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Cette invention est relative à la fabrication du clinker de ciment Portland, de la chaux, etc. et au traitement de minerais ' et minéraux dans lequel les matières sont chauffées dans un four.
L'invention concerne plus particulièrement la fabrica- tion du clinker de ciment Portland au four rotatif et elle est décrite en détails ci-dessous avec référence à cette fabrication.
Dans la fabrication du ciment Portland, les matières pre- mières, minéraux calcaires et argileux, sont finement broyées, proportionnées et mélangées, après quoi elles sont chauffées jusqu'au début de la fusion, une température voisine de 1450 C . où une réaction chimique se produit avec formation de nouveaux clinkers'minéraux qui forment la base du ciment.
Déux procédés sont normalement utilisés pour la prépara- tion des matières premières; le"procédé sec" dans lequel les matières sont d'abord}séchées et ensuite broyées et mélangées à
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l'état sec pour former ce qu'on appelle une farine brute sèche et le "procédé humide" dans lequel le broyage se fait en Drésence d'eau pour former un magma ou suspension contenant habituellement environ 40% d'eau. Le chauffage et la clinkérisation ultérieurs de la matière brute peuvent se faire soit de la même façon, soit de façon différente pour le procédé humide et le procédé sec.
Il est reconnu que le procédé humide offre certains avantages particulièrement pour la préparation, le broyage et le mélange des matières, en particulier les matières tendres, telles que la craie, la marne, l'argile, etc.
Toutefoisla teneur élevée en eau dans le magma ainsi obtenu, environ 40%, constitue un inconvénient matériel parce que la quantité de combustible qui est nécessaire pour sécher le magma est presque aussi grande que celle nécessaire à la cuisson.
..Les échangeurs de chaleur construits jusqu'à présent com- prennent une chambre ayant un fond ou sole avec une ouverture centrale pour permettre la décharge des matières séchées ou trai- tées et pour l'introduction des gaz chauds qui chauffent la ma- tière brute.
.'On a toutefois rencontré des difficultés à obtenir un passage continu de la matière brute qui est introduite dans la chambre par une ouverture de la partie supérieure commandée par une vanne et à maintenir en même temps une décharge proportionnel- lement uniforme à la sortie de la sole, telle que la sole conserve son efficacité sur tout son périmètre sans qu'il y ait engorgement par des fines dans certaines de ses sections.
Le but de la présente invention est de fournir un dis- positif de décharge perfectionné, tel que la décharge de la matière se fasse de manière égale et progresive autour de toute la circonférence de l'ouvertnre de décharge de la sole de la chambre de séchage.
Suivant la présente invention, l'échangeur de chaleur comprend une chambre tourounte en deux parties, une partie supérisu
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re ou virole et une partie inférieure ou sole dans laquelle se trouve une ouverture centrale pour la décharge de la matière séchée et pour l'admission des gaz sécheurs dans la chambre, les deux parties étant disposées de telle manière que les axes verticaux des deux parties sont légèrement décalés ce qui fait que par suite du déplacement relatif des deux.parties lorsqu'elles tournent en.substance ensemble,la matière se trouvant sur la sole est forcée de sortir par l'ouverture d'une manière continue et uniforme sur toute la surface de la .sole.
Dans une construction conforme à l'invention, les deux parties de l'échangeur de chaleur, c'est-à-dire la virole et la sole, sont supportées séparément sur des galets qui peuvent tourner indépendamment environ à la même vitresse, un joint étanche à l'air étant prévu à la jonction de la virole et de la sole. Les galets de support'soit de la sole, soit de la virole, soit encore des deux, peuvent être réglables verticalement pour permettre'de régler le joint étanche à l'air, à la jonction entre la sole et la virole dans la position la plus favorable et aussi pour éviter que le poids de la virole pèse sur la sole, ce qui pourrait créer un frottement' excessif lorsque les deux parties se déplacent l'une par rapport à l' autre.
On peut prévoir des commandes mécaniques séparées pour faire tourner la virole et la sole soit au moyen d'engrenages soit au moyen de galets de friction qui peuvent aussi servir de galets porteurs, mais, dans des conditions normales, il suffit que l'entrainement positif soit appliqué à une partie seulement, ' soit ' la partie supérieure, soit la partie inférieure, car l'autre partie suivra par suite du frottement entre les deux parties et la charge de matière brute qu'elles contiennent.
