Brevet FR2189340A1 — publié le 19740125

L'invention concerne la fabrication de matériaux légers de construction et en particulier d'agrégats légers, par le gonflement d'une matière de départ naturelle comme, par exemple9 l'argile, l'ardoise, les tufs et analogues, pour l'obtention de produits de faible poids spécifiques en particulier sous forme granulée; opération au cours de laquelle le matériau de départ, pour des raisons déterminées, est placé dans une chambre de chauffe qui l'isole des influences atmosphériques et dans laquelle on introduit des gaz exempts dtoxygène ou ne renfermant que peu d'oxygène/ créant ainsi une atmosphère inerte, parfois légèrement réductrice, dans laquelle le processus de gonflement est effectué. Un tel mode opératoire comporte des difficultés particulières si, pour des raisons de rationalisation de la production9 on utilise du mazout comme combustible, et que les gaz de combustion doivent être amenés directement à la chambre de chauffe pour le gonflement du matériau de départ, Dans ce cas, il faut non seulement réaliser à coup sflr une combustion pratiquement complète de la totalité du combustible introduit, mais il faut également veiller à ce que les gaz de combustion entrent dans la chambre de chauffe à une température réduite, correspondant à la température de gonflement, et de plus sous forme de jet, Ces exigences, en partie contradictoires, peuvent entre satisfaites, selon l'invention, par un procédé de fabrication de matériaux de construction légers et plus particulièrement d'agrégats légers pour la construction mentionnés plus haut, dans lequel une matière première sous forme de roches calibrées, granulats et analogues, est gonflée par chauffage dans une chambre de chauffe, qui l'isole des influences extérieures, dans une atmosphère inerte ou, selon les cas, légèrement réductrice0 Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que les gaz de combustion produits par la combustion du mazout sont utilisés directement pour le chauffage de la matière première, la combustion se faisant dans une chambre allongée de forme cylindrique avec un dosage précis du carburant et de l'air de combustion0 L'air comburant est introduit sur un c8té frontal sous forme dtun jet à grande vitesse, en rotation autour de son axe, dans lequel on injecte le carburant sous forme finement pulvérisée etS en même temps, de préférence finement répartie9 de l'eau, en quantité telle que la température s'abaisse à celle correspondante qui permet dtobtenir la température de gonflement dans la chambre de chauffe, On devra veiller, par ailleurs, à ce que les gaz de combustion refroidis quittent la chambre de combustion sous forme d'un jet dirigé et fortement resserré, L'invention s'étend également à une installation pour la fabrication de matériaux légers de construction9 conformément au procédé ci-dessus, en particulier dtagrégats légers par gonflement d'un matériau naturel au moyen d'un four rotatif chauffé par un brûleur à mazout, Conformément à l'invention, l'installation comprends à l'entrée de ce four rotatif, une chambre de combustions pratiquement cylindrique, qui présente, à son entrée, un brtleur en forme de lance disposé sensiblement coaxial9 entouré d'une entrée d'air, et comportant des dispositifs qui produisent un courant dsair rotatif autour du brtleur en forme de lance lorsqu'il a franchi entrée d'air. Concentriquement au brûleur en forme de lance, on pourra disposer l'arrivée d'eau servant au refroidissement des gaz de combustion0 Par ailleurs, l'ouverture de sortie de l'huile du brUleur en forme de lance aussi bien que la sortie d'eau de refroidissement doivent être réglables, indépendamment l'une de ltautrea dans le sens axial9 par rapport à l'entrée d'airs Les dispositifs de production d'un courant d'air entourant le bradeur en forme de lance se réalisent de la façon la plus simple par la mise en place, en avant de l'entrée d'air, d'une chambre à turbulence ayant un diamètre supérieur à celui de l'entrée d'air et qui est pourvue d'une prise d'air débouchant sur sa paroi extérieure en directlon approximativement tangentielle.Cette chambre à turbulence peut comporter de plus9 en particulier près de entrée de la chambre.de combustion et contigues avec cette entrée, des tales de guidage qui augmentent l'effet de circulation et amènent à un raccourcissement de