Brevet FR2348454A1 — publié le 19771110

La présente invention a pour objet, par soufflage forcé de fluides gazeux ou liquides, combustibles ou non, de permettre les échanges thermiques, physiques ou chimiques au sein de la matière en mouvement contenue dans un échangeur cylindrique tournant, tel que four, séehoir, refroidisseur, etc... Nous allons plus particulièrement décrire le procédé lorsque les échanges thermiques sont utilisés pour refroidir avec de l'air une matière telle que le clinker sortant d'un four rotatif. A ltheure actuelle, les principaux systèmes de refroidissement, sont 1. - refroidisseur rotatif, 2. - refroidisseur à grille, 3. - refroidisseur satellite, consistant en une couronne de cylindres placée à l'extérieur du four. En I et 3, 11 air circule par convection sous 11effet de l'aspiration de la cheminée ou du ventilateur d'exhaure du four lui-même. En 2, l'air est soufflé sous les grilles du refroidisseur. Tous ces systèmes de refroidissement ont pour but, d'une part de refroidir la matière en mouvement, le clinker dans un four à ciment, suffisamment pour permettre sa manutention, et d'autre part de récupérer la chaleur par élévation de température de l'air de refroidissement, facilitant sa restitution, si nécessaire, à l'endroit adéquat. Dans les cas 1 et 3, le contact de l'air se fait uniquement à la surface de la couche de matière, le dispositif rotatif assurant un brassage continu de la matière. Dans le cas 2, le contact de l'air se fait à travers toute la couche de matière, mais les grilles de divers types, en mouvement alternatif ou continu, ne favorisent pas la formation d'une couche d'épaisseur constante régulièrement brassée. L'air de refroidissement a tendance à passer aux endroits où la couche de matière est moins épaisse ; la matière est alors refroidie très irrégulièrement, et demande un volume d'air excessif. Dans tous les cas, la perte d'énergie est importante. L'innovation de la présente invention consiste en un pro céde qui fait passer l'air à travers la matière en mouvement, brassée régulièrement dans un système rotatif. Le procédé a pour objet, par soufflage forcé de fluides gazeux ou liquides, combustibles ou non, de permettre les échanges thermiques de matière en mouvement contenue dans un échangeur cylindrique tournant, tel que four, séchoir, refroidisseur, etc... I1 comprend des injecteurs traversant la paroi d'un échangeur tournant, insufflant à travers la matière en mouvement des fluides gazeux ou liquides, combustibles ou non, dont- le débit est régulé par des vannes télécommandées. Les fluides sont amenés aux injecteurs par des tubes fixés à l'échangeur tournant. Les tubes sont alimentés, pour l'air, par un ou plusieurs ensembles moteurs-ventilateurs, fixés à l'extérieur de la paroi tournante, l'énergie électrique nécessaire à leur fonctionnement est amenée par des cercles conducteurs liés à l'échangeur glissant sur des pantographes fixés par rapport au sol. Dans un cas plus général, ltamenée des fluides, qu'ils soient gazeux, liquides, combustibles ou non, peut être réalisée par un tube placé dans l'axe de l'échangeur tournant, la liaison étant assurée par un joint tournant. Elle s'applique aux refroidisseurs actuels, mais peut également permettre d'équiper la partie aval, élargie ou non, des fours rotatifs, tels que les fours à ciment. La figure 1 montre la perspective de l'installation. Elle comprend un ou plusieurs ventilateurs 1 insufflant l'air pris à l'extérieur à travers une couronne de tubes 2 fixée au four 3 et tournant avec lui. Les ventilateurs 1 sont mus par des moteurs alimentés en force motrice électrique par des cercles conducteurs 4 sur lesquels glissent des pantographes 5. Sur les tubes 2 sont judicieusement répartis les injecteurs 5 traversant la paroi du four 3 insufflant l'air à travers la matière M en mouvement continu du fait de la rotation du four 3. La figure 3 montre une section du four 3. On y voit les injecteurs 6 traversant la paroi 3 du four et son revêtement intérieur 7. Les injecteurs 6 ont pour mission d'insuffler l'air à travers la- matière M en mouvement, tel le clinker dans un four à ciment Leur débit est réglé par des systèmes de vannes 8 télécommandées placées sur les tubes d'amenée d'air. Celles-ci ont pour mission d'insuffler.la quantité nécessaire d'air dans la matière en mouvement, en fonction de l'échange thermique souhaité. I1 est à noter que les ventilateurs peuvent être installés ou non sur le four tournant.En installation fixe, l'amenée d'air aux tubes alimentant les injecteurs peut être réalisée par un tuyau d'amenée placé dans l'axe du four, l'étanchéité étant assurée par un joint tournant 9, -tel que représenté dans la figure 2. Ce procédé, qui peut être utilisé comme on vient de le décrire pour refroidir la matière en mouvement dans la partie aval, élargie ou non, d'un four rotatif cylindrique tel que le four à ciment, peut être appliqué au refroidissement de toute matière en mouvement à l'intérieur d'un cylindre rotatif. Il peut aussi, par l'emploi de fluides gazeux ou liquides, combustibles ou non, permettre tous échanges physiques ou chimiques entre les fluides et la matière en mouvement dans un échangeur rotatif, tels : le séchage, le chauffage, la réduction, l'oxydatiai Dans le cas de fluides autres que l'air, leur amenée au système d'injecteurs pourra être réalisée - soit d'une manière continue, à l'aide dhun joint tournant (voir figure) - soit à partir d'un réservoir lié d'une manière permanente ou non à l'échangeur tournant. a) Dans ce cas où le réservoir est lié d'une manière permanente, son alimentation (par exemple en eau, mazout, liquides non volatils en général) se fera par pompage du liquide par l'intermédiaire d'un tube radial tournant avec l'échangeur rotatif et plongeant pendant sa course inférieure, dans un bac contenant le liquide et situé au sol. L'aspiration sera réalisée grâce à une pompe liée à l'échangeur tournant et la mise en pression du réservoir par pompe également, l'énergie électrique étant toujours fournie par les cercles collecteurs. b) Dans lestas du gaz ou de liquide volatil (propane, butane, gaz carbonique) ceux-ci seront comprimés dans des containers qui seront accrochés et, décrochés lorsqu'ils seront vides, de la paroi extérieure de l'échangeur tournant par des systèmes mécaniques appropriés entièrement automatiques. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'in- vention. REVENDICATIONS 1. Procédé permettant, par passage forcé de fluides gazeux ou liquides, combustibles ou non, les échanges physiques ou chimiques dans la masse même de matière en mouvement contenue dans un échangeur rotatif tournant, caractérisé par le fait qu'il comporte un système d'injecteurs à débit variable, traversant la paroi de l'échangeur tournant, injectant les fluides qui permettent les échanges dans le sein même de la matière en mouvement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fluide gazeux est l'air ; celui-ci est pris directement à l'extérieur par un système de un ou plusieurs ensembles de ventilateurs alimentés par des moteurs électriques fixés sur la paroi extérieure des échangeurs tournants, l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement des moteurs électriques est amenée par des pantographes glissant sur des cercles conducteurs fixés, eux aussi, à la paroi extérieure de l'échangeur tournant. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'amenée de tous fluides gazeux ou liquides, combustibles ou non, dont le soufflage forcé est assuré par un ensemble de ventilateurs, moteurs ou pompes, placé à l'extérieur et indépendant de l'échangeur tournant, l'amenée des fluides étant assurée par un joint tournant fixé dans l'axe de l'échangeur, permettant l'alimentation des tubes et injecteurs fixés sur l'échangeur.