Brevet FR2663868A1 — publié le 19920103

HOTTE A PAROIS REFROIDIES La présente invention concerne une hotte à parois refroidies pour capter des fumées chaudes, comprenant au moins une partie tronconique dont la paroi est formée de tuyaux juxtaposés raccordés, chacun, à une circulation forcée d'un liquide de refroidissement. Quoique n'y étant pas limitée, l'invention vise plus particulièrement des hottes utilisées au dessus d'un bain métallique en fusion pour capter les fumées très chaudes qui se dégagent du bain. Vu la température de ces fumées, il est absolument indispensable de refroidir la paroi d'une telle hotte. Un moyen efficace de refroidissement d'une conduite cylindrique consiste à réaliser la paroi de cette conduite en tuyaux longitudinaux soudés les uns aux autres et en faisant traverser chacun des tuyaux par un liquide de refroidissement, par exemple de l'eau. Or, si la section d'une telle conduite est variable, par exemple comme c'est le cas d'une hotte tronconique, il n'est pas possible de réaliser sa paroi au moyen de tuyaux juxtaposés soudés les uns aux autres.Il faudrait déjà que la section de chacun des tuyaux diminue progressivement pour que, une fois assemblés, ils définissent une configuration tronconique, mais de tels tuyaux à section convergente n'existent pas. C'est la raison pour laquelle les hottes tronconiques à parois refroidies sont généralement chaudronnées, c'est-à-dire qu'elles possèdent une double paroi avec des cloisons longitudinales intérieures définissant ainsi des serpentins à l'intérieur de la double paroi. Une autre possibilité de résoudre ce problème est de disposer les tuyaux individuels hélicoïdalement et de les souder également les uns aux autres pour définir une paroi tronconique. Toutefois, cette disposition ne permet pas une circulation et un refroidissement optimal, car il est connu que celui-ci n' est obtenu qu'à l'aide de tuyaux rectilignes disposés dans le sens longitudinal. Le but de la présente invention est de prévoir une hotte tronconique à paroi refroidie constituée de tuyaux individuels disposés dans le sens longitudinal. Pour atteindre cet objectif, l'invention propose une hotte du genre décrit dans le préambule qui est essentiellement caractérisée en ce que dans la section la plus large de la partie tronconique, les tuyaux adjacents sont disposés à l'écart les uns des autres et se rapprochent progressivement en direction de la section la plus étroite, dans laquelle ils chevauchent partiellement de sorte que chaque tuyau se trouve plus près ou plus loin de l'axe de la hotte que ses tuyaux voisins et vice-versa et en ce que chaque tuyau est directement soudé à son tuyau voisin par l'intermédiaire d'une baguette de connexion. Chacun des tuyaux est, de préférence, connecté à deux collecteurs circulaires respectivement pour l'admission et la sortie du liquide de refroidissement. Selon un mode de réalisation avantageux, on prévoit dans chacun des tuyaux des déflecteurs circulaires et obliques afin d'imprimer au liquide de refroidissement un mouvement hélicoïdal, ce qui assure un refroidissement plus efficace. D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation avantageux présenté, cidessous, à titre d'illustration, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement une hotte selon la présente invention en coupe axiale; - la figure 2 montre des détails de la paroi de la hotte suivant le plan de coupe A-A sur la figure 1; - la figure 3 montre des détails de la paroi de la hotte de la figure 1 suivant le plan de coupe B-B; - la figure 4 montre des détails de la hotte de la figure 1 suivant le plan de coupe C-C; - la figure 5 montre la hotte de la figure 1 suivant le plan de coupe S-S et - la figure 6 montre une section longitudinale d'un tuyau. La hotte représentée sur la figure 1 comporte une partie inférieure 10 de forme tronconique disposée verticalement au dessus d'un bain métallique en fusion non représenté, pour capter les fumées dégagées de ce bain. Cette partie tronconique 10 est prolongée par une partie cylindrique 12 qui, dans l'exemple représenté, fait un coude d'environ 36e avec l'axe vertical de la partie tronconique 10. Pour pouvoir supporter les sollicitations