Brevet FR2472730A1 — publié le 19810703

La présente invention est relative à un dispositif d'étanchéité pour four tournant. Les fours tournants industriels sont souvent des appareils de très grandes dimensions, pouvant atteindre une longueur de 100 mètres et plus, et un diamètre de plusieurs mètres. Ils permettent d'atteindre des températures très élevées, dépassant largement les 10000C. Les exemples les plus fréquents de tels fours se trouvent dans les grandes cimenteries. L'étanchéité de tels fours aux extrémités de la partie tournante pose des problèmes difficiles, surtout à l'extrémité inférieure, la plus chaude. En effet, il y a lieu de tenir compte non seulement des conditions de température au niveau du joint, qui limitent le choix des matériaux, mais encore des déplacements très importants dus à la dilatation de l'ensemble du four, de l'atmosphère qui est souvent à la fois agressive et abrasive par les poussières qu'elle entrai- ne, des variations de pression dans le four qui tendent alter- nativement à provoquer des sorties de gaz chaud et des ren- trées d'air, ces phénomènes étant tous deux nuisibles et prin- cipalement cause de pertes de chaleur. Les solutions apportées à ces problèmes jusqu'ici sont imparfaites etfaute d'une étanchéité absolue, on se contente de limiter les entrées d'air et les fuites de gaz chauds en prévoyant des jeux aussi réduits que possible entre parties tournantes et parties fixes. La présente invention fournit une solution à ces problèmes et procure un dispositif d'étanchéité peu coûteux, et d'une grande résistance aux atmosphères agressives et aux contraintes thermiques, et qui fournit une remarquable étan- chéité aux gaz. L'invention fournit un dispositif d'étanchéité de la jonction entre la partie rotative d'un four tournant et une partie fixe dudit fours comprenant une surface cylindrique co- axiale à la virole du four et une garniture fixe placée extérieurement à ladite surface cylindrique et qui frotte sur celle-ci, dont la particularité est que ladite garniture est constituée par une série de pièces de graphite en contact les unes avec les autres le long de surfaces principalement radia- les, ces pièces étant serrées contre la surface cylindrique grâce à un moyen flexible, tel qu'un câble ou une chaîne, maintenu sous tension et qui forme un cercle en appuyant sur les faces externes desdites pièces. De préférence, les pièces en graphite sont en contact entre elles par des surfa- ces présentant des-redans disposées pour limiter le passage éventuel de gaz. Avantageusement, le moyen flexible est main- tenu en tension paîl-un contrepoids. On peut aussi utiliser un ou plusieurs ressorts ou vérins. La présente invention sera expliquée plus en détail en s'aidant d'un exemple pratique de réalisation, illustré par les figures parmi lesquelles: Fig. 1 est une vue partielle du dispositif suivant une direction parallèle à l'axe du four, Fig. 2 est une coupe partielle suivant la ligne I-I de la figure 1, Fig. 3 est une vue partielle, très agrandied'une partie de la figure 1, l'anneau 11 étant supposé enlevé, Fig. 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3. Sur ces figures, on voit la virole 1 du four tour- nant, prolongée par un anneau d'extrémité 2 plus habituelle- ment désigné par le nom anglais de "nose ring". L'anneau d'extrémité est refroidi par une circula- tion d'air Iflèches 3) canalisée par un capotage cylindro- conique 4. Une pièce cylindrique 5 en acier, concentrique à la virole du fourconstitue la partie tournante du joint. Elle est portée par des biellettes 6 montées sur la virole 1, qui permettent de conserver la rotondité de la pièce cylindri- que 5 et sa concentricité avec l'axe du four même lorsque sa température est très inférieure à celle de la virole 1 du four. Elle est en outre reliée de façon étanche au capotage 4, les déplacements correspondant au réglage de concentrici- té et aux dilatations différentielles étant absorbés par une liaison souple entre les pièces 4 et 5. La surface externe de la pièce 5 est lisse sur une longueur supérieure à l'ampli- tude des variations de position de l'extrémité du four sous l'influence des variations de température. La partie fixe du joint comprend un ensemble de pièces ou plaques de graphite 7 identiques, jointives, assemblées en couronne. Ces plaques comportent une face interne 8 initialement plane qui vient frotter sur la face externe de la pièce 5 et prend rapidement la même courbure. Leur face externe 9 présente une concavité dans le sens axial, si bien que l'ensemble des faces externes des pièces jointives forme une gorge annulaire dont on verra plus loin l'utilité. Les faces de contact des pièces de graphite les unes avec les autres présentent un redan formant feuillure, visible sur la figure 4, qui constitue un obstacle au passage de gaz ou d'air dans le sens axial, même lorsque les plaques 7 contiguës ne s'appuient pas parfaitement les unes contre les autres. Les deux feuillures d'une même plaque sont