Brevet FR2266127A1 — publié le 19751024

L'un des moyens utilisés pour opérer le traitement de matières à haute température est le vouer tournant qui est constitué par une enveloppe ou paroi cylindrique en acier, revptue intérieurement par un resttescet de matière réfractaire dans la zone où la dite enveloppe sn acier ne serait pas susceptible de résister à la chaleur des gaz et des matières ehaudes qui parcourent intérieurement le four. Par la conjugaison de l'effet de la matière réfractaire de revêtement qui limite la transmission de la chaleur de l'intérieur du four vers la paroi et de l'effet de transmission naturelle de la chaleur de la paroi vers l'ambiance extérieureX la température de la dite paroi se maintient à une température intermédiaire entre celle de l'intérieur et celle de l'ambiance. Par un choix judicieux des caractéristiques de la ratière réfractaires la température de la dite paroi se maintient & une valeur convenable pour éviter sa détérioration et assurer sa resis- tance. Telle est la pratique qui procure des résultats satisfaisants dans les situations courantes où la dite paroi peut à la fois être efficacement protégée par la conjugaison d'un revêtement réfractaire et un effet de refroidissement. sel n1 est pas le cas d'une extrémité de tour lorsque la situation de cette extrémité est très chaude et que cette extrémité pénètre dans une enceinte à haute température. Dans une telle situation à la fois la protection efficace par la matière réfrac- taire est difficile, ce qui expose la paroi d'acier du tube tournant à une transmission de chaleur intense, et le refroidissement naturel de la dite paroi est gOné par la paroi de l'enceinte dans laquelle le tube tournant pénètre. Dans une telle situation, il est de pratique courante d'augmenter 11 efficacité de l'effet de refroidissement par soufflage direct d'air sur les extrémité s des parois cylindriques de fours. L'efficacité de cette pratique est cependant limitée et ne permet pas de limiter l'élévation de température de I extrémité de la paroi d'acier à une valeur raisonnablement assez basse lorsque la tempéra- ture de l'enceinte dans laquelle le tube pénètre est très élevée. D*homme de l'art connaît depuis longtemps, particulièrement en cimenterie, l'intérêt qu'il y a à procurer un refroidissement efficace des extrémités de fours tournants qui conditionne leur bonne tenue. Il sait aussi depuis longtemps l'intérêt évident qu'il y a à permettre l'augmentation des températures dans les zones d'extrémités des fours tournants et que cette augmentation est limitée par la tenue des extrémités. Aussi accueillera-t-il avec intertt la présente invention d'autant mieux qu'elle metenoeuvre des matières, sel et acier, qui sont utilisées ailleurs avec sécurité et satisfaction depuis longtemps dans des conditions de températures d'emploi analogues, par exemple pour contrtler la température de catalyseurs vers 4000 a L'objet de la présente invention est de proposer un dispo- sitif de refroidissement dJune extrémité de paroi d'gazier de tube tournant, dans les situations où la pratique du soufflage direct d'air sur l'extrémité de paroi est d'efficacité insuffisante. La caractéristique essentielle de ce dispositif consiste en ce qu'il comprend, dans la région d'extrémité du four, une cavité annulaire s 'étendant autour du pour tournant et contenant un sel fondu ou un mélange de sels favorisant l'échange thermique. On décrira maintenant l'invention plus en détails en référence au dessin annexé dont la figure unique représente en demi-coupe axiale une extrémité de four tournant avec un exemple de mise en oeuvre de l'invention. La paroi cylindrique d'acier i doit 8tre refroidie efficacement au voisinage de son extrémité 2.Pour ce faire on dispose autour de cette paroi 1 et aboutissant à l'extré- mité 2 une paroi 3 qui détermine autour de la paroi 1 un espace annulaire 4. Oette paroi 3 est par exemple constituée par une portion de-aylindre coaxial au cylindre de la paroi 1, raccordée & BR extrémités d'une part à l'extrémité de paroi 2, d'autre part au cylindre 1. L'espace annulaire 4 contient un sel tel qu'utilisé industriellement à température de fusion relativement