Brevet FR2495631A1 — publié le 19820611

L'invention se rapporte de manière générale à un obturateur destiné à fermer hermétiquement une ouverture débouchant dans une chambre telle qu'une chambre de distillation et plus particulièrement à un obturateur ou une porte d'une ouverture de four à coke. Lorsqu'un four à coke est en service, des effluents volatils sont dégagés par les réactions se produisant dans la chambre. I1 est impératif que ces effluents ne s'échappent pas à l'atmosphère, sauf par les cheminées qui sont montées à cette fin sur le four et qui sont équipées d'appareillages convenables anti-pollution. Une batterie de fours à coke comprend plusieurs portes amovibles comportant un revêtement réfractaire. Une porte est montée sur les extrémités opposées de chaque four, la porte d'une extrémité étant celle côté coke et celle qui est à l'extrém,ité opposée étant la porte de la défourneuse de coke. Ces portes sont les sources principales par lesquelles les gaz peuvent s'échapper. Ùn mécanisme convenable est monté d'une part sur le côté de la défourneuse et d'autre part sur le côté coke de chaque four d'une batterie pour permettre d'enlever les portes et de les supporter pendant l'opération de défournement. A la fin du défournement, les portes sont remises en place et fermées hermétiquement avant de charger le four. Le procédé utilisé au début de l'exploitation des fours à coke pour obturer les portes a consisté à étendre avec une spatule et à lisser une substance du type d'un mortier dans les interstices séparant la porte et le chambranle de cette dernière. Au cours des dernières années, des portes assurant automatiquement une obturation étanche ont été mises au point.L'élément assurant la fermeture hermétique automatiquement consiste généralement en une lame effilée soumise à la force d'un ressort et qui assume sa fonction par un contact d'un élément métallique sur un autre élément métallique, ce contact ayant lieu entre cette lame et un chambranle de fonte usiné de manière à former une surface continue d'appui de la porte du four à coke,Bien que de nombreux types différents de joints d'étanchéité de portes aient été mis au point, ils consistent généralement en un genre quelconque d'une lame continue effilée qui est appliquée étroitement contre le chambranle de la porte. Mûrie avec ces joints, il se produit néanmoins des fuites essentiellement en raison de la déformation des éléments formant le joint par suite de la dilatation thermique. La répartition de la tezlpérature le long de la porte n'étant pas constante, la dilatation thermique varie et en conséquence il se produit cette déformation. La dilata ion thermique peut aussi être produite par une perte partielle de l'isolation de la porte. De plus, la surface du chambranle ce la porte ne peut pas toujours demeurer parfaite et uni for-. Et bien que ses lames puissent être réées sur le chambranle pour une position ou dans des conditions déterminées dans lesquelles doit ç trouver la porte pour éviter les fuites, il est macaniquement impossible de garantir qu'après une ouverture, la porte sera remise avec précision à la même place ou se trouvera dans les mêmes conditions. Cette fuite peut créer des conditions de travail dangereuses et la perte de gaz représente aussi une perte d'argent, car le gaz du four à coke est utilisé dans l'ensemble de l'aciérie comme combustible. De plus, des normes écologiques continuent d'être édictées et interdisent la fuite de gaz par les différentes portes, calottes ou autres ouvertures du four à coke. L'invention a pour objet un montage qui élimine virtuellement la Cuite de gaz par les portes et autres fermetures d'un four à coke. Selon une particularité essentielle de l'invention, un second joint placé à distance à l'extérieur du joint en lame forme une chambre hermétique entre les deux joints. Bien que cette chambre puisse etre utilisée en collecteur des fuites provenant de l'intérieur du four, il est plus avantageux d'y créer une contrepression de manière à interdire simplement les fuites. Bien qu'il soit possible de recueillir les fuites lorsque les concentrations en gaz sont faibles, lorsaue ces fuites augmentent en densité, la concentration en gaz pourrait atteinre un niveau auquel une explosion- serait possible. De plus, le gaz n'est pas particulièrement propre et il risque de souiller l'appareillage par de la suie. La meilleure solution consiste à créer une contrepression dans la chambre. Bien que cette contrepression puisse être produite par différents fluides, la vapeur