Brevet FR2528161A1 — publié le 19831209

La présente invention se rapporte aux fours ro- tatifs, à un procédé de remplacement de leurs dispositifs d'étanchéité et à des dispositifs d'étanchéité pour ces fours. Les fours rotatifs peuvent être utilisés pour des réactions gaz/liquide/solide à contre-courant ou non et ils comprennent un équipement d'entrée, le four propre- ment dit et un équipement de sortie Il doit être bien en- tendu que les substances peuvent être introduites ou extraites par l'un ou l'autre des équipements d'entrée et de sortie. Il faut monter des dispositifs à joints d'étanchéité entre l'équipement d'entrée et le four et entre ce four et l'équi- pement de sortie afin de pouvoir éviter des pertes de matières précieuses et, dans le cas de substances malodorantes ou toxiques, les empêcher de s'échapper. Il est souhaitable de pouvoir changer périodi- quement pour entretien les dispositifs d'étanchéité et bien entendu, si l'un d'eux présente une défaillance, il est souhaitable de pouvoir le remplacer avec une perte mi- nimale de production Malheureusement, ce remplacement des dispositifs d'étanchéité n'est pas aisé, parce qu'il existe des contraintes à propos de la partie du four susceptible d'être déplacée, en raison de l'incommodité que représentent la durée et les travaux de modification, puis de rétablisse- ment de l'alignement du four lui-même et des équipements qui coopèrent avec lui, notamment dans le cas des grands fours En particulier, il est préférable d'éviter de déplacer des éléments du four les uns par rapport aux autres pendant le remplacement d'un dispositif d'étanchéité. Le brevet britannique N O 1 341 379 décrit un type de four rotatif, mais il n'y a dans ce brevet aucune indica- tion sur la façon de remplacer un dispositif d'étanchéité, ni de mention que ce remplacement soit opportun Par ailleurs, il n'est pas possible de retirer l'un des dispositifs d'étanchéité représentés dans ce brevet sans déplacer axialement le four lui-même ou l'équipement de sortie. L'invention concerne un four rotatif dont les dispositifs d'étanchéité peuvent être changés sans déplacement relatif du four proprement dit ou de son-équipement de sortis: un procédé de remplacement de ces dispositifsl et un dispo- sitif d'étanchéité destiné à être utilisé dans un four rotatif. Conformément à la présente invention, un four rotatifdans lequel un premier dispositif d'étanchéité est placé entre un équipement d'entrée et le four lui-même, un second dispositif d'étanchéité se trouve entre ce four et un équipement de sortie et au moins l'un de ces dispo- sitifs d'étanchéité peut être rétracté télescopiquement. est caractérisé en ce qu'il comporte un organe-entretoise séparable de façon à permettre de retirer d'un bloc du four ce dispositif d'étanchéité, sans être gêné par ledit four ou ses équipements d'entrée et de sortie, ni avoir à déplacer ce four ou ces équipements. L'invention permet de réaliser un dispositif d'étanchéité qui ménage une distance suffisante pour per- mettre à l'ensemble du four de se dilater thermiquement. mais qui peut être remplacé sans déplacer le four lui-même ou ses équipements d'entrée ou de sortie L'entretoise peut faire partie intégrante du dispositif d'étanchéité ou peut en être séparable Une entretoise séparable peut aussi donner une plus grande longueur axiale au dispositif d'étanchéité. si bien qu'il est possible d'utiliser un passage de trans- port de matières composé d'une entretoise et d'un tube et ayant une longueur axiale plus grande que le dispositif d'étanchéité sans cette entretoise, et qu'il est cependant possible de faire rétracter ce dispositif sans être gêné par le tube. Un dispositif d'étanchéité destiné à être utilisé dans un four