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PERFECTIONNEMENT AU RECYCLAGE DES GAZ D'ATMOSPHERE DANS LES
FOURS.
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Dans la pratique du chauffage industriel, certains produits ne supportent pas d'être chauffés (ou refroidis avant défournement) au contact direct de fumées ou de l'air. C'est en particulier le cas des tôles dans les opérations de circuit qui accompagnent le laminage. Ce produit se présente sous la forme de grosses bobines de hauteur standard. Les fours à grand rendement de recuit des tôles en bobines affectent en général la forme connue représentée sur la figure 1, et que l'invention se propose de perfectionner.
Ladite figure 1 représente un four connu en soi comportant une cloche amovible 1 sous laquelle est disposé un empilage de bobines de tôle 2. Le foyer est placé à l'extérieur de la cloche et n'est pas représenté sur la figure. Pour éviter la corrosion des tôles pendant la mise en température ou pendant le refroidissement, on admet sous la cloche des gaz de constitution chimique telle qu'ils n'ont pas d'action nuisible, sur la charge. Pour améliorer les échanges de chaleur, on est amené à assurer une circulation forcée de ces gaz dits d9atmosphère, de telle façon que les échanges par convection soient activés aussi bien entre le foyer extérieur et les gaz qu'entre les gaz et la charge.
Le recyclage des gaz d'atmosphère est assuré par une soufflante (ventilateur ou compresseur) placée sur leur circuit :cette soufflante est représentée en 3, à titre d'exemple non limitatif, en dessous de la pile de bobines 2. A travers le diffuseur 10, elle refoule les gaz dans une zone où ils s'échauffent pendant la mise en température du four, (ou se refroi= dissent pendant la période de refroidissement dudit four), zone qui est représentée sur la figure, à titre d'exemple non limitatif, par l'espace an-
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nulaire 4, compris entre la cloche 1 et une virole intérieure 5, coaxiale.
Les gaz d'atmosphère pénètrent ensuite dans la virole 5 et circulent le long de la surface extérieure des bobines. Comme celles-ci sont peu perméables aux échanges de chaleur dans le sens radial, on a intérêt à les chauffer par la tranche. A cet effet, on sépare les bobines empilées par des passages de faible hauteur 6 à l'aide de plaques intercalaires 7 munies d'aubages directeurs et qu'on appelle "convectors" (voir aussi figure 5). Les gaz circulent dans ces passages étroits avec une grande vitesse qui permet un bon échange de chaleur avec les bobines, et sont collectés dans le circuit intérieur cylindrique 8 formé par les parois intérieures des bobines.
Pour forcer les gaz à passer par les convectors, on ferme ce conduit en haut, dans le cas de la figure, à l'aide d'un couvercle 9.A l'extrémité opposée, les gaz collectés en 8 sont ensuite admis à l'entrée de la soufflante 3, achevant ainsi leur circuit de recyclage .
Les échanges de chaleur par convection sont améliorés par le recyclage parce qu'ils sont une fonction croissante du débit de la soufflante, débit qu'on a donc intérêt à augmenter le plus possible : mais, si on veut limiter la puissance de ventilation pour des raisons d'économie, et de comportement du matériel (qui ne supporterait pas de trop grandes différences de pression), il est nécessaire d'éliminer dans le circuit les pertes de charges inutiles, c'est-à-dire celles qui ne sont pas liées à la possibilité d' augmentation des échanges de chaleur, raison d'être du recyclage.
La présente invention a pour objet d'éliminer les pertes de charge inutiles à l'échange de chaleur, dans la configuration imposée au circuit des gaz par l'empilage des bobines et des convectors.
Les défauts des circuits actuellement réalisés sont les suivantes :
1.- les gaz sont admis pratiquement sans vitesse à l'entrée des passages 6 où ils doivent acquérir en régime établi une vitesse très grande ; la zone de mise en vitesse s'étend sur une certaine longueur dite "longueur d'établissement du régime", aui peut ne pas être négligeable, et dans laquelle la perte de charge subie ne se traduit pas par un apport supplémentaire intéressant de calories aux bobines.
2.- les gaz d'atmosphère débouchent dans le conduit central avec une vitesse très grande - (la plus grande que permet l'installation), et si on ne prend aucune précaution spéciale, la pression dynamique correspondante est entièrement perdue, sous forme de tourbillons dans le conduit central, sans qu'il en résulte aucun apport de chaleur supplémentaire aux bobines.
Cette perte de charge augmente considérablement le travail demandé à la soufflante sans aucun avantage en contre-partie.
3.- l'ensemble des gaz collectés en 8 est aspiré par la soufflante à une extrémité d'un conduit fermé : comme il n'y a aucun débit entre le couvercle 9 et le plus élevé des convectors 7, il en résulte en haut du conduit 8 une zone de cavitation génératrice de tourbillons et donc une perte de charge inutile.
La présente invention vise un four à bobines perfectionné comportant des moyens permattant de réduire, ou même d'éliminer les pertes de charge inutiles qu'on vient d'énumérer :
Le four à bobines suivant l'invention comporte, à cet'effet, un certain nombre d'organes déflecteurs propres à améliorer les conditions de circulation des gaz à l'intérieur du four et notamment à l'entrée et à la sortie des convectors.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des dessins annexés sur lesquels on a représenté quelques modes de réalisation de l'invention.
