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BREVET D'I N V E N T I ON, Perfectionnements apportés aux fours de Grillage ou @alcination des Minéraux sulfureux ou autres matières.
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Cette Invention se rapporte aux fours à soles hélicoï- dales utilisés pour le grillage, la calcination, le séchage., etc.. des minerais sulfureux ou toutes autres matières, et en particulier à ceux comportant une chambre centrale de grandes dimensions et la division, l'avancement et le brassage de la matière en traitement à l'aide de mouvements combinés des bras rableurs ainsi qu'il fut préconisé antérieurement par Monsieur
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ri r .. , J..e'BRAC.
"1 @ Dans tous les fours à soles hélicoïdales en usage, la @ matière en traitement est découpée et propulsée par tranches successives par des bras râbleurs qui sont tous montés rigide- ment sur un arbre central vertical et ne peuvent se mouvoir en aucun sens indépendamment de lui. Ils sont par conséquent sou- levés à des instants déterminés, solidairement avec cet arbre
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d'une hauteur telle que-les parties inférieures des bras for- mant en général, des dentures passent, au-dessus de la couche de matière à griller; puis après avoir tourné avec l'arbre central d'un certain angle, ces bras s'abaissent solidairement avec l'arbre pour s'enfoncer à nouveau dans la couche de mine- rai, y découper une tranche/et la faire progresser.
La présente Invention réside en un ensemble de perfec- tionnements et leur combinaison particulière. Elle se carac- térise notamment en ce que les bras au lieu de subir pério- diquement des soulèvements et abaissements verticaux solidai- rement avec l'arbre central peuvent tourner indépendamment autour de leur axe propre, de l'angle nécessaire pour dégager leurs organes de râblage de la matière et les y enfoncer à nou- veau par rotation en sens inverse sur eux-mêmes.
Elle présen- te des moyens permettant la réalisation de ce nouveau système de découpage en combinaison avec les divers organes imprimant les autres mouvements aux bras râbleurs, et elle apporte aux fours diverses modifications résultant de l'application de ce nouveau système et de nouveaux moyens de mise en mouvement et d'arrêt des bras dans tous les fours à soles hélicoïdales au début et à la fin de chaque série de périodes de découpage, avec grande chambre centrale ou sans aucune chambre centrale.
Elle précise enfin la constitution de l'arbre central portant les bras et des joints entre les parties fixes et les organes en mouvement, conçus pour permettre la réalisation des nou- veaux mouvements des bras.
Le dessin annexé à titre d'exemple représente :
Figures 1 et 2, les perfectionnements faisant l'objet de l'invention appliqués à un four à soles hélicoïdales et à grande chambre centrale tournante, ce four étant montré en
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élévation - coupe diamétrale figure 1 et en plan - coupe fi- gure 2.
Figures 3 et 4, le mécanisme de ce même four à plus grande échelle, vu également en élévation-coupe et en plan- coupe.
Figures 5 et 6, ces mêmes perfectionnements appliqués à un four également à soles hélicoidales mais sans chambre centrale, la partie supérieure de ce four portant le mécanis- me étant seule montrée en élévation-coupe diamétrale fig.5, et en plan figure 6.
Figure 7, une vue de détail à plus grande échelle, en élévation d'une butée d'arrêt telle que celles visibles fige 5 et 6.
Figure 8, une vue de détail, en élévation et correspon- dant à la vue en plan figure 6, du système de débrayage du mouvement de la couronne.
Figures 9 et 10, une variante de réalisation et d'appli- cation de ces mêmes perfectionnements modifiant quelque peu la disposition des organes du mécanisme sans changer leur action caractéristique sur l'arbre central et les bras râbleurs, cette variante étant montrée par une élévation-coupe diamé- trale figure 7 et une vue en plan figure 10.
Figure 11, une vue partielle en élévation-coupe à gran- de échelle de l'arbre central et d'un des bras râbleurs.
Figures 12 et 13, deux coupes transversales de l'arbre central, correspondantes à la figure 9 et faites la première au niveau d'un des bras râbleurs, la seconde au-dessus des bras.
Figures 14 et 15 la constitution particulière des joints placés au sommet et à la base de-la chambre centrale tournante
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d'un four du type de la figure 1.
Figures 16 et 17, la constitution des joints placés aux orifices de passage des bras râbleurs dans la paroi de la chambre centrale tournante., la figure 16, étant une coupe partielle verticale et la figure 17 une coupe horizontale correspondante.
Le four perfectionné des figures 1 et 2 avec chambre centrale, a la constitution suivante .
Une enveloppe en tôle,1, assise sur poteaux en fer ou maçonnerie,2, contient les soles en réfractaires 4 de forme hélicoïdale.
Cette tôlerie garnie intérieurement de briques réfrac- taires 5, possède à l'extérieur des portes 3 en nombre voulu,
A l'intérieur des soles, dans un grand espace central, une plate-forme 6 supporte, un cylindre en tôle 15 garni extérieurement de briques réfractaires ou calorifuges 16.
Cette plate-forme prolongée par une grosse vis 7 munie de filets 8 au pas de la sole 4, est supportée et équilibrée par l'intermédiaire d'un pivot 68, du roulement à billes 9, du palonnier 10, des câbles 11, des poulies 12, d'un arbre 13 et du contrepoids d'équilibre 14.
Le cylindre en tôle 15 pourvu de regards 17 en nombre suffisant pour visiter, ringarder et nettoyer les soles possè- de également des ouvertures ovales 18 pour le passage des bras 24.
Ces bras, en nombre convenable 3 ou 4 par exemple, sont prolongés par des avant-bras 26, oscillant dans des paliers 30, fixés à des consoles en fer 27.
