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"Appareil de chauffage à combustible gazeux."
La présente invention concerne un appareil de chauffage du type à paroi poreuse chauffée par un gaz, dans lequel on fait passer un mélange combustible de gaz et d'air à travers la paroi du four d'un c8té à l'autre, et dans lequel la combustion a lieu sur une grande étendue de la face interne de la paroi du four, en la chauffant à l'incandescence.
Dans un appareil de chauffage du type ci-dessus, il peut se poser de sévères problèmes de fonctionnement en raison de la tendance qu'a la flamme à ramper vers l'extérieur à travers la paroi réfractaire poreuse, et à provoquer un retour de flamme ou une explosion du mélange combustible sur la face externe de la paroi. Cette pénétration de la chaleur ou retour de flamme, est provoqué principalement par une pénétration excessive de la chaleur, de la surface de la paroi réfractaire à l'extérieur, à travers la paroi du four,
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de telle aorte que le mélange combustible eat allumé dans la paroi poreuse et, finalement, sur la surface externe de cette dernière.
La construction de l'ensemble de la paroi poreuse de la pré@onte invention diffère de certaines constructions antérieures, en ce qu'elle favorise un débit uniforme du mélange combustible de gaz et d'air vers l'intérieur à travers la paroi réfractaire poreuse, vers sa surface interne. On obtient ce résultat en prévoyant une série de troua s'étendant vers l'intérieur à partir de la face externe de la paroi réfractaire poreuse, et se terminant au moins à 25 mm de la face interne de cette paroi. Le mélange de gaz et d'air intro- duit est conduit à travers les passages, et s'écoule de ces derniers vers la surface interne de la paroi, le gaz se diffusant de façon sensiblement uniforme à travers la zone interne de la paroi et fournissant un chauffage sensiblement uniforme de la surface entière de la paroi réfractaire.
Le mélange de gaz et d'air introduit extrait de la ohaleur de l'intérieur de la structure de la paroi poreuse de façon à maintenir la paroi suffisamment froide pour empêcher la flamme de ramper vers l'extérieur à travers la paroi et d'allumer le mélange combustible de gaz et d'air sur la surface externe de la paroi.
La forme de réalisation préférée de l'invention est représentée aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un four construit suivant la présente invention; la figure 2 est une coupe transversale par la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une coupe longitudinale du four par la ligne 3-3 de la figure 1; et la figure 4 est une coupe transversale, à plus grande échelle, de la paroi du four.
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En se rapportant maintenant aux dessina, on voit que le four de la présente invention présente une enveloppe do four chemisée ou à double paroi 10, formant les parois externes du four. La paroi antérieure 11-de l'enveloppe 10 est munie d'un orifice central rectangulaire 12 permettant d'accé- der à l'intérieur du four.
L'enveloppe 10 peut être formée par des plaques d'acier soudées les unes aux autres pour former une série d'espaces 14, un espace se trouvant le long de chaque paroi de four qui doit 8tre une paroi réfractaire lumineuse. Les plaques formant l'enveloppe 10 peuvent avoir une épaisseur de 3,25 à 19 rmi suivant la résistance méoanique voulue. Dans le four représenté, les espaces 14 s'étendent sur deux faces seulement, le dessus, le fond horizontal, et le fond vertical du four, la partie antérieure du four étant formée par une seule plaque garnie d'une matière réfraotaire classique comme on va le décrire. Les soudures réunissant les plaques qui forment les espaces 14 sont continues de façon à empêcher les fuites de gaz hors de ces espaces, le long des joints.
Les espaces 14 peuvent avoir une épaisseur de 25 à 50 mm sui- vant les dimensions du four, et le nombre des raccords pour introduire le mélange combustible de gaz dans ces espaces.
On prévoit un ou plusieurs raccords 15 à l'extérieur des espaces 14 pour introduire le mélange combusti- ble des gaz dans ces espaces. On peut prévoir un ou plusieurs raccords pour chaque espace 14, ou bien les espages 14 peuvent être reliés et un même raccord peut alimenter plus d'un espace ou même tous les espaces, la seule obligation étant d'assurer une pression sensiblement uniforme dans toutes les chemises pendant le fonctionnement du four.