Sur ces dessins :
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la fig. 2 représente en coupe longitudinale un four à bobines suivant l'invention et les figs. 3 à 5 sont des vues de détail de certains des moyens déflecteurs incorporés dans le circuit des gaz pour améliorer leurs condi- tions de circulation:
Il est inutile d'amener les gaz à la vitesse de régime dès l'en- trée dans les passages 6, donc dès leur contact avec les tranches de bo- bines empilées. A cet effet, suivant l'invention, on entoure l'entrée cir- culaire des passages 6 de deux collerettes représentées en 10 et 11 sur la figure 2 : ces deux collerettes forment un passage convergent dans le- quel les gaz sont mis progressivement en vitesse, et l'on sait que la per- te de charge d'un convergent est négligeable.
Afin de réduire la perte de pression dynamique au débouché sur le circuit central 8, l'invention prévoit les moyens suivants, qui peuvent être utilisés séparément ou en combinaison : a.- les aubages directeurs qui constituent le "convector" ou, encore, le profil de la plaque, qui porte ces aubages, sont agencés de telle façon qu'au lieu d'offrir aux gaz des passages de section constante comme c'est le cas dans la pratique actuelle, du fait que les aubages sont sensi- blement parallèles, on offre aux gaz un passage qui peut être d'abord con- stant, mais, vers la fin, progressivement divergent, de manière à diminuer notablement la pression dynamique à la sortie. On diminue ainsi la perte de charge subie.
Dans le mode de réalisation représenté sur la fig. 3, une plaque 13, dont le profil présente une section variable diminuant d'épaisseur vers l'inférieur à partir d'un certain diamètre, est interposée entre deux piles de bobines successives de manière à former, en combinaison, avec les aubages habituels, deux étages de passages 6 offrant la section variable précitée. b.- on récupère au moins en partie la pression dynamique des gaz qui débouchent en 8, si grande soit elle, si, au lieu de la laisser se perdre en tourbillons, on guide les gaz au moyen d'un coude convenablement disposé constitué, par exemple, par les collerettes 14 et 15 de la fig. 2 ou de la fig. 3.
Les gaz sont ainsi guidés parallèlement à l'axe du conduit d'éva- cuation. c.- il ne suffit pas d'amener les gaz parallèlement à l'axe pour récupérer leur pression dynamique, car ils débouchent dans une capacité de dimensions telles que la pression dynamique qui correspondrait au débit de la soufflante parcourant uniformément le conduit, serait de toutes façons beaucoup trop faible : autrement dit, la sortie des convectors sur le conduit 8 constitue toujours une brusque augmentation de section. Suivant 1' invention on prolonge le coude précédemment indiqué par un divergent, si celui-ci n'a pas été prévu comme en (a) à l'intérieur des convectors.
Ce divergent a été représenté en 16 sur la f ig. 2. d.- suivant. une variante, comme le montre la fig. 4, on prolonge le convector existant à section de passage constante par un divergent formé par les parois 18 et 19 à l'intérieur du conduit 8, le coude 14-15 étant placé à la suite de ce divergent.
e.- au moins en ce qui concerne le convector inférieur, et dans le cas où l'entrée de la soufflante est placée juste en dessous de celui-ci , auquel cas la sortie du convector inférieur est très proche de l'entrée de la soufflante, il est prévu de récupérer la pression dynamique correspondante en aménageant les aubages directeurs de l'écoulement dans le passage 6 comme le montre la figure 5 de façon que les gaz, débouchant tangentiellement à la paroi du conduit 8, créent un tourbillon dans le sens dans lequel tourne la soufflante en effet, dans ce cas la pression dynamique est utilisée pour faire tourner en moulin la roue de la soufflante ; c'est ce qu'on appelle une admission de ventilateur à circulation positive. Le travail de
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la soufflante est diminuéd'autant.
Par ailleurs, on a intérêt, pour éviter les tourbillons dans le haut du conduit, à y permettre le passage d'un petit débit. Pour profiter au maximum de ce débit, comme le montre la figure 2, on le fait circuler d'abord dans un convector 17 placé au-dessus de la bobine supérieure. De cette facon toutes les bobines sont chauffées dans des conditions identiques :en outre, on évite ainsi la présence, dans le haut du four, d'une zone de gaz stagnants surchauffés, en contact avec la bobine supérieure.
Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux exemples décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans s' écarter pour cela de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS
1.- Four de recuit de tôles en bobines, du type comportant un dispositif de circulation forcée de gaz d'atmosphère destiné à augmenter les échanges thermiques traversant la pile des bobines par des passages parallàles à la tranche des piles partielles ainsi obtenues, caractérisé par des parois additionnelles incorporées dans ledit dispositif pour contr8ler, en direction et en grandeur, la vitesse de circulation des gaz de manière à réduire les pertes de charge autres que les pertes de charge par frottement le long des parois où se font ces échanges thermiques entre gaz d'atmosphère,, et bobines.
2.- Four suivant l caractérisé par un convergent disposé à l' entrée des gaz d'atmosphère dans chacun desdits passages pour assurer une mise en vitesse correcte des gaz.
3.- Four suivant 1 et/ou 2 caractérisé par un conduit coudé à la sortie des gaz d'atmosphère desdits passages pour guider les gaz dans leur direction d'évacuation.
4.- Four suivant 3 , caractérisé par le fait que ledit conduit coudé de guidage est précédé d'un conduit divergent pour réduire la pression dynamique des gaz, ce conduit divergent étant placé à la sortie des passages le long des tranches des bobines.
5.- Four suivant 1 à 3 caractérisé par le fait que les passages aménagés le long des tranches des bobines se terminent par une partie divergente pour réduire la pression dynamique des gaz à la sortie desdits passages.
6.- Four suivant 1 à 3 caractérisé par le fait qu'au moins le passage inférieur s'étendant le long des tranches des bobines est muni d'aubages directeurs tels que les gaz débouchent tangentiellement au périmètre intérieur des bobines formant sortie desdits passages.
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