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Perfectionnements à l'appareillage des piédroits pour la construction des fours ou. des chambres de combustion
Les températures développées dans les fours et les foyers modernes, le tourbillons de flammes qui résultent de 1* utilisât ion de l'air soufflé dont le tirage de la cheminée est incapable d'arrêter le mouvement giratoire, les zones de surpressions locales qui se forment par suite constamment dans certains points et ne peuvent entrer en équilibre aveo la dépression existant dans le reste du foyer, réduisent la durée des garnitures réfractaires à tel point que leur désagrégation peut devenir, dans certai- nes exploitations, la cause de graves mécomptes.
Dans de nombreux, types de fours: ou de chambres de combustion,, le cadre réservé aux. maçonneries devant rester absolument rigide, les dispositions adoptées en métallurgie pour com- penser la dilatation, telles que l'emploi de cercles ou darmatures avec ressorts sont irréalisables
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La présente invention a pour objet des prooédés de construction des piédroits de fours et de chambre de combustion reposant sur d'autres principes.
Ces prooédés consistent à relier les pièces qui composent les piédroits entre elles et à des armatures métalliques par des systè- mes d'accrochage qui diffèrent suivant que les formes des fours des chambres de combustion ou des chaudières con- duisent à disposer ces armatures horizontalement ou ver- ticalement, et suivant que les piédroits sont pleins ou creux,avec circulation d'air, mais dans tous les cas présentent beaucoup de souplesse, évitent les déformations de maçonneries et facilitent les mouvements de dilatation ou de retrait .
En outre de l'amélioration du rendement qui en résul- tela possibilité de construire des murs creux est d'ail- leurs particulièrement intéressante car l'attaque des produits réfractaires par les cendres en fusion et leur ramollissement sous Inaction des températures élevées, sont considérablement: réduits lorsque chaque brique, au lieu d'être calorifugée dans un mur plein peut céder con- tinuellement, même une faible partie des calories qu'elle absorbe sans arrêt .
,Que les murs soient pleins ou creux, les déplacements des briques dans levons de l'épaisseur des piédroits sont les seuls qu'il y ait lieu d'empêcher pour éviter leur chute tandis qu'il est indispensable, par contre, pour supprimer les causes de déformation ou d'éclatement, de faciliter les autres mouvements .
Dans les murs pleins, le flambage est empêché par un appareillage à emboîtement ; dans les murs creux à circulation horizontale, des ronds en fonte bloques sur les butées des boîtes à mu- railles, suffisent à empêcher que la chemise intérieure
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nepprenne une forme convexe ; dans les mura creux à circulations verticale, des piliers renforces par quelques assises accrochées, évi- tent également les déformations .
L'invention comporte d'autre part quelques varian. tes ayant pour objet .{tans le cas 'de murs creux à circulation dair hoir- zontale : de renforcer des assises accrochées, de donner plus d'amplitude aux mouvements verticaux de la paroi se trou- vant au contact du 'four, de permettre le remplacement des barres rondes d'accorchage par des tubes avec circulation deau; de modifier la position des boîtes à murailles et le mode d'accrochage dans ces boîtes des fera ronds d'armature de manière à éviter les réductions de la section des carneaux de circulation a 1* aplomb de ces bottes;
enfin d'adjoindre des armatures verticales - pour consolider les zones de remplissage ,dans le dispositif prévu pour la construction des murs pleins de modifier la forme des,pièces d'emboitage à double queue d'aronde de manière, le reste de la cons- truotion étant identique, à ménager, dans de tels murs, de petites circulations d*air horizontales ou verticales.
