Brevet FR2519747A1 — publié le 19830718

1. La présente invention concerne un four de chauf- fage et, plus particulièrement,un four de chauffage en con- tinu comportant un dispositif de chauffage local qui sert à chauffer uniformément des pièces, chaque pièce ayant la forme d'une barre avec une partie refoulée au moins à l'une de ses extrémités opposées. Dans le chauffage d'articles ayant la forme d'une barre tels que des tuyaux, des tubes, des tiges et analogues (qu'on appellera ci-après par le terme général de tuyaux), à des fins de traitement thermique ou dans le but de les amener aux températures requises pour des opérations ulté- rieures,il Jest très important que le chauffage soit unifor- me dans la totalité de la pièce Dans ce but, on connaît un four comportant un dispositif de convoyage,tel que le four décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n' 2.858 122 du 28 octobre 1958, qui comprend: un four ayant un orifice d'entrée dans lequel les tuyaux et analogues sont insérés dans leur direction axiale l'un après l'autre suivant un intervalle prédéterminé, un dispositif de con- voyage dans le four qui a pôur fonction d'acheminer latéra- lement les tuyaux dans une direction perpendiculaire à leur direction axiale;et une partie de sortie d'o sont expulsés les tu- yaux chauffés Selon ce dispositif de l'art antérieur, les tuyaux sont chauffés pendant leur acheminement dans le sens 2. latéral du four, et par conséquent, le four a des dimen- sions prédéterminées qui permettent le chauffage des tu- yaux aux températures requises. Dans le cas o le tuyau comporte une partie refoulée, c'est-à-dire o le diamètre est plus grand à l'une de ses extrémités ou à ses extrémités opposées, il faut que cette partie soit soumise à une chaleur supplé- mentaire de manière à porter l'ensemble du tuyau aux tempé- ratures requises Pour y parvenir, on peut proposer d'aug- menter les dimensions du four de manière à allonger la dis- tance latérale d'acheminement des tuyaux, ce qui per- met de les maintenir dans le four pendant une durée plus lon- gue Cependant, cet agencement se traduit par des dimen- sions importantes des fours et par une augmentation du ris- que de dépôt de couches oxydées sur les tuyaux En outre, la consommation du carburant nécessaire au chauffage du four augmente grandement quand on la compare à la petite aug- mentation (plusieurs %) du poids des tuyaux. Pour éviter ces inconvénients, on a proposé un four perfectionné comportant un dispositif de préchauffa- ge qui est monté à l'extérieur du four pour préchauffer les parties refoulées avant que les tuyaux fi'entrent dans le four,à la suite de quoi ces parties refoulées peuvent être chauffées dans le four jusqu'aux températures requi- ses dans un laps de temps qui est approximativement le même que le temps nécessaire au chauffage du corps du tuyau (c'est-à-dire ailleurs qu'aux parties refoulées). L'emploi d'un dispositif de préchauffage de cette nature, qui coeporte un brûleur ou un inducteur pour effec- tuer le chauffage, se traduit non seulement par une augmen- tation du coût initial et des coûts d'exploitation, mais également par un plus grand temps de chauffage En outre, il se traduit par un accroissement des dimensions hors- tout du four à cause de la présence, l'extérieurde ce dispositif de préchauffage. On a proposé un autre four amélioré dans la deman- de de brevet japonais publiée no 55-94442 du 17 juillet 1980 au nom de la demanderesse Selon ce four perfectionné, 3. un ventilateur est monté à une extrémité ou aux deux extré- mités d'un trajet suivi par la partie refoulée dans le but de souffler un gaz à haute température dans la direction de ce trajet Cependant, ce four a l'inconvénient de nécessi- ter une utilisation effective et efficace des gaz soufflés à haute température. La présente invention a été mise au point dans le but d'éliminer sensiblement les inconvénients décrits ci-dessus, et