Brevet FR2633038A1 — publié le 19891222

-La présente invention a trait à un refroidisseur tournant simple, robuste et efficace pour le refroidisse- ment continu et rapide de clinker ou produits analogues, provenant de fours de cuisson o ils sont obtenus à des températures très élevées, du fait de conditions inhérentes au procédé de fabrication. On donne le nom de "clinker" au ciment à l'état brut, constitué par des particules macroscopiques de granulométrie assez hétérogène et de coloration pouvant varier du gris clair au gris sombre, ce qui lui confère un aspect particulier, distinctif, jusqu'au moment o on le broie en même temps que d'autres agrégats, le transformant en une poudre à granulométrie adéquate pour l'utilisation. Sur les dessins annexés, qui font partie inté- grante du présent mémoire: la figure 1 représente en coupe longitudinale le refroidisseur faisant l'objet de la présente invention, indiquant les différentes parties dont il se compose; les figures 2, 3, 4 et 5 sont respectivement une vue en bout de la gauche et des vues en coupe suivant les lignes AB, CD et EF portées sur le figure 1, destinées à indiquer d'autres détails intérieurs complémentaires selon l'invention, de manière à faciliter l'interprétation de celle-ci. A l'aide des figures susindiquées, o toutes les parties constitutives du refroidisseur sont commodément numérotées, on peut aisément suivre la description fonc- tionnelle suivante: CONDUIT D'AMENEE 1 - Réalisé en plaques d'acier au carbone soudées et revêtu intérieUrement de briques réfractaires, il est destiné à transporter de haut en bas, par gravité, le clinker chaud introduit dans sa partie supérieure jusqu'à des plaques de refroidissement 8, ainsi qu'à canaliser de bas en haut l'air chaud (air secondaire) depuis l'intérieur de la grille tournante jusqu'à la zone de combustion du four de cuisson (voir figures 1 et 2). DISPOSITIF D'ETANCHEITE INTERIEUR 2 - Réalisé en plaques d'acier au carbone et plaques de fonte, il agit en joint mécanique, au moyen de ressorts ou par effet de piston d'air, pour empêcher la pénétration d'air froid parasite provenant du milieu ambiant dans l'intérieur de la grille tournante, constamment maintenue sous dépression en raison de l'action de l'extracteur du four de cuisson (voir figures 1 et 2). GRILLE TOURNANTE 3 - Fabriquée en plaques d'acier au carbone soudées, elle constitue la partie la plus grande et la plus importante du refroidisseur, étant destinée à provoquer un mouvement rotatoire turbulent du clinker ou produit analogue reposant sur les plaques de refroidisse- ment 8 qui sont fixées sur sa surface intérieure, accusant son refroidissement. PATINS D'APPUI 4 - Réalisés en plaque d'acier au carbone et fixés à la surface extérieure de la grille tournante 3 au moyen de soudures ou de vis, ils sont destinés à renforcer la grille et à améliorer son support sur les surfaces intérieures d'anneaux roulants 5, ainsi qu'à immobiliser axialement ces anneaux (voir figures 1 et 2). ANNEAUX DE ROULEMENT 5 Réalisés en acier moulé et entièrement usinés, ils ont pour rôle de supporter la grille tournante 3 au moyen des patins d'appui 4, ainsi que de permettre la libre rotation de tout l'ensemble sur les rouleaux de support 22 (voir figures 1 et 2). DISPOSITIFS D'ETANCHEITE EXTERIEURS 6 - Réalisés en plaques d'acier au carbone et plaques de fonte, ils agissent en joint mécanique, au moyen de ressorts ou par effet de piston pneumatique, pour empêcher la pénétration d'air extérieur parasite à l'intérieur de la grille tour- nante, constamment maintenue sous dépression, ainsi que pour empêcher l'air froid de s'échapper de chambres sous pression 27 dans le milieu ambiant (voir figure 1). LOGEMENT 7 - Réalisé en plaques d'acier au carbone soudées et vissées, il constitue la partie statique de la structure extérieure du refroidisseur, ayant pour rôle de maintenir tout l'air chaud confiné à l'intérieur de la grille tournante, assurant ainsi un meilleur rendement thermique du matériel (voir figures 1 et 3). PLAQUES DE REFROIDISSEMENT CINTREES A