Brevet FR2159243A1 — publié le 19730622

La présente invention est relative à un incindrateur destiné a la destruction des détritus, du genre comprenant un tambour central rotatif de forme générale tronconique disposé entre une chambre de chargement et un cendrier fixe. Le tambour de tels dispositifs est généralement animé d'un mouvement de rotation continue de sorte que toutes les parties de leur paroi interne sont successivement en contact avec la masse de déchets qui doit être brûlée. De plus, le brassage des déchets par la rotation précitée ntest pas très important. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à permettre la réalisation d'un incinérateur dont une partie au moins de la paroi interne du tambour n'est jamais en contact avec les détritus de manière à ce qu'elle constitue la voûte d'un four usuel, tandis que le brassage de ces détritus est effectué d'une manière particulièrement efficace. L'incinérateur de détritus suivant l'invention est essentiellement remarquable en ce qu'il présente en coupe transversale une section constituée par un demi-cercle et un demi-hexagone, le mouvement du tambour étant alternatif et d'amplitude telle que les trois faces de ce demi-hexagone se présentent successivement à l'ho- rizontale. Ces dernières et l'enveloppe extérieure du tambour déterminent trois gaines indépendantes destinées à amener l'air comburant par 1'intermédiaire d'un distributeur rotatif permettant de n'insuffler cet air que dans la partie la plus basse de l'enceinte du tambour. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue en perspective d'un incinérateur suivant l'invention. Fig. 2 en est une coupe transversale. Fig. 3 est une coupe longitudinale suivant III-III (fig. 2). Dans cette figure on a représenté en II-II le plan de coupe de fig. 2. Fig. 4 montre en coupe suivant IV-IV (fig. 2) l'agencement du conduit d'évacuation des gaz brûlés et de la gaine d'arrivée de l'air comburant. Fig. 5 montre à plus grande échelle la partie basse du joint tournant prévu entre le tambour et la chambre de chargement. Fig. 6 en est une coupe suivant IV-IV (fig. 5). Fig. 7 et 8 montrent schématiquement le tambour à ses deux positions extrêmes. L'incinérateur représenté en fig. 1 comprend essentiellement un corps tronconique ou tambour 1, dont les extrémités sont assoniées respectivement à une chambre de chargement 2 et a un cendrier 3. Le tambour 1 comporte deux frettes périphériques externes 4, 5 qui reposent sur des ensembles de roulement 6 en vue de permettre la rotation de ce tambour. La chambre 2, le cendrier 3 et les ensembles 6 sont fixes et reposent sur un châssis 7 réalisé au moyen de poutrelles en forme de U ou de I. Comme montré en fig. 2, le tambour 1 est composé d'une enveloppe extérieure métallique 8 entourant une paroi réfractaire 9 d'épaisseur importante réalisée au moyen d'un béton convenablement coulé à l'intérieur de l'enveloppe, qui est préférablement entourée d'un calorifuge 8a. Dans sa partie inférieure, cette enveloppe est doublée par une cloison 10 présentant en section transversale la forme d'un demi-hexagone. Bien entendu, la paroi réfractaire 9 suit d'une part la forme circulaire de l'enveloppe 8 et d'autre part, celle demi-hexagonale de la cloison 10. Comme le montre bien le dessin, la cloison 10 et l'enveloppe 8 déterminent entre elles trois gaines séparées 11, 12 et 13 qui s'étendent sur toute la longueur du tambour 1. Comme on l'expliquera mieux plus loin, ces gaines servent à amener de l'air comburant qui pénètre dans l'enceinte intérieure 14 du tambour au moyen de buses 15 traversant la paroi réfractaire 9 et qui sont percées d'un trou longitudinal mettant en communication chaque gaine 11, 12, 13 et l'enceinte 14. Les buses 15 sont réparties sur toute la longueur du tambour 1 mais seulement au droit des gaines 11, 12 et 13 comme on l'a bien représenté en fig. 3. On notera que la frette 4 passe entre deux galets 16, 17 tournant autour d'axes orientés obliquement par rapport au châssis 7 et solidaires d'un support 18. De cette manière, le tambour est maintenu