Brevet FR2180498A1 — publié le 19731130

Dans la demande de brevet France 70.43087 déposée le ler Décembre 1970 par la Demanderesse, il est décrit un four à chambres destiné au traitement thermique d'articles métalliques par un chauffage assuré par des brûleurs à grande vitesse installés par rangées les uns derrière les autres, four dans lequel les brûleurs constituent des groupes formés de telle façon que la force vive des flammes ou des gaz brûlés sortant des brûleurs engendre un mouvement tourbillonnaire, tandis que l'un des groupes de brûleurs produit un mouvement de rotation vers la droite et l'autre un mouvement de rotation vers la gauche de la masse gazeuse emplissant le four, un seul des groupes de brûleurs par zone de réglage du four étant en fonctionnement à un instant donné et les groupes de brûleurs étant mis en marche successivement, A cet effet, la sole possède d'étroites poutrelles sur lesquelles les produits devant être traités par la chaleur sont installés et empilés et qui assurent un intervalle suffisant pour la circulation des gaz brûlés entre la sole et les produits à chauffer. Dans le brevet mentionné au début, il est en outre proposé que les groupes de brûleurs puissent être mis en marche tous en même temps, en cas de besoins importants en chaleur, ou bien à volonté, par groupes distincts producteurs du même mouvement tourbillonnaire de la masse gazeuse en cas de besoins peu importants en chaleur. Ceci peut être assuré, par exemple, par le fait que pendant la phase du réchauffage du four les groupes de brûleurs sont réglés tous en même temps en régime "ouvertfermé" et qu'au début de la période de maintien à la température, ils sont commutés, de sorte que seuls les brûleurs engendrant l'un des deux mouvements tourbillonnaires des masses gazeuses sont encore réglés en régime "ouvert-fermé", tandis que le sens de rotation des masses gazeuses est inversé par un mécanisme de commande programmé. Toutefois, avec le régime de fonctionnement qui vient d'être décrit, les brûleurs se trouvant en marche à chaque moment donné sont réglés, dans un cas comme dans l'autre, en régime ouvert-fermé. De ce fait, il se produit dans le four une subite variation de pression à chaque ouverture ou fermeture des brûleurs, car le volume de gaz brûlés introduit dans le four se trouve subitement modifié. En général, le système de réglage de la pression du four n'est pas en mesure de suivre assez rapidement ces variations, ce qui fait que dans les moments critiques en cause il se produit des retours de flamme ou une aspiration d'air parasite. Ces phénomènes sont tous deux indésirables. Au surplus, la force vive délivrée par les jets gazeux des brûleurs pour assurer le mouvement circulatoire fait défaut pendant les temps de coupure.C'est pourquoi il est proposé suivant l'invention qu'en cas de besoins en énergie à pleine puissance calorifique, toutes les rangées de brûleurs soient mises en marche en même temps, que lorsque les besoins en énergie évoluent de 50 à 99 > /o, il soit prévu qu'alternativement a) en un premier temps, seules les rangées de brûleurs produisant un mouvement tourbillonnaire dans le même sens, puis que b) en un second temps, tous les brûleurs en même temps soient mis en marche, tandis que la durée relative de la marche en régime suivant a) par rapport à celle suivant b) est adaptée à l'importance des besoins en énergie, si bien que lorsque les besoins en énergie se rapprochent de 100 v/o, la durée relative de la marche des brûleurs en régime suivant b) tend elle aussi à se rapprocher de 100 o, alors que lorsque les besoins en énergie se rapprochent de 50 %' de la puissance totale, la durée relative de la marche des brûleurs en régime suivant a) tend à se rapprocher de 100-/o, et tandis que pour des besoins en énergie inférieurs à 50 s/o de la puissance totale calorifique, seules les rangées de brûleurs produisant un mouvément tourbillonnaire des masses gazeuses dans un même sens sont réglées en régime "ouvert-fermé", étant entendu que sur toute la gamme des besoins en énergie, les rangées de brûleurs sont inversées pour le régime de marche suivant a) cycliquement et en meme temps pour toutes les zones de réglage prévues dans le four, si bien que le mouvement tourbillonnaire engendré est alternativement un mouvement de rotation vers la droite, puis vers la gauche. Suivant cette proposition, le fonctionnement qui s'établit dans la zone des besoins en énergie faisant de 50 à 100 vo' de la puissance calorifique totale, est le suivant (les rangées de brûleurs portent les références suivant les figures 1, la, ?, 3 et 4) Rangées 7 + 9 charge de base, rangées 8 + 10 charge de réglage (ouvert-fermé) Au bout d'un certain intervalle de temps par exemple de 4 minutes, Inversion pour passer à (3) Rangées 8 + 10 charge de base, rangées 7 + 9 cargue de réglage (ouvert-fermé) ou bien (les références des rangées de brûleurs correspordent aux figures 5, 6 et 7) (A) Rangées 7 + 9 + 11 charge de base Rangées 8 + 10 + 12 charge de réglage Au bout d'un certain intervalle de temps oar exemple de 4 minutes, inversion pour passer à (B) Rangées 8 + 10 + 12 charge de base Rangées 7 + 9 + 11 charge de réglage. Dans la plage des besoins en énergie évoluant de zéro à 50 % de la puissance calorifique totale, l'ordre de succession des régimes de fonctionnement est le suivant (C) Rangées 7 + 9 charge de réglage (ouvert-fermé) Au bout d'un certain intervalle de temps, par exemple de 4 minutes, inversion pour passer à (D) Rangées 8 + 10 charge de réglage (ouvert-fermé) ou bien (C) Rangées 7 + 9 + 11 charge de- réglage (ouvert-fermé) Au bout d'un certain intervalle de temps, par exemple de 4 minutes, inversion pour passer à (D) Rangées 8 + 10 + 12 charge de réglage (ouvert-fermé). Dans ces conditions, le caractère du système de réglage par ouverture-fermeture se trouve un peu atténué quant au changement brusque de l'alimentation en énergie. Dans la zone des besoins en énergie évoluant de 50 à 100 G/o, la moitié des deux rangées de brûleurs demeure en fonctionnement permanent. De plus, dans la plage de zéro à 50 %, la durée relative de la marche des brûleurs se trouve doublée par rapport à un régime où toutes les rangées de brûleurs marchent en même temps, ce qui fait que l'action de mise en mouvement des masses gazeuses, exercée par les jets gazeux des brûleurs, est répartie sur une période plus longue. (On entendra ici par durée relative de marche la mise en marche des brûleurs par rapport à la durée globale). Pour atténuer encore davantage les variations de pression et accrottre encore davantage la durée relative de la marche des brûleurs, y compris dans la plage des besoins en énergie de faible importance, il est possible de prévoir une subdivision des rangées de brûleurs en groupes supplémentaires de charge.A cet effet-, il est proposé, en plus, que, les brûleurs étant répartis en n groupes de brûleurs, la force vive de n groupes de brûleurs agisse chaque fois dans l'un des deux sens du mouvement tourbillonnaire, tandis que dans la zone des besoins en énergie évoluant de zéro à 50 7'o il ne soit prévu qu'au maximum n étages de charge et que pour la zone de charge la plus faible un groupe de brûleurs soit mis en service en tant que charge de réglage, ce groupe unique de brûleurs changeant cycliquement à l'intérieur des n groupes, que pour la zone de charge immédiatement au-dessus, un groupe de brûleurs marche en tant que charge de base et un groupe de brûleurs en tant que charge de réglage, les groupes changeant cycliquement à l'inté rieur des n groupes, etc..., jusqu'à l'étage maximum de c où (n ~ 1) groupes forment la charge de base et un groupe la charge de réglage, les groupes changeant cycliquement à l'intérieur des n groupes, et tandis qu'en outre la durée T de la marche pour un sens donné du mouvement tourbillonnaire est subdivisée de son côté en 7 périodes, le changement cyclique intervenant ainsi chaque fois à un intervalle de temps égal à 