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L'invention, objet du présent breveta se rapporte aux dispositifs utilisés, dans l'équipement des fours, ou foyers divers, pour régler et contrôler l'évacuation des fumées, notamment dans le cas des fours qui comportent une régénération de la chaleur sensible des fumées, ce qui impose une circulation cyclique des fluides dans certaines parties de ces fours.
L'invention sera décrite dans ce qui suit en se basant, à titre d'exemple, sur les dispositifs utilisés à cette fin dans les fours à coke à régénération. Toutefois, il est bien entendu que cette application n'est nullement exclusive et que les dis- positifs dont le principe est décrit ci-après peuvent être utili-
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sés dans toutes installations, tous fours ou foyers les plus di- vers, sans sortir du cadre de l'invention objet du présent brevet
L'application choisie comme exemple de réalisation, pour la description de la présente invention, fait partie de l'équipe- ment des fours à coke à régénération et est souvent connue sous le nom de boîte d'inversion. Cet ensemble a essentiellement pour fonc- tion de faire passer les fumées de la sortie des régénérateurs des fours aux carneaux conduisant à la cheminée.
Il comporte habituel- lement un clapet, simple ou double suivant les cas, grâce auquel on peut à intervalles réguliers et par alternance permettre, ou in- terdire, le passage des fumées dans la dite boite d'inversion pour réaliser le fonctionnement cyclique des régénérateurs.
Dans les installations construites jusqu'à ce jour, la boite d'inversion se présente sous la forme d'un corps cylindrique ou parallélépipédique, dans lequel les fumées rentrent par une tu- bulure horizontale pénétrant dans la paroi latérale du corps et raccordée, d'autre part, à la sortie du régénérateur ; les fumées sortent, après avoir franchi le système d'obturation proprement dit, constitué par le clapet et son siège, par une tubulure verti- cale disposée sous la face inférieure du corps et raccordée au car- neau d'évacuation des fumées. Elles subissent donc un changement de direction d'environ 90 à l'intérieur de la boite. Le ou les clapets sont disposés de manière à venir reposer, en position de fermeture, sur la face horizontale inférieure du corps, au-dessus de la tubulure de sortie pour l'obstruer de façon aussi étanche que possible.
Dans la réalisation de tous les dispositifs de ce genre, on a, jusqu'à ce jour, recherché en priorité une bonne étanchéité du ou des clapets en position de fermeture, mais on a généralement négligé la résistance à l'écoulement du fluide gazeux présentée par l'appareil. Cependant, des progrès accomplis dans la construction des fours à coke viennent modifier l'aspect du problène ; en effet
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les dimensions des boites d'inversion doivent rester à peu près constantes pour des raisons d'encombrement et de prix tandis que la capacité des fours tend à devenir de plus en plus grande pour des raisons évidentes de productivité et que la température des fumées tend souvent à devenir plus élevée.
Les débits et les vi- tesses des fumées dans ces dispositifs atteignent alors des va- leurs telles que les pertes de charge qui en résultent peuvent ar- river à limiter le tirage disponible à la sortie des fours, et par conséquent à s'opposer à l'accroissement de production que l'on dé- sirait réaliser.
La présente invention a pour but d'éviter cet inconvénient en donnant au corps de la boite d'inversion, aux clapets qu'il con- tient et à leurs mécanismes de commande des formes et caractéristi- ques telles que la perte de charge se trouve réduite au minimum.
Ce résultat est atteint par la mise en oeuvre, séparément ou en combinaison; des moyens ci-après énumérés qui constituent, tant par leurs caractères individuels que par leurs diverses com- binaisons. la matière mène de l'invention objet du présent brevet.
En premier lieu, le tracé de la boite à clapet est effec- tuée non plus comme précédemment dans le but essentiel de loger un (ou des), clapet (s) étanche (s), mais dans le but de canaliser avec le, minimum de remous et de tourbillons possible le flux gazeux dans son changement de direction à 90 ; dans le même sens, on opérera en offrant au parcours de la veine gazeuse un canal ne pré- sentant aucune variation brusque de section.
En second lieu, on associe le clapet, dans sa position d'ouverture, au guidage de la veine gazeu@e, en sorte que, par son intrados, le clapet, ou un organe solidaire du clapet, constitue dans cette position, une partie de la paroi du canal aérodynamique répondant aux conditions ci-dessus.