elle a pour objet essentiel un four de chauf- fage perfectionné comportant un dispositif de chauffage lo- cal pour chauffer de manière uniforme des pièces en mouve- ment, chaque pièce ayant la forme d'une barre avec une partie refoulée au moins à l'une de ses extrémités opposées. Un objet essentiel de la présente invention est un four de chauffage du type décrit ci-dessus qui peut être réalisé sans augmentation de ses dimensions. Selon la présente invention, un four de chauffage comprend un logement définissant une chambre de chauffage, un moyen pour convoyer séquentiellement des pièces de for- me allongée dans le logement suivant une direction perpen- diculaire au sens axial des pièces, un moyen pour fournir au logement un gaz à haute température, un moyen prévu sur un côté d'un trajet suivi par la partie refoulée pour souf- fler un gaz à haute température vers ce trajet, et un mo- yen de plaque placé en regard du moyen de soufflage et sur un côté opposé au côté du trajet suivi par la partie refoulée pour réfléchir le gaz soufflé à hau- te température et la chaleur rayonnée vers le trajet, d'o il résulte que la partie refoulée lorsqu'elle traverse un espace situé entre le moyen de soufflage et le moyen de plaque est chaufféelocalement. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en plan de dessus d'un four de chauffage, dont le toit a été enlevé 1 représentant le montage du dispositif de chauffage local selon la pré- sente invention; 4. La figure 2 est une vue en coupe prise le long d'une ligne II-II de la figure 1, le toit étant monté; La figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne III-III de la figure 1, le toit étant monté; La figure 4 est une vue partielle représentant en détail le dispositif de chauffage local; La figure 5 est une vue schématique représentant la façon avec laquelle les parties refoulées des tuyaux sont chauffées par le dispositif de chauffage local; La figure 6 est un graphique représentant la rela- tion entre la température du matériau à chauffer et le temps; et La figure 7 est une vue partielle d'une variante d'un dispositif de chauffage local. En liaison avec les figures 1, 2 et 3, un four de chauffage 2 est généralement défini par des parois latéra- les 2 b et 2 d, des parois extrêmes 2 a et 2 c, un toit 2 e (figures 2 ou 3) et une sole 2 f, formant une chambre de chauffage La paroi extrême 2 a comporte une pluralité d'ou- vertures 4 (qu'on voit le mieux en figure 2) pour le mon- tage de brûleurs 6 (qu'on voit le mieux en figure 3) De même,la paroi extrême 2 c en regard de la paroi 2 a compor- te une pluralité d'ouvertures 4 ', dans lesquelles sont mon- tés des brûleurs 6 ' Le four 2 est divisé en une section de chauffage A et une section d'imbibition B, comme repré- senté en figure 3, par une cloison 2 g qui s'étend à par- tir du toit 2 e Ainsi, pendant leur acheminement dans le four 2 d'une manière qui sera décrite ultérieurement, les tuyaux 8 sont chauffés rapidement dans la section A de ma- nière à porter leurs températures aux environs du niveau requis et sont chauffés modérément dans la section B de façon que leurs températures soient uniformes et correspon- dent précisément au niveau requis. Les tuyaux 8, qui comportent des parties refoulées 8 a et 8 b à leurs extrémités opposées, entrent par un ori- fice l Oa formé dans la paroi 2 dcontigu à la paroi 2 a, et sont introduits dans le four 2 sur des rouleaux coniques disposés suivant un pas prédéterminé et entraînés par 5. un système de commande 12 (figure 3) Les rouleaux 10 ache- minent les tuyaux 8 le long de la paroi extrême 2 a jusqu'à ce qu'ils soient correctement positionnés dans le four 2. Des poutrelles mobiles 16 soulèvent le tuyau 8 hors des rouleaux 10 et le place sur des poutrelles fi- xes 14 qui s'étendent parallèlement les unes aux autres à travers le four au-dessus de la sole 2 f Les poutrel- les mobiles 16 sont parallèles et contiguës aux