Brevet FR2514118A1 — publié le 19830408

La présente invention concerne essentiellement un procédé de chauffage d'articles devant subir un traitement thermique, tels que pièces en béton, une installation pour sa mise en oeuvre et un appareil de combustion formant un produit industriel nouveau. On sait qu'on peut accélérer la maturation dû béton par un traitement thermique approprié, ce qui permet de gagner un temps considérable lors de la fabrication de pièces en béton utilisables par exemple pour la fabrication )d ' habitation . On connait déjà divers procédés et dispositifs permet- tant de réaliser ce traitement tnern1Iqs d'atites tels que pièces en 0ai'a les quels on prévoit une zone de traitement thermique sensiblement fermée renfermant une atmosphère enveloppant sensiblement l'article que l'on chauffe par exemple à l'aide de vapeur perdue, ou de serpentin de vapeur, ou d'eau surchauffée, ou de résistance électrique, ou même de générateur d'air chaud.Certains de ces procédés et dispositifs connus comprennent en outre aussi une circulation forcée de l'atmosphère dans la zone de traitement thermique autour dudit article afin de favoriser l'échange thermique, Cependant, ces procédés et dispositifs connus présentent l'inconvénient majeur de nécessiterune consommation considérable d'énergie en nécessitant généralement le transport des calories vers la zone de traitement thermique tandis que ces procédés et dispositifs connus ne présentent pas en pratique de souplesse d'adaptation aux conditions d'utilisation. La présente invention a donc pour but de remédier à )ces inconvénients en fournissant une solution particulière ment simple qui permette d'économiser radicalement l'énergie nécessaire pour effectuer le traitement thermique des arti cles devant subir un tel traitement tout en présentant une souplesse d'utilisation importante0 Cette solution consiste selon la présente invention en un procédé de chauffage d'articls devant subir un traitement thermique, tels que pièces en béton, disposés dans une zone de traitement thermique sensiblement fermée renfermant une atmosphère gazeuse, de préférence l'air, enveloppant sensiblement ledit article, comprenant le chauffage de ladite atmosphère et une circulation forcée de ladite atmosphère dans ladite zone autour dudit article favorisant 1' échange thermique, et caractérisé en ce que selon l'invention l'on réalise le chauffage de ladite atmosphère par combustion d'un fluide combustible gazeux ou liquide à l'aide d'un comburant approprié, de préférence constitué par l'air, que l'on prélève à l'extérieur de ladite zone, les produits de combustion gazeux étant intro duiX dans ladite zone où ils sue mélangent avec ladite atmosphère. Selon une caractéristique particulière de ce procédé, on évacue de ladite zone de traitement thermique un débit de gaz sensiblement égal- à celui introduit dans ladite zone. En outre, selon une caractéristique avantageuse de ce procédé, on introduit les produits de combustion dans ladite zone de traitement thermique sensiblement parallèlement au sens de circulation de l'atmosphère dans ladite zone. En outre, selon une autre caractéristique avantageuse de ce procédé, on réalise la combustion dans une zone dite de combustion séparée mécaniquement de la zone de traitement thermique mais communiquant avec celle-ci en un endroit relativement éloigné de celui où a lieu la combus tion pour éviter toute perturbation de la combustion par le courant de circulation de l'atmosphère. Egalement, la présente invention concerne une installation de chauffage d'articles devant subir un traitement thermique, tels que pièces en béton, disposés dans une enceinte de traitement thermique sensiblement fermée et renfermant une atmosphère gazeuse, de préférence de l'air, enveloppant sensiblement ledit article, comprenant des moyens de chauffage de ladite atmosphère et des moyens--de mise en circulation forcée de ladite atmosphère autour dudit article, caractérisée selon l'invention en ce que lesdits moyens de chauffage comprennent au moins un dispositif de combustion, par exemple comprenant au moins un brûleur,comportant une onhfited'amewedMnShade combustible gazeux ou liquide ; une conduite d'amenée d'un comburant, de préférence de l'air, depuis l'extérieur de ladite enceinte ; et une sortie des produits de combustion gazeux débouchant dans ladite enceinte de sorte que ceux-ci se mélangent avec ladite atmosphère et la réchauffent. Selon un mode de réalisation avantageux, la sortie des produits de combustion est sensiblement