Brevet FR2304050A1 — publié le 19761008

La présente invention concerne un recupérateur en céramique, à canaux courant horizontalement et verticalement condui sant séparément les fluides échangeurs de chaleur et qui sont formés par des brlq'ies moulées assemblées horizontalement et verticalement par rainures et languettes. De tels récupérateurs, tels que ceux décrits par exemple ment par le brevet allemand 1 139 601, font partie de ceux actuelleutilisés. Ils sont constitués par des briques tubulaires pour- vues à leurs extrémités de brides polygonales par lesquelles les briques, que l'on peut poser couchées ou dressées, sont moins toyées, en directions horizontale et verticale, au moyen de nortier et d'un garniture réfractaire de joint.On crée de cette façon entre les brides des espaces par lesquels on fait passer dans une première direction l'un des fluides dans des espaces extérieurs entourant les briques tubulaires et l'autre fluide dans les espaces intérieurs des briques, dans une seconde direc- tion, perpendiculaire à la précédente. Indépendamment du fait que ces uriques tubulaires exigent des procédés de fabrication passablement coûteux, leur assemblage ne répond pas parfaitement, du fait ep particulier des surfaces relativement étroites de pourtour des @rides, à toutes les conaitions de fonctionnement que doivent présenter les récupérateurs. C'est ainsi qu'apparaissent, notamment du fait de la mnins bonne tenue des briques aux cocus thermiques au niveau des surfaces d'assemblage des brides, des défauts d'étanchéité qui conduisent assez souvent à des perturbations sérieuses de fonctionnement Un autre récupérateur connu, décrit par le brevet allemand 964 534 est constitué par des briques présentant un certain nombre d'espaces creux communicants entre briques pesées l'une sur l'autre. Sur les faces où débouchent ces espaces creux ces briques portent dos brIdes à rainures et languettes permettant de jointoyer de façon étanche aux gaz au moyen de nortier, les briques posées l'une sur l'autre et dont les colonnes sont disposées en rangées l'une derriere l autre de manière à obtenir, au moyen de briques d'écartement entre ces rangées, des espaces par lesquels passe l'un des fluides à contre courant de l'autre, passant dans les espaces creux des briques. Il est évident que des briques à espaces creux trave--iiers sont de fabrication aussi difficile et coûteuse que les briques tubulaires d'un récupérateur tubulaire. D'autre part, le mode articulé de construction obtenu au moyen de briques supplémen- tires d'écartement nuit dans certains cas à la compacité intérieure du récupérateur. Entin, dans les espaces compris entre les rangées de briques de volumes relativement importants, des courants gazeux incontrôlables peuvent prendre naissance, qui ne permettent pas un échange thermique pleinement efficace et ont en outre pour conséquence que les surfaces d'échange de chaleur ne sont pas exposées de façon uniforme. La présente invention a pour objet, en utilisant une brique moulée comme élément de forme et de dimensions appropriées, ne posant pas de problème technico-économique de fabrication, de simplifier la construction du récupérateur et d!amélicLer son rendement. A cette fin, un récupérateur du type défini initialement est essentiellement caractérisé suivant l'invention en ce que les briques utilisées à la construction du récupérateur présentent d'un coté la demi-section transversale d'une section de canal horizontal et, du côté opposé, la demi-section transversale d'ure section de canal vertical et en ce que ces briques sont jux-saposées en couches horizontales superposées, à demi-sections transversales en ligne d'une brique à l'autre.On obtient ainsi une structure compacte et résistante du récupérateur, toutes les faces extérieures des briques servant de faces d assemblage d'u- ne brique à l'autre et créant une structure unitaire jointive et étanche, dont les canaux horizontaux et verticaux opèrent un guidage propre et répondant convenablement aux exigences techniques des écoulements de fluides, des fluides échangeurs de chaleur. La forme extérieure simple des briques moulées, ayant des dimensions commercialement courantes, pernet des épaisseurs de paroi optimisant les échanges thermiques, sans que lors de la fabrication des briques des proportions anormales de rebuts soient à craindre. On aboutit dans l'ensemble à un récupérateur dont le mode de construction est amélioré et dont le rendement thermique est augmenté. On peut d'un autre coté aussi