paral- lèles. Les faces perpendiculaires à. l'axe du four sont planes. L'ensemble des plaques 7 est maintenu, dans le sens axial, par deux panneaux plans 10, 11 placés de chaque côté. Le premier de ces anneaux, 10, est porté par le capot de chauffe 12, partie fixe du four entourant l'anneau d'extrémité 2, par l'intermédiaire d'une gaine annulaire 13. Le second anneau, 11, est relié au premier anneau par des supports 14 en forme de L, qui sont démontables, pour faciliter l'échange des plaques 7, et réglables pour per- mettre de fixer à la valeur désirée la pression de serrage exercée par les anneaux 10 et Il sur les plaques 7. Ce serrage doit être suffisant pour assurer le maintien des blocs et l'é- tanchéité au contact de ceux-ci avec l'anneau 10, mais il doit cependant permettre le glissement radial des blocs 7 pour la compensation de la dilatation ou des déformations de la pièce cylindrique 5. Chaque plaque 7 est guidée d'un côté par un taquet 25 solidaire de l'anneau 10 et de l'autre côté par un taquet 26 solidaire de l'anneau 11, les feuillures de la pla- que venant s'appuyer sur ces taquets sans être bloqués par eux. Un cible 15 décrit un tour complet en passant dans la gorge définie par les faces externes 9 des pièces de graphite, et ses extrémités passent sur des poulies 16 et sont tendues par des contrepoids 17. La gaine annulaire 13 est traversée à sa partie supérieure par un conduit d'air 18 relié à un ventilateur 19 d'équilibrage des pressions entre l'atmosphère et l'intérieur du four. Sur le conduit 19 est prévu un volet de réglage de pression 20 dont l'ouverture est commandée par un-dispositif électrique 21, en réponse aux indications d'une sonde de tem- pérature 22 sensible à la température de l'air dans le con- duit 18 au voisinage de la gaine 13. En outre, à l'intérieur de la gaine 18 sont prévus des déflecteurs 23 et ailettes 24, dont le rôle est de limi- ter les courants de convection entre le joint haut et le joint bas de la gaine 13 et de favoriser la décantation des poussières avant qu'elles n'atteignent le joint. Les 4 déflec- teurs 23 sont disposés dans la gaine 13 latéralement (2 de chaque côté) et la longueur de chacun est légèrement supérieu- re au pas des ailettes 24. Le choix du graphite dont sont faites les plaques 7 dépend des conditions d'utilisation: les graphites de fai- ble densité sont moins durs que des graphites de densité plus élevée. Par suite, les fuites au contact des pièces en- tre elles et avec la pièce 5 sont plus limitées; en revanche, elles s'usent plus rapidement, surtout dans des conditions abrasives ou lorsqu'il y a des variations de forme dues à des contraintes thermiques. Les graphites imprégnés avec les ré- sines ne peuvent, évidemment, être utilisées que si les tempé- ratures de fonctionnement du joint sont compatibles avec les caractéristiques de ces résines. Les qualités autolubrifian- tes du graphite font que les forces de frottement entre les blocs et la pièce 5 sont faibles et que l'usure des blocs est limitée. Comme on peut le voir, la pression constante exer- cée par le cible permet de maintenir toujours en contact étan- che des plaques de graphite 7 avec la pièce cylindrique 5, en dépit des mouvements radiaux et axiaux, grâce à relative déformabilité de la couronne de graphite par les plaques 7. Les mouvements de dilatation de sont d'ailleurs limités par la position de cette qui lui assure un refroidissement efficace. la formée la pièce pièce, 247272J3 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité de la jonction entre la partie rotative d'un four tournant et une partie fixe du- dit four comprenant une surface cylindrique coaxiale à la virole du four et une garniture fixe placée extérieurement à ladite surface cylindrique et qui frotte sur celle-ci, caractérisé en ce que ladite garniture est constituée par une série de pièces de graphite en contact les unesavec les autres le long de surfaces principalement radiales, ces pièces étant serrées contre la surface cylindrique grâce à un moyen flexible tendu qui forme un cercle en appuyant sur les faces externes desdites pièces. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les pièces en graphite sont en contact entre elles par des surfaces présentant des redans disposés pour limiter le passage éventuel de gaz. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen flexible est maintenu en tension par un contrepoids. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen flexible est maintenu en tension par un ou plusieurs ressorts. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la surface cylindrique est placée pour constituer une partie de la paroi externe du conduit d'air de refroidissement de l'extrémité du four. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des ailettes prévuessur la partie rotative du four et desdéflecteursprévus sur la partie fixe du four sont disposés pour limiter les courants de convec- tion de gaz chauds et la chute de poussières au voisinage de la garniture.