parallèle au sens de circulation forcée de l'atmosphère dans ladite enceinte. En outre, selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de combustion est disposé dans une chambre de combustion de séparation mécanique du dispositif de combustion de ladite enceinte, ladite chambre de combustion communiquant avec ladite enceinte de traitement thermique par au moins une ouverture relativement éloignée dudit dispositif de combustion pour éviter toute perturbation de ladite combustion. Selon une variante d'exécution, la chambre de combustion est disposée sensiblement complè tement à l'intérieur de l'enceinte de traitement thermique et avantageusement sous une table sur laquelle repose l'article devant subir le traitement thermique. En outre, selon une caractéristique avantageuse, cette installation comprend un dispositif de ventilation unique assurant à la fois l'aspiration du comburant précité dans la chambre de combustion et la circulation forcée de l'atmosphère dans ladite enceinte de traitement thermique. Bien entendu, l'enceinte de traitement thermique et la chambre de combustion peuvent présenter diverses formesdnt la réalisation pratique peut en particulier avoir une forme sensiblement parallèlèpipédique rectangle comme cela sera expliqué plus loin en référence au dessin unique annexé Enfin, la présente invention concerne également un appareil de combustion forme par une partie ou la combinaison des dispositifs précités qui seront décrits en détails ei-après, constituant un produit industriel nouveau. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente inventionapsraitront clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin unique annexé représentant schématiquement et en coupe une installation selon la présente invention comportant un appareil de combustion constituant un produit industriel nouveau selon l'invention Ainsi, en référence à la figure unique annexée, une installation de chauffage selon l'invention-d'articles I devant subir un traitement thermique, tels que pièces en béton dont on veut accélérer la maturation -par traitement thermique, disposés dans une enceinte 2 de traitement thermique sensiblement fermée et renfermant une atmosphère 4 gazeuse de préférence de'l'air, enveloppant l'article 1, comprend des moyens 6 de chauffage de l'atmosphère 4 et des moyens 8 de mise en circulation forcée de l'atmosphère 4 autour de l'article 1. Selon l'invention, cette installation est caractérisée en ce que les moyens de chauffage 6 comprennent au moins un dispositif 10 de combustion, par exemple comprenant au moins un brûleur 12, 14, comportant une conduite 16, 18 d amenée d'un fluide combustible gazeux ou liquide ; une conduite 20 d'amenée d'un comburant, de préférence de l'air, depuis ltextérieur 22 de l'enceinte 2 ; et une sortie 24, 26 des produits de combustion gazeux 28, 30débouchant dans l'enceinte 2 de sorte que ceux-ci se mélangent avec l'atmosphère 4 et la réchauffent. Selon une réalisation avantageuse, comme représentée, la sortie 24, 26 des produits de combustion 28, 30 est sensiblement parallèle au sens F de circulation forcée de l'atmosphère 4 dans l'enceinte 2. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de combustion 10 est disposé dans une chambre 34 de combustion, formée par exemple par un boîtier parallélepipèdique 36 sensiblement rectangle réalisé par exemple en tôle d'acier, réalisant une séparation mécanique du dispositif de combustion 10 de l'enceinte 2. La chambre de combustion 34 communique avec l'enceinte 2 de traitement thermique par au moins une ouverture 24, 26 relativement éloignée du dispositif de combustion pour éviter toute perturbation de la combustion réalisée en 12, 14 de préférence par des brûleurs atmosphériques linéaires. Selon une variante de réalisation, la chambre de combustion 34 est disposée sensiblement complètement à l'intérieur de l'enceinte 2 de traitement thermique et avantageusement sous une table 40 surélevée par rapport au sol et sur laquelle repose l'article 1 venant d'être coulé par exemple dans un moule (non représenté). Selon un mode de réalisation particulier, comme représenté, l'enceinte 2 de traitement thermique est disposée horizontalement et avantageusement repose sur le sol 42, la paroi horizontale inférieure 44 de l'en- ceinte 2 étant définie par le sol 42 lui-même. Cette enceinte 2 de traitement thermique peut être définie par exemple par un toSt et une bâche latérale enveloppés d'une couche 46 de produit calorifugeant. La chambre de combustion 34 est aussi avantageusement