selon l'invention peut comprendre un-tube de guidage fixé amoviblement au four proprement dit et pouvant tourner avec ce dernier, des joints qui entourent ce tube et un bottier de logement de ces joints qui est monté amoviblement sur l'équipement d'entrée ou l'équipement de sortie, de façon qu'il soit possible de faire se rétracter ce dispositif au moins en partie, en faisant coulisser le tube et les joints l'un par rapport aux autres. De préférence, le dispositif d'étanchéité comprend desjoints 2 5 2 8 1 61 à lèvre. L'invention sera décrite de manière plus détaillée en regard des dessins annexés à titre-d'exemples nullement limitatifs, sur lesquels: la Figure 1 est une élévation schématique du four rotatif 5 la Figure 2 est une coupe schématique d'une partie du dispositif d'étanchéité utilisé dans le four de la Figure 1; la Figure 3 est une coupe schématique, semblable à celle de la Figure 2, d'un dispositif d'étanchéité diffé- rent; la Figure 4 est une coupe semblable d'un troisième dispositif d'étanchéité; et la Figure 5 est une coupe schématique d'un qua- trième dispositif d'étanchéité. On se reportera d'abord à la Figure 1, sur laquelle on voit que le four rotatif comprend un équipement d'entrée 1, le four 2 proprement dit et un équipement de sortie 3. L'équipement d'entrée comporte un passage 4 d'introduction des matières de la réaction et une trémie d'alimentation 6, et l'équipement de sortie comporte un passage 5 d'introduction de matières et une trémie de vidange 10 Le four lui-même présente un certain nombre de zones 7 dont la température peut être réglée séparément, ce qui permet d'obtenir dans ce four le profil de températures voulu Un dispositif d'étanchéité 8 est placé entre l'équipement d'entrée 1 et le four 2 Un dispositif d'étanchéité 9 se trouve entre ce four 2 et l'équipement de sortie 3 L'ensemble du four repose sur des supports en béton 11 et 12, à droite et à gauche de la figure, respectivement Un mécanisme d'entrai- nement 13 est monté sur le support 11 afin de faire tourner le four 2 Un dispositif de soutien 14, monté sur'le support 12, permet à ce four de tourner. Le four peut fonctionner dans une plage de tempé- ratures comprise entre la température ambiante et plusieurs centaines de degrés Celsius, de sorte qu'il fdut permettre à ses éléments constitutifs de se dilater thermicluement, parce que des éléments différents à des températures différentes provoquent des dilatations différentes En particulier, le four rotatif 2 est notamment susceptible de se dilater différemment des côtés des équipements d'entrée et de sortie 1 et 3 Les dispositifs d'étanchéité 8 et 9 permettent donc à cet équi- pement d'entrée 1, à ce four 2 et à cet équipement de sortie 3 de se déplacer les uns par rapport aux autres Le disposi- tif de soutien 14 permet au four 2 de se déplacer longitu- dinalement Le support de l'autre extrémité de ce four 2 est fixe axialement Il existe sur le système une autre contrainte par le fait que les dispositifs d'étanchéité 8 et 9 sont conformés de manière à permettre de les retirer et de les remplacerpour l'entretien et en cas de défaillance, sans modifier les écarts axiaux qui séparent le four 2, l'équipement d'entrée 1 et l'équipement de sortie 3. On se reportera maintenant à la Figure 2, qui est une coupe montrant de manière plus détaillée la partie supérieure du dispositif d'étanchéité 9 Sur cette Figure 2, une paroi du four rotatif 2 est désignée par 60 et une paroi de l'équipement de sortie par 61 Le dispositif 9 comporte un cylindre 62 de même diamètre que la paroi 60 du four. Ce cylindre 62 porte une bride soudée 63 et ladite paroi 60 comporte une bride 64 Une entretoise annulaire 65 est dis- posée entre ladite paroi 60 et ledit