Ces consoles sont elles-mêmes fixées à une colonne verticale 2 0 reposant et tournant-librement dans le moyeu de
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la plate-forme 6 par l'intermédiaire du pivot 22, les colliers de centrage 2 1 rattachés au cylindre 15, le collier de guidage supérieur 59 tenu dans une charpente assemblée à même sur l'enveloppe extérieure 1 du four.
A l'intérieur de la colonne 20, un axe central 35 sus- pendu à une butée à billes 38 et guidé à la partie inférieure dans un support 36, reçoit des secteurs dentés 39 engrenant avec des pignons 40 calés sur les avant-bras 26.
Les bras reçoivent un mouvement angulaire en même temps qu'une rotation d'une part par le plateau manivelle 48 (Fig.2 et 4) une bielle 49, une crosse 55, une articulation 50, un levier 23 calé sur la colonne 20; d'autre part le plateau mani- velle 51, une bielle 52, une crusse 53, un levier 32, calé sur l'arbre vertical 35.
Les plateaux manivelle 48 et 51 montés sur un même arbre 43 sont actionnés par un moteur électrique 47 à réducteur par roue et vis sans fin 45, un train d'engrenage 46 dont les 2 roues ont des nombres de dents premiers entre eux, c'est-à- dire de façon que toutes les dents de l'une des roues appuient successivement sur toutes les dents de l'autre roue et donnent ainsi la même fatigue et la même usure à toutes les dents de la roue à vis sans fin du réducteur 45.
Les mouvements et courses angulaires des bras sur la sole sont réglés à volonté par les plateaux manivelle 48 & 51 à course variable et par le décalage de ces plateaux l'un par rapport à l'autre.
Les consoles 27 supportent des volets 41 venant glisser sur des renforts 42, fixées sur le cylindre en tôle 15, autour des ouvertures 18.
Des joints d'amiante 43 et 44 entre les bras et avant- bras et entre les volets 41 et les renforts 42, empêchent la
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température élevée de$bras et'de la matière en cours de grilla- ge de pénétrer dans la chambre centrale. Ces joints peuvent être en étoffe d'amiante plissée du genre décrit plus loin pour un joint de sortie de l'arbre central des fours à sole ; hélicoï dale ordinaire (Fig. 9) et représenté figures 16 et 17.
A la partie inférieure du four une couronne dentée 56 reposant sur une couronne d'assise 57 et sur des fers 58 sup- porte un guide 60 muni de clavettes 61 pénètrant dans,les rai- nures verticales 62 de la vis 7.
Une vis sans fin 63 calée sur l'arbre 64 et actionnée par la poulie 65 fait tourner tout l'ensemble mécanique du four.
Un gros écrou 66 fixé sur les fers 58 ou autre support approprié muni de filets correspondants à ceux de la vis 7 supporte cette vis à rainures conjointement avec le contre- poids d'équilibre 14 et transforme le mouvement de rotation imprimé par la vis 7 à la couronne dentée 56 en mouvement hé- licoïdal de pas égal à celui de la sole.
Deux guides 67 le long desquels coulisse le palonnier 10, une collerette 81, à la partie inférieure de l'écrou 5, complotent la guidage avec le collier 59 à la partie inférieure du four.
Des joints hydrauliques ou analogues 69 et 70,assurent l'étanchéité. Ces joints peuvent également être constitués par une cuvette de faible hauteur et une toile d'amiante plis- sée maintenue par un cerclage métallique comme indiqué figures 14 et 15 et semblables au joint décrit plus loin pour la sor- tie d'arbre central du four à sole hélicoïdale, sans chambre centrale (fig.9). Dans la figure 12, le cercle 170 porte des mortaises 169 coulissant verticalement sur glissières 168 qui
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montent et qui descendent. me circulation d'eau est établie dans chaque bras par le tube 71, la colonne 20, le tube ?2 en partie flexible, l'avant-bras 26, le tube 73, l'extrémité des bras et ressort par la busette 74 dans la cuvette 75 pour évacuer finalement par le tube 76 à l'intérieur de la vis 7 vers l'égout.
Un bras usé est remplace très facilement par l'intérieur en débridant au droit du joint 43. Ce démontage est effectué par l'enlèvement de quelques boulons seulement. Les matières à griller arrivent par un distributeur 78 et sortent à la fin du grillage par une trémie spéciale 79.
Des collerettes en fonte spéciale 37 formant joint de sable sont fixées sur le cylindre 15 pour assurer l'étanchéité d'un étage à l'autre le long de la spire et retenir en même temps les briques calorifuges 16.
L'arrêt du moteur des bras pendant le descente est assuré par un interrupteur fin de course 34. Mie tringle 25 munie de 2 butées réglables 28 venant en contact tantôt l'une/ tantôt l'autre avec le support fixe 29 détermine le déplacement de l'interrupteur 34.
A la fin de montée pour l' ensemble, le levier coudé de l'interrupteur 34 vient se placer sous le levier 31 qui coupe le courant. Ce levier est réglé en position pour que les raclettes 19 soient relevées sur l'horizontale pour la période de descente de tout l'ensemble.
A la fin de la descente, l'interrupteur revient à sa position première et rétablit le courant dans le moteur 47, par l'effet de la butée 33 sur le levier coudé de l'interrup- teur 34.
Le fonctionnement du four ese le suivant: si on sup-
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pose tout le système de la plateforme arbre et bras dans la position basse montrée figure 1, la roue dentée 56 actionnée par la vis sans fin 63 tourne lentement dans le sens figuré par la flèche F, elle entraine par les cales 61 et les rainu- res verticales 62, la vis 7 qui tourne en s'élevant suivant le pas de l'hélice, entrainant dans son mouvement hélicoïdal toute la plateforme 6, le cylindre intérieur 15, l'arbre central 20 et les bras, ainsi que tous les mouvements qu'elle supporte.