la chambre de combustion0 Pour une forme de tube suffi- samment allongée, le jet gazeux quitte la chambre de combustion du côté sortie sous forme de faisceau étroit, Dans le cas d'une construction plus courte, la tendance à la dispersion ou à la séparation9 provoquée par la grande vitesse de giration, peut être contrecarrée en donnant à la chambre de combustion une forme adéquate et/ou en l'équipant de dispositifs intérieurs pour obtenir un fort resserrement du jet de gaz sortant. Ltinvention permet de nombreuses possibilités d'exécution0 La-description se rapporte à une forme d'exécution propre à la réalisation du procédé, selon l'invention, représentée aux dessins qui montrent : - Figure 1, le dispositif selon l'invention vu en coupe longitudinale; - Figure 2, une vue vers le côté frontal selon ligne 2-2 de la figure 1; - Figure 3, le c8té entrée de la chambre de combustion à échelle agrandie, en coupe longitudinale selon la ligne 3=3 de la figure 4;; Figure 4, une coupe selon la ligne 4=4 des figures 1 et 3o Sur la figure l est indiqué en traits mixtes 11 le four rotatif de l'installation selon l'invention0 Ce four rotatif est précédé d'une chambre de combustion 12, dont la forme est, pour l'essentiel, cylindrique et tubulaire, et dans laquelle est engagé, par une des faces frontales, un brflleur à huile de forme spéciale 130 La chambre de combustion 12 est revêtue sur ses faces internes d'un garnissage réfractaire 121 et est pourvue d'une enveloppe 122 qui l'entoure concentriquement à faible distance, Cette enveloppe sert de gaine de refroidissements du fait quelle est pourvue d'une entrée 123 pour l'air de combustion qui circule autour de la chambre de combustion et la quitte, réchauffé, par la sortie 1240 Cet air de combustion réchauffé parvient dans une chambre à turbulence 14 par la tuyauterie 15, débouchant dans la chambre à turbulence selon une direction à peu près tangentielle0 Cette chambre à turbulence 14 touche immédiatement la paroi frontale de la chambre de combustion 12, dont l'admission 16 est en communication avec la chambre à turbulence0 La chambre à turbulences 14 et la chambre à combustion 12 sont disposées coaxialement et, approximativement, dans l'axe des deux, est placé le brûleur en forme de lance 131 du brtleur à huile 13 qui dépasse de la chambre à turbulence 14 et de l'admission 16 de la chambre de combustion Le brtleur en forme de lance 131 du brailleur à huile 13 est entouré de ce fait concentriquement par l'ouverture d'admission 16 de l'air de combustion, qui est mis en rotation autour de l'axe de tout le système dans la chambre à turbulence 14o Ce mouvement de circulation est amplifié de plus par les tôles de guidage ou les aubes 17, disposées en spirale autour de l'entrée 16 de la chambre de combustion 12, de sorte qu'un jet d'air animé d'une vitesse de rotation élevée est créé Ce jet s'élargit rapidement selon un cône après son entrée dans la chambre à combustion Approximativement à l'endroit où le courant d'air est le plus fort, on lui injecte, par la buse 132 du brtleur en forme de lance 131, le jet d'huile finement réparti, de sorte qu'on obtient un excellent brassage qui favorise la combustion complète des constituants dosés en quantités convenables en vue de cette combustion le carburant et l'airs De plus, on obtient une flamme courte respectivement une zone de combustion courte, ce qui favorise également une combustion la plus complète possibles Le brûleur en forme de lance est entouré d'un tube 18 qui sert à l'amenée de liteau destinée au refroidissement des gaz de combustion0 Ce tuyau d'amenée de l'eau 18 est muniS à son extrémité passant par l'entrée 16 et dépassant à l'intérieur de la chambre de combustion 12, d'ouvertures de sortie de l'eau qui laissent passer liteau sous pression en jets fins au milieu de la zone de combustion où elle s'évapore Le brûleur en forme de lance 131, aussi bien que le tuyau d'amenée d'eau 189 sont réglables axialement par rapport à l'entrée 16 de la chambre de combustion 12, non seulement pour adapter la combustion elle-même, mais encore la température des gaz de combustion de la chambre de combustion 12 à des exigences variables, par un réglage dans certaines limites0 Les gaz de combustion en état de forte turbulence sont tranquillisés par des dispositifs 19 de la chambre de combustion et transformés en