La surface interne de la paroi 10 du four est garnie d'une matière céramique réfractaire, par exemple en briques réfractaires individuelles ou en dalles préalablement
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combustible étant ultérieurement brûlée dans la brique lamé* pour fournir une brique poreuse très légère. De telles briques sont bien connues sur le marché.
Chacune des briques 20 est percée ou autrement formée pour présentar une série de trous Ou passages 21 s'éten- dant de l'extérieur ou d'une face de la brique sur une distance
Importante à travers cette dernière, en direction de l'autre face- @ans le tour représenté, les briques 20, dont. sont formées les parois réfracta ires 19, sont disposées sur ehamp pour fournir une paroi réfractaire ayant une épaisseur de 63,5 mm, les passages 21 s'étendant de l'extérieur à la face interne de la paroi réfractaire.
On a découvert qu'une brique classique de 63,5 x 114,3 x 228,6 mm présentant 2,3 ou 4 trous de 12,7 mm de diamètre, dans le sens de la dimension de 62,5 mm, sur la moitié de l'épaisseur de la brique, ou jusqutà 85,4 à 31,75 mm de la face interne, assure une répartition suffisam- ment uniforme des gaz combustibles le long de la face interne entière des parois 19, et évite également les retours de flamme aux températures du four supérieures à 1093 c.
Pour former chaque paroi réfractaire 19 du four, Les briques 20 sont rixées à l'aide d'un ciment réfractaire à haute température à la manière classique, les extrémités @ ouvertes des passages 21 se terminant contre les parois incernes 16 aes espaces 14, aucun mortier n'étant placé entre les briques et les parois. Les passages 21 ménagés dans les briques ne doivent pas nécessairement coïncider avec les trous 17 ménagés dans la paroi interne 16 de l'enveloppe du four, étant donné qu'il existe un e3pace suffisant pour le passage des gaz combustibles entre les faces externes des parois réfrac- taires et les parois internes 16 de l'enveloppe.
Le ciment réfraotaire doit pénétrer dans les briques 50 de façon suffi- santa pour fournir une bonne liaison et empêcher toute fuite de gaz combustible à travers les joints, sans remplir la masse
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formées. Les parties des parois du tour qui doivent être des parois réfractaires lumineuses (dans ce cas les paroi* posté- rieure, supérieures, latérales et inférieures du four) sont garnies de briques réfractaires isolantes, légères; tandis que les parties de parois du four qui ne doivent pas être lumineuses (dans ce oas, la paroi antérieure du four), sont garnies à l'aide de briques réfractaires ou dalles épaisses.
Les briques rétracta ires épaisses peuvent être classiques à tous les égards et sont faites d'une argile réfraotaire qui résiste à la température de fonctionnement du four. La paroi antérieure a de préférence une épaisseur de 114 mm.
La paroi interne 16 de chaque espace 14 de l'enveloppe du four présente une série de trous 17 pour le passage des gaz combustibles à l'intérieur du four, les trous 17 n'étant situés que sur les parois qui doivent être les parois réfractaires lumineuses du four. Les trous 17 sont espaoés pour fournir une répartition suffisamment régulière des gaz combustibles le long de la surface externe de la paroi réfractaire 19. On a constaté que des trous d'un diamètre de 25 mm, espacés de 114 mm de centre à centre assurent une répartition suffisante des gaz combustibles.
Les parois réfractaires 19 sont formées par des briques réfractaires isolantes légères qui peuvent avoir la forme de briques de dimensions classiques 20, ou la forme de dalles préalablement moulées. Les briques réfractaires qui constituent les parois 19 sont formées en matière oéramiquu réfractaire consistant principalement en silioe et en alumine, et elles présentent une porosité de 40% environ ou plus.
On peut utiliser avec succès des briques présentant une porosité atteignant 80% environ, les briques réfractaires étant de préférence du type fabriqué à partir d'un mélange d'argile réfractaire et de matières oombustibles en poudre ou finement divisées, telles que la sciure de bois, la matière
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poreuse des briquée d'wne façon excessive susceptible de gêner l'écoulement des gaz à travers les briquez. De plus, le ciment réfractaire doit se dilater et se contracter avec la paroi du four pour maintenir étanches les joints entre les briques 20.