FENTES 8 - Réalisées en acier réfractaire moulé et fixées au moyen de vis à la surface intérieure de la grille tournante 3, elles sont destinées à maintenir la séparation entre le clinker chaud introduit et les chambres sous pression et, simulta- nément, à canaliser à travers les fentes l'air froid jusqu'à la masse de clinker chaud, constamment en mouvement turbulent, afin de la refroidir (voir figures 1 et 3). PLAQUES LISSES CINTREES 9 - Réalisées en acier réfractaire moulé et fixées à la surface intérieure de la grille tournante 3 au moyen de vis, elles servent à proté- ger la grille contre la chaleur et l'effet fortement abrasif du clinker (voir figures 1 et 4). CARTER DE COURONNE 10 - Réalisé en plaques d'acier au carbone soudées, il sert à mettre la couronne 11 à l'abri des poussières, évitant aussi les pertes de lubrifiant à partir des deux éléments engrenant ensemble (voir figures 1 et 4). COURONNE D'ENTRAINEMENT 11 - Réalisée en acier moulé, entièrement usinée et fixée à la grille tournante 3 au moyen de vis, goupilles et ressorts, elle assure la rotation de la grille (voir figure 1). PLAQUES LISSES CINTREES AVEC DISPOSITIFS DE LEVAGE 12 - Réalisées en acier réfractaire moulé et fixées à la grille tournante 3 au moyen de vis, elles ont pour rôle de protéger la grille contre la chaleur et l'effet fortement abrasif du clinker, ainsi que de soulever encore les grosses particules de clinker, afin de les briser par choc, favorisant ainsi un meilleur refroidissement de leur noyau (voir figures 1 et 4). DISPOSITIF D'ETANCHEITE FINAL 13 - Réalisé en tôle d'acier au carbone et plaques de fonte, il est fixé à la grille tournante 3 et au conduit d'évacuation de pous- sière 14 par des vis, des goupilles et. par soudage et sert à empêcher de l'air parasite de pénétrer dans le conduit d'évacuation de poussière 14 (voir figure 1). CONDUIT D'EVACUATION DE POUSSIERE 14 - Réalisé en tôles d'acier au carbone soudées, il est destiné à cana- liser l'excès d'air de refroidissement, souillé de pous- sière de clinker, jusqu'à un système filtrant avec pour objectif la récupération de cette fraction utilisable du produit (voir figures 1 et 5). BARRES DE CALIBREUR CINTREES 15 - Réalisées en acier au carbone et fixées au moyen de vis et par soudage à la partie finale de la grille tournante 3, elles ont pour rôle de séparer les grosses particules de clinker, inadé- quates pour le système de transport et le broyage ulté- rieur, les envoyant au concasseur 18, qui les ramène à une grosseur convenable (voir figures 1 et 5). PORTE DE VISITE SUPERIEURE 16 - Réalisée en acier au carbone soudé et fixée à la partie arrière du conduit d'évacuation de poussière 14, elle sert à permettre des inspections et des travaux d'entretien à l'intérieur de la grille tournante 3 (voir figures 1 et 5). PASSERELLE 17 - Réalisée en fers cornières et tôles d'acier au carbone, elle sert à donner accès à la porte de visite supérieure 16 (voir figures 1 et 5). CONCASSEUR A CLINKER 18 - Il s'agit d'un matériel appelé aussi broyeur à marteaux et qui sert à réduire la grosseur des grosses particules de clinker pour la ramener à une valeur convenable (voir figures 1 et 5). TREMIE DE RECEPTION DE CLINKER 19 - Réalisée en tôle d'acier au carbone soudée, elle sert à acheminer le clinker froid tamisé franchissant les barres de calibreur 15, ainsi que le clinker concassé, jusqu'au transporteur à alvéoles 20 situé au-dessous du refroidisseur (voir figures 1 et 5). TRANSPORTEUR A ALVEOLES 20 - Il s'agit d'un matériel de transport en continu pour vrac, qui sert à transporter le clinker froid jusqu'aux locaux de stockage (voir figures 1, 2, 3, 4 et 5). PALIERS POUR ROULEAUX DE SUPPORT 21 - Ils sont normalement du type glissant à coussinets en bronze ou métal spécial et sont destinés à supporter les rouleaux de support 22 par leurs axes (voir figures 1 et 2). ROULEAUX DE SUPPORT 22 - Réalisés en acier moulé et forgé, ils servent à supporter les anneaux roulants en permettant leur rotation, conjointement avec la totalité de l'ensemble de grille tournante 3 (voir