Brevet FR2623605A1 — publié le 19890526

Les fours de fusion et de maintien & l'état fondu de l'aluminium, du zinc ou des alliages ou dérivés de ces métaux, sont généralement assez simples, du fait qu'ils servent le plus souvent à la récupération de déchets et que, de plus, le point de fusion desdits métaux est assez faible, 6500C pour l'aluminium et 419DC pour le zinc. Ces fours comportent une chambre de fusion où l'on charge les déchets sous forme de grenailles, mitrailles, paquets, etc ... et une chambre de maintien où se trouve la source de chaleur ainsi que le ou les blocs de coulée, ces chambres étant séparées par un mur perce à sa base près de la sole, de deux ou plusieurs orifices assez larges. La fusion du métal de la chambre de chargement se fait par conduction de la chaleur provenant de la chambre de maintien et, en fonctionnement stabilisé, le métal liquide s'établit au meme niveau dans la chambre de maintien et dans la chambre de chargement. La chambre de chargement qui, jusqu'à une époque récente, était ouverte à l'air libre, ce qui la faisait appeler souvent "le bénitier", par les professionnels, a été munie d'une voûte et de portes pour réduire la dissipation de calories à l'extérieur. La demanderesse s'est posé le problème d'améliorer encore le rendement énergétique des fours de ce genre ainsi que la rapidité de la fusion dans la chambre de chargement. Conformément à l'invention, la cheminée d'échappement des fumées dégagées dans la chambre de maintien où fonctionnent des brûleurs à gaz ou à fuel, est déplacée de cette chambre à la chambre de chargement et s'ouvre un peu au-dessus du niveau du métal dans cette dernière, tandis qu'un canal de passage des fumées est aménagé en haut de la chambre de maintien de sorte que les fumées, qui sont très chaudes, viennent lécher la surface du métal dans la chambre de chargement pour aller à la cheminée et, de plus, le canal de passage de ces fumées vers la chambre de chargement, est pourvu d'un ventilateur aspirant les fumées pour les refouler dans la chambre de chargement vers le métal qu'elle contient. Pour éviter que ce ventilateur ne soit soumis à des temératures préjudiciables, il est prévu d'abaisser la températures des fumées avant qu'elles atteignent le ventilateur, en leur faisant réchauffer, dans un échangeur, l'air de combustion qui est soufflé vers les brûleurs. Les calories extraites des fumées sont ainsi réinjectées dans le four, ce qui permet de réduire la dépense de combustible. Le ventilateur, qui peut etre de construction très simple, est muni d'une volute réalisée en béton réfractaire moulé en formant ainsi une pièce qui s'intègre dans la construction du four. Cette volute est raccordée à une cheminée d'échappement munie d'un obturateur, pour laisser les fumées s'échapper à l'air libre en cas d'arret du ventilateur. Celui-ci est entraîné par un moteur électrique avec un renvoi par courroie et l'arbre d'entrainement est refroidi par circulation d'eau pour réduire -ltéchauffement des organes mécaniques. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple, permettra de bien comprendre comment l'invention peut entre réalisée. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un four perfectionné selon l'invention.. La figure 2 est coupe transversale selon II-II. La figure 3 est une coupe horizontale selon III III. La figure 4 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la figure 1. La figure 5 est une coupe selon V-V de la figure 4. Le four représenté sur les dessins, qui est en béton ou en maçonnerie réfractaires, et est muni ou non d'un habillage extérieur métallique, comprend une chambre 1 de chargement et de fusion et une chambre 2 de maintien en température. La chambre 1 est munie de deux portes, l'une 4 servant en chargement desdits grenailles, mitrailles et paquets à fondre, l'autre 5, de plus petite dimension, étant destinée au nettoyage. Dans la chambre 2, débouchent les brûleurs 6 alimentés en combustible liquide ou gazeux par des tubulures 7 et en air de combustion par une tubulure 8 dans laquelle l'air est refoulé par un vantilateur 9. Les deux chambres sont séparées l'une de l'autre par un mur 3, percé dans sa partie basse d'un large orifice 10 mettant les deux chambres en communication. En régime stabilisé, le niveau du métal fondu s'établit comme représenté sur la fugure 1 et l'orifice 10 est au-dessous du niveau du métal. La sole 11 du four qui est commune aux deux chambres, est inclinée de la chambre de maintien 2 vers la chambre de chargement. La cheminée 12 servant à l'échappement dans l'atmosphère des fumées et des gaz dégagés dans le four s'ouvre dans la chambre 1 par des orifices 13 placés un peu au-dessus du niveau du métal. Les fumées et les gaz engendrés dans la chambre 2, s'échappent de cette chambre par un canal 14 qui s'ouvre en 15 un peu au-dessus du niveau du métal, et est raccordé à un large canal 16, aménagé au-dessus de la voûte de la chambre 2. Elles sont aspirées dans ce canal par un ventilateur 17 dont la roue, de type contrifuge, par exemple, les refoule de haut en bas dans un canal s'ouvrant en 18 dans la voûte de la chambre 1 au voisinage du mur 3, c'est à dire à l'opposé de la cheminée 12 et vers le métal.Comme le montre la figure 1, la localisation de la cheminée 12, de son orifice d'entrée 13, et de l'orifice de refoulement 18 du ventilateur, a pour effet d'imposer aux fumées un trajet qui leur fait lécher la surface du métal contenu dans la chambre 1 de chargement, comme le montrent les flèches sur la figure 1. Les fumées cèdent ainsi leur chaleur au métal, dont la fusion se trouve donc facilitée. Un moteur électrique 19 placé à l'extérieur du four entrain le ventilateur 17, par l'intermédiaire d'une courroie 19a qui peut faire en meme temps office de