D'autres caractéristiques de l'invention résulteront d'ailleurs de la description qui va suivie :
Au dessin annexé qui représente à titre dexemple, une réalisation pratique de ces différents procédés :
La figure 1 est une coupe en élévation d'un piédroit plein dans le cas de poutrelles d'accrohage horizontales;
La figure 2 est une coupe suivant l'axe A-A de la figure 1 ;
La figure 3 est une coupe suivant l'axe B-B de la figure 2 ;
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La figure 4: est une vue perspective de ce même pié- droit en cours de montage ;
La figure 5 est une coupe horizontale de l'um des angles de ce même piédroit ;
La figure 6 est une vue en élévation d'un piédroit plein dans le cas de poutrelles d'acrochage verticales;
Les figures 7 et s sont des coupes suivant les axes C-C et D-D de la figura 6 ; la figure 9 est une vue en perspective d'une portion de piédroit avec circulation d'agir horizontal ;
Les figures 10, 11 et 12 sont des coupes verticales du méme dispositif suivant les axes E-E, F-F, G-G de la figure 13 ;
Les figures 13 et 14 sont des coupes horizontales suivant les axes H-H, J-J de la figure 10 ;
La figure 15 est une vue en perspective dune por- tion de piédroit avec circulation d'air verticale ;
La figure 16 est! une coupe verticale suivant l'axe K-K de la figure 19 ;
Les figures 17 et 18 sont des coupes verticales sui- vant les axes L-L et M-M de la figure 16 ;
La figure 19 est une coupe horizontale suivant l'axe N-N de la figure 16
Les figures 20, 21 et 22, sont des coupes verticales suivant les axes O-O, P-P, Q-Q de la figure 23 montrant des variantes des figures 10, 11 et 12 ;
La figure 23 est une coupe suivant l'axe R-R de la figure 20 -
Les figures 24 à 27 représentent le dispositif à circulation d'eau ; !
La figure 24 est une coupe verticale suivant l'axe S-S de la figure 25 ;
La figure 25 est une coupe horizontale suivant l'axe
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T-T de la figura 26;
Les figures 26 et 27 sont des coupes verticales suivant les axes U-U et V-V de la figure' 24;
La figure 28 est une vue perspective montrant une autre disposition des boîtes à murailles ;
La figure 29 est une coupe horizontale du piédroit montrant ces boites à murailles et les armatures verti- cales, par laxe X-X de la figure 30 ;
La figure 30 est une coupe verticale par l*axe Y-Y de la figure 29 ;
La figure 31 est une vue correspondante en éleva * t'ion ;
La figure 32 est une coupe verticale par l'axe Z-Z de la figure 29;
La figure 33 est une coupe horizontale montrant la modification des pièces d'emboîtage pour permettre une circulation verticale ;
La figure 34 est,une coupe verticale dans le cas d'une circulation horizontale .
Les appareillages métalliques des piédroits repré- sentés aux figures/5 8 se composent de carcasses métal- liques rigides dans lesquelles des poutrelles d'accro- ohage sont assemblées, soit verticalement, soit horizon- talement, suivant la forme des fours, des chambres de combustion ou des chaudières . Ces poutrelles da'ccorchage sont noyées dans la maçonnerie et formées de fers à I sur l'aile desquels lés pièces réfractairs sont solidement encastrées à l'aide de mortaises .
Ces poutrelles peuvent être horizontales ou verti- cales .
Les poutrelles d'accrochage horizontales 1 (fig. 1 à 5) devant suivre les mouvements de la maçonnerie, sont maintenues par des poteau intermédiaires formés de fers "1"2 et par des poteaux d'angoes 3 (figure 5) composés
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d'un fer "I" 4 et d'un fer "U" 5 accolés , Au lieu d'être fixées à l'aide de rivets ou de boulons, les poutrelles horizontales portent, à leurs extrémités des encoches qui s'encastrent dans l'aile des fers des poteaux et leur donnent la possibilité de monter ou de descendre pour suivre le mouvement des maçonneries .
Les poutrelles d'accrochage verticales 6 d'un emploi courant (fig. 6 à 8) ne présentent aucune caractéristique spéciale car les mortaises, des pièces réfractaires donnent suffisamment de jeu pour ne pas s'opposer aux légers dé- placements .
Les appareillages réfractaires de ces piédroits pleins sont formés de pièces ou blocs à emboîtement qui se trouvent toujours accrochés au moins sur une face.
