feuillard dans le four ou pour le passage d'un feuillard d'épaisseur différente, de même que lorsqu'on éprouve
des difficultés à faire flotter le feuillard' pour des raisons tenant au feuillard, au four ou à la détérioration du flux de gaz.
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rentes peuvent parfois être introduits dans le four par le même dispositif d'injection ou pai des dispositifs différents, un tel agencement permettant de régler les débits, par exemple en vue de faire varier les proportions des constituants dans différentes parties du four ou bien dans le temps.
Un certain nombre de fours conformes à l'invention sont décrits ci-après à titre d'exemple avec référence aux Fig. 1 à 7 des dessins annexés dans lesquels : <EMI ID=8.1> en coupe du premier four; Fig. 3 est une vue schématique en coupe du second-four; Fig. 4 est une vue d'une variante du four qu'illustre la Fig. 3; Fig. 5 est une vue en coupe transversale d'un autre ' four, et Fig. 6 et 7 sont. des vues en plan et en coupe, respec- tivenent, d'encore un autre four.
Comme le montrent les Fig. 1 et 2, le four est conçu pour chauffer un feuillard 1 en mouvement ininterrompu et comprend une longue chambre 2 dans laquelle ce feuillard défile en substance horizontalement, le four étant clos hormis deux étroites fentes horizontales 3 dans ses extrémités livrant passage au feuillard entrant dans le four et en sortant.
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de la paroi 4, la paroi interne 6 et l'autre paroi extérieure 5 dé- limitant la chambre du four et supportant entre elles une plaque horizontale 7 percée de nombreux orifices 8 et placée un peu au-dessous du niveau des fentes 3 comme le montre la Fig. 2.
Le feuillard doit être chauffé par un gaz ou mélange gazeux introduit dans la chambre par une soufflante appropriée 9, un dispositif quelconque étant prévu pour chauffer le gaz à une température appropriée, soit entre la soufflante et la chambre comme indiqué en 10, soit à l'aval de son entrée dans la chambre.
Le gaz est introduit dans la partie inférieure du four, sous pression, par plusieurs injecteurs 11 répartis le long de la paroi 4 du four pour diriger le gaz dans la. chambre du four entre les parois 5 et 6, la pression du gaz étant telle qu'il est chassé vers le haut à travers les orifices de la plaque 7 qui le dirigent
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De plus, le débit auquel le gaz est injecté dans le four produit au voisinage des injecteurs 11 une perte de charge qui est suffisante peur amener le gaz, après avoir chauffé le feuillard 1 à repasser à une allure élevée de la partie supérieure à la partie inférieure de la chambre par le passage 12 ménagé entre la paroi
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i soufflage dans le circuit de recyclage.
Une certaine quantité de gaz s'échappe aux extrémités du four et les pertes sont compensées par un apport de gaz frais
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Dans le second four, qui est représenté sur la Fig. 3, le dispositif de chauffage extérieur 10 est remplacé par des dispositifs de chauffage intérieurs, par exemple des éléments chauf-
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5 et 6 du four en dessous de la plaque 7. De plus, une fraction du gaz provenant de la partie supérieure de la chambre 2 du four est recyclée par la soufflante 9 de manière à réduire la quantité requise de gaz frais et de gaz d'appoint non chauffé.
Comme la température du courant de gaz sortant de la chambre 2 est normalement plus élevée que celle à laquelle les soufflantes classiques résistent avec sécurité, un échangeur de chaleur 15 est prévu pour refroidir le gaz entre la chambre 2 et
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Un dispositif, non représenté,peut être prévu pour modifier le rapport entre le gaz recyclé et le gaz frais admis dans le four par les injecteurs 11.
Des éléments chauffants électriques peuvent en outre ou
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D'autres formes de chauffage sont applicables en variante, par exemple des brûleurs à gaz montés dans la partie inférieure de la chambre du four.
Dans la variante de ce second four qui est représentée sur
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ture du gaz d'appoint frais avant son admission dans la soufflante 9, de manière à atténuer encore davantage la déperdition thermique du système.