L'invention est représentée aux dessins annexés, dans lesquels: la fig. 1 est une coupe verticale schématique d'un échan- geur de chaleur fonctionnant conjointement avec un four'rotatif et construit suivant l'inventionµ
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la fig. 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de la fig, 1; la fig. 3 est une coupe schématique d'une variante de l'échangeur de chaleur; les figs. 4, 5 et 6 sont des coupes de détail montrant des variantes de construction de la sole; la fig. 7 est une coupe verticale à plus grande échelle suivant la ligne VII-VII de la fig. 8 de l'échangeur de chaleur représenté sur la fig. 1 et comprenant des détails de construction de la sole tournante et de la virole associée et la manière dont la sole et la virole sont montées de manière à pouvoir tourner;
la fig. 8 est une vue en plan partielle montrant le chemin de roulement des galets de la sole, et la fig. 9 est une vue de détail montrant une façon de monter de manière réglable les galets qui supportent le fourneau.
Les fusées sur lesquelles les galets tournent sont excentrées de sorte qu'en faisant tourner les fusées, on peut régler la position du galet de manière à maintenir le jeu nécessaire au joint entre la virole et la sole.
''La fig. 1 montre un four rotatif K de modèle conventionnel monté de manière à tourner sur des galets porteurs P et chauffé à son extrémité inférieure par du combustible débité par un brûleur
B. Les gaz chauds de la combustion du combustible en sortant du four pénètrent dans un puits vertical S qui est relié à son extrémité supérieure à un échangeur de chaleur vertical annulaire désigné d'une manière générale par A.
A l'intérieur du puits se trouve une goulotte C de sorte que les matières solides de l'échangeur de chaleur en tombant sur la goulotte sont automatiquement amenées dans le four rotatif.- -La matière brute qui peut se trouver sous forme de nodules formés par la. croûte de magma filtré ou par une farine brute, est amenée à la vitesse voulue par une goulotte D pourvue d'un sas d'air rotatif E qui communique avec la section supérieure de l'échangeur de chaleur A.
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La présente invention concerne la construction et le fonctionnement de l'échangeur de chaleur A et une caractéristique de cette invention est qu'il comporte une chambre formée de deux parties,une partie inférieure 1 constituant la sole proprement dite surmontée par une partie en forme de virole 2, fermée au-dessus par un toit fixe 3 d'où les gaz de séchage sont entrainés par une prise 4 aboutissant à une' cheminée H, un ventilateur F étant prévu dans la prise 4 pour faciliter l'aspiration des gaz chauds et leur passage à travers'le lit de nodules de matière brute se trouvant sur la sole et dans la virole, comme il sera décrit ci-aprés.
La sole 1 a une forme annulaire de manière à présenter une ouverture centrale 5 de décharge de la matière brute chauffée et séchée, ouverture par laquelle la matière tombe dans le puits S et de la sur la goulotte C avant de pénétrer dans le four K.
L'extrémité supérieure du four K est entourée d'une superstructure désignée d'une manière générale par 6 et qui comporte une plateforme horizontale 7 au centre de laquelle le puits vertical 5 est supporté..
Sur la plateforme 7 et concentriquement à l'ouverture 5, se trouve un chemin'de roulement circulaire sur lequel roulent une série de galets 9 qui, dans la forme de réalisation représentée, ont une forme tronconique, ces galets supportant la sole 1, cette dernière ayant à sa surface inférieure un bandage d'acier 8 reposant sur les galets. En plus des galets porteurs 9, il y a une série de galets de butée 10, ces galets étant en contact avec le périmètre extérieu- r' du bandage 8 et maintenant la sole correctement centrée par rap- port à son axe de rotation'. indiqué par la ligne x-x.
La virole 2 comporte une paroi verticale 11 et des par- ties coniques opposées 12. Des supports 13 sont fixés à la paroi extérieure, de la partie verticale 11 pour supporter le chemin de roulement 14, des galets supérieurs et inférieurs 15 et 16 tournant sur des fusées 17 portées par des montants de châssis intérieurs 18 sur la plate forme 7.
En plus des galets porteurs 15 et 16, le tambour 2 est
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maintenu correctement centré par une série de galets de butée
20 qui sont portés par les montants 18 du châssis intérieur.