2 T : n et, en plus, que dans la plage des besoins en énergie évoluant de 50 à 100 /o, groupes prévus pour l'un des sens du mouvement tourbillonnaire demeurent en fonctionnement en perma n nence, alors que les autres gn groupes prévus pour le mouvement tourbillonnaire dirigé dans le sens opposé forment la charge de réglage, le changement de la charge de base en charge de réglage et vice-versa ayant lieu par périodes de T. Dans ces conditions, il en résulte, par exemple pour le dispositif suivant les figures la, 3 et-4, une subdivision en 4 groupes correspondant aux 4 rangées de brûleurs 7, 8, 9 et 10, tandis qu'à la figure la les références des groupes de brûleurs sont affectées par analogie fonctionnelle aux références inscrites aux figures 3 et 4. Dans la plage des besoins en énergie évoluant de 25 à 50 % de la puissance calorifique totale, il s'agit, dans le présent exemple, de mettre en marche ou d'arrêter les rangées de brûleurs dans l'ordre de fonctionnement suivant (E) Rangée 8 charge de base, rangée 10 charge de réglage (ouvert-fermé) Au bout d'un intervalle de temps de TI, inversion pour passer à (F) Rangée 10 charge de base, rangée 8 charge de réglage (ouvert-fermé). Pendant la marche suivant le régime (E) et (F), le mouvement tourbillonnaire qui est engendré en meme temps avec toutes les autres zones de réglage du four est un mouvement de rotation vers la droite. Après l'expiration d'un intervalle de temps T2, il y a inversion dans toutes les zones de réglage pour passer à un mouvement rotatif vers la gauche, c'est-à-dire pour la plage des besoins en énergie évoluant de 25 à 50 % de la puissance totale l'ordre de fonctionnement est le suivant (G) Rangée 7 charge de base, rangée 9 charge de réglage (ouvert-fermé) Au bout d'un intervalle de temps T1, inversion pour passer à (H) Rangée 9 charge de base, rangée 7 charge de réglage (ouvert-fermé). Au bout d'un intervalle de temps T2, nouvelle inversion pour passer au régime défini en (E). Et pour la plage des besoins en énergie évoluant de zéro à 25 Vo de ia puissance calorifique totale, l'ordre de fonctionnement est le suivant (I) Rangée 8 charge de réglage (ouvert-fermé) Au bout d'un intervalle de temps Tl, inversion pour passer à (K) Rangée 10 charge de réglage (ouvert-fermé). Pendant la marche suivant le régime (I) et (K), le mouvement tourbillonnaire qui est engendré en meme temps avec toutes les autres zones de réglage du four est un mouvement de rotation vers la droite des masses gazeuses. Après l'expiration d'un intervalle de temps T2, il y a inversion dans toutes les zones de réglage pour passer à un mouvement rotatif vers la gauche, c'est-à-dire pour la plage des besoins en énergie évoluant de zéro à 25 Vo de la puissance calorifique totale (L) Rangée 7 charge de réglage (ouvert-fermé) Au bout d'un intervalle de temps Tl inversion pour passer à : (M) Rangée 9 charge de réglage (ouvert-fermé) Au bout d'un intervalle de temps T2, nouvelle inversion pour passer au régime défini en (I). A ce propos, les intervalles Tl et T2 peuvent faire chacun, par exemple, 2 minutes, de sorte qu'au bout d'un laps de temps de 4 minutes le sens de la rotation du mouvement tourbillonnaire des masses gazeuses est périodiquement inversé, comme précédemment. Les avantages présentés par ce mode de commande des régimes de fonctionnement résident à nouveau dans le fait que, dans de telles conditions, il n'est pas prévu d'arrêter totalement les brûleurs et que dans le cas où les besoins en énergie évoluent de 25 à 100 và les sautes de pression dans le four sont encore davantage atténuées et que pour les besoins en énergie évoluant entre zéro et 25 % de la puissance calorifique totale, la durée relative de fonctionnement des brûleurs est quatre fois plus grande qu'avec un régime de fonctionnement par ouverture-coupure de toutes les rangées de brûleurs en même temps. C'est ainsi, par exemple, que dans le cas des figures 5, 6 et 7, la possibilité de choisir un regroupement autre des