Brevet FR2524172A1 — publié le 19830930

L'invention porte sur un dispositif de régulation en direction et/ou en quantité, du flux d'un agent circulant dans une enceinte, muni d'ouvertures d'entrée et de sortie reliées à une conduite pour la circulation de l'agent de l'enceinte, et d'au moins une sortie d'enceinte par laquelle sort une partie de cet agent. Des dispositifsde ce type sont par exemple nécessaires dans des installations de refroidissement qui à leur tour sont raccordées à l'entrée et à la sortie d'un four continu pour le traitement thermique de pièces sous gaz protecteur combustible à l'air, o le gaz protecteur forme un rideau de flammes à l'entrée des pièces dans le four, et à la sortie des pièces hors du dispositif de refroidissement et o l'on prévoit un disposi- tif pour faire circuler et pour refroidir le gaz protecteur. Dans les dispositifs de refroidissement connus de l'art antérieur, la direction du gaz protecteur traversant le dispositif de refroidissement est régulée par des tôles de guidage disposées à l'entrée de ce gaz dans le dispositif de refroidissement, en fonction de la température du gaz protec- teur brûlé, à sa sortie du dispositif de refroidissement, par l'arrivée de l'air extérieur. Avec ces tôles de guidage on ne peut agir fréquemment et efficacement sur le flux, en particulier pour les réglages faibles des tôles de guidage De plus les tôles de ce type sont volumineuses, et leur installation n'est pas toujours possible pour des raisons de construction. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de régulation qui fonctionne sans utiliser de tôles de guidage. Le problème est résolu conformément à l'invention avec un dispositif caractérisé en ce que des valves sont disposées aux ouvertures d'entrée ou de sortie de l'enceinte, et que ces valves sont actionnées en fonction de la quantité de l'agent qui sort par l'ouverture de sortie de l'enceinte. Bien que le dispositif conforme à l'invention soit de préférence utilisé avec un four continu pour le traitement thermique de pièces combiné avec un dispositif de refroidisse- ment, cette utilisation n'est pas limitative. Elle convient de façon générale pour la régulation du flux d'un agent circulant dans une enceinte, une chambre, un conteneur quelconques, o l'agent est compressible ou incom- pressible plus particulièrement un liquide ou un gaz. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la des- cription ci-après d'un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, faite en référence au dessin annexé qui représente un dispositif pour la régulation du flux d'un agent circulant à l'intérieur d'une enceinte. Un dispositif de refroidissement pour four continu ouvert à l'entrée et à la sortie, pour traitement thermique de pièces sous gaz protecteur combustible à l'air est décrit dans la demande allemande DE PS 26 01 658. Le gaz protecteur forme un rideau de flammes à l'en- trée des pièces dans le four et àlasortie de pièces de la zone de refroidissement, et il est prévu un dispositif pour faire circuler et pour refroidir le gaz protecteur dans le dispositif de refroidissement. Une installation de refroidissement de ce type est schématiquement représentée sur la figure unique annexée L'en- ceinte ( 1) fermée constituant la zone de refroidissement pro- prement dite présente une entrée ( 2) pour les pièces à refroi- dir et une sortie ( 3) pour les pièces refroidies Ces pièces, non représentées sont transportées dans la zone de refroidisse- ment par une installation d'alimentation A son entrée ( 2), la zone de refroidissement est reliée directement à un four conti- nu pour traitement thermique des pièces, et l'installation d'ali- mentation ci-dessus mentionnée parcourt généralement aussi bien le four que la zone de refroidissement. Les sections d'ouvertures de l'entrée ( 2) et de la sortie ( 3) sont dimensionnées de telle sorte que un gaz protec- teur combustible, de l'hydrogène par exemple, protégeant les pièces traitées de l'oxydation, puisse arriver par la sortie ( 3) à l'air libre et par l'entrée ( 2) dans le four continu. Le