Brevet FR2182707A1 — publié le 19731214

La présente invention concerne un dispositif pour la séparation de pièces à traiter dans un four, dispositif désigné ci-après sous le terme de convecteur, L'invention concerne plus particulièrement un convecteur de forme annulaire destiné à être interposé entre deux pièces annulaires superposées et logées dans une enceinte de traitement thermique, du type comportant une ouverture centrale et des éviderrents radiaux s'étendant depuis la périphérie Jusqu'à l'ouverture centrale du convecteur et déterminant avec 3es faces adjacentes au convecteur des pièces annulaires des canaux d'éeoulement pcur le gaz circulant dans l'enceinte de traitement thermique, chacun de ces canaux présentant, dans une zone médiane, un étranglement raccordé à l'extrémité d'entrée du canal par l'intermédiaire d'un tronçon progressivement convergent, dans le sens de ltécou- lement du gaz depuis la valeur de la section d'entrée du canal Jusqu'à la valeur de la section d'étranglement. Un tel convecteur est destiné à améliorer les échanges thermiques entre le gaz circulant dans l'enceinte et les pièces annulaires. A cet effet, les canaux d'écoulement permettent au gaz de l'enceinte de passer entre les pièces annulaires superposées et d'entrer en contact avec les faces superposées desdites pièces annulaires, de façon que les échanges thermiques entre ces dernières et le gaz soient également réalisés par lesdites faces superposées des pièces annulaires. De plus, on améliore encore les échanges thermiques en établissant, grace aux étranglements prévus dans la partie médiane des canaux, des zones d'écoulement à vitesse plus rapide, situées au niveau d'une partie médiane-de l'épaisseur radiale des pièces annulaires. En effet, les échanges thermiques précités se font préférentiellement par les faces des pourtours extérieur et intérieur des pièces annulaires de sorte qu'une partie médiane de l'épaisseur radiale -ou coeur- de ces dernières échange avec le gaz circulant dans l'enceinte de traitement thermique moins de calories que le reste de la masse desdites pièces annulaires ; par ces zones d'écoulement rapide susmentionnées, on favorise ainsi les échanges thermiques entre le coeur des pièces annulaires et le gaz de sorte que le chauffage ou le refroidissement des pièces annulaires est plus rapide. Dans un convecteur connu du type susmentionné, l'é- tranglement de chaque canal est immédiatement suivi, en aval, par un élargissement brusque de la section du canal de sorte que le courant de gaz subit à cet endroit une chute de pression brutale et donc une perte de charge supplémentaire ne contribuant pas à améliorer les échanges thermiques. L'invention a notamment pour but de remédier . cet inconvénient et de réaliser un convecteur du type susmertionné dans lequel les pertes de charge ne contribuant pas aux chan- ges thermiques sont réduites au minimum. Ce but est atteint, conformément à l'invention, du fait que l'étranglement de chaque canal est raccordé à l'ex- trémité de sortie du canal par l'intermédiaire d'un tronçon progressivement divergent, dans le sens de l'écoulement du gaz, depuis la valeur de la section d'étranglement jusqu'à la valeur de la section de sortie du canal. Ainsi, dans ce nouveau convecteur, l'accélértion progressive du gaz dans le tronçon progressivement convergent, et ensuite la diminution progressive de vitesse dudit gaz dans une zone proche de la sortie d'un canal permet d'améliorOr les échanges thermiques. Cela permet également d'assurer l'change de chaleur avec le minimum de perte de charge. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description, donnée ci-dessous à titre indicatif et non limitatif, de deux modes de réalisation, desctlption faite en référence au dessin annexé sur lequel - La figure l est une vue schématique en élévation et en coupe verticale axiale d'une pile de plbces annulaires placées dans une enceinte de traitement thermique ; - La figure 2 est une vue de dessus d'un convecteur selon un mode de réalisation de l'invention ;; - La figure 3a est une vue partielle en coupe transversale suivant la ligne III-III au convecteur représenté à la figure 2, et, - La figure 3b est une vue partielle en coupe transversale suivant la ligne III-III et selon un autre mode de réa libation du convecteur représenté sur la figure 2. Comme on peut le voir sur la figure 1, des pièces de --orme annulaire , par exemple des bobines de tôle l, sont super posées coaxialement dans une enceinte 2 susceptible d'être coiffée par un four 3. Le gaz contenu dans l enceinte 2 est mis en circulation au moyen d'tin ventilateur 4 situé dans la partie inférieure de l'enceinte 2. Le gaz circule dans l'enceinte suivant les flèches f et passe de la périphérie à la cheminée centrale lb de la pile de bobines de tdle l grâce à la présence de convecteurs 5 interposés entre soit deus bobines voisines de la pile de bobines, soit sous la bobine inférieure