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"Perfectionnements apportés aux fours pour traitements ther- miques"
La présente invention est relstive à des fours à eu direct pour des traitements thermiques et elle concerne, plus spécialement, les fours de ce genre qui comportent des moyens par lesquels on obtient l'évacuation positive des gaz résultant de la combustion.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces fours tels que les produits de la combustion puissent être évacués par des dispositifs perfectionnés reliés mécaniquement aux obturateurs servant au réglage des brdleurs du four afin que l'apport de chaleur et l'évaouation des gaz puissent se faire simultanément. Elle a égale-
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ment pour but de rendre ces fours tels que le tirage naturel à travers dudit four soit réduit pendant les périodes de combus- tion réduite et qu'une température élevée puisse 8tre maintenue, à tout moment, dans la partie inférieure du four.
Un four pour un traitement thermique, établi selon l'invention et comprenant au moins une chambre de chauffage, au moins un brûleur pour cette chambre et auquel aboutit un conduit de combustible, une entrée libre pour de l'air secondaire pour le brûleur et une sortie pour les gaz de combustion est caractérisé par le fait qu'un éjeoteur d'air est adjoint à ladite sortie et par des moyens tels que des robinets, avec une commande sensible aux températures régnant dans ladite chambre pour régler les débits du combustible et de l'air vers ledit brûleur et vers ledit éjecteur de manière à augmenter ainsi le débit d'air quand le débit du combustible croit.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
Les figures 1, 2 et 3 montrent, respectivement en vue en bout, en coupe longitudinale selon II-II figure 1 et en coupe horizontale selon IIIIII figure 2 (les brûleurs étant omis), un four établi selon l'invention.
Les figures 4 et 5 montrent, à plus grande échelle et res- pectivement en vue en bout et en coupe axiale, un des éjecteurs pour les gaz d'échappement*
Le four pour traitement thermique, montré sur les dessi@s, et du type à cloche, comporte une chambre dont les parois réfrao- taires et le plafond, désignés par 1, sont supportés par un châssis en acier 2 de telle sorte que le four puisse être soulevé par une grue et écarté d'une sole appropriée 3 afin que des pièces ou charges métalliques puissent être placées sur le sole en vue d'y subir un traitement thermique.
On peut, par exemple, entasser des bobines de fils ou de feuillards (non montrées) sur la sole et les recouvrir de cloches protectrices 4 montrées en coupe sur la
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figure 3 et en lignes interrompues sur la figure 2. Le four est ensuite abaissé sur les cloches jusque ce qu'il repose sur le socle qui les entoure et est ainsi rendu prêt à l'usage.
Dans la partie inférieure des parois latérales du four sont ménagées plusieurs ouvertures 6 et 7, écartées latéralement les unes des autres et dans lesquelles on peut introduire des brûleurs. De préférence, on se sert de brûleurs à gaz du genre de ceux faisant l'objet du brevet belge déposé le 26 mars 1946 sous le n 359938, au même nom et sous le titre : "Perfectionnements apportés aux brûleurs à gaz". Chaque brûleur comprend un brûleur principal 8 qui brûle du gaz mélangé à de l'air primaire et secondaire et un brûleur auxiliaire 9, placé au-dessus du premier, qui brûle du gaz brut à la même pression ou à une pression inférieure que le gaz fourni au brûleur prinoipal. L'air secondaire est admis par l'extrémité externe des ouvertures 6 dans l'espace entourant les brûleurs principaux.
Ces brûleurs sont reliés à un conduit à gaz 11 qui contourne le four et qui est relié, par un tuyau 12, à la source principale de gaz.
Dans le tuyau 12 est établi un robinet 13 à l'aide duquel on règle le débit du gaz vers les brûleurs. L'axe de ce robinet porte un bras latéral 14 à l'aide duquel on peut faire tourner cet axe en vue de régler la section de passage du robinet 13.
L'extrémité du bras, engagée sur l'axe du robinet, peut être réglée de toute manière appropriée par rapport à cet axe de manière qu'on puisse lui donner toute orientation voulue pour un degré d'ouverture donné du robinet. L'extrémité libre du bras 14 est articulée à l'extrémité inférieure d'une biellette 16 dont l'extrémité supérieure est articulée à un bras 17 qui fait latéralement saillie sur un'organe dsoillant 18 monté sur une servo-oommande 19 d'un type connu et actionnée électrique- ment ou par la pression, pour commander le robinet.
