Brevet FR2613056A1 — publié le 19880930

Dispositif pour soumettre de manière uniforme un produit à réchauffer traversable à l'action d'un courant de fluide L'invention concerne un dispositif pour soumettre de manière uni- forme un produit à réchauffer traversable à l'action d'un courant de fluide comprenant un ventilateur servant de commande d'écoulement, et deux volets pouvant être ouverts ou fermés alternativement en fonction du sens d'écoulement désiré. On entend par "produit à réchauffer traversable" en particulier des piles de panneaux, de barres, de tubes, etc... pour lesquelles les différentes couches sont séparées par des pièces d'écartement pour maintenir les différentes couches à une distance définie les unes des autres. L'échauffement uniforme d'un tel produit à réchauffer traversable n'est souvent possible qu'au moyen d'une convection forcée étant donné que lors de l'échauffement par rayonnement la transmission de chaleur est beaucoup plus grande pour les zones marginales que pour la zone centrale ou le coeur du produit à réchauffer. Mais puisque, dans de nombreux cas, les distances de passage sont relativement longues, il est nécessaire pour le chauffage par convection d'assurer, en plus, une inversion du courant à des intervalles suffisamment courts étant donné que, même pour la transmission de chaleur par convection dans un cou- rant, les conditions de transfert de chaleur changent avec le parcours du courant. Il faut donc prévoir un système qui fournit le courant volumique nécessaire pour le passage avec la pression indispensable pour compen- ser la perte de charge et qui permet en même temps une inversion en image de miroir du courant dite "réversion". Il faut alors tenir compte du fait que la pression mentionnée peut être relativement élevée, en particulier pour des trajets de passage assez longs tels u'ils se présentent pour des piles de panneaux. A cet effet, on utilise, par exemple dans la technique du séchage mais aussi dans la construction de fours industriels, des installations dans lesquelles le courant peut être inversé par le changement du sens de rotation du ventilateur. Pour cela, on utilise exclusivement des -2soufflantes axiales étant donné que c'est le seul type de construction pour lequel une inversion du sens de rotation entraîne également une inversion de la direction du courant. Des débits indentiques pour les deux sens de rotation ne sont obtenus qu'avec des ailettes droites et un angle d'incidence des ailet- tes de 45 . De plus, il est interdit d'utiliser une roue directrice. Le taux de pression et le rendement sont donc très défavorables. Le brevet DE-PS 3 248 760 indique, certes, une soufflante axiale dans laquelle les ailettes se règlent automatiquement en fonction du sens de rota- tion, mais cette solution est impraticable en raison des problèmes de support et de résistance qui ne peuvent guère être résolus dans le domaine des hautes températures. Puisque de tels dispositifs doivent fonctionner le plus souvent à des températures assez élevées, les soufflantes axiales sont générale- ment montées en porte à faux, c'est-à-dire installées à proximité d'un mur, de sorte qu'il est généralement nécessaire de dévier le trajet du courant. Cette construction imposée par la fonction conduit cependant automatiquement à des comportements différents de la soufflante axiale pour ses deux sens rotation et donc pour les directions d'écoulement associées. Dans la pratique, une soufflante axiale utilisée pour la réversion du courant débite ainsi toujours un courant volumique diffé- rent dans une direction et dans la direction opposée, d'o également une traversée différente en conséquence du produit à réchauffer. Certes, des-tentatives ont été faites pour compenser cette dissymé- trie en faisant fonctionner la soufflante axiale pendant des temps différents dans les deux sens de rotation. Mais cette solution ne con- duit pas à des résultats satisfaisants du fait que la situation de transmission de chaleur varie également avec le courant volumique et que la relation correspondante n'est pas linéaire, c'est-à-dire qu'il est impossible d'obtenir de cette manière une compensation complète. En outre, il en résulte une augmentation inutile du temps de fonctionne- ment et donc des coûts de fabrication. Enfin, un autre inconvénient important d'une soufflante axiale réside dans le fait qu'elle présente un assez faible taux de pression par rapport à des ventilateurs radiaux correspondants. -3- 26 13056 Une autre possibilité pour commander et aussi pour inverser la direction