Brevet FR2011156A1 — publié le 19700227

la présente invention concerne un agencement de réglage du tirage ou registre pour cheminée, notamment pour association à une cheminée de four comportant un récupérateur qui prélève de la chaleur sur les gaz chauds montant dans la cheminée. 5 Dans un récupérateur, les gaz chauds perdus provenant d'un four s'élèvent dans une cheminée qui traverse un éehangeur de chaleur, et l'on a déjà proposé de prévoir un agencement de registre dans lequel de l'air est introduit de haut en bas dans le sommet de la cheminée à travers des buses dont les débouchés sont 10 angulairement équidistants à l'intérieur de la cheminée et sont sensiblement situés au niveau du sommet de celle-ci. Avec un tel agencement, on peut dans une certaine mesure ajuster la pression du four à l'aide de l'air de réglage de tirage introduit par les buses, mais ce mode de réglage ne se révèle pas satisfaisant. En 15 particulier, la qualité du réglage dépend beaucoup des positions occupées par les pièces au sommet de la cheminée ; de plus, des condensats tendent à s'amasser en service dans cette région, ce qui réduit la précision du réglage possible et affecte les caractéristiques de l'agencement. 20 La présente invention a pour but de permettre un meilleur réglage de la pression du four par l'air de réglage du tirage. Elle a pour objet un agencement de registre de cheminée caractérisé en ce que la cheminée présente une lèvre périphérique, dirigée vers l'intérieur, agencée pour dévier vers l'intérieur 25 les gaz qui s'élèvent dans la cheminée près de sa paroi et une buse unique dont le débouché est dirigé vers le bas au centre de la cheminée pour projeter axialement vers le bas de l'air de réglage du tirage à travers l'ouverture de cheminée définie par la dite lèvre, de manière à ce qu'en fonctionnement, l'air de réglà-30 ge du tirage envoyé à la buse pénètre de haut en bas dans la cheminée à une vitesse suffisante pour franchir en grande partie ladite lèvre et assurer le recyclage des gaz contenus dans la cheminée au-dessous de la lèvre. On a constaté qu'un tel agencement de registre améliore 35 beaucoup le réglage de la pression du four et du prélèvement de chaleur opéré sur les gaz brûlés dans le récupérateur, Ge qui a-méliore le rendement du four. Suivant un mode préféré de réalisation de l'invention, le débouché de la buse est situé plus haut que le sommet de la che-40 minée et un pare-vent entoure le sommet de la cheminée pour abri 69 20270 2 2011156 ter ce dernier et la buse. l'invention vise aussi un four, par exemple de fusion de verre» à cheminée de récupérateur comportant un agencement de registre tel que décrit ci-dessus. 5 L'invention vise encore un procédé de commande de four com portant une cheminée d'évacuation des gaz brûlés, caractérisé en ce qu'on dévie vers l'intérieur les gaz qui montent dans la cheminée près de sa paroi et en ce qu'on fait arriver de haut en bas de l'air de réglage du tirage au centre de la cheminée, dans 1' 10 air dévié à la vitesse voulue pour recycler des gaz à l'endroit où les gaz ascendants sont déviés vers l'intérieur. Pour faire plus clairement comprendre l'invention, on va maintenant en décrire à titre d'exemple certaines réalisations, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : 15 la figure 1 est une vue schématique de profil, avec coupe partielle, de la partie supérieure d'une cheminée de récupérateur, garnie d'un agencement de registre suivant l'invention ; la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 d'une variante d'agencement de registre de cheminée ; 20 la figure 3 montre en plan l'agencement représenté sur la figure 2, et la figure 4 est une vue schématique, principalement en coupe, d'un four de fusion de verre dont la cheminée est munie d'un agencement de registre tel que représenté sur la figure 1, 25 Sur la figure 1, on voit une cheminée de récupérateur verti cale 1, sensiblement cylindrique, présentant sur son bord supérieur une lèvre périphérique horizontale 2, dirigée vers l'intérieur, qui dévie vers l'intérieur les gaz chauds 3 s'élevant dans la cheminée près de sa paroi. Une buse 4» maintenue dans un col-30 lier 5 fixé par des entretoises 6 au sommet de la cheminée, pénèiie de haut en bas dans la cheminée suivant son axe, son débouché 7 