longitudinalement lorsqu'on lui imprime un mouvement de rotation comme on le verra plus loin. La chambre de chargement 2 (fig. 1) présente la forme générale d'une spirale et elle débouche vers le haut par une ouverture verticale 19 dans laquelle on déverse les détritus à incinérer. La chambre 2, qui est convenablement reliée au châssis 7, comporte comme le tambour 1 une enveloppe 20 réalisée en tôle et un doublage de béton réfractaire 21. Une cheminée 22 (fig. 4) part de l'intérieur de la chambre 2 en direction du haut, elle est ensuite coudée 3 l'horizontale et reliée à un extracteur usuel de fumées non représenté. La cheminée 22 est entourée par une gaine co-axiale 23 dans laquelle on crée une circulation forcée d'air comburant dirigée vers l'enceinte 14 du tambour 1. L'air comburant circule dans la gaine 23 dans le sens inverse de celui d'extraction des fumées (respectivement flèches FI et F2).La gaine 23 débouche dans l'enceinte 14 par l'intermédiaire d'un canal 24 constitué par la partie centrale libre d'une couche de matière réfractaire associée à la face interne d'une tubulure coudée 25. La chambre de chargement 2 débouche en direction du tambour 1 auquel elle est reliée au moyen d'un joint tournant 26. Le cendrier 3 présente un fond bombé 27 (fig. 3) grossièrement vertical et une goulotte 28 d'évacuation des cendres orientée obliquement en direction du bas et vers l'extérieur. Comme le tambour 1 et la chambre 2, le cendrier comporte une jaquette 29 doublée sur sa face intérieure par une couche 30 d'un béton réfractaire. Le fond 27 est percé d'une ouverture oblique 31 dirigée vers le bas de l'enceinte 14. Un brûleur 32 à gaz ou à fuel est placé dans l'ouverture 31. Une porte de visite 33 est prévue sur la goulotte 28 de manière à permettre à l'opérateur d'intervenir si nécessaire à l'intérieur de celle-ci. Le cendrier 3 qui est fixé de manière appropriée au châssis 7 est réuni à l'extrémité correspondante du tambour 1 par l'intermé- diaire d'un joint tournant 34 réalisé de manière semblable à celui 26. On notera que le tambour 1 pénètre dans le cendrier 3 par une partie cylindrique alors que le diamètre de ce tambour est identique à celui du débouché de la chambre de chargement 2, un déflecteur 35 étant prévu entre des deux éléments de l'incinérateur en vue d'empêcher dans la mesure du possible aux détritus de parvenir jusqu'a l'intérieur du joint tournant 26. Comme montré en fig. 5, le joint 26 précité comprend une virole extérieure creuse 36 présentant en section transversale une forme rectangulaire et dont l'intérieur est rempli d'une matière isolante pour des raisons qu'on expliquera mieux plus loin. L'une des extrémités de la virole 36 est réunie à l'enveloppe 20 de la chambre de chargement 2 par l'intermédiaire de secteurs 37 (fig. 1) espacés de manière à laisser entre eux des ouvertures 38 faisant commu niquer la partie interne du joint 26 avec l'extérieur. Ces ouvertures sont fermées par des couvercles 39. Les secteurs 37 et les couvercles 39 comportent, comme la virole 36, un calorifugeage de manière à ce que le joint 26 soit isolé thermiquement par rapport à l'extérieur. Les couvercles 39 sont associés aux secteurs 37 par tout moyen approprié par exemple par un boulonnage non représenté. La face intérieure 36a de la virole 36 (fig. 5) est solidaire d'une cloison annulaire 40 disposée à une certaine distance des secteurs 37 de manière à déterminer un compartiment annulaire 41 dont le rôle sera mieux expliqué plus loin. Le bord de la virole 36 opposé à celui qui est associé aux secteurs 37, est pourvu d'une collerette radiale 42 réalisée sous la forme d'un flan de tôle annulaire. Autour de l'ouverture de cette collerette on a prévu un joint 43 en néoprène dont la lèvre prend appui contre l'extérieur du tambour 1. L'enveloppe 8 du tambour 1 porte au droit de la virole 36, deux brides creuses 44, 45 dont le volume intérieur est rempli d'une matière isolante. La périphérie de ces brides porte des profilés 46 en forme de U qui sont imbriqués avec d'autres profilés identiques 47 portés par la face interne 36a