En même temps le moteur 47 se mettant en marche, l'ar- bre 43 est animé par le plateau manivelle 48, la crosse 55, la bielle 50, le levier 23 d'un mouvement de va-et-vient hori- zontal de l'amplitude que l'on désire.
Simultanément, le plateau manivelle 51 actionnant par la crosse 53, le levier 32, l'arbre vertical 35, les secteurs dentés 39 et 40, donne à chacun des bras un mouvement alter- natif de rotation sur lui-même et le retour en sens inverse d'environ 1/4 de tour.
En donnant à ce mouvement la grandeur voulue combinée avec le mouvement de va-et-vient angulaire horizontal précé- dent on découpe, à l'aide de chaque bras et à chaque tour de l'arbre 43 une tranche de matière à griller sur la sole et on la transporte à une certaine distance dans le sens' de la pente descendante.
Il suffit de caler les deux plateaux manivelle 48 et 51 de façon appropriée l'un par rapport à l'autre.
Ce mouvement de découpage et de transport de la ma- tière se produit de très nombreuses fois pendant que la gran- de plateforme fait un ou plusieurs tours ou fractions de tour.
A ce moment, un débrayage extérieur au four se produit
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et la poulie 65 se met à tourner en sens inverse.
En même temps la tringle 25 met l'interrupteur 34 en contact avec le levier 31 et arrête le mouvement de découpage des tranches de matières à griller, les raclettes des bras étant relevées pour la descente.
Si besoin était, cette position peut être bloquée par un électro de frein sur le moteur. La partie basse des bras étant ainsi relevée et le débrayage extérieur de la poulie 65 se produisant, la plateforme part en descendant, d'un mouvement hélicoïdal en sens inverse et revient au point de départ. A ce moment l'interrupteur revient à sa position première et remet le courant sur le moteur 47, en morne temps qu'un autre débraya- ge change la marche de la couronne dentée.
Tous les mouvements recommencent alors une nouvelle période.
Le refroidissement des bras peut se faire aussi bien par un courant d'air soufflé par un ventilateur que par un courant d'eau.
Enfin dans le cas de minerais peu riches en soufre ou de matières inertes qu'il faut chauffer, on peut réchauffer la sole inférieure par la combustion des gaz d'un foyer ou d'un gazogène dans la chambre 77, sous la sole inférieure, ou direc- tement sur les soles portant la matière.
Grâce au nouveau dispositif de découpage de la couche de minerais en grillage, ce four est simplifié et peut avoir une hauteur moindre que les fours à soles hélicoïdales construits antérieurement. En effet les bras n'ayant plus à se mouvoir verticalement à chaque mouvement de découpage, cet ensemble qui était lourd à manoeuvrer n'a plus besoin d'être équilibré et de plus la hauteur de chacune des soles hélicoïdales, c'est
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-à-dire le pas de l'hélice génératrice de la sole peut être diminué de la valeur du soulèvement précédemment pratiqué, ce qui permet un grillage plus favorable. Par ailleurs, des ner- vures radiales 80 sous les dalles réduisent au minimum la sec- tion de passage des gaz créant ainsi une surchauffe des soles en même temps qu'une meilleure oxydation par brassage des gaz.
Entre deux nervures radiales les gaz sont détendus facilitant la retombée des poussières en suspension. Ces nervures ont éga- lement pour effet de rejeter le courant desgaz vers la périphé- rie, l'obligeant à un plus long cheminement et une meilleure, combustion de la matière.
La vis 11, la plateforme 6 et toutes les pièces qu'elle supporte peuvent, dans certains cas, être équilibrés par de l'eau sous pression arrivant dans un cylindre et sous un pis- ton sous la vis 11. En augmentant par une pompe ou en diminuant par un échappement d'eau approprié la pression sous la vis 7, on peut aussi faire monter ou baisser la chambre centrale du four toute entière par pression d'eau qu'on fait varier par les moyens employés dans les presses hydrauliques avec cylin- dre et piston et qui sont suffisamment connus pour qu'il ne soit pas utile de les décrire.
Les nouveaux dispositifs caractéristiques de l'inven- tion sont également applicables -en totalité ou en partie - aux fours à soles hélicoïdales ne comportant pas de grande chambre cen traie tournante et les figures 5 à 8 d'une part, 9 à 13 d'autre part, montrent deux dispositions constructives un peu différen- tes réalisant cette application, les organes assurant la rotation des bras rableurs sur eux-mêmes pour fractionner la matière en cours de grillage n'étant pas représentés quoiqu'applicablesde la même manière que figures 1 et 2.
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Les figures 5 et 8 montrent le mécanisme placé à la partie supérieure d'un four ainsi perfectionné. Dans ce four les mouvements d'oscillation des bras râbleurs et de l'arbre central produisant le découpage et l'avancement progressif par tranches successives de la matière en traitement peuvent être arrêtés com- plétement par l'arrêt du moteur quand l'ensemble des dents des râbles arrive au point le plus haut du four en utilisant le dis- positif d'ensemble de l'interrupteur de fin de course 34 des figures 1 et 2 décrit ci-dessus en remplaçant simplement les deux butées 28 et l'arrêt 29 par deux touches 85 et un doigt de contact 84.
Cet arrêt s'effectue de la manière suivante .
A l'arrivée à la position finale l'axe 81 (fig.4) porte un levier 82 réglable, semblable au levier 31 des figures 1 et 2, qui tourne avec lui. L'axe 83 est mis en rotation par le levier 84 heurtant sur une touche 85 placée sur la charpente du four près de la couronne 91.
L'axe 83 en tournant pousse l'interrupteur de fin de course 86 par la tringle 87 et met son levier 88 en position d'être attaqué par le levier 82. Celui-ci actionne l'interrupteur 86 et le courant est coupé sur le moteur.