poutrelles fixes 14, et sont actionnées par un système d'entraîne- ment 18 (figure 2) qui produit un mouvement, par exemple, circulaire, elliptique, ou rectangulaire vers le haut- l'avant le bas l'arrière Lorsque les poutrelles mobi- les 16 sont actionnées, les tuyaux 8 sont soulevés au-des- sus des poutrelles fixes 14 et déposés sur celles-ci en un point situé plus près de la paroi latérale opposée 2 c du four 2 Pendant leur acheminement sur les poutrelles, les tuyaux 8 sont également mis en rotation autour de leur axe Cette action se poursuit jusqu'à ce que le tuyau 8 ait parcouru la totalité de la largeur du four Alors, gr R- ce au mouvement des poutrelles mobiles 16, le tuyau 8 pas- se des poutrelles fixes 14 à un autre jeu de rouleaux coni- ques 10 ' Ensuite, grace à la rotation des rouleaux 10 ', le tuyau 8 est sorti du four 2 en passant par un orifice de sortie l Ob formé dans la paroi latérale 2 b en un endroit contigu à la paroi 2 c Les détails des rouleaux 10 et 10 ', des poutrelles 14 et 16, et de leurs parties associées, sont décrits,par exemple,dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 2 858 122. Le four '2, selon la présente invention, comporte en outre,un dispositif de chauffage local 20 à la partie latérale supérieure gauche, vue en figure 1, et un dispositif de chauffage local similaire 20 ' à la partie latérale supérieu- re droite Comme représenté en figure 4, le dispositif de chauffage local 20 comprend une conduite principale 22 s'étendant à l'extérieur du four 2 et comportant une extré- mité reliée à une ouverture d'entrée 24 qui est formée d Ans la paroi latérale 2 b du four 2, son autre extrémité étant reliée à une conduite de jonction 26 Un ventilateur 6, 23 entraîné par un moteur 25, est monté dans la conduite principale 22 près de l'ouverture d'entrée 24 de manière à entraîner dans la conduite 22 les gaz à haute températu- re provenant -du four 2 A partir de la conduite de jonction 26 s'étendent quatre conduites de branchement 28 a, 28 b, 28 c et 28 d (représentées globalement par la référence 28), chaque conduite s'étendant le long de la surface extérieu- re du toit 2 e et entrant dans le four 2 en passant par une ouverture formée dans le toit 2 e L'extrémité de chaque conduite de dérivation 28, placée à l'intérieur du four 2 en un endroit contigu au plan dans lequel les tu- yaux 8 sont acheminés, est branchée à une conduite de gui- dage 30 qui s'étend perpendiculairement à la paroi latéra- le 2 b La conduite 30 est à son tour reliée à au moins l'une de, par exemple,quatre conduites 32 munies de buses; deux conduites munies de buses s'étendant parallèlement l'une à l'autre à partir d'un côté de la conduite de guida- ge 30, et Ies deux autres conduites s'étendant parallèle- ment l'une et l'autre à partir du côté opposé de la condui- te 30,de sorte que les conduites munies de buses situées sur les côtés opposés de la conduite 30 sont alignées axia- lement les unes avec les autres, leurs axes étant parallè- les aux poutrelles 14 et 16 Chaque conduite 32 comporte une pluralité de buses 34 sur son côté dirigé vers le bas. Des buses 34 sont également formées dans les conduites 30. Comme on le voit le mieux en figure 4, chaque conduite 28 a, 28 b, 28 c et 28 d comprend en outre un brûleur auxiliaire 36 comportant une conduite de sortie 38 qui dé- bouche à l'intérieur de la conduite de branchement 28. Ainsi, les gaz à haute température provenant du four et passant par l'ouverture d'entrée 24 sont mélangés aux gaz à haute température produits par le brûleur auxiliaire 36, et ce mélange de gaz à haute température est soufflé vers le bas par passage dans les buses 34, Selon la présente invention, le dispositif de chauffage local 20 comprend en outre un réflecteur 40, qui est défini par une plaque de réflexion 42 placée au- dessous et à une distance prédéterminée des conduites 32 7. de manière à réfléchir les gaz soufflés La partie