thermiques occasionnées par les fumées chaudes, la paroi 14 de la hotte doit être refroidie et à cet effet, cette paroi 14 est constituée de tuyaux individuels juxtaposés 16 raccordés chacun à un collecteur circulaire inférieur 18 pour l'admission d'un liquide de refroidissement et à un collecteur supérieur 20 pour l'évacuation du liquide de refroidissement. Afin de pouvoir réaliser la configuration tronconique de la partie 10 de la paroi 14 à l'aide de tuyaux individuels 16 juxtaposés, l'invention propose une disposition particulière de ces tuyaux 16, illustrée par les figures 2 à 3. Comme représenté sur la figure 2, qui montre la section inférieure de la paroi 14 au niveau du collecteur d'admission 18, les tuyaux individuels 16 sont espacés les uns des autres et soudés indirectement les uns aux autres à l'aide de baguettes 22 qui, en même temps, ferment hermétiquement l'espace entre les tuyaux adjacents 16. Conformément à la présente invention, les tuyaux individuels 16 n'ont pas tous la même inclinaison, mais forment deux groupes de tuyaux 16a et 16b, dont les tuyaux individuels respectifs sont parallèles entre eux.Par conséquent, au fur et à mesure qu'on s'approche à partir de la section la plus large de la partie tronconique 10 vers la section la plus étroite, l'espace illustré sur la figure 2 entre les tuyaux adjacents 16 diminue progressivement pour disparaître au contact des tuyaux individuels tandis que l'un des groupes de tuyaux individuels 16b se rapproche d'avantage de l'axe O de la hotte que le groupe de tuyaux 16a pour finalement atteindre, dans la section la plus étroite de la partie tronconique 10 de la hotte, la disposition illustrée sur la figure 3. Les baguettes 22 suivent la configuration des deux groupes de tuyaux 16a et 16b et sont soudés sur toute la hauteur de la partie tronconique 10 uniformément à deux tuyaux voisins 16a et 16b appartenant respectivement à chacun des deux groupes.Il est à noter que les baguettes 22 et leurs soudures se trouvent, de préférence, du côté extérieur de la paroi 14 afin de mieux profiter de l'effet de refroidissement. Le chevauchement mutuel des tuyaux 16a et 16b atteint au niveau du coude de la hotte et représenté sur la figure 3 est maintenu dans la section cylindrique 12, qui est également constituée de tuyaux individuels 24a et 24b comme représenté sur la figure 4, ces tuyaux 24a et 24b étant respectivement soudés, au niveau du coude de la hotte, aux tuyaux 16a et 16b de la partie tronconique 10. Toutefois, dans cette partie cylindrique 12, les tuyaux individuels 24a et 24b évoluent parallèlement les uns aux autres, de sorte que le chevauchement illustré sur les figures 3 et 4 est conservé sur toute la longueur de la partie cylindrique 12. Comme représenté sur les figures 2 et 4 les tuyaux individuels 16 de la partie tronconique 10 sont raccordés, chacun, par des tubulures 26 au collecteur d'admission 18, alors que chacun des tuyaux 24 de la partie cylindrique 12 communique par une tubulure individuelle 28 avec le collecteur d'évacuation 20. La configuration générale de la hotte selon la présente invention ressort plus clairement de la figure 5 qui montre une vue d'ensemble des deux groupes alternatifs de tuyaux 16a et 16b de la partie tronconique 10 ainsi que des deux groupes alternatifs des tuyaux 24a et 24b, décalés axialement, mais parallèles entre eux, de la partie cylindrique 12 de la hotte. Comme représenté par la figure 1, le collecteur d'admission 18 avec les tubulures de connexion 26 des tuyaux individuels 16 se trouve à une certaine distance du bord inférieur de la hotte. Il s'agit là d'une configuration préférentielle afin de réaliser un refroidissement du genre proposé par le brevet français No. 7715939. A cet effet, il est prévu comme représenté par la figure 6 à l'intérieur de chacun des tuyaux 16 une petite conduite coaxiale 30 qui est reliée directement à chacune des tubulures 26 et qui évolue à travers l'axe des tuyaux 16 jusqu'au fond de ceux-ci.