Il est donc clair que le fourneau 2 est maintenu correctement centré par rapport à son axe de rotation y-y, cet axe étant décalé par rapport.à l'axe de rotation de la sole x-x, comme la figure'2 le montre clairement. Les galets porteurs 9 et les galets de butée 10 de la sole -1 sont avanta- geusement montés sur un sous-châssis 27 qui peut être déplacé latéralement en bloc pour décaler l'axe de rotation de la sole
1 par rapport à celui de la virole 2, au moyen de vérins placés de manière appropriée, un de ces vérins étant représenté en 28 sur la fig, 1 ;
Il est aussi possible de régler dans le sens vertical la position de la virole 2 par rapport à celle de la sole 1, un joint étanche à l'air (non représenté) étant prévu entre leurs surfaces jointives. Ce réglage est souhaitable pour éviter que le poidsdé la virole pèse sur la sole, ce qui pourrait produire un frottement excessif lorsque les deux parties se déplacent l'une par rapport à l'autre.
A l'intérieur de la virole 2 se trouve un écran 21 qui fait partie d'un dôme 22 laissant entre lui et la partie supérieure conique 12 de la virole 2 un passage annulaire 24 dans lequel a lieu l'échange de chaleur entre les gaz chauds montant du four et la matière brute descendant.
La virole 2 et l'écran 21 peuvent être en acier et garnis sur leurs surfaces travaillantes d'une couche de matière réfractaire 25 et isolante 26 en forme d'arc autoportant.
Le d8me 22 peut être supporté sur trois supports 26a ou--- davantage qui comprennent des liaisons à joint de. dilatation élasti- ques ou coulissants afin de permettre une dilatation différentielle entre le dôme et la virole 2.
Comme le montre la fig. 1, la sole 1 et la virole 2 sont toutes deux rendues étanches à leur jonction avec le puits vertical
S et la partie supérieure fixe 3, respectivement au moyen de joints
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désignés respectivement par 30 et 31 qui peuvent être du type normal à contact en caoutchouc, à sable ou à garde hydraulique.
On peut prévoir des commandes mécaniques séparées pour faire tourner le fourneau 2 et la sole 1, au moyen soit d'engrenages soit de galets à friction qui peuvent servir aussi de galets porteurs. Normalement il suffit d'entraîner soit la partie inférieure 1 soit la partie supérieure 2 de la sole mobile, l'autre partie suivant -en raison du frottement entre les deux parties et la charge de matière brute qu'elles contiennent.
Dans la forme de réalisation représentée, la sole est entraînée au moyen d'un moteur électrique N et d'un réducteur à engrenages R sur l'arbre de sortie duquel est monté un pignon 33 en prise avec une couronne dentée d'entraînement 34 sur le périmètre de la sole 1.
On a donc une chambre d'échange de chaleur en deux parties comprenant une partie inférieure 1 constituant la sole proprement.dite avec une ouverture centrale de déchargement et une partie supérieure àparoi 2 en forme de virole, 'les deux parties 1 et 2 étant entraînées pour tourner approximativement à la même vitesse et un joint étanche à l'air étant prévu au point de jonction, comme c'est représenté d'une manière générale en 35.
En service,la matière brute qui peut se trouver sous forme de nodules est introduite dans la partie fixe 3 de l'échangeur de chaleur par la goulotte D et un sas d'étanchéité rotatif E, d'où elle tombe sur la partie conique inclinée du dôme distributeur 21 pour descendre par le passage annulaire 24 et s'accumuler gra- duellement sur la face supérieure 32 de la sole rotative 1 pôur , former sur la sole un -lit serré que la matière quitté par l'ouverture -centrale. En service, on laisse la matière s'accumuler jusqu'à ce qu'elle atteigne un niveau environ à mi-hauteur de l'espace annu- laire 24 et elle est maintenue à ce niveau par l'arrivée de matière et son départ de l'échangeur de chaleur.
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Du fait que la sole 1 et la virole 2 sont montées de manière à tourner autour des axes x - x et y-y décalés l'un par rapport à l'autre, il se produit entre la sole 1 et la virole 2 un déplacement relatif qui a pour résultat de faire tomber de la solella matière se trouvant sur la partie de celle-ci opposée à la zone d'excentricité maximum. On a obtenu des résultats sa- tisfaisants lorsque les deux axes sont décalés d'une distance de l'ordre de 75 mm.