En troisième lieu et facultativement, on munit le disposi- tif d'aubages directeurs qui contribuent à canaliser le flux ga-
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zeux en filets distincts de façon à éviter les remous. Ces aubages directeurs, qui n'interviennent qu'au moment où le (les) clapet (s) est (sont) ouvert (s), sont en principe mis en place par le mouvement d'ouverture du (des) clapet (s).
En quatrième lieu et à titre facultatif également, le clapet est mû de deux mouvements indépendants l'un de l'autre : le premier, relatif à l'ouverture et à la fermeture, permet ou in- terdit la circulation gazeuse ; le deuxième permet de réduire l' efficacité du système et par conséquent d'accroître la perte de cuarge, ce qui procure un moyen très simple et très efficace de réglage du tirage. Le deuxième mouvement est commandée soit manuel- lement, soit par l'effet d'un dispositif de régulation automatique.
Les figures 1 à 7 ci-jointes montrent, à titre d'exemple de mise en oeuvre de ces caractéristiques, divers modes de réali- sations de l'invention dans le cas de boites d'inversion destinées motamment à l'équipement de fours à coke. Dans tous ces dispositif on trouve un clapet simple ou double (1) et (2),dans un corps de boîte (3), comportant une tubulure horizontale (4) pour l'entrée des fumées et une tubulure verticale (5) pour la sortie des fumées.
Les figures 1 et 2 se rapportent à une boite dont le clapet double (1) et (2) (mais qui pourrait aussi être réalisée avec un clapet simple) vient rentrer complètement dans le profil du corps de boite (3) en position d'ouverture, par rotation au- tour d'un axe horizontal (6).
Accessoirement, l'invention ainsi réalisée comporte des lispositifs qui peuvent ou doivent être utilisés pour que le mou- rement du ou des clapets s'effectue dans les conditions voulues ; par exemple : les butées (7) et (8) indispensables pour que le cla- @et intérieur (1), ou le clapet unique dans le cas d'une boite à simple clapet, soit exactement dans le prolongement de la paroi du corps (3) en position d'ouverture, le dispositif amortisseur (9) sur le levier de commande nécessaire pour éviter des accidents
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pouvant résulter de la limitation de la course par les butées pré- cédentes, etc... Les accessoires ci-dessus sont indispensables pour que le clapet occupe de façon précise la position prévue à l'ouverture, ce qui est le but même de la présente invention.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, ce ne sont pas les clapets (1) et (2) eux-mêmes qui parti- cipent au guidage de la veine gazeuse par leur forme et par leur encastrement dans le corps de la boîte (3) ils s'effacent com- plètement par une translation verticale obtenue au moyen d'une bar- re (10) et d'un. levier (11), et c'est une pièce spéciale de forme appropriée (12), suspendue au clapet'inférieur (1), ou au clapet unique, qui vient s'encastrer dans le corps (3) et qui assure la continuité de la paroi de guidage de la veine gazeuse. Cette forme peut être partie intégrante du clapet, ou, comme sur la figure 3, être constituée par une pièce rapportée, maintenue par un axe (13) et une butée (14).
Sur les figures 3 et 4, on a représenté une variante per- fectionnée de la présente invention, qui consiste à placer sous le clapet un ou plusieurs aubages directeurs (15) destinés à mieux guider la veine gazeuse pour améliorer encore les conditions de l'écoulement, ces aubages pouvant d'ailleurs être prévus également avec tout autre mode de réalisation de la boite d'inversion.
La figure 3 comporte encore un autre perfectionnement sup- plémentaire lié à la présente invention. L'intrados de la pièce (12) étant destiné à réduire la résistance à l'écoulement par une forme et une position optimale-3 on peut en l'écartant de la posi- tion optimale, créer à volonté une perte de charge variable en l' écartant plus ou moins de cette position. Il suffit pour cela de faire tourner la pièce de forme spéciale (12) autour d'un axe ver- tical pour en modifier l'orientation. Ceci permet d'utiliser le dispositif pour effectuer le réglage du tirage et l'on peut alors supprimer le papillon (16) prévu sur les autres modes de réalisa-
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tion.
Un exemple de réalisation d'un montage permettant d'obtenir ce résultat est représenté à plus grande échelle sur la figure 5.