gaz protecteur entrant dans le four continu est brûlé par un rideau de flammes situé à l'ouverture d'entrée des pièces pour empêcher l'entrée d'air extérieur nuisible Le même dispositif se trouve à la sortie ( 3) Du gaz protecteur est amené de nouveau en A pour remplacer la quantité qui a été brûlée. Le gaz protecteur est constamment insufflé dans l'in- térieur de l'enceinte ( 1) A cet effet, l'enceinte ( 1) est munie, comme sur la représentation schématique de l'exemple de réalisa- tion, de deux ouvertures de sortie ( 4) ( 5) et d'une ouverture d'entrée ( 6) qui sont reliées l'une à l'autre par une conduite de circulation ( 10) du gaz protecteur ou d'un autre agent. Dans la conduite ( 10) on dispose une pompe ( 9) qui assure le soufflage La conduite ( 10) peut en outre contenir un dispositif de refroidissement (non représenté) pour l'agent qui circule Les ouvertures ( 4) ( 5) sont situées de part et d'autre de l'ouverture ( 6) de préférence symétriquement comme ici. Sur le parcours de la conduite de circulation ( 10) et directement après les ouvertures de sortie ( 4) ( 5) on prévoit des valves ( 7) ( 8), actionnées par des servomoteurs ( 18) ( 19). L'agent se trouvant dans la chambre ( 1) est expulsé par les ouvertures ( 4) ( 5) et s'écoule par les valves ouvertes ( 7) ( 8), par la pompe ( 9), éventuellement par un dispositif de refroidis- sement, par une conduite ( 10) et par une ouverture d'entrée ( 6) et de nouveau dans la chambre ( 1). Le fonctionnement peut également être inversé, dans ce cas l'ouverture d'entrée ( 6) est transformée en ouverture de sortie, et les ouvertures de sortie ( 4) ( 5) en ouvertures d'entrée. L'agent s'écoulant par l'ouverture d'entrée ( 6) se partage en fonction de la répartition de pression en écoulements de débit égal à chaque fois, indiqués par les flèches ( 11) ( 12). L'agent s'écoulant par les ouvertures de sortie ( 4) ( 5) est constitué par le rassemblement des écoulements représen- tés par les flèches ( 13) ( 14) et ( 15) ( 16). Si le même débit est aspiré par les ouvertures ( 4) ( 5), le débit ( 11) doit être identique au débit ( 14) et le débit ( 12) doit être identique au débit ( 15) Ceci signifie que les débits ( 13) et ( 16) doivent être nuls et qu'aucun écoulement ne s'effec- tue entre l'entrée ( 2) et la sortie ( 3). Si la valve ( 8) est fermée, le débit entrant par l'ouverture ( 6) doit être identique à celui aspiré par l'ou- verture ( 4). Mais si le débit ( 11) est identique au débit ( 14), le débit supplémentaire ( 13) doit être aspiré par l'entrée ( 2). Le débit ( 12) qui n'est pas aspiré par l'ouverture ( 5) s'écoule par la sortie ( 3) De ce fait un écoulement ou un courant traverse l'enceinte ( 1) de l'entrée ( 2) vers l, sortie ( 3). A l'inverse, si la valve ( 8) est ouverte et la valve ( 7) fermée, un écoulement se produit en sens contraire, de la sortie ( 3) vers l'entrée ( 2). Selon les règles correspondantes de variation de quantité d'agent aspiré au moyen des ouvertures ( 4) ( 5), résul- tant du fonctionnement correspondant des valves ( 7) ( 8) (par les servomoteurs ( 18),( 19)), il est possible d'établir à l'inté- rieur de l'enceinte ( 1) un flux variable de l'entrée ( 2) vers la sortie ( 3) ou bien en sens inverse. Si la quantité d'agent sortant par la sortie ( 3) est détectée par une technique de mesure au moyen d'une sonde ( 17), les valves ( 7) et ( 8) peuvent être commandées automatiquement par les servomoteurs ( 18) ( 19) et la sonde ( 17) pour maintenir une valeur déterminée du flux. Le dispositif de commande décrit ci-dessus se trouve, appliqué de préférence à des fours continus avec zone de re- froidissement combiné à un dispositif de chauffage de pièces. Afin de protéger du flux oxydant les pièces chaudes se trouvant dans le four et dans la zone de refroidissement, il est nécessaire que l'entrée du four et la sortie de la zone de refroidissement ( 3) soient protégées constamment par un flux de gaz protecteur d'une quantité déterminée, c'est pourquoi le gaz de protection qui sort est brûlé dans un rideau de flammes par l'arrivée de l'air