d'eau est le fluide préféré.Si de l'air était utilisé, il provoquerait la combustion d'une certaine quantité de coke en créant ainsi une surchauffe potentielle à proximité de la porte, en amplifiant la dilatation thermique, en consommant du coke et/ou en produisant une agglutination de scories qui détériorerait les revêtements réfractaires du four pendant l'opération de défournement. Un gaz inerte tel que l'azote est trop couteux et de plus il affecterait la faible valeur calorifique du gaz de four à coke. Par ailleurs, la vapeur d'eau crée un milieu ayant une faible valeur calorifique très semblable à celle du gaz de four à coke.De plus, un flux de vapeur d'eau à basse pression, de l'ordre de 3000 à 4000 Pa, constitue un agent réfrigérant. I1 est aussi souhaitable de placer le second joint à aussi grande distance que possible du joint formé par la lame pour permettre le montage d'un élément d'injection de vapeur d'eau dans la chambre et pour protéger le second joint contre les appareils utilisés pour enlever le charbon et le goudron de la lame effilée. L'invention va être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une coupe horizontale partielle d'une porte de four à coke dans laquelle de la vapeur d'eau est introduite par une canalisation passant dans le chambranle de la porte t et - la figure 2 est une coupe horizontale partielle d'une porte de four à coke dans laquelle de la vapeur d'eau est injectée par une canalisation montée sur la porte ellemême. Bien que l'invention trouve une application particulière aux portes situées du côté de la défourneuse et du côté du coke d'une batterie de fours à coke, son concept pourrait être utilisé de la même manière pour les portes par lesquelles s'effectue le nivellement et qui sont montées dans la porte du four à coke elle-même ou pour toute autre ouverture devant pouvoir être obturée hermétiquement et réalisée dans une chambre de distillation telle que celle d'un four à coke. L'ensemble de la porte de four à coke portant la référence générale 10 comprend un chambranle 12 qui délimite une ouverture 14 débouchant dans le four à coke (non représenté). L'quverture 14 est obturée par une porte 16 qu'un mécanisme convenable peut rapprocher et éloigner du chambranle 12. Le joint principal de la porte 16 sur le chambranle 12 est formé par une lame effilée 18. Cette lame 18 est fixée à la porte 16 au moyen d'un serre-joint à came 20. Des vis 22 traversant le serre-joint 20 sont montées dans la porte de manière à fixer étroitement la lame 18 sur cette dernière. Différents types d'éléments principaux d'obturation hermétique et de montage peuvent etre utilisés. Une console en cornière 24 est étroitement fixée contre la lame effilée 18 par le serre-joint à came 20. Une garniture d'étanchéité convenable 26 est placée entre une aile 25 de la cornière 24 et la lame 18. L'autre aile 27 de la cornière 24 est en porte-à-faux vers l'extérieur de la lamé 18 et comporte un trou 34 destiné au montage d'un second joint 28j de la manière qui va etre décrite. Un profilé en étrier 32 est monté sur la surface inférieure de l'aile 27 en porte-à-faux de la cornière et un collier fileté 38 d'une douille à ressort est monté sur la surface supérieure de cette aile 27. Une douille à ressort 42 est vissée sur le collier fileté 38. Une tête 44 destinée à une clé se trouve au sommet de la douille à ressort 42. Un appui de ressort 40 disposé à l'intérieur de la douille 42 est vissé sur une extrémité d'une tige de joint 36. L'autre extrémité de la tige 36 est fixée, par exemple par soudage, à une plaque d'assise 30. Cette plaque 30 est fixée de son côté, par exemple par collage, à un joint souple 28. L'amiante ne convient généralement plus, mais d'autres matières semblables peuvent être utilisées pour réaliser le joint, par exemple la matière connue sous le nom de "Cerafelt" ou d'autres matières d'étanchéité de type à feuilles superposées. La douille 42 peut être serrée sur le collier 38 de manière à comprimer le ressort hélicoïdal 46 qui est enfermé dans la douille 42 et qui est appliqué contre son appui 40. Une chambre 48 est ainsi formée entre le joint en lame 18 et le joint souple 28. La chambre 48 est délimitée par le chambranle 12, la lame effilée 18, l'aile 27 en porteà-faux de la console en cornière 24, le profilé en étrier 32 et le joint 28. La chambre 48 peut être utilisée en chambre collectrice pour les gaz pouvant éventuellement s'échapper, mais il est préférable d'y créer une contrepression de la manière qui va être décrite. Une canalisation