Brevet FR2589462A1 — publié le 19870507

LOUER A 1'T.ATRE A RENDEMENT M'iELIORE L'invention se rapporte à un four à plâtre permettant de transformer du gypse par dessication à relativement basse température, de l'ordre de 135 à 1800; elle concerne plus particulièrement un perfectionnement visant à un meilleur rendement calorifique dans la production du plâtre, en améliorant notamment l'échange thermique entre les gaz chauds provenuant de la combustion et l'enceinte dans laquelle se trouve le gypse en cours de transformation. On connaît un four à plâtre constitué d'une enceinte montée en rotation à l'intérieur d'une chambre de combustion en matériau isolant réfractaire. L'enceinte, en métal, le plus souvent en acier réfractaire, contient le gypse et se compose d'une virole cylindrique de grande dimension prolongée axialement par deux portions tronconiques définissant deux ouvertures axiales constituant respectivement, par exemple, une entrée de gypse et une sortie de plâtre. L'enceinte est assujettie à tourner autour de son axe horizontal et au moins la plus grande partie de la virole est située dans la chambre de combustion.Celle-ci se compose essentiellement de deux parties : un soubassement équipé de brûleurs et une voûte à surface interne sensiblement semi-cylindrique, munie latéralement d'orifices d'évacuation des gaz brulés, situés approximativement à la base de la voute en des emplacements propres à créer un trajet d'évacuation des gaz entre le soubassement et les orifices de sortie qui longent une partie de la surface latérale de la virole en rotation. La chaleur se propage dans l'épaisseur de la virole jusqu'à l'intérieur de celle-ci où s'opère la transformation du gypse. Ce type de four donne entière satisfaction, mais on a pu constater que les gaz étaient évacués de la chambre de combustion une température relativement élevée après avoir contourné, assez rapidement, une partie de la virole.L'invention vise à établir un meilleur échange thermique entre ces gaz et la virole, pour réaliser des économies d'énergie et abaisser ainsi les coûts de production du plâtre. L'une des particularités de l'invention est d'augmenter'la surface d'échange thermique entre la virole et les gaz chauds. Une autre particularité de l'invention est de prolonger le contact thermique de ces gaz chauds avec la virole, pour leur laisser davantage le temps de céder leurs calories à la virole, avant d'être rejetés à une température plus basse que celle des fours existants. Dans cet esprit, l'invention concerne essentiellement un four à plâtre du type comportant une enceinte tournante composée d'une virole cylindrique en matériau conducteur de la chaleur, par exemple en acier, rol:lgee axialenlent par des portions tronconiques, cet ensemble étant ur la plus grande partie installé dans une chanbre de combustion en ma tériau isolant réfractaire comportant des moyens de chauffage à sa partie inférieure, caractérisé en ce que la surface externe de ladite enceinte comporte des reliefs en matériau conducteur de la chaleur, situés à l'intérieur de la chambre de combustion, pour au moins augmenter la surface d'échange thermique. Les reliefs de matériau conducteur assureront ainsi une augmentation de la surface d'échange thermique recherchée. Ils seront bien entendu de préférence réalisés dans le même matériau (acier réfractaire) que la virole elle-meme et soudés à celle-ci. Mais ils seront en outre de préférence agencés suivant une configuration propre à organiser une circulation prolongée (sur plus d'on tour complet au moins) des gaz chauds autour de la virole et favoriser ainsi un meilleur transfert des calories entre ceux-ci et l'enceinte tournante renfermant le gypse. La configuration de ces reliefs pourra aussi être étudiée pour homogénéiser le chauffage de la virole longitudinalement, en provoquant un déplacement hélicoïdal des gaz chauffants.On évitera ainsi la création de zones de surchauffe à la verticale des brûleurs, entre lesquels s'intercalent des zones de relativement plus faible température. L'élimination de ces inhomogénéités de température le long de la virole permet ainsi un meilleur fonctionnement et élimine les contraintes mécaniques d'origine thermique dans le matériau de la virole. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation d'un four conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement une vue de dessus d'un four conforme à l'invention; - la figure 2 est une coupe II-II de la figure 1; - la figure 3 représente schématiquement une variante de l'invention; et - la figure 4 représente encore une autre variante possible. En se référant aux dessins, on a représenté un four à plâtre constitué d'une chambre de combustion 11 en matériau réfractaire isolant à l'intérieur de laquelle est installée une enceinte tournante 12. Cette dernière est constituée principalement d'une virole 13 prolongée axialement par deux portions tronconiques 14 et 15, dans lesquelles sont respectivement ménagées deux ouvertures axiales constituant une entrée 16 pour le gypse à traiter et une sortie 17 de plâtre. Les moyens d'amenée du gypse à l'entrée 1.6 et les moyens d'évacuation du plâtre agencés en contrebas de la sortie 17 sont classiques et ne sont pas représentés, parce qu'ils ne font pas partie de l'invention.Les deux portions tronconiques ressortent de deux parois opposées de la chambre de combustion il et portent chacune un anneau de roulement 19, en acier usiné, reposant sur des galets 20. La portion tronconique 14 porte en outre une couronne dentée 22 couplée, par une pignannerie adéquate, à un moteur 23, pour l'entraînement en rotation de l'enceinte 12. Cette dernière comporte, le long de sa paroi interne, un agencement connu (non représenté pour cette raison) de nerv-res spiraiées et de pelles de brassage, assurant un renouvellement du contact du produit sur la paroi interne de la virole chauffée 13.Cet agencement se prolonge le long des parois internes tronconiques, de telle taxon que, dans un sons de rotation le four peut être rempli par l'entrée 16 et que, dans l'autre sens de rotation, le plâtre s'évacue progressivement et automatiquem.ent par la sortie 17. Des brûleurs 25 sont placés le long de la chambre de combustion 11, en partie basse et le long d'un môme côté de celle-ci. Les brûleurs peuvent être de tous types, a fuel, gaz, charbon, bois, etc...La chambre de combustion se compose d'un soubassement 26 de surface de base rectangulaire, en matériau isolant ré réfractaire comme par exemple de la brique ou du béton, et d'une voûte 27 démontable, formée d'une ossature métallique garnie d'une fibre céramique. La surface interne 23 de la voûte 27 est semi-cylindrique. L'enceinte tournante est montée å la partie supérieure de la chambre de combustion et des orifices d'évacuation 30 de gaz de combustion, à section rectangulaire allongée dans le sens horizontal, sont pratiqués latéralement au voisinage et le long d'un bord longitudinal inférieur de ladite voûte, du meme côté que les brûleurs 25. D'autre part, la virole 13 est décalée axialement par rapport à la voûte, de façon que la section de passage définie entre la surface externe de la virole 13 et la surface interne 28 de la voûte diminue progressivement en considérant le sens de rotation de la virole, pendant une période de traitement du gypse. Ce sens de rotation est repéré par la flèche A sur la figure 2. Comme il ressort clairement des dessins, les orifices d'évacuation 30 des gaz scnt situés dans a zone où la section de passage est approximativement la plus faible. Cette configuration favorise l'entraînement des gaz chauds en rotation autour de la virole. Les orifices d'evacution 30 se prolongent extérieurement par des manchons 31 qui débouchent dans un collecteur 32 relié à l'entrée d'un échangeur 33 comportant intérieurement un faisseau de tubes en acier inoxydable, traverse par de l'air propre et collecté après chauf- fage à une sortie 34 pour alimanter les differents brûleurs, via une gaine horizontale de distribution 35 commune, et une pluralité de conduits verticaux 36 connectés entre etc gaîne et les différerts brûleurs 25 Les gaz de combustion refroidis sont évacués par une sortie latérale 38 de l'échangeur et dirigés vers une cheminée. Selon une caractéristique importante de l'invention, la surface externe de l'enceinte 12 et plus particulièrement celle de la virole 13, comporte des reliefs de matériau conducteur de la chaleur, par exemple en acier. Dans l'exemple des figures j et 2, ces reliefs sont matérialisés par une pluralité de tronçons cylindriques de faible dianietre on "picots" 40 faisant saillie sensiblement radialement de la surface externe de la virole. Les picots 40 peuvent âtre soudés a ia surface de la virole. Ils sont disposés de façon à définir une spirale avoir figure 1). Selon les variantes des figures 3 et 4, ces reliefs sont constitues par des bandes ou tronçons de bandes 41 formant des sortes d'ailettes, faisant saillie sensiblement radialement à la surface de la virole. Selon la figure 3, les tronçons 41 sont relativement courts et définissent plu- sieurs configurations en dents de scie 42, 43, 44 .. approximativement