étant, dans l'exemple décrit, sensiblement coaxial de la cheminée. Pour régler le tirage, de l'air indiqué en 10 arrive d'un collecteur 8 à la buse 4, à travers un papillon 9» et est libéré, 35 par le débouché 7 de la buse, au sommetde la cheminée 1, à la vitesse voulue pour pénétrer en majeure partie dan» la cheminée et assurer ainsi, en combinaison avec la lèvre de déviation 2, un recyclage des gaz dans la partie supérieure de la cheminée, au-dessous de la lèvre 2, comme indiqué par les flèches 11. Les flèches 40 12 indiquent les gaz chauds brûlés qui montent d'un four relié au 69 20270 s 2011156 récupérateur. On règle la pression du four en réglant la vitesse de l'air 10 projeté par la buse 4 pour régler le tirage. Autrement dit, on peut modifier à volonté la pression du four en réglant le papillon 9 pour faire varier dans une mesure déterminée 5 le débit d'air de réglage introduit et, réciproquement, on peut rectifier des écarts indésirables de la pression du four par réglage du débit d'air. On constate qu'un agencement de registre tel que représenté sur la figure 1 assure de manière efficaoe et sûre le réglage de la pression du four. 10 Bans l'exemple illustré par la figure 1, le débouché 7 de la buse 4 est situé à peu près au môme niveau que la lèvre 2 de la cheminée. On constate qu'on peut encore améliorer le réglage eç. plaçant ce débouché au-dessus du sommet de la cheminée et de la lèvre, comme illustré par les figures 2 et 3. 15 Le niveau optimal de la buse dépend des conditions régnant dans l'installation et on le détermine aisément par tâtonnements. Avantageusement, comme représenté sur la figure 2, un conduit 13 relie à la buse 4 un papillon 14» monté dans un collecteur d'amenée d'air, non représenté. Le conduit 13 comporte un tronçon oou-20 lissant 15 , qui permet de faire monter et descendre la buse et maintient en outre fermement la partie supérieure du conduit 13 aboutissant à la buse. Bans ce cas où la buse est à distance au-dessus du sommet de la cheminée, il est bon de mettre l'air de réglage sortant de la 25 buse à l'abri des vents transversaux. On prévoit à cet effet un pare-vent ou une jupe. Le pare-vent présente une base 16 fixée, comme indiqué en 17, à la cheminée et des parois latérales verticales 18 de hauteur voulue pour que leur sommet se situe au moins au même niveau que le débouché 7 de la buse. Les parois 18 peuvent 30 être plus hautes si les vents sont importants. La section du pare-vent représenté à titre d'exemple (figure 3) est carrée, mais peut aussi avoir toute autre forme, par exemple octogonale. Bien entendu, on choisit les dimensions des pièces et le débit d'air de réglage pour assurer le meilleur réglage possible 35 d'après les conditions existant dans une installation particulière. Dans l'agencement particulier représenté sur les figures 2 et 3, la cheminée ,1 a un diamètre de 90 cm et le débouché 7 de la buse un diamètre de 10 cm. De 1 * air est envoyé par le collecteur au papillon 14 par un ventilateur assurant un débit de 68 m?/ma. 40 d'air sous une pression effective de 2 3d?a. Grâce au papillon 14, 69 20270 4 2011156 on peut faire ajuster le débit d'air de réglage, par exemple, par un calculateur agissant sur le papillon en réponse à un signal représentatif de la pression du four et provenant d'un capteur relié à la chambre d'expansion du four, comme illustré par la fi-5 gure 4. On constate qu'avec une lèvre 2 d'environ 15 cm de large (formée en pratique par une plaque de couverture percée d'un trou central d'un diamètre d'environ 60 cm), le débouché 7 de la buse étant situé à environ 75 cm au-dessus du sommet de la cheminée, 10 il apparaît des oscillations d'environ 1,7 Pa sur une pression de four moyenne de 16 Pa quand le papillon 14 est ouvert à 5©5t environ. Lorsqu'on porte le débouché de la buse à environ 90 cm au-dessus du sommet de la cheminée, on ramène l'amplitude des oscillations à 1,2 Pa, le degré d'ouverture du papillon se modifiant 15 aux fins de réglage entre 47 et 54 #. Si l'on élève encore le débouché de la buse de 15 cm, pour le porter à environ 105 cm au-dessus du débouché de la cheminée, on constate une hausse d'amplitude des oscillations. Les résultats ci-dessus ont été obtenus par vent normal, non 20 excessif. Pour tin vent de même force, un agencement comportant