Les positions des leviers 82 et 88 sont réglées pour que le moteur 90 s'arrête à la position convenable, les dents des bras relevées au-dessus de la matière en grillage. Au besoin un électro de frein placé sur l'arbre du moteur 90 faciliterait l'arrêt de ce moteur.
Lorsque la couronne 91 tourne en sens inverse, par l'effet du débrayage 93 ou 94, le levier 84 arrive sur une autre touche 92 analogue à la touche 85, mais dont le filetage est de sens inverse à elle, comme il sera--expliqué plus loin.
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Le levier 84 pousse alors l'axe 83 en sens inverse'.
L'interrupteur de fin de course est attiré en sens inverse égale- ment. Son levier 88 heurte par sa partie basse une autre butée 95 qui le ramène en sens inverse et le courant est remis sur le mo- teur 90. Le mouvement des bras recommence par la remise en marche automatique du moteur 90.
Les touches d'extrémité 85 et 92 fonctionnent de la manière suivante (fig.7.) une étpile 96est engagée dans la den- ture de la couronne 90 et par la rotation de celle-ci fait mon- ter par un pas de vis 97 la touche 85. On règle le nombre des dents de la roue 96 et le pas de la vis 97 pour que la butée 85 ait monté assez haut pour heurter le levier 84 au moment voulu par exemple tous les 280 ou 480 ou toute autre rotation de plusieurs tours si nécessaire. La vis 97 est obligée de s'élever parceque sa rainure 100 est engagée dans la clavette 99 de la douille 98.
L'autre butée 92 est constituée comme la butée 85 mais le filetage de la vis 97 est avec pas à gauche au lieu de pas à droite dans la butée 85. Ainsi la butée 92 est haute quand 85 est' basse et inversement, si bien qu'elles fonctionnent chacune au mo- ment voulu.
L'axe 81 qui provoque les mouvements de découpage de l'arbre et des bras est attaqué par un couple d'engrenage 101 et 102 dont les nombres de dents sont premiers entre eux, ce qui répartit la fatigue de façon tout à fait égale sur toutes les dents de la roue à vis sans fin du réducteur, car les dents qui fatiguent le plus de la roue 101 sont toujours les mêmes et elles appuient successivement et un nombre égal de fois sur toutes les dents de la roue 102 liée invariablement à la roue 103 du réduc- teur à vis sans fin 104. La vis 105 du réducteur 104 est au-des-
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- sus de la roue 103 contrairement à ce qui se passait jusqu'ici.
Ainsi. les démontages de la vis duréducteur sontils très faci- lités.
De plus dans ce four l'amplitude horizontale des oscil- lations des bras est augmentée par l'emploi des leviers supplé- mentaires 106, 107 et 108, le levier 107 pivotant autour de l'axe 109.
La matière en grillage peut ainsi être évacuée plus rapidement et le tonnage du four augmente.
La bascule 110 est munie d'un contrepoids 111 qui équi- libre l'écrou 112, ce qui allège le travail du moteur 90. Elle est attaquée par un vilbrequin 113, d'amplitude réglable au moyen de glissières 129, équilibré lui-même par un contrepoids 114.
Ce vilbrequin remplace l'excentrique précédemment employé. Il est plus léger et donne moins de fatigue aux organes La bascule 110 supporte l'écrou 112 par des biellettes 115 qui laissent toujours l'écrou libre de se bien centrer sans forçage.
Le joint 116 au droit de la sortie de l'arbre des réfrac taires 117 est un joint labyrinthe formé de plusieurs cloisons où les gaz viennent se détendre et sont aspirés par le tuyau 118 qui peut aboutir à un aspirateur ou à une chemise de tirage ou en bas du four lui-même.
Le renversement de marche de la grande couronne dentée se fait dans ce four comme dans le four à grande chambre cen- trale par le moyen suivant :
L'arbre de commande principal 119 porte une roue 120 qui attaque la roue 121, l'arbre 122, la vis sans fin 123 et la roue à vis sans fin 124. Cette dernière porte la touche 125 réglable à volonté qui vient pousser le levier 126, l'arbre 127, la cais- se à boulets 128, laquelle vient faire embrayer l'embrayage à
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friction 94 ou 93, ce qui--renversera le sens de marche de l'ar- bre 119.
Une butée à billes à double effet 129 montée sur l'arbre assure à l'arbre 119 et la vis sans fin 130 l'amortissement des réactions venant de la couronne dentée 91.
Les figures 9 et 10 montrent une variante dans la dis- position et la forme des organes ci-dessus décrits sans modifier toutefois leur combinaison et leurs fonctions. Selon ces figures 9 et 10 :
La couronne dentée 131 porte toujours le moteur 132 le réducteur de vitesse 133, le couple d'engrenage 134 et 135 dont les dents sont en nombres premiers entre eux. Le mouvement de découpage est produit encore par oscillations de l'arbre à rainure 136 (fig.9.) de l'arbre 137 et des bras 138 au moyen des plateaux manivelle 139 et 140, des bielles 141 et 142 (fig.
10) du collier fourche 143 et de la bascule 144. Cette dernière est coudée et tourne autour de l'axe 145 porté aussi par la cou- ronne 131. Le contrepoids 146 équilibre l'écrou 147 suspendu par les biellettes 148.
La vis à rainures 136 est pourvue de larges évidements 149 qui allègent son poids. Elle sert de cuvette de réception d'eau. Elle contient 3 tiges et robinets de réglage d'eau en ligne droite avec les tubes d'alimentation de chaque bras.