Ces appareillages empêchent les briques de se déboîter, supposent à la poussée du flambage, donnent une certaine aisance à la maçonnerie qui facilite la dilatation et permettant l'utilisation de deux produits réfractaires de qualités différentes dans l'épaisseur des murs. Les blocs placés à 1* extérieur, de la garniture 7 maintenus à laide d'encoches 8 sur les poutrelles d'acorhcage 1 et 5 sont reliés horizontalement et encastrés solidement avec les' blocs 9 placés du coté du feupar des pièces réfractaires 10 à double queue d'aronde qui s'ajustent dans des mortai- ses 10.
Les pièces composant cet appareillage à emboîte- ment sont moulées de façon qu'une conicité calculée permet- te du jeu en opaque point du système et, grâce au croiser ment des joints et à leur jonction au sommet, l'étanchéité reste absolue .
Il n'est pas toujours nécessaire que les pièces soient encastrées les unes dans les autres dans toutes les assises. Lorsque les piédroits sont peu élevés, des piliers ou des rangées de briques accrochés de place en
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place, suffisent pour empêcher les déformations. Dans les mura peu épais les queues d'aronde peuvent être supprimées et les pièces sont alors emboîtées directement sur les fera .
Dans le cas où. par suite de l'élévation de la tempé- rature des fours et des chambres de combustion, il de- , tient nécessaire pour refroidir les garnitures réfractai- rest récupérer les chaleura perdues ou pallier aux incon- vénienta des refroidissements brusques de permettre des circulations d'air froid à l'intérieur des piédroits, les' appa/reilages réfractaires et métalliques sont éta- blies. différemment .
Comme les circulations d'air réduisent considérable- . ment la températures l'intérieur des piédroits, ilsuffit que les rangées de pièces; réfractaires placées dans le même:plan que les poutrelles d'accorchage soient solide- ment emboîtées et par suite les zones de remplissage intercalées entre les assises ainsi maintenues peuvent être construites eh briques rectangulaires. L'appareilla- ge à emboîtement qui, dans les murs pleins, encastre cha- que pièce* devient inutile et un espace peut 'être facile- ment réservé, entre les zones de remplissage séparant les assises accrochées, pour laisser l'air circuler suivant les convenances et les conditions d'emploi, On peut alors considérer les piédroits comme formés de deux chemises.
Ces deux chemises séparées par une gaine d'air, sont reliées et solidement entretoisées. soit horizontalement, soit verticalement, par les assises'accrochées qui évi- tent leur flambage et cloisonnent en même temps l'espace vide qui les sépare en formant des carneaux dans lesquels; l'air passe libremnt .
Les appareillages, métalliques extérieurs employés dans les murs creux: sont à peu près identiques à ceux des
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murs pleins. Les poutrelles dtaccrochage assemblées sur des cadres métalliques fixes qui constituent la charpente et assurent la rigidité de tout le système, sont horizon- tales ou verticales suivant le sens de la circulation de l'air et noyées dans la chemise extérieure . D'autre parti la gaine d'air séparant les deux chemises composant le piédroit est utilisée pour loger une armature de là chemise intérieure qui maintient l'aplomb de celle-ci tout en permettant les mouvement de dilatation et de re- trait .
Enfin les systèmes d'accrochager servant à entretoiser la chemise intérieure sont assemblés, par l'intermédiaire des poutrelles d'accrochage et parallèlement à elles sur les appareillages métalliques extérieurs et varient par suite de mime suivant que la circulation de lTair est horizontale ou verticale
Ces différentes dispositions peuvent être réalisées de la façon suivante
Lorsque la circulation de l'air doit être horizontale (fig. 9 à 12), les poutrelles d'accrochage extérieures ,la sont noyées horizontalement dans la maçonnerie de la chemise extérieure 13 du piédroit, qui peut être faite en briques rouges . Les pièces accrochées de la chemise in térieure 14 sont toutes enfilées dans des barres rondes en fonte 15 maintenues dans des boites à murailles 16 .
Ces boîtes à murailles reliées aux poutrelles d'accrocha- ge par des oreilles 17 encastrées dans des piliers 18 en briques réfraciaires. supportent et fixent solidement ces tonds qui peuvent 'être ainsi démontés facilement et conservent toute liberté pour se dilater.