un courant laminaire dirigé et fortement resserre, C'est sous cette forme qu'ils quittent la chambre de combustion 12 par sa sortie 120, de laquelle ils parviennent directement dans le four rotatif0 De cette façon3 on assure, par des moyens simplets et fiables, l'introduction des gaz de combustion refroidis à la température opérationnelle dans la chambre de chauffe du four rotatif 11; gaz qui, en raison de la combustion pratiquement complète de la fraction combustible et du dosage précis de la quantité dtair de combustion, créent une atmosphère inerte, parfois légèrement réductrice9 dans laquelle le gonflement du matériau de départ s'opère Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisations sans pour cela sortir du cadre de l'inventionO REVEND I CAT IONS 10) Procédé de fabrication de matériaux de construction légers et en particulier d'agrégats légers, au cours duquel le matériau de départ, sous forme de roches calibrées granulats et analogues, est gonflé par échauffement dans une chambre de chauffe qui l'isole des influences extérieures sous atmosphère inerte, éventuellement légèrement réductrice, caractérisé en ce qu'on utilise directement les gaz de combustion provenant de la combustion huile de chauffe, pour chauffer la matière de départ, que le processus de combustion se faisant avec une alimentation précise et convenablement dosée pour la combustion, en combustible et air comburant, dans une chambre allongée, cylindrique, aux dimensions axiales grandes par rapport au diamètre, dans laquelle on introduit l'air de combustion par un côté frontal sous forme de jet tournant à grande vitesse autour de son axe, dans lequel on injecte à la fois le carburant finement pulvérisé et de l'eau en quantité telle qu'elle abaisse la température des gaz de combustion dans une mesure convenable pour l'amener à la température requise de gonflement dans la chambre de chauffe, 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz de combustion refroidis quittent la chambre de combustion sous forme d'un jet dirigé et fortement resserre, 30) Installation pour l'application du procédé suivant les revendications 1 et 2 pour la fabrication de matériaux de construction légers, en particulier d'agrégats de construction légers par gonflement d'un matériau de départ naturel sous forme de roches calibrées, granulats et analogues, au moyen deun four rotatif chauffé par un brû- leur à huile, caractérisée en ce que le four rotatif est précédé par une chambre de combustion pratiquement cylindrique, munie, sur sa face d'entrée, d'un brtleur en forme de lance disposé pratiquement coaxial, et entouré d'une entrée d'air, des dispositifs étant prévus pour créer à sa sortie de louver ture d'entrée, une circulation de l'air autour de l'axe du brtleur en forme de lance, 40) Installation selon la revendication 3, caractérisée par une conduite d'amenée d'eau, disposée concentriquement autour du brûleur en forme de lance et servant au refroidissement des gaz de combustion0 50) Installation selon les revendications 3 ou 4 caractérisée en ce que ltouverture de sortie de l'huile du bradeur en forme de lance, aussi bien que la sortie d'eau de refroidissement du circuit d'eau de refroidissement, sont disposées réglables axialement par rapport à l'ouverture d'entrée d'air, les deux étant réglables indépendamment l'une de l'autres 60) Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que les dispositifs pour la création d'un courant d'air circulant autour de l'axe du brûleur en forme de lance sont constitués par une chambre à turbulence montée à l'avant de entrée d'air dont le diamètre est, de façon avantageuse, plus grand que le diamètre de l'ouverture d'entrée de la chambre de combustion et qui est pourvue d'une entrée d'air débouchant, sur son côté externe, en direction tangentielle0 70) Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la chambre à turbulence comporte, en particulier au-voisinage immédiat de l'entrée dans la chambre de combustion, des tôles de guidage disposées en spirale0 80) Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que la chambre de combustion provoque, par une forme appropriée, un resserrement du faisceau de gaz émergeant 90) Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à , caractérisée par des dispositifs provoquant le resserrement et ltorientation du jet de gaz sortant,