Brevet FR2017962A1 — publié le 19700529

Cette invention concerne une machine à calciner et à fritter, comprenant une rame de chariots- à -grill-e présentant une surface porteuse annulaire et se déplaçant sur des rails de roulement concentriques. De nombreux procédés industriels pour le traitement thermique de matériaux solides, par exemple pour le séchage, le chauffage préalable, la calcination, le frittage, la calcination de granules, etc., sont le plus souvent mis en oeuvre sur des appareils à tapis, comprenant essentiellement une armature porteuse en acier dans laquelle plusieurs chariots porte-grille, forant une grille ambulante sous la forme d'un tapis sans fin, sont guidés le long de rails de roulement au moyen de roues d'élévation et d'abaissement. Un appareil de frittage à tapis présente cependant un inconvénient en ce sens que la surface de la grille n'est utilisée que dans une proportion d'environ 40 % pour le frittage, tandis que la partie restante, d'environ 60 , tourne à vide. Un autre inconvénient réside dans le fait que les appareils de frittage à tapis s'usent de plus en plus fortement au fur et à mesure que la longueur et la largeur augmentent, et augmentent à leur tour la vitesse de déplacement-du tapis, cette usure contrariant fortement tout mode de fonctionnement économi- que. On évite les inconvénients précités en utilisant une machine à fritter circulaire, comprenant une rame annulaire de chariots porte-grille se déplaçant sur des rails de roulement horizontaux et concentriques. Pour le traitement thermique de matériaux solides, on peut alors utiliser environ 80 à 85 % de la surface porteuse totale de la rame de chariots porte-grille. Selon le Brevet allemand D3 864.323, le déchargement de la machine à fritter circulaire a lieu par le fait que les barreaux de grille peuvent pivoter vers 11 extérieur et vers l'intérieur, tandis que des cames sont prévues au point de déchargement pour faire basculer les barreaux. Cependant, les machines à fritter circulaires ne sont jusqu'ici utilisees que dans une proportion limitée et pour des traitements spéciaux, parce que les dilatations et tensions importantes, engendrées par l'action de la chaleur, ne peuvent être réduite que dans une proportion insuffisante. Les Brevets allemands 708.804, 994.229 et '1.009.814 proposent pour la solution de ce problème de donner à la machine à fritter la forme d'un tronc des cane tournant autour d'un axe fixe et incliné,-les barreaux de grille étant à cet effet conçus sous la forme de tubes refroidis par liteau, dont les extrémités -extérieur-es communiquent avec un distributeur d'eau, tandis que les extrémités -intérieures débouchent dans un collecteur d-' évacuation. Cependant, les machines à fritter refroidies par l'eau présentent de tels inconvénients qu'elles ne peuvent être envisagées pour le traitement économique de grandes quantités, par exemple de minerais de fer en grains fins, parce que la grande consommation d'eau de refroidissement, le transport de cette eau, sa distribution et son évacuation ainsi que sa préparation et son refroidi-ssement imposent de fortes dépenses.De plus, il n'est pas possible d'établir une étanchéité irréprochable entre la partie fixe et la partie mobile du dispositif de réfroidissement-par l'eau. Un autre inconvénient réside dans 1 fait que la consommation de combustible est plus forte dans les machines circulaires refroidies par 1 eau, par exemple póur la calcination de granules, que dans les machines non refroidies'par l'eau. Les inconvénients précités sont évités grâce à la présente invention. Elle concerne une machine à calciner et à fritter comprenant une rame dé chariots porte-grille présentant une surface porteuse annulaire et se -déplaçant sur deux rails de roulement concentriques, et elle est'caractérisée par une ouverture sans contrainte' pratiquée dans la rame annulaire des chariots en amont du point de chargement des matériaux à calciner, ou dans la zone de déchargement des matériaux calcinés. L'-ouverture est pratiquée dans la rame annulaire des chariots par un dispositif permettant de séparer le premier chariot porte-grille de la rame suivante. Ce-dispos'itif comprend avantageusement un arbre de rotation radial et parallèle au plan des rails, et par au moins un plateau à camés solidaire en rotation de l'arbre'préci'té et disposé à ltextérieur des rails de roulement. Les rampes des cames presentent un tracé tel que la rame arrivante des ohariots porte-grille soit déplacée à une vitesse sensiblement constante, tandis que le chariot porte-grille à séparer est accélé ré. Ce mode de- réalisation offre un avantage en ce sens que la dilatation des chariots porte-grille, résultant de l'échauffe ment, peut avoir lieu dans la direction de la rame jusqu'à l'ouverture sensbTement localisée