Brevet FR2524612A1 — publié le 19831007

Empilage librement décalé en diagonale pour régé- nérateurs de fours. La présente invention se rapporte à un empilage pour régénérateurs librement décalé en diagonale et com- portant des couches successives de rangées de boutisses rectangulaires et de rangées de panneresses rectangulaires. Dans les régénérateurs des fours à cuve ou des fours Siemens-Martin, le garnissage réfractaire des chambres de régénération est constitué par un empilage formé de couches de briques disposées en rangées Les rangées se composent de briques rectangulaires reposant sur leur surface d'appui Dans l'empilage décalé librement en diagonale, à une couche de briques supports de grilles succèdent alternativement une couche de rangées de boutisses et une couche de rangées de panneresses Dans ce type d'empilage, les panneresses se touchant par leurs faces frontales constituent des rangées continues qui s'étendent généralement dans le sens longitudinal de la chambre Les boutisses raccordant chacune deux rangées de panneresses sont disposées en rangées dans le sens de celles-ci avec entraxe a L'entraxe a est la somme de la distance entre les boutisses et d'une largeur de ces dernières Transver- salement au sens des rangées de panneresses, les rangées de boutisses sont à chaque fois décalées les unes par rap- port aux autres de la moitié de l'entraxe a Dans l'empilage, les panneresses et les boutisses constituent des canaux verticaux et dans les couches composées de panneresses, se forment des carneaux horizontaux continus Sur les rangées extérieures des panneresses entre les boutisses, on prévoit en plus des briques marginales et dans les couches supé- rieures, on peut insérer des briques de remplissage sur les boutisses entre les panneresses L'empilage décalé librement en diagonale présente une bonne stabilité et permet de modifier les dimensions des canaux tout en conservant les mêmes formats des briques. Par rapport à l'empilage connu, l'invention a par conséquent pour objet de réaliser un empilage pour régéné- rateurs du type précité dans lequel il soit possible d'aug- menter le nombre des canaux verticaux et la surface de chauffe en mm 2/m 3 d'empilage Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que sur leurs surfaces latérales, les boutisses comportent un évidement s'étendant sur toute leur hauteur et que la hauteur de la couche de boutisses et celle des panneresses représentent respectivement de 55 à 60 % et de 40 à 45 % de la somme de la hauteur de chaque couche constituée de boutisses et de panneresses Les évi- dements des boutisses permettent, avec la même section transversale des canaux de l'empilage, de diminuer l'en- traxe et par conséquent d'augmenter I e nombre de ces canaux. Grâce à cette disposition en liaison avec la hauteur rela- tivement grande de la couche de boutisses, on arrive à augmenter de façon surprenante la surface de chauffe de l'empilage La stabilité de l'empilage reste maintenue par la différence de hauteur des couches successives de boutis- ses et de panneresses. La largeur de la boutisse dans la zone des évidements est avantageusement réduite de 20 à 40 %, cette réduction n'affectant pas de façon inadmissible sa solidité ni sa stabilité au sein de l'empilage Une réduction de largeur inférieure à 20 % dans la zone des évidements entraînerait une augmentation dérisoire du nombre des canaux, tandis au'une réduction supérieure à 40 % diminuerait la stabilité mécanique et la capacité d'accumulation de la boutisse. Selon une autre particularité avantageuse de l'in- vention, les évidements des boutisses sont pourvus de cannelures qui, sur leurs faces opposées, sont décalées de la moitié de leur largeur Elles peuvent avoir une section transversale en forme d'arc de cercle, mais peuvent aussi être réalisées sous forme de rainures à coins arrondis et d'ondes sinusoïdales L'augmentation ainsi obtenue de la surface de la boutisse doit de préférence être calculée de façon que la longueur de la surface dans l'évidement et la longueur du tronçon évidé se situent dans un rapport de 1,10 à 1,30 Lors de la constitution de l'empilage, les boutisses sont avantageusement placées mutuellement les unes au-dessus des autres dans les couches qui sont séparées chaque fois par une couche de panneresses Du fait de cette succession de surfaces latérales différentes des boutisses placées verticalement les unes au-dessus des autres, on obtient une augmentation de la turbulence de l'écoulement des gaz ou de l'air dans les canaux. Pour empêcher les déplacements et les torsions des briques des couches supérieures pouvant se produire en diverses circonstances dans les empilages des régénérateurs, il est par ailleurs prévu que dans ces couches supérieures, la face inférieure des boutisses présente des décrochements formant des appendices qui viennent s'appuyer sur les panneresses Dans les couches supérieures, il est toutefois également possible de pratiquer sur la face supérieure des panneresses des encoches d'une profondeur représentant 10 à 15 % de la somme de la hauteur des boutisses et des pan- neresses et destinées à recevoir les boutisses On estime cependant que le meilleur mode de réalisation des couches supérieures est celui dans lequel les appendices des boutis- ses s'engagent dans les encoches des panneresses Les boutisses, qui peuvent s'immiscer dans la couche des rangées de panneresses grâce à leurs décrochements, s'étendent par leur face inférieure jusqu'aux boutisses de la couche immédiatement inférieure en laissant subsister tout au plus une petite fente et s'approchent de la couche suivante des boutisses sans la toucher Dans la zone des couches supé- rieures,par exemple au nombre de 3 à 8, de l'empilage,les boutisses jouent ainsi en même temps le rôle de briques de remplissage qui sont normalement insérées entre les panneres- ses et qui sont maintenant assurées contre toute possibilité de déplacement. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 représente une boutisse avec évidement (vue en élévation de la surface d'appui); la figure 2 représente une boutisse avec cannelures dans les évidements (vue en élévation de la surface d'appui); la figure 3 représente un détail de l'empilage du générateur (coupe verticale suivant III-III de la figure 5 des rangées de boutisses) celles-ci étant réalisées plus hauteset avec décrochementssur leur face inférieure; la figure 4 représente en perspective une couche de panneresses et de boutisses selon la figure 2; la figure 5 représente en perspective une couche de panneresses et de boutisses avec décrochements sur leur face inférieure. Sur chacune de ses surfaces latérales 2, la boutisse 1 est munie d'un évidement 3 réalisé perpendiculairement à ses surfaces inférieure et supérieure ou à ses surfaces d'appui 4 Dans la zone de ces évidements, la largeur 6 suivant la figure 1 est diminuée d'environ 36 % par rapport à la largeur normale 5 de la boutisse Les évidements de la boutisse selon la figure 2 comportent des cannelures 7 en forme d'arc de cercle qui sont disposées sur deux côtés opposés o elles sont respectivement décalées de la moitié de leur largeur Le rapport entre la longueur de la surface, augmentée par les cannelures, de l'évidement 3, et la longueur 8 de cet évidement, est par exemple ici de 1,21. Dans le détail de l'empilage pour régénérateurs représenté sur la figure 3, au-dessus d'une couche de panneresses 9, se succèdent alternativement trois couches de boutisses let deux couches de panneresses 9, les deux couches supérieures de boutisses 1 pénétrant dans les deux couches supérieures de panneresses 9 Sur la surface de coupe 10 des boutisses 1 suivant la demande, on peut voir la largeur réduite 6 par rapport à la largeur 5 des surfaces frontales visibles des boutisses Ce sont les boutisses 1 qui sont les plus hautes et leur hauteur repré- sente ici environ 55 % de la somme de la hauteur d'une couche de boutisses et de panneresses Dans les couches supérieures, les boutisses 1 reposent par leurs appendices 14 dans les encoches 11 des panneresses 9 La ligne en tirets 12 re- présente en quelques endroits la partie cachée de la surface latérale 2 des boutisses munies d'appendices. Les boutisses 1 s'engageant dans les rangées de panneresses 9 s'étendent par leur surface inférieure 13 jusqu'à la surface supérieure 4 des boutisses 1 de la couche située immédiatement en-dessous ou de la couche suivante de boutisses 1 en laissant subsister une fente de telle sorte qu'elles peuvent jouer le rôle de briques de remplis- sage généralement utilisées dans les couches supérieures de l'empilage pour régénérateurs Sur la surface supérieure 4 des boutisses 1 prennent appui les rangées de panneresses 9 de la couche supérieure suivante L'empilage du régéné- rateur se termine par en-haut par une couche de boutisses 1. Conformément à la figure 4, sur une couche de panneresses 9, repose une couche de rangées de boutisses 1 qui sont disposées décalées les unes par rapport aux autres et munies de cannelures 7 dans leurs évidements 3 Sur la figure 5, on peut voir la boutisse 1 conformément à la couche supérieure de la figure 3 avec les décrochements pratiqués sur sa surface inférieure et les appendices 14 formés par ces décrochements, ainsi qu'une couche de boutisses 1 qui, par leurs appendices 14, prennent appui dans les encoches 11 de la couche inférieure de panneresses. Dans le tableau suivant, on a représenté des exemples d'un empilage pour régénérateurs décalé librement en diagonale et comportant des couches de boutisses et de panneresses rectangulaires, ces exemples mettant en évidence l'amélioration apportée par l'invention Les exemples 1 et 2 se réfèrent à des empilages connus à briques rectangulaires et mêmes hauteurs des couches de boutisses et de panneres- ses En supposant des canaux carrés d'une largeur de 140 mm, on obtient, avec des briques de 64 mm de large, 24 canaux/m 2 2 3 et une surface de chauffe de 15,13 m /m Avec des canaux et des briques plus larges, on arrive à des valeurs encore plus faibles conformément à l'exemple 2. Avec des boutisses 