brûleurs est offerte sans la moindre difficulté, étant entendu que les références désignant les groupes de brûleurs à la figure 7 sont, dans ce cas également, affectées par analogie fonctionnelle aux références désignant les groupes de brûleurs dans les figures 5 et 6. Dans des exemples, lorsque les besoins en énergie évoluent de zéro à 16,6 xó de la puissance totale, une seule rangée de brûleurs est allumée ; le laps de temps pendant lequel le mouvement tourbillonnaire des gaz brûlés est dirigé dans un sens déterminé, est subdivisé en trois périodes, étant entendu que pendant T1 la rangée fonctionnant en tant que charge de réglage est la rangée 7, pendant T2 la rangée 9 et pendant T3 la rangée 11. Puis intervient l'inversion du sens de la rotation des masses gazeuses et la mise en marche de manière homologue des rangées de brûleurs 8, puis 10, puis 12.Lorsque les besoins en énergie évoluent de 16,6 à 50 yó, une rangée ae brûleurs constitue la charge de base et deux rangées de brûleurs la charge de réglage, tandis que pendant Tl la rangée 7 forme la charge de base et les rangées 9 et 11 la charge de réglage, alors que pendant T2 la charge de base est constituée par la rangée 9 et la charge de réglage par les rangées 7 et 11 et, pendant T3, la charge de base par la rangée 11 et la charge de réglage par les rangées 7 et 9. I1 y a, ensuite, inversion du sens de la rotation du mouvement tourbillonnaire et, en conséquence, une commande correspondante des rangées de brûleurs 8, 10 et 12.Dans la plage des besoins en énergie évoluant de 50 à 100 Yo, les rangées 2, 9 et 11 forment la charge de base et les rangées 8, 10 et 12 la charge de réglage pendant la durée du mouvement tourbillonnaire des masses gazeuses orienté dans un sens déterminé ; ensuite, après changement du sens de rotation, ce sont les rangées 8, 10 et 12 qui constituent la charge de base et les rangées 7, 9 et 11 la charge de réglage. Il est évidemment possible de prévoir encore d'autres modes de subdivision, étant entendu que le principe demeure conservé de créer un sens de rotation alternant en fonction du temps pour le mouvement tourbillonnaire des gaz brûlés et de subdiviser la puissance calorifique totale en étages de charge de base et de charge de réglage en y associant une transmutation cyclique réciproque des types de charge. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la commande des rangées de brûleurs est assurée par le fait que les régimes de fonctionnement prévus dans les différentes plages de besoins en énergie sont réglés par la grandeur de réglage d'un régulateur de température à action continue. La grandeur de réglage du régulateur de température à action continue agit, dans le présent cas, non sur la position angulaire d'un arbre, par exemple, qui serait relié, dans le cas d'un réglage continu, à un organe de réglage prévu dans la conduite d'arrivée d'air ou des gaz, mais ajuste, par l'intermédiaire d'un dispositif de commande correspondant, le régime de marche prévu spécifiquement pour chaque niveau des besoins en énergie. Cette grandeur de réglage ajuste de la même manière un modulateur de la durée de la force vive, de telle sorte que pour les besoins en énergie évoluant, par exemple, de 50 à 100 -io, il augmente la durée relative du fonctionnement des rangées de brûleurs travaillant en charge de réglage de zéro % (pour des besoins en énergie de 50 fó de la puissance totale) à 100 % (pour des besoins en énergie de 100 Ao). REVENDICATIONS 1. Procédé pour exploiter un four à chambres destiné au traitement thermique d'articles métalliques par un chauffage assuré par des brûleurs à grande vitesse installés par rangées les uns derrière les autres, procédé suivant lequel les brûleurs constituent des groupes formés de telle façon que la force vive des flammes ou des gaz brûlés sortant des brûleurs engendre un mouvement tourbillonnaire, tandis que l'un des groupes de brûleurs produit un mouvement de rotation vers la droite et l'autre un