cylindre 62 Cette entretoise 65 comporte de chaque câté des nervures annulaires 66 à section carrée L'une de ces nervures 66 pénètre dans une gorge 67 du cylindre 62 et l'autre pénètre dans une gorge 68 de la paroi 60, de manière à favoriser l'alignement de ces éléments Des joints annulaires 69 et 70 sont logés dans ces gorges 67 et 68, respectivement Le cylindre 62 est fixé à la paroi 60 du four au moyen de boulons 72, sur lesquels sont vissés des écrous 73, de façon que l'en- tretoise 65 soit maintenue entre ce cylindre et cette paroi. A froid, la longueur axiale du cylindre 62 et de l'entretoise est suffisante pour former un passage fermé, de la paroi 60 à un collier 80 qui fait partie de l'équipement de sortie 3. Quand la température du four augmente, le cylindre 62 est déplacé vers la gauche sur la Figure 2, si bien qu'il pénètre plus profondément dans ce collier 80 A froid, ce cylindre 62 2528 1-61 n'a pas par lui-même, c'est-à-dire sans l'eritrcltoi 5 o, nrin longueur axiale suffisante pour aller de la paroi Dn du four jusqu'à l'intérieur du collier 80. Le collier 80 porte une bride 81 qui y est soudée. Des boulons (non représentés), qui passent dans des trous 82, fixent cette bride 81 à un support 83 de joints, par l'in- termédiaire d'une couronne 84 de retenue d'un joint Cette couronne 84 présente des gorges 85, dans lesquelles pénètrent une nervure 86 de la bride 81 et une nervure 87 du support 83, ce qui aide à la positionner et à la centrer Des joints 88 sont disposés dans les gorges 85 afin d'assurer l'étanchéité. La couronne de retenue 84, le support 83 et le cylindre 62 délimitent une cavité annulaire 90 Un joint à lèvre 91 est placé dans cette cavité 90 Ce joint 91 frotte contre le cylindre 62 en réalisant l'étanchéité entre la couronne de retenue 84, fixe, et ce cylindre 62, qui tourne Un collier 92 est soudé au support 83 Ce collier porte une collerette 93 à laquelle une bride 94 à section en L peut être vissée en passant par un trou 95 Un joint torique 96 est empri- sonné entre cette bride en L et la collerette 93 Le support 83, le collier 92 et la collerette 94 délimitent une cavité annulaire 98 Celle- ci contient deux joints à lèvre 99, séparés par une bague 100 à lanterne Les joints 99 réalisent une jonction étanche vis-à-vis des produits de réaction entre le collier fixe 92 et le cylindre rotatif 62, même quand ce dernier se déplace axialement sous l'effet de la dilatation thermique du four Des canaux d'évent 102 et 103 sont destinés à injecter un gaz inerte comprimé dans les interstices compris entre les joints à lèvre 91 et 99. On se reportera maintenant à la Figure 3, sur laquelle une partie du dispositif d'étanchéité 8 est repré- sentée de manière plus détaillée Un élément de l'équi- pement d'entréeyest désigné par 110 et un élément du four par 111 Le dispositif d'étanchéité comprend un cylindre 112 qui est fixé à l'équipement d'entrée au moyen d'une bride 113 percée d'une couronne de tro Ls 1 IL dans Desque Is passent d 3 s boulons (non représentés) qui traversent aussi une bride 116 d'un support 117 de joints Ce support 117 comporte une ner- vure annulaire 118 qui pénètre dans une gorge correspondante 119 de la bride 113 Un joint 120 est disposé entre cette nervure 118 et la paroi de fond de cette gorge 119 De même, la bride 113 présente une nervure 121 qui pénètre dans une gorge 123, un joint 124 étant disposé entre la nervure et la bride Le support 117 porte une bride 130, par l'intermédiaire de laquelle il est boulonné à une couronne 131 à section en L. Un joint torique 132 est placé entre cette couronne 131 et ce support 117 Un élément cylindrique 140, dont le diamètre est plus grand que celui du cylindre 112, est boulonné au four au moyen