Brevet FR2410802A1 — publié le 19790629

La présente invention a pour objet un dispositif, de protection de l'embouchure d1un four tubulaire rotatif constitué par un anneau formé de plusieurs éléments fixés à ltextrémité du four, ces éléments étant creux et refroidis par circulation d'air, et des moyens pour faire circuler l'air à 11 intérieur de cet anneau. Dans les fours rotatifs, où les produits traités circulent généralement en sens inverse des gaz chauds, ces anneaux qui sont placés côté brtleur sont portés à des températures très élevées et, si les produits traités sont abrasifs, souris à une usure importante Leur durée de vie est donc relativement courte et ils doivent être remplacés fréquemment ce qui nécessite l'arrêt du four. De plus, les éléments constituant l'anneau sont des pièces assez complexes, généralement en acier moulé et leur remplacement est coûteux. Le but de la présente invention est d'augaenter la durée de vie des éléments de 11 anneau en les réalisant en deux parties une pie ce support et une pièce d'usure qui protege la partie de la pièce support la plus exposée à l'usure et a la chaleur et en assurant un refroidissement énergique de ces éléments. Le dispositif de protection objet de l'invention est caractérisé en ce que chaque élément de l'anneau est formé d'une pièce support qui est fixée sur le four et dans laquelle sont ménagés des passages pour la circulation de l'air de refroidissement et d'un sabot d'usure qui recouvre la partie interne de la pièce support et sur laquelle il est fixé. Les pièces support sont de forme assez complexe et largement nervurées intérieurement pour obtenir des surfaces d'échange importantes. Comme elles sont protégées par les sabots usure, qui forment aussi bouclier thermique, elles peuvent être réalisées en acier moins noble que celui habituellement utilisé pour réaliser ces anneaux toute ayant une durée de vie nettement supérieure à celle des éléments des anneaux de protection classiques. Les sabots d'usure devront être réalisés en matériaux plus nobles et changés plus souvent que les pièces support0 Nais comme ils ont une forme simple et des dimensions restreintes, leur remplacement sera relativement peu onéreux. De plus leur fixation sur les pièces support peut être effectuée facilement et rapidement, ce qui permet de réduire le temps d'arrêt du four. Les sabots d'usure peuvent être réalisés en acier ou alliage réfractaire fortement allié. Ils peuvent aussi être recouverts d'un revêtement en un matériau réfractaire, notamment drun béton réfractaire. Suivant un mode de réalisation particulier, les pièces support comportent un rebord intérieur formant une collerette et venant se fixer à l'intérieur de la virole du four. Des tenons s'engageant dans des rainures des pièces support assurent la fixation des sabots d'usure sur ces dernières. Suivant un autre mode de réalisation, les pièces support comprennent une partie intérieure située dans le prolongement de la virole du four et sont fixées sur des barres solidaires de cette virole et se prolongeant au-delà de son extrémité; les sabots comportent des tenons 8 s'engageant dans des ouvertures des pièces support et fixés sur les dites barres au moyen de boulons qui assurent simultanément la fixation des pièces support. Les passages pour la circulation d'air de refroidissement dans les pièces support sont raccordés à deux passages à section annulaire formés par deux viroles concentriques à la virole du four et fixées sur celle-cis l'un des passages débouche dans une chambre annulaire formée par une enveloppe entourant le four et fixée sur le capot du four et par deux cloisons transversales munies de joints d'etancheite frottant sur les viroles délimitant le dit passage, l'autre passage débouchant à l'atmosphère, et de l'air frais est introduit sous pression dans la chambre. L'enveloppe peut être percée d'ouvertures normalement fermées par des clapets qui s'ouvrent quand la pression dans la chambre devient inférieure à une valeur prédéterminée. La description qui suit se réfère aux dessins ltaccompa- gnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention et et sur lesquels La figure 1 est une vue partielle, en coupe diamétrale, de l'extrémité d'un four rotatif équipé d'un dispositif de protection conforme à l'invention, La figure 2 est une vue de côté du dispositif, à plus petite échelle, La figure 3 est une vue partielle suivant la flèche A de la figure 2. La figure 4 est une vue agrandie et en coupe d'un sabot d'usure. La figure Sa est une vue en coupe, à plus grande échelle, de l'anneau de protection du four représenté sur la figure I. La figure 5b est une coupe suivant l'axe A-A de la figure 5 a. La figure 6 est une vue en coupe, partielle, de l'anneau de protection illustrant une variante de montage; et La figure 7 est une vue en coupe, analogue à la figure 5 montrant un autre