au point de chargement des matériaux. Au niveau de l'ouverture, la rame des chariots portegrille dispose d'un Jeu de déplacement suffisant. Dans un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, dans leque l'ouverture est pratiquée dans la zone du point de déchargement des matériaux calcinés, on utilise une chaîne d'entralnement ou une roue de propulsion en forme de croix de Maite. Dans ce cas, le chariot porte-grille est encore saisi par des rouleaux montés sur ltessieu antérieur pour être séparé des chariots porte-grnlle suivants. L'ouverture sans contrainte, pratiquée dans la rame annulaire des chariots porte-grille dans la zone du point de déchargement des matériaux calcinés, offre un avantage en ee sens que la dilatation thermique peut avoir lieu dans le sens du déplacement de la rame vers l'ouverture ainsi établie. Selon l'amplitude de la dilatation thermique, le premier chariot portegrille (vu dans le sens du déplacement) est alors plus ou moins avancé. Le mécanisme entraîneur du dispositif séparateur tourne alors à vide d'une amplitude égale à cette distance avant de saisir le premier chariot porte-grille suivant pour le séparer de la rame suivante, et pour l'entrainer à une vitesse ace-lérée. La longueur de dilatation thermique disponible est alors sensiblement égale à la longueur d'un chariot porte-grille. De préférence, le dispositif séparateur agit sur les extrémités intérieure et extérieure de l'essieu antérieur, ce qui permet dtéviter le coincement éventuei des chariots portegrille qui pourrait résulter d'une attaque unilatérale des poussées. Dans la machine à calciner et à fritter selon l'inven- tion, les deux rails de roulement prévus pour les chariots portegrille peuvent entre disposés dans un plan horizontal. 1 est cependant également possible de disposer les deux rails de roulement dans un plan en pente hélicoïdale Dans ce dernier mode de réalisation, le dispositif destiné à séparer le premier chariot porte-grille de la rame suivante remplit simultanément la fonction de dispositif élévateur des chariots, qui sont ainsi amenés au point de départ de la spire hélicoedale. Lorsque les rails de roulement sont disposés dans un plan horizontal, le déplacement des chariots porte-grille ayant parcouru st ntemvalle à vitesse accélérc'-e a lieu par une roue de propulsion saisissant chacun des chariots porte-grille pour le pousser vers la rame annulaire et pour déplacer simultanément cette dernière. Lorsque les deux rails de roulement sont disposés dans un plan hélicoldal, il est en principe inutile de prévoir une roue de propulsion parce que la pesanteur du chariot porte-grille en pente suffit à vaincre la résistance de friction, et intervient également pour raccorder le chariot à la rame annulaire qui précède. Il est cependant préférable de prévoir également une roue de propulsion dans ce cas, qui ne sert cependant qutà faire démarrer le chariot porte-grille séparé et à l'élever au point de départ les rails en pente hélicoidale, ce qui permet d'éviter les arrêt accidentels. La pente des rails disposés dans un plan hélicoïdal dépend essentiellement de la résistance de friction des chariots porte-grille. Cette pente est de préférence choisie telle que la pesanteur des chariots en pente puisse vaincre la résistance de friction et déplacer le chariot porte-grille pour éviter la nécessité d'un dispositif de propulsion complémentaire. A cet effet, une pente de l'ordre de 1 à 30 est généralement suffisante. Pour une machine à calciner et à fritter comprenant deux rails de roulement disposés à la fois dans un plan horizontal et dans un plan hélicoldal, on utilise des chariots porte-grille dont la surface porteuse se présente sous la forme d'un segment d T anneau ou d'un trapèze. L'invention sera décrite ci-après en détail et à titre d'exemple, en regard des figures 1 à 5 du dessin annexé, sur lequel La figure 1 est une vue en plan de la machine à calciner et à fritter. La figure 2 reproduit à plus grande échelle une partie de la figure 1. La figure 3 montre l'ouverture établie par le dispositif séparateur dans la rangée annulaire des chariots porte-grille en amont du point de chargement des matériaux, les deux rails de roulement étant disposés en pente hélicoidale (vus en élévation latérale). La figure 4 montre l'ouverture établie par le dispositif séparateur dans la rame annulaire des chariots porte-grille en -amont du point de chargement des matériaux, les deux rails de roulement étant disposés dans un plan horizontal (vus en élévation latérale). La figure 5 est une vue partielle en perspective prise obliquement de haut en bas, et montre ltouverture dans la rame annulaire des chariots porte-grille dans la zone de déchargement des matériaux calcinés, les rails de roulement étant disposés dans 'un-plan horizontal. Le