Des pièces réfractaires 19 percées d'un trou de quelques millimètres de diamètre par lequel elles sont suspendues sur les ronds en fonte , oscillent autour de cet axe. d'un côté, elles
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sont juxtaposées à la chemise extérieure et de l'autre, elles reoouvrent la chemise intérieure du piédroit sur toute son épaisseur.' Ces pièces cloisonnent ainsi les deux chemises séparées par une gaine d'air 20 et les entretoisent tout en permettant de légers mouvements dans le sens vertical ,Entre les assises formées par les pièces suspendues 19, les zones de remplissage de la chemise intérieure sont formées de briques réfractai- res rectangulaires qui,
se trouvent exposées au feu sur l'une de leurs faces et refroidies de l'autre. Pour donner un peu de' fruit à la paroi du coté du feu, il est préférable de placer, à la base des briques plus longues qu'à la partie supérieure et la longueur desièces sus- pendues est réduite proportionnellement .
Les boîtes à murailles portent un crochet 21 soute- nant un fer rond 22 dans lequel s1enfilent' deux pièces réfractaires 23 délimitant un carneau de circulation d'air 24 au droit des piliers de façon à éviter que 1' .assise en pièces réfractaires suspendues ne soit inter- rompue en face des boîtes à murailles . Les poteaux d*angles peuvent être constitués par deux fers "U" accolas 25 dont l'un porte sur son ême une cornière rivée 26.
Dans ces angles, la'chemise extérieure comporte un massif 27 pour contenir les boîtes à murailles placées à l'ex- trémité des piédroits et garnir le poteau d'angle . Les poteaux intermédiaires 28 consolidant les poutrelles d'accrochage le long du piédroit ne sont plus encastrée dans les poutrelles horizontales comme dans les murs pleins .Placés en dehors de la chemise extérieure, ces poteaux intermédiaires sont reliés aux poutrelles d'ac- oroohage horizontales par quatre boulons et leur flam- bage est compensé par un matelas en bois dut et des rondelles Belleville ,
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Lorsque la circulation de l'air doit être verticale (fig.
15 à 19) les poutrelles dtaccrochage 29 sont disposées dans le même sens sur toute la hauteur du piédroit et encastrées dans des piliers 30 distants de un mètre environ, qui s'avancent jusqu'à la chambre de combustion et sont formés de pièces réfractaires à emboîtement comme les murs pleins décrits précédemment.
Les zones de remplissage 31. comprises entre ces piliers sont faites en briques rouges dans la chemise extérieur re 32 et en briques réfraires rectangulaires dans la chemise intérieure 33, L'air circule dans le carneau
34 formé entre des deux chemises et les piliers. En outrée, pour éviter le flambage, les zones de remplis- sage de la chemise!intérieure comportent de place en place, dans le sens de la hauteur, une assise de pièces accrochées en matière réfractaire 35 maintenue par une barre ronde en fonte 36 comme dans la circulation horizontale, mais ces pièces sont plus caurtes car au lieu de cloisonner la gaine d'air elles doivent la rétrécir le moins possible .
Les ronds en fonte sont fixés dans des bottes à murailles 37 placées dans les piliers et formées de pièces réfractaires renforcées par des fers plats ,
Ces différents systèmes d'accrochage permettent de construire des piédroits qui offrent une très grande résistance aux renversements tout au moins tant quTils ne sont pas désagrégés par la fusion des produits réfrac- taires .
Par contre, les mouvements dans le sens de la hauteur des piédroits sont seulement limités par la pe- santeur qui les rend réversibles et dans le sens de la longueur, les mouvements peuvent être facilités dans la limite où ils spnt nécessaires, par l'emploi de joints de dilatation que les fumistes ménagent au moment de la
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construction ,
Parmi les variantes que peut présenter l'invention, les fig.
