Brevet FR2601260A1 — publié le 19880115

RfiBCTBUR POUR EFFLUENTS GAZEUX L'invention concerne un réacteur pour effluents gazeux, colportant une enveloppe en ceramique réfractaire et, agencée dans celle-ci, une partie déflectrice en céramique réfractaire. Un tel réacteur est décrit dans le brevet allemand DE 1 476 475. Selon lot ce document, des parties déflectrices sont montées, avec possibilité de déplacement longitudinal, dans une enveloppe cylindrique du réacteur. Un tel montage est compliqué. Le brevet britannique GB -2 019 735 B décrit un réacteur avec enveloppe d'une seule pièce, dans laquelle une partie déflectrice est maintenue par des ancrages. À partir d'une certaine taille, une telle construction n'est plus appropriée a une fabrication en série, notamment si l'enveloppe du réacteur et la partie déflectrice doivent etre réalisées en matériaux céramiques réfractaires. En outre, pour le passage des gaz, seules des fentes isolées sont prévues sur la partie déflectrice, entre son bord et l'enveloppe du réacteur, ce qui est défavorable puisque la partie déflectrice s'applique étroitement contre la paroi du réacteur sur la majeure partie de son pourtour. L'invention a pour but de parvenir å un réacteur du genre mentionné au début, construit de façon à permettre une fabrication en série. Selon l'invention, avec un réacteur du type indiqué au debut, ce but est atteint par le fait que l'enveloppe est composée ée de parties façonnées réfractaires en céramique, en forme d'anneaux ou de segments d'anneaux, et par le fait que la partie déflectrice est immobilisée, par conjugaison de formes, au moyen de piéces de soutien en céramique réfractaire, à l'endroit des jonctions entre les parties façonnées de l'enveloppe, ou à l'endroit d'évidements des parties façonnées de l'enveloppe. Ainsi, l'enveloppe du réacteur peut être réalisée par assemblage de parties façonnées qui se pretent à une fabrication en série, et la partie déflectrice peut etre installée et immobilisée dans cette enveloppe, de manière simple et durable. Le reacteur ainsi construit peut etre réalisé en silicium/carbure de silicium ou matériau quartzeux, ou en cordiérite. Botamment un matériau a base de SiSiC convient particulièrement bien pour les parties façonnées de l'enveloppe du réacteur, pour la partie déflectrice et pour les pièces. de soutien. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, une couche d'isolation thermique est agencée extérieurement, sur l'enveloppe du réacteur. Bulle réduit le rayonnement thermique de l'enveloppe du réacteur, les pertes de chaleur provenant de l'intérieur du réacteur, et le refroidissement des effluents gazeux. Les caractéristiques et avantages de- l'invention apparaîtront plus complètement dans la description présentée dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, en se -reportant aux dessins annexés dont les figures représentent : - la figure 1, une vue en coupe partielle d'un réacteur avec enveloppe et partie déflectrice; - la figure 2, une vue de dessus de l'enveloppe du réacteur; - la figure 3, une vue partielle d'un autre exemple de réalisation d'une partie déflectrice; - la figure 4, une vue de dessus suivant la direction de la flèche IV de la figure 3; - la figure 5, une vue partielle en coupe, à une échelle agrandie par rapport à la figure 3, de la partie déflectrice; - la figure 6, une vue partielle montrant l'assemblage de deux anneaux du réacteur; - la figure 7, un deuxième exemple de réalisation d'un assemblage de deux anneaux du réacteur;; - la figure 8, un troisième exemple de réalisation d'un assemblage de deux anneaux du réacteur; - la figure 9, un quatrième exemple de réalisation d'un assemblage de deux anneaux du réacteur; - la figure 10, un cinquième exemple de réalisation d'un assemblage de deux anneaux du réacteur; - la figure 11, un sixième exemple de réalisation d'un assemblage de deux anneaux du réacteur; - la figure 12, une vue partielle en élévation de l'assemblage de deux anneaux du réacteur considéré dans la direction de la flèche XII de la figure 11; - la figure 13, une vue en élévation prise le long de la ligne IIII-XIII de la figure 12; - la figure 14, une vue partielle en élévation montrant le montage d'une partie déflectrice à la jonction entre deux anneaux du réacteur assemblés l'un à l'autre selon la figure 6;; - la figure 15, une variante de la réalisation selon la figure 14; - la figure 16, une variante de la réalisation selon la figure 14; - la figure 17, une vue partielle en élévation montrant une