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Dispositif de joints étanches entre un four-tambour rotatif et. les parties adjacentes fixes d'un four à action thermique,
La présente invention est relative à la construction des joints entre un four-tambour rotatif et les parties adjacentes fixes d'un four pour le traitement à la chaleur, de matières de toute nature, en particulier pour la combustion des ordures des villes et de déchets analogues.
Les joints entre ces parties de four, les unes mobiles et les autres fixes, sont exposés à une usure et des dommages considérables, et doivent satisfaire à d'importantes conditions pour que le four fonctionne correc- tement, Afin d'éviter des frictions inutiles, et afin de com- penser les variations de longueur résultant des changements iné- vitables de température, des joints relativement larges doivent
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toujours être laissés ouverts entre le tambour mobile et les parties fixes du four.
Or, il est nécessaire, d'une part, de rendre ces joints étanches pour empêcher la pénétration de substances solides, par exemple de cendres ou autres particules des ordures et, d'autre part, de prévenir l'échappement de l'in- térieur du four, à travers lesjoints, de gaz ou vapeurs malo- dorantes, ou l'entrée d'air dans le four, ce qui rendrait la combustion difficile à contrôler et la troublerait. Les joints entre un tambour rotatif et les parties fixes d'un four, à l'ex- trémité d'entrée aussi bien qu'à l'extrémité de sortie du tam- bour, sont exposés à une usure mécanique particulièrement impor- tante, puisque la matière s'y accumule dans une certaine mesure et qu'une friction considérable se produit donc à cause du mou- vement de rotation.
Enfin, les points de transition envisagés sont toujours localisés dans les parties chaudes du four et sont très sérieusement attaquées par les scories chaudes et analogues.
Selon l'invention, les points de transition doivent être établis de manière que les inconvénients susdits soient pres- qu'entièrement évités, et les dommages en résultant réduits au minimum.- Afin d'empêcher, selon l'invention, toute perte de particules solides à l'endroit de transition entre la chambre fixe du four et le tambour rotatif, l'extrémité de cette chambre, voisine du tambour rotatif est pourvue à sa partie inférieure, d'un élément pratiquement métallique, facilement remplaçable et disposé dans le prolongement de la grille du four, lequel élé- ment s'étend sur une certaine distance à l'intérieur au.,tambour rotatif et porte à son extrémité tournée vers le tambour, une plaque de garniture dont le bord de joint s'adapte contre la surface intérieure du tambour rotatif.
Au moyen de cet élément,. le joint entre le tambour rotatif et la partie fixe du four est couvert au point où la matière glisse au-dessus du joint, et en même temps l'entrée de matière du tambour dans le joint est em-
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pêcnée par la plaque de garniture.
Lors de la construction de 1'élément et de la plaque de garniture, comme pièces facilement remplaçables, on tient bien compte de ce que ces pièces, ainsi qu'il est mentionné plus haut, sont exposées à une usure parti- culièrement intense, surtout à cause du fait que le tambour ro- tatif est généralement moins incliné que la grille dufbur en fa- ce de lui, de sorte que la matière pénétrant dans le tambour peut facilement s'accumuler à l'entrée de celui-ci, en augaen- tant l'usure aux points de transition.
Afin d'accroître la résistance de l'élément métallique re- couvrant le joint, il est, selon l'invention, construit sous forme de pièce creuse, munie des ouvertures nécessaires pour le refroidissement intérieur au moyen d'air, d'eau ou analogue. De cette façon, il est toujours possible, par un réglage approprié de l'agent refroidisseur, de maintenir à une certaine températu- re maximum l'élément faisant saillie dans le tambour,en augmen- tant ainsi considérablement la durée de cet élément Afin aussi de refroidir la plaque de garniture, qui est également très for- tement exposée, il est laissé entre l'élément creux et la plaque de garniture, un espace libre qui communique avec l'intérieur du corps creux par des ouvertures appropriées livrant passage à l'agent refroidisseur.
Si c'est, par exemple, de l'air qui est utilisé comme agent refroidisseur, l'intérieur de l'élément creux peut être relié de façon très simple à l'espace sous la grille du four, de manière qu'une partie de l'air soufflé sous la grille puisse passer de cet espace, dans l'élément creux et de là, dans la cavité entre l'élément et la plaque de garniture.
L'air ainsi utilisé pour le refroidissement peut alors pénétrer dans le tambour rotatif par des orifices de la plaque de gar- niture, ou peut être envoyé dans le foyer, dans la partie fixe du four, par des conduits spéciaux.
Les parois latérales de la partie fixe du four en regard du tambour rotatif sont aussi considérablement exposées à être
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endommagées par l'écoulement de matière chaude. Afin de proté- ger également cette partie des parois et, en même temps, d'empê- cher ici aussi le passage de particules solides à travers le joint, des éléments utilement refroidis sont prévus également sur les parois latérales en regard du tambour rotatif, ces élé- ments font semblablement quelque peu saillie dans le tambour.
Ces éléments creux latéraux peuvent alors être reliés antre eux et à l'élément creux mentionné en premier lieu, par des orifi- ces, de sorte qu'un courant continu de l'agent refroidisseur passe à travers l'ensemble des éléments creux. Même lorsque les plus grandes précautions sont prises, les parties refroidies du four peuvent encore se détériorer peu à peu, et c'est surtout la plaque de garniture, à l'extrémité de la partie fixe du four, faisant face au tambour rotatif, qui s'use très fortement par le mouvement du tambour rotatif et de la matière qu'il contient, de sorte qu'il est nécessaire de remplacer de temps en temps cette pièce.