d'écoulement consiste à prévoir des volets tels qu'ils sont décrits, par exemple, dans les demandes de brevets DE-OS 3 442 907, DE-OS 2 724 021, DE-OS 3 215 509 et DE-AS 2 600 724. En ce qui concerne ces volets, il s'agit habituellement de volets d'ailettes montés sur charnières. Deux de ces volets permettent, comme cela est indiqué par exemple dans la demande de brevet DE-AS 2 600 724, de diriger à chaque fois le courant dans des directions différentes lorsque le volet est monté du côté sortie du ventilateur ou aussi d'ouvrir ou fermer alterna- tivement une section lorsque les volets sont montés de manière convena- ble dans un guidage de l'écoulement. Or, les solutions précitées bien connues utilisent, en combinaison avec les volets en soi avantageux pour la commande de l'écoulement, des ventilateurs peu performants, par exemple des soufflantes axiales (DE- AS 2 600 724) ou des ventilateurs radiaux simples qui ne conviennent pas pour le régime à hautes températures. La présente invention a donc pour objet de créer un dispositif pour soumettre de manière uniforme un produit à réchauffer traversable à l'action d'un courant de fluide du genre précité qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Elle se propose en particulier de fournir un dispositif qui, avec une construction simple, permet l'admission très uniforme du courant aux deux cotés du produit à réchauffer pour une direction d'écoulement réversible tout en utilisant un puissant ventilateur radial comme géné- rateur de pression. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le ventila- teur radial installé au-dessus du niveau des volets comprend un carter en spirale à soufflage au moins bilatéral, et que le courant volumique sortant des orifices de sortie de ce carter en spirale peut être amené alternativement d'un côté ou de l'autre au produit à réchauffer par le seul actionnement alterné des volets. Selon des caractéristiques particulières il est prévu une chambre cylindrique servant de carter, et que les axes des volets sont disposés parallèlement à l'axe de cette chambre cylindrique, le logement du ventilateur radial, au-dessus des volets est une partie de l'enveloppe cylindrique circulaire et qu'il présente la section d'un segment de -4cercle, le ventilateur radial est disposé verticalement au-dessus du produit à réchauffer. Les avantages offerts par l'invention reposent sur l'utilisation d'un ventilateur radial qui peut également fonctionner sans problème à des hautes températures et qui présente des taux de pression relative- ment élevés tels qu'ils sont nécessaires pour la traversée de piles de produits à réchauffer. Le carter en spirale contribue considérablement à l'obtention de la haute pression de ventilateur recherchée de façon à créer des conditions optimales pour une transmission de chaleur uni- forme sur la totalité de la surface du produit à réchauffer. De plus, le ventilateur radial fonctionne toujours de manière optimale et cela indépendamment du sens d'écoulement dans le produit à réchauffer - de telle façon que l'on dispose toujours, pour le pas- sage dans le produit à réchauffer, de la totalité de la pression relati- vement élevée dans le cas d'un ventilateur radial. L'inversion nécessaire du courant sur le produit à réchauffer ne se fait donc pas par "commutation" du générateur de pression, par exem- ple par le changement du sens de rotation d'une soufflante axiale, mais seulement par l'ouverture et la fermeture alternative de deux volets, ce qui permet de réaliser dans le produit à réchauffer une situation d'écoulement exactement en image de miroir sans que cela conduise aux inconvénients expliqués plus haut et inévitables avec les mesures mises en oeuvre jusqu'ici. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure la représente une première coupe transversale d'un venti- lateur radial avec un volet ouvert et un volet fermé; La figure lb représente une autre coupe transversale du ventila- teur radial dont respectivement l'autre volet est ouvert ou fermé, et La figure 2 représente une coupe horizontale du ventilateur radial. Le dispositif pour soumettre de manière uniforme un produit à réchauffer traversable à l'action d'un courant de gaz représenté dans les figures et globalement désigné par 10 doit être mis en oeuvre dans un four à chambre pour le réchauffement d'une pile de produits avec des ouvertures régulières, telle qu'elle est constituée, par exemple, par -5- des panneaux, barres, tubes et des objets allongés analogues superposés en différentes couches. Entre les différentes couches