La fig. 3 représente une variante de construction de l'échangeur de chaleur dans laquelle la partie de paroi de la chambre formant virole indiquée en 36 a une forme cylindrique et la structure centrale est supportée d'en haut par un arbre vertical 3.7 suspendu à un palier 38 sur une traversé 39 de la super- structure 18, cette disposition impliquant le déplacement de la prise de gaz 40 en un point rapproché du périmètre de la partie fixe 3.
Afin de promouvoir une décharge effective de l'échangeur de chaleur, la face supérieure de la sole présente de préférence un gradin comme c'est représenté en 41 (figure 1), la distance mesurée 'entre deux points diamétralement opposés du gradin étant approximativement égale au diamètre du bord intérieur au fond de la virole 2 moins deux fois la distance de décalage des axes verticaux du fourneau et de la sole. La hauteur de ce gradin peut être comprise entre 25 et 150 mm mais on a trouvé qu'une hauteur de 75 mm donne satisfaction en pratique lorsque le diamètre du fond du fourneau est de l'ordre de 7,5 m.
En variahte, le gradin peut être incliné (figure 4) au lieu d'être vertical ou encore, la partie centrale de la sole peut être conique vers le bas (figure 6) ou concave 1 (figure 5).
Il est clair que la vitesse à laquelle se décharge l'échangeur de chaleur est proportionnelle au décalage entre les axes verticaux de la sole 1 et de la virole 2 et à la vitesse de rotation. On peut donc faire varier la vitesse de décharge de
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l'appareil soit en montant les différentes parties de manière à pouvoir faire varier le décalage des axes verticaux tout en conservant la vitesse de rotation constante, soit en maintenant le décalage constant et en faisant varier la vitesse de rotation, ou encore en conjuguait les deux moyens.
Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 7, 8 et 9, la partie inférieure ou sole 1 comprend une couronne extérieure en caisson 45 pourvue d'une plateforme s'étendant vers l'intérieur 46 dont la surface est recouverte de réfractaire 47.
A des rebords 48 attachés à la paroi verticale de la couronne extérieure 45 sont fixés des fuseaux 49 qui forment une crémaillère circulaire avec laquelle est en prise une roue dentée 50 solidaire de l'arbre de sortie du réducteur à engrenages R actionné par le moteur M. Les galets porteurs 51 de la sole 1 sont calés sur des axes radiaux 52 qui sont montés de manière à tourner dans des paliers 53 portés par des paires de supports 54 attachés chacun à un siège 55..
Les sièges individuels 55 qui coïnncident avec une série de plateforme 56 disposées radialement, font partie d'une plaque d'assise annulaire 63 qui peut être déplacée en bloc avec les sièges 55 des galets porteurs sur des plaques de guidage 67. Des vérins hydrauliques 57 et 57' coopèrent avec deux sièges 55 diamétralement opposés de sorte que la position de la plaque 63, et, par suite, celle des galets porteurs 51, peut être réglée latéralement comme on le désire.
S'il était nécessaire d'augmenter ou de diminuer le déplacement relatif de la sole 1 et de la virole 2, on pourrait le faire au moyen des vérins 57 et 57'. Dans la position représentée sur la fige 8, le vérin de gauche est rentré et la plaque ,d'assise 63 se trouve approximativement au déplacement maximum. En un point à mi-chemin entre les plateformes 56 portant les vérins 57, la plaque d'assise présente des méplats 63' destinés à porter contre s guides 67' sur la plaque de guidage associée 67.
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Des galets de butée 59 sont montés de manière à tourner autour d'axes verticaux et ils sont portés par des fusées 60 qui sont fixées sur. des chaises 61 qui coulissent sur des plate- formes 62 portées par la plaque annulaire 63. Le réglage des montures 61 se fait au moyen des vis de réglage 64 et 65 vissées dans des supports à angle droit intérieur et extérieur 66.
On peut donc facilement faire tout réglage nécessaire des galets de butée 59 avec la sole au moyen des vis de réglage 64 et 65.
La virole associée à la sole peut'comprendre des section coniques 68 et 69 supérieure et inférieure inclinées vers l'inté- rieur depuis 'une paroi verticale 70. Une série de plaques de sup- port 71 en forme d'ailettes sont fixées sur la partie verticale 70 de la Virole et sur ces plaques est fixé un rail 72. Des galets porteurs 73 et 74 espacés verticalement prennent au-dessus et en- dessous du rail 72.