de la virole 36. Les faces extérieures des brides 44, 45, sont pourvues de profilés 48 présentant la forme de cercles de section rectangulaire tandis que les faces internes de la cloison 40 et de la collerette 42 sont munies de profilés semblables 49 qui présentent une section identique mais un diamètre inférieur. Les épaisseurs des profilés 48 et 49 sont telles qu'ils constituent des chicanes entre respectivement la cloison 40 et la bride 44, et la collerette 42 et la bride 45. De même, les profilés 46 et 47 constituent des chicanes sans qu'aucun contact tournant n'existe. L'espace 50 situé entre les deux brides 44 et 45 et la virole 36 est convenablement relié au canal d'arrivée 24 de l'air comburant (fig. 4) de sorte que celui-ci circule à l'intérieur du joint 26, les chicanes dont on a parlé plus haut évitant autant que possible les fuites de cet air comburant. Le joint 43 qui n'est sollicité depuis l'intérieur que sous une pression très réduite, par suite de la détente de l'air comburant sous pression dans les différentes chicanes, évite pratiquement toute fuite de cet air en direction de l'extérieur. Du côté opposé, les fuites d'air comburant présentent beaucoup moins d inconvénients puisqu'elles sont récupérées en direction de l'enceinte intérieure 14 à travers le compartiment 41. Au droit de l'espace 50, l'enveloppe 8 du tambour 1 est percée d'ouvertures 51 (fig. 6) qui débouchent dans les gaines 11, 12 et 13. L'enveloppe 8 est entourée extérieurement par un manchon 52 de faible largeur présentant à sa partie basse une portion rectiligne 53 comportant des perforations 54 de dimensions égales aux ouvertu- res 51 de l'enveloppe 8. Le manchon 52 est relié à la face 36a de la virole 36 au moyen d'entretoises 55. La portion rectiligne 53 du manchon 52 est pourvue de bords tombés 56 relevés à l'horizonta- le dans lesquels coulisse un registre 57 dont les parties pleines 58 sont destinées à obturer plus ou moins les perforations 54.L'une des extrémités d'une vis 59 coopérant avec un écrou fixe 60 solidaire de la virole 46 est attelée au registre 57 tandis que son extrémité opposée est associée à un organe de manoeuvre tel qu'une manivelle 61. Le joint rotatif 34 prévu entre le tambour 1 et le cendrier 3 est, comme mentionné plus haut, réalisé suivant le meme principe que le joint 26, mais il ne comporte pas l'espace annulaire 50 prévu pour l'amenée de l'air comburant dans le joint 26. Le fonctionnement découle des explications qui précèdent Les détritus à incinérer sont engagés dans l'enceinte 14 par l'intermédiaire de l'ouverture 19 de sorte qu'ils s'accumulent dans la chambre de chargement et au début de l'enceinte 14 du tambour 1. Le brûleur 31 est alors allumé de manière à provoquer la combustion des détritus. La fumée produite par cette combustion s'échappe par la cheminée 22. L'air comburant est envoyé sous pression dans la gaine 25 qui entoure la cheminée 22 de sorte qu'il ne se réchauffe que de manière relativement faible au début de l'opération, mais dès que les détritus sont fortement embrasés la température des fumées devenant très importante l'air comburant peut atteindre aisément une température supérieure à 5000 C. Le tambour 1 tourne sur les ensembles 6 de manière alternative grâce à des moyens non représentés. L'amplitude du déplacement est telle que chacune des gaines 1i, 12, 13 vient successivement se placer à l'horizontale. En partant de la position montrée en fig. 7 pour arriver à celle représentée en fig. 8 l'amplitude est d'environ 1200. Grâce à la disposition des perforations 54, l'air comburant circulant dans l'espace 50 n'est insuflé que dans la gaine située au-dessus de la portion 53 du manchon 52 ctest-à-dire dans celle se présentant à la position la plus basse L'air passe à travers les buses 15 pour venir activer la combustion des déchets. On notera que le profil partiellement polygonal de l'enceinte intérieure 14 du tambour 1 permet, lors de la rotation de ce dernier, de retourner les déchets de manière à mélanger leurs éléments ce qui facilite leur combustion. D'autre part, la