fixation d'une partie déflectrice entre deux anneaux de réacteur assemblés selon la figure 11; - la figure 18, une alternative à la figure 17; - la figure 19, une autre fixation d'une partie déflectrice sur une enveloppe de réacteur; - la figure 20, une fixation d'une partie déflectrice à une enveloppe de réacteur, au moyen de pièces de soutien séparées; et - la figure 21, une vue de dessus de la pièce de soutien selon la figure 20. Une enveloppe 1 d'un réacteur est composée de plusieurs parties façonnées réfractaires en céramique. les parties façonnées 2, par exemple au nombre de huit, forment ensemble un dôme 3 du réacteur, muni d'une ouverture de sortie centrale. Des parties façonnées réfractaires en céramique 5, en forme de segments d'anneaux, forment des anneaux 6 de l'enveloppe du reacteur agencés concentriquement. Les parties façonnées 2, 5 présentent des rebords 7 saillant en équerre sur leurs bords. Les rebords adjacents de parties façonnées voisines sont assemblés les uns aux autres, par exemple au moyen de vis. Les parties façonnées 2 ont la même forme, et il en est de même pour les parties façonnées 5. Gr ce å leur taille limitée, elles peuvent être fabriquées économiquement en serie. Bulles peuvent être assembles de manière å constituer une enveloppe de réacteur ayant un diamètre de 1,0 a, ou davantage, et une longueur de 2,4 m, ou davantage. Sur l'enveloppe 1 du réacteur, on a prévu, en vis- & vis de l'ouverture de sortie 4, un fond non représenté plus en détail, par lequel le gaz effluent est amené à l'intérieur de l'enveloppe 1. Une partie déflectrice 8 en matière céramique réfractaire est fixée dans l'enveloppe 1 du réacteur. Un intervalle annulaire 10 subsiste entre le bord 9 de la partie déflectrice 8 et l'enveloppe 1 du réacteur. La partie déflectrice 8 est maintenue sur l'enveloppe i du réacteur au moyen de pièces de soutien 11 qui franchissent l'intervalle annulaire 10 et qui seront décrites plus loin de manière plus détaillée. La partie déflectrice 8 peut être formée d'une seule pièce Dans la réalisation selon les figures 3 et 4, des rebords 15 sont aussi aménagés sur les parties marginales 13, sur leurs bords tournés vers la partie centrale 12. Les rebords 15, 16 en contact jointif sont mutuellement assemblés, par exemple au moyen de vis. la réalisation selon la figure 5 ne- comporte pas de rebords 15, 16. Dans ce cas, la.partie centrale 12 est en position de recouvrement sur les parties marginales 13. Dans la région des rebords 14, elle est munie d'échancrures. Cela permet aussi d'obtenir une liaison sûre entre la partie centrale 12 et les parties marginales 13. Avec la configuration de la partie déflectrice 8 selon les figures 3 à 5, tout comme avec la configuration décrite de l'enveloppe 1 du réacteur constituée de parties façonnées individuelles 2, 5, la partie déflectrice 8 et l'enveloppe 1 du réacteur peuvent, malgré leur surface relativement grande, être réalisées en tant que parties façonnées réfractaires en céramique fabriquees par moulage. Il n'est pas impératif que les anneaux 6 de l'enveloppe du réacteur et le dôme 3 du réacteur soient réalises à partir de pièces façonnées 5, 2 en forme de segments. Il peuvent aussi etre constitués par des parties façonnées d'un seul tenant (voir figures 6 a 18). Dans ce cas, les anneaux 6 de l'enveloppe du réacteur et le dôme 3 du réacteur sont superposés en condition d'alignement axial.Dans l'exemple de réalisation selon la figure 6, un bord de butée 17 est aménagé sur le pourtour supérieur de chaque anneau inférieur 6 de l'enveloppe du réacteur, et est entouré par un rebord en forme de manchon. L'anneau d'enveloppe 6 immédiatement supérieur repose sur le bord de butée 17 en s'engageant dans le rebord en forme de manchon 18, ce qui empêche tout déplacement radial excessif. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 7, il est prévu, sur chaque anneau d'enveloppe inférieur 6, un rebord supérieur 19 s'évasant en cône, formant un chanfrein 20. Un chanfrein correspondant 21 est aménagé sur le bord inférieur de l'anneau - d'enveloppe 6 immédiatement supérieur. Le rebord 19 dépasse en hauteur le chanfrein 21. Il en résulte qu'un alignement concentrique se réalise de lui-même lors de l'empilement des anneaux 6. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 8, des gradins 23 sont aménagés sur le bord supérieur de chaque anneau d'enveloppe inférieur 6. Des gradins correspondants 22 sont prévus sur le bord inférieur de l'anneau d'enveloppe immédiatement supérieur 6. Ainsi, les anneaux d'enveloppe 6 sont, la encore, maintenus en condition d'alignement axial. Ils ne peuvent pas se déplacer radialement.. Afin qu'ils ne puissent pas se déplacer angulairement l'un par rapport à l'autre, autour de l'axe longitudinal, les gradins 22 et 23 sur le pourtour des anneaux d'enveloppe 6 sont de préférence mutuellement alternés sur ce pourtour. Dans l'élément de réalisation selon la figure 9, des chanfreins 24 sont formés sur le bord supérieur de l'anneau d'enveloppe inférieur 6. Des chanfreins correspondants 25 sont prévus sur le bord inférieur de l'anneau d'enveloppe 6 immédiatement supérieur. La encore, cela assure, comme dans l'exemple de réalisation selon la figure 7, un alignement axial des anneaux d'enveloppe 6. Afin d'éviter que les anneaux 6 puissent etre déplacés angulairement l'un par rapport à l'autre, autour de l'axe, les chanfreins 24 et 25 comprennent des sections périphériques mutuellement décalées axialement, ce qui forme une denture. Dans les exemples de réalisation selon les figures 10 à 13, des pièces d'assemblage supplémentaires sont prévues poujr assembler deux anneaux d'enveloppe 6 superposés, ou pour assembler l'anneau d'enveloppe supérieur 6 au dôme 3 du réacteur. Ces pièces sont avantageusement faites de la même matière céramique réfractaire que les anneaux 6 de l'enveloppe du réacteur. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 10, au moins 3 pièces d'assemblage 26 ayant un profil en forme de H sont réparties sur le pourtour des anneaux 6 de l'enveloppe. Blles empêchent tout déplacement radial de ces anneaux 6. Si des évidements correspondants sont prévus dans les bords 27, 28 des anneaux 6 de l'enveloppe, les pièces d'assemblage 26 permettent alors d'éviter aussi le déplacement angulaire des anneaux 6 autour de l'axe. Dans les exemples de réalisation selon les figures 1 1 à 13, on a prévu une pièce d'assemblage 29 qui s'étend autour des anneaux 6 de l'enveloppe, sur plus de 180-, et qui possède, au moins en partie, une section droite en forme de T. L'aile 30 de la pièce d'assemblage 29 s'engage, au moins partiellement, entre les anneaux 6 de l'enveloppe (voir figures 12 et 135. Le déplacement angulaire relatif des anneaux 6 de l'enveloppe peut alors être Évité grâce à des évidements correspondants. Les évidements chevauchant les ailes 30 peuvent être prévus dans l'anneau supérieur ou dans l'anneau inférieur 6 de l'enveloppe, ou dans ces deux anneaux, chaque évidement correspondant à la moitié de l'épaisseur de l'aile 30. Dans les exemples de réalisation selon les figures 14 à 19, les pièces de soutien 11 sont formees d'un seul tenant avec la partie déflectrice, ou avec ses parties marginales 13. Les pièces de soutien il sont alors des parties plates 31 dont les surfaces principales s'étendent suivant la direction axiale de sorte que, bien que traversant l'intervalle annulaire 10, elles réduisent a peine la section libre de celui-ci. Dans les exemples de réalisation selon les figures 14 à 18, les parties plates 31 sont réalisées de façon à s'engager, par des régions marginales 32, dans des fentes 33 prévues aux jonctions entre deux anneaux 6 de l'enveloppe. Ici, les fentes 33 sont prévues å chaque fois dans l'anneau supérieur 6 de l'enveloppe. Toutefois, elles peuvent aussi etre aménagées dans l'anneau inférieur. Le montage est ainsi particulièrement simple. Bn effet, la partie déflectrice 8 peut être iise à l'emplacement approprié au cours du montage de l'enveloppe 1 du réacteur. Les parties plates 31 de la partie déflectrice 8 selon les figures 14 et 17 ont des configurations identiques. Elles présentent chacune, en tant que régions marginales 32, des becs 34 relativement bas. Les fentes 33 de l'anneau supérieur 6 qui les reçoit sont courtes, de manière correspondante. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 14, les becs 34 sont dépassés vers le haut par le rebord en forme de manchon 18 et, dans l'exemple de réalisation selon la figure 17, par la pièce d'assemblage 29. Pour assurer une assise fiable, au moins trois parties plates 31 sont prévues sur le pourtour de la partie déflectrice 8. Dans les exemples de réalisation selon les figures 15 et 18, les régions marginales 32 s'engageant dans des fentes correspondantes 33 de l'anneau supérieur 6 sont longues par rapport à celles des exemples de réalisation selon les figures 14 et 17. Elles dépassent en hauteur le rebord en forme de manchon 18 ou la pièce d'assemblage 29 en forme de T. Il suffit alors de prévoir deux parties plates 31 