20 à 23 montrent une nouvelle disposition des boîtes 16 tendant à renforcer les assises accrochées ,
Pour éviter que les barres rondes 15 n'échappent par suite de la montée des piédroits, la face 51 de la boite à murailles 16a coté opposé aux oreilles 17, est entièrement fermée et l'ouverture 52 pour le passa- ge des barres est ménagée dans la face supérieure 53 Les dalles d'accrochage,protant les barres rondes peuvent ainsi monter ou descendre de 10 à 12 centimè- tres, et, par suite, donner lieu à des mouvements qui dépassent les"variât ions de dimensions auxquelles peu- vent donner lieu les piédroits les plus élevés par suite de. leur dilatation ou de leur retrait sous l'in- fluence des différences de température .
Le crochet 21 soutenant le fer rond 22 qui, dans le dispositif .des- fig. 10 à 12, maintient les pièces 23 est supprimé. Les pièces réfractaires analogues et 23a sont coniques/retenues par les dalles adjacentes 19a de conicité inverse qui sont enfilées dans les barres rondes ,
Pour mieux réister au travail de cisaillement résultant des mouvements des piédroits, les dalles d'accrochage 19 ont une grande hauteur et une épaisseur réduite
Les barres rondes 15 peuvent d*autre part être remplacées par des barres de section quelconque, par des poutres creuses ou par des tubes de chaudière , De plus, en vue de refroidir les boîtes à murailles et les pièces réfractaires du système d'accorchage, d'ob- tenir par suite une meilleure conservation de ce système,
d'abaisser la température dans les carneaux d'air et au besoin de réchauffer une partie de lea-u. d'alimentation '
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de la chaudière, on peut établir une circulation dteau dans ces tubes ,
Les principales dispositions envisagées à cet effet sont représentées aux fig, 24 à 27.
Le tube 54 destiné à l'accrochage des briques est refroidi par l'eau venant d'un collecteur 55 qui, après avoir traversé le tube 54, est renvoyée dans un deuxiè- me collecteur. La tuyauterie réunissant le tube d'ac- crochage 54 au collecteur 55 placé à l'extérieur du piédroit comporte, à son entrée dans le carneau de cir- culation d'air, entre les deux chemises constituant le piédroit, une pièce d'étanchéité 56 qui permet les variations dé niveau du tube 54 consécutives aux mou- vements verticaux des parois au contact du feu. Les différentes sections de tubes d'accrochage sont reliées entre elles, dans la longueur du piédroit, par des cou- des flexibles formés par un tube d'acier 57 recourbé en ? et par les extrémités étirées 58 des tubes d'accro- chage.
La liaison estassurée par des brides 59 d'un diamètre inférieur à la section des trous des pièces réfractaires afin d'en faciliter le passage .Pour maintenir solidement tout l'appareillage, les boîtes à murailles 16b épousent la forme des .tubes coudés-. Les collecteurs distribuant leau dans les tubes d'accror- chage sont alimentés par un réservoir, et une pompe fonctionnant à faible pression assure une circulation continue. Des regards ménagés à l'extrémité de chaque carneau, dans la paroi extérieure, permettent, en cas de fuite et jusqu'à ce que la réparation soit possible, d'arrêter sans grand inconvénient, la circulation de l'eau dans une série de tubes .
Suivant une autre variante représentée fig. 28 à 22, les boîtes à murailles sont modifiées de manière
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à éviter la réduction de la section du carneau de circulation produite par les piliers 18 (fig, 5) dans lesquels ces; boîtes sont encastrées. Les poutrelles d'accrochage 18 noooupant plus alors toute lépais- saur du mur extérieur 13 du piédroit, il en résulte que les nouvelles bottes 16c accrochées après elles par les oreilles 17 se trouvent également noyées dans la partie arrière de oe mur 13 . Pour permettre néanmoins le montage dans dea conditions analogues des pièces réfraotairea 19 enfilées sur une barre ronde 15,
ces bottes 16c présentent symétriquement doux larges ouver- tures 63 dans chacune desquelles deux bossages 64 font saillie sur la face arrière ,Ces bossages présentent intérieurement un!profil circulaire de manière à servir de palier d'oscillatin au noyau cylindrique 65 soli- daire de l'agrafe 66 introduite entre elles . Ces agra- fes, qui sont soutenues d'autre part par la rampe 67 ménagée à la partie, inférieure de la boîte 16b, peuvent ainsi suivre les mouvements verticaux résultant de la dilatation et du retrait de la paroi intérieure de la chambre de combustion .Elles sont percées à l'ar- ri ère en 68 pour le passage des barres 15 dans lesquel- les sont enfilées dans les conditions ordinaires, les pièces réfractaires 19 .