Des galets de butée 75 sont prévus pour rouler sur la face extérieure du rail 72. Ces galets 75 peuvent aussi être montés sur des axes réglables de manière excentrique 77, facilitant ainsi le réglage des-jeux de roulement entre la virole 2 et l'un quelconque des galets si cela était nécessaire.
. Il est possible de régler les deux jeux de galets 73 et 74 vers le haut et vers le bas de sorte que la virole 2 peut être soulevée ou abaissée par rapport à la sole 1. Dans la disposition représentée, les galets tournent sur des fusées 88 et chaque fusée est susceptible de pouvoir être réglée individuellement .au moyen' d'une came représentée schématiquement en 76 sur la figure 9 .et disposée de manière qu'en desserrant les écrous de blocage 89, on peut faire tourner la came au moyen d'un boulon à clavette pour faire monter ou descendre la fusée. 88.
En variante, les pivots peuvent être tourillonnés dans des paliers du type bloc qui coulissent dans des guides verticaux dans les montants 18, soulevés ou abaissés par des vérins à vis.
Le joint à garde hydraulique entre le puits S reliant
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le four K et la partie de base ou sole 1 comprend une gouttière annulaire constituée par un rebord 80 sur la paroi extérieure du puits S et dans laquelle descend un rebord 81 attaché à la face intérieure de la plateforme 46 sur la sole. Le joint hydraulique entre la partie fixe 3 de l'échangeur de chaleur et la virole 2 'est obtenu' par un prolongement analogue 80' 'de la virole avec lequel coopère un rebord descendant 81'. L'eau est amenée dans les joints 80', 81' au moyen d'un tuyau d'alimentation 82 et la vidange se fait par un tuyau de sortie 83 aboutissant dans un canal de vidange 84.
Il est clair que le contact étroit entre la surface in- férieure de la partie conique 68 de la virole 2 et la plateforme 45 de la sole proprement dite peut être maintenu par un réglage approprié des galets porteurs 73 et 74 pour soulever ou abaisser la virole et on peut empêcher l'échappement de gaz au moyen d'un bourrage approprié. Dans ce but, la virole 3 est pourvue d'un, rebord horizontal 85 et partiellement enfermé par un rebord remontant 86 sur la¯ plateforme 45. 87 désigne des anneaux d'étan- chéité en asbeste.
'' Dans certains cas, il peut être désirable d'accoupler la virole et la sole par des liaisons flexibles ou articulées pour être sûr que les deux parties tournent ensemble et sans glissement cumulé.
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This invention relates to the manufacture of Portland cement clinker, lime, etc. and the processing of ores and minerals in which the materials are heated in a furnace.
The invention relates more particularly to the manufacture of Portland cement clinker in a rotary kiln and is described in detail below with reference to such manufacture.
In the manufacture of Portland cement, the raw materials, limestone and clay minerals, are finely ground, proportioned and mixed, after which they are heated until the start of melting, a temperature of around 1450 C. where a chemical reaction occurs with the formation of new clinkers'minerals which form the basis of the cement.
Both processes are normally used for the preparation of raw materials; the "dry process" in which the materials are first} dried and then crushed and mixed with
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the dry state to form what is called a dry raw flour and the "wet process" in which the grinding is done in the presence of water to form a magma or suspension usually containing about 40% water. The subsequent heating and clinkerization of the raw material can be done either in the same way or in a different way for the wet process and the dry process.
It is recognized that the wet process offers certain advantages particularly for the preparation, grinding and mixing of materials, especially soft materials, such as chalk, marl, clay, etc.
However, the high water content in the magma thus obtained, about 40%, constitutes a material disadvantage because the quantity of fuel which is necessary to dry the magma is almost as great as that necessary for cooking.
..The heat exchangers built up to now include a chamber having a bottom or hearth with a central opening to allow the discharge of the dried or treated material and for the introduction of the hot gases which heat the material. brute.
Difficulties have however been encountered in obtaining a continuous passage of the raw material which is introduced into the chamber through an opening in the upper part controlled by a valve and at the same time in maintaining a proportionally uniform discharge at the outlet of the chamber. the sole, such as the sole retains its efficiency over its entire perimeter without there being clogging by fines in some of its sections.
The object of the present invention is to provide an improved discharge device, such that the discharge of the material takes place evenly and gradually around the entire circumference of the discharge opening of the floor of the drying chamber. .