une plaque de couverture à trou d'un diamètre d'environ 50 cm (soit une lèvre 2 d'environ 20 cm de large), le débouché de la buse étant à environ 75 cm au-dessus de la lèvre, on constate des oscillations de 2,5 Pa autour d'une pression de four effective 25 moyenne de 16 Pa, le papillon 14 étant ouvert à tin peu plus de 20 %. Pour une plaque de couverture percéed'un trou d'environ 70 cm de diamètre (soit une lèvre 2 d'environ 10 cm de large), le débouché de la buse restant au même niveau, on note que même quand le papillon 14 est complètement ouvert, la pression du four 30 ne dépasse pas 7 Pa. Pour ces essais, le pare-vent a la hauteur voulue pour que le sommet des parois 18 soit situé à environ 30 cm au-dessus du débouché 7. De ce qui précède, il ressort que, par vent normal, on ob-35 tient la disposition optimale, le papillon 14 étant ouvert à 50 Jt, c'est-à-dire à mi-chemin de sa gamme de réglage, pour une plaque de couverture percée d'un trou d'environ 60 cm de diamètre, le débouché de la buse étant à'environ 90 cm au-dessus de cette plaque. Par temps de vent, et notamment de bourrasques où. le vent change 40 brusquement de direction, on note que la pression du four peut 69 20270 5 2011156 subir des variations temporaires, mais que l'agencement rétablit rapidement un bon réglage. Par grand vent, le papillon étant complètement ouvert, on a ramené la buse à environ 75 cm au-dessus du sommet de la cheminée 5 et majoré l'envoi d'air de réglage à la buse en jumelant un second ventilateur avec le premier. On constate toutefois que, lorsqu'il règne ainsi un vent violent, il vaut mieux que le trou de la plaque de couverture ait un diamètre d'environ 50 cm et que le débouché de la buse surmonte d'environ 75 cm le sommet de la che-10 minée. Dans ce dernier cas, le papillon 14 est ouvert à 20 $ environ en régime normal, c'est-à-dire pour maintenir en moyenne dans le four une pression effective de 16 Pa. Une telle position normale, décalée vers la fermeture dans la gamme de réglage, ne se révèle pas désavantageuse car on ne risque guère d'avoir à 15 déplacer beaucoup le papillon dans le sens de fermeture et l'on dispose d'un grand intervalle de mouvement dans le sens d'ouverture pour répondre au cas où. l'on aurait à majorer le débit d'air de réglage. Si la cheminée est haute, l'agencement de registre peut être 20 placé plus bas que son sommet. On dispose dans ce cas la lèvre et la buse de manière à assurer une bonne sensibilité dans le réglage de la pression du four. On constate aussi que l'agencement décrit ci-dessus évite que des condensés ne s'amassent sur la lèvre 2 ou sur la buse 4 25 au point de porter atteinte aux caractéristiques de fonctionnement et de réglage de l'agencement décrit. la figure 4 représente schématiquement un four de fusion de verre 19 envoyant du verre fondu à un avant-corps, désigné par la référence générale 20, alimentant des filières à partir desquel-30 les on étire des filets de verre pour obtenir de manière bien connue des fibres de verre. Ce four présente une cheminée 21 à laquelle est associé un récupérateur 22 qui assure un échange de chaleur entre les gaz chauds qui s'échappent du four et montent dans la cheminée 21 et de l'air entrant qui traverse le récupéra-35 teur 22 pour se combiner au mazout envoyé aux brûleurs du four. Un agencement de registre de cheminée tel que décrit ci-dessus, désigné par la référence générale 23, est monté au sommet de la cheminée, l'air réglant le tirage arrive d'un ventilateur 24 au montage de buse, à travers un papillon 25. 40 Une sonde ou un capteur 26 sensible à la pression est monté 69 20270 6 2Ô11156 dans une paroi 27 du four 19» à l'extrémité de sortie du four, pour déceler la pression régnant dans le volume de tête ou chambre d'expansion du four, au-dessus du verre fondu, et pour envoyer à un régulateur 28 un signal représentatif de la pression dé-5 celée. Un détecteur de pression d'air ambiant 29 eBt disposé à l1 extérieur du four, au même niveau que la sonde 26, et envoie aussi au régulateur 28 un signal représentatif de la pression. Ge dernier signal constitue un étalon permettant la compensation de la pression atmosphérique ou ambiante régnant à l'extérieur du 10 four, le régulateur 28 compare la pression décelée dans le four à une valeur de consigne et émet un signal de réglage, représentatif de la position que le papillon 25 doit prendre en vue d'envoyer au montage de buse 23 le débit d'air de réglage nécessaire pour établir dans le four la valeur de consigne. Ce signal de ré-15 glage imprime automatiquement au papillon 25 les déplacements nécessaires. le signal de réglage émis par le régulateur 28 peut éventuellement régler non le papillon 22, mais le fonctionnement du ventilateur 24, dé manière à faire arriver le débit d'air de ré-20 glage nécessaire. On constate toutefois que, quand la régulation porte sur le papillon, l'agencement est plus simple et moins coûteux. 