Afin de faciliter et de rendre moins coûteux ce rempla- cement, la plaque de garniture est composée, selon l'invention, de parties segmentaires individuelles, de sorte qu'on peut à tout moment ne remplacer que quelques unes de ces parties sem- blables entre elles.
Les tambours rotatifs des fours envisagés doivent toujours être munis d'un revêtement réfractaire qui doit être susceptible de résister, d'une part aux Influences mécaniques et, d'autre part surtout aux effets thermiques. Tandis que dans la plus grande partie du tambour rotatif, l'attaque mécanique n'est pas très considérable, elle est très importante à l'endroit où le revêtement se trouve en face de la plaque de garniture. Là, les parties fines et, dans certains cas, très dures de la matière ont tendance à pénétrer dans l'étroite fissure entre la plaque de garniture et le revêtement, déporte qu'il se forme là des con- crétions, d'où il résulte une très grande friction entre les
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particules de matière aggrégées et le revêtement.
Cette fric- tion attaque et use d'une façon très considérable le revêtement en ces endroits. Afin de rendre donc cette partie du four par- ticulièrement résistante, selon l'invention, le revêtement, à l'endroit où il se déplace le long de la plaqué de garniture est construit en carborundum ou autre substance dure semblable,
Ainsi qu'il a déjà. été mentionné dans le préambule, le joint entre la partie mobile et la partie fixe du four doit être étanche pour empêcher le passage des gaz.
Afin de réaliser cet- te étanchéité du joint, selon l'invention, un châssis annulaire est fixé de façon étanche aux gaz, entre le tambour rotatif et la paroi arrière de la chambre adjacente du four, lequel châssis encercle concentriquement, à une certaine distance d'elle, l'ex- trémité du tambour rotatif, en regard de la chambre fixe du four, un dispositif d'étanchéité semblable à une boite à étoupe étant inséré entre la face de ce châssis, tournée vers le tambour et un disque annulaire fixé au tambour rotatif.
Le dispositif d'étanchéité semblable à une boîte à étoupe est formé par la disposition entre le châssis annulaire fixe et le disque annulaire sur le tambour rotatif,l'un anneau cylindrique concentrique au tambour rotatif et à une certaine distance de celui-ci, lequel anneau ne peut tourner, mais peut glisser quel- que peu dans la direction de l'axe du cylindre et, à l'aide de la pression exercée par un ressort à lames ou analogue, réalise l'étanchéité du joint, d'une part au moyen d'une garniture fi- xée au châssis et, d'autre part, au moyen d'une surface de joint disposée à angles droits par rapport à l'axe et appliquée sur le disque tournant avec le tambour rotatif.
La surface de joint peut être en métal ou toute autre substance étanche, par exemple en cuir.,
Comme on ne peut toujours totalement éviter que des parti- cules solides séparées de la matière pénètrent, malgré la garni-
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ture prévue, à travers la plaque de garniture et dans le châssis annulaire et trouvent ainsi un chemin vers le dispositif d'étan- chéité semblable à une boite à étoupe, la, partie inférieure du châssis annulaire est pourvue d'orifices s'ouvrant dans un réci- pient fermé de façon étanche aux gaz. Par ces orifices, toutes particules solides s'étant frayé un chemin peuvent pénétrer dans le récipient étanche aux gaz, d'où elles peuvent être évacuées deemps en temps en ouvrant une soupape étanche aux gaz.
Pour décharger dans le récipient étanche aux gaz, par les orifices susdits, la matière parvenue dans le châssis annulaire. il est prévu sur le tambour des grattoirs qui poussent la matière vers les orifices lorsque le tambour est en rotation.
Selon l'invention, d'autres moyens sont encore prévus pour éviter avec certitude l'entrée de particules solides dans le dispositif d'étanchéité aux gaz. Dans ce but, des pièces appro- priées sont prévues entre le châssis annulaire et le dispositif d'étanchéité semblable à unnboîte à étoupe, lesquelles pièces par un entr'engagement adéquat forment un chemin en labyrinthe et empêchent ainsi de façon efficace le passage de particules solides dans le dispositif d'étanchéité aux gaz. Toutes impure- tés entrant encore peuvent être évacuées par des ouvertures prévues à la partie Inférieure de l'anneau cylindrique.
Ainsi qu'il a déjà été mentionné, l'extrémité de sortie du tambour rotatif est semblablement exposée à des attaques mé- caniques et thermiques considérables, de sorte qu'ici aussi le tambour rotatif peut facilement être endommagé. Afin de réduire ces dommages au minimum, l'extrémité de décharge du tambour ro- tatif est munie d'une enveloppe de refroidissement consistant en une partie cylindrique et une partie formant châssis, proté- geant le bout de l'extrémité du tambour.
Selon l'invention, un élément métallique creux, facilement remplaçable est utilisé à cette fin, cet élément étant pourvu d'ouvertures d'entrée et de sortie appropriées livrant passage à l'agent refroidisseur, la
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disposition de l'enveloppe de refroidissement réalise une grande réduction de la température de l'extrémité de décharge, de sorte que des effets préjudiciables ne peuvent plus se produire aussi aisément. Si pendant le cours du fonctionnement, l'enveloppe de refroidissement est endommagée, celle-ci peut facilement être enlevée et remplacée par une nouvelle, sans aucun dérangement prolongé dans le service.
