Brevet FR2632717A1 — publié le 19891215

Cette invention concerne Les fours tournants pour sécher et chauffer des matières particuLaires ou en morceaux, telles que la houille, du coke, des céréales et des matières analogues dans des atmosphères contrôlées. ELLe concerne plus particulièrement un four de ce type qui ne nécessite pas un seul joint d'étanchéité continu disposé tout autour du four sur la paroi Latérale pour séparer l'enceinte du four de L'atmosphère environnante. Les fours à soles tournantes pour Le chauffage de matières particulaires dans des atmosphères contrôlées sont bien connus et sont décrits notamment dans les brevets des E.U.A 3 470 078 et 3 652 426. Pour le même but, le brevet des E.U.A. 4 669 977 décrit un four à sole fixe et à voûte tournante. Un inconvénient de ces deux types de fours demandant le contrôle de l'atmosphère est le joint à prévoir entre la sole et la chambre du four ou entre la voûte et la chambre du four. Comme des diamètres de sole de L'ordre de 7,5 m ne sont pas inhabituels, l'étendue du joint ou dispositif d'étanchéité nécessaire pour de tels fours limite le matériau d'étanchéité à une substance granulaire telle que du sable ou à un liquide, généralement de l'eau. Un joint liquide peut être rendu très efficace, mais l'eau réagit avec certains des gaz dégagés lors du chauffage de la houille sous des conditions contrôlées. La sole tournante selon la présente invention est totalement enfermée et étanche. Le four selon l'invention, décrit en détail dans ce qui va suivre, possède une paroi latérale cylindrique qui est fixe, une voûte attachée à cette paroi et une sole tournante. La chambre du four possède un fond fermé situé sous la sole et est donccompLètement fermée. La sole tourne sur des galets montés en porte à faux sur les extrémités d'axes qui traversent la paroi latérale de la chambre, par rapport à laquelle ils sont étanchés, comme décrit ci-après, et sont reçus à l'extérieur du four dans des paliers. Du gaz de chauffage est injecté dans la chambre du four sous la sole et traverse ensuite des perforations de la sole pour pénétrer dans la charge. Le gaz usé est évacué par aspiration à travers la voûte du four. Une trémie d'enfournement est montée sur la voûte, près de son pourtour, en vue de la décharge de matière à traiter sur la sole, o elLe est déplacée vers le centre de la sole, pendant que celle-ci tourne, par des bras de râblage. La matière sort par une ouverture de décharge au centre de la sole pour entrer dans un puits de sortie s'étendant à travers la chambre du four et Le fond, par rapport auxquels il est étanché. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'un four selon l'invention - la figure 2 est une coupe verticale, prise suivant la ligne II-II de la figure 1, montrant un premier mode de réalisation de ce four; - la figure 3 est une coupe verticale d'un dispositif d'étanchéité pour un axe porte-galet; et - la figure 4 est une coupe verticale prise également suivant la ligne II-II de la figure 1, mais montrant un deuxième mode de réalisation du four. Un premier mode de réalisation du four selon l'invention, représenté sur les figures 1, 2 et 3, comprend une chambre cylindrique 10 avec une paroi latérale 11, une voûte plane fixe 12 et un fond fixe 13. L'ensemble est supporté à une certaine hauteur au-dessus du sol sur une charpente 14. La chambre 10 contient, entre la voûte 12 et le fond 13, une sole tournante 15 qui sera décrite en détail ci-après. La chambre 10 est entourée d'une conduite circulaire d'alimentation 16 pour l'introduction de gaz chaud dans la chambre au moyen d'un certain nombre d'embran- chements 17 qui traversent la paroi 11. Le gaz chaud est délivré à la conduite d'alimentation 16, à travers une admission 18, par une source externe non représentée. Les embranchements 17 de la conduite d'alimentation débouchent à l'intérieur