69 20270 7 2011156 REVENDICATIONS 1 - Agencement de registre pour réglage du tirage d'une cheminée caractérisé en ce que la cheminée est équipée d'une lèvre périphérique dirigée vers l'intérieur et agencée de manière à dévier vers l'intérieur les gaz qui s'élèvent dans la cheminée 5 près de sa paroi et en ce que une buse unique est prévue, dont le débouché est dirigé vers le bas suivant l'axe de la cheminée pour diriger axialement de l'air de réglage de tirage vers le bas à travers l'ouverture de cheminée définie par la dite lèvre, de manière à ce qu'en fonctionnement, l'air de réglage envoyé à la bu- 10 se pénètre de haut en bas dans la cheminée à une vitesse suffisante pour franchir en grande partie ladite lèvre et assurer le recyclage des gaz contenus dans la cheminée au-dessous de la lèvre. 2 - Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que la lèvre est prévue au sommet de la cheminée et en ce que la buse est fixée axialement au sommet de la cheminée pour envoyer de haut en bas de l'air de réglage dans ce sommet. 3 - Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un pare-vent entoure le sommet de la cheminée pour abriter la 20 buse et ce sommet. 4 - Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le débouché de la buse est situé plus haut que la lèvre périphérique. 5 - Agencement selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, comprenant un moyen récupérateur associé à la cheminée et situé plus bas que sa lèvre périphérique. 6 - Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, associé à une cheminée de four et comportant un régulateur de débit qui règle l'envoi d'air de réglage de tirage à la buse, en 30 réponse à une indication sur la pression du four. 7 - Agencement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur de pression situé dans le four pour déceler la pression qui y règne et émettre un signal qui en soit représentatif, un obturateur réglant l'envoi d'air à la buse, et 35 une commande d'obturateur reliée audit détecteur pour recevoir ledit signal représentatif de pression et régler l'obturateur d* après ce signal. 69 20270 8 2011156 8 - Agencement selon la revendication 7» caractérisé en ce que le four est un four de fusion de verre et en ce que le détecteur de pression est situé dans le four, près de son extrémité de sortie, pour déceler la pression du verre fondu présent dans le 5 four. 9 - Procédé de commande de four comportant une cheminée d' échappement des gaz, caractérisé en ce qu'on dévie vers l'intérieur les gaz qui montent dans la cheminée près de sa paroi et en ce qu'on envoie de haut en bas suivant l'axe de la cheminée de 10 l'air de réglage de tirage, dans cet air dévié, à la vitesse voulue pour recycler des gaz au-dessous du niveau où les gaz ascendants sont déviés vers l'intérieur. 10 - Procédé selon la revendication 9» caractérisé en ce qu' on dévie vers l'intérieur au sommet de la cheminée les gaz qui 15 montent dans la cheminée près de sa paroi, et en ce qu'on envoie de haut en bas dans le sommet de la cheminée, suivant son axe, de l'air destiné à régler le tirage, à la vitesse voulue pour qu'il pénètre en majeure partie dans la cheminée et assure un recyclage de gaz dans la partie supérieure de la cheminée. 20 11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, pour la commande d'un four de fusion de verre, caractérisé en ce qu'il comprend la détection de la pression régnant dans le volume de tête qui surmonte le verre fondu, dans le four, et le réglage de l'alimentation en air destiné à régler le tirage, opéré 25 en fonction des variations de pression, pour maintenir constante la pression régnant dans le dit volume de tête.