Afin même de réduire aussi à un mi- nimum le coût de la réparation de la durée de l'interruption dans le service, l'enveloppe de refroidissement selon l'iven- tion est constituée d'un assez grand nombre de parties segmen- taires, qui peuvent alors être remplacées séparément. Pour lais- ser aux parties segmentaires individuelles de l'enveloppe de re- froidissement la faculté de se dilater sous l'action de la cha- leur, et pour réaliser aussi un refroidissement latéral des par- ties individuelles, les parties segmentaires sont adéquatement disposées à quelque distance l'une de l'autre.
Comme la fixation de l'enveloppe de refroidissement direc- tement sur le tambour rotatif constitue encore une opération re- lativement difficile, l'enveloppe de refroidissement selon l'in- vention est recouverte, à son tour, de plaques protectrices fa- cilement remplagables. On réalise ainsi l'avantage que l'enve- loppe de refroidissement elle-même n'est pas exposée aux détério- rations, mais seulement les plaques protectrices qui sont fixées sur l'enveloppe métallique de refroidissement, de la fagon la plus facilement imaginable, au moyen de vis.
Les plaques protectrices recouvrant l'enveloppe de refroidis sement sont en forme de godet, de sorte qu'entre les plaques pro- tectrices et l'enveloppe de refroidissement sont formés des es- paces creux qui sont en communication avec l'intérieur de lien- veloppe de refroidissement par des ouvertures. De cette façon les plaques protectrices aussi bien que l'enveloppe de refroi- dissement peuvent être traversées par l'agent refroidisseur et 8tre protégées contre un chauffage excessif.
Les plaques pro-
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tectrices sont également utilement constituées de partes indivi- duelles, disposées ) quelque distance l'une de l'entre, de manié- re à n'avoir toujours à remplacer que de petits éléments, et qu'aucune tension susceptible d'amener une destruction prématurée ne prenne naissance dans des plaques protectrices.
Les parties individuelles des plaques protectrices peuvent être réalisées sans parois latérales, de fagon que l'agent re- froidisseur, par exemple l'air, puisse s'échapper librement.
Lorsqu'un agent refroidisseur liquide, par exemple l'eau, est utilisé, des moyens différents pour évacuer l'eau, après qu'elle a opéré le refroidissement, doivent évidemment être prévus. De même, si l'enveloppe de refroidissement n'est pas munie de pla- ques protectrices, les parties segmentaires de l'enveloppe de refroidissement sont réalisées sans parois latérales.
Les dessins représentent a titre d'exemple différentes réa- lisations de l'invention.
Fig.l est une coupe longitudinale verticale à l'endroit de transition de la chambre fixe du four à l'extrémité d'entrée du four rotatif, avec une garniture selon l'invention, empêchant l'entrée de particules solides dans le joint et avec un disposi- tif assurant une étanchéité faisant obstacle aux fuites de gaz.
Fig.2 est une coupe transversale verticale suivant la li- gne II-II de la Fig.l.
Fig.3 est une coupe transversale, à échelle agrandie, de la paroi latérale de la chambre du four, suivant la ligne III- III de la Fig.l.
Fig.4 est une coupe correspondante de la paroi latérale suivant la ligne IV-IV de la Fig.l.
Fig.5 est une coupe longitudinale suivant la ligne V-V de la Fig.4
Fig.6 reproduit, à plus grande échelle, le dispositif in- férieur d'étanchéité selon la Fig.l.
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Fig.7 est une coupe longitudinale verticale dans l'extré- mité de sortie du tambour rotatif.
Fig.8 est une vue de face en élévation, dans le cas où. des plaques protectrices spéciales ne sont pas prévues.
Fig.9 est une vue correspondante avec plaques protectrices.
Zigs. 10 et 11 sont des coupes transversales, à échelle agrandie, suivant respectivement les lignes X-X et XI-XI de la Fig.9.
En se référant aux Figs 1 à 6, 1 est l'extrémité de la chambre du four, dans laquelle est disposée la grille d'allumage 2. En continuation de celle-ci est établi le tambour rotatif 3 a- avec une inclinaison un peu plus faible que celle de la grille 2, ce tambour étant constitué d'une paroi extérieure 4 avec revête- ment isolant 5 et un revêtement intérieur réfractaire 6. Entre la chambre fixe 1 du four et le tambour rotatif 3 est formé le joint 7. La paroi arrière 8 de la chambre 1 du four est consti- tuée à sa base par un élément métallique creux 9 qui fait saillie sur une certaine distance à l'intérieur du tambour rotatif 3.
Sur l'élément creux 9 qui est attaché de fagon aisément amovi- ble à la paroi arrière de la chambre du four, est fixée, de fagon également aisément amovible, une plaque de garniture 10, qui, comme montré à la Fig.2, est constituée de parties segmentaires individuelles 11, La partie inférieure de la plaque de garni- ture 10 est recourbée vers la face intérieure du tambour rotatif et s'adapte contre la périphérie intérieure de celui-ci. La partie du tambour rotatif, qui, pendant le mouvement du tambour, passe le long de la plaque de garniture 10, est revêtue de blocs de carborundum 12.
L'élément creux 9 est constitué en une cham- bre d'air et communique par des ouvertures 13 avec la partie 14 de la chambre du four, en dessous de la grille 2, l'air de com bustion étant introduit par cette chambre. La chambre d'air 9 est en outre pourvue d'ouvertures 15 et 16 à travers lesquelles l'air peut entrer dans l'intérieur du tambour rotatif, une par-
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tie des ouvertures 15 étant recouvertes par la plaque de garni- ture 10, tandis qu'un espace 17 est laissé libre de manière quela plaque de garniture soit refroidie par les jets d'air le traver- sant. En vue d'évacuer l'air de refroidissement de derrière la plaque d'étanchéité, celle-ci est pourvue aussi d'ouverture 18 pour l'air..