extérieur (comme dans la demande alleman- de DE-PS 26 01 658) La quantité de gaz qui sort peut être fa- cilement augmentée ou diminuée par des troubles se produisant à l'extérieur ou à l'intérieur du four Dans le dernier cas, c'est-à-dire pour une quantité de gaz protecteur faible à la sortie, ce qui correspond à une couverture insuffisante de sortie ( 3) de la zone de refroidissement, il existe les risques d'une entrée d'air dans la zone de refroidissement et d'une oxydation des pièces qui ne sont pas encore refroidies. A l'aide du dispositif de commande décrit on peut éviter l'entrée d'air extérieur nocif par un réglage approprié de la quantité de gaz protecteur sortant par la sortie ( 3). Pour cela, et d'une manière connue en soi et donc non représen- tée, on dispose une sonde ( 17) dans un canal d'échappement des gaz, relié à la sortie ( 3), détectant à cet endroit la tempéra- ture atteinte, et qui détecte la température du gaz protecteur brûlé dans le rideau de flamme de la sortie ( 3) La température du mélange de gaz d'échappement et d'air se règle sur la quantité de l'air amené, la valeur de chauffage du gaz protecteur, la quantité de gaz protecteur brûlé Toutefois si la quantité d'air qui engendre le rideau de flammes et la valeur de chauffage du gaz protecteur sont constants, la température détectée dans le canal de gaz d'échappement est une valeur repère pour la quan- tité de gaz protecteur qui sort par la sortie ( 3). Par conséquent la quantité de gaz protecteur qui sort est régulée par détection de cette température au moyen de la sonde ( 17) puis des servomoteurs ( 18) ( 19) de commande qui à leur tour actionnent les valves ( 7) ( 8 >. Le rideau de flamme décrit précédemment et se pro"uisant à la sortie ( 3) et à l'entrée du four (non représenté) n'est pas absolument nécessaire. Il est possible également de remplacer l'utilisation d'azote comme gaz protecteur, par un flux sortant de gaz pro- tecteur non combustible qui empêchera également l'entrée de l'air extérieur La sonde ( 17) n'est pas nécessairement une sonde de température On peut mesurer par un autre moyen la quantité d'écoulement de gaz protecteur à la sortie ( 3), par exemple par un instrument de mesure d'écoulement. REVENDICATIONS. l Dispositif de régulation en direction et éventuellement en quantité, du flux d'un agent circulant dans une enceinte, muni d'ouvertures d'entrée et de sortie reliées à une conduite pour la circulation de l'agent de l'enceinte et d'au moins une sortie d'enceinte par laquelle sort une partie de cet agent, caractérisé en ce que des valves ( 7) ( 8) sont disposées aux ouvertures d'entrée ou de sortie ( 4) ( 5) ( 6) et que ces valves sont fonctionnellement dépendantes de la quantité d'agent qui sort par la sortie ( 3) de l'enceinte ( 1). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte ( 1) comporte une ouverture d'entrée ( 6) et deux ouvertures de sortie ( 4) ( 5) pour l'agent de circulation. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé en ce que les ouvertures de sortie ( 4) ( 5) sont disposées symétriquement par rapport à au moins une ouver- ture d'entrée ( 6). 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1,2,3, caractérisé en ce que l'enceinte ( 1) constitue une zone de refroidissement pour les pièces chauffées et que l'agent qui circule est un gaz protecteur. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la zone de refroidissement est combinée à un four pour traitement thermique également traversé par un courant de gaz protecteur, et que le gaz protecteur, brûlé par l'arrivée d'air, forme des rideaux de flammes à l'entrée du four et à la sortie de la zone de refroidissement. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que les valves ( 7) ( 8) sont actionnées par des servomoteurs ( 18) ( 19) qui eux-mêmes sont régulés par une sonde de température ( 17). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la sonde de température ( 17) est disposée dans un canal relié à la sortie ( 3) de la zone de refroidissement ( 1) et détecte la température du gaz brûlé dans le rideau de flammes.