According to the present invention, the heat exchanger comprises a tourounte chamber in two parts, a top part
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re or ferrule and a lower part or sole in which there is a central opening for the discharge of the dried material and for the admission of the drying gases into the chamber, the two parts being arranged in such a way that the vertical axes of the two parts are slightly offset so that as a result of the relative displacement of the two.parts when they rotate in.substance together, the material on the hearth is forced out through the opening in a continuous and uniform manner over the entire surface. surface of the .sole.
In a construction according to the invention, the two parts of the heat exchanger, that is to say the shell and the sole, are supported separately on rollers which can rotate independently approximately at the same window, a seal airtight being provided at the junction of the shell and the sole. The support rollers, either for the sole, or for the shell, or even both, can be vertically adjustable to allow the airtight seal to be adjusted, at the junction between the sole and the shell in the highest position. more favorable and also to prevent the weight of the ferrule weighing down on the hearth, which could create excessive friction when the two parts move relative to each other.
Separate mechanical controls can be provided to rotate the ferrule and the sole either by means of gears or by means of friction rollers which can also serve as carrier rollers, but, under normal conditions, it is sufficient that the positive drive either applied to one part only, or 'either' the upper part or the lower part, as the other part will follow due to the friction between the two parts and the load of raw material they contain.
The invention is shown in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a schematic vertical section of a heat exchanger operating in conjunction with a rotary furnace and constructed according to the invention.
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fig. 2 is a cross section taken on the line II-II of FIG, 1; fig. 3 is a schematic sectional view of a variant of the heat exchanger; figs. 4, 5 and 6 are detail sections showing alternative construction of the sole; fig. 7 is a vertical section on a larger scale taken along line VII-VII of FIG. 8 of the heat exchanger shown in fig. 1 and including constructional details of the rotary hearth and associated ferrule and how the sole and ferrule are rotatably mounted;
fig. 8 is a partial plan view showing the track of the hearth rollers, and FIG. 9 is a detail view showing one way of adjusting in an adjustable manner the rollers which support the furnace.
The spindles on which the rollers rotate are eccentric so that by rotating the spindles, the position of the roller can be adjusted so as to maintain the necessary clearance for the seal between the shell and the sole.
'' Fig. 1 shows a rotary kiln K of conventional model mounted so as to rotate on support rollers P and heated at its lower end by fuel delivered by a burner
B. The hot gases from the combustion of the fuel leaving the furnace enter a vertical well S which is connected at its upper end to an annular vertical heat exchanger generally designated by A.
Inside the well is a chute C so that the solids from the heat exchanger falling on the chute are automatically fed into the rotary kiln. - The raw material which may be in the form of formed nodules over there. magma crust filtered or by a raw flour, is brought to the desired speed by a chute D provided with a rotary air lock E which communicates with the upper section of the heat exchanger A.
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The present invention relates to the construction and operation of the heat exchanger A and a feature of this invention is that it comprises a chamber formed of two parts, a lower part 1 constituting the sole itself surmounted by a part in the form of a shell 2, closed above by a fixed roof 3 from which the drying gases are entrained by an intake 4 leading to a 'chimney H, a fan F being provided in the intake 4 to facilitate the suction of hot gases and their passage through the bed of raw material nodules on the hearth and in the shell, as will be described below.
The hearth 1 has an annular shape so as to present a central opening 5 for discharging the heated and dried raw material, through which the material falls into the well S and from the onto the chute C before entering the kiln K.
The upper end of the furnace K is surrounded by a superstructure generally designated by 6 and which comprises a horizontal platform 7 at the center of which the vertical shaft 5 is supported.
On the platform 7 and concentrically with the opening 5, there is a circular track on which roll a series of rollers 9 which, in the embodiment shown, have a frustoconical shape, these rollers supporting the sole 1, this the latter having at its lower surface a steel tire 8 resting on the rollers. In addition to the carrier rollers 9, there is a series of stop rollers 10, these rollers being in contact with the outer perimeter of the tire 8 and keeping the hearth properly centered with respect to its axis of rotation. indicated by line x-x.
The ferrule 2 has a vertical wall 11 and opposing conical parts 12. Supports 13 are fixed to the outer wall, of the vertical part 11 to support the raceway 14, upper and lower rollers 15 and 16 rotating on rockets 17 carried by internal frame uprights 18 on the platform 7.