Parfois, il est possible d'omettre totalement l'échan-geur de chaleur, du gaz frais à une température suffisamment basse étant mélangé au gaz recyclé en des proportions convenables pour le refroidir avant son retour à la soufflante.
Dans les fours représentés, le feuillard 1 parcourt dans le four un trajet horizontal, mais en variante, il pourrait traverser le four suivant un trajet vertical ou incliné, la forme du four
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Toutefois, lorsque le feuillard défile suivant un trajet horizontal ou légèrement descendant, la pression du gaz injecté dans le four peut être telle que le gaz, outre qu'il chauffe le feuillard,. forme aussi un matelas de gaz sous pression qui supporte le feuillard lors de son passage dans le four.
Dans un tel cas, la partie inférieure de la chambre d'un
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peut être divisée en plusieurs compartiments par un certain nombre de cloisons verticales transversales (non représentées) espacées les unes dès autres d'une distance de l'ordre de 0,6 à 0,9 m, les bords supérieurs de ces cloisons aboutissant juste au-dessous du niveau des fentes 3 et chacun des compartiments étant muni d'un injecteur propre 11. Un tel agencement empêche que les conditions de flottage locales soient gravement influencées par des conditions différentes régnant dans un autre endroit du four et permet de régler le débit dans une région déterminée, par exemple en modifiant le débit de gaz passant par l'injecteur 11 correspondant,
ou en étranglant la région appropriée du conduit de retour 12, qui peut être subdivisé en un certain nombre de sections distinctes par des cloisons transversales, non représentées.
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représenté schématiquement sur la Fig. 5 permet d'atteindre ce résultat.
Dans ce four, la chambre 2 comprend deux plaques à jets horizontales 7A et 7B disposées au-dessus et au-dessous des fentes 3, de manière que le gaz chauffé débité par les injecteurs 11 soit amené à la face supérieure et à la face inférieure des plaques et traverse les trois 8 des plaques 7A et 7B respectivement, l'allure à laquelle le gaz est débité dans le four par les injecteurs assurant un recyclage du gaz présent entre les plaques dans la par-
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feuillard par les trous des plaques à jets, comme dans les fours représentés sur les Fig. 1 à �.
Les fours représentés sur les Fig. 6 et 7 sont également conçus pour chauffer un feuillard 1 en mouvement continu et com-
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vant un trajet sensiblement horizontal ou faiblement descendant. Plus particulièrement, le four comprend une zone d'entrée refroi-
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froidie 16. Deux joints 17 sont agencés à l'entrée et à la sortie du four pour réduire au minimum les pertes de gaz dans l'atmosphère. Le feuillard 1 circule dans le four sur une table de flottage 18
et est extrait du four sur une table à rouleaux 19 au moyen de
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Comme décrit avec référence aux formes de réalisation précédentes, du gaz sous pression est introduit dans la zone de chauffage 15 par les injecteurs 11, le gaz étant comprimé dans la soufflante 13, et à travers les réchauffeurs 10 à des rampes 21 qui communiquent avec les différents injecteurs.
La partie inférieure de la zone de chauffage 15 est
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22 espacées transversalement. Les bords supérieurs des cloisons
22 arrivent juste sous le niveau des orifices d'entrée et de sortie du four et chaque compartiment est alimenté en. gaz sous pression par un injecteur 11 propre ou par un groupe de tels injecteurs.
Cet agencement empêche que l'état de flottage local soit gravement affecté par une situation différente existent à un autre endroit
du four et permet d'ajuster le débit dans une région particulière, par exemple en réglant le débit de gaz passant par l'un des injecteurs 11.
Comme le montre la Fig. 7, chaque injecteur 11 traverse une paroi latérale du four garnie de matière réfractaire pour débiter le gaz sous pression par un orifice 23 de la sole du four qui débouche dans une chambre de répartition 24. La sole comprend deux parois verticales 25 et 26 dont les bords supérieurs comprennent des lèvres inclinées vers l'extérieur 27 qui s'étendent horizontalement sur toute la longueur du four.
