Brevet FR2491587A1 — publié le 19820409

Dispositif de diminution des pertes calorifiques, notamment pour les fours industriels de traitements thermiques. La présente invention se rapporte à un dispositif de diminution des pertes calorifiques, notamment pour les fours industriels de traitements thermiques tels que la carbonitruration de pignonnerie. On utilise généralement dans ce but des fours fonctionnant au gaz naturel ou au fuel dont la température interne est amenée au voisinage de 8600C et régulée par thermocouples selon la méthode dite : "tout ou rient ; ceci se traduit par un fonctionnement discontinu du brûleur, qui s'allume lorsque la température s'abaisse en decca d'une première valeur prédéterminée inférieure et qui s'éteint lorsque la température dépasse une autre valeur supérieure fixée. Il faut savoir que seules 25 % environ des calories fournies par le brûleur sont effectivement utilisés par le traitement thermique des pièces, le reste étant perdu de diverses façons, notamment par rayonnement, par convexion et surtout dans les fumées qui sont évacuées dans l'atmos- phère. Ce seul dernier poste participe pour 40 % à la consommation de carburant et c'est à son égard que l'objet de la présente invention s'adresse, en vue de le réduire considérablement. Il sera décrit au regard des figures 1 et 2 ci-jointes, données à titre d'exemple non limitatif, qui ont trait respectivement - la figure 1 : un dispositif de chauffage d'un four vu en coupe selon un plan vertical médian - la figure 2 : une vue analogue de détail du dispositif précédent permettant de mieux voir le perfectionnement selon l'invention. En référence à la figure 1, on voit que la paroi 1 du four, en matière réfractaire, est traversée par le dispositif de chauffage 2 dit tube radiant dont le volume interne est parcouru par un gaz enflammé dont les calories sont transmises par irradiation à la charge du four. Le brûleur, installé à l'entrée inférieure du tube radiant 2, est constitué d'une arrivée de carburant sous pression par une buse 3 maintenue en place par un support perforé 4 au travers duquel passe l'air comburant à la préssion atmosphérique. Une veilleuse, non figurée, brûle en permanence et permet de réamorcer la combustion. Les gaz brûlants cèdent une partie de leurs calories aux parois du tube radiant 2 lors de sa traversée, ce qui élève par conséquent la température interne du four. Le transit des gaz dans le tube 2 est assisté par l'action de l'éjecteur 7 constitué par un tube de venturi alimenté en air sous pression dirigé vers le haut, ce qui tend, par conséquent, à créer une dépression à l'intérieur du tube 2 et à favoriser l'introduction d'air de combustion par 4. Les gaz parcourent alors le tube d'extraction, dit exhausteur 5, puis sont absorbés par l'extrémité 5' dlun collecteur général, qui rassemble de la meme façon les gaz issus d'autres brûleurs analogues puisqu'une installation industrielle de ce type peut en comporter une quinzaine. On voit, en particulier à la figure 2, que la partie supérieure de l'ex- hausteur vertical est munie d'un clapet 6 mobile autour d'un axe horizontal 8 dont le support 9 est solidarisé à l'exhausteur 5 par une bride de fixation 10. Un contrepoids 11 à position réglable peut se déplacer le long de la queue 12 du clapet 6. Ce dernier peut prendre la position A (traits pleins) obturant l,exhausteur 7 ou B (pointillés) libérant son ouverture. Le tarage du clapet 6 au moyen du contrepoids mobile (11) est tel qu'en l'absence de circulation forcée des gaz dans l'exhausteur, le clapet est en position de repos fermée A. Dans le cas contraire, lorsque l'éjecteur 7 est en fonctionnement, l'équilibre précédent est rompu et le clapet 6 prend la position ouverte B. La raison d'être du système précédent découle des observations suivantes Comme cela fut exposé plus haut, le fonctionnement du dispositif de chauffage se fait en "tout ou rient, Par conséquent, aux phases du chauffage du four, pendant lesquelles le carburant et le comburant sont injectés respectivement en 3 et 4, l'éjecteur 7 étant en marche, succèdent des phases d'arrêt du chauffage au cours desquelles aucun des fluides précédents n'est amené. En l'absence du clapet 6, on a remarqué que la circulation d'air arrivant par 4 se poursuivait au travers du tube 2. En effet, l'air incident se réchauffe au contact des parois du tube (qui est situé dans le four) et monte, aidé en cela par l'influence de l'appel effectué à l'entrée du collecteur 5, : ce dernier poursuit l'évacuation des gaz chauds provenant des autres dispositifs de chauffage analogue auxquels il est également couplé et dont des arrêts ne sont pas synchrones avec celui du dispositif actuellement considéré. Le résultat en est que de l'air ambiant (environ 500) parcourt le tube 2 et se réchauffe en prélevant des calories au four (à 86oye), ces dernières étant alors évacuées dans l'atmosphère. En conséquence, la température s'abaisse rapidement en deçà de sa valeur inférieure prédéterminée, détectée par un thermocouple, ce qui déclenche par suite plus fréquemment le redémarrage de l'injection du carburant. Au contraire, la fermeture du clapet 6 empêche une telle circulation d'air de refroidissement et donc de la surconsommation intempestive de l'installation de chauffage. Lorsque le thermocouple détecte une température du four inférieure à la valeur de démarrage du chauffage, l'injection des fluides reprend et, sous l'action de la surpression interne dans l'exhausteur 5 créé par l'arrivée d'air sous pression au moyen de l'éjecteur 7, le clapet 6 reprend sa position B permettant l'évacuation des gaz. L'adaptation du dispositif selon l'invention est aisée sur toute installation de fours industriels travaillant à hautes températures utilisant des tubes radiants 2 et des moyens de chauffage du type brûleurs à induction de l'air atmosphérique. Le bilan énergétique est considérable puisqu'il économise de l'ordre de 35 % des calories antérieurement perdues au cours de l'évacuation des fumées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de diminution des pertes calorifiques notamment pour les fours industriels travaillant à hautes températures du type utilisant des tubes radiants et fonctionnant en "tout ou rien", caractérisé par le fait que l'exhausteur vertical, relié audits tubes radiants et évacuant les gaz de chauffage, est muni à sa partie supérieure d'un clapet mobile autour d'un axe horizontal, qui se prolonge au-delà de cet axe par une queue supportant un contrepoids réglable:imodifiant la pression du clapet sur l'exhausteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tarage du contrepoids est adapté en fonction de la pression exercée par les fluides à la sortie de l'exhausteur pour que ledit clapet soit en position d'ouverture lorsque lesdits fluides circulent en phase de fonctionnement des brûleurs mais soit en position de fermeture, sous son propre poids, en phase d'arrêt des brûleurs du four.