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MAILLON POUR CHAINES DE FOUR DE CUISSON ET CHAINES
CONSTITUÉES DE TELS MAILLONS
La présente invention concerne un maillon pour des chaînes de fours de cuisson qui sont destinées à être fixées à l'intérieur du four, notamment pour améliorer les échanges thermiques entre la phase gazeuse et la phase solide. L'invention concerne également une chaîne constituée de tels maillons.
Quoique n'y étant pas limitée, l'invention vise plus particulièrement les fours de cimenteries. Il s'agit de fours tubulaires, relativement longs, mis en rotation autour de leur axe horizontal et qui sont utilisés pour la clinkérisation par un processus de cuisson à haute température (de l'ordre de 1 250OC). Le réchauffement du four est effectué par une flamme se trouvant d'un côté du four, tandis que la pâte à cuire est introduite du côté opposé. Cette pâte est réchauffée au fur et à mesure de sa progression à travers le four en direction de la flamme.
Pour des raisons d'économies d'énergie et aussi d'efficacité de la cuisson, il y a intérêt à prévoir, dans ce type de four, un système d'échange thermique entre les gaz réchauffés par la flamme et la matière à cuire. Le système le plus répandu en cimenterie consiste à prévoir, à l'intérieur du four, une garniture de chaînes disposées selon un plan de chaînage bien déterminé. Il s'agit de chaînes à maillons ronds ou ovales, réalisés par un procédé de coulée ou de forgeage, généralement en acier réfractaire pour les zones à haute température mais pouvant être non réfractaire pour les basses températures à l'entrée du four.
Ces chaînes sont généralement disposées en rideau, c'est-à-dire attachées par un bout à la paroi du four ou en guirlande, c'est-à-dire attachées par les deux bouts.
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Ces chaînes doivent non seulement avoir une bonne résistance aux sollicitations mécaniques et thermiques, mais également offrir la plus grande surface possible afin d'assurer un bon échange thermique entre les gaz et la matière à cuire et réduire, ainsi, la consommation énergétique. C'est d'ailleurs la raison pour laquelle le plan de chaînage d'un four est souvent établi en fonction de la surface des chaînes.
Les chaînes qui sont fabriquées par un procédé de coulée doivent, en outre, avoir une forme appropriée qui convient pour un tel procédé de fabrication.
Pour répondre à ces différentes exigences, les chaînes classiques sont constituées de maillons circulaires avec une section ronde. Ces chaînes ont toute-
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fois été perfectionnées récemment-par la demanderesse qui a développé un type"D"de chaînes, ainsi appelées parce que les maillons, également de forme circulaire, ont une section, non pas ronde mais en forme de D, la surface plane se trouvant du côté intérieur des maillons. En fait, cette surface n'est pas tout à fait plane mais légèrement bombée en direction du centre, suivant un rayon de courbure correspondant sensiblement au rayon des maillons.
Cette conception présente deux avantages par rapport à la section ronde classique. D'abord, le contact entre deux maillons enlacés n'est plus un contact ponctuel mais un contact sur toute la largeur de la surface plane intérieure des maillons, ce qui réduit l'usure des maillons. En outre, la surface globale des maillons du type D est environ 10% plus grande que celle d'un maillon classique à section ronde de même masse, ce qui contribue à un meilleur échange thermique entre la phase gazeuse et la phase solide dans le four.
Le but de la présente invention est de prévoir un nouveau maillon de chaînes qui, à poids égal, offre une
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plus grande surface d'échange thermique que les maillons connus.
Pour atteindre cet objectif, l'invention prévoit un maillon du genre décrit dans le préambule qui est caractérisé en ce qu'il est constitué d'un segment tubulaire central, d'un disque annulaire s'étendant autour de la surface extérieure dudit segment perpendiculairement à l'axe de celui-ci et d'une série d'ailettes s'étendant radialement de la surface extérieure dudit segment et perpendiculairement au disque.
Cette forme particulière du maillon, notamment la présence des ailettes périphériques, augmente sensiblement la surface globale du maillon comparé à un maillon classique de section ronde et de même poids.
Cette augmentation de la surface de contact avec les phases gazeuse et solide dans le four améliore, de façon sensible, les échanges thermiques, ce qui se traduit par une diminution notable de la consommation d'énergie.
A l'instar des maillons du type"D", la surface intérieure du maillon est légèrement bombée en direction du centre, suivant un rayon de courbure correspondant plus ou moins au rayon intérieur du segment tubulaire du maillon.
Le disque annulaire se trouve, de préférence, dans un plan transversal médian du segment tubulaire central, tandis que les ailettes sont réparties de part et d'autre des faces principales du disque.
Ces ailettes peuvent être disposées de manière que celles d'un côté du disque soit disposées, soit en face de celles de l'autre côté du disque, soit en quinconce par rapport à ces dernières.
Les ailettes peuvent également être arrangées soit suivant une répartition angulaire symétrique autour du segment central, soit suivant une répartition irrégulière.