1 selon l'invention, munies d'un évidement 3 sur chacune de leurs surfaces latérales 2,on augmente sensiblement le nombre de canaux par mètre carré comme on peut le constater en comparant les exemples 3 à 5 à l'exemple 1 Avec des hauteurs de couches selon l'exemple 6 dans lequel on a des valeurs moyennes pour la largeur dans la zone des évidements et pour les hauteurs des couches (largeur du canal de 140 mm restant inchangée) on obtient une surface de chauffe de 16,04 m /m 3 et par conséquent une augmentation de 6,0 % par rapport à l'exemple 1 En conser- vant les mêmes cotes que dans l'exemple 6, mais en aménageant selon l'exemple 7 des cannelures 7 à l'intérieur des évi- dements 3, on augmente la surface de chauffe de 12,6 % par rapport à l'exemple 1 Les cannelures ont une section transversale en forme d'arc de cercle, cet arc de cercle ayant un rayon de 12 mm Dans l'empilage pour régénérateurs décalé librement en diagonale et comportant des boutisses 1 munies d'évidements 3 et de cannelures 7 selon l'invention, l'augmentation de la surface de chauffe est au total d'en- viron 11,5 à 14 % comme illustré sur les exemples 8 et 9. Dans le cas d'un empilage à canaux carrés d'une largeur de 160 mm conformément à l'exemple 10, on arrive même selon l'invention à augmenter la surface de chauffe de 15,9 % par rapport à l'exemple 2 Avec l'empilage pour régénérateurs selon l'invention, on obtient donc, de façon simple et sans mise en oeuvre de briques onéreuses non rectangulaires, une augmentation surprenante de la surface de chauffe par rapport à un empilage classique comparable décalé en diagonale. Tableau Boutisse (longueur 278 mmn) Larqeur Hauteur/hauteur de la couche Hauteur/hauteur de la couche Evidement Boutisse Evidement Boutisse Longueur de 1 ' évideoent Cannelures, rapport des longueurs, surface/ évidement Panneresse (Longueur 230 mm) Larceur Hauteur/hauteur de la couche i " " des couches Hauteur boutisse et panneresse mm %m mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 64 76 64 64 64 64 24 150 150 % mm rm 30 40 30 51 45 38 45 1,22 mm mm mmn 64 76 64 64 43 43 114 114 264 264 124 150 248 300 s.- o cj uc Nr 1,22 1,22 1,21 Tableau NO Largeur du canal (M Entraxe a> Ln Entraxe b 2) Canaux/m 2 Surface de chauffe Auqmentation de la surface de chauffe 1 2 mm 140 160 mm 204 236 mm 204 236 24 18 m 2/m 3 15,13 13,21 ,7 26,5 27,5 6 * 7 8 9 10 140 140 140 160 185 191 178 205 204 204 204 204 224 26,5 26,5 25,7 27,5 21,8 16,04 17,03 16,87 17,24 15,31 6,0 12,6 11,5 14,0 15,9 1) Largeur du canal et largeur réduite dans la zone des évidements de la boutisse. 2) Largeur du canal et largeur de la panneresse. t REVENDICATIONS 1 Empilage pour régénérateurs librement décalé en diagonale et comportant des couches successives de rangées de boutisses rectangulaires et dé rangées de pan- neresses rectangulaires, caractérisé par le fait que, sur leurs surfaces latérales ( 2), les boutisses ( 1) comportent un évidement ( 3) s'étendant sur toute leur hauteur et que la hauteur de la couche de boutisses et celle des panneres- ses représentent respectivement de 55 à 60 % et de 40 à 45 % de la somme de la hauteur de chaque couche constituée de boutisses et de panneresses. 2 Boutisse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que sa largeur ( 5) est réduite de 20 à 40 % dans la zone des évidements ( 3). 3 Boutisse selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les évidements ( 3) sont munis de cannelures ( 7). 4 Boutisse selon la revendication 3, caractérisée par le fait que dans les évidements ( 3), les cannelures ( 7) placées sur les faces opposées sont décalées de la moitié de leur largeur. Boutisse selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée par le fait que les cannelures ( 7) ont une section transversale en forme d'arc de cercle. 6 Boutisse selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée par le fait que le rapport entre la longueur de la surface dans l'évidement et la longueur ( 8) du tronçon évidé est de 1,10 à 1,30. 7 Empilage pour régénérateurs selon l'une quelconque des revendications 1 et 4, caractérisé par le fait que les boutisses ( 1) sont mutuellement disposées en couches suc- cessives superposées. 8 Empilage pour régénérateurs selon la revendication 1, caractérisé par le fait que dans les couches supérieures, les boutisses ( 1) comportent des décrochements sur leur face il inférieure et que les appendices ( 14) formés par ces décrochements viennent s'appliquer sur les panneresses ( 9). 9 Empilage pour régénérateurs selon la revendi- cation 1, caractérisé par le fait que dans les couches supérieures, les panneresses ( 9) comportent sur leur face supérieure des encoches ( 11) destinées à recevoir les boutisses et dont la profondeur représente de 10 à 15 % de la somme de la hauteur des panneresses ( 9)et des boutisses ( 1) . 10 Empilage pour régénérateurs selon l'une quel- conque des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que les appendices ( 14) des boutisses ( 1) viennent s'engager dans les encoches ( 11) des panneresses.