L'arbre central est spécialement constitué comme le montrent les figures 9- 11- 12- 13 et ses dispositions sont les suivantes. Il est constitué pour porter 3 bras 138 dans des directions à 120 . Chaque bras est fixé par un tube 150 passant à travers une bague filetée 151' vissée librement dans le bras, l'extrémité de ce tube 150 se vissant dans une petite pièce 151 (fig.11) vissée elle-même dans l'arbre et recevant par sa partie
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supérieure un tube d'alimentation en eau 152 avec robinet de réglage. Dans les angles entre deux bras, l'arbre 153, porte des renforts 154 qui servent à abriter dans des canaux 166 (fig.12) les tubes d'amenée d'eau dans les bras et qui donnent à l'arbre une grande rigidité avec le minimum de poids et de volume.
Une chemise en fonte 155 en un ou plusieurs tronçons superposés entoure l'arbre et le protège. Elle peut se dilater librement,
Le joint de sortie de 'l'arbre central hors des réfrac- taires est formé par une tpile 156 de tissu réfractaire au feu, genre tpile d'amiante plissée, renforcée par fils métalliques au besoin et cerclée en bas d'un anneau 158 portant des fers 159 fixés eux-mêmes à une pièce supérieure 160 entrainée par un ergot 161 coulissant dans la rainure verticale 162 de l'arbre 136, rainure 162 qui sert également au coulissement des clavettes 163. Les pièces 160-159 et 158 suivent donc les mouvements de rotation de l'arbre à rainure 136 et quand l'arbre oscille de droite à gauche, la toile 156 fait seulement ouvrir ou fermer ses plis dans le sens vertical, sans qu'il y ait aucune torsion.
La pièce 160 est libre de tourner sur elle-même quand elle est entrainée par son ergot 161, mais ne s'élève ni s'abaisse vu qu'elle pose son poids sur le cercle en fer en U 164. Ainsi l'é- tanchéité de la toile 156 empêche les gaz de sortir du four.
Dans les fours ainsi perfectionnés qui possèdent trois bras au plus alors que les fours à soles hélicoïdales construits antérieurement comportent tous un nombre de bras plus grand, généralement six, on pourra être amené parfois à établir sur les bras ou sur les râbles qui s'emmanchent habituellement sur ces bras deux ou trois rangées longitudinales de dents réparties à la périphérie avec des directions de faces, des inclinaisons,des nombres et formes de dents pouvant varier de l'une à l'autre
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rangée, obtenant ainsi un brassage équivalent ou meilleur avec les fours perfectionnés à trois bras qu'avec ceux à six bras.
Et même, dans certains fours, le nombre de bras peut être réduit grâce à l'application des présents perfectionnements et en raison de conditions particulières d'emploi, à deux ou même à un seul, et on peut augmenter encore le nombre des rangées longitudinales de dents sur chaque bras ou rable et porter ce nombre à quatre ou cinq par exemple pour produire par chaque bras un brassage de plus en plus grand de la matière.
L'arbre central tout entier y compris sa chemise en fonte est assez petit en diamètre pour pouvoir être sorti tout entier à travers l'écrou 149 et sans rien démonter du mécanisme du four.
La mise en marche et l'arrêt du moteur 132 et de tout le mouvement de piochage se font exactement par les moyens déjà décrits par l'interrupteur de fin de course qui arrête l'arbre et les bras dans la position haute.
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I N V E N T I ON PATENT, Improvements made to grilling ovens or @alcination of sulphurous minerals or other materials.
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This invention relates to furnaces with helical hearths used for roasting, calcination, drying., Etc., of sulphurous ores or any other materials, and in particular to those comprising a large central chamber and the division, the advancement and stirring of the material in treatment using combined movements of the grinding arms as previously recommended by Mr.
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ri r .., J..e'BRAC.
"1 @ In all the helical hearth furnaces in use, the @ material being treated is cut up and propelled in successive sections by raking arms which are all mounted rigidly on a vertical central shaft and cannot move in any direction independently. of him. They are consequently lifted at determined instants, in solidarity with this tree.
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of a height such that the lower parts of the arms generally forming toothings pass above the layer of material to be roasted; then after having turned with the central shaft of a certain angle, these arms are lowered integrally with the shaft to penetrate again into the layer of ore, to cut a slice / therein and to make it progress.
The present invention resides in a set of improvements and their particular combination. It is charac- terized in particular in that the arms, instead of periodically undergoing vertical lifting and lowering, solidly with the central shaft, can turn independently about their own axis, by the angle necessary to free their bodies from. rewiring the material and push them in again by rotating them in the opposite direction on themselves.
It presents the means allowing the realization of this new cutting system in combination with the various members imparting the other movements to the raking arms, and it brings to the furnaces various modifications resulting from the application of this new system and new means of setting in motion and stopping of the arms in all the furnaces with helical hearths at the beginning and at the end of each series of cutting periods, with large central chamber or without any central chamber.
Finally, it specifies the constitution of the central shaft carrying the arms and of the joints between the fixed parts and the moving parts, designed to allow the new movements of the arms to be carried out.
The accompanying drawing by way of example represents:
Figures 1 and 2, the improvements forming the subject of the invention applied to a furnace with helical bases and a large central rotating chamber, this furnace being shown in
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elevation - diametral section Figure 1 and in plan - section Figure 2.
Figures 3 and 4, the mechanism of the same oven on a larger scale, also seen in elevation-section and in plan-section.
Figures 5 and 6, these same improvements applied to a furnace also with helical soles but without a central chamber, the upper part of this furnace carrying the mechanism being alone shown in diametral elevation-section in fig. 5, and in plan in figure 6.
Figure 7, a detail view on a larger scale, in elevation of a stopper such as those visible freezes 5 and 6.
FIG. 8, a detail view, in elevation and corresponding to the plan view in FIG. 6, of the system for disengaging the movement of the crown.
Figures 9 and 10, an alternative embodiment and application of these same improvements modifying somewhat the arrangement of the members of the mechanism without changing their characteristic action on the central shaft and the weaver arms, this variant being shown by an elevation -diameter cut in figure 7 and a plan view in figure 10.