d'une bride 141 que des vis d'arrêt fixent dans des trous borgnes (non représentés en détail sur la figure). Une nervure 142 ménagée sur l'élément 111 du four pénètre dans une gorge 145 de l'élément cylindrique 140,un joint 146 étant disposé entre elles Cet élément cylindrique 140, la couronne 131 en L et le support 117, ainsi qu'une couronne 149 soudée dans ce support 117, délimitent un espace annulaire qui contient deux joints à lèvre désignés par 152 et 153, respectivement Une bague 154 à lanterne sépare ces joints 152 et 153 Quand le four est en service, lesdits joints 152 et 153, qui sont immobiles, frottent contre l'élément cylin- drique 140 et constituent une jonction étanche empêchant les matières de s'échapper A son extrémité éloignée du four, cet élément cylindrique 140 porte une collerette 160 Une autre collerette 161 est soudée un peu en retrait de cette extrémité de l'élément 140 Ce dernier, la collerette 160 et la collerette 161 délimitent un espace annulaire qui contient un joint à lèvre 170 Ce joint frotte sur le cylindre 112, en formant une jonction étanche empêchant les matières de s'échapper entre le cylinre 112 et l'élément cylindrique 140 A l'intérieur de cet élément 140 est aussi montée une volute rotative à pas inverse, dont les pales sont désignées par 172. Quand le four est en service, son côté d'en- trainement étant maintenu en place par le support 11, l'équipement d'entrée peut se déplacer sous l'action de la 2528 16 1 dilatation thermique Quand cela se produit, le dispositif d'étanchéité 8 peut s'adapter à ce déplacement Ce qui a lieu, c'est que l'élément cylindrique 140 est déplacé de la gauche vers la droite sur la Figure 3 et que le dispositif d'étan- chéité conserve son intégrité, car les joints à lèvres 152 et 153 continuent à frotter sur la surface extérieure dudit élément 140, tandis que le joint 170 continue à frotter sur la surface extérieure du cylindre 112 Un canal d'évent permet d'injecter un gaz inerte entre les joints 152 et 153, de façon à y appliquer une poussée Un canal d'évent est aussi ménagé entre le joint 170 et le joint 153. Comme mentionné dans le préambule, il est impor- tant de pouvoir changer périodiquement les dispositifs d'étanchéité du four dans un but d'entretien quand cela est nécessaire et si l'un de ces dispositifs se rompt en service Il est aussi important de pouvoir remplacer les joints sans déplacer axialement et inutilement les équipe- ments d'entrée ou de sortie par rapport au four A ce propos, on se reportera de nouveau à la Figure 2, sur laquelle on peut voir qu'il n'est pas possible de retirer en bloc le dispositif 9, y compris l'entretoise 65, sans que le cylindre 62 vienne en prise avec l'équipement de sortie 61 Lorsque le four est chaud et que, par suite, ce cylindre pénètre assez loin dans la paroi de cet équipement de sortie (position non représentée sur la figure), toute tentative d'enlèvement serait encore plus infructueuse Cependant, même quand le four est froid, il est avantageux (bien qu'évidemment non essentiel) que le cylindre 62 pénètre dans l'équipement de sortie, comme le représente la Figure 2, en formant un passage qui guide les matières, du four à cet équipement Il est en effet essentiel que l'étanchéité soit maintenue à tout moment Il ressort de la Figure 2 que, lorsque les boulons 72 sont retirés, il est possible de soulever l'entretoise 65 pour la dégager du four et du cylindre 62, ce dernier étant repoussé légèrement dans l'équipement de sortie de façon à réduire la longueur du -iscslti: _'anzciet et z Ceret-re ze rirer 7 'e-r- toise 65, l'engagemrent mécanicue créé rer les rer'crss 6 étant supprimé Une fois que cette entretoise 65 été soulevée du four et du cylin Jre 52, ze i i-ci Seut