Brevet FR2519738A1 — publié le 19830718

La présente invention se rapporte à un barreau de grille pour installation d'incinération d'ordures ménagè res qui comporte une partie d'appui s'engageant sur une traverse, un support formant grille et une nervure soutenant ce dernier en s'étendant parallèlement à l'axe du barreau qui présente une surface frontale faisant saillie à l'intérieur d'un foyer, l'une des parois latérales de la nervure et le côté inférieur adjacent du support formant grille délimitant, en tant qu'éléments de paroi, un canal d'écoulement s'étendant le long du barreau de grille. Une grille connue et déjà commercialisée est constituée par des barreaux qui sont disposés par groupes à la manière de peignes. Les barreaux de chaque groupe sont reliés les uns aux autres afin de les empêcher de se soulever ou de se dégager accidentellement en service. Plusieurs groupes de barreaux sont disposés les uns à la suite des autres en considérant le sens d'avance du combustible. Un montage en escalier des groupes successifs permet d'obtenir une légère pente pour le combustible qui est avancé longitudinalement par suite d'un mouvement de va-et-vient des différents groupes de barreaux de la grille. A cet effet les barreaux reposent par l'une de leurs extrémités sur une traverse qui peut être déplacée dans la direction longitudinale tout en 'appuyant sur un châssis formant support. L'autre extrémité des barreaux repose, de façon à pouvoir coulisser, sur les barreaux du groupe suivant. I1 est ainsi possibie de déplacer, grâce à la traverse, les barreaux de chaque groupe dans le sens longitudinal et suivant un mouvement de va-et-vient dont l'amplitude peut être choisie librement. Dans cette forme de réalisation connue le refroidissement correct des barreaux de grille, pendant le fonctionnement du four, pose un problème important. Les barreaux de la grille sont exposés à la température extrêmement élevée qui règne dans le foyer. Cette température dépend de la nature du combustible et du régime de fonctionnement du four, température qui varie en outre avec l'augmentation de la couche de mâchefer reposant sur la grille et formant un isolant. Les barreaux pourraient être détériorés facilement si on ne les protégeait pas contre la température élevée. A cet effet de l'air de refroidissement est conduit le long des barreaux en passant par les intervalles délimités entre les barreaux voisins et prévus dans la zone du support de grille. Cet air est ensuite envoyé dans le foyer en tant qu'air de combustion préchauffé. Dans la pratique il a été cependant constaté que le refroidissement ne s'effectue pas de façon suffisamment uniforme à tous les régimes de fonctionnement ce qui entraine parfois des détériorations au niveau des barreaux de grille. Un autre inconvénient réside dans le fait que du mâchefer peut tomber en passant par les fentes entre les barreaux. Dans un dispositif connu on prévoit pour cette raison une chambre particulière en vue de collecter le mtchefer tombant de la grille.Etant donné que le mâchefer peut rester accroché à l'intérieur ou à proximité de la fente il n'y a plus de refroidissement uniforme des barreaux de grille qui s'usent d'ailleurs de façon importante par brûlage dans la zone des fentes. De la cendre ou du mâchefer resté accroché à l'intérieur de la fente tend à s'engager entre less barreaus de grille et les traverses et à provoquer un déplacement accidentel des barreaux après une longue durée de service. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients cités ci-dessus et de permettrey par des me sur res de nature constructive, un refroidissement plus uniforme et une plus grande longévité des barreaux de grille ainsi qu'un fonctionnement plus sûr afin de pouvoir maintenlr des conditions d'écoulement stables pour le fluide de re froidissement. Les problèmes exposés ci-dessus sont résolus conformément à l'invention par un barreau de grille qui est ca caractérisé en ce que l'autre surface latérale de la nervure est réalisée de façon à former avec le côté inférieur adjacent du support formant grille, un élément de parois complémentaire au canal d'écoulement, en ce que le côté frontal présente un évidement qui forme une ouverture de sortie du canal d'éCoulement en direction de la chambre de combustion et en ce que > dans le cas de barreaux de grille du même type et juxtaposés de façon serrée, on prévoit des canaux d'écoulement qui, dans la zone du support de grille, sont pratiquement fermés latéralement et qui ne présentent qu'une seule ouverture de sortie prévue sur le coté frontal du barreau et orientée vers la chambre de combustion. Grâce à ces caractéristiques le mâchefer d'une part ne peut plus passer ou s'accrocher entre les barreaux de la grille ce qui empêche pratiquement toute usure des barreaux au