convenable 50 est posée dans le chambranle 12 et comporte une embouchure 60 dans la chambre 48. La canalisation 50 aboutit à un raccord fileté convenable 52 qui fait partie d'un coude 54. Une canalisation de descente 56 raccordée au coude 54 est reliée à un collecteur convenable 58 de vapeur d'eau. Après assemblage tel que représenté sur la figure 1, un flux de vapeur d'eau sous basse pression (de 3000 à 4000 Pa) est envoyé au collecteur 58 dans la chambre 48 afin d'y créer une contrepression et d'empecher des fuites éventuelles de se produire en passant sur la lame effilée 18. Dans un exemple de porte de four à coke ayant une surface d'environ 7800 mm x 550 mm, de nombreuses (par exemple 28) douilles à ressort sont disposées autour de la porte avec un unique joint d'étanchéité, une unique plaque d'assise, une unique console en cornière et un unique profilé en étrier qui sont utilisés pour délimiter une chambre continue à l'extérieur du joint formé par la lame. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, le second joint est formé d'une manière identique à celui montré sur la figure 1. Toutefois, la vapeur est introduite dans la chambre 48 d'une manière différente. Dans ce mode de réalisation, un tuyau 62 comportant une embouchure 64 s'ouvrant dans la chambre 48 est monté sur la porte 16. Le tuyau 62 comporte un raccord rapide 66 destiné au montage d'un flexible 68. Le mode de réalisation de la figure 2 est davantage sujet à être détérioré en raison de l'enlèvement répété des portes du four et de la nécessité de débrancher le flexible du tuyau. Un collecteur convenable peut être monté le long des cotés correspondants de batteries de fours a coke de manière qu'il soit possible d'utiliser des tuyaux de descente assurant l'alim.enXation en vapeur nécessaire. Le second joint étant placé aussi loin que possible du joint à lame, il existe suffisamment de place pour inclure l'injection de vapeur à l'intérieur du chambranle de la porte. De plus, le second joint est protégé pendant que le nettoyage de la lame est effectué afin d'y enlever par meulage les dépots de charbon et de goudron qui se forment normalement sur le fil de la lame. REVENDICATIONS 1. Four à coke comprenant au moins une ouverture (14) et un obturateur (16) de cette ouverture, cet obturateur et cette ouverture comportant des surfaces complémentaires coopérant l'une avec l'autre et comportant un premier joint (18) destiné à fermer ladite ouverture de manière hermétique et amovible, four caractérisé en ce qu'il comprend un second joint (28) monté sur l'obturateur (16) et placé à l'extérieur et autour du premier joint (18) de manière à former une chambre (48) étanche à la pression entre les deux joints et les surfaces complémentaires du four à coke. 2. Four à coke selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une canalisation (50, 62) débouchant dans ladite chambre (48) et destinée à envoyer dans celle-ci un gaz qui est à une pression supérieure à celle qui règne à l'intérieur du four à coke. 3. Four à coke selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit gaz est de la vapeur d'eau. 4. Four à coke selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ledit premier joint est formé d'une lame effilée (18) fixée sur ltobturateur (16) et s'appliquant contre un chambranle (12) disposé autour de ladite ouverture (14) et ledit second joint est formé d'un élément souple (28) fixé sur l'obturateur et destiné à s'appliquer contre le chambranle à distance de la lame effilée. 5. Four à coke selon la revendication 4, caractérisé en ce que la canalisation (50) passe dans le chambranle (12) et débouche à une extrémité (60) dans ladite chambre (48), cette canalisation étant destinée à être fixée à l'autre extrémité à un tuyau (56) d'arrivée de gaz. 6. Four à coke selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit second joint est en matière souple (28), une plaque d'assise (30) étant fixée à cette matière du joint, une tige (36) étant fixée à la plaque d'assise (30), un appui de ressort (40) étant relié à ladite tige (36), une douille (42) entourant ledit appui (40) et un ressort réglable (46) étant monté à l'intérieur de ladite douille de manière qu'il exerce une poussée sur son appui afin d'appliquer le joint souple contre le chambranle. 7. Four à coke selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une console en cornière (24) est fixée de manière hermétiquesur la lame effilée (18) au moyen d'un serre-joint à came (20), ledit second joint étant monté sur cette console en cornière.