In addition to the carrier rollers 15 and 16, the drum 2 is
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kept correctly centered by a series of stop rollers
20 which are carried by the uprights 18 of the inner frame.
It is therefore clear that the furnace 2 is kept correctly centered with respect to its axis of rotation y-y, this axis being offset with respect to the axis of rotation of the hearth x-x, as FIG. 2 clearly shows. The support rollers 9 and the stop rollers 10 of the hearth -1 are advantageously mounted on a subframe 27 which can be moved laterally as a block to offset the axis of rotation of the hearth.
1 relative to that of the ferrule 2, by means of jacks placed in an appropriate manner, one of these jacks being shown at 28 in FIG, 1;
It is also possible to adjust the position of the shell 2 in the vertical direction relative to that of the sole 1, an airtight seal (not shown) being provided between their contiguous surfaces. This adjustment is desirable to prevent the weight of the ferrule weighing on the hearth, which could produce excessive friction when the two parts move relative to each other.
Inside the shell 2 is a screen 21 which is part of a dome 22 leaving between it and the conical upper part 12 of the shell 2 an annular passage 24 in which the heat exchange between the gases takes place. hot rising from the furnace and the raw material descending.
The ferrule 2 and the screen 21 may be made of steel and lined on their working surfaces with a layer of refractory 25 and insulating material 26 in the form of a self-supporting arc.
The d8me 22 may be supported on three or more supports 26a which include joint links. elastic or sliding expansion in order to allow differential expansion between the dome and the shell 2.
As shown in fig. 1, the sole 1 and the shell 2 are both sealed at their junction with the vertical shaft
S and the fixed upper part 3, respectively by means of joints
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designated respectively by 30 and 31 which may be of the normal type with rubber contact, sand or hydraulic guard.
Separate mechanical controls can be provided for rotating the furnace 2 and the hearth 1, by means either of gears or of friction rollers which can also serve as carrier rollers. Normally it suffices to drive either the lower part 1 or the upper part 2 of the bogie, the other following part -due to the friction between the two parts and the load of raw material which they contain.
In the embodiment shown, the sole is driven by means of an electric motor N and a gear reducer R on the output shaft of which is mounted a pinion 33 in mesh with a drive ring gear 34 on the perimeter of the sole 1.
There is therefore a heat exchange chamber in two parts comprising a lower part 1 constituting the sole properly.dite with a central discharge opening and an upper part with wall 2 in the form of a shell, 'the two parts 1 and 2 being driven to rotate at approximately the same speed and an airtight seal being provided at the junction point, as shown generally at 35.
In service, the raw material which may be in the form of nodules is introduced into the fixed part 3 of the heat exchanger through the chute D and a rotary airlock E, from where it falls on the inclined conical part of the distributor dome 21 to descend through the annular passage 24 and gradually accumulate on the upper face 32 of the rotary hearth 1 for, forming on the hearth a tight bed that the material left through the central opening. In service, the material is allowed to accumulate until it reaches a level about halfway up the annular space 24 and is maintained at this level by the arrival of material and its departure from the heat exchanger.
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Due to the fact that the sole 1 and the shell 2 are mounted so as to rotate about the axes x - x and yy offset with respect to each other, there occurs between the sole 1 and the shell 2 a relative displacement which has the result of dropping solella material lying on the part of it opposite to the zone of maximum eccentricity. Satisfactory results have been obtained when the two axes are offset by a distance of the order of 75 mm.
Fig. 3 shows an alternative construction of the heat exchanger in which the wall part of the ferrule chamber indicated at 36 has a cylindrical shape and the central structure is supported from above by a vertical shaft 3.7 suspended from a bearing 38 on a passage 39 of the superstructure 18, this arrangement involving the displacement of the gas outlet 40 to a point close to the perimeter of the fixed part 3.
In order to promote effective discharge of the heat exchanger, the upper face of the hearth preferably has a step as shown at 41 (Figure 1), the distance measured between two diametrically opposed points of the step being approximately equal. the diameter of the inner edge at the bottom of the shell 2 minus twice the offset distance of the vertical axes of the furnace and the hearth. The height of this step may be between 25 and 150 mm, but it has been found that a height of 75 mm is satisfactory in practice when the diameter of the bottom of the furnace is of the order of 7.5 m.
In variation, the step can be inclined (figure 4) instead of being vertical or, the central part of the sole can be conical downwards (figure 6) or concave 1 (figure 5).