réducteur. L'expérience a en effet montré qu'il n'est pas nécéssaire d'employer un ventilateur à rapport de compression élevé, pour obtenir la circulation des fumées. I1 suffit que le ventilateur engendre une hauteur de l'ordre d'une dizaine de millibars en tournant à une vitesse relativement faible par exemple de 500 t/m, de sorte que la puissance consommée reste petite par rapport aux calories récupérées dans les fumées. Pour protéger le ventilateur contre une chaleur excessive, il est avantageux d' abaisser la température des fumées dans le canal 16 en leur faisant réchauffer l'air de combustion soufflé par le ventilateur 9. On peut prévoir pour cela un échangeur. Dans l'exemple du dessin, l'air soufflé par le ventilateur 9 parcourt une tubulure 20 placée dans le canal 16, avant de parvenir par 8 au brûleur 6. Comme la roue du ventilateur 17 se trouve placée au sein de la maçonnerie du four, l'installation d'une volute en métal entrain des difficultés en raison de la différence des dilatations du métal et du béton. Ce problème a été résolu en supprimant la volute métallique habituelle et en la remplaçant par une volute moulée, en béton réfractaire, comme le montre la figure 5. Un bloc de béton réfractaire 21 dont les formes extérieures sont adaptées pour que le bloc puisse s insérer dans la construction du four, comporte intérieurement le canal 22 en forme de volute, suivi du diffuseur 23. Pour faciliter le moulage, le bloc 21 peut ne comporter que l'une des parois latérales de la volute et etre délimité par exemple par les lignes a b, c d, tracées en pointillés sur la figure 4 avec le fruit et les redans nécessaires pour s'assembler avec les autres parties de la maçonnerie du four. Une cheminée de secours 24 s'ouvrant en haut du four et munie d'un obturateur mobile 25 est prévue pour permettre le dégagement des fumées en cas de panne du ventilateur 17. I1 suffit alors d'ouvrir l'obturateur 25 qui est fermé quand le ventilateur fonctionne. Cette che minée peut s'ouvrir dans la volute 22 et faire partie du bloc réfractaire 21, comme réprésenté sur les figures 4 et 5. Le moteur électrique 19 qui entrain l'arbre 17a portant la roue 17 du ventilateur est monté, de meme que les paliers 17b de cet arbre, sur une chaise métallique 26 comportant une plaque 27 fixée sur la maçonnerie du four. L'arbre 17a traverse un tampon calorifuge 28 constitué par exemple par un matériau isolant réfractaire à base de silicate de calcium, habillé par une tble en métal réfractaire. Ce tampon 28 est incorporé au bloc 21. L'arbre 17a traverse également une boite métallique annulaire prévue sous la plaque 27 et dans laquelle est entretenue une circulation d'eau de refroidissement par des tubulures 31 et 32. Cette disposition empéche un échauffement nuisible de l'arbre 17a, de ses paliers, de la courroie 19a et du moteur 19. Les diverses dispositions qui ont été décrites concourent, comme on le comprend, à l'obtention d'un meilleur rendement énergétique du four. De plus, grace au soufflage des fumées chaudes vers la surface du métal dans la chambre de chargement, par le ventilateur monté comme il a été dit, on obtient une fusion plus rapide du métal nouvellement chargé, ce qui est particulièrement important lors de la mise en marche du four. Des modifications pourraient être apportées aux dispositions décrites, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans que l'on sorte pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Four de fusion et de maintien à l'état fondu de l'aluminium, du zinc ou des alliages ou dérivés de ces métaux, comportant une chambre de chargement (1) des grenailles ou des déchets à fondre et une chambre de maintien (2) où se trouve la source de chaleur, ces deux chambres étant séparées par un mur (3) percé à sa base, près de la sole (11), pour mettre les deux chambres en communication, caractérisé en ce que la cheminée (12) d'échappement à l'atmosphère des fumées dégagées dans la chambre de maintien (2), où fonctionnent des brûleurs à gaz ou à combustible liquide (6), s'ouvre dans la chambre de chargement (1) un peu au-dessus du niveau du métal et en ce qu'un canal (14, 16) s'ouvrant dans la chambre de maintien sert à amener les fumées dans la chambre de chargement, ledit canal étant muni dans la partie haute du four, d'un ventilateur (17) qui aspire les fumées et les refoule dans la chambre de chargement, vers le niveau du métal contenu dans cette chambre. 2. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ventilateur (17) est installé dans la volte du four de manière qu'il souffle les fumées vers la surface du métal contenu dans-cette chambre, l'orifice de soufflage (18) du ventilateur et l'orifice d'entrée (13) de la cheminée étant de plus localisés de manière que les fumées aillent d'un orifice à l'autre en léchant la surface de métal. 3. Four selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la volute (22) entourant la roue du ventilateur est réalisée par moulage dans un bloc (21) de béton réfractaire s'incorporant à la maçonnerie du four. 4. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par une cheminée auxiliaire (24), pour l'échappement à l'atmosphère des fumées en cas d'arrêt du ventilateur. 5 Four selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cheminée auxiliaire (24), s'ouvre dans la volute du ventilateur. 6. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre d'entrainement (17a) du ventilateur est refroidi par un dispositif (29) à circulation d'eau. 7. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par un échangeur de chaleur (20), placé en amont du ventilateur et parcouru à contre-courant par les fumées et par l'air de combustion soufflé vers les brûleurs, en vue d'abaisser la température des fumées avant qu'elles atteignent le ventilateur.