Les parois latérales de la chambre 1 du four sont pourvues également de chambre d'air analogues, à l'endroit où la matière glisse le long de ces parois, au-dessus de la chambre d'air 9.
Les Figs. 3 à 5 montrant la disposition des chambres en coupes longitudinale et transversale. La chambre d'air 19 située à l'intérieur de la chambre du four est formée par une plaque 20 tournée vers celle-ci et qui est pourvue de nervures 21 pour aug- menter le refroidissement sur le côté faisant face à l'intérieur de la cavité. En continuation de la chambre 19, est formée une autre chambre d'air 22 faisant saillie dans le tambour rotatif 3 et qui est recouverte d'une plaque 23 également nervurée, et dont la paroi extérieure 24 s'adapte à la périphérie intérieure du tambour rotatif. Dans les espaces de coin laissés entre les chambres d'air 19 et 22 sont formées d'autres espaces d'air 25 et 26 dont la disposition et l'intercommunication peuvent être observéesà la Fig.5.
Les chambres d'air 19,22, 25 et 26 sont reliées entre elles de même qu'avec la chambre 9 par des orifices appropriés pour le passage de l'air de refroidissement. La fixa- tion de toutes les parties métalliques formant les chambres d'air est effectuée de la manière la plus simple possible au moyen de vis, de fagon qu'on puisse opérer à tout moment, sans aucune difficulté, un remplacement des pièces individuelles. Les pa- rois extérieures des chambres latérales de refroidissement sont également pourvues d'ouvertures 27 pour la décharge de l'air de refroidissement dans l'intérieur du tambour rotatif.
Le mode d'action des chambres de refroidissement est mis
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directement en lumière par les figures. La matière à brûler glisse le long de la chambre de refroidissement 9, dans le tam-. bour rotatif, de sorte que la partie la plus exposée de la tran- sition de la chambre du four au tambour rotatif est formée par la chambre remplagable de refroidissement. Cette partie, en même temps que la plaque de garniture 10, recouvre de fagon ef- ficace le Joint 7 en empêchant la chute de toutes particules so- lides dans celui-ci, tandis que les chambres latérales de re- froidissement, en plus de leur protection de la maçonnerie, for- ment également une couverture pour le joint, jusqu'au niveau le plus élevé que la matière atteint à cet endroit.
La partie métal- lique des chambres de refroidissement peut être adéquatement faite en fonte.,
Afin de rendre étanche le joint 7 pour empêcher la fuite de gaz de combustion, ou l'entrée d'un surplus d'air de l'extérieur, il est prévu, selon l'invention, un dispositif d'étanchéité spé- cial dont les détails de construction apparaissent clairement à la Fig.6. Concentriquement à l'extrémité d'entrée du tambour ro- tatif 3 et à quelque distance de celui-ci, un châssis fixe 28 en fonte est fixé de façon étanche aux gaz, à la paroi arrière 8 de la chambre 1 du four, Sur la face du châssis 28, tournée vers le tambour, est prévu un fer en U 29 qui, construit en forme d'anneau par des moyens appropriés, supporte une garniture 30 destinée à réaliser l'étanchéité.
Sur la paroi 4 du tambour rotatif 3, est établi un fer d'angle 31 qui porte lui-même un disque annulaire de garniture 32. Entre le disque de garniture 32 et le châssis 28, et concen- triquement au tambour rotatif 3, un anneau cylindrique 33 est supporté à une certaine distance du tambour rotatif de telle ma- nière qu'il ne peut se déplacer dans la direction de la rotation du tambour, tandis qu'une certaine mobilité dans la direction de l'axe du tambour n'est pas empêchée. L'anneau 33 est suppor- té par la garniture 30 et porte sur le côté tourné vers le tam-
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bour, par l'intermédiaire d'un fer d'angle 34, un élément 36 muni d'une surface de joint 35 par laquelle il glisse sur l'an- neau de garniture 32.
Le mouvement de rotation de l'anneau 33 est empêché par des fers d'angle 38 fixés à l'anneau 33 et en- trant en contact à la manière d'un cliquet avec les fers d'angle 37 fixés au châssis 28. L'anneau 33 est mobile librement dans la direction de l'axe du tambour rotatif, un ressort à lame 39 inséré entre le châssis 28 et l'anneau d'étanchéité 32 assurant/la pression nécessaire de l'anneau 33 par sa surface de joint 35 con- tre l'anneau de garniture 32.
Afin de pouvoir enlever tous les constituants solides quelconques qui, malgré la plaque de garniture 10, peuvent avoir pénétré dans le dispositif intérieur d'étanchéité, des ouvertures 40 sont prévues à la partie inférieure du châssis 28, ces ouver- tures conduisant à un récipient 41, fermé de façon étanche aux gaz, du coté de l'extérieur, et se terminant par un clapet 42.
En .outre, la surface inférieure de l'anneau cylindrique 33 est pourvue d'ouvertures 43 qui servent aussi à. l'enlèvement de tou- tes particules solides qui peuvent y avoir pénétré. Afin d'empê- cher, autant que possible, l'entrée de ces particules dans le dispositif d'étanchéité lui-même, il est inséré, de plus, en fa- ce de celui-ci, un dispositif à labyrinthe, formé par des fers d'angles et des plaques 44 disposés en chicane. Des flèches montrent à la Fig.6, le chemin que peuvent suivre toutes particu- les solides venant de l'intérieur du tambour rotatif.