disposée horizontalement en reposant sur le fond de l'enceinte 2 qui dans l'exemple représenté est constitué par le sol 42 Cette chambre 34 définie par le boîtier parallèlèpipédique sensiblement rectangle 36 a au moins une de ses parois verticales opposées disposées selon son plus grand axe ouverte pour définir la sortie 24, 26 des produits de combustion 28, 30 précités. La conduite d'amenée de comburant est dans ce cas réalisée par une ouverture prévue dans la paroi commune de la chambre 34 et de 1' en ceinte 2, par,exemple sous forme d'une tranchée 84 réalisée dans le sol 42 et débouchant à l'extérieur de l'enceinte 2, c'est-à-dire dans l'exemple représenté dans l'atmosphère extérieure 22. Le dispositif de combustion 10 est quant à lui disposé entre l'ouverture 20 d'amenée de comburant et la paroi verticale ouverte 24, 26 en étant disposé sensiblement horizontalement et parallèlement à son plus grand axe. On comprendra que selon cette disposition, lorsque le dispositif de combustion 10 comprend un brûleur 12, 14 le front de flamme 48, 50 est sensiblement perpendiculaire au fluide C de comburant autour de celui-ci tandis que la direction de la flamme 48, 50 est sensiblement parallèle à ce fbli de comburant C qui est de préférence de l'air On notera aussi que cette disposition fait que le comburant entre dans la chambre de combustion 34 sensiblement verticalement et se dirige vers la sortie 24, 26 sensiblement horizontalement en entourant le dispositif de combustion 10. En outre, les moyens de ventilation 8 comprennent un dispositif 54 de ventilation unique assurant à la fois l'aspiration du comburant C dans la chambre de combustion 34 et la circulation forcée de- 1-' atmosphère 4 dans l'enceinte 2 de traitement thermique. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, ce dispositif de ventilation 54 comprend un moteur à double helices 56, 58 montées sur un arbre unique 60 et donc, de part et d'autre du dispositif 54.Selon la réalisation représentée, l'arbre 60 du moteur est disposé sensiblement verticalement et avantageusement sensiblement dans l'axe 62 de l'ouverture 20 et traverse la paroi supérieure 64 du parallèlèpipède 36 définissant la chambre 34 de sorte à avoir une hélice 56 placée horizontalement sensiblement dans 1'ouverture 20 dlamenée de comburant et 1'autre hélice 58 placée sensiblement horizontalement dans l'enceinte 4 de traitement thermique. Avantageusement, l'axe 62 de l'ouverture 20 est sensiblement disposé selon le centre du parallèlèpipède 36. De préférence, la deuxième hélice 58 disposée dans l'atmosphère 4 de l'enceinte 2 qui réalise la circulation forcée de l'atmosphère 4 dans l'enceinte 2, est ellemême disposée à l'intérieur d'une deuxième chambre horizontale 70 placée au dessus de la chambre de combustion 34, par exemple définie par un bottier 72 ayant une forme de parallèlèpipède sensiblement rectangle comme le boîtier 36. Ce bottier 72 définissant la deuxième chambre 70 comprend une ouverture 74 d'entrée d'atmosphère 4 selon l'arbre 60 du moteur au-dessus de l'hélice 58 et soins une sortie 76, 78 d'atmosphère formée par au moins une paroi opposée ouverte du boîtier 72. On-notera que, avantageusement, les ouvertures 24, 26, de sortie des produits de combustion 28, 30 sont disposées à côté des sorties 76, 78 d'atmosphère 4 de sorte que le courant des produits de combustion 28, 30 soit sensiblement parallèle au sens F de circulation forcée de l'atmosphère 4 à l'endroit d'introduction des produits de combustion à l'intérieur de l'enceinte 2 On notera ainsi que l'installation selon l'invention,présente l'avantage considérable de réaliser la combustion à l'aide d'un comburantS de préférence l'air, exempt de produit de combustion ; par ailleurs, la partie froide de la chambre de combustion en amont du dispositif de combustion 10 comprenant par exemple des brûleurs 12, 14 permet d'y loger les appareils annexes de fonctionnement tels que les électro-vannes, allumeurs, détecteurs de flamme, corps de thermostat et bien entendu dispositif de ventilation 54.'g En outre, du fait que le comburant est pris à l'extérieur 22 la chambre de combustion 34 se trouve en lègère suppression par rapport à l'atmosphère 4 dans l'enceintè 2. Bien sûr, l'enceinte 2 comportera une sortie d'atmosphère 4 afin d'éviter une montée en pression del'atmosphère 4. Cette sortie peut être réalisée en pratique par des fuites naturelles dûes par exemple au fait que l'enceinte 2 est définie en partie par unebBea encore par un conduit de fumée 80 rCaS permettant