parallèles aux génératrices de la virole. Avantageusement, ces configurations parallèles sont décalées les unes par rapport aux autres de façon à présenter des tronçons 41 disposés de proche en proche le long de parcours hélicoldaux h la surface de la virole. On définit ainsi deux parcours hélicoïdaux croisés.Comme le montre la figure 4, les nervures 46, 47, peuvent aussi consister en des hélices continues, à pas assez large. Plus généralement, l'invention couvre toute configuration de relief susceptible d'au moins augmenter la surface d'échange thermique de la virole avec les gaz chauds rejetés par les brûleurs 25 à l'intérieur de la chambre de con- bustion 11. Cependant, les configurations particulières décrites cidessus et d'autres qui s'en déduisent facilement, présentent l'avantage supplémentaire de maintenir une sorte de couronne de gaz chauds plus longtemps autour de la virole, ces gaz effectuant un ou plusieurs tours complets avant d'être évacués par les orifices 30. Il en résulte un meilleur échange thermique entre les gaz chauds et la virole avant que ceux-ci soient rejetés. En outre les configurations spiralées décrites permettent un meilleur brassage longitudinal des gaz chauds et donc une égalisation de la température de la virole en dépit du nombre limité de brûleurs espa cés les uns des autres. Comme mentionné précédemment, cette meilleure répartition de la température améliore encore le rendement, tout en réduisant les contraintes mécaniques. Une autre solution à ce problème particulier consisterait à remplacer les brûleurs 25 par une rampe à gaz consinue. L'invention s'applique à d'autres types de fours, notamment elle s'applique de la même façon à un four ne comportant qu'un orifice axial faisant office à la fois d'entrée de gypse lorsque enceinte tourne dans un sens, et de sortie de plâtre lorsqu'elle tourne dans l'autre sens. PEVENDICATIONS 1. Four à plâtre du type comportant une enceinte tournante (12) composee d'une virole cylindrique (13) en matériau conducteur de la chaleur, par exemple en acier, prolongée axialement par des portions tronconiques (14, 15), cet ensemble étant pour la plus grande partie installé dans une chambre de combustion (11) en matériau réfractaire isolant, comportant des moyens de chauffage (25) à sa partie inférieure, caractérisé en ce que la surface externe de ladite enceinte comporte des reliefs (40, 41) de matériau conducteur de la chaleur, situés à l'intérieur de la chambre de combustion pour au moins augmenter la surface d'échange ther mique. 2. Four à plâtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces reliefs sont au moins en partie constitués par une pluralité de picots (40) faisant saillie sensiblement radialement de ladite surface externe. 3. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits picots (40) sont soudés à ladite virole. 4. Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que des picots sont disposés de façon à définir une spirale. 5. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ces reliefs sont au moins en partie constitués par des bandes ou tronçons de bandes (41) faisant saillie sensiblement radialement à la surface de ladite virole. 6. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que des tron çons de bandes définissent au moins une configuration en dents de scie (42, 43, 44). 7. Four selon la revendication 6, caractérisé en ce que cette configuration en dents de scie est approximativement agencée parallèlement à une génératrice de ladite virole (13). 8. Four selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs configurations en dents de scie disposées parallèlement 9. Four selon la revendication 8, caractérisé en ce que des tron çons (41) desdites configurations parallèles sont sensiblement disposés le long de parcours hélicoidaux. 10. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la virole (13) est en partie logée sous une voûte (27) à surface interne (28) sensiblement semi-cylindrique, cette voûte constituant la partie supérieure de ladite chambre de combustion, et en ce que des orifices d'évacuation (30) sont agencés latéralement au voisinage et le long d'un tord longitudinal inférieur de cette voute et en ce que ladite viro le est dÉalée par rapport à ladite voûte pour que la section de passage entre la surface eterne de la virole (13) et la surface interne de la voûte (27) diminue en considérant le sens de rotation de ladite virole pendant une période de traitement du gypse, lesdits orifices d'évacuation étant situés dans la zone où ladite section est approximativement la plus faible.