Pour en- lever de façon efficace les particules déposées à la partie infé- rieure du châssis 28, à travers les ouvertures 40, la périphérie extérieure du tambour 3 est pourvue en cet endroit, de grattoirs 45 qui poussent les particules solides vers les ouvertures 40
La Fig.6 montre clairement comment est efficacement réalisé un joint étanche aux gaz, grâce à la disposition selon l'inven- tion, à l'endroit de transition de la chambre du four au tambour
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rotatif. Par la fixation mobile..de 1,'anneau cylindrique 33, qui réalise l'étanchéité.. on assure le maintien de l'étanchéité in- dépendamment de tout déplacement du tambour rotatif sous l'effet d'influences extérieures ou de l'action de la chaleur.
Enfin les Fige. 7 à il montrent aussi l'extrémité de sor- tie du tambour rotatif avec des chambres de refroidissement pré- vues selon l'invention. A cette extrémité, le tambour rotatif est pourvu d'une enveloppe de refroidissement 46 qui forme une chambre annulaire 47 encerclant l'extrémité du tambour rotatif.
La chambre 47 communique avec l'atmosphère par des ouvertures 48 qui peuvent être réglées par un tiroir annulaire, de sorte que de l'air refroidisseur peut pénétrer dans cette chambre. En vue de protéger le bout extrême du tambour, un élément annulaire 49 for- mant châssis est fixé au moyen de vis 60, de façon à pouvoir être aisément remplacé, au tambour lui-même et à. la paroi 46 de la chambre de refroidissement 47, l'intérieur de cet élément communi- quant par une ouverture 51 avec la chambre 47 et étant muni d'ouvertures de sortie 52 pour l'air refroidisseur.
Sous l'effet de l'aspiration développée dans la cheminée 59 adjacente, l'air atmosphérique est dirigé par les ouvertures 48 dans la chambre 47, et de là dans l'intérieur de l'élément 49, d'où l'air s'é- chappe vers la cheminée par les ouvertures 52. selon la Fig.9, le dispositif de protection 49 pour le bout extrême du tambour peut être constitué de parties segmentaires individuelles 49' qui, afin de compenser les dilatations sous l'action de la cha leur, sont disposées à une certaine distance l'une de l'autre, de manière à former des joints 50. Si l'élément 49 n'est pas autrement protégé, les parties segmentaires individuelles 49' sont fermées sur les côtés.. de façon que l'air refroidisseur ne puisse s'échapper que par les ouvertures 52.
Une protection supplémentaire de cette partie du four est réalisée par des plaques 53, 57 et 58 en forme de coquilles, qui
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sont fixées de manière à pouvoir être facilement remplacées, sur la paroi 46 ou, respectivement, la partie 49 En raison de la forme voûtée de ces plaques, des cavités 54 55,56 sont laissées ouvertes entre les parties individuelles, lesquelles cavités com- muniquent par les ouvertures 52 avec la chambre de refroidisse- ment 47 et, respectivement, avec l'intérieur de ces parties.
L'air refroidisseur s'écoule à l'extérieur par ces ouvertures, et refroidit ainsi également les parties 53,57, 58. Ces parties peuvent aussi, comme montré à la Fig.9 être adéquatement compo- sées de parties individuelles plus petites, et elles aussi sont disposées à une certaine distance l'une de l'autre. Les parties 49 sont alors laissées ouvertes sur les faces latérales, de façon que l'air de refroidissement puisse entrer librement dans l'espa- ce sous les plaques protectrices placées an-dessus, tandis que les plaques protectrices 53,57, 58 sont adéquatement fermées sur les cotés.
Grâce à la disposition de petites parties protectrices individuelles de forme uniforme, à l'extrémité de sortie, forte- ment exposée du tambour rotatif, on réalise l'avantage que tout dommage fait àd cette partie du four peut être réparé de la façon la plus simple et la moins coûteuse, sans que des dérangements prolongés de service en résultent. L'introduction de l'air de refroidissement dans les parties du four envisagées, aussi bien à l'extrémité d'entrée qu'à l'extrémité de sortie du four rotatif, peut se faire uniquement par le tirage de la cheminée ou par des dispositifs spéciaux de ventilation.
R é s u m é .
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Sealing device between a rotary drum kiln and. adjacent fixed parts of a thermal action furnace,
The present invention relates to the construction of the joints between a rotary drum kiln and the adjacent stationary parts of a kiln for the heat treatment of materials of all kinds, in particular for the combustion of urban garbage and waste. analogues.
The joints between these furnace parts, one movable and the other fixed, are exposed to considerable wear and damage, and must meet important conditions for the furnace to function properly, In order to avoid unnecessary friction , and in order to compensate for the variations in length resulting from the inevitable changes in temperature, relatively large gaskets must
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always be left open between the mobile drum and the fixed parts of the oven.
However, it is necessary, on the one hand, to make these seals tight to prevent the penetration of solid substances, for example ash or other particles of garbage and, on the other hand, to prevent the escape of the fuel. inside the furnace, through the gaskets, malodorous gases or vapors, or the entry of air into the furnace, which will make combustion difficult to control and confuse it. The joints between a rotating drum and the stationary parts of a furnace, at the inlet end as well as at the outlet end of the drum, are exposed to particularly severe mechanical wear, since matter accumulates there to a certain extent and therefore considerable friction occurs due to the rotational movement.
Finally, the considered transition points are always located in the hot parts of the furnace and are very seriously attacked by hot slag and the like.