d' évacuer un volume d'atmosphère 4 chargé des produits de combustion sensiblement égal au volume de comburant introduit en 20 à l'aide de l'hélice 56 formant ventila teur de combustion. Selon une autre caractéristique avantageuse, les deux hélices 56, 58 tournent dans le même sens mais l'orientation des pales est opposée de manière que chacun des flux soit dirigé l'un vers l'autre comme cela se voit clairement sur la figure annexée. En outre, de préférence la forme et le dessin des hélices 56, 58 sont différents pour obtenir deux flux de débit différents, comme représenté, car bien entendu, le flux de circulation forcé de l'atmosphère 4 doit être beaucoup plus important que le flux de comburant C. Un autre avantage de l'installation selon l'invention est que le comburant, tel que de l'air,entre dans la chambre de combustion 34 verticalement de bas en haut et passe autour du dispositif de ventilation 54 en le refroidissant avant de se diriger vers les sorties 24, 26 de la chambre 34 perpendiculairement à l'axe vertical 60 du dispositif de ventilation 54 en passant autour des dktdeoeitutonIC Par cette réalisation de l'installation selon l'invention, on obtient une séparation des produits très chauds de combustion de l'article 1 devant subir le traitement thermique en évitant ainsi tout point chaud sur celui-ci. En outre, la combustion se fait complètement dans la chambre 34 et pour celà le dispositif de combustion 10 est placé en retrait des sorties, 24, 26 des produits de combustion, comme représenté et explicité précédemment. Enfin, on peut ajuster le débit de l'hélice 56 au turbine par la prévision de volets 82 ou tout autre moyen d'obturation pouvant régler la section de-ltouverture 20 d'entrée de comburant C ce qui permet de régler la vitesse de l'air secondaire par rapport à la vitesse de sortie de produits de combustion. On peut prévoir des ailettes ou tout autre moyen de canalisation du flux de combustion autour de la flamme. On peut donc constater que l'installation selon l'invention permet de réaliser le procédé tel que précédemment défini. Enfin, cette installation comprend un appareil de combustion constituant un produit industriel nouveau formé par une partie ou la combinaison des boîtiers 36, 72, du dispositif de combustion 10 et du dispositif de ventilation 540 En outre, l'invention comprend tous les moyens constituant des-équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuée-s suivant son esprit et mises en oeuvre dans l'esprit de l'invention. Revendications 1. Procédé de chauffage d'-articles devant subir un traitement thermique, tels que pièces e béton, disposés dans une zone de traitement thermique sensiblement fermée, renfermant une atmosphère gazeuse, de préférence l'air, enveloppant sensiblement ledit article, comprenant le chauffage de ladite atmosphère et une circulation forcée de ladite atmosphère dans ladite zone autour dudit article favorisant l'échange thermique, caractérisé en ce que on réalise le chauffage de ladite atmosphère par combustion d'un fluide combustible gazeuxwliquide à l'aide d'un comburant approprié, de préférence constitué par l'air, que l'on prélève à l'extérieur de ladite zone, les produits de combustion gazeux étant introduits dans ladite zone où ils se mélangent avéc ladite atmosphère. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on évacue de ladite zone de traitement thermique un débit de gaz sensiblement égal à celui-introduit dans ladite zone. 30 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on introduit les produits de combustion dans ladite zone sensiblement parallèlement au sens de circulation de l'atmosphère dans ladite zone 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on réalise la combustion dans une zone dite de combustion séparée mécaniquement de la zone de traitement thermique mais communiquant avec celle-ci en un endroit relativement éloigné de celui où a lieu la combustion pour éviter toute perturbation de la combustion par le courant de circulation de l'atmosphèreO 5.Installation de chauffage d'articles devant subir un traitement thermique, telles que pièces en béton, disposés dans une enceinte de traitement thermique sensi blement fermée et renfermant une atmosphère gazeuse, de préférence de l'air, enveloppant sensiblement ledit article, comprenant des moyens de chauffage de ladite atmosphère et des moyens de mise en circulation forcée de ladite atmosphère autour dudit article, caractérisée en ce que lesdits moyens de chauffage comprennent au moins un dispositif de combustion, par exemple, comprenant au moins un brûleur, comportant une conduite d'amenée d'un fluide combustible gazeux ou liquide une conduite d'amenée d'un comburant, de préférence de l'air, depuis l'extérieur de ladite enceinte ;;- et une sortie des produits de combustion gazeux débouchant dans ladite enceinte de sorte que ceux-ci semélangent avec ladite atmosphère et la réchauffent. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la sortie des produits de combustion est sensiblement parallèle au sens de circulation forcée de l'atmosphère dans ladite enceinte. 70 Installation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que le dispositif de combustion précité est disposé dans une chambre de combustion de séparation mécanique dudit dispositif de combustion de ladite enceinte, ladite chambre de combustion communi- quant avec ladite enceinte de traitement thermique par au moins une ouverture relativement éloignée dudit dispositif de combustion pour éviter toute perturbation de ladite combustion. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la chambre de combustion est disposée sensiblement complètement à l'intérieur de l'enceinte de traitement thermique et avantageusement sous une table sur laquelle repose làdit article. 90 Installation selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de ventilation unique assurant à la fois l'aspiration du comburant précité dans la chambre de comhustion et la circulation forcée de l'atmosphère dans ladite enceinte de traitement thermique. 10. Installation selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisée en ce l'enceinte de traitement thermique est disposée horizontalement et avantageusement repose sur le sol ; la chambre de combustion est aussi disposée horizontalement en reposant mr le fond de 1' enceinte de traitement thermique en ayant au moins une de ses parois verticale opposée ouverte, la conduite d'amenée de comburant préciti étant réalisée par une ouverture prévue dans la paroi commune de la chambre et de l'enceinte débouchant à l'extérieur de ltenceiflte de traitement thermique ; le dispositif de combustion est disposé entre ladite ouverture d'amenée de comburant et ladite paroi verticale ouverte en étant disposé sensiblement horizontalement et parallèlement à son plus grand axe ; le dispositif de ventilation précité comprend un moteur à double hélices montées sur un arbre unique disposé sensiblement verticalement et sensiblement dans l'axe de l'ouverture, ledit moteur étant monté dans la chambre de combustion et de façon à avoir une hélice placée hori zontalement sensiblement dans l'ouverture d'amenée de comburant et l'autre hélice placée sensiblement horizontalement dans l'enceinte de traitement thermique. 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'enceinte et la chambre précitée sont formées par des boîtiers ayant une forme parallèlèpipédique sensiblement rectangulaire, avantageusement l'axe de l'ouverture d'amenée de comburant est sensiblement disposé selon le centre du parallèlèpipède, la chambre de combustion a au moins une de ses parois verticale opposées débouchant dans l'enceinte selon son plus grand axe qui est ouverte ; le dispositif de combustion comprend au moins un brûleur disposé horizontalement selon le plus grand axe de la chambre de combustion ; la deuxième hélice de circulation forcée de l'atmosphère de l'enceinte est elle-meme disposée à l'intérieur d'une deuxième chambre horizontale placée au-dessus de la chambre de combustion ayant une paroi commune avec celleci et comportant une ouverture d'entrée d'atmosphère selon l'arbre du moteur au-dessus de l'hélice et au moins une sortie d'atmosphère formée par au moins une paroi ouverte selon le plus grand axe de la deuxième chambre. 12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que les deux hélices tournent dans le meme sens mais l'orientation des piles est opposée de manière que chacun des~ flux soit dirigé l'un vers l'autre, de préférence la forme et le dessin des hélices est différent pour obtenir deux flux de débit différent avantageusement elle comprend des moyens d'obturation partiels de l'ouverture d'aspiration de comburant ; et éventuellement des moyens d'évacuation réglables d'un volume déterminé d'atmosphère hors de l'enceinte de traitement thermique. 13. Appareil de combustion formant un nouveau produit industriel, caractérisé en ce qu'il comprend le dispositif de combustion précité, ou la chambre de combustion précitée ou la deuxième chambre précitée de ventiLa- tion ou une combinaison de ceux-ci.