de la pile.Ces convecteurs 5 permettent d'assurer l'échange thermique entre le gaz en circulation dans l'enceinte 2 et les bobines l par les faces inférieure le et supérieure 1d de ces dernières. Les convecteurs 5 permettent ainsi d'uniformiser et donc d'accélérer le chauffage des bobines i lorsque le four 3 vient coiffer l'enceinte 2 ou le refroidissement desdites bobines lorsque le four 3 est enlevé, refroidissement qui est assuré, dans le cas présent, de façon accélérée grâce à la présence du ventilateur 4. Les convecteurs 5 doivent être agencés de manière à assurer un échange thermique suffisant dans une zone de coeur annulaire des bobines l, c'est-à-dire dans une partie médiane de l'épaisseur radiale des bobines, (zone hachurée 6 sur la figure l). A cet effet, chaque convecteur 5 doit pouvoir favoriser les échanges thermiques entre bobine et gaz à l'endroit d'une zone annulaire 6a des faces supérieure 1d et inférieure ic de claque bobine 1 ; les zones annulaires 6a constituent les faces supérieure et inférieure de la zone de coeur susmentionnée 6 de chaque bobine l. Comme le montre la figure i, les zones 6 et 6a sont situées plus près de la cheminée centrale lb que de la périphérie des bobines l de sorte que le milieu des zones annulaires 6a est placé à environ un tiers de l'é- paisseur radiale "a" des bobines l. Comme le montrent les figures 2, 3a et db, le convecteur 5 utilisé à cet effet est de forme annulaire et comporte une ouverture circulaire centrale 7 et des évidements radiaux 8 s'étendant depuis la périphérie 5a jusqutà l'ouver- ture centrale 7 du convecteur 5. Les évidements déterminent avec les faces adjacentes 1c, id au convecteur 5 des bobines l des canaux d'écoulement pour le gaz circulant dans l'enceinte 2. Chaque canal 8 présente, dans une zone médiane située de préférence à une distance égale à environ deux tiers de l'épais- seur radiale d'une bobine "a" de la périphérie 5a du tonvec- teur 5, un étranglement 8a qui est raccordé à l'extrémité d'entrée 8b du canal 8 par l'intermédiaire d'un tronçon progressivement convergent 8c, c'est-à-dire un tronçon dont les sections transversales décroissent progressivement dans le sens de l'écoulement du gaz (flèche f) depuis la valeur "b" de la section de l'extrémité d'entrée 8b du canal 8 jusqu'à celle "c" de la section d'étranglement. Comme on peut le voir sur la figure 2 et conformément à l'invention, l'étranglement 8a de choque canal 8 est raccordé à l'extrémité de sortie 8d du canal/par l'intermédiaire d'un tronçon progressivement divergent 8e, c'est-à-dire d'un tronçon dont les sections croissent progressivement, dans le sens de l'écoulement du gaz, depuis la valeur "c" de la section d'étranglement Jusqu'à celle de la sortie 8d du canal. Comme il est connu, les canaux d'écoulement 8 sont groupés par paire de telle sorte que les deux canaux d'une même paire débouchent dans un tronçon de sortie commun 8f qui est disposé radialement et qui débouche lui-même dans l'ouverture centrale 7 du convecteur 5. Conformément à l'invention, chacune des cloisons 9 séparant les deux canaux 8 d'une paire se termine du côté de l'endroit de confluence 8g desdits canaux 8 par une extrémité libre en forme de pointe 9a. L'extrémité en forme de pointe 9a de chaque cloison 9 détermine pour chacun des canaux 8 de la paire correspondante une paroi latérale du tronçon progressivement divergent 8e reliant l'étranglement 8a dudit canal 8 au tronçon de sortie commun 8f de ladite paire L'autre paroi latérale 10 du tronçon progressivement divergent 8e du canal 8, paroi opposée à la pointe 9a, est, dans le cas présent, parallèle à son homologue 10 de l'autre canal 8 de la même paire ; ainsi, les deux parois 10 parallèles entre elles constituent, en aval de l'endroit de confluence 8g des deux canaux 8 appairés, le tronçon radial de sortie commun 8f. Il va de soi qu'au lieu dêtre de section constante, le tronçon de sortie commun 8f peut être progressivement divergent. Ainsi, la disposition radiale et l'évasement progressif à la sortie des. canaux du convecteur permettent d'obtenir une vitesse faible à la sortie lesdits canaux, donc une faible perte de charge. Ceci faillte la .i3e en place dans le convecteur 5 d'un dispositif de préhension sans provoquer de perte de charge importante dans le cas ou s dispositif de préhension s'avérerait nécessaire. Dans le cas pré.e,lt, le dispositif de préhension est réalisé sous la forme d'un anneau de préhension 11 qui est fixé sur la face supérieure ou inférieure du convecteur 5 ; l'anneau de préhension il présente, de préférenne, une faible épaisseur radiale et un diamètre extérieur très légèrement inférieur au diamètre de la cheminée centrale lb de la pile de bobines 1. Les figures Da et 3b montrent deux modes de réalisation très voisins au convecteur conforme à l'invention. Comme on peut le voir sur ces figures, une des parois horizontales de chaque anal 8 est constituée par une plaque