figures 1 et 2). PIGNON MENANT 23 - Réalisé en acier moulé et complètement usiné, il est destiné à transmettre le mouve- ment de rotation du réducteur de vitesse 24 à la couronne 11 (voir figure 1). REDUCTEUR DE VITESSE 24 - Comme l'indique son nom même, il s'agit d'un matériel qui sert exclusivement à réduire la vitesse de la rotation du moteur d'entraînement transmise au pignon 23 afin de permettre une rotation finale adéquate de la grille tournante 3 (voir figures 1 et 4). PORTES DE VISITE INFERIEURES 25 - Réalisées en tôle d'acier au carbone soudée, elles servent à permettre d'accéder à -l'intérieur des chambres pressurisées 27 pour des travaux d'inspection et d'entretien (voir figure 1). DOUBLES VANNES PENDULAIRES 26 - Organes mus par des moteurs électriques ou des pistons pneumatiques pour permettre la sortie du clinker fin froid recueilli à la partie inférieure des chambres pressurisées 27, mais sans permettre la pénétration d'air parasite à partir de l'ex- térieur (voir figures 1, 2 et 3) CHAMBRES PRESSURISEES 27 - Réalisées en tôle d'acier au carbone soudée, elles sont destinées à maintenir tout l'air soufflé par des ventilateurs 30 sous une pres- sion constante préfixée pour qu'il traverse à force les fentes des plaques de refroidissement 8, provoquant le refroidissement du clinker chaud subissant l'effet du déplacement continu d'air, et permettant aussi de recueil- lir toutes les particules de clinker froid, qui traversent par gravité les fentes précitées et se déposent à la partie inférieure de chaque chambre pressurisée, o les doubles vannes pendulaires sont chargées d'alimenter le transpor- teur à alvéoles 20 (voir figures 1, 2 et 3). STRUCTURE DE SUPPORT DE REFROIDISSEUR 28 - Réalisée en profilés d'acier au carbone soudés et vissés, elle est destinée à supporter tous les principaux organes constitutifs du refroidisseur qui doivent être fixés au sol, tels que: conduit d'alimentation 1, chambres pressu- risées 27, logement 7, pignon 23, concasseur 18 etc. (voir figures 1, 2, 3, 4 et 5). PLAQUES CINTREES D'ETANCHEITE ET DE GUIDAGE DE L'ECOULEMENT D'AIR FROID 29 - Réalisées en tôle d'acier au carbone soudée et fixées au moyen de vis, goupilles et ressorts à l'intérieur de la chambre pressurisée, elles servent à guider l'écoulement d'air froid soufflé par les ventilateurs 30 à travers les fentes des plaques soudées 8 directement jusqu'au centre de la masse de clinker chaud, avec pour but d'assurer son refroidissement rapide et faire apparaître par conséquent un haut rendement thermique du refroidisseur (voir figure 3). VENTILATEURS CENTRIFUGES 30 - Il s'agit de matériel bien connu servant à souffler de l'air à l'inté- rieur des chambres pressurisées pour le refroidissement du clinker (voir figure 3). STRUCTURE DE RENFORCEMENT DE GRILLE TOUR- NANTE 31 - Réalisée en barres d'acier au carbone longitu- dinales et périphériques soudées à la surface extérieure de la grille tournante (3) avec une étendue axiale équivalant à la longueur des chambres pressurisées 27, elle sert à renforcer la région de la grille tournante 3 qui est affaiblie par des trous traversants sous les plaques de refroidissement 8 (voir figures 1 et 3). MOTEUR ELECTRIQUE 32 - Chargé d'entraîner la grille tournante 3, il doit avoir une vitesse variable sous l'effet d'une commande de vitesse (voir figure 1). Après avoir indiqué les rôles de tous les organes constitutifs du refroidisseur considéré ici, on va mainte- nant décrire l'ensemble du fonctionnement de ce refroidis- seur. On partira pour cette description de l'introduc- tion en continu de clinker ou produit analogue récemment fabriqué, à très haute température, dans le conduit d'ali- mentation 1 (la hotte de déchargement du four de cuisson reposant en pratique directement sur l'embouchure du conduit) qui l'achemine par gravité jusqu'à la surface intérieure du refroidisseur, au-dessus de la première rangée de plaques de refroidissement 8. A ce moment, l'effet simultané de trois facteurs existants qui sont: la rotation de la grille, l'inclinaison de son axe de symétrie