niveau des fentes et d'autre part on crée un canal d'écoulement bien défini pour l'air qui peut de ce fait produire un effet de refroidissement meilleur et plus uniforme sur les barreaux dont la longévité se trouve sensiblement prolongée par ces mesures. En raison de la perte de charge répartie uniformément sur toute la grille on obtient également une répartition meilleure et plus uniforme de l'air au niveau de la surface de la grille ce qui apporte une amélioration sensible à la combustion quelle que soit la charge du foyer en ordures ménagères.La maintenance de barreaux de grille de rechange et l'entretien se trouvent simplifiés parce que la grille ne comporte qu'un faible nombre de barreaux de types différents. Selon une autre caractéristique de l'invention, la surface latérale de la nervure et le côté inférieur adjacent du support formant grille sont disposés pour délimiter un angle obtus l'un avec l'autre et la surface latérale, constituant l'élément de paroi, de la nervure présente une hauteur qui est supérieure à la double largeur du côté inférieur, formant l'autre élément de paroi, du support de grille. Grace à ces caractéristiques on crée un canal d'écoulement efficace pour l'air de refroidissement et de combustion bien que ce canal soit ouvert vers le bas. L'angle délimité par la surface latérale de la nervure et le côté inférieur adjacent du support formant grille est compris entre 120 et 133.. Cette caractéristique facilite la fabrication par moulage. Suivant une autre caractéristique de l'invention1 l'évidement formant l'ouverture de sortie pour l'air prgsente une largeur qui est inférieure à un huitième de la largeur du barreau de grille et la hauteur de l'évidement correspond sensiblement à la hauteur effective de la nervure. De ce fait l'ouverture de sortie produit sur l'air le meme effet qu'une buse et influence favorablement la combustion sur la grille sans pour autant nuire aux conditions de circulation de l'air lors du processus de refroi- pissement des barreaux de grille. Afin d'améliorer le refroidissement par un effet de turbulence de l'air sur la paroi à refroidir, la largeur de la nervure est augmentée en direction de l'évidement à partir d'une première largeur de façon à présenter une deuxième largeur grace à un gradin. Un élément de retenue relié au barreau de grille dans la zone de l'élément d'appui et coopérant avec la traverse, empêche le barreau de se soulever et de se dégager accidentellement de la traverse. L'élément d'appui présente un évidement qui correspond à la forme de la section transversale de la traverse, et à l'intérieur duquel est réalisée une rainure ouverte vers le bas. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de ltobjet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés. La fig. 1 est une élévation latérale partiellement en coupe d'une grille composée de barreaux suivant l'invention. La fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1 montrant un groupe de barreaux de grille juxtaposés. La fig. 3 montre en coupe transversale un barreau de grille suivant l'invention. La fig. 4 est une vue de dessus d'un barreau de grille suivant une autre forme de réalisation. La fig. 3 est une coupe suivant la ligne V-V de la fig. 4. La fig. 6 montre le montage de l'organe de retenue sur un barreau de grille. La fig. 7 montre, en élévation latérale, un barreau de grille dont l'évidement présente une rainure. La fig. 8 est une vue de dessus de la forme de réalisation suivant la fig. 7. Le dispositif suivant la fig. 1 est constitué par un bSti 1 qui porte la grille située en dessous de la chambre de combustion 2. Sur le bâti porteur 1 sont montées des traverses fixes 3a et des traverses mobiles 3b. Les traverses mobiles 3b sont guidées sur le bati porteur 1 par des chariots 4. Les barreaux de grille 5a, 5b sont montés sur les traverses 3a et 3b de façon à reposer simplement par leur élément d'appui, dans l'exemple la partie 6, sur les traverses 3a, 3b qui, dans l'exemple de réalisation représenté, sont des tubes. L'autre extrémité des barreaux de grille prend appui sur une surface de glissement prévue sur le côté arrière de l'évidement 6 de la rangée suivante de barreaux.Les barreaux de chaque groupe ou rangée sont reliés les uns aux autres afin que les différents barreaux 3a, 3b ne puissent pas se soulever et se dégager accidentellement. A cet effet les barreaux présentent des ouvertures 7 dans lesquelles sont engagés des dispositifs de retenue non représentés, par exemple des tiges. Conformément à l'exemple de réalisation représenté, un groupe de barreaux de grille 5a,reposant fixement sur le bti porteur 1 par l'intermédiaire des traverses 3a, est suivi par un groupe de barreaux 3b qui, grâce au -chariot 4, peuvent être déplacés dans un mouvement de va-et-vient d'une amplitude