Brevet FR2661235A1 — publié le 19911025

A i - "Poutre formant joint de dilatation entre deux nappes de grilles de foyer accolées, avec des barreaux alternativement fixes et mobiles" L'invention se rapporte à une poutre joint, destinée à assurer une compensation de dilatation thermique et une étanchéité d'un espace entre deux nappes de grilles de foyer accolées latéralement et composées chacune d'une succession longitudinale de barreaux alternativement fixes et mobiles en va-et-vient, cette poutre étant composée d'éléments allongés en succession longitudinale avec une armature fixée à un bâti support de grilles, et avec deux frotteurs latéraux portés par cette armature et sollicités en appui respectivement contre un bord de nappe de grille par des ressorts. Les grilles de foyers, pour combustibles solides, et notamment pour l'incinération de résidus urbains, sont généralement constituées de barreaux en succession longitudinale, formés d'éléments accolés transversalement, qui reposent par une face frontale avant sur une face dorsale d'un élément du barreau précédent dans la succession longitudinale Ces barreaux sont alternativement fixes et mobiles en va-et- vient longitudinal, pour produire un effet de tisonnement et de fractionnement du combustible Ces soles sont dites grilles, car elles présentent des passages pour de l'air comburant, mis en surpression sous la grille, par o cet air comburant atteint le combustible Dans certains types de grilles, ces orifices sont ménagés entre deux éléments accolés; dans d'autres types de grille, ces orifices sont pratiqués dans la face dorsale des éléments. Ces orifices sont dessinés pour assurer une répartition régulière de l'air comburant dans toute l'étendue de la nappe de grille, pour être au mieux protégés contre un bouchage par des cendres ou mâchefers, et parfois pour orienter l'angle d'incidence de l'air comburant dans la couche en ignition, dans le but de réduire l'émission de cendres volantes Les modes d'exécution de ces orifices de passage d'air comburant sont extrêmement divers. Cependant, ils ont tous en commun de craindre des fuites notables d'air entre éléments de barreaux, qui viennent en parallèle sur les cheminements prévus, et sont susceptibles de dérégler la répartition de l'air comburant, et la marche du foyer Or, en raison des températures auxquelles sont soumises les grilles, celles-ci sont sollicitées en dilatation et contraction; il est donc nécessaire de prévoir des jeux à froid suffisants pour qu'il n'y ait pas de sollicitations excessives des parois de foyer à chaud, ni risque de grippage des pièces en mouvement relatif. Il faut toutefois préciser qu'il n'est pas nécessaire de rechercher une étanchéité absolue, mais de limiter les fuites accidentelles à un débit faible devant le débit normal des orifices prévus de passage d'air, de façon que le rapport de perméabilité de la grille, ou rapport de la surface offerte au passage d'air par rapport à la surface totale de grille ne fluctue que peu avec la zone de grille considérée. Dans la mesure o les éléments de barreau dans une même rangée transversale ne se déplacent pas les uns par rapport aux autres, l'étanchéité entre ces éléments est aisément rendue suffisante D'autant que, fréquemment, ces éléments sont liés entre eux lors du montage de la grille pour réduire le risque de voir un élément soulevé par le combustible ou un corps étranger introduit avec ce combustible. C'est donc en bordure de nappe de grille que les risques de création de fuites parasites sont les plus sérieux, et ce d'autant plus que des dispositions ont été prises pour réduire les jeux entre éléments accolés, ce qui entraîne le cumul des déplacements par dilatation thermique sur les rives On est amené à prévoir des joints de compensation de dilatation sur ces rives. On remarquera que l'on peut se contenter d'un joint de compensation sur une rive d'une nappe, tant que la largeur de la nappe n'est pas excessive; en ce cas, le joint de compensation est remplacé sur l'autre rive par une simple surface de butée. On comprendra que le montage d'un joint de compensation capable d'absorber les jeux de dilatation latéraux sur une paroi de foyer garnie d'un briquetage réfractaire pose des problèmes d'ancrage et d'étanchéité, les aciers ou fontes utilisés pour l'exécution du joint de compensation présentant des coefficients de dilatation différents de ceux du briquetage. Ainsi, notamment dans le cas de foyers larges, on est amené à scinder la grille suivant sa largeur en nappes, avec interposition d'un joint de compensation entre deux nappes accolées Ce joint, formé d'éléments allongés longitudinalement qui se succèdent, prend l'aspect d'une poutre. Le brevet FR-A-1 532 280 décrit une telle poutre, ou cloisons de séparation compressibles élastiquement, constituée d'éléments en coquilles, écartés