ref ou- lée 8 a, alors que le tuyau 8 se déplace sur les poutrelles, est acheminée dans l'espace situé entre les conduites 32 et la plaque 42 de manière à recevoir les gaz à haute tempé- rature provenant directement des buses 34 et les gaz à haute température réfléchis par la plaque 42 La plaque 42 comporte de préférence des faces en forme d'arc si- tuées les unes à la suite des autres sous forme d'ondulations comme cela est représenté en figure 5, de manière à ren- dre plus intenses les gaz réfléchis vers la partie refoulée 8 a La plaque de réflexion 42 non seulement réfléchit les gaz soufflés, mais encore rayonne la chaleur Ainsi, le chauffage de la partie 8 a par le dispositif de chauffage lo- cal 20 peut être effectué d'une manière effective et effi- cace. Le réflecteur 40 comprend en outre une poutrel- le porteuse 44 qui supporte la plaque de réflexion 42, et au moins un (tel que les deux représentés en figure 3) piliers 46 servant de support à cette poutrelle Un moyen de réglage approprié 48 peut être prévu en association avec le pilier 46 pour régler le niveau de la plaque de ré- flexion 42. Le dispositif de chauffage local 20 ' monté sur le côté opposé du four 2 a la même structure que le dispositif 20 venant d'être décrit. Selon un mode de réalisation préféré de la pré- sente invention, la partie principale des dispositifs de chauffage local 20 et 20 ' est montée dans la section de chauffage A, et, dans le mode de réalisation cité ci-des- sus, les conduites de branchement 28 a, 28 b et 28 c sont montées dans cette section A, alors que la conduite de bran- chement 28 d l'est dans la section d'imbibition B, en un endroit tout proche de la section A. Le four 2 de la présente invention fonctionne de la manière suivante, Lorsque le tuyau 8 dont-les extrémités opposées sont refoulées en 8 a et 8 b entre dans le four 2 par l'ori- fice l Oa, il est avancé dans le sens latéral par les pou- 8. trelles mobiles 16 pour traverser la section de chauffa- ge A, puis la section d'imbibition B Lorsque le tuyau 8 se trouve dans la section de chauffage A, il est chauffé ra- pidement par les gaz à haute température soufflés par les brûleurs 6 et par la chaleur rayonnée par les parois la- térales 2 a et 2 d, les parois d'extrémité 2 a et 2 c, le toit 2 e et la sole 2 f du four 2 et, en même temps, les par- ties refoulées 8 a et 8 b sont en outre chauffées par les dispositifs de chauffage local 20 et 20 ', respectivement. Ainsi, lorsque le tuyau 8 est sur le point d'entrer dans la section d'imbibition B, une partie de son corps (une partie autre que les parties refoulées 8 a et 8 b) est chauffée jusqu'à une température grossièrement proche des températures requises, et les parties 8 a et 8 b le sont éga- lement grossièrement dans le voisinage des températures requises Cela veut dire que, grâce aux dispositifs de chauffage local 20 et 20 ',les parties refoulées 8 a et 8 b peuvent être chauffées en gros jusqu'aux températures re- quises pendant à peu près la même durée que celle qui est nécessaire à un chauffage grossier du corps du tuyau 8 par les brûleurs 6 de la section A. Alors, lorsque le tuyau 8 entre dans la section d'imbibition B, il est chauffé uniformément et précisément dans toute cette section aux températures requises par les gaz à haute température provenant des brûleurs 6 ' et par la chaleur rayonnée par les parois latérales 2 b et 2 d, les parois extrêmes 2 a et 2 c, le toit 2 e et la sole 2 f du four 2 Ensuite, le tuyau chauffé 8 quitte le four 2 en passant par l'orifice de sortie lob. Selon le mode préféré de réalisation du four 2 venant d'être décrit, les tuyaux sont introduits dans le four les uns après les autres après un intervalle de temps prédéterminé et, par conséquent, une pluralité de tuyaux peuvent se trouver dans le four 2 tétant séparés les uns des autres par un pas prédéterminé. En liaison avec la figure 6, un graphique repré- sente la variation