fabriquer les briques culées proposées en qualités séciales de nagnésite et ae forstérite, avec les épaisseurs nécessairement minces de parois qu'exigent ces matériau en raison du risque qu'ils comportent d'accumula- tion de chaleur et saris pour cela avoir à coopter sur des proportions non-économiques de rebuts. Les briques suivant I 'invention présentent avantageusement sur les faces où débouchent lesdites deni-sections transversales de canaux horizontaux et verticaux des moitiés symétriques ae rainures et de languettes entourant les sections transversales de canaux, de sorte que les différentes briques qui sont assemblées en rangées à la suite l'une de l'autre et ôte à côte s'assemblent entre elles par emboîtage desdites rainures et languettes. Ceci assure une étanchéité sûre en fonctionnement, aussi bien des canaux horizontaux dans lesquels passent par exenple des fumées que des canaux verticaux conailisant l'air à échauffer. En ce qui concerne la formation des surfaces intérieures des canaux, il s'est avéré intéressant de faire profilées, par exemple ondulées, celles des deni-secsions transversales pour- canaux verticaux des briques', conduisant le fluide à échauffer. La section dès lors réduite de ces canaux permet d'augmenter la vites- se d'écoulement du fluide, ce qui entraîne un accroissenent efficace des transferts de chaleur. On peut poser les briques à sec oules maçonner au moyen de mortier. Le maçonnage des briques confère aux canaux horizontaux et ver-ticaux une étanchoité supplémentaire et est er conséquence à préférer lorsque les conditions de fonctionnement amènent àexiger une étanchéité en service particulièrement sûre, par exemple lorsque les fluides échangeurs de chaleur sont sous des prezsions différentielles relativement grandes ou bien lorsque ces fluides ;ont susceptibles de former des mélanges détonants créant un risque d'explosion en cas de court-circuits. On peut poser les briques une par une ou bien par ensembles de construction. Il est bon dans ce second cas que ces ensembles soient constitués chacun de deux briques liées au mortier réfractaire par leurs faces présentant les ênes sections de canal. En ce qui concerne la poursuse de la construction du récu pérateur il est proposé suivant l'invention que sar les faces de plancher de plafond et, le cas chéant entre couches horizontales de biques, soient disposés des plans en plaques de céramique qui présentent des ouvertures de passage de sections cores- pondantes aux canaux verticaux, avec rainures et languettes, et dont la surface unitaire s'étend à deux grandes faces de briques juxtaposées.On réalise ainsi, côté plancher et plaiond, une fermeture propre du récupérateur et on peut en outre, par des surfaces intermédiaires en de telles plaques, en choisissant convenablement son épaisseur, compenser facilement des différen- ces de niveau quand on incorpore un nouveau récupérateur dans une chambre déjà existante. On peut agrandir les surfaces-en plaques au-delà des dimenions au sol du récupérateur au moyen de plaques sans ouvertures de passage verticales, par exemple pour compléter le volume du récupérateur proprement dit par des espaces d'amenée, d'évacuation et de déviation des courants de fluides. L'invention propose en outre que le récupérateur présente, montre les ouvertures de débouchés des canaux horizontaux, des verrous verticaux engagés par des languettes dans des rainures des briques. On obtient surtout par là une étanchéité supplé ment-airo au niveau de la surface verticale d'assemblage commune à deux briques adjacentes par les moitiés de section verticale entre les canaux verticaux et-la face extérieure du récupérateur. Il est bon qu'en avant d'au moins une des faces extérieures du récupérateur présentant des canaux horizontaux soit disposé un mur, pourvu d'ouvertures de nettoyage normalement fermées par des tapes, de manière à-permettre le nettoyage des canaux hori zontaux à partir de l'extérieur.Il est enfin intéressant que l'une au moins des faces extérieures du récupérateur, dépourvue transversales de débouchés de canaux, s'appuie par des demi-sections/ouvertes contre une paroi de la chambre du récupérateur, moyennant quoi on peut disposer, par exemple dans le cas où ce;scut les demi- sections transversales verticales de canaux verticaux qui sont en appui, dans les parties des demi-canaux les plus proches ae l'extérieur un matériau d'étanchéité en forme de tresses a'amian- te ou similaire. L'invention sera mieux comprise par la description ci-après d'une forme