l'un de l'autre par des ressorts ou des contrepoids, qui forment frotteurs en appui sur les rives des nappes de grille Dans une forme de réalisation particulièrement simple, les coquilles ont un profil en U et l'une s'emboîte dans l'autre, qui repose glissante sur une structure qui se relie aux structures de support des nappes de grilles. Dans des formes de réalisation plus élaborées, la poutre de compensation comporte un élément d'armature fixé à une structure de support, et deux coquilles qui se recouvrent à leur sommet, écartées l'une de l'autre par deux leviers en croisillons avec un axe central commun sollicité vers le bas par un ressort ou un contrepoids L'effet du croisillon est, en réponse à la sollicitation vers le bas de son axe, de tendre à s'ouvrir en ciseaux en poussant parallèlement les coquilles contre les rives de nappe. Le brevet FR-A-2 352 250 reprend sensiblement la forme de réalisation précédente Toutefois les demi-coquilles, au lieu de reposer glissantes sur l'armature, sont montées suspendues à l'extrémité de béquilles intérieures dressées presque verticalement Cette dernière forme de réalisation vise à donner de l'indépendance aux déplacements des demi- coquilles, et à réduire les risques de grippage des demi- coquilles sur l'armature Par ailleurs, une armature allongée supporte plusieurs paires de demi-coquilles, afin de pouvoir procéder au remplacement de demi-coquilles détériorées en ne manipulant que des pièces de poids limité. Les joints ou poutres de compensation de l'état de la technique précédent présentent l'inconvénient de faire appel à des pièces moulées de forme relativement compliquée, et de comporter des mécanismes quelque peu complexes, de montage délicat et qui risquent de mal résister lorsque des corps étrangers sont introduits dans le foyer avec le combustible, ce qui n'est pas rare en incinération de déchets urbains. Et les avantages annoncés apparaissent relatifs, en ce sens qu'ils se rapportent à des perfectionnements successifs d'une même conception de base. L'invention a pour objectif de réaliser une poutre joint de compensation telle que définie plus haut, qui soit de construction et de mise en place simple, avec le minimum de pièces mobiles ou d'articulations, et qui soit protégée contre des chocs provenant de la couche combustible. En conséquence, l'invention propose une poutre joint, destinée à assurer une compensation de dilatation thermique et une étanchéité d'un espace entre deux nappes de grilles de foyer accolées latéralement et composées chacune d'une succession longitudinale de barreaux alternativement fixes et mobiles en va-et-vient, cette poutre étant composée d'éléments allongés en succession longitudinale avec une armature fixée à un bâti support de grilles et avec deux frotteurs latéraux portés par cette armature et sollicités en appui respectivement contre une rive de nappe de grille par des ressorts, caractérisée en ce que l'armature présente un profil en I avec une âme verticale entre une aile inférieure formant semelle de fixation et une aile supérieure formant toit, les deux frotteurs présentant un profil en U avec une base verticale entre deux branches sensiblement parallèles aux ailes de l'armature en s'y emboîtant avec un faible jeu en se dirigeant vers l'âme, la base présentant une face externe plane en appui contre la rive de nappe respective et une face interne entre les branches, des ressorts à boudin passant par des lumières dans l'âme perpendiculairement à celle-ci étant comprimés entre les faces internes des bases de frotteurs. Grâce à cette forme de réalisation, les ressorts agissent directement pour mettre en appui les frotteurs contre les rives de nappes; ces frotteurs trouvent leur orientation d'appui indépendamment l'un de l'autre L'aile supérieure d'armature qui est une pièce fixe protège les frotteurs contre les efforts et chocs qui proviennent de la couche de combustible Par ailleurs, les formes simples des pièces autorisent une fabrication par mécanosoudure, avec des états de surface, notamment pour les parties susceptibles de mouvements relatifs, plus favorables que si les pièces venaient de fonderie Ce genre de fabrication permet en outre d'adapter le métal de chaque partie constitutive aux contraintes mécaniques ou thermiques qu'il doit supporter. De préférence l'armature et les frotteurs comportent des plaques d'extrémité transversales qui s'étendent, pour l'armature d'une aile à l'autre sur toute la largeur de l'aile inférieure et, pour les frotteurs, d'une branche à l'autre sur toute la longeur de ces branches. Ces plaques déterminent un confinement de l'espace intérieur tant de l'armature que des frotteurs, de sorte que chaque élément présente une autonomie d'étanchéité; en conséquence, il n'y a pas lieu de prévoir des joints entre frotteurs, ainsi qu'entre armatures, pour deux