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Les ailettes ont, de préférence, la même largeur radiale que le disque et s'étendent, dans le sens axial du segment, de l'une des faces du disque jusqu'à l'une des bases du segment.
D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence à la figure unique qui montre une vue en perspective d'un maillon conformément à la présente invention.
Comme le montre cette figure, le maillon est constitué d'une armature centrale sous forme d'un segment tubulaire 10 entouré d'un disque annulaire 12, c'est-à-dire que la section se présente globalement en forme de"T". A l'instar des maillons du type"D", la génératrice intérieure du segment 10 n'est pas droite, mais légère-ment bombée en direction du centre du maillon suivant un rayon de courbure, de préférence, égal au rayon intérieur du segment 10. Ceci permet aux maillons enlacés d'être en contact mutuel sur toute la surface de la largeur du segment 10 plutôt que d'être seulement en contact ponctuel. C'est aussi la raison pour laquelle le segment 10 possède, de préférence, une section circulaire, une section autre que circulaire, par exemple ovale, n'étant toutefois pas exclue.
Le disque 12 ne doit pas nécessairement se trouver au milieu du segment 10, mais, pour des raisons de commodité et de facilité de coulée, tout le maillon présente, de préférence, une symétrie par rapport à un plan médian du disque 12.
De part et d'autre du disque annulaire 12 se trouvent une série d'ailettes 14 perpendiculaires aux faces principales du disque 12 et s'étendant radialement du segment central 10. Toutes ces ailettes 14 s'étendent, de préférence, jusqu'au bord périphérique du disque 12 et jusqu'aux bords opposés du
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segment central 10. Les ailettes 14, d'un côté du disque 12, peuvent être disposées, soit en face de celles de l'autre côté du disque, soit, comme représenté sur la figure, en quinconce par rapport à cellesci. Les espacements angulaires entre deux ailettes voisines, de chaque côté du disque 12, peuvent être réguliers ou irréguliers.
Le but essentiel des ailettes 14 est d'augmenter la surface globale extérieure du maillon afin d'améliorer l'échange thermique entre les gaz et la matière à cuire et réduire, ainsi, la consommation d'énergie et/ou le poids du chaînage. Le nombre d'ailettes est un compromis entre le désir d'augmenter la surface du maillon et les critères de solidité et de facilité de fabrication. Un maillon avec un diamètre extérieur de l'ordre de 125 mm, un diamètre d'ouverture intérieur de 80 mm et une épaisseur axiale de 20 mm possède avantageusement huit ailettes de chaque côté du disque 12. Un tel nombre accroît la surface du maillon d'environ 23% comparé à un maillon classique sans ailettes à section ronde.
Certes, on pourrait accroître la surface du maillon en augmentant le nombre d'ailettes, mais, à poids égal, il faudrait en diminuer l'épaisseur, ce qui se ferait au dépens de la résistance du maillon. En revanche, un rapprochement excessif des ailettes augmente les risque de colmatage des espaces entre les ailettes par de la matière à cuire.
Les coins intérieurs, notamment ceux à la liaison entre le disque 12 et le segment 10, sont légèrement arrondis pour faciliter la fabrication des moules de coulée et réduire les risques de colmatage par de la matière à cuire.
Les bords extérieurs du disque 12 et du segment central 10 peuvent être légèrement arrondis ou
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biseautés. Il en est de même des bords extérieurs des ailettes 14.
Les chaînes constituées de maillons tels que décrits ci-dessus sont fabriquées de la même manière que les chaînes constituées de maillons classiques, c'est-à-dire qu'une chaîne ou un segment de chaîne est réalisé en coulant un certain nombre de maillons imbriqués les uns dans les autres.
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LINK FOR COOKING OVEN CHAINS AND CHAINS
CONSISTING OF SUCH LINKS
The present invention relates to a link for chains of baking ovens which are intended to be fixed inside the oven, in particular to improve the heat exchanges between the gas phase and the solid phase. The invention also relates to a chain made up of such links.
Although not limited thereto, the invention relates more particularly to cement kilns. These are relatively long tubular ovens, rotated around their horizontal axis and which are used for clinkering by a high temperature baking process (of the order of 1250OC). The oven is heated by a flame on one side of the oven, while the dough is introduced on the opposite side. This dough is reheated as it progresses through the oven towards the flame.
For reasons of energy savings and also efficiency of cooking, it is advantageous to provide, in this type of oven, a heat exchange system between the gases heated by the flame and the material to be cooked. The most widespread system in cement works consists of providing, inside the furnace, a lining of chains arranged according to a well-defined chain link. These are chains with round or oval links, produced by a casting or forging process, generally made of refractory steel for high temperature areas but which may be non refractory for low temperatures at the inlet of the oven.
These chains are generally arranged in a curtain, that is to say attached by one end to the wall of the oven or in a daisy chain, that is to say attached by the two ends.