According to the invention, the transition points must be established in such a way that the aforesaid drawbacks are almost entirely avoided, and the resulting damage reduced to a minimum. In order to prevent, according to the invention, any loss of particles solids at the transition point between the fixed chamber of the furnace and the rotating drum, the end of this chamber, close to the rotating drum, is provided at its lower part with a practically metallic element, easily replaceable and arranged in the extension of the oven rack, which element extends for a certain distance inside the rotating drum and carries at its end facing the drum, a lining plate, the sealing edge of which fits against the inner surface of the rotating drum.
By means of this element ,. the joint between the rotating drum and the stationary part of the furnace is covered to the point where the material slides over the joint, and at the same time the entry of material from the drum into the joint is prevented
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locked by the trim plate.
When constructing the element and the packing plate as easily replaceable parts, it is taken into account that these parts, as mentioned above, are exposed to particularly severe wear, especially due to the fact that the rotating drum is generally less inclined than the dufbur grid in front of it, so that the material entering the drum can easily accumulate at the entrance to it, increasing - both wear at transition points.
In order to increase the resistance of the metallic element covering the seal, it is, according to the invention, constructed in the form of a hollow part, provided with the necessary openings for internal cooling by means of air, water or similar. In this way, it is always possible, by an appropriate adjustment of the coolant, to keep the protruding element in the drum at a certain maximum temperature, thus considerably increasing the duration of this element. to cool the trim plate, which is also very strongly exposed, there is left between the hollow element and the trim plate a free space which communicates with the interior of the hollow body by suitable openings providing passage to the coolant.
If, for example, air is used as the cooling medium, the interior of the hollow element can be connected very simply to the space under the oven rack, so that part air blown under the grille can pass from this space into the hollow element and thence into the cavity between the element and the trim plate.
The air thus used for cooling can then enter the rotating drum through openings in the trim plate, or can be sent into the hearth, in the fixed part of the oven, through special ducts.
The side walls of the stationary part of the furnace facing the rotating drum are also considerably exposed to being
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damaged by the flow of hot material. In order also to protect this part of the walls and, at the same time, here also to prevent the passage of solid particles through the seal, usefully cooled elements are also provided on the side walls facing the rotating drum, these elements similarly protrude somewhat into the drum.
These lateral hollow elements can then be connected to each other and to the hollow element mentioned first, by orifices, so that a direct current of the cooling medium passes through all the hollow elements. Even when the greatest precautions are taken, the cooled parts of the oven can still gradually deteriorate, and it is especially the lining plate, at the end of the fixed part of the oven, facing the rotating drum, which wears very strongly by the movement of the rotating drum and the material it contains, so it is necessary to replace this part from time to time.
In order to facilitate and make this replacement less expensive, the trim plate is composed, according to the invention, of individual segmental parts, so that at any time it is possible to replace only a few of these similar parts. between them.
The rotary drums of the furnaces envisaged must always be provided with a refractory lining which must be capable of resisting, on the one hand, mechanical influences and, on the other hand, above all, thermal effects. While in most of the rotating drum the mechanical attack is not very great, it is very important where the coating is in front of the lining plate. There the fine and in some cases very hard parts of the material tend to penetrate the narrow crack between the trim plate and the liner, causing concrete to form there, resulting in results in a very high friction between
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aggregated material particles and coating.
This friction attacks and wears down the coating in these places very considerably. In order therefore to make this part of the oven particularly resistant, according to the invention, the coating, where it moves along the lining plate is made of carborundum or other similar hard substance,
As well as he already has. mentioned in the preamble, the seal between the moving part and the fixed part of the oven must be tight to prevent the passage of gases.
In order to achieve this sealing of the joint, according to the invention, an annular frame is fixed in a gas-tight manner, between the rotating drum and the rear wall of the adjacent chamber of the oven, which frame concentrically encircles, at a certain distance. of it, the end of the rotating drum, facing the fixed chamber of the furnace, a sealing device similar to a stuffing box being inserted between the face of this frame, facing the drum and an annular disc attached to the rotating drum.
The stuffing box-like sealing device is formed by the arrangement between the fixed annular frame and the annular disc on the rotating drum, the one cylindrical ring concentric with the rotating drum and at a distance from it, which ring cannot rotate, but can slide somewhat in the direction of the axis of the cylinder and, with the aid of the pressure exerted by a leaf spring or the like, seals the seal, on the one hand by means of a gasket fixed to the frame and, on the other hand, by means of a gasket surface arranged at right angles to the axis and applied to the rotating disc with the rotating drum.
The seal surface can be made of metal or any other waterproof substance, for example leather.
Since it is not always possible to completely prevent solid particles separated from the material from entering, despite the
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provided, through the trim plate and into the annular frame and thus find a path to the stuffing box-like seal, the lower part of the annular frame is provided with holes opening into a gas-tight closed container. Through these orifices any solid particles which have made their way can enter the gas-tight container, where they can be discharged from time to time by opening a gas-tight valve.
To discharge into the gas-tight container, through the aforementioned orifices, the material which has reached the annular frame. scrapers are provided on the drum which push the material towards the orifices when the drum is rotating.
According to the invention, other means are also provided for avoiding with certainty the entry of solid particles into the gas-tight device. For this purpose, suitable parts are provided between the annular frame and the stuffing box-like sealing device, which parts by adequate engagement form a labyrinthine path and thus effectively prevent the passage of particles. solids in the gas seal. Any impurities still entering can be evacuated through openings provided in the lower part of the cylindrical ring.
As already mentioned, the output end of the rotating drum is similarly exposed to considerable mechanical and thermal attacks, so that here too the rotating drum can easily be damaged. In order to minimize this damage, the discharge end of the rotating drum is provided with a cooling jacket consisting of a cylindrical part and a frame part, protecting the tip of the end of the drum.