~ A cet endroit se trouve, dans chacun des tuyaux 16, un réflecteur 32 en forme de spirale qui imprime au courant de liquide de refroidissement sortant de ces conduites coaxiales un mouvement giratoire de sorte que le liquide de refroidissement est renvoyé par l'extérieur de ces conduites suivant un mouvement ascendant hélicoïdal. Il est préférable de conserver ce mouvement hélicoïdal du liquide de refroidissement jusqu'à la sortie des tuyaux 24 par les tubulures 28 dans le collecteur d'évacuation 20.Si les conduites 16 et 24 sont trop longues et qu'il y a un risque que le mouvement hélicoïdal du liquide de refroidissement ascendant s'atténue, il est possible de prévoir à des endroits bien définis, à l'intérieur des tuyaux 16 et/ou 24, des relanceurs 34 sous forme de guides hélicoïdaux ou à pas-de-vis dans le but d'intensifier le mouvement giratoire ascendant du liquide de refroidissement. Non seulement la disposition des tuyaux conformément à la présente invention permet la conception d'une hotte à parois tronconiques mais assure, en outre, un refroidissement efficace de la paroi en fonction des besoins de refroidissement qui sont différents suivant la hauteur. En effet, il est évident que dans la région inférieure qui est la plus exposée, le refroidissement doit être plus intense que dans la région supérieure ou dans la partie cylindrique 12. Ceci pourrait paraître contradictoire avec la disposition dans la mesure où la surface refroidie est plus faible dans la région inférieure où les tuyaux 16 ne sont pas en contact l'un avec l'autre. Toutefois, il n'en est rien car cette disposition est compensée par d'autres mesures et phénomènes.En effet, la partie inférieure qui doit subir un refroidissement intense est raccordée au collecteur d'admission 18, c'est-à-dire que cette partie est alimentée en liquide de refroidissement froid ou relativement froid. En outre, étant donné que le liquide de refroidissement descend d'abord dans chacun des tuyaux à travers des conduites coaxiales 30 à section réduite et remonte ensuite par l'espace annulaire entre ces conduites et la paroi des tuyaux 16, la section de passage du liquide de refroidissement est plus faible à cet endroit que dans les régions supérieures, c'est-à-dire que la vitesse de circulation est plus grande, et, en conséquence, l'effet de refroidissement plus intense. Au fur et à mesure que le liquide de refroidissement remonte à travers les tuyaux 16, sa température augmente par échange calorifique et l'effet de refroidissement risquerait d'être diminué en conséquence. Toutefois, ce réchauffement du liquide de refroidissement est compensé par le fait que par suite de la disposition particulière des tuyaux selon les figures 2 à 4, c'est-à-dire le rapprochement et le chevauchement des tuyaux 16, la surface de refroidissement augmente. REVENDICATIONS 1. La hotte à parois refroidies pour capter des fumées chaudes, comprenant au moins une partie tronconique (10) dont la paroi (14) est formée de tuyaux juxtaposés (16) raccordés, chacun, à une circulation forcée d'un liquide de refroidissement, caractérisé en ce que dans la section la plus large de la partie tronconique, les tuyaux adjacents (16) sont disposés à l'écart les uns des autres et se rapprochent progressivement en direction de la section la plus étroite, dans laquelle ils chevauchent partiellement de sorte que chaque tuyau (16) se trouve plus près ou plus loin de l'axe (O) de la hotte que ses tuyaux voisins et vice-versa et en ce que chaque tuyau (16) est indirectement soudé à son tuyau voisin par l'intermédiaire d'une baguette de connexion (22). 2. Hotte selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque tuyau est connecté à deux collecteurs circulaires (18, 10) respectivement pour l'admission et l'évacuation du liquide de refroidissement. 3. Hotte selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie tronconique (10) est prolongée par une partie cylindrique (12) formant un coude avec la partie tronconique (10) et constituée également de tuyaux juxtaposés (24) disposés parallèlement entre eux, conformément à la disposition des tuyaux (16) dans la section la plus étroite de la partie tronconique (10) et auxquels ils sont soudés. 4. Hotte selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les tuyaux comportent des réflecteurs (32) et des relanceurs (34) pour imprimer un mouvement hélicoïdal au liquide de refroidissement.