éléments consécutifs. De préférence également, l'aile inférieure de l'armature est percée d'orifices dans le plan de l'âme, et débouchant dans des évidements pratiqués dans celle-ci. Par ces orifices, l'air comburant en surpression sous la grille a accès à l'intérieur de l'élément de poutre joint, et a tendance à sortir par les interstices entre armatures et frotteurs, pour réduire la pénétration de particules fines issues de la couche en combustion. Des caractéristiques secondaires et des avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue perspective d'une partie de poutre joint selon l'invention, disposée entre deux nappes de grilles de foyer accolées; la figure 2 est une vue latérale, partiellement coupée et arrachée d'un élément de poutre joint; la figure 3 est une coupe suivant le plan IIIIII de la figure 2; la figure 4 est une coupe suivant les plans décalés IV-IV de la figure 2; la figure 5 est une vue du dessus du raccordement de deux éléments de poutre joint; la figure 6 est une vue de c 8 té d'une plaque couvre- joint. Selon la forme de réalisation choisie et représentée figure 1, deux nappes de grille 2 et 3 sont accolées latéralement de part et d'autre d'une poutre joint 1 Les grilles 2 et 3 sont formées chacune d'une succession longitudinale de barreaux 2 a, 2 b, 2 a, 3 a, 3 b, 3 a respectivement, chaque barreau en appui par le bord inférieur d'une face frontale sur une face dorsale d'un barreau précédent, le premier barreau amont portant sur une plaque de garniture de foyer, et accroché par l'arrière à une ferrure de support, alternativement reliée au bâti de grille et à un châssis mobile en va-et-vient longitudinal Ainsi les barreaux 2 a, 3 a sont fixes, et les barreaux 2 b, 3 b entraînés en va-etvient longitudinal Les éléments de barreaux sont traversés par des orifices de soufflage, et des caissons en surpression sont disposés sous les nappes de grilles pour alimenter le foyer en air comburant à travers les orifices de soufflage On trouvera une description détaillée d'une telle grille, notamment dans les documents de brevet FR-A-2 574 160 et EP-A-0 191 254. La poutre joint 1 se compose d'une succession longitudinale d'éléments oblongs tels que 10 qui comportent une armature et des frotteurs latéraux 20 et 30 sollicités respectivement contre les rives de nappes 2 et 3 en appui par leurs faces externes planes. Comme on le verra plus en détail sur les figures 2, 3 et 4, l'élément de poutre joint comprend une armature à profil en I, avec une âme verticale 13 entre une aile supérieure 11 qui forme toit de l'élément 10, et une aile inférieure 12 formant semelle pour la fixation sur le bâti de grille L'élément 10 comprend également les deux frotteurs 20 et 30 qui affectent un profil en U, avec une base 21, 31, verticale, et deux branches 22, 24 et 32, 34 respectivement, tournées vers l'âme 13 d'armature, sensiblement parallèles aux ailes 11 et 12 d'armature entre lesquelles elles s'emboîtent avec un faible jeu Des ressorts à boudin 45, 46 transversaux traversent l'âme 13 d'armature par des lumières circulaires fourrées par des tronçons de tubes 16 et 17 sensiblement à mi-distance des ailes 11, 12, pour solliciter en écartement les frotteurs 20, 30 Les ressorts 45, 46 sont centrés dans les tronçons de tubes 16, 17 par emboîtement autour de saillies circulaires 21 a, 21 b, 31 a, 31 b rapportées sur les faces internes des bases 21, 31 Cette disposition des ressorts assure un appui à plat du frotteur sur la rive de nappe de grille. Les frotteurs 20, 30 sont tenus sur l'armature, avec une saillie limitée, par des broches verticales 41, 42, 43, 44, qui s'engagent dans des logements dans les ailes 11 et 12, et traversent les branches 22, 24, 32, 34 en passant dans des lumières oblongues, non référencées. L'armature et les frotteurs présentent, à leurs extrémités longitudinales, des plaques d'extrémité 14 et 15 pour l'armature, qui s'étendent de l'aile 11 à l'aile 12, avec une largeur correspondant à celle de l'aile 12, et 23, 33, 25, 35 pour les frotteurs, qui s'étendent d'une branche à l'autre. On notera que l'assemblage de l'armature, âme 13, ailes 11, 12 et plaques d'extrémité 14, 15, et des frotteurs 20, 30, bases 21, 31, branches 22, 24, 32, 34, et plaques d'extrémité 23, 25, 33, 35, est réalisé par mécanosoudure, ce qui permet d'utiliser des méplats d'acier réfractaire à faces lisses et parallèles, et d'assurer une précision de cotes supérieure à celle que l'on obtient en fonderie Les jeux entre frotteurs et armatures peuvent ainsi être convenablement ajustés Par ailleurs les frotteurs s'emboîtent dans l'armature suivant quatre c 8 tés, ce qui assure à l'élément 10 une étanchéité autonome, au sens o il faut entendre ici étanchéité, c'est-à-dire des fuites qui n'affectent pas le régime de soufflage de l'air comburant. Toutefois, il convient que le volume