basse. Il existe des mélanges à base de nitrites et nitrates de sodium et de potassium, stables jusqu'au-delà de 400 C et fondant vers 1500 O dont l'utilisation est particulièrement adaptée à la mise en oeuvre de la présente invention. La quantité de sel contenue dans la cavité 4 n'occupe pas la totalité du volume de cette cavité, de sorte que sous l'effet de l'expansion thermique du sel ne se développent pas des pressions exagérées. On comprendra que, lorsque la température de la paroi 1 et de son extrémité 2 s'élève au-dessus de la température de fusion du sel (généralement vers 150 C), le sel fond et transfère etfioa- eement la chaleur à la paroi 3. La paroi 3 a un développement convenable ainsi qu'il tombe sous le sens de l'homme de l'art pour que la chaleur reçue par la paroi 1 et son extrémité 2 et efficacernent transférée par le moyen du sel fondu & la paroi 3 soit dissipée par cette paroi pour maintenir l'ensemble à la température souhaitée, par exemple vers 250 a. On comprendra que le refroidissement de la paroi 3 pourra se faire naturellement soit à paroi lisse, soit avea adjonction d'ailettes (non représentées), l'air de refroidissernent circulant librement autour de cette paroi et de ces ailettes, On pourra aussi forcer la circulation de l'air. Selon la figure, la matière réfractaire 5 protège la paroi cylindrique d'acier 1. De tube tournant tourne autour de son axe 6. Dans le cas de situations de températures d' extrémités de fours très sévères, on pourra disposer entre la paroi 3 et la paroi 1 une paroi 7, coaxiale aux parois 1 et 3, et munie de cloisonne ments hélicoïdaux (non représentés pour clarifier la figure) s'étendant soit vers la parei 1, soit vers la paroi 3 de manière & BR manière des vis d'Archi- mède, augmentant l'efficacité du refroidissement de l'extrémité chaude 2. Un homme de l'art comprendra facilement que Itefficacité améliorée de ce système par rapport au système de refroidissement direct par l'air directement soufflé provient de ce que la transmission de la chaleur de la paroi au sel fondu donne lieu & BR transmission de la chaleur de la paroi à l'air par refroidissement direct à l'air soufflé donne lieu à des coeffieients de transmission de 11 ordre de dizaines de calories par m-heure-degré. On a exposé l'utilité de la précaution qui consiste en ce que le sel ne remplisse pas entièrement la cavité annulaire afin de limiter les pressions dans cette cavité. On comprendra qu'à cet effet l'intérieur de la cavité peut ttre aussi en communication avec le milieu ambiant par l'intermédiaire dune canalisation courbe enroulée, comuniquant une part par une extrémité avec la cavité, d'autre part par l'autre extrémité avec l'atmosphère. On comprendra aussi l'intérérêt qu'il y a à ce que la cavité ne soit pas entièrement remplie de sel, afin qu'il en résulte au cours de la rotation de la machine un effet de déplacement relatif du sel par rapport aux surfaces à refroidir qui est favorable au --refroidissement. R E V E N D I C A T I O N S. 1. Dispositif pour le refroidissement d'une extrémité de four tournant, caractérisé par la disposition, dans la région d'extrémité du pour, d'une cavité annulaire contenant un sel fondu d'échange thermique ou un mélange de tels sels et s'étendant autour du four tournant à partir de son extrémité à refroidir sur une étendue correspondant à l'effet de refroidissement à obtenir. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le sel ne remplit pas entièrement la cavité. 3. Dispositif selon la revendication 2, comportant un moyen à vis d'Archimède pour forcer la eiroulation du sel. 4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la cavité annulaire est mise en coxunication avec le milieu ambiant par une canalisation courbe enroulée. 5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le refroidissement est accéléré par des ailettes d'échange de chaleur. 6. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le refroidissement est accéléré par soufflage d'air. 7. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la cavité annulaire est garnie dtun mélange classique de nitrates et de nitrites de sodium et de potassium à peint de fusion voisin de 150 C.