Suivant un/eutré perfectionnement, les zones de remplissage entre les assises de pièces accrochées sont consolidées à l'aide d'armatures verticales suspendues sur deux barres rondes horizontales 15 .
Ces armatures sont constituées par des pièces en fonte 69 à section en T suspendues à deux barres 15 disposées l'une au-dessus de l'autre par deux bielles 70 enfilées sur ces barres et permettant de légers mouvements verticaux. Ces pièces 69 dont la hauteur
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correspond aux zônes de remplissage sont placées en quinconce tous les deux ou trois mètres et reposent à leur partie inféreieur sur des pièces réfractaires 71 formant console . Sur ces pièces 69 viennent s'en- castrer des pièces réfractaires 72 et 72a présentant une mortaise en T et ayant une forme dissymétrique de façon à faciliterile croisement des joints des briques qui les entourent .
Un léger décrochement 73 de la che- mise extérieure du piédroit compense la réduction de section des carneaux,de circulation d'air au droit des assises ainsi verticalement accrochées .
Enfin, le système d'accrochage à l'aide de pou-', trelles horizontales et de pièces d'emboîtement prévu (fig. 1 à 5) pour la construction des murs pleins peut être modifié très simplement pour ménager des circula- tions d'air horizontales ou verticales de faible sec- tion permettant d'abaisser la température des parois et de récupérer par l'échauffement de l'air une partie de la chaleur .
Il suffit à cet effet de remplacer les pièces 10 â double queue dtaronde par des pièces 10a ou 10b dans lesquelles les queues d'aronde sont séparées par une partie de plus grande largeur sur laquelle viannent prendre appui les assises 7 et 9 du piédroit. Les piè- ces 10a (fig. 33) sont empilées vertioalement et déter- minent des carneaux de circulation verticale 61. Les pièces 10b (fig. 24)sont disposées en assises horizon- tales et déterminent des carneaux de circulation hori- zontale 68 .
L'invention bien entendu n'est pas d'ailleurs limitée aux dispositions constructives décrites et représentées qui nont été choisies qu'à titre d'exem- ple et peuvent évidemment subir des modifications de
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détail pour s*adapter' aux différents types de fours et de foyers
1 REVENDICATIONS
1 - Piédroit de four, chambres de combustion et autres, caractérisé en ce qu'il comprend des assises dont les éléments de maçonnerie sont accrochés par des encoches (8) au moins sur l'une de leur faces, sur des poutrelles d'accorcnag (1,6,12,29) solidaires de la charpente du four,
de façon à permettre le déplacement de ces éléments sous l'effet de la chaleur dans les directions autres que celle de l'épaisseur du piédroit.
2 - piédroit suivant 1 , caractérisé en ce que lesdites poutrelles d'accrochage (1) sont supportées horizontalement et assemblées librement, par exemple ' par mortaises, sur les poteaux (2) de la charpente, de façon à pouvoir se déplacer verticalement ,
3 - Piédroit suivant 2 . caractérisé en ce que les éléments de maçonnerie sont en outre assemblés entre eux par emboîtement au moyen de pièces (10), par exemple à double queue d'aronde, en matière réfractaire et laissant un certain jeu ,
4 - Piédroit à circulation d'air suivant 2 ou 3 , caractérisé en oe que..lorsque la circulation dair est horizontale, le's poutrelles d* accrochage horizon- tales sont noyées dans une chemise extérieure (13) et les éléments:
accrochés (19) servant d'entretoises entre cette chemise extérieure et une chemise intérieure (14) sont enfilés sur des barbes rondes' (15) supportées par des bottes à murailles (16) d'une part accrochées aux poutrelles d'accrochage (12) et d'autre part encastrées dans des piliers de briques réfractaires (18) .
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