et la pesanteur assure non seulement la distribution uniforme du clinker chaud sous forme de lit, sur une bande longitudinale du bas de la surface intérieure de la grille 3, mais encore le maintien du clinker en mouvement rotatoire turbulent continu, combiné avec un lent déplace- ment axial en direction de la dernière partie du refroi- disseur, o sont situées les barres de calibreur 15. Pendant la totalité du déplacement longitudinal sur les plaques de refroidissement 8, des courants- d'air_ froid, arrivant des chambres pressurisées 27, traversent continuellement le lit de clinker chaud, de bas en haut, provoquant le refroidissement rapide du clinker. Toutes les particules de clinker plus petites que les fentes des plaques de refroidissement 8 traversent celles-ci, sous l'effet de la pesanteur, pendant que le lit de clinker chaud progresse lentement suivant la direction horizontale et tombe verticalement à contre-courant par rapport à l'air froid soufflé, se déposant, à l'état totalement froid, dans la partie inférieure des chambres pressurisées, o de doubles vannes pendulaires assurent son acheminement jusqu'au transporteur à alvéoles 20. Les particules de clinker qui sont plus grosses que les fentes des plaques de refroidissement 8 et qui ne peuvent les traverser avancent suivant la longueur du refroidisseur jusqu'à atteindre les barres de calibreur 15, situées à l'extrémité de la grille tournante 3. A ce moment, celles de ces particules qui sont plus petites que les ouvertures délimitées par les barres de calibreur 15, tombent par gravité, aussi à l'état déjà refroidi, dans la trémie réceptrice 19 et, ultérieurement, dans le transpor- teur à alvéoles 20. Par contre, celles des particules qui sont plus grandes que les ouvertures précitées tombent d'abord dans le concasseur de clinker 18 qui réduit leur grosseur par chocs, les renvoyant à l'intérieur de la grille tournante 3 afin qu'elles puissent tenter de suivre le cycle précédem- ment décrit jusqu'à atteindre le transporteur à alvéoles , qui les achemine finalement jusqu'au lieu de stockage voulu. Le courant d'air froid arrivant des chambres pressurisées prélève la majeure partie de la chaleur du lit de clinker chaud en traversant celui-ci de bas en haut, le refroidissant rapidement tandis qu'il s'échauffe lui-même continuellement et atteint ensuite l'intérieur de la grille, d'o une partie (la partie la plus chaude; corres- pondant à l'air en provenance des première et seconde chambres) est aspirée vers le four de cuisson, qui l'uti- lise comme air comburant secondaire, tandis que l'autre partie est acheminée jusqu'au filtre à sable, à travers le conduit d'évacuation de poussière, en tant qu'air excéden- taire contenant de la poudre de clinker. Ayant ainsi décrit le fonctionnement du refroi- disseur faisant l'objet de l'invention, on va maintenant citer certains des avantages que peut procurer son utili- sation: a) le peu de place nécessaire pour son installa- tion; b) la simplicité de la conduite, consistant essentiellement à régler convenablement la rotation varia- ble de la grille tournante 3, afin de satisfaire aux exigences impliquées par tous les paramètres de chaque niveau de production souhaité; c) l'absence de plaques de refroidissement mobiles, ce qui supprime leur usure réciproque excessive, les mises à l'arrêt prolongées et les grands frais d'en- tretien mécanique en découlant; d) la rotation à faible vitesse, augmentant la longévité; e) l'énergie d'entraînement modérée et donc la consommation moindre d'énergie électrique,; f) le haut rendement thermique, réduisant à un degré exceptionnel la consommation de combustible du four de cuisson, qui utilise l'air secondaire très chauffé en provenance du refroidisseur; g) le refroidissement brusque du clinker, qui améliore beaucoup les propriétés physico-chimiques de ce dernier, tout en abaissant beaucoup la température qu'il présente à la sortie du refroidisseur. REVENDICATIONS 1. Refroidisseur à grille tournante pour le refroidissement de clinker ou produits analogues, caracté- risé en ce que la grille tournante (3), de forme cylindri- que tubulaire, présente entre ses surfaces périphériques extérieure et intérieure des trous traversants, uniformé- ment répartis sur la circonférence sur toute une étendue axiale équivalant à la longueur totale des chambres pres- surisées 27. 