Si elle est à commande électrique, on relie le dispositif électrique-
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ment à des moyens thermostatiques appropriée 20 (figure 2) la gés dans le tour et à 1*aide desquels l'organe 18 est déplacé angulairement dans un sens ou dans l'autre suivant que le tour demande de la ohaleur ou devient trop chaud
Pour contr8ler l'écoulement des gaz chauds dans le four et pour éviter que des brûleurs doivent être établis au centre de la chambre de traitement, on a prévu plusieurs conduits d'échappe- ment 31 ayant un profil approprié quelconque, en seotjon transversale, et qui traversent le plafond en étant orientés vers le bas autour de son centre.
Dans certains cas, il peut être désirable d'établir les conduits d'échappement aux extrémités ou sur les parois latérales du tour. Les extrémités inférieures ouvertes de ces conduits se trouvent à une distance réduite de la sole de la chambrede telle sorte que les gaz chauds puissent s'élever depuis les brûleurs vers le milieu du four et puissent s'écouler vers le bas autour des cloches 4 jusqu'à la partie inférieure des conduits d'échappement pour maintenir la base du four à une température élevée. Les produits de oombustion, dans le four, sont évacués positivement par les oonduits 31 par des éjeoteurs d'air montés sur les extrémités supérieures des conduits au-dessus du plafond du four.
Conformément à l'invention, on fait comporter à chaque éjecteur un venturi 32 établi dans le prolongement du conduit 31 correspondant, ledit venturi étant entouré, en amont de son étranglement, par une chambre annulaire 34 dont les parois 33 sont soudées eu venturi. La paroi avant de cette chambre, à l'intérieur du venturi, est peroée de plusieurs trous 35, répartis sur une circonférence et forment des gioleurs orientés vers l'a- vant. Sur la paroi latérale 33 est branché un raccord 36 relié par une dérivation 37 à un conduit principal 38, celui-ci étant relié à une source appropriée d'air comprimé, par exemple une soufflerie 39, à fonctionnement continu.
L'air admis dans les chambres 34 de l'éjeoteur s'échappe par des gicleurs 35 dans les
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venturis et aspire ainsi les gaz d'éhhappement dans les conduits 31 et hors du four. Plus le débit de l'air est grand par les éjeoteurs et plus rapidement les gaz d'échappement sont évacués hors du four.
Le débit d'air vers les chambres 34 des éjeoteurs varie en rapport avec le fonctionnement des brûleurs à cause de la liaison existant entre un robinet 41, établi dans une partie hori- zontele du conduit d'air 38, et le robinet qui règle le débit du gaz. L'axe du robinet 41 porte un bras réglable 42, généralement parallèle au bras 14 et relié à une biellette 43 articulée au bras 17 de la serve-commande 19. Quand celle-ci est installée, on règle l'axe du robinet d'air par rapport à son bras de comman- de de manière qu'un volume convenable d'air soit amené aux éjeoteurs pour une quantité donnée de gaz fourni aux brûleurs.
Au cours du fonotionnement et quand le thermostat 20, éta- bli dans le four, demande de la chaleur, la servo-commande 19 intervient pour déplacer le bras 17 vers le haut afin qu'il puisse entraîner la biellette 16 dans une direction pour laquelle les bras 14 et 42 @ davantage les robinets à air et à gaz. Par oonséquent, quand les brûleurs fonctionnent à un régime plus élevé, les éjeoteurs font de mené et les gaz de oombus- tion, qui se trouvent dans le four, sont évacués plus rapidement en fonction du degré plus élevé auquel ils sont produits.
Quand la température du four commence à devenir trop élevée, les robinets à air et à gaz sont déplacés simultanément en sens inverse et d'une manière analogue.
Une autre caractéristique de l'invention est que l'on empêche que la partie inférieure du four devienne trop froide quand les brûleurs sont mis à un régime bas après que la partie supérieure de la matière traitée a atteint la température voulue, afin que la partie inférieure de la matière puisse être amenée à cette même température peu après la partie supérieure. cet effet, on a recours des moyens propres à réduire le
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tirage naturel d ans le four en empêchant une quantit é suffisante d'air froid soit aspirée par les ouvertures 6 des brûleurs pour réduire notablement la température dans la partie inférieure du four.
Ce résultat désirable est obtenu en dirigeant un oourant d'air vers le bas dans chaque éjecteur pendant ce fonctionnement à bas régime pour s'opposer à l'évacuation ascentionnelle qui aspire de l'air par les ouvertures 6. 4(cet effet, on soude une tuyère 50, en forme de L, dans chaque tube éjeoteur 32, à proxi- mité de son extrémité libre, le débouché interne de la tuyère étant orienté vers l'étranglement du venturi . L'extrémité exté- rieure de la tuyère est filetée et raooordée à une dérivation 51 branohée sur un conduit principal 52 établi au-dessus du four et dont uhe extrémité est reliée au conduit d'air 38.