de température du tuyau 8 dans le four. Dans ce graphique, on a représenté en abscisse; et en ordon- 9. née respectivement, le temps et la température et ces courbes correspondent à un tuyau ayant un diamètre de 73,0 mm et une épaisseur de 5,51 mm à la partie du corps et un diamètre de 78,6 mm et une épaisseur de 8,31 mm aux parties refoulées Dans le graphique, la courbe Cl représente la variation de température de la partie du corps du tuyau, la courbe C 2 la variation de température de la partie refoulée du tuyau chauffé dans un four de l'art antérieur, c'est-à-dire un four ne comportant pas le dispositif de chauffage local, et la courbe C 3 la varia- tion de température de la partie refoulée du tuyau chauf- fée dans le four de la présente invention, c'est-à-dire dans un four comportant les dispositifs de chauffage local Dans le graphique, la référence A représente le temps de chauffage dans la section de chauffage A pour la présente invention, la référence B le temps de chauffage dans la section d'imbibition B pour la présente invention, la référence A' le temps de chauffage dans la section de chauffage A pour un four de l'art antérieur et la réfé- rence B' le temps de chauffage dans la section d'imbibi- tion B pour le four de l'art antérieur; la référence A la plage de tolérance de l'uniformité. Comme le montre la courbe C 2 du graphique, la partie refoulée, lorsqu'elle est chauffée dans le four de l'art antérieur voit sa température augmenter progressi- vement dans la section de chauffage A et ne pas attein- dre les températures requises et, par conséquent, le four de l'art antérieur doit continuer à procéder au chauffage de la partie refoulée dans la section d'imbibition B pour obtenir la température requise En outre, dans la sec- tion d'imbibition B, les tuyaux sont encore chauffes pour obtenir une température uniforme et précise Par conséquent le four de l'art antérieur nécessite une durée de séjour relativement longue pour l'opération de chauffage dans la section d'imbibition B. Par contraste, la partie refoulée, lorsqu'elle est chauffée dans le four de la présente invention, voit sa température augmenter rapidement dans la section de , chauffage A, comme cela est représenté par la courbe C 3, et, par conséquent, lorsque le tuyau est sur le point d'en- trer dans la section d'imbibition B, la température de la partie refoulée est presque égale à celle du reste du tu- yau Ainsiselon la présente invention, il suffit seule- ment d'exécuter dans la section d'imbibition B un chauffa- ge uniforme etprécis du tuyau, En d'autres termes, dans la section d'imbibition B du four de la présente invention,il n'est pas nécessaire de poursuivre l'augmentation de la température de la partie refoulée Par conséquent, le four de la présente invention nécessite un séjour relativement court pour l'opération de chauffage dans la section d'im- bibition B, Par exemple, dans le cas o il est nécessaire de chauffer les tuyaux à une température d'environ 9300 C, on trouve que, dans le cas du four de la présente invention, la durée totale de chauffage peut être raccourcie de 15 à % par rapport à la durée totale de chauffage requise dans un four de l'art antérieur. On notera que, selon la présente invention, le brtleur auxiliaire de chacune des conduites de branche- ment 28 a, 28 b, 28 c et 28 d peut être éliminé de manière que la circulation des gaz à haute température ne soit effectuée qu'à partir du four. On notera également que la position des conduites munies de buses et de la plaque de réflexion peut être opposée à celle du mode de réalisation venant d'être dé- crit C'est-à-dire que les conduites peuvent être placées de façon à faire jaillir vers les haut les gaz à haute température, vers la plaque de réflexion,avec les parties refou- lées acheminées dans un espace les séparant. On notera également que les conduites 32 peuvent être placées en zigzag, comme représenté en