Brevet FR2520491A1 — publié le 19830729

'0491 L'invention concerne un dispositif de refroidissement pour constructions de parois etlou constructions de voûtes ou couvercles de fours industriels notamment de fours à arc, ce dispositif comportant une pluralité de tubes de refroidissement agencés l'un à côté de l'autre avec un intervalle entre tubes consécutifs, ces tubes présentant, rapportés par soudage à leurs extrémités, des éléments de changement du sens d'écoulement qui assemblent ces tubes de refroidissement de façon à constituer, pour le réfrigérant, un canal d'écoulement en forme de serpentin (autrement dit en forme de méandres). Dans la forme de réalisation du genre précité, comnue dans l'art antérieur, l'espace intermédiaire entre tubes est "ponté" par des fers plats ou des âmes qui sont agencés entre tubes de refroidissement voisins auxquels ils sont soudés et qui, par rapport à l'intérieur du four, sont le plus souvent disposés du côté extérieur Ces fers plats ou âmes sont nécessaires en premier lieu afin de conférer à l'ensemble la stabilité de forme et la robustesse nécessaires du point de vue de la statique La forme de réalisation connue n'est toutefois pas exempte d'inconvénients Des différences de dilatation thermique entre les tubes de refroidissement et les fers plats ou âmes, ainsi que la solliciation due aux flucuations de température, conduisent à des destructions et fissurations prématurées dans la région des soudures En outre, on observe de la corrosion sous contrainte dans la région des soudures Comme les tubes de refroilssement sont disposés avec un intervalle d'un tube au suivant, les éléments changeurs du sens d'écoulement sont constitués par des coudes tubulaires en forme de demi-cercle, dont Le rayon de courbure est adapté à la distance entre tubes consécutifs Cela exige un travail de soudage considérable, car les deux extrémités de chaque coude doivent être soudées sur tout leur pourtour aux tubes de refroidissement raccordés. L'invention a pour but de développer un dispositif de refroidissement du genre considéré, de façon qu'il n'y ait plus besoin de fers plats ou d'âmes entre tubes de refroidissement consécutifs, et qu'il n'y ait par conséquent plus de destructions prématurées dans la région des soudures entre tubes et âmes ou fers plats. Pour atteindre ce but, l'invention préconise que les tubes de refroidissement présentent, en leurs extrémités assemblées aux éléments de changement du sens d'écoulement, des élargissements dirigés l'un vers l'autre, ces élargissements étant en contact mutuel et étant soudés l'un à l'autre en leurs surfaces i contact mutuel, et que des coiffes soient rapportées, en tant qu'éléments de changement du sens d'écoulement, sur les extrémités soudées des tubes du dispositif de refroidissement, lesquels tubes sont réunis, par lesdites coiffes, de façon à constituer un ensemble autoporteur. L'invention part de la reconnaissance du fait que, dans le cas du dispositif qui en est l'objet, les coiffes et les tubes de refroidissement munis d'élargisse- ments constituent des composants ou configurations à très grand moment d'inertie géométrique, ce qui confère à l'ensemble la stabilité de forme et la robustesse nécessaires, ainsi que la prop 2 Lété de pouvoir être utilisé en tant qu'ensemble autoporteur Grâce à l'élargisse- ment des extrémités des tubes de refroidissement, les coiffes peuvent être dotées d'une épaisseur de paroi plus forte que celle des tubes, sans que cela restreigne les sections d'écoulement. Le dispositif de refroidissement selon l'invention peut être monté directement dans un four industriel. Toutefois, on peut aussi disposer, sur le côté non en regard de l'intérieur du four concerné, une tôle de recouvrement servant d'aide au montage et/ou de paroi du four, sans qu'il y ait de soudure aux tubes ou à leurs coiffes Si cette tôle de recouvrement sert d'aide au montage, le dispositif de refroidissement peut alors être monté facilement Cette tôle de montage peut néanmoins constituer en même temps l'enveloppe métallique du four, ou une partie de celle-ci S'il s'avère opportun de munir le four d'organes d'ancrage qui, de manière connue en soi, servent à retenir un matériau réfractaire et/ou à retenir de la scorie se déposant dans le four, l'invention préconise alors, non pas d'assembler ces organes d'ancrage aux tubes de refroidic Bement, ou aux coiffes, mais d'équiper la tôle de recouvrement avec de tels organes d'ancrage qui traversent l'intervalle entre tubes Ces organes d'ancrage peuvent être soudés sans problème sur la tôle de recouvrement Si l'on opère avec de tels organes d'ancrage, ceux-ci peuvent en même temps être conçus pour faire office d'organes de retenue des tubes de refroidissement et/ou des coiffes, et donc de l'ensemble de tubes décrit Par exemple, des organes d'ancrage correspondants peuvent être coudés ou cintrés par dessus les tubes de refroidisse- ment ou sous les coiffes. Les avantages obtenus résident dans le fait que, dans le cas du dispositif de refroidissement selon l'invention, il n'y a plus besoin de fers plats ou d'âmes "pontant" l'intervalle entre tubes de refroidissement consécutifs Il en résulte, qu'il n'y a plus besoin des soudures correspondantes qui, dans la forme de réalisation connue, réduisent considérablement la longévité du dispositif de refroidissement Si, comme indiqué, on prévoit une tôle de recouvrement supplémentaire, on dispose alors de l'avantage particulier d'être en mesure de disposer, sans soudage sur les tubes