de base en tôle découpée en forme de secteur annulaire 12, l'autre paroi étant constituée par la face horizontale adjacente au convecteur ic ou id d'une bobine 1.Chacune des plaques de base 12 constitutives du convecteur 5 chevauche et est fixée par ses flancs 12c par exemple par soudure à clin aux plaques de base 12 voisines ; chaque plaque de base 12 est fixée alternativement sur la face supérieure 12a et inférieure 12b desdites plaques de base 12 voisines selon la position de la plaque de base 12 dans la séquence circulaire des plaques de base 12 du convecteur 5. De cette manière, les faces de chant latérales 12d dt chaque plaque de base 12 délimitent chacune un côté d'un canal (voir figure 3a). La cloison 9 séparant deux canaux 8 d'une même paire est constituée par un barreau métallique plat qui présente une épaisseur égale à celle d'une plaque de base 12 de façon que la face horizontale libre 9b du barreau 9 soit au même niveau -ue les faces libres 12a et 12b des plaques de base 12 voisines correspondantes ; chaque barreau 9 comporte une extrémité pointue 9a (voir figure 2) et est fixée lar exemple par soudure ou brasure sur La plaque de base correspondante 12 dans une zone -as ie de cette dernière ; le barreau 9 est fixé à une plaque de base 2, alÎ.ernativement sur La lace supérieure 12a et inférieure 12b, ladite plaque de base 12, selon que cette der nière est fixée sur la face inférieur 12b ou supérieure 12a des plaques de base 12 voisines Selon le mode de realisation représente sur la fi gure 3b, des cales en tôle 13 sont interposées entre chaque plaque de base 12 et ses voisines et l'épaIsseur du barreau 9 est égale à la tomme des épaisseurs d'une plaque de base 12 et d'une cale 13 de façon que la face horizontale libre 9b du barreau 9 soit toujours au même niveau que les faces corres pondantes 12a ou 12b des plaques de base 12 voisines Le deuxiè me mode de réalisation & dconvecteur présente l'avantage de com- porter pour une épaisseur égale de convecteur des évidements 8 plus profonds. Les modes de réalisation représentés notamment sur les figures 3a et 3h sont d'une fabrication simple et ont de plus l'avantage de ne pas imprimer de traces sur les faces su perposées lc, 1d des bobines 1. REVENDICATIONS 1. Convecteur de forme annulaire destiné à être interposé entre deux pièces annulaires superposées et logées dans une enceinte de traitement thermique, du type comportant une ouverture centrale et des évidements radiaux s'étendant depuis la périphérie jusqu'à l'ouverture centrale du convecteur et déterminant avec les faces adjacentes au convecteur des pièces annulaires des canaux d'écoulement pour le gaz circulant dans l'enceinte de traitement thermique, chacun de ces canaux présentant, dans une zone médiane, un étranglement raccordé à l'extrémité d'entrée du canal par l'intermédiaire d'un tronçon progressivement convergent, dans le sens de l'écoulement du gaz depuis la valeur de la section d'entrée du canal Jusqu'à la valeur de la section d'étranglement, caractérisé en ce que 1'é- tranglement de chaque canal est raccordé à l'extrémité de sortie du canal par l'intermédiaire d'un tronçon progressivement divergent, dans le sens de l'écoulement du gaz, depuis la valeur de la section d'étranglement jusqu'à la valeur de la section de sortie du canal. 2. Convecteur selon la revendication 1 et dans lequel les canaux d'écoulement sont groupés par paire de telle sorte que les deux canaux d'une même paire débouchent dans un tronçon de sortie commun radial débouchant lui-même dans l'ouverture centrale du convecteur, caractérisé en ce que chacune des cloisons séparant les deux canaux d'une paire se termine du côté de l'endroit de confluence entre lesdits canaux, par une extrémité libre en forme de pointe qui détermine pour chaque canal de la paire une paroi latérale du tronçon progressivement divergent reliant l'étranglement dudit canal au tronçon de sortie commun des canaux. 3. Convecteur selon l'une des revendicatSons 1 et 2, caractérisé en ce qu'une des parois horizontales de chaque canal est constituée par une plaque de base en forme de secteur annulaire du convecteur, et que chaque plaque de base chevauche et est fixée par ses flancs sur les plaques de base voisines alternativement sur les faces supérieure et inférieure de ces dernières, selon la position de la plaque de base dans la séquence circulaire des plaques de base du convecteur, de sorte que les faces de chant latérales de chaque plaque de base dé limit t chacune un côté d'un canal. 4. Convecteur selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la cloison séparant deux canaux d'une même paire est constituée par un barreau plat qui présente une ex trémité pointue et qui est fixé dans une zone centrale de la plaque de base, alternativement sur les faces supérieure et inférieure de cette dernière selon que ladite plaque de base est fixée sur la face inférieure ou supérieure de ses voisines.