figure 7, pour obtenir un chauffage local dans une zone plus large, per- mettant ainsi le chauffage local de parties refoulées de dimensions assez grandes En outre, dans ce cas, un moyen de valve approprié ou analogue peut être prévu dans la conduite de jonction 26 pour permettre le passage des 11. gaz à haute température de manière sélective vers les conduites de branchement 28 a et 28 c, ou vers les longues conduites de branchement 28 b et 28 d, ou vers la totalité de ces conduites pour qu'il y ait adaptation à des condui- tes de divers types. On notera en outre que les conduites 32 munies de buses peuvent avoir toute autre forme, par exemple, se présenter comme une botte rectangulaire ayant une plurali- té de buses D'autre part, les buses peuvent avoir une tou- te autre forme, par exemple avoir la forme d'ouvertures circulaires ou fendues. On doit noter encore que les tuyaux, qui ont été décrits comme étant acheminés par les poutrelles mobiles 16 (dispositifs de convoyage dit à balancier), peuvent l'être par un tout autre dispositif, par exemple par un convoyeur du type à chatne. Comme cela vient d'être décrit, étant donné que la présente invention fait appel à un dispositif de chauffage local à chaque côté du four, en particulier dans la section de chauffage A, la partie refoulée du tuyau peut être chauffée grossièrement à la température requise dans un laps de temps qui est approximativement identique au temps nécessaire pour chauffer grossièrement la partie de corps Ainsi, par rapport à l'art antérieur, la durée tota- le de chauffage d'un tuyau comportant des parties refoulées peut être diminuée En outre, le four peut avoir des dimen- sions plus réduites et l'opération de chauffage être exécutée avec une consommation moins grande de carburant. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 12. REVENDICATIONS 1 Four de chauffage de pièces de forme allongée comportant une partie refoulée au moins à l'une des extré- mités opposées, caractérisé en ce qu'il comprend: un logement définissant une chambre de chauf- fage; des moyens pour acheminer à la suite les pièces de forme allongée dans le logement suivant une direction perpendiculaire au sens axial des pièces; des moyens pour fournir des gaz à haute tempé- rature dans le logement; un moyen prévu sur un côté du trajet de la partie-refoulée pour souffler des gaz à haute température dans la direction de ce trajet; et un moyen de plaque monté en regard des moyens de soufflage et sur un côté opposé audit côté du trajet de la partie refoulée de manière à réfléchir les gaz à haute température soufflés et la chaleur rayonnée vers le trajet, d'o il résulte que la partie refoulée, lorsqu'elle traver- se un espace situé entre le, moyen de soufflage et le moyen de plaque, est chauffée localement. 2 Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de soufflage comprend un moyen pour aspirer les gaz à haute températu- re dans le logement; un moyen de conduite pour guider les gaz à hau- te température aspirés vers un emplacement contigu audit trajet de la partie refoulée; et des moyens de buse montés dans le moyen de con- duite pour souffler des gaz à haute température vers ledit trajet de la partie refoulée. 3 Four selon la revendication 2,caractérisé en ce que le moyen de soufflage comprend en outre un moyen de production de gaz à-haute température monté dans le moyen de conduite pour produire un mélange de gaz à haute tempéra- ture qui est constitué des gaz provenant du logement et des gaz provenant du moyen de production de gaz à haute tempéra- ture, 13. 4 Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de production de gaz à haute température est un brûleur. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de plaque est défini par des faces en for- me d'arc se succédant à la manière d' ondulations. 6 Four selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de réglage du niveau du moyen de plaque.