réglable, parallèlement à la direction d'avance du combustible à l'aide d'un dispositif non repr4- senté. Le bâti porteur 1 présente une inclinaison en formant un angle CL avec l'horjzontale de façon que la hauteur à laquelle se trouvent les différents groupes ou rangées de supports 8 formant la grille diminue à la manière d'un escalier en direction de la sortie de la chambre de combustion.L'angle CL est de préférence d'environ 15 . I1 ressort de la coupe de la fig. 2 montrant un groupe de barreaux de grille juxtaposés, que les supports 8 formant la grille sont disposés très près l'un de l'autre en ne laissant subsister qu'une fente très étroite de façon à obtenir une surface de grille pratiquement continue et fermée vers le bas. Les supports 8 formant grille sont renforcés par des nervures 9. L'une des surfaces latérales 10 de la nervure 9 forme avec le côté inférieur 11 du support 8 l'une des parois d'un canal d'écoulement 12. L'autre paroi du canal d'écoulement est formée par la surface latérale 13 de la nervure et le côté inférieur adjacent 14 du support 8 voisin. La face frontale 15 du barreau de grille présente un évidement 16 qui forme une ouverture du canal d'écoulement 12 en direction de la chambre de combustion 2. Afin que le canal d'écoulement 12 ouvert vers le bas puisse remplir la fonction souhaitée, les dimensions du support de grille 8 doivent présenter le rapport illustré à la fig. 3. La référence a représente la hauteur de la paroi latérale de la nervure, b la largeur de la paroi sur le c8té inférieur du support de grille, les deux parties de paroi délimitant un angle ss. La pratique a démontré que a doit être supérieur à 2b pour obtenir des conditions d'écoulement correctes. En ce qui concerne l'évidement 16 il est avantageux que la hauteur h de ce dernier corresponde sensiblement à celle a de la paroi latérale de la nervure. La largeur de l'évidement est de préférence inférieure à -g- , r représentant la largeur du support de grille. Dans le présent exemple de réalisation la largeur r du support de grille est d'environ 5 cm, tandis que la longueur du barreau de grille est d'environ 50 cm. Pour l'angle ss on choisit de préférence des valeurs comprises entre 120 et 1350. Dans le cas de ces dimensions, l'évidement 16 est c = 4 mm et h = 55 mm. Lorsqu'on respecte ce rapport de dimensionsJon obtient à l'intérieur du canal 12 ouvert vers le bas des conditions de service qui permettent de le considérer comme un canal d'écoulement. Lors du fonctionnement de I'installationj une aération forcée crée une légère surpression sur le côté inférieur de la grille et par rapport au foyer 2 de sorte que l'air circule le long des canaux 12 et passe par l'évide- ment 16 dans la chambre de combustion 2. Etant donné que les nervures 9 ainsi que les côtés inférieurs 11 et 14 des supports de grille 8 forment les seules surfaces de refroidissement de ces derniers, l'air de refroidissement circulant dans les canaux 12 est fortement chauffé de façon qu'un mouvement de convection ascendant se superpose au mouvement longitudinal de l'air en direction de l'ouverture de sortie 16 ce qui a pour effet de créer des turbulences le long des surfaces latérales 10, 13 et des côtés inférieurs 11 et 14.Cette turbulence augmente efficacement l'effet de refroidissement à l'intérieur des canaux d'écoulement 12. Grâce aux ouvertures de sortie 16 l'air chaud est envoyé, en tant qu'air de combustion, dans le foyer 2. Dans l'exemple de réalisation préféré représenté à la fig. 3, la largeur X de la nervure mesurée au niveau de la zone de transition entre le côté inférieur 11 ou 14 du r support de grille 8 et la nervure 9, est comprise entre 2 et -Ç- lorsque la largeur r du support 8 est d'environ 5 cm. Pour des barreaux de grille soumis à des températures particulièrement élevées, il est utile de choisir pour la r nervure une largeur X qui est plus proche de 2 afin d'ob- tenir, gracie à la masse plus importante, une meilleure conductibilité thermique et de ce fait un meilleur refroidissement.Lorsqu'il s'agit de barreaux de grille exposés à de moindres sollicitations thermiqueslil suffit r de prévoir une largeur X qui s'approche de L'effet de refroidissement décrit peut être encore amélioré lorsque, comme le montrent les fig. 4 et 5, la nervure 9 du barreau de grille ne présente pas une largeur constante.Dans ltexempAe de réalisation illustré la ner vure présente, en considérant le sens de circulation de l'air,sune première partie d'une largeur dl à laquelle se raccorde par un gradin 20 une deuxième partie de plus grande largeur d2. Gracie à cette conception de la nervure) on crée non seulement les turbulences dans le sens vertical, déjà mentionnées en référence à l'exemple de réalisation décrit précédemment, mais également des turbulences dirigées dans le sens