Figure 11, a partial elevation-sectional view on a large scale of the central shaft and one of the raking arms.
Figures 12 and 13, two cross-sections of the central shaft, corresponding to figure 9 and made the first at the level of one of the weaver arms, the second above the arms.
Figures 14 and 15 the particular constitution of the seals placed at the top and at the base of the central rotating chamber
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of an oven of the type shown in Figure 1.
Figures 16 and 17, the constitution of the seals placed at the passage openings of the wiper arms in the wall of the central rotating chamber. Figure 16 being a partial vertical section and Figure 17 a corresponding horizontal section.
The improved furnace of Figures 1 and 2 with a central chamber, has the following constitution.
A sheet metal casing, 1, sitting on iron or masonry posts, 2, contains the refractory soles 4 of helical shape.
This sheet metal lined internally with refractory bricks 5, has 3 doors on the outside in the desired number,
Inside the soles, in a large central space, a platform 6 supports a sheet cylinder 15 lined on the outside with refractory or heat-insulating bricks 16.
This platform extended by a large screw 7 provided with threads 8 at the pitch of the sole 4, is supported and balanced by means of a pivot 68, the ball bearing 9, the beam 10, the cables 11, the pulleys 12, a shaft 13 and the balance counterweight 14.
The sheet metal cylinder 15 provided with manholes 17 in sufficient number to visit, tackle and clean the soles also has oval openings 18 for the passage of the arms 24.
These arms, in a suitable number 3 or 4 for example, are extended by forearms 26, oscillating in bearings 30, fixed to iron brackets 27.
These consoles are themselves attached to a vertical column 20 resting and rotating freely in the hub of the
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the platform 6 via the pivot 22, the centering collars 2 1 attached to the cylinder 15, the upper guide collar 59 held in a frame assembled directly on the outer casing 1 of the oven.
Inside the column 20, a central axis 35 suspended from a ball stop 38 and guided at the lower part in a support 36, receives toothed sectors 39 meshing with pinions 40 wedged on the forearms 26 .
The arms receive an angular movement at the same time as a rotation on the one hand by the crank plate 48 (Fig.2 and 4) a connecting rod 49, a stick 55, an articulation 50, a lever 23 wedged on the column 20; on the other hand, the crank plate 51, a connecting rod 52, a crusse 53, a lever 32, wedged on the vertical shaft 35.
The crank plates 48 and 51 mounted on the same shaft 43 are actuated by an electric motor 47 with a reduction gear per wheel and worm 45, a gear train 46 whose 2 wheels have the number of teeth prime between them, that is, that is to say so that all the teeth of one of the wheels press successively on all the teeth of the other wheel and thus give the same fatigue and the same wear to all the teeth of the worm wheel of the reducer 45.
The angular movements and strokes of the arms on the sole are adjusted at will by the crank plates 48 & 51 with variable stroke and by the offset of these plates with respect to one another.
The consoles 27 support flaps 41 which slide on reinforcements 42, fixed to the sheet metal cylinder 15, around the openings 18.
Asbestos joints 43 and 44 between the arms and forearms and between the flaps 41 and the reinforcements 42, prevent the
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high temperature of the arms and of the material being roasted entering the central chamber. These gaskets can be made from a pleated asbestos fabric of the type described below for an outlet gasket from the central shaft of hearth furnaces; ordinary helical (Fig. 9) and shown in Figures 16 and 17.
At the lower part of the oven, a toothed ring 56 resting on a seat ring 57 and on irons 58 supports a guide 60 provided with keys 61 penetrating into the vertical grooves 62 of the screw 7.
A worm 63 wedged on the shaft 64 and actuated by the pulley 65 turns the entire mechanical assembly of the furnace.
A large nut 66 fixed on the irons 58 or other suitable support provided with threads corresponding to those of the screw 7 supports this grooved screw together with the balance counterweight 14 and transforms the rotational movement imparted by the screw 7 to the toothed ring 56 in helical movement with a pitch equal to that of the sole.
Two guides 67 along which slide the spreader 10, a collar 81, at the lower part of the nut 5, plot the guide with the collar 59 at the lower part of the oven.
Hydraulic seals or the like 69 and 70 provide the seal. These gaskets can also be made up of a low height cup and a pleated asbestos fabric held by a metal strapping as shown in Figures 14 and 15 and similar to the gasket described below for the central shaft outlet of the furnace. with helical hearth, without central chamber (fig. 9). In figure 12, the circle 170 carries mortises 169 sliding vertically on slides 168 which
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go up and down. The water circulation is established in each arm by the tube 71, the column 20, the partially flexible tube 2, the forearm 26, the tube 73, the end of the arms and exits through the nozzle 74 in the bowl 75 to finally evacuate through the tube 76 inside the screw 7 to the sewer.
A worn arm is very easily replaced by the interior by unclipping to the right of the seal 43. This disassembly is carried out by removing only a few bolts. The materials to be roasted arrive through a distributor 78 and exit at the end of the roasting through a special hopper 79.
Special cast iron flanges 37 forming a sand seal are fixed on the cylinder 15 to ensure the tightness from one level to the other along the coil and at the same time retain the heat-insulating bricks 16.
The stopping of the motor of the arms during the descent is ensured by a limit switch 34. Mie rod 25 provided with 2 adjustable stops 28 coming into contact sometimes one / sometimes the other with the fixed support 29 determines the displacement of switch 34.
At the end of the ascent for the whole, the angled lever of the switch 34 is placed under the lever 31 which cuts off the current. This lever is adjusted in position so that the scrapers 19 are raised to the horizontal for the period of descent of the whole assembly.
At the end of the descent, the switch returns to its original position and restores the current in the motor 47, by the effect of the stop 33 on the angled lever of the switch 34.