mouvement de rotation vers la gauche dans la masse gazeuse emplissant le four, un seul des groupes de brûleurs par zone de réglage du four étant en fonctionnement à un instant donné et les groupes de brûleurs étant mis en marche successivement, et tandis que la sole possède d'étroites poutrelles sur lesquelles les produits devant être traités par la chaleur sont installés et empilés et qui assurent un intervalle suffisant pour la circulation des gaz brûlés entre la sole et les produits à chauffer, procédé caractérisé par le fait qu'en cas de besoins en énergie à pleine puissance calorifique, toutes les rangées de brûleurs sont mises en marche en même temps, que lorsque les besoins en énergie évoluent de 50 à 99 Yo, il est prévu alternativement a) en un premier temps, une mise en marche des seules rangées de brûleurs produisant un mouvement tour billonnaire dans le même sens, b) puis en un second temps, la mise en marche de tous les brûleurs en même temps, tandis que la durée relative de la marche en régime suivant a) par rapport à celle suivant b) est adaptée à l'importance des besoins en énergie, si bien que lorsque les besoins en énergie se rapprochent de 100 7o, la durée relative de la marche des brûleurs en régime suivant b) tend elle aussi à se rapprocher de 100 vo, alors que lorsque les besoins en énergie se rapprochent de 50 vo de la puissance totale, la durée relative de la marche des brûleurs en régime suivant a) tend à se rapprocher de 100 vo, et tandis que pour des besoins en énergie inférieurs à 50 vo de la puissance calorifique totale, seules les rangées de brûleurs produisant un mouvement tourbillonnaire des masses gazeuses dans un même sens sont réglées en régime "ouvert-fermé", étant entendu que sur toute la gamme des besoins en énergie, les rangées de brûleurs sont inversées pour le régime de marche suivant a) cycliquement et en même temps pour toutes les zones de réglage prévues dans le four, si bien que le mouvement tourbillonnaire engendré est alternativement un mouvement de rotation vers-la droite, puis vers la gauche. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que, les brûleurs étant répartis en n groupes de brûleurs, brûleurs vive de n/2 groupes de brûleurs agit chaque fois dans l'un des deux sens du mouvement tourbillonnaire, tandis que dans -la zone des besoins en énergie évoluant de zéro à 50 %, il n'est prévu qu'au maximum n étages de charge et que, pour la zone de charge la plus faible, un groupe de brûleurs est mis en service en tant que charge de réglage, ce groupe unique de brûleurs changeant cycliquement à l'intérieur des n groupes, que pour la zone de charge immédiatement au-dessus, un groupe de brûleurs marche en tant que charge de base et un groupe de brûleurs en tant que charge de réglage, les groupes changeant cycliquement à l'intérieur des n/2 groupes, etc..., jusqu'à l'étage maximum de (n/2 - 1) groupes forment la charge de base et un groupe la charge de réglage, les groupes changeant cycliquement à l'intérieur des n groupes, et la tandis qu'en et tandis qu'en outre la durée T de la marche pour un sens donné du mouvement tourbillonnaire est subdivisée, de son côté, en n périodes, le changement cyclique intervenant ainsi chaque fois à un intervalle de temps égal à 2 T : n, et, en plus, que dans la plage des besoins en énergie évoluant de 50 à 100 % n/2 groupes prévus pour l'un des sens du mouvement tourbillonnaire demeurent en fonctionnement en permanence alors que les autres n groupes prévus pour le mouvement tourbillonnaire dirigé dans le sens opposé forment la charge de réglage, le changement de la charge de base en charge de réglage et vice-versa ayant lieu par périodes de T. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les régimes de fonctionnement prévus dans les différentes plages de besoins en énergie sont réglés en fonction de la grandeur de réglage d'un régulateur de température à action continue, par l'intermédiaire d'un dispositif de commande correspondant.