sont intercalées des pièces d'écartement de façon à obtenir des intervalles par lesquels le courant peut passer librement. Dans les figures, la pile de produits à réchauffer porte la réfé- rence 12. Etant donné que le traitement thermique doit souvent être effectué à des températures et/ou des dépressions ou surpressions élevées, la carcasse du four à chambre est conformée en enveloppe cylindrique 14. Le dispositif de commande d'écoulement est un ventilateur radial 16 qui est monté en haut dans la carcasse du four et dont l'axe est orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal du cylindre de l'enve- loppe cylindrique 14 de sorte que le ventilateur radial 16 se situe verticalement au-dessus de la pile de produits à réchauffer 12. De chaque c8té du carter cylindrique de la chambre 14 est disposé un volet 17, 18 permettant d'ouvrir et de fermer alternativement la section de passage. Les volets 17, 18 peuvent être tournés autour d'axes orientés parallèlement à l'axe du cylindre. L'actionnement des volets 17, 18 se fait par la rotation de leurs axes par l'extérieur au moyen d'un dispositif de commande (non repésenté) qui peut être manoeu- vré par l'intermédiaire d'un mécanisme de commande ou aussi de réglage adéquat. Dans la représentation suivant la fig. la, le volet gauche 17 est fermé et le volet droit 18 ouvert de sorte que la pile de produits à réchauffer 12 est traversée de droite à gauche comme cela est indiqué par les flèches d'écoulement correspondantes. La fig. lb représente la situation inverse, c'est-à-dire que le volet droit 18 est ouvert et le volet gauche 17 fermé de sorte que la pile de produits à réchauffer 12 est traversée de gauche à droite. Le ventilateur radial 16 lui-même est monté dans un carter en spirale 20 (fig. 2) muni de plusieurs orifices de sortie, dans le mode de réalisation représenté deux orifices de sortie 21, 22 disposés en image de miroir. A partir de ces orifices de sortie 21,22, le courant volumique débité par le ventilateur radial 16 passe dans un distribu- teur 24 constitué d'une part par la cloison de séparation au niveau des axes des volets qui comprend également l'orifice d'aspiration du venti- -6- lateur radial 16, et par la paroi cylindrique circulaire de la chambre d'autre part. A ses faces frontales, ce distributeur 24 qui sert égale- ment de volume de soufflage est défini par des surfaces partielles en forme de segments de cercle des parois de fermeture cylindriques circu- laires de la chambre cylindrique du four. Le carter en spirale ainsi formé permet l'obtention des hautes pressions de ventilateur recherchées. Compte tenu du fait que, en plus, le ventilateur radial 16 peut toujour fonctionner de manière optimale, et cela indépendamment du sens d'écoulement dans la pile de produits à réchauffer 12, la pression totale, relativement élevée dans le cas d'un ventilateur radial, est toujours disponible pour la traversée de la pile de produits à réchauffer 12. Comme il a déjà été dit précédemment, l'inversion du courant se fait par une simple ouverture et fermeture alternative des deux volets 17, 18 de façon à réaliser dans la pile de produits à réchauffer 12 une situation d'écoulement en image de miroir parfaite. -7- R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif pour soumettre de manière uniforme un produit à réchauffer traversable à l'action d'un courant de fluide comprenant a) un ventilateur servant de commande d'écoulement, et b) deux volets pouvant être ouverts ou fermés alternativement en fonc- tion du sens d'écoulement désiré caractérisé en ce que c) le ventilateur radial (16) installé au-dessus du niveau des volets (17, 18) comprend un carter en spirale (20) à soufflage au moins bilaté- ral, et que d) le courant volumique sortant des orifices de sortie (21, 22) de ce carter en spirale (20) peut être amené alternativement d'un côté ou de l'autre au produit à réchauffer (12) par le seul actionnement alterné des volets (17, 18). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend e) une chambre cylindrique (14) servant de carter, et que f) les axes des volets (17, 18) sont disposés parallèlement à l'axe de cette chambre cylindrique (14). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que g) le logement du ventilateur radial (16), au-dessus des volets (17, 18) est une partie de l'enveloppe cylindrique circulaire et qu'il pré- sente la section d'un segment de cercle. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que h) le ventilateur radial (16) est disposé verticalement au-dessus du produit à réchauffer (12).