La partie horizontale du conduit 32, à une extrémité du four, comporte un robinet 53 dont l'exe porte un bras 54 à orien- tation réglable. L'extrémité libre de ce bras est reliée, par une biellette 56, à un deuxième bras 57 monté sur l'organe oscil- lant 18 de la serve-commande 19. Le robinet 53 est réglé de ma- nière qu'il ne puisse s'ouvrir qu'après que l'autre robinet à air 41 e été fermé. Le robinet 13, pour le gaz, ne peut pas être fermé complètement. Par cet agencement des robinets, on @btient une contre-pression dans les électeurs dès que l'alimentation en air des gicleurs 35 est interrompue ce qui se produit quand les brûleurs sont mis à un régime bés à l'aide du robinet 13.
Cette contre-pression empêche qu'une quantité indésirable d'air froid soit aspirée dans le four par les ouvertures 6, tout en ne sup- primant pas toute l'évacuation par les éjeoteurs. Il en résulte que la température de la partie inférieure des matières traitées thermiquement est augmentée bien plus rapidement que si des quan- tités importantes d'air froid pouvaient entrer dans le fond du four, Ceoi augmente la quantité des matières qui peut être trai tée thermiquement dans le four per journée et réduit donc les frais par tonne.
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"Improvements made to heat treatment furnaces"
The present invention relates to direct-to-air furnaces for heat treatments and relates more particularly to furnaces of this type which include means by which the positive discharge of the gases resulting from combustion is obtained.
Its main purpose is to make these furnaces such that the products of combustion can be evacuated by sophisticated devices mechanically connected to the shutters used to adjust the burners of the furnace so that the supply of heat and the evaouation of the gases can. be done simultaneously. She also
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The object is to make such furnaces such that the natural draft through said furnace is reduced during periods of reduced combustion and that a high temperature can be maintained at all times in the lower part of the furnace.
A furnace for heat treatment, established according to the invention and comprising at least one heating chamber, at least one burner for this chamber and to which ends a fuel pipe, a free inlet for secondary air for the burner and a outlet for the combustion gases is characterized by the fact that an air ejeotor is added to said outlet and by means such as valves, with a control sensitive to the temperatures prevailing in said chamber to regulate the flow rates of the fuel and of air to said burner and to said ejector so as to thus increase the air flow when the fuel flow increases.
The accompanying drawings show, by way of example, one embodiment of the invention.
Figures 1, 2 and 3 show, respectively in end view, in longitudinal section according to II-II Figure 1 and in horizontal section according to IIIIII Figure 2 (the burners being omitted), a furnace established according to the invention.
Figures 4 and 5 show, on a larger scale and respectively in end view and in axial section, one of the ejectors for the exhaust gases *
The furnace for heat treatment, shown on the drawings, and of the bell type, has a chamber whose refractory walls and the ceiling, designated by 1, are supported by a steel frame 2 so that the furnace can be lifted by a crane and moved away from a suitable floor 3 so that metal parts or loads can be placed on the floor for heat treatment.
It is possible, for example, to pile up coils of threads or of strips (not shown) on the sole and cover them with protective covers 4 shown in section on the
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Figure 3 and in broken lines in Figure 2. The oven is then lowered onto the bells until it rests on the base which surrounds them and is thus made ready for use.
In the lower part of the side walls of the oven are formed several openings 6 and 7, spaced laterally from each other and into which burners can be introduced. Preferably, gas burners of the type that are the subject of the Belgian patent filed on March 26, 1946 under the number 359938, with the same name and under the title: "Improvements to gas burners" are used. Each burner comprises a main burner 8 which burns gas mixed with primary and secondary air and an auxiliary burner 9, placed above the first, which burns raw gas at the same pressure or at a lower pressure than the gas. supplied to the main burner. The secondary air is admitted through the outer end of the openings 6 into the space surrounding the main burners.
These burners are connected to a gas duct 11 which bypasses the oven and which is connected, by a pipe 12, to the main source of gas.
In the pipe 12 is established a valve 13 by means of which the flow of gas to the burners is regulated. The axis of this valve carries a lateral arm 14 with the aid of which this axis can be rotated in order to adjust the passage section of the valve 13.
The end of the arm, engaged on the axis of the valve, can be adjusted in any suitable manner with respect to this axis so that it can be given any desired orientation for a given degree of opening of the valve. The free end of the arm 14 is articulated to the lower end of a link 16, the upper end of which is articulated to an arm 17 which projects laterally on un'organe dsoillant 18 mounted on a servo-control 19 of a known type and actuated electrically or by pressure, to control the valve.