d'écoulement de l'air. La combinaison de ces deux types de turbulence donne naissance à une turbulence de forme hélicoidale et particulièrement efficace. Dans l'exemple de réalisation préféré suivant la fig. 5, le gradin 20 est moins prononcé à la base de la nervure 9 qu'au niveau du support de grille 8. La transition est avantageusement progressive. Afin de créer des turbulences supplémentaires en vue d'augmenter encore davantage l'effet de refroidissement, il est également possible de prévoir d'autres gradins le long de la nervure 9 ou à d'autres endroits. J Pour assurer une application permanente des barreaux de grille sur les traverses 3a et 3b, on peut prévoir, conformément à la fig. 6, un élément de retenue 21 qui ferme l'évidement 6 par le bas et empêche les barreaux de grille de se soulever pendant le fonctionnement de l'installation. Lorsqu'on veut retirer ou remplacer les barreaux de grille il est alors nécessaire de démonter ou de dEpla- cer l'élément de retenue 21. La forme de réalisation suivant la fig. 7 a également pour but d'empêcher les barreaux de grille de se soulever et de se dégager de leur support constitué par les traverses 3a, 3b. A cet effet une rainure 22 est réalisée à l'intérieur de l'évidement 6. Cette rainure qui est ouverte vers le bas empêche les cendres ou le mâchefer de se fixer entre le barreau de grille 5 et la traverse 3. Toute matière pénétrant éventuellement dans l'évidement 6 est évacuée par le bas grace à la rainure 22. ItEVEND ICATIONS I - Barreau de grille pour installation d'incinéra- tion d'ordures ménagères qui comporte une partie d'appui (6) s'engageant sur une traverse (3a, 3b), un support (8) formant grille et unenervure (9) soutenant ce dernier en s'étendant parallèlement à l'axe du barreau qui présente une surface frontale (15) faisant saillie à 1'intérieur d'un foyer (2), l'une des parois latérales (10) de la nervure et le côté inférieur adjacent (11) du support (8) formant grille dElimi- tant, en tant qu'éléments de paroi, un canal d'écoulement s 'étendant le long du barreau de grille, caractérisé en ce que l'autre surface latérale (13) de la nervure est réalisée de façon à former avec le côté inférieur adjacent (14) du support (8) formant grille un élément de parois complémentaire au canal d'écoulement (12), en ce que le côté frontal (15) présente un évidement (16) qui forme une ouverture de sorti; du canal d'écoulement en direction de la chambre de combustion (2) et en ce que, dans le cas de barreaux de grille du même type et juxtaposés de façon serrée, on prévoit des canaux d'écoulement (12) qui, dans la zone du support de grille (8), sont pratiquement fermés latéralement et qui ne présentent qu'une seule ouverture de sortie (16) prévue sur le côté frontal du barreau et orientée vers la chambre de combustion (2). 2 - Barreau de grille suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface latérale (10) de la nervure et le côté inférieur adjacent (11) du support formant grille sont disposés pour délimiter un angle obtus ) l'un avec l'autre et en ce que la surface latérale, constituant l'élément de paroi, de la nervure présente unehauteur (a) qui est supérieure à la double largeur du côté inférieur (11, 14), formant l'autre élément de paroi, du support de grille (8). 3-- Barreau de grille suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle (ss) délimité par la surface la térale de la nervure et le côté inférieur adjacent du support (8) formant grille est compris entre 120 et 1350. 4 - Barreau de grille suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ltévidement (16) formant l'ouverture de sortie pour l'air présente une largeur (c) qui est inférieure à un huitième de la largeur (r) du barreau de grille et en ce que la hauteur (h) de l'évidement (16) correspond sensiblement à la hauteur effective (a) de la nervure. 5 - Barreau de grille suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur de la nervure (9) est aug mentée en direction de l'évidement (16) à partir d'une première largeur (dl) de façon à présenter une deuxième largeur (d2) grâce à un gradin (20). - 6 - Barreau de grille suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un élément de retenue (21), relié au barreau de grille (5) dans la zone de l'élément d'appui (6) et coopérant avec la traverse (3a, 3b), empêche le barreau de se soulever et de se dégager accidentellement de la traverse (3a, 3b). 7 - Barreau de grille suivant la revendication 1, dans lequel l'élément d'appui (6) est formé par une partie évidée dont la forme correspond à celle de la section transversale de la traverse (3a, 3b), caractérisé en ce qu'une rainure (22) entourant partiellement la traverse (3a, 3b) et ouverte vers le bas, est réalisée dans la surface intérieure de l'évidement délimité par l'élément d'appui (6).