sur le pourtour de la partie déflectrice 8. Dans les exemples de réalisation selon les figures 15 et 18, la région marginale 32 ne possède pas une hauteur réduite par rapport à la partie plate 31. Sur la figure 16, on a représenté un exemple de réalisation dans lequel la région marginale 32 s'engageant dans une fente 33 d'une jonction entre deux anneaux 6 de l'enveloppe est certes plus basse que la partie plate 31 mais, par ailleurs, dépasse encore en hauteur le rebord en forme de nanchon 18 ou la pièce d'assemblage 29 en forme de T. La encore, il ruffit de deux parties plates 31 sur le pourtour de la partie déflectrice 8, sans qu'il soit nécessaire que les fentes 33 soient longues. Les possibilités de montage de la partie déflectrice 8 représentée sur les figures 14 à 18 dans le cas de jonctions réalisées selon les figures 6 et 11 sont également applicables dans le cas où les jonctions entre anneaux 6 de l'enveloppe sont réalisés selon les figures 7 à 10. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 19, on a représenté une partie déflectrice 8 qui peut etre engagée dans deux évidements 35, 36, en forme de fente, d'un seul anneau 6 de l'enveloppe du réacteur, disposés l'un en face de l'autre sur le pourtour. Deux pièces de soutien 11 décalées de 180 sur le pourtour de la partie déflectrice 8 sont ici réalisées sous la forme de parties plates 37, 38 ayant des profils différents. La partie plate 37 présente un saillant 39 s'adaptant dans l'évidement 35 et bordé par des arêtes de butée 40, 41. La partie plate 38 s'adapte dans l'évidement 36 et est munie de chanfreins d'introduction 42.Pour mettre en place la partie déflectrice 8, on l'introduit en position inclinée dans l'anneau 6 de l'enveloppe, de manière que la partie plate 38 soit d'abord engagée dans l'évidement 36. Elle peut alors être orientée axialement par rapport à l'anneau 6, gr & e au chanfrein d'introduction 42. On déplace ensuite la partie déflectrice 8 de manière que le saillant 39 s'engage dans l'évidement 35. Dépourvue de moyens d'arrêt particuliers, cette forme de réalisation convient notamment dans les cas où le réacteur est installé "couche", l'évidement 35 étant alors en bas et l'évidement 36 en haut. Les caractéristiques partielles apparaissant dans les exemples décrits peuvent etre combinées sans problème pour donner d'autres exemples de réalisation. Les pièces de soutien 11 sont d'un seul tenant avec la partie déflectrice 8, ou avec ses parties marginales 13. Dans l'exemple de réalisation selon les figures 20 et 21, les pièces de soutien 11 sont des composants préfabriqués, en matière céramique réfractaire. La pièce de soutien 43 selon les figures 20 et 21 présente un bec 44 qui est conjugué à une fente 45 d'un anneau 6 de l'enveloppe du réacteur. Du côté opposé au bec 44, la pièce de soutien 43 présente un saillant 46 et un chanfrein 47. La disposition du saillant 46 et celle du chanfrein 47 sont adaptées au contour de la partie déflectrice 8, de manière que le bord 9 de cette partie déflectrice 8 soit chevauché, par conjugaison de formes, par le saillant 46 et le chanfrein 47. La partie déflectrice 8 peut ainsi être maintenue fiablement dans l'enveloppe 1 du réacteur, au moyen de trois telles pièces de soutien 43. Un réacteur du type décrit, exposé à des sollicitations thermiques et chimiques, peut etre constitué de pièces détachées en un matériau à base de carbure de silicium ou de silicium/carbure de silicium, ou de carbure de silicium recristallisé. Toutefois, il n'est pas impératif que toutes les parties soient en un tel matériau onéreux. Notamment les parties inférieures, plus éloignées de l'ouverture de sortie 4, peuvent etre tout aussi bien en cordiérite. Cela présente en outre l'avantage d'une meilleure isolation thermique, de sorte que les pertes par rayonnement thermique sont réduites dans cette région. De plus, l'enveloppe 1 du réacteur peut aussi être munie d'une couche supplémentaire d'isolation thermique. Celle-ci peut être constituée par des mats en fibres céramiques, ou par des parties en fibres céramiques, façonnées sous vide. Ces mats ou parties façonnées peuvent être liés aux parties individuelles de l'enveloppe du réacteur, par exemple au moyen de mortier. La couche d'isolation thermique peut consister en pièces ou parties préfabriquées, dont la forme correspond à celle des parties façonnées 2, 5 et 6. REVEEDICATIOES 1. Réacteur pour effluents gazeux, comportant une enveloppe en céramique réfractaire et, agencée dans celle-ci, une partie déflectrice en céramique réfractaire, caractérisé par le fait que l'enveloppe (1) est composée de parties façonnées (2, 5, 6) réfractaires en céramique, en forme d'anneaux ou de segments d'anneaux, et par le fait que la partie déflectrice (8) est immobilisée, par conjugaison de formes, au moyen de pièces de soutien (11) en céramique réfractaire, à l'endroit des jonctions entre les parties façonnées de l'enveloppe (1), ou à l'endroit d'évidements des parties façonnées de l'enveloppe (1). 