The operation of the oven is as follows: if you sup-
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puts the whole system of the shaft and arm platform in the low position shown in figure 1, the toothed wheel 56 actuated by the worm 63 turns slowly in the direction shown by the arrow F, it drives by the wedges 61 and the grooves vertical res 62, the screw 7 which turns while rising according to the pitch of the propeller, entraining in its helical movement all the platform 6, the inner cylinder 15, the central shaft 20 and the arms, as well as all the movements that it supports.
At the same time, the engine 47 starting up, the shaft 43 is driven by the crank plate 48, the butt 55, the connecting rod 50, the lever 23 in a horizontal to-and-fro movement of the desired amplitude.
Simultaneously, the crank plate 51, actuating by the butt 53, the lever 32, the vertical shaft 35, the toothed sectors 39 and 40, gives each of the arms an alternating movement of rotation on itself and the return in direction. reverse about 1/4 turn.
By giving this movement the desired size combined with the preceding horizontal angular reciprocating movement, using each arm and at each turn of the shaft 43 a slice of material to be grilled is cut out on the plate. sole and transported a certain distance in the direction of the downward slope.
It suffices to wedge the two crank plates 48 and 51 appropriately with respect to each other.
This movement of cutting and transporting the material occurs over and over again as the large platform makes one or more turns or fractions of a turn.
At this moment, a clutch outside the oven occurs
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and the pulley 65 begins to rotate in the opposite direction.
At the same time the rod 25 puts the switch 34 in contact with the lever 31 and stops the movement of cutting slices of material to be grilled, the scrapers of the arms being raised for the descent.
If necessary, this position can be blocked by an electro-brake on the motor. The lower part of the arms being thus raised and the external disengagement of the pulley 65 occurring, the platform starts down, in a helical movement in the opposite direction and returns to the starting point. At this moment the switch returns to its original position and restores the current to the motor 47, while another disengagement changes the course of the ring gear.
All the movements then start a new period.
The arms can be cooled either by a current of air blown by a fan or by a current of water.
Finally, in the case of ores that are not very rich in sulfur or of inert materials that must be heated, the lower hearth can be heated by the combustion of gases from a hearth or from a gasifier in chamber 77, under the lower hearth, or directly on the soles carrying the material.
Thanks to the new device for cutting the layer of ore into the wire mesh, this furnace is simplified and can have a lower height than furnaces with helical hearths built previously. Indeed, the arms no longer have to move vertically with each cutting movement, this assembly, which was heavy to operate, no longer needs to be balanced and, moreover, the height of each of the helical soles is
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that is to say, the pitch of the generator propeller of the sole can be reduced by the value of the lift previously practiced, which allows a more favorable grilling. Furthermore, radial ribs 80 under the slabs reduce the gas passage section to a minimum, thus creating overheating of the soles at the same time as better oxidation by stirring the gases.
Between two radial ribs, the gases are relaxed, facilitating the fall of suspended dust. These ribs also have the effect of rejecting the gas flow towards the periphery, forcing it to travel longer and to improve combustion of the material.
The screw 11, the platform 6 and all the parts it supports can, in certain cases, be balanced by pressurized water entering a cylinder and under a piston under the screw 11. By increasing by a pump or by reducing the pressure under the screw 7 by means of an appropriate escape of water, it is also possible to raise or lower the entire central chamber of the furnace by water pressure which is varied by the means employed in hydraulic presses with cylinder and piston and which are sufficiently well known that it is unnecessary to describe them.
The new characteristic devices of the invention are also applicable - in whole or in part - to furnaces with helical hearths not including a large central rotating chamber and FIGS. 5 to 8 on the one hand, 9 to 13 of on the other hand, show two slightly different constructive arrangements realizing this application, the members ensuring the rotation of the grinding arms on themselves to split the material being roasted, not being shown although applicable in the same way as in figures 1 and 2.
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Figures 5 and 8 show the mechanism placed at the top of a furnace thus improved. In this furnace, the oscillatory movements of the raking arms and of the central shaft producing the cutting and progressive advancement by successive slices of the material being treated can be stopped completely by stopping the motor when all the saddle teeth reach the highest point in the oven using the limit switch assembly 34 of Figures 1 and 2 described above by simply replacing the two stops 28 and stop 29 by two keys 85 and a contact finger 84.
This stopping is carried out as follows.
On arrival at the final position the axis 81 (fig.4) carries an adjustable lever 82, similar to the lever 31 of Figures 1 and 2, which rotates with it. The axis 83 is rotated by the lever 84 striking a key 85 placed on the frame of the furnace near the crown 91.
The axis 83 while rotating pushes the limit switch 86 by the rod 87 and puts its lever 88 in position to be engaged by the lever 82. The latter actuates the switch 86 and the current is cut on the engine.
The positions of the levers 82 and 88 are adjusted so that the motor 90 will stop in the proper position with the tines of the arms raised above the wire mesh material. If necessary, an electro-brake placed on the motor shaft 90 would facilitate stopping this motor.
When the crown 91 turns in the opposite direction, by the effect of the clutch 93 or 94, the lever 84 arrives on another key 92 similar to the key 85, but whose thread is in the opposite direction to it, as it will be-- explained further.
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The lever 84 then pushes the axis 83 in the opposite direction.
The limit switch is pulled in the opposite direction as well. Its lever 88 strikes through its lower part another stop 95 which brings it back in the opposite direction and the current is returned to the motor 90. The movement of the arms begins again with the automatic restarting of the motor 90.
The end keys 85 and 92 function as follows (fig. 7.) a pin 96 is engaged in the toothing of the crown 90 and by the rotation of the latter is raised by a thread 97 the key 85. The number of teeth of the wheel 96 and the pitch of the screw 97 are adjusted so that the stop 85 has risen high enough to strike the lever 84 at the desired moment, for example every 280 or 480 or any other rotation of several turns if necessary. Screw 97 is forced to rise because its groove 100 engages with key 99 of socket 98.