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These chains must not only have good resistance to mechanical and thermal stresses, but also offer the largest possible surface in order to ensure a good heat exchange between the gases and the material to be cooked and thus reduce energy consumption. This is also the reason why the chain plan of an oven is often established according to the surface of the chains.
The chains which are manufactured by a casting process must, moreover, have a suitable shape which is suitable for such a manufacturing process.
To meet these different requirements, conventional chains are made up of circular links with a round section. These chains have all
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times recently perfected by the plaintiff who developed a "D" type of chains, so called because the links, also of circular shape, have a section, not round but in the shape of a D, the flat surface being of the inner side of the links. In fact, this surface is not entirely flat but slightly curved in the direction of the center, along a radius of curvature corresponding substantially to the radius of the links.
This design has two advantages over the conventional round section. First, the contact between two entwined links is no longer a point contact but a contact over the entire width of the inner plane surface of the links, which reduces the wear of the links. In addition, the overall surface area of type D links is approximately 10% larger than that of a conventional round section link of the same mass, which contributes to better heat exchange between the gas phase and the solid phase in the furnace. .
The object of the present invention is to provide a new chain link which, for equal weight, offers a
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larger heat exchange surface than known links.
To achieve this objective, the invention provides a link of the kind described in the preamble which is characterized in that it consists of a central tubular segment, of an annular disc extending around the outer surface of said segment perpendicularly to the axis thereof and a series of fins extending radially from the outer surface of said segment and perpendicular to the disc.
This particular shape of the link, in particular the presence of the peripheral fins, significantly increases the overall surface of the link compared to a conventional link of round section and of the same weight.
This increase in the contact surface with the gaseous and solid phases in the furnace appreciably improves the heat exchanges, which results in a notable reduction in energy consumption.
Like the "D" type links, the inner surface of the link is slightly curved towards the center, along a radius of curvature corresponding more or less to the inside radius of the tubular segment of the link.
The annular disc is preferably located in a median transverse plane of the central tubular segment, while the fins are distributed on either side of the main faces of the disc.
These fins can be arranged so that those on one side of the disc are arranged, either opposite those of the other side of the disc, or staggered with respect to the latter.
The fins can also be arranged either in a symmetrical angular distribution around the central segment, or in an irregular distribution.
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The fins preferably have the same radial width as the disc and extend, in the axial direction of the segment, from one of the faces of the disc to one of the bases of the segment.
Other features and characteristics of the invention will emerge from the detailed description of a preferred embodiment presented below, by way of illustration, with reference to the single figure which shows a perspective view of a link in accordance to the present invention.
As this figure shows, the link consists of a central reinforcement in the form of a tubular segment 10 surrounded by an annular disc 12, that is to say that the section is generally in the shape of a "T" . Like the "D" type links, the internal generator of segment 10 is not straight, but slightly curved towards the center of the link along a radius of curvature, preferably equal to the internal radius of the segment. 10. This allows the entwined links to be in mutual contact over the entire surface of the width of segment 10 rather than being only in point contact. This is also the reason why the segment 10 preferably has a circular section, a section other than circular, for example oval, being however not excluded.
The disc 12 need not necessarily be in the middle of the segment 10, but, for reasons of convenience and ease of casting, the entire link preferably has symmetry with respect to a median plane of the disc 12.
On either side of the annular disc 12 are a series of fins 14 perpendicular to the main faces of the disc 12 and extending radially from the central segment 10. All these fins 14 preferably extend to the edge disc 12 and to the opposite edges of the
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central segment 10. The fins 14, on one side of the disc 12, can be arranged either opposite those of the other side of the disc, or, as shown in the figure, staggered with respect thereto. The angular spacings between two neighboring fins, on each side of the disc 12, can be regular or irregular.
The main purpose of the fins 14 is to increase the overall external surface of the link in order to improve the heat exchange between the gases and the material to be cooked and thus reduce the energy consumption and / or the weight of the chaining. The number of fins is a compromise between the desire to increase the surface of the link and the criteria of solidity and ease of manufacture. A link with an outside diameter of the order of 125 mm, an inside opening diameter of 80 mm and an axial thickness of 20 mm advantageously has eight fins on each side of the disc 12. Such a number increases the surface of the link d '' about 23% compared to a classic link without fins with round section.
Of course, the surface of the link could be increased by increasing the number of fins, but, for the same weight, the thickness should be reduced, which would be at the expense of the strength of the link. On the other hand, an excessive bringing together of the fins increases the risk of clogging of the spaces between the fins by material to be cooked.
The interior corners, in particular those at the connection between the disc 12 and the segment 10, are slightly rounded to facilitate the manufacture of the casting molds and reduce the risks of clogging by the material to be cooked.
The outer edges of the disc 12 and of the central segment 10 may be slightly rounded or
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bevelled. The same is true of the outer edges of the fins 14.
The chains made up of links as described above are made in the same way as the chains made up of conventional links, that is to say that a chain or a segment of chain is produced by casting a certain number of links nested within each other.