interne de l'élément 10 soit en communication avec les caissons de souffflage, pour être en surpression par rapport au foyer et éviter que des cendres volantes, ou des fumées, ne pénètrent à l'intérieur de l'élément A cet effet, l'aile semelle 12 est munie de barrettes 12 a, 12 b, 12 c, 12 d, transversales, qui ménagent un espace entre cette semelle et une poutre support dans le bâti de grille Entre ces barrettes, la semelle 12 est percée d'orifices 19 a, 19 b, 19 c, dans le plan de l'âme 13, ces orifices débouchant dans des évidements 18 a, 18 b, 18 c de cette âme 13, en forme de voûte en plein cintre. Comme on le voit mieux à la figure 3, l'élément 10 ', dont seule l'extrémité est représentée, vient se placer en succession avec l'élément 10, avec sa plaque d'extrémité arrière d'armature 15 ' portant contre la plaque avant d'armature 14 de l'élément 10 Les bases 21 et 31 de l'élément 10 sont prolongées par des barres mortaisées 26 a, 26 b, 36 a, 36 b Les bases 21 ' et 31 ' de l'élément 10 ' présentent également des barres mortaisées 26 'bk 36 'b affrontées aux barres 26 a, 36 a Des clavettes plates 27 a, 37 a sont insérées dans les paires de mortaises affrontées, pour coupler les frotteurs. Comme représenté aux figures 5 et 6, un couvre-joint , formé d'un méplat cambré au profil de l'aile supérieure 11 d'armature, vient combler l'interstice entre les ailes supérieures 11 et 11 ' des armatures de deux éléments successifs, ce couvre-joint étant soudé à ltune seulement des ailes de toit 11 et 11 '. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit, mais en embrasse toutes les variantes d'exécution, dans le cadre des revendications. Notamment, il va de soi que l'on peut réaliser tout ou partie des pièces constituant le joint de dilatation en fonderie, même si la description a été faite de pièces fabriquées par mécanosoudure. REVENDICATIONS 1 Poutre joint ( 1), destinée à assurer une compensation de dilatation thermique et une étanchéité d'un espace entre deux nappes ( 2, 3) de grilles de foyer accolées latéralement et composées chacune d'une succession longitudinale de barreaux alternativement fixes ( 2 a, 3 a) et mobiles en va-et-vient ( 2 k, 3 k), cette poutre étant composée d'éléments ( 10) allongés en succession longitudinale avec une armature fixée à un bâti support de grilles et avec deux frotteurs latéraux ( 20, 30) portés par cette armature et sollicités en appui respectivement contre une rive de nappe de grille ( 2, 3) par des ressorts ( 45, 46), caractérisée en ce que l'armature présente un profil en I avec une âme verticale ( 13 > entre une aile inférieure ( 12) formant semelle de fixation et une aile supérieure ( 11) formant toit, les deux frotteurs ( 20, 30) présentant un profil en U avec une base verticale ( 21, 31) entre deux branches ( 22, 24; 32, 34) sensiblement parallèles aux ailes ( 11, 12) de l'armature en s'y emboîtant avec un faible jeu en se dirigeant vers l'âme ( 13 X, la base ( 21, 31) présentant une face externe plane en appui contre la rive de nappe respective et une face interne entre les branches ( 22, 24; 32, 34), des ressorts à boudin ( 46, 47 > passant par des lumières dans l'âme perpendiculai- rement à celle-ci étant comprimés entre les faces internes des bases 2 Poutre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les lumières o passent les ressorts ( 45, 46) sont circulaires et fourrées de tronçons de tubes ( 16, 17) sensiblement coaxiaux aux ressorts. 3 Poutre selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les lumières sont ménagées dans l'âme ( 13) sensiblement à mi-distance des ailes ( 11, 121. 4 Poutre selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un élément de poutre ( 10) comporte deux ressorts ( 45, 46). Poutre selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les faces internes des bases ( 21, 31) de frotteurs comportent des saillies ( 21 a, 31 a, 21 b, 31 b) il en forme de disques, autour desquelles sont centrés les ressorts à boudin ( 45, 46). 6 Poutre selon une quelconque des revendications 1 à , caractérisée en ce que des broches ( 41, 42, 43, 44) traversent l'armature perpendiculairement aux ailes de frotteurs par des lumières oblongues parallèles aux axes des ressorts ( 45, 46). 7 Poutre selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'armature et les frotteurs comportent des plaques d'extrémité transversales longueur de ces branches ( 23, 25; 33, 35). 8 Poutre selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les frotteurs deux mortaises affrontées. 9 Poutre selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'un couvre-joint ( 50) est disposé chevauchant un intervalle transversal séparant deux éléments accolés et fixé à une seule de ces deux armatures. 10 Poutre selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'aile inférieure 18 c) pratiqués dans celle-ci.