If it is electrically controlled, the electric device is connected
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by means of suitable thermostatic means 20 (figure 2) the lathe and with the aid of which the member 18 is angularly moved in one direction or the other depending on whether the lathe calls for heat or becomes too hot
In order to control the flow of hot gases in the furnace and to prevent burners having to be established in the center of the treatment chamber, several exhaust ducts 31 have been provided, having any suitable profile, in transverse seotjon, and that pass through the ceiling facing downward around its center.
In some cases, it may be desirable to establish the exhaust ducts at the ends or on the side walls of the tower. The open lower ends of these ducts are at a reduced distance from the chamber floor so that the hot gases can rise from the burners to the middle of the oven and can flow downward around the bells 4 to 'at the bottom of the exhaust ducts to keep the base of the oven at a high temperature. The combustion products in the furnace are positively discharged through the ducts 31 by air ejeotors mounted on the upper ends of the ducts above the ceiling of the furnace.
According to the invention, each ejector is provided with a venturi 32 established in the extension of the corresponding duct 31, said venturi being surrounded, upstream of its constriction, by an annular chamber 34 whose walls 33 are welded to the venturi. The front wall of this chamber, inside the venturi, is pierced by several holes 35, distributed over a circumference and form gioleurs oriented towards the front. On the side wall 33 is connected a connector 36 connected by a branch 37 to a main duct 38, the latter being connected to a suitable source of compressed air, for example a blower 39, in continuous operation.
The air admitted into the chambers 34 of the ejeotor escapes through jets 35 into the
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venturis and thus sucks the exhaust gases in the ducts 31 and out of the oven. The greater the flow of air through the ejeotors, the faster the exhaust gases are evacuated out of the oven.
The air flow to the chambers 34 of the ejeotors varies in relation to the operation of the burners because of the connection existing between a valve 41, established in a horizontal part of the air duct 38, and the valve which regulates the flow. gas flow. The axis of the valve 41 carries an adjustable arm 42, generally parallel to the arm 14 and connected to a link 43 articulated to the arm 17 of the servo-control 19. When the latter is installed, the axis of the valve is adjusted. air relative to its control arm so that a suitable volume of air is supplied to the ejeotors for a given quantity of gas supplied to the burners.
During operation and when the thermostat 20, established in the oven, calls for heat, the servo-control 19 intervenes to move the arm 17 upwards so that it can drive the rod 16 in a direction for which the arms 14 and 42 @ plus the air and gas valves. Therefore, when the burners are operating at a higher speed, the ejeotors are driven and the combustion gases, which are in the oven, are discharged more quickly depending on the higher degree to which they are produced.
When the temperature of the oven starts to get too high, the air and gas valves are moved simultaneously in reverse and in a similar manner.
Another feature of the invention is that the lower part of the furnace is prevented from becoming too cold when the burners are set to low speed after the upper part of the material being treated has reached the desired temperature, so that the part lower part of the material can be brought to this same temperature shortly after the upper part. For this purpose, appropriate means are used to reduce the
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natural draft in the oven by preventing a sufficient quantity of cold air from being drawn in through the openings 6 of the burners to significantly reduce the temperature in the lower part of the oven.
This desirable result is achieved by directing a downward flow of air into each ejector during low-speed operation to oppose the upward discharge which draws air through openings 6.4 (this effect is achieved by welds an L-shaped nozzle 50 in each ejeotor tube 32, near its free end, the internal outlet of the nozzle being oriented towards the constriction of the venturi. The outer end of the nozzle is threaded and raooordée to a branch 51 branohée on a main duct 52 established above the oven and whose uhe end is connected to the air duct 38.
The horizontal part of the duct 32, at one end of the oven, comprises a valve 53, the exe of which carries an arm 54 with adjustable orientation. The free end of this arm is connected, by a connecting rod 56, to a second arm 57 mounted on the oscillating member 18 of the servo-control 19. The valve 53 is adjusted so that it cannot open only after the other air valve 41 has been closed. The tap 13, for gas, cannot be closed completely. By this arrangement of the taps, a back pressure in the electors is obtained as soon as the air supply to the nozzles 35 is interrupted, which occurs when the burners are put on a low speed using the tap 13.
This back pressure prevents an unwanted amount of cold air from being drawn into the oven through the openings 6, while not eliminating all exhaust from the ejeotors. As a result, the temperature of the lower part of the heat-treated materials is increased much faster than if large amounts of cold air could enter the bottom of the furnace. This increases the amount of the materials that can be heat-treated. in the oven per day and therefore reduces costs per tonne.