Les clapets (1) et (2), (ou le clapet unique) ne sont plus liés invariablement à la tige (10) mais à une autre tige tubulaire (17); coaxiale et extérieure à la tige (10) et portant un index (18) per- mettant de repérer la position azimutale de la pièce (12). La tige (17) peut tourner librement autour de la tige (10). Les clapets et la tige (17) sont maintenus suspendus par un épaulement (19) soli- daire de la tige (10) qui continue à assurer les @ouvements verti- caux. Le réglage de la perte de charge dans la boite à une valeur choisie s'obtient alors simplement en calant l'index (18) dans une position repérée, après rotation convenable de l'ensemble consti- tué par la tige creuse (17), les clapets (1) et (2) et la forme (12).
Les figures 6 et 7 se rapportent à des boîtes d'inversion dont l'étanchéité du clapet (2) - toujours simple dans ce cas - est obtenue à la fermeture par l'utilisation d'un joint hydrauli- que (20) ; disposition classique et qui peut être utilisée soit dans le cas d'un clapet pivotant autour d'un axe horizontal (fi- gure 6), soit dans le cas d'un clapet à commande verticale (figu- re 7).
Il est visible dans tous ces exemples que, conformément à l'invention, on a réalisé pour guider la veine gazeuse une paroi dont la forme est aussi favorable que possible pour obtenir une faible perte de charge, que les clapets et leurs annexes ont été tracés de manière à concourir à la réalisation de cette forme op- tima au lieu de constituer un obstacle.
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The invention, object of the present patent relates to the devices used, in the equipment of furnaces, or various hearths, to regulate and control the evacuation of the fumes, in particular in the case of the furnaces which comprise a regeneration of the sensible heat of the fumes, which imposes a cyclic circulation of fluids in certain parts of these ovens.
The invention will be described in the following based, by way of example, on the devices used for this purpose in regenerative coke ovens. However, it is understood that this application is by no means exclusive and that the devices whose principle is described below can be used.
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sés in all installations, all ovens or most diverse hearths, without departing from the scope of the invention which is the subject of this patent
The application chosen as an exemplary embodiment for the description of the present invention is part of the equipment of regenerative coke ovens and is often known as the inversion box. The main function of this assembly is to pass the fumes from the outlet of the regenerators of the ovens to the flues leading to the chimney.
It usually comprises a valve, single or double depending on the case, thanks to which it is possible at regular intervals and alternately to allow, or prohibit, the passage of the fumes in the said inversion box to carry out the cyclical operation of the regenerators. .
In the installations built to date, the inversion box is in the form of a cylindrical or parallelepipedic body, in which the fumes enter by a horizontal tubular penetrating into the side wall of the body and connected, d on the other hand, at the outlet of the regenerator; the fumes exit, after having passed through the shutter system proper, consisting of the valve and its seat, through a vertical pipe placed under the underside of the body and connected to the smoke evacuation flue. They therefore undergo a change of direction of about 90 inside the box. The valve or valves are arranged so as to come to rest, in the closed position, on the lower horizontal face of the body, above the outlet pipe in order to block it as tightly as possible.
In the realization of all the devices of this kind, it has, until now, been sought in priority for a good sealing of the valve or valves in the closed position, but the resistance to the flow of gaseous fluid presented has generally been neglected. by the device. However, progress made in the construction of coke ovens changes the aspect of the problem; indeed
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the dimensions of the inversion boxes must remain more or less constant for reasons of space and price while the capacity of the furnaces tends to become larger and larger for obvious reasons of productivity and that the temperature of the flue gases often tends to become higher.
The flow rates and velocities of the fumes in these devices then reach values such that the pressure drops which result therefrom may limit the draft available at the outlet of the furnaces, and consequently oppose the flow. the increase in production that we would like to achieve.
The object of the present invention is to avoid this drawback by giving the body of the reversing box, the valves it contains and their control mechanisms shapes and characteristics such that the pressure drop is found. reduced to a minimum.
This result is achieved by the implementation, separately or in combination; means listed below which constitute, both in terms of their individual characteristics and their various combinations. the subject matter of the invention which is the subject of this patent.
Firstly, the layout of the valve box is no longer carried out as previously with the essential aim of accommodating one (or more), sealed valve (s), but with the aim of channeling with the minimum swirls and eddies possible the gas flow in its change of direction at 90; in the same direction, one will operate by offering to the course of the gas stream a channel not presenting any abrupt variation of section.