érre repoussé da la gauche vers la droite sur le =it re -, condition que le support 63 et la zouronne 54 aie-: été séparées de le bride 81 Le cl'isdre 62 est reprussé suffisamment loin vers la droite pour être -_ga-e ce l'équipement de sortie L'épaisseur de l'entretoise 65 retirée est suffisante pour permettre ce dépiererent. Il est donc possible de retirer d'un bloc tout le diso Z- sitif d'étanchéité, sans augmenter la distance qui séeare axialement l'équipement de sortie et le four Une ecis que ce dispositif a été enlevé, il est possible de rerolacer les Joints à lèvre 91, 99, de retirer le cylindre 62 qui présente une surface de portée et de remplacer tous autres organes usés ou désaxés sous l'action par exerple des contraintes thermiques Après que les éléments nécessaires ont été déposés pour être vérifiés'ou réparés, le dispositif d'étanchéité 9 peut être remonté de manière inverse à zelle de son démontage A cet effet, le cylindre 62, les Joints 91 et 99 et les éléments 83, 84, 92 et 94 sont tous reris en place et le support 83 et la couronne 84 sont reboulonnées à la bride 81 Il est possible d'insérer sans obstacle le cylindre 62 dans l'équipement de sortie, puis- qu'il ne porte pas l'entretoise 65 Ce cylindre 6 est alors disposé de manière à laisser la place d'insérer cette entretoise 65 et de la centrer en introduisant ses nervures 66 dans les gorges S?, 68, ce qui l'aligne avec ledit cylindre 62: pour finir, les boulons 72 sont réinserês. On reviendra maintenant à la Figure 3 pour expliquer le démontage du dispositif d'étanchéité 8 Pour enlever ce dispositif 8, on retire les boulons qui fixent la bride 141 à l'élément 111 du four et assu Jettissent les brides 116 et 113 à l'élément 110 de l'équipemcnt d'entrée. On voit que, lorsque ces boulcns ont été enlev'és, il n'est pas possible de retirer d'Ln bloc le dispositif d'étanchéité, parce que les nervures 142 et 121 et une nervure du cylindre 252816 l 9 g 112 sont en prise avec le four et avec l'équipement d'entrée, puisqu'elles sont insérées dans les gorges respectives de ces derniers Mais il n'est pas souhaitable de déplacer axialementile four par rapport à cet équipement d'entrée, de sorte qu'il fallait trouver un autre procédé de démontage. On fait se rétracter télescopiquement le dispositif d'étan- chéité en déplaçant l'élément cylindrique extérieur 140 de gauche à droite sur la Figure 3 et le cylindre intérieur 112 axialement de droite à gauche On donne à ces déplacements l'amplitude juste suffisante pour permettre de dégager le dispositif d'étanchéité du four et de l'équipement d'entrée sans qu'il vienne en prise avec aucun d'eux Une fois ce dispositif dégagé, il est possible d'enl-ever les joints à lèvre 152, 153 et 170 pour les remplacer, ainsi que le cylindre 112, l'élément cylindrique 140 ou d'autres éléments. Le remontage du dispositif 8 est l'inverse de son démontage. Ce dispositif est inséré dans sa position rétractée, puis la bride 141 et l'élément cylindrique 140 sont repoussés vers la gauche (sur la Figure 3) et le cylindre 112, ses brides 113 et 116 le sont vers la droite Il est alors possible de boulonner la bride 141 à l'élément 111 du four et lesbrides 116 et 113 à l'élément 110 de l'équipement d'entrée, les nervures ayant toutes été correctement alignées et engagées. On se reportera maintenant à la Figure 4, sur laquelle les mêmes nombres de référence que sur la Figure 2 ont été utilisés pour désigner des éléments identiques. Une différence principale entre les figures 4 et 2 réside dans le fait que l'entretoise 65 n'existe pas, mais qu'à sa place la couronne de retenue 84 présente un prolongement 89 qui lui donne une plus grande longueur axiale (c'est-à- dire qu'il forme une entretoise qui