préférée de réalisation, d'un récupérateur, dornée à titre d'exemple en référence åUX dessins annexés, dans lesquels - la figure n est une vue en perspective d'une brique mou- lée pour récupérateur - la figure 2 est une vue de face de la même brique, prise en direction de la flèche k ae la figure 1 - la fiure 3 est une vue de profil de la même brique de la figure 2 - la figure 4 est une vue de profil d'un ensemble de construction fait de deux briques accolées i - la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4, mais de deux briques accolées d'une autre façon - la figure 6 est une vue en perspective en partis coupée d'un récupérateur - les figures 7 et 8 sont des vues en perspective de détails à plus grande échelle que celle dc la figure 6, et montre respectivement deux possibilités de construction du récupérateur dans la région d'un mur de la chambre du récupérateur. Sur les dessins on a désigné par 1 une brique moulée consti- tuant l'élément approprié proprement dit de construction du récupérateur. Elle est de forme générale prismatique et présente sur l'une de ses grandes faces, un évidement 2 s'étendant parallèlement à la direction longitudinale du prisme, laissant une section droite en forme de U et constituant la demi-section transversale d'un canal horizontal, tandis que sur la face opposée un évidement analogue, de direction perpendiculaire à celle du précédent, mais dont le fond présente des ondulations profilées 5, constitue la demi-section transversale d'un canal appelé à être vertical.A l'une des petites faces où débouchent les demi-canaux 2 et 3, les briques 1 présentent une rainure dans la section transversale 2a ou 3a et aux faces opposées une languette complémentaire 2b ou 3b. Coure le montrent les figures 4 et 5, deux telles briques i peuvent toujours être assemblées en un élément - construction et cela de façon que les faces ouvertes soient formées successivement par les demi-sections transversales de canaux horizontaux 2 (figure 4) ou par les demi-sections transversales de canaux verticaux 3 (figure 5). Pour construire le récupérateur suivant la f ige G, on se sert de briques moulées 1 et de plaques 4. On commence Sa- poser sur des poutrelles profilées 5 du plancher et la base 6 d'une chambre 7 de récupérateurS des plaques 4 en un lit horizontal côte à côte leurs petites aces. Chaque plaque a une ouverture verticale de passage 8 correspondant aux dimensions des sections transversales de deux fonds verticaux à canaux 3 de briques 1. Les plaques 4 présentent en outre tout autour des ouvertures de passage 8, d'un côté une rainure 8a et de l'autre une languette 8b analogues aux rainures 3a et languctte 3b for mées dans les briques. Sur le plan de plancher 9 formé par les plaques 4 sont assemblées les briques 1, de façon que les demi-sections de canaux 2 ou 3 coopèrent d'une brique à l'autre, que les rainures et languettes 2a et 2b ou 3a et 3b s'engagent les unes dans les autres horizontalement et verticalement et cela par couches successives en formant ainsi un récupérateur à canaux traversiers 10, Il orientés horizontalement et verticalement respectivement. Le récupérateur est fermé sur le haut par un plafond 12 également cons-titué par des plaques 4.- Deux de ses faces extérieures opposées sont en contact immédiat avec les parois de la chambre 7 du récupérateur.Comme le montre la figure 7, on peut s'arranger pour que, du côté par lequel on co-mmence la construction de la cham- bre 7, les briques 1 s'appliquent, sur les plaquas 13 de parois de chambre, par leur surface présentant les débouchés des demicanaux verticaux, les deux demi-canaux verticaux les plus proches de ladite face extérieure du récupérateur logeant des joint3 -réfractaires d'étanchéité 14, alors que ceux se trouvant entre ces joints extrêmes d'étanchéité servent a faire passer vertical lement l'un des fluides. On peut aussi comme le montre la figure 8, construire le récupérateur de façon que ce soient les surfaces des briques présentant les demi-canaux horizontaux 2 qui s'appuient sur les plaques 13 de paroi de chambre. Dans les deux cas les briques de la face opposée c1u récupérateur sont coupées a l'épaIsseur nécessaire pour couvrir exactement l'étendue de la chambre de récupérateur ou bien des plaques de paroi 13 sont prévues dans les espaces intermédiaires restants. Au long des faces extérieures restantes du récupérateur sont disposés entre les canaux horizontaux 10 des verrous verticaux 15, qui s'engagent par des languettes en queue d'aronde 16 dans