de refroidissement, des organes d'ancrage pour retenir du matériau de garnissage réfractaire et/ou de la scorie. La description qui va suivre en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente une vue partielle d'un dispositif de refroidissement selon l'invention. La figure 2 représente une vue partielle en coupe, selon A-A, de l'objet de la figure 1. La figure 3 représente une vue partielle en coupe, selon B-B, de l'objet de la figure 1. La figure 4 montre, à une échelle réduite par rapport à celle de la figure 1, une vue en élévation d'un dispositif de refroidissement avec tôle de recouvrement. La figure 5 représente une vue en coupe, selon C-C, de l'objet de la figure 4. Le dispositif de refroidissement représenté sur les figures est utilisé pour des constructions de paroi et/ou des constructions de voûte ou couvercle de fours industriels, notamment de fours à arc Dans sa structure fondamentale, ce dispositif comporte une pluralité de tubes de refroidissement 1 agencés l'un à côté de l'autre, avec un intervalle entre eux Ces tubes présentent, rapportés par soudage à leurs extrémités, des éléments 2 de changement du sens d'écoulement L'agencement est tel que les tubes de refroidissement 1 soient assemblés par ces éléments 2 de façon à constituer, pour le réfrigérant, un canal d'écoulement en forme de serpentin ou méandres. Si l'on examine notamment les figures 1 et 2, il apparaît que les tubes de refroidissement 1 présentent, en leurs extrémités 3 assemblées aux éléments 2 changeurs du sens d'écoulement, Ès élargissements 4 mutuellement conjugués Ces élargissements sont en contact mutuel et définissent l'intervalle 5, c'est-à-dire l'espace intermédiaire, compris entre tubes de refroidissement 1 Ces élargissements sont soudés l'un à l'autre en leurs surfaces de contact mutuel 6 En outre, l'agencement adopté est tel que les élargissements 4 de tubes 1 voisins soient symétriques par rapport à un plan médian 7 de l'espace intermédiaire 5. Sur les extrémités soudées 3 des tubes de refroidissement 1 sont rapportées par soudage, en tant qu'éléments changeurs du sens d'écoulement, des coiffes 2 L'agencement et la configuration adoptés sont tels que les tubes 1 du dispositif de refroidissement soient réunis, par les coiffes 2, de façon à constituer un ensemble autoporteur Les coiffes 2 peuvent avoir une épaisseur de paroi, "d", plus forte que celle des tubes de refroidissement 1, cela afin d'être aptes à recevoir toutes les sollicitations susceptibles de survenir. Dans la forme de réalisation selon les figures 4 et 5, il est prévu, du côté non en regard du volume du four, une tôle de recouvrement 8 servant d'aide au montage et/ou de paroi du four Cette tôle est assemblée, sans soudure, àl'ensemble constitué par les tubes de reftoidissement 1 et les coiffes 2 Dans le présent exemple de réalisation, cette tôle porte des organes d'ancrage 9 pour le matériau réfractaire à rapporter, ou encore pour de la scorie ou du laitier à retenir Ces organes d'ancrage 9 sont soudés à la tôle de recouvrement 8 et passent au travers de l'espace intermédiaire 5 Ces organes d'ancrage 9 servent en même temps de retenue pour les tubes de refroidissement 1 et/ou pour les coiffes 2, et sont coudés ou cintrés de façon appropriée. RÉPUBLIQUE FRAN AISE INSTITUT NATIONAL DE LA PROPM INDUSTRIELLE PARIS 2 520 492 BREVET D'INVENTION CERTIFICAT D'UTILITÉ CERTIFICAT D'ADDITION Aucun titre n'est publié sous ce numéro I REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement pour construc- tions de parois et/ou constructions de voûtes ou couvercles de fours industriels, notamment de fours à arc,ce dispositif comportant une pluralité de tubes de refroidissement ( 1) agencés l'un à côté de l'autre avec un intervalle entre tubes consécutifs, ces tubes présentant, rapportés par soudage à leurs extrémités, des éléments ( 2) de changement du sens d'écoulement qui assemblent ces tubes de refroidisse- ment ( 1) de façon à constituer, pour le réfrigérant, un canal d'écoulement en forme de serpentin ou méandres, ce dispositif étant caractérisé par le fait que les tubes de refroidissement ( 1) présentent, en leurs extrémités ( 3) assemblées aux éléments ( 2) de changement du sens d'écoule- ment, des élargissements ( 4), dirigés l'un vers l'autre, qui sont en contact mutuel et qui, en leurs surfaces de contact mutuel ( 6), sont soudés l'un à l'autre, et par le fait que des coiffes ( 2)sont rapportées, en tant qu'éléments de changement du sens d'écoulement, sur les extrémités soudées ( 3) des tubes ( 1) du dispositif de refroidissement, lesquels sont réunis, par lesdites coiffes ( 2), de façon à constituer un ensemble autoporteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que les coiffes ( 2) ont une épaisseur de paroi (d) plus forte que celle des tubes ( 1). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que, du côté non en regard du volume de four, il est prévu une tôle de recouvrement ( 8) servant d'aide au montage et/ou de paroi de four. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la tôle de recouvrement ( 8) est munie d'organes d'ancrage ( 9) pour le matériau réfractaire à rapporter et/ou pour de la scorie à retenir, ces organes d'ancrage ( 9) passant au travers de l'espace intermédiaire ( 5) entre tubes ( 1). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les organes d'ancrage ( 9) sont en même temps conçus pour servir de retenue pour les tubes de refroidissement ( 1) et/ou pour les coiffes ( 2), et' sont par exemple coudés ou cintrés.