fait partie intégrante de cette couronne) Ce dispositif d'étanchéité peut être utilisé avec des fours rotatifs relativement plus grands et à plus grandes dilatation et différence de température. Il est possible de remplacer ledit dispositif par rétraction, en déplaçant la couronne 84 vers la droite et le cylindre 62 vers la gauche sur la Figure 4 Dans cette forme de réali- sation pour grands fours rotatifs, le cylindre 62 ne va pas du four à l'équipement de sortie quand il est froid, bien qu'il le fasse évidemment quand il est chaud Mais, même à froid, le dispositif frotte sur ce cylindre 62. La Figure 5 représente une quatrième forme de réalisation d'un dispositif d'étanchéité, dont les éléments semblables sont désignés par les mêmes nombres de référence que sur les Figures 2 et 4 Ce dispositif n'est représenté que schématiquement, mais on peut voir qu'un tube prolonga- teur 171 est fixé au cylindre 62 de la Figure 4 Cela afin de former un tube de guidage, même lorsque le four est froid, entre ce four et l'équipement de sortie On peut considérer ce prolongement comme étant une entretoise. Il va de soi qu'il est possible d'apporter diverses modifications au four rotatif et aux dispositifs d'étanchéité représentés et décrits, sans s'écarter du domaine de l'invention. 2528 16 REVENDICATIONS 1 Four rotatif dans lequel un premier disposi- tif d'étanchéité ( 8) est situé entre un équipement d'entrée ( 1) et le four ( 2) proprement dit, et un second dispositif d'étanchéité ( 9) est placé entre ce four et un équipement de sortie ( 3), l'un au moins de ces dispositifs d'étanchéitu pouvant être rétracté télescopiquement, four caraectérisé er ce qu'il comporte un organe-entretoise ( 65) amovible ayant la largeur voulue pour que ce dispositif d'étanchéité puisse être retiré en bloc sans rester en prise soit avec le four ( 2), soit avec l'un ou l'autre desdits équipements d'entrée et de sortie et sans qu'il y ait à déplacer soit ce four, soit l'un de ces équipements. * 2 Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organeentretoise ( 65) ne peut être retiré qu'après rétraction télescopique du dispositif d'étanchéité ( 9). 3 Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité ( 9) comprend un tube de guidage (cylindre 62) relié amoviblement au four ( 2) et pouvant tourner avec celui-ci, des joints ( 91, 99) entourant ledit tube et un bottier ( 84, 92) des Joints ( 91, 99) qui est monté amoviblement, soit sur le dispositif d'entrée ( 1), soit sur le dispositif de sortie ( 3) de façon qu'il soit possible de faire se rétracter ce dispositif d'étanchéité, au moins en partie, en faisant coulisser l'un par rapport à l'autre ledit tube ( 62) et ledit boîtier. 4 Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'entretoise fait corps avec un élément ( 84) du bottier ( 84, 92). 5 Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tube de guidage ( 62) porte à son extrémité éloignée du four ( 2) un prolongement ( 171) qui peut en être séparé avant que le dispositif d'étanchéité soit retiré en bloc de l'ensemble du four. 6 Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité ( 8) comporte un autre tube ( 112) à l'intérieur du tube de guidage ( 140) et un 252816 i autre joint ( 170) monté sur ce tube rie guiriag: rie fraçon entourer cet autre tube, ce dernier étant monté amoviblemnrnt avec le boîtier sur l'un des équipements d'entrée ou de sortie de façon que ledit tube de guidage et ledit autre S tube puissent coulisser axialement l'un par rapport à l'autre. 7 Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que les joints sont ou comprennent des Joints à lèvre. 8 Dispositif d'étanchéité utilisable dans un four rotatif selon l'une quelconque des revendications précédentes.