It is clear that the speed at which the heat exchanger discharges is proportional to the offset between the vertical axes of the sole 1 and of the shell 2 and to the speed of rotation. We can therefore vary the discharge speed of
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the apparatus either by mounting the different parts so as to be able to vary the offset of the vertical axes while keeping the rotational speed constant, or by keeping the offset constant and by varying the rotational speed, or even by combining the two means.
In the embodiment shown in Figures 7, 8 and 9, the lower part or sole 1 comprises an outer box ring 45 provided with a platform extending inwardly 46 whose surface is covered with refractory 47.
To the flanges 48 attached to the vertical wall of the outer ring 45 are fixed spindles 49 which form a circular rack with which is engaged a toothed wheel 50 integral with the output shaft of the gear reducer R actuated by the motor M The support rollers 51 of the sole 1 are wedged on radial pins 52 which are mounted so as to rotate in bearings 53 carried by pairs of supports 54 each attached to a seat 55 ..
The individual seats 55, which coincide with a series of radially arranged platforms 56, form part of an annular base plate 63 which can be moved in block with the seats 55 of the carrier rollers on guide plates 67. Hydraulic cylinders 57 and 57 'cooperate with two diametrically opposed seats 55 so that the position of the plate 63, and hence that of the carrier rollers 51, can be adjusted laterally as desired.
If it was necessary to increase or decrease the relative displacement of the sole 1 and of the shell 2, it could be done by means of the jacks 57 and 57 '. In the position shown in fig 8, the left jack is retracted and the base plate 63 is approximately at maximum displacement. At a point midway between the platforms 56 carrying the jacks 57, the base plate has flats 63 'intended to bear against the guides 67' on the associated guide plate 67.
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Thrust rollers 59 are mounted so as to rotate about vertical axes and they are carried by rockets 60 which are attached to. chairs 61 which slide on platforms 62 carried by the annular plate 63. The frames 61 are adjusted by means of the adjustment screws 64 and 65 screwed into supports at right angles to the interior and exterior 66.
It is therefore easy to make any necessary adjustment of the stop rollers 59 with the sole by means of the adjustment screws 64 and 65.
The ferrule associated with the hearth may include upper and lower conical sections 68 and 69 inclined inwardly from a vertical wall 70. A series of fin-shaped support plates 71 are attached to the collar. vertical part 70 of the Ferrule and on these plates is fixed a rail 72. Support rollers 73 and 74 spaced vertically take above and below the rail 72.
Stop rollers 75 are provided to roll on the outer face of the rail 72. These rollers 75 can also be mounted on eccentrically adjustable pins 77, thus facilitating the adjustment of the rolling clearances between the ferrule 2 and one. any of the pebbles if necessary.
. It is possible to adjust the two sets of rollers 73 and 74 up and down so that the ferrule 2 can be raised or lowered relative to the sole 1. In the arrangement shown, the rollers rotate on rockets 88 and each spindle is capable of being individually adjustable by means of a cam shown schematically at 76 in Fig. 9 and arranged so that by loosening the locking nuts 89 the cam can be rotated by means of '' a wedge bolt to raise or lower the rocket. 88.
Alternatively, the pivots can be journaled in block-type bearings which slide in vertical guides in the uprights 18, raised or lowered by screw jacks.
The hydraulic seal between the well S connecting
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the furnace K and the base part or hearth 1 comprises an annular gutter formed by a flange 80 on the outer wall of the well S and into which a flange 81 attached to the inner face of the platform 46 descends on the bottom. The hydraulic seal between the fixed part 3 of the heat exchanger and the shell 2 'is obtained by a similar extension 80' 'of the shell with which a descending flange 81' cooperates. The water is brought into the joints 80 ', 81' by means of a supply pipe 82 and the draining takes place through an outlet pipe 83 ending in a drain channel 84.
It is clear that the close contact between the lower surface of the conical part 68 of the ferrule 2 and the platform 45 of the sole itself can be maintained by an appropriate adjustment of the carrier rollers 73 and 74 to raise or lower the ferrule. and the escape of gases can be prevented by means of suitable tamping. For this purpose, the ferrule 3 is provided with a horizontal rim 85 and partially enclosed by a rim 86 rising on the platform 45. 87 denotes asbestos sealing rings.
In some cases, it may be desirable to couple the ferrule and the sole by flexible or hinged links to be sure that the two parts rotate together and without cumulative slip.
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