partie arrondie de ltenceinte 14, et qui peut être assimilée à la voûte d'un four, n'est jamais refroidie par contact avec les déchets de sorte que son action réfléchissante est totale. Grâce à la température élevée de l'air comburant on ne constate pas l'apparition de points de rosée au niveau des buses 15. Comme il va de soi, on peut additionner une certaine quantité d'oxygène pur à l'air comburant de manière à activer la combustion. Au fur et à mesure de leur combustion les détritus forment des cendres qui sont acheminées par gravité en direction du cendrier 3 à partir duquel elles se déversent par l'intermédiaire de la goulotte 28. Les éléments des détritus qui viendraient à passer sous le déflecteur 35 sont recueillis dans le compartiement 41. Périodiquement on peut extraire ces éléments dudit compartiment en démontant les couvercles 39 situés à la base du joint tournant 34. Ainsi on est assuré qu'aucun déchet ne puisse venir détériorer les chicanes de ce Joint. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qutà titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1 - Incinérateur de détritus du genre comprenant un tambour central rotatif de forme générale tronconique disposé entre une chambre de chargement et un cendrier fixes, caractérisé en ce que son enceinte intérieure présente en section transversale un profil au moins partiellement polygonal qui détermine avec l'enveloppe extérieure tronconique du tambour un nombre correspondant de gaines indépendantes destinées à amener l'air comburant dans l'enceinte, tandis qu'on prévoit un distributeur permettant de n insuffler cet air comburant que dans la partie la plus basse de 1 enceinte précitée. 2 - Incinérateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte présente en coupe transversale une section constituée par un demi-cercle et un demi-hexagone, le mouvement rotatIf du tambour étant alternatif, et d'amplitude telle que les trois faces de ce dèmi-hexagone se présentent successivement à l'horizontale. 3 - Incinérateur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'air comburant est porté à une température telle qu'on évite la formation du point de rosée lorsque cet air arrive en contact avec les déchets incandescents. 4 - Incinérateur suivant la revendication 3 caractérisé en ce que l'air comburant est réchauffé par circulation sous pression dans une gaine d'amenée qui entoure la cheminée d'échappement des gaz brûlés et à contre courant par rapport à l'écoulement de ces derniers. 5 - Incinérateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité tournant situé entre le tambour et la chambre de chargement comporte un espace annulaire pour la circulation de l'air comburant, chacune de ses faces latérales étant pourvue de chicanes successives destinées à détendre cet air en vue de limiter son cheminement ves l'extérieur, tandis qu'un compartiment de récupération des déchets est prévu entre l'extrémité du tambour et la face latérale correspondante du joint tournant considéré. 6 - Incinérateur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le compartiment de récupération des déchets est accessible depuis l'extérieur en vue de permettre son nettoyage. 7 - Incinérateur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les parois extérieures du joint tournant situé entre le tambour et la chambre de chargement sont calorifugées. 8 - Incinérateur suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'en vis-à-vis de espace annulaire du joint situé entre le tambour et la chambre de chargement, on place à la périphérie de l'enveloppe extérieure du tambour un manchon fixe convenablement muni d'ouvertures et pourvu à sa partie inférieure de perforations destinées à permettre l'accès de l'air comburant dans chaque gaine d'amenée de cet air. 9 - Incinérateur suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'on prévoit un registre permettant de faire varier la section des perforations du manchon fixe. 10 - Incinérateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif approprié permet d'additionner de l'oxygène à l'air comburant.