Des éléments chauffants électriques 28 sont montés sur les parois latérales de la chambre du four. Une conduite 29 est prévue dans la partie supérieure de la paroi latérale 4 pour amener le gaz de la chambre du four à un circuit de recyclage extérieur qui comprend un refroidisseur 30, la soufflante 9, un séchoir
31, des réchauffeurs 10 et des rampes d'injecteurs 21. Du gaz sous pression est débité par les rampes 21 dans les injecteurs 11.
Lors du fonctionnement du four représenté sur les Fig. 6 et 7, un feuillard est introduit dans le four par le joint d'entrée
17 et est supporté pendant son passage dans le four au-dessus des lèvres 27 par le matelas de gaz alimenté par la chambre de répartition 24. A son tour, la chambre de répartition est alimentée en gaz sous pression par les injecteurs 11. Les jets de gaz sortant des injecteurs 11 amènent le gaz déjà contenu dans le four à circuler par le passage 23 jusque dans la chambre 24 comme indiqué par
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faces opposées des lèvres et du feuillard 1 et étant ainsi recyclé par le passage latéral 32 jusqu'au voisinage des injecteurs 11 pour retourner à la chambre 24.
Une fraction du gaz en cours de recyclage est évacuée du four par la conduite 29: puis est refroidie, comprimée, séchée avant de retourner au four par les rampes d'injecteurs 21.
Pour des traitements au cours desquels la masse de gaz nécessaire pour apporter la chaleur qui élève le feuillard à la température requise et simultanément pour le supporter pendant son. passage dans le four est compatible avec cette température, aucune source de chaleur supplémentaire autre que la chaleur sensible du gaz n'est nécessaire. Ainsi, dans le four représenté, toute la chaleur véhiculée par le gaz peut être apportée par les réchauffeurs 10, tandis que les éléments chauffants 28 sont supprimés ou mis hors circuit. Toutefois, pour d'autres traitements, lorsque la vitesse du feuillard dans le four est élevée et/ou lorsque la température désirée pour le feuillard est supérieure à celle du gaz, des sources de chaleur supplémentaires sont nécessaires.
Dans ce cas, les éléments chauffants à résistance électrique 28 ou les tubes rayonnants chauffés au gaz et disposés dans la chambre' du four entretiennent un rayonnement direct qui chauffe le feuillard. Il en est ainsi lors du frittage d'un feuillard produit par compression de poudres métalliques entre des rouleaux, auquel cas la température désirée pour certains aciers inoxydables
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Il convient de noter que l'utilisation des injecteurs
11 assure un recyclage rapide du gaz dans le four pour procurer le grand volume de gaz nécessaire pour supporter et chauffer le feuillard dans le four dans des conditions tant économiques que commodes. Ces critères sont d'une importance particulière lorsque la nature du feuillard chauffé exige une atmosphère relativement onéreuse dans le four. Par exemple, un feuillard d'acier inoxydable produit par la compression d'une poudre d'acier inoxydable entre des rouleaux peut être fritté avec avantage dans une atmosphère formée d'un mélange d'argon et d'hydrogène, des injecteurs admettant le gaz de support à la partie inférieure de la chambre du four, tandis que la masse de gaz débitée dans la cham-
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de 2:1 à 6:1 par rapport à la masse de gaz que débitent les injecteurs. Une autre économie importante est obtenue par recyclage d'une fraction du gaz après son passage sur le feuillard à l'extérieur du four jusqu'au compresseur 9 pour le recyclage dans le four .
REVENDICATIONS
1. Four dans lequel un courant de gaz chauffé est dirigé
sur un ou plusieurs corps à chauffer ou maintenir à une température déterminée au préalable, caractérisé en ce qu'il comprend
une chambre propre à recevoir ce ou ces corps d'une manière offrant une résistance appréciable à l'écoulement du gaz, un dispositif d'injection pour admettre le gaz sous pression dans la chambre, de manière qu'il passe sur le ou les corps et un dispositif pour chauffer le gaz, le dispositif d'injection étant conçu
et agencé pour amener une fraction sensible du gaz, après passage
sur le ou les corps, à être recyclée dans la chambre.