The other stop 92 is made like the stop 85 but the thread of the screw 97 is with left hand instead of right hand in the stop 85. Thus the stop 92 is high when 85 is low and vice versa, so well that they each work when they want.
The axis 81 which causes the cutting movements of the shaft and the arms is driven by a pair of gears 101 and 102 whose numbers of teeth are prime between them, which distributes the fatigue quite evenly over all the teeth of the worm wheel of the reducer, because the teeth which tire the most of the wheel 101 are always the same and they press successively and an equal number of times on all the teeth of the wheel 102 linked invariably to the wheel 103 of the worm reduction gear 104. The screw 105 of the reducer 104 is above
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- above the wheel 103 unlike what has happened so far.
So. Is it very easy to remove the reducer screw?
In addition, in this oven the horizontal amplitude of the oscillations of the arms is increased by the use of additional levers 106, 107 and 108, the lever 107 pivoting about the axis 109.
The roasting material can thus be removed more quickly and the tonnage of the oven increases.
The rocker 110 is provided with a counterweight 111 which balances the nut 112, which alleviates the work of the motor 90. It is driven by a crankshaft 113, of adjustable amplitude by means of slides 129, itself balanced. by a counterweight 114.
This crankshaft replaces the eccentric previously used. It is lighter and gives less fatigue to the components. The rocker 110 supports the nut 112 by connecting rods 115 which always leave the nut free to be properly centered without forcing.
The seal 116 to the right of the outlet of the refractory shaft 117 is a labyrinth seal formed by several partitions where the gases come to relax and are sucked by the pipe 118 which can end in a vacuum cleaner or in a draft jacket or at the bottom of the oven itself.
The large toothed crown is reversed in this furnace as in the furnace with a large central chamber by the following means:
The main control shaft 119 carries a wheel 120 which drives the wheel 121, the shaft 122, the worm 123 and the worm wheel 124. The latter carries the button 125 adjustable at will which pushes the lever. 126, shaft 127, ball box 128, which engages the clutch to
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friction 94 or 93, which - will reverse the direction of travel of shaft 119.
A double-acting ball bearing 129 mounted on the shaft provides the shaft 119 and the worm 130 with damping of the reactions coming from the toothed ring 91.
FIGS. 9 and 10 show a variant in the arrangement and the form of the members described above without however modifying their combination and their functions. According to these figures 9 and 10:
The toothed ring 131 always carries the motor 132 the speed reducer 133, the gear torque 134 and 135, the teeth of which are in prime numbers between them. The cutting movement is produced again by oscillations of the groove shaft 136 (fig. 9.) of the shaft 137 and the arms 138 by means of the crank plates 139 and 140, of the connecting rods 141 and 142 (fig.
10) of the fork collar 143 and of the lever 144. The latter is bent and rotates around the axis 145 also carried by the crown 131. The counterweight 146 balances the nut 147 suspended by the rods 148.
The grooved screw 136 is provided with large recesses 149 which reduce its weight. It serves as a water reception basin. It contains 3 rods and water control valves in a straight line with the supply tubes of each arm.
The central shaft is specially constituted as shown in Figures 9-11-12-13 and its arrangements are as follows. It is made to carry 3 arms 138 in directions to 120. Each arm is fixed by a tube 150 passing through a threaded ring 151 'screwed freely into the arm, the end of this tube 150 being screwed into a small part 151 (fig. 11) itself screwed into the shaft and receiving by its part
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upper a water supply tube 152 with adjustment valve. In the angles between two arms, the shaft 153, carries reinforcements 154 which serve to house in channels 166 (fig. 12) the water supply tubes in the arms and which give the shaft great rigidity. with the minimum of weight and volume.
A cast iron jacket 155 in one or more superimposed sections surrounds the shaft and protects it. It can expand freely,
The outlet joint of the central shaft out of the refractories is formed by a stack 156 of fire-resistant fabric, a kind of pleated asbestos stack, reinforced with metallic threads if necessary and circled at the bottom of a ring 158 bearing irons 159 attached themselves to an upper part 160 driven by a lug 161 sliding in the vertical groove 162 of the shaft 136, groove 162 which also serves to slide the keys 163. The parts 160-159 and 158 therefore follow the rotational movements of the groove shaft 136 and when the shaft swings from right to left, the web 156 only opens or closes its folds in the vertical direction, without there being any twisting.
The part 160 is free to turn on itself when it is driven by its lug 161, but neither rises nor falls since it rests its weight on the U-shaped iron circle 164. Thus the e- Sealing of the fabric 156 prevents gases from exiting the oven.
In the ovens thus perfected which have at most three arms, whereas the helical hearth furnaces previously constructed all have a greater number of arms, generally six, it may sometimes be necessary to establish on the arms or on the saddles which are fitted. usually on these arms two or three longitudinal rows of teeth distributed at the periphery with face directions, inclinations, numbers and shapes of teeth which can vary from one to another
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row, thus obtaining an equivalent or better brewing with the advanced ovens with three arms than with those with six arms.
And even, in certain furnaces, the number of arms can be reduced thanks to the application of the present improvements and because of particular conditions of use, to two or even to one, and the number of longitudinal rows can be further increased. of teeth on each arm or rable and bring this number to four or five, for example, in order to produce an increasingly large mixing of the material with each arm.
The entire central shaft including its cast iron jacket is small enough in diameter to be able to be taken out entirely through nut 149 and without removing anything from the oven mechanism.
The starting and stopping of the motor 132 and of all the picking movement is done exactly by the means already described by the limit switch which stops the shaft and the arms in the high position.