According to the invention, a hollow, easily replaceable metal element is used for this purpose, this element being provided with suitable inlet and outlet openings allowing passage to the cooling agent, the
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Arrangement of the cooling jacket realizes a great reduction in the temperature of the discharge end, so that detrimental effects can no longer occur so easily. If during operation the cooling jacket is damaged, it can easily be removed and replaced with a new one, without any prolonged disturbance in service.
In order to even reduce to a minimum the cost of repairing the duration of the interruption in service, the cooling jacket according to the event is made up of a fairly large number of segmental parts. , which can then be replaced separately. In order to allow the individual segmental parts of the cooling jacket the ability to expand under the action of heat, and to achieve lateral cooling of the individual parts as well, the segmental parts are suitably arranged. at some distance from each other.
As fixing the cooling jacket directly to the rotating drum is still a relatively difficult operation, the cooling jacket according to the invention is in turn covered with easily replaceable protective plates. . This achieves the advantage that the cooling jacket itself is not exposed to damage, but only the protective plates which are attached to the metal cooling jacket, in the most easily imaginable way. , by means of screws.
The protective plates covering the cooling jacket are cup-shaped, so that between the protective plates and the cooling jacket are formed hollow spaces which are in communication with the link interior. cooling jacket through openings. In this way the protective plates as well as the cooling jacket can be traversed by the coolant and be protected against overheating.
The pro- plates
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coverings are also usefully made up of individual parts, arranged some distance from one of the entrance, so as to always have to replace only small elements, and no tension liable to lead to destruction. premature does not start in protective plaques.
The individual parts of the protective plates can be made without side walls, so that the cooling agent, for example air, can escape freely.
When a liquid cooling agent, for example water, is used, different means for discharging the water, after it has effected the cooling, must obviously be provided. Likewise, if the cooling jacket is not provided with protective plates, the segmental parts of the cooling jacket are made without side walls.
The drawings show by way of example various embodiments of the invention.
Fig.l is a vertical longitudinal section at the place of transition from the fixed chamber of the furnace to the inlet end of the rotary kiln, with a gasket according to the invention, preventing the entry of solid particles into the gasket and with a device ensuring a seal preventing gas leaks.
Fig.2 is a vertical cross section taken along the line II-II of Fig.l.
Fig.3 is a cross section, on an enlarged scale, of the side wall of the furnace chamber, taken along the line III-III of Fig.l.
Fig.4 is a corresponding section of the side wall along the line IV-IV of Fig.l.
Fig.5 is a longitudinal section along the line V-V of Fig.4
Fig.6 shows, on a larger scale, the lower sealing device according to Fig.l.
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Fig. 7 is a vertical longitudinal section through the outlet end of the rotating drum.
Fig.8 is a front elevational view, in the case where. special protective plates are not provided.
Fig.9 is a corresponding view with protective plates.
Zigs. 10 and 11 are transverse sections, on an enlarged scale, along the lines X-X and XI-XI respectively of Fig. 9.
Referring to Figs 1 to 6, 1 is the end of the furnace chamber, in which the ignition grid 2 is arranged. Continuing this, the rotating drum 3 a- is established with a slight inclination. weaker than that of the grid 2, this drum consisting of an outer wall 4 with an insulating coating 5 and a refractory inner lining 6. Between the fixed chamber 1 of the furnace and the rotating drum 3 is formed the seal 7. The rear wall 8 of the chamber 1 of the oven is formed at its base by a hollow metal element 9 which protrudes a certain distance inside the rotating drum 3.
On the hollow element 9 which is easily removable attached to the rear wall of the furnace chamber, is attached, also easily removable, a trim plate 10, which, as shown in Fig. 2, is attached. consists of individual segmental parts 11, The lower part of the trim plate 10 is curved towards the inner face of the rotating drum and fits against the inner periphery thereof. The part of the rotating drum, which, during the movement of the drum, passes along the lining plate 10, is coated with blocks of carborundum 12.
The hollow element 9 is made up of an air chamber and communicates through openings 13 with the part 14 of the oven chamber, below the grid 2, the combustion air being introduced through this chamber. The air chamber 9 is further provided with openings 15 and 16 through which air can enter the interior of the rotating drum, one part.
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With the openings 15 covered by the trim plate 10, while a space 17 is left free so that the trim plate is cooled by the jets of air passing therethrough. In order to remove the cooling air from behind the sealing plate, the latter is also provided with an opening 18 for air.
The side walls of the chamber 1 of the oven are also provided with similar air chambers, at the point where the material slides along these walls, above the air chamber 9.
Figs. 3 to 5 showing the arrangement of the chambers in longitudinal and transverse sections. The air chamber 19 located inside the oven chamber is formed by a plate 20 facing it and which is provided with ribs 21 to increase cooling on the side facing the inside of the oven. the cavity. Continuation of the chamber 19, is formed another air chamber 22 projecting into the rotary drum 3 and which is covered with a plate 23 also ribbed, and whose outer wall 24 fits the inner periphery of the drum. rotary. In the corner spaces left between the air chambers 19 and 22 are formed other air spaces 25 and 26, the arrangement and intercommunication of which can be observed in Fig. 5.
The air chambers 19, 22, 25 and 26 are interconnected as well as with the chamber 9 by suitable openings for the passage of the cooling air. The fixing of all the metal parts forming the air chambers is carried out in the simplest possible way by means of screws, so that a replacement of the individual parts can be carried out at any time without any difficulty. The outer walls of the cooling side chambers are also provided with openings 27 for discharging cooling air into the interior of the rotating drum.