des rainures correspondantes 17 des briques 1. A cette fin taute brique 1, aboutissant a l'une desdites faces extérieures, présente au long de ses arêtes vertIcales extérieures des demi-rainures 17 appelées à coopérer avec une languette 16 en queue d'aronde. Les verrous verticaux 15 (voir figure 8) sont surtout disposés pour assurer l'étanchéité, au niveau de la surface verticale 19 commune à deux briques. entre les canaux verticaux 11 et l'extérieur, ainsi que pour guider les courants de flues aux extrémités des canaux horizontaux 10. D'un côté au moins du récupérateur est bâti, en avant des verrous verticaux 15, un mur 20 formant un espace 21 emprunté par le fluide passant dans les canaux horizontaux 10.Le mur 20 est constitué par des briques 28 analogues aux briques 1, mais sans demi-sections à canaux verticaux, de sorte qu'en assemblant des briques 28 on forme seulement dss ouvertures horizontales 22, permettant de nettoyer les canaux horizontaux 10 à partir de l extérieur. Les ouvertures de nettoyage 22 peuvent de leur côté extérieur être fernées au moyen de tapes 23. La face du récupérateur, opposée au mur 20, enferme, en même temps que la chambre 7, l'espace 24, divisé par un pan intermédiaire 25, au niveau supérieur duquel sont disposées des plaques 4 dans le récupérateur. Comme le montre en particulier la figure 6, le fluide (flèche 26) passant dans les canaux horizontaux 1G du récupérateur, dans 1 cas présent des fumées chaudes, entre dans le récupérateur audessus du plan intermédiaire 25, estienvoyé vers le bas de l'espa- ce 21 et sort par la moitié inférieure du récupérateur. L'autre fluide (flèche 27), passant dans les canaux verticaux 11, de façon appropriée pour réchauffer l'air de combustion, arrive de dessous du plancher 9, dans le récupérateur et en sort au-dessus du plafond 12. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Récupérateur en céramique, à canaux courant horizontalement et verticalement, conduisant séparément le fluides écnan- geurs de chaleur et qui sont formés par des briques moulées as- semblées horizontalement et verticalement par rainures et languettes, caractérisé en ce que 1es briques moulées (1) présentent d'un côté la demi-section transversale (2) d'une section de canal horizontal (10) et, du côté opposé, la demi-section transversale (3) d'une section Çe canal vertical (11) et en Ce que ces briques sont juxtaposées en bouches horizontales superposées, à demi-sections transversales en ligne d'une brique à l'autre. 2.- Récupérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les briques moulées (1) présentent, sur les faces où débouchent lesdites demi-sections transversales de canaux horizontaux (2) et verticaux (3), des moitiés symétriques de rainures (2a, 3a) et de languettes (2b, 3b) entourant les sections trans versales de canaux. 3.- Récupérateur selon la revendication I ou- 2, caractérise en ce que les d-emi-sections transversales (3)-pour canaux verticaux des briques moulées (1) sont profilées. 4.- Récupérateur selon l'une des revendications 1 à 3, carac- @érisé en ce que les briques sont liées deux à deux par des faces ayant même derli-section transversale de canal (2 ou 3) au moyen de mort-ier réfractaire, de manière à former chaque fois un élé- ment de construction. 5.- Récupérateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, sur les faces de plancher et de plafond et, le cas échéant entre couches horizontales de briques sont dispcsés des plans (9, 12, 25) en plaques de céramique (4) qui présen- tent des ouvertures de passage (8) de sections correspondantes aux canaux verticaux (11) avec rainures (ba) et languettes (8b) et dont la surface unitaire s'étend à deux grandes faces de briques moulées (1) juxtaposées. 6.- Récupérateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'entre les ouvertures de débouchés des canaux horizontaux (10) sont disposés des verrous verticaux (15) engagés par des languettes (16) dans des rainures (17) des briques mou- lées (1). 7.- Récupérateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que avant d'une au noills des faces extérieures du récupéra- teur présentant des canaux horizontaux (10) est disposé un mur (20) pourvu d'ouvertures de nettoyage (22) normalement fermées par des tares (2)"). 8.- Récupérateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'une au moins des faces extérieures du récupérateur, dépourvue de débouchés de canaux, s'appuie par des demi-sections droites ouvertes (2 ou 3) contre une paroi de la chambre du récupérateur.