du four entre le fond 13 et la sole 15. Cette dernière est perforée comme décrit dans le brevet des E.U. A 4 669 977 précité, de sorte que les gaz chauds introduits sous la sole montent à travers celle-ci et chauffent la charge. Les gaz d'échappement sont évacués de la chambre 10 à travers un conduit d'évacuation 20 qui part du centre de la voûte 12 et mène à des cyclones 21 pour l'élimination de particules entraînées par Les gaz. La sole 15 est inclinée vers le bas de son pourtour à son centre 22, lequel débouche dans un puits de sortie cylindrique 23 traversant le fond 13 du four et se terminant par une goulotte de déversement fixe 24. Une trémie d'enfournement 25 est montée au-dessus de la voûte 12 du four et délivre de la matière à traiter à travers un tuyau 26 sur la partie de la sole 15 située près de son bord extérieur. Des bras de râblage 28 sont montés dans la voûte 12 et sont agencés pour déplacer la charge de façon connue depuis le pourtour de la sole vers l'entrée 22 du puits de sortie 23 pendant la rotation de la sole 15. - La sole 15 est supportée par une série de galets 30 à rebord qui sont répartis à sa périphérie et sont montés chacun, à L'intérieur de la chambre 10, sur une extrémité d'un axe 31 qui traverse la paroi latérale 11 du four et est supporté à l'extérieur de la chambre 10 dans des paliers 32. Un rail circulaire 33 est fixé sur la face inférieure de La sole 15 et tourne sur les galets 30. Certains des axes porte-galets sont entraînés en rotation par un moteur, comme celui désigné par 34 sur la figure 1. Selon une variante, ces axes commandés peuvent porter, à l'intérieur du four, des pignons d'attaque qui engrènent avec une couronne dentée classique fixée sur la face inférieure de la sole 15. Tous les axes porte-galets 31 sont étanchés par rapport à la paroi latérale 11 -de la chambre du four de La manière représentée en détail sur la figure 3. Celle-ci montre une boîte d'étanchéité cylindrique 36 de type conventionnel, disposée fixe autour de l'axe 31 à l'extérieur de la paroi 11 de la chambre. La boîte 36 est étanchée vis-à-vis de La paroi 11 par un soufflet métallique annulaire 37 permettant le fléchissement de l'axe. La boite 36 est divisée intérieurement par deux cloisons 38 et 39 espacées L'une de l'autre, qui entourent l'axe 31 avec jeu et délimitent une chambre centrale 40, une c'hambre extérieure 41 du côté de l'extrémité de boîte éloignée de la paroi latérale 11 de la chambre de four et une boite extérieure 42 du côté de l'extrémité de boîte voisine de la paroi 11. Les chambres 41 et 42 contiennent des systèmes identiques d'étanchéité, disposés symétriquement de part et d'autre de la chambre centrale. La chambre 41 contient une pièce cylindrique 44 appliquée contre la boite 36 et ouverte du côté de la cloison 38. Cette pièce est maintenue en place par une coupelle 43 qui s'ajuste dans son extrémité ouverte et est elle-même fermée partiellement, du côté extérieur, par un rebord rentrant 45 de la pièce cylindrique 44. A l'extrémité de ce rebord 45 est fixée une garniture d'étanchéité cylindrique 46 faite d'un matériau flexible et s'étendant parallèlement à l'axe 31, de part et d'autre du rebord 45, par des parties de longueurs inégales. La partie plus courte, éloignée de la cloison 38,possède une lèvre 47 dirigée obliquement vers l'axe 31, mais sans être comprimée par celui-ci. Sa partie plus longue, située du côté de la cloison 38, possède.