mode de réalisation de l'anneau de protection. La figure 1 montre, en partie1 l'extrémité d'un four tubulaire rotatif 10 qui débouche dans un capot fixe 12 équipé d'un brûleur, non représenté qui pénètre dans le four. Les produits traités, par exemple du clinker, sont évacués par gravité a cette extrémité du four. Le four est constitue d'une virole métallique 16 et d'un revatoment intérieur en briques réfractaires 18. I1 est entouré de deux viroles concentriques 20 et 22 assemblées et fixés sur la virole du four au moyen d'ontretoises élastiques. L'extrémité du four est protégée par un anneau 24 formé de plusieurs élements identiques 26 placés côte à cate. Chaque élément comprend une pièce support 28 en forme de coquille dont la face avant est bombée et dont l'arrière est fermé partiellement par un rebord plan 30, disposé perpendiculairement a l'axe du four et retenu à l'intérieur du four par un tasseau annulaire 32. Le bord externe de la pièce 28 comporte une bride 34 fixée par vis ou boulons 35 sur une bride de la virole 22.Les tates des boulons 35 sont reçues dans des logements de la bride ouverts vers rieur de l'anneau, comme représenté sur la figure 5 ou vers l'ånté- rieur, coupe on le voit sur la figure 6; cette dernière disposition est préférée car les boulons sont mieux protégés. L'intérieur de la pièce 28 est divisé en deux par une cloison 36 maintenue par des nervures 37 et dont le bord extérieur se raccorde avec jeu à l'extrémité de la virole 20, de sorte que les deux passages formés dans la pièce 28 communiquent respectivement avec les espaces ménagés entre les viroles 16 et 20, d'une part, et 20 et 22, d'autre part; ces passages communiquent entre eux, à l'intérieur de la pièce 28, par une ouverture ménagée au bord intérieur de la cloison 36 et permettent le refroidissement de l'anneau par circulation d'air. La surface intérieure des la pièce 28 est nervuréepour améliorer les échanges thermiques. La partie intérieure de la pièce a8 est recouverte d'un sabot d'usure 38 qui épouse sa forme. I1 est fixé sur la pièce 28 au moyen d'un ou plusieurs tenons 39 à section en queue d'aronde ou analogue, stétendant dans des plans radiaux et engagés dans des rainures de forme correspondante formées dans la pièce 28. le sabot est maintenu en place par une bride 41 fixée sur la pièce 28 au moyen de boulons 43 et s'appuyant sur un talon 45 du sabot. Pour enlever un sabot, on le fait basculer vers l'intérieur du four, après avoir enlevé les briques constituant le revêtement réfractaire du four et démonté la bride 41, jusqu'a ce que le ou les tenons 39 soient dégagés de la ou des rainures; on effectue les opérations inverses pour la mise en place d'un nouveau sabot. Le sabot est en contact par toute sa surface avec la pièce support et peut donc être refroidi efficacement par le courant d'air circulant à l'intérieur de cette pièce. Une enveloppe 40 entourant le four et fixée de manière étanche sur le capot 12 forme une chambre annulaire étanche i2 avec deux parois transversales 44 et 46 disposées de part et d'autre de l'extrémité de la virole 22 et munies de joints d'étancheité 48 et 50 frottant sur les viroles 20 et 22, respectivement; ces joints peuvent atre, par exemple, des joints à écailles. Des divergents 52 débouchant à l'intérieur de la virole 22 et raccordés à des gaines 54 alimentées par un ventilateur 56 permettent de souffler de l'air frais entre les deux viroles 20 et 22; cet air circule ensuite à l'intérieur des pièces support 28 de l'anneau 24 puis est évacué par l'espace ménagé entre les viroles et 16 et 20ejeté dans l'atmosphère. L'enveloppe 40 comporte une ou plusieurs ouvertures qui sont formées par des clapets 57 tant que la pression dans la chambre 42 est supérieure à une valeur prédéterminée. Si cette condition n'est pas satisfaite, les clapets s'ouvrent pour laisser entrer l'air ambiant. Cette disposition permet de protéger le joint intérieur 50 en cas de panne du système de ventilation force. Le sabot d'usure représenté sur la figure i est constitué par une pièce métallique 58 en acier ou alliage réfractaire recou verte d'une couche de béton réfractaire 60. Le revêtement en béton est solidarisé de la pièce 58 au moyen d'éléments d'ancrage 62 noyés dans le béton. La forme de ces éléments d'ancrage doit autre choisie de façon à permettre les déplacements relatifs du revêtement et de son support dfls aux différences de dilatation. Les éléments 62 peuvent entre soudés sur la pièce 58 ou venus de fonderie. On voit sur la figure 4, un tenon 64, à section en queue d'aronde, qui peut autre engagé dans une rainure de forme complémentaire do la pièce support, par basculement du sabot, avant mise en place des dernières briques du revêtement du four, et un talon 66 qui sert à retenir le sabot sur la pièce support. Si nécessaire, la partie externe des pièces support 28 qui n'est pas protégée par les sabots d'usure peut aussi être recouverte dune couche de béton réfractaire. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 7, les pièces support 70 des éléments de l'anneau comprennent une partie intérieure 72 placée dans le prolongement de la virole 16 du four et sont supportées par des barres 74 soudées sur cette virole à intervalles réguliers et se prolongeant au-delà de son extrémité. Les sabots d'usure 76 comportent un ou plusieurs tenons 78 qui s'adaptent dans des ouvertures 80 des pièces 70 et des nervures 82 s'appuyant sur ces pièces. Chaque élément de l'anneau constitué par une pièce support et un sabot d'usure est maintenu en place par un ou plusieurs boulons 84 logés dans des alésages des barres 74. Le serrage s'effectue sur les tenons et, par leur intermédiaire, les pièces support sont plaquées contre les extrémités des viroles 16, 20 et 22. Cette solution offre l'avantage d'un montage facile. L'air de refroidissement circule entre les viroles 20 et 22, et puis à l'intérieur des pièces 70#est évacué par les passages ménagés entre les barres 74 dans 1'espace entre les viroles 16 et 20. L'invention est applicable aux fours rotatifs utilisés pour le traitement thermique des minerais et autres minéraux. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection de l'embouchure d'un four rotatif comprenant un anneau formé de plusieurs éléments fixés à 11 extrémité du four1 ces éléments étant creux et refroidis par circulation d'air, et des moyens pour faire circuler de l'air à l'intérieur de ces éléments, caractérisé en ce que chaque élément de l'anneau est formé d'une pièce support qui est fixée sur le four et dans lequel sont ménagés des passages pour la circulation de l'air de refroidissement et d'un sabot d'usure qui recouvre la partie intérieure de la pièce support et sur laquelle il est fixé. 2. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces support comportent un rebord intérieur situé dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'anneau et venant se fixer à 11 intérieur de la virole du four. 3. Dispositif de protection selon la revendication 1 ou 2, caractéri sé en ce que les sabots d'usure sont munis de tenons s'engageant dans des rainures ou des ouvertures des pièces support. 4. Dispositif de protection selon la revendication 1, 2 ou 3, carac térisé en ce que la partie intérieure des pièces support est arrondie et les sabots qui épousent la forme de cette partie intérieure sont munis de tenons à section en queue d'aronde ou analogue, situés dans des plans radiaux et engagés dans des rai nures de forme complémentaire formées sur la partie intérieure des pièces support. 5. Dispositif de protection selon la revendication 2 et 4, caracté risé en ce que les sabots sont maintenus en place par une bride fixée sur le rebord intérieur des pièces support et s'appuyant sur un talon des sabots. 6. Dispositif de protection selon la revendication 1, 2 ou 3, carac térisé en ce que les pièces support comprennent une partie inté rieur située dans le prolongement de la virole du four et sont fixées sur des barres solidaires de cette virole et se prolongeant au-delà de son extrémité, à l'intérieur des pièces support 7. Dispositif de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce que les sabots d'usure comportent des tenons s'engageant dans les ouvertures des pièces support et fixés sur les dites barres au moyen de boulons qui assurent simultanément la fixation des pièces support. 8. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les sabots d'usure sont en acier ou alliage réfractaire.- 9 Dispositif de protection selon ltune quelconque des revendica tions précédentes caractérisé en ce que les sabots d'usure comportent un revêtement en béton réfractaire. 10. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendica tions précédentes, caractérisé en ce que la partie des pièces support qui n'est pas protégée par les sabots d'usure est recouverte de béton réfractaire. 11. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendica tions précédentes, caractérisé en ce que les passages pour la circulation d'air de refroidissement dans les pièces support sont reliés à deux passages à section annulaire formés par deux viroles concentriques à la virole du four et fixées sur celle ci, l'un des passages débouche dans une chambre annulaire formée par une enveloppe entourant le four et par deux cloisons trans versales munies de joints dwetancheité frottant sur les viroles délimitant le dit passage, l'autre passage débouchant à l'atmos phère, et de l'air frais est introduit sous pression dans la dite chambre. 12. Dispositif de protection selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'enveloppe est percée d'ouvertures normalement fermées par des clapets qui s'ouvrent quand la pression dans la chambre devient inférieure à une valeur prédéterminée.