2. Refroidisseur à grille tournante pour le refroidissement de clinker ou produits analogues, selon la revendication i caractérisé en ce que des plaques de refroidissement cintrées à fentes et/ou à trous traversants (8) sont fixées à la périphérie, au moyen de vis, sur la surface intérieure de la grille tournante (3), de sorte que chacune d'elles recouvre un ou plusieurs trous traversants existant entre les surfaces périphériques extérieure et intérieure de la grille tournante (3).' 3. -Refroidisseur à grille tournante pour le refroidissement de clinker ou produits analogues, selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce-que des plaques lisses cintrées, munies ou non de dispositifs de levage (9 et 12) sont fixées à la périphérie, au moyen de vis, sur la surface périphérique intérieure de la grille tournante (3), dans la section comprise entre la dernière rangée de plaques de refroidissement (8) et les barres de calibreur (15). 4. Refroidisseur à grille tournante pour le refroidissement de clinker ou produits analogues, selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que les barres de calibreur (15) sont fixées sur la périphérie, au moyen de vis et/ou par soudage, à la dernière partie de la grille tournante (3). 5. Refroidisseur à grille tournante pour le refroidissement de clinker ou produits analogues, selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce qu'un dispositif d'étanchéité intérieur (2), du type à joint d'étanchéité mécanique, mû par des ressorts et/ou par des pistons pneumatiques, est fixé sur la partie avant centrale de la grille tournante (3) et sur l'embouchure inférieure de la sortie du conduit d'alimentation (1) au moyen de vis et/ou par soudage. 6. Refroidisseur à grille tournante pour le refroidissement de clinker ou produits analogues, selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé en ce que des dispositifs d'étanchéité extérieur et final (6 et 13), du type à joint d'étanchéité mécanique, mus par des ressorts ou par des pistons pneumatiques, sont fixés à la surface périphérique extérieure de la grille tournante (3), au logement (7) et enfin au conduit d'évacuation de poussière (14) au moyen de vis et/ou par soudage. 7. Refroidisseur à grille tournante pour le refroidissement de clinker ou produits analogues, selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, caractérisé en ce qu'une structure de renforcement de grille tournante (31), com- posée de barres longitudinales et périphériques, est fixée par soudage à la surface périphérique extérieure de la grille tournante (3), sur toute la section occupée par les trous traversants. 8. Refroidisseur à grille tournante pour le refroidissement de clinker ou produits analogues, selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé en ce que des plaques cintrées d'étanchéité et de guidage de l'écou- lement d'air froid (29) sont fixées par des vis, goupilles et ressorts à la partie supérieure intérieure des chambres (27), dans une région très voisine de la structure de renforcement de la grille tournante (31). 9. Refroidisseur à grille tournante pour le refroidissement de clinker ou produits analogues, selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8, caractérisé en ce que des anneaux roulants (5) supportent la grille tournante (3) au moyen de patins soudés ou vissés sur eux, à la périphérie et extérieurement, et qui reposent librement sur les surfaces intérieures des anneaux roulants (5), de sorte que l'axe longitudinal de tout l'ensemble est légèrement incliné sur le plan horizontal, la grille tournante (3) décrivant un mouvement de rotation variable, réglable, autour de l'axe de symétrie longitudinal précité, sous -l'effet d'une couronne dentée fixée à sa surface périphé- rique extérieure.