The mode of action of the cooling chambers is set
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directly illuminated by the figures. The material to be burned slides along the cooling chamber 9, into the tam-. rotary drum, so that the most exposed part of the transition from the oven chamber to the rotary drum is formed by the replaceable cooling chamber. This part, together with the trim plate 10, effectively covers the Seal 7 by preventing the fall of any solid particles into it, while the side cooling chambers, in addition to their protection of the masonry also forms a cover for the joint, up to the highest level that the material reaches at that point.
The metal part of the cooling chambers can be suitably made of cast iron.
In order to seal the seal 7 to prevent the leakage of combustion gas, or the entry of excess air from the outside, a special sealing device is provided according to the invention. the construction details are clearly shown in Fig. 6. Concentrically at the inlet end of the rotating drum 3 and at some distance from it, a fixed cast iron frame 28 is fixed in a gas-tight manner to the rear wall 8 of the chamber 1 of the furnace, on the face of the frame 28, facing the drum, is provided a U-shaped iron 29 which, constructed in the form of a ring by suitable means, supports a gasket 30 intended to achieve the seal.
On the wall 4 of the rotating drum 3 is established an angle iron 31 which itself carries an annular lining disc 32. Between the lining disc 32 and the frame 28, and concentrically to the rotating drum 3, a cylindrical ring 33 is supported at a certain distance from the rotating drum so that it cannot move in the direction of rotation of the drum, while some mobility in the direction of the axis of the drum cannot be moved. is not prevented. The ring 33 is supported by the gasket 30 and bears on the side facing the drum.
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bour, by means of an angle iron 34, an element 36 provided with a sealing surface 35 through which it slides on the trim ring 32.
The rotational movement of the ring 33 is prevented by angle irons 38 attached to the annulus 33 and coming into ratchet-like contact with the angle irons 37 attached to the frame 28. L the ring 33 is freely movable in the direction of the axis of the rotating drum, a leaf spring 39 inserted between the frame 28 and the sealing ring 32 ensuring the necessary pressure of the ring 33 by its sealing surface 35 against the trim ring 32.
In order to be able to remove any solid constituents which, despite the packing plate 10, may have entered the inner sealing device, openings 40 are provided in the lower part of the frame 28, these openings leading to a container. 41, closed in a gas-tight manner, on the outside side, and ending with a valve 42.
In addition, the lower surface of the cylindrical ring 33 is provided with openings 43 which also serve. the removal of any solid particles which may have entered it. In order to prevent, as much as possible, the entry of these particles into the sealing device itself, a labyrinth device is also inserted in front of the latter, formed by angle irons and plates 44 arranged in a baffle. Arrows show in Fig. 6 the path that any solid particles from inside the rotating drum can follow.
In order to effectively remove the particles deposited at the lower part of the frame 28, through the openings 40, the outer periphery of the drum 3 is provided at this point with scrapers 45 which push the solid particles towards the openings 40.
Fig. 6 clearly shows how effectively a gas-tight seal is achieved by the arrangement according to the invention at the transition point from the oven chamber to the drum.
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rotary. By the mobile fixing..of 1, the cylindrical ring 33, which performs the seal .. the seal is maintained independently of any movement of the rotary drum under the effect of external influences or the action of heat.
Finally the Fige. 7 to 11 also show the outlet end of the rotating drum with cooling chambers provided according to the invention. At this end, the rotating drum is provided with a cooling jacket 46 which forms an annular chamber 47 encircling the end of the rotating drum.
The chamber 47 communicates with the atmosphere through openings 48 which can be adjusted by an annular slide, so that cooling air can enter this chamber. In order to protect the end of the drum, an annular frame member 49 is fixed by means of screws 60, so that it can be easily replaced, to the drum itself and to the drum itself. the wall 46 of the cooling chamber 47, the interior of this element communicating through an opening 51 with the chamber 47 and being provided with outlet openings 52 for the cooling air.
Under the effect of the suction developed in the adjacent chimney 59, the atmospheric air is directed through the openings 48 into the chamber 47, and from there into the interior of the element 49, from which the air s 'escapes to the chimney through the openings 52. according to Fig. 9, the protective device 49 for the end end of the drum may consist of individual segmental parts 49' which, in order to compensate for the expansions under the action of heat, are arranged at a distance from each other, so as to form joints 50. If the element 49 is not otherwise protected, the individual segmental parts 49 'are closed at the sides. .so that the cooling air can escape only through the openings 52.
Additional protection of this part of the oven is provided by plates 53, 57 and 58 in the form of shells, which
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are fixed in such a way that they can be easily replaced, on the wall 46 or, respectively, the part 49 Due to the arched shape of these plates, cavities 54 55,56 are left open between the individual parts, which cavities communicate through the openings 52 with the cooling chamber 47 and, respectively, with the interior of these parts.
Cooling air flows to the outside through these openings, and thus also cools parts 53, 57, 58. These parts may also, as shown in Fig. 9 be suitably composed of individual smaller parts, and they too are arranged at a certain distance from each other. The parts 49 are then left open on the side faces, so that the cooling air can freely enter the space under the protective plates placed above, while the protective plates 53,57, 58 are suitably. closed on the sides.
Through the arrangement of small individual protective parts of uniform shape at the highly exposed outlet end of the rotating drum, the advantage is realized that any damage done to this part of the furnace can be repaired in the most manner possible. simple and inexpensive without causing prolonged service disruptions. The introduction of the cooling air into the parts of the furnace envisaged, both at the inlet end and at the outlet end of the rotary kiln, can be done only by the chimney draft or by special ventilation devices.
Summary .
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