chariot porte-grille 2, présentant une surface porteuse trapézoldale, se déplace sur deux rails de roulement 1. Chacun des chariots porte-grille est doté de deux paires de roues porteuses 3. Sur un côté d'une roue de chaque paire est fixé un boudin de guidage 4 destiné à absorber les poussées latérales, autant que possible sans perte. L'essieu antérieur 5 de chaque chariot porte-grille comprend non seulement les deux roues porteuses 3, mais complémentairement deux rouleaux de butée 6. Pendant le fonctionnement de la machine à calciner et à fritter selon l'invention, les différents chariots portegrille traversent successivement les zones de traitement connues, par exemple les zones de séchage, de chauffage, de calcination et de refroidissement. Chacun des chariots porte-grille 7 (figs. 3 et 4) de la rame annulaire est saisi par le dispositif séparateur 8 se présentant sous la forme de deux cames rotatives, ou d'une châine d'entrainement (figure 5), pour être séparé des chariots porte-grille suivants. Dans le mode de réalisation du dispositif selon l'inven- tion tel que le montrent les figures 3 et 4, la séparation est effectuée par la rampe 9 de conformation particulière du dispositif séparateur en combinaison avec l'encoche 10, et ce par le fait que la rampe 9 de la came rotative 8 roule sur les rouleaux de butée 6 pour entraîneur la rame des chariots porte-grille à une vitesse pratiquement constante, tandis que l'encoche 10 agit sur le rouleau de butée 6 du chariot précédent pour le propulser à une vitesse accélérée. L'agencement de la machine à calciner et à fritter selon la figure 3, dans laquelle les deux rails de roulement 1 suivent une pente hélicoidale, ne permet pas seulement la séparation d'un chariot porte-grille 7 de la rame annulaire suivante, mais également son élévation jusqu'au point de départ. A cet effet, chacun des chariots porte-grille est saisi par les encoches 10 des deux cames rotatives (qui viennent en prise azec les rouleaux de butée 6) pour être entraînes de bas en haut. Te déchargement du chariot porte-grille a lieu simultanément, de préférence pen dant l'élévation. Uné roue d'entraînement en croIx de malte 11 est destinée à raccorder chacun des chariots porte-grille à la rame annulaire. Cette roue 11 transmet au chariot saisi une poussée qui suffit à vaincre la résistance de friction opposée par la rame qui précède. I1 est particulièrement indiqué d'utiliser des vérins hydrauliques pour faire tourner la roue de propulsion 11. Le chargement des chariots porte-grille a lieu par un dispositif approprié (non représenté) prévu en aval de la roue de propulsion 11. RE'RTOTC T.S 10 Machine à calciner et à fritter comprenant des chariots porte-grille formant une rame présentant une surface porteuse anr.ulaire, et se déplaçant sur deux rails de roulement concentriques, caractérIsée par une ouverture sans contrainte, pratiquée dans la rame annulaire des chariots porte-grille en amont du poInt de chargement des matériaux à calciner, ou dans la zone du point de déehargement des matériaux calcines. 20 Machine à calciner et à fritter selon la revendication 1, caractérisée par un dispositif séparateur 8 pratiquant l'ouverture dans la rame annulaire des chariots porte-grille, et permettant la séparation du premier chariot porte-grille 7 es chariots suivants de la rame annulaire. 3 Machine à calciner et à fritter selon la revendication 2, caractérisée par un dispositif séparateur 8 comprenant un arbre 12 orienté radialement et parallèlement par rapport au plan des rails, et au moins un plateau disposé à ltextérieur des rails de roulement'l, solidaire en rotation de l'arbre 12, et fa çonné à la forme de rampes c, dont le tracé est choisi tel que la partie arrivante de la rame annulaire des chariots porte-grille soit déplacée à une vitesse sensiblement constante, tandis que le chariot porte-grille 7 à séparer est accéléré. 40 Machine à calciner et à fritter selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif séparateur 8 comprend une chaîne d'entralnement ou une croix de Malte destinée à pratiquer l'ouverture dans la rame annulaire des chariots porte-grille. 50 Machine à calciner et à fritter selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que les deux rails de roulement 1 sont disposés dans un plan horizontal. 60 Machine à calciner et à fritter selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que les deux rails de roulement 1 sont disposés en spire hélicoïdale. 7" Machine à calciner et à fritter selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le dispositif 8, destiné à séparer le premier chariot porte-grille 7 de la rame annulaire suivante, est simultanément conçu sous la forme d'un dispositif élévateur du chariot 7 jusqu'au point de départ des deux rails en spire hélicoidale.