à son extrémité libre une lèvre 48 qui est en contact avec l'axe 31. La surface radialement extérieure de la garniture 46 présente, à la hauteur de la lèvre 48, une gorge annulaire 49 à fond concave, dans laquelle est disposée un ressort cylindrique en anneau 50 qui entoure l'axe 31 et la garniture 46 et presse la lèvre 48 circonférentiellement contre l'axe 31. Un gaz inerte est introduit sous pression dans la chambre centrale 40 à travers une entrée 52 et ce gaz presse la garniture 46 contre l'axe 31, suivant une disposition connue. L'extrémité de décharge du puits de sortie 23 est étanchée par rapport au fond 13 du four par un joint ou dispositif d'étanchéité 53 qui peut être semblable au joint d'axe qui vient d'être décrit ou peut être constitué par un joint ou dispositif d'étanchéité de conduit décrit par la suite. Les figures 1, 3 et 4 montrent un deuxième mode de réalisation du four selon l'invention. La chambre 10 *du four diffère de celle de la figure 2 en ce sens qu'elle possède une voûte tronconique 52. Au cas o des pressions élevées sont néces- saires dans la chambre du four, une telle voûte est mieux en mesure d'y résister qu'une voûte plate 12. Le puits de sortie 23 est prolongé par une conduite de décharge 52. Sous le fond 13 de la chambre et de la partie horizontale de sa charpente de support 14, une pièce annulaire à fond plat 53 en anneau - lequel est traversé par le conduit 52 - est fixée au conduit 52. Cette pièce possède, en outre, une paroi cylindrique 54 qui est espacée du conduit 52 et un rebord annulaire 55 dirigé vers l'extérieur autour de l'extré- mité supérieure de la paroi 54. Une plaque métallique 63, plane et flexible, attachée à un soufflet métallique 64 qui entoure l'extrémité supérieure du conduit 52 et est attaché' par son autre extrémité au fond 13 de la chambre, est maintenue appliquée contre le rebord 55 par des éléments verticaux 65 chargés par des ressorts et montés dans la charpente de support 14 sous le fond 13 de la chambre. Le conduit 52 est ainsi étanché par rapport à la chambre du four. Un palier latéral 56, supporté par la charpente externe 14, entoure la paroi cylindrique 54. Des paliers 57 porteurs de charge, supportés également par la charpente 14, sont appliqués contre le fond plat 53 précité de La pièce annulaire. Près de l'extrémité inférieure du conduit 52, une pièce annulaire 59 est fixée à ce conduit; sa surface extérieure cylindrique 60 est entourée par un palier latéral 61. Une roue dentée 67 est fixée à l'extrémité inférieure du conduit 52, sous le palier 61. Un moteur 68 et un réducteur de vitesse 69 sont montés avec leurs axes orientés verticalement sur la charpente de support 14. L'arbre de sortie du réducteur porte un pignon d'attaque 71 qui est aligné avec la roue dentée 67, à laquelle il est relié par une chaîne 70. Le four de la figure 4 correspond par ailleurs à celui de la figure 3. Pendant le fonctionnement de l'appareil, la matière à traiter est chargée dans la trémie d'enfournement 25, d'o elle est déchargée à travers le tuyau 26 sur le bord -extérieur de la sole 15. Cette dernière tourne autour de l'axe vertical, passant par son centre, sur les galets 30 disposés circonférentiellement et en contact de roulement avec le rail circulaire 33. Les axes 31 des galets se prolongent à l'extérieur à travers la paroi latérale 11 du four, o ils sont supportés dans des paliers 32 en dehors de la chambre du four. Chaque axe 31 est étanché, vis-à-vis de la paroi 11 du four, par un dispositif d'étanchéité comme celui décrit précédemment en référence à la figure 3 et dans lequel la garniture d'étanchéité 46 est soumise à une pression mécanique produite par le ressort cylindrique en anneau 50 et à la pression du gaz introduit dans la boîte 36 du dispositif d'étanchéité. Le gaz de chauffage, introduit dans la chambre du four sous la sole 15, à partir de la conduite circulaire d'alimentation 16 et à travers les embranchements 17, monte à travers des perforations de la sole dans la charge. Pendant que la sole tourne, des bras de râblage 28, suspendus au-dessus de la sole 15, déplacent la charge vers l'orifice de décharge 22 pour la faire sortir du four à travers le puits 23. Il est également préférable d'utiliser un râteau de nivellement 80, visible sur la figure 4, qui est placé à l'arrière des bras de râblage et a la forme d'une barre droite parallèle à la sole. Ce râteau agit sur le dessus de La charge et a pour but de combler les sillons formés par les bras de râblage, de manière à améliorer ainsi la distribution du gaz à travers le lit en créant une hauteur de lit uniforme. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modifications, sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Four annulaire à sole tournante pour le chauffage de matières particulaires ou en morceaux, comprenant une paroi latérale (11) et une voûte (12; 52) fixes, un moyen (25, 26) prévu dans la voûte pour charger la matière particulaire ou en morceaux sur la sole (15), des moyens (17) prévus dans la paroi latérale (11) pour amener des gaz chauds à cette matière, un puits de sortie (23) qui part du centre de la sole et sert à la décharge de la matière, ainsi que des bras de râblage (28) montés dans la voûte, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un fond (13) situé sous la sole (15) et fixé à la paroi latérale (11), de manière à former une chambre (10) fermée, de galets (30) destinés à- supporter la sole, disposés entre la sole (15) et le fond fixe (13), d'un axe horizontal (31) fixé à chaque galet de support (30), traversant la - paroi latérale (11) du four et monté rotatif, en porte à faux, dans un ou plusieurs paliers (32) installés à l'extérieur de ladite paroi latérale (11), d'un dispositif d'étanchéité d'axe (36) prévu entre chacun des axes (31) et la paroi latérale (11), d'un dispositif prévu à l'extérieur de cette paroi (11) pour faire tourner la sole (15), d'un dispositif (16) pour amener des gaz chauds à la chambre (10) au-dessous de la sole (15), ainsi que de perforations pratiquées dans la sole (15) pour l'admission des gaz chauds à travers la sole dans la charge supportée par elle. 2. Four selon la revendication 1, dans lequel les moyens (36) pour étancher les axes (31) sont placés entre la paroi latérale (11) du four et les paliers (32) des axes. 3. Appareil selon la revendication 1, dans lequel chacun des dispositifs pour étancher les axes (31) comporte une boite (36) contenant une chambre annulaire centrale (40), des chambres extérieures (41, 42) prévues à chaque extrémité de la boite et communiquant avec la chambre centrale (40) , une garniture d'étanchéité flexible (46) dans chacune des chambres extérieures, garniture qui -est pressée contre l'axe (31) par un ressort (50), ainsi qu'un moyen (52) pour introduire un gaz inerte sous pression dans la chambre centraLe (40) pour contribuer à l'application de la garniture d'étanchéité flexible (46) contre l'axe (31). 4. Appareil selon la revendication 1, comprenant un dispositif d'étanchéité rotatif (53-55) entre le puits de sortie (23) et le fond fixe (13) du four. 5. Appareil selon la revendication 1, comprenant une surface de roulement circulaire (33) fixée au côté inférieur de la sole (15) et s'appuyant sur les galets de support (30). 6. Appareil selon la revendication 1, dans lequel le puits de sortie (23) se prolonge à travers le fond fixe (13) en un conduit de décharge (52) et est équipé, au-dessous de ce fond, de paliers (56, 57, 61) dans lesquels tourne le conduit de décharge et au niveau desquels le moyen (67-71) prévu à l'extérieur de la sole (15) pour La faire tourner, est relié à ce conduit de décharge (52) pour le faire tourner. 7. Appareil selon la revendication 6, dans lequel le moyen pour faire tourner la sole, relié au conduit de décharge (52), comprend une roue dentée (67) fixée au conduit de décharge, ainsi qu'un pignon d'attaque (71) fixé au moyen (68, 69) pour faire tourner la sole. 8. Appareil selon la revendication 1, comprenant un râteau de nivellement (80) orienté à peu près parallèlement à la sole (15) et installé à l'arrière des bras de râblage (28) pour lisser le dessus de la charge portée par la sole.