2. Réacteur selon revendication 1, caractérisé par le fait qu'une couche d'isolation thermique (48) est disposée extérieurement sur l'enveloppe. 3. Réacteur selon revendication 2, caractérisé par le fait que la couche d'isolation thermique (48) est liée aux parties façonnées (2, 5, 6). 4. Réacteur selon revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que ia couche d'isolation thermique (48) est constituée par des mats en fibres céramiques ou par des parties façonnées en fibres céramiques. 5. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les parties façonnées (2, 5) présentent des rebords (7) appliqués et maintenus les uns contre les autres par des moyens d'assemblage. 6. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'un anneau (6) de l'enveloppe du réacteur présente, en son extrémité tournée vers l'anneau d'enveloppe voisin (6), un bord de butée (17) et un rebord en forme de manchon (18). 7. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précedentes, caractérisé par le fait qu'un anneau (6) de l'enveloppe du réacteur présente un rebord (19) évasé en cône auquel est conjugué un chanfrein (20 > de l'anneau voisin (6 > . 8. Réacteur selon lune quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les bords mutuellement en regard des anneaux voisins (6) de l'enveloppe sont munis de gradins (22, 23). 9. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les bords mutuellement en regard des anneaux voisins (6) de l'enveloppe sont munis de chanfreins (24, 25). 10. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait que les gradins (22, 23) ou les chanfreins (24, 25) comprennent des sections périphériques mutuellement décalées axialement. 11. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que des pièces d'assemblage (26) sont agencées entre les bords mutuellement en regard des anneaux (6) de l'enveloppe. 12. Réacteur selon revendication 11, caractérisé par le fait que les pièces d'assemblage (26) ont une section droite en forme de H. 13. Réacteur selon revendication 11, caractérisé par le fait que la pièce d'assemblage (29) entre deux anneaux (6) de l'enveloppe s'étend sur plus de 180 et possède une section droite en forme de T. 14. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pièce déflectrice (8) présente une partie centrale en forme- de cône creux (12) et plusieurs parties marginales assemblées (13). 15. Réacteur selon revendication 14, caractérisé par le fait que les parties marginales (1S) sont assemblées les unes aux autres au moyen de rebords (14) appliqués les uns contre les autres. 16. Réacteur selon revendication 14 ou 15, caractérisé par le fait que les parties marginales (13) sont assemblées au moyen de rebords (16) a des rebords (15) de la partie centrale (12 > . 17. Réacteur selon revendication 14 ou 15, caractérisé par le fait que la partie centrale (12 > est disposée en position de recouvrement sur les parties marginales assemblées (13 > . 18. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pièces de soutien (11) sont formées d'un seul tenant avec la partie déflectrice (8). 19. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait que les pièces de soutien (11, 43) sont des pièces (43) distinctes de l'enveloppe (1) du réacteur et de la partie déflectrice (8), et chevauchent par conjugaison de formes le bord (9) de cette dernière . 20. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pièces de soutien (ll) s'engagent par des becs (32, 34) dans des fentes 21. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pièces de soutien (11) sont des parties plates dont les surfaces principales s'étendent dans la direction axiale du réacteur. 22. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte deux pièces de soutien dont les régions marginales (32) s'engageant dans l'enveloppe (1) du réacteur ont une longueur -telle qu'elles empêchent le basculement de la partie déflectrice (8). 23. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ses parties façonnées sont en silicium/carbure de silicium, matériau quartzeux ou cordiérite.