Secondly, the valve is associated, in its open position, with guiding the gas stream, so that, by its intrados, the valve, or a member integral with the valve, constitutes in this position, a part of the wall of the aerodynamic channel meeting the above conditions.
Thirdly and optionally, the device is fitted with guide vanes which help to channel the gas flow.
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zeux in separate fillets to avoid eddies. These guiding vanes, which only intervene when the valve (s) is (are) open, are in principle put in place by the opening movement of the valve (s) .
Fourthly and also optionally, the valve is moved by two movements independent of one another: the first, relating to opening and closing, allows or prohibits gas circulation; the second makes it possible to reduce the efficiency of the system and consequently to increase the loss of cuarge, which provides a very simple and very effective means of adjusting the draft. The second movement is controlled either manually or by the effect of an automatic regulating device.
The attached FIGS. 1 to 7 show, by way of example of implementation of these characteristics, various embodiments of the invention in the case of inversion boxes intended specifically for the equipment of heating ovens. coke. In all these devices there is a single or double valve (1) and (2), in a box body (3), comprising a horizontal pipe (4) for the smoke inlet and a vertical pipe (5) for the smoke outlet.
Figures 1 and 2 relate to a box whose double valve (1) and (2) (but which could also be made with a single valve) comes completely into the profile of the box body (3) in position of opening, by rotation around a horizontal axis (6).
Incidentally, the invention thus produced comprises devices which can or must be used so that the movement of the valve (s) takes place under the desired conditions; for example: the stops (7) and (8) essential so that the internal valve (1), or the single valve in the case of a box with a single valve, is exactly in the extension of the body wall (3) in the open position, the damping device (9) on the control lever necessary to prevent accidents
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which may result from the limitation of the stroke by the previous stops, etc ... The above accessories are essential for the valve to occupy precisely the position intended for opening, which is the very purpose of the valve. present invention.
In the embodiment shown in Figures 3 and 4, it is not the valves (1) and (2) themselves which participate in guiding the gas stream by their shape and by their embedding in the body of the gas. the box (3) they are completely erased by a vertical translation obtained by means of a bar (10) and a. lever (11), and it is a special piece of suitable shape (12), suspended from the lower valve (1), or from the single valve, which fits into the body (3) and which ensures the continuity of the guiding wall of the gas stream. This shape can be an integral part of the valve, or, as in FIG. 3, be constituted by an attached part, held by a pin (13) and a stop (14).
In Figures 3 and 4, there is shown an improved variant of the present invention, which consists in placing under the valve one or more guide vanes (15) intended to better guide the gas stream to further improve the conditions of the gas. flow, these blades can moreover also be provided with any other embodiment of the inversion box.
Figure 3 includes yet another additional improvement related to the present invention. The intrados of the part (12) being intended to reduce the resistance to flow by an optimum shape and position-3, it is possible, by moving it away from the optimum position, to create at will a variable pressure drop in moving it more or less away from this position. All that is required is to rotate the specially shaped part (12) around a vertical axis to modify its orientation. This allows the device to be used to adjust the draft and it is then possible to eliminate the butterfly valve (16) provided for in the other embodiments.
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tion.
An exemplary embodiment of an assembly making it possible to obtain this result is shown on a larger scale in FIG. 5.
The valves (1) and (2), (or the single valve) are no longer invariably linked to the rod (10) but to another tubular rod (17); coaxial and external to the rod (10) and bearing an index (18) making it possible to locate the azimuthal position of the part (12). The rod (17) can rotate freely around the rod (10). The valves and the rod (17) are kept suspended by a shoulder (19) integral with the rod (10) which continues to ensure the vertical movements. The adjustment of the pressure drop in the box to a chosen value is then obtained simply by wedging the index (18) in a marked position, after suitable rotation of the assembly formed by the hollow rod (17), the valves (1) and (2) and the form (12).
FIGS. 6 and 7 relate to reversing boxes, the sealing of the valve (2) - still simple in this case - is obtained on closing by the use of a hydraulic seal (20); conventional arrangement and which can be used either in the case of a valve pivoting about a horizontal axis (FIG. 6), or in the case of a valve with vertical control (FIG. 7).
It is visible in all these examples that, in accordance with the invention, a wall has been produced to guide the gas stream, the shape of which is as favorable as possible to obtain a low pressure drop, that the valves and their appendices have been drawn. in such a way as to contribute to the realization of this optimal shape instead of constituting an obstacle.