Au cours du fonctionnement du four décrit ci-dessus, on admet un mélange combustible de gaz dans les espaces 14 de l'enveloppe 10 du four par des jonctions appropriées aveo les raccorda 15. La pression maintenue dans les espaces peut être voisine de 100 à 250 mm de hauteur d'eau. De préférence, on ménage un certain excès de gaz par rapport à l'air,, dans le mélange combustible, par rapport au mélange théoriquement explosif des gaz.
Les gaz combustibles brûlent sur la surface Interne des parois réfractaires 19 en chauffant la surface des parois à l'incandescence, et en fournissant une chaleur rayonnante très intense. Toutefois, les briques réfractaires isolantes sont des conducteurs très médioores de la chaleur et, de plus, les gaz combustibles s'écoulant vers l'intérieur jusqu'à la surface interne des parois réfractaires, refroidissent l'intérieur de ces dernières en maintenant les surfaces externes des parois réfractaires à une température relativement basse qui est bien inférieure au point d'inflammation des gaz, an empêchant ainsi les retours de flamme et une explosion des gaz. combustibles dans les espaces 14.
Un tel four présente un rendement extrêmement élevé et ses parois absorbant très peu de chaleur, le four étant capable d'être chauffé et rerroidi de façon relativement rapide, attendu que seul un volume de briqaes relativement faible est sensiblement chauffé.
Un four de ce type peut être chauffé à une température de fonctionnement de 1538 C. en deux minutes et demie
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à 10 minutes.
Si l'on désire faire fonctionner le four par intermittences ou que le volume desgaz combustibles passant dans les espaces 14 soit sensiblement réduit, il est préférab le d'utiliser une paroi réfractaire qui peut avoir une épaisseur atteignant 228 mm. Dans oe cas il peut être avantageux que les trous 21 se terminent à une plus grande distanoe de la surface interne de la paroi réfractaire, de façon à pouvoir arrêter le chauffage entièrement de temps en temps sans risquer que la chaleur du four soit conduite à travers la paroi réfractaire de façon à provoquer un retour de flamme ou une explosion.
Le four de la présente invention peut être arrêté en interrompant d'abord l'alimentation en combus- tible gazeux, mais en poursuivant l'alimentation en air du four jusqu'à ce que la face interne de la paroi réfractaire 19 ait été suffisamment refroidie par l'air /risque/ qui la traverse. Autrement, il existe un certain/que le structure réfractaire entière du four soit chauffée, ce qui pourrait donner lieu à une déformation ou un gauchis- sement de l'enveloppe en acier 10 du four. Touterois, si l'on désire maintenir le four en régime permanent, pendant une certaine période de temps, sans refroidisssement excessif, on peut interrompre l'alimentation en combus- tible gazeux, et admettre l'air dans les espaces 14.
Toutefois, pour éviter un refroidissement de l'intérieur du four, on peut faire passer de l'air à travers les espaces 14 et le libérer plutôt que de le refouler à travers la paroi réfractaire, par exemple en ouvrant une vanne d'échappement (non représentée) ménagée dans les espaces 14, pour fournir un courant d'air dans ces espaces pour refroidir la surface externe seulement de la paroi réfractaire 20.
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Dans la paroi réfractaire poreuse décrite
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oi-dessur, l'écoulensnt principal des gaz combustibles à travers la paroi, se fait par les passages 21, puis les veines divergent des extrémités Internez de ces passages vers la surface interne de la paroi. Comme la surface totale de la section transversale des passages 21 constitue une partie relativement faible de la surface totale de la paroi (2% environ seulement dans l'exemple de réalisation préféré), les gaz pénètrent dans la paroi réfractaire à une vitesse relativement élevée, en exerçant l'effet de refroidissement le plus grand dans la matière réfractaire au delà des extrémités des passages.
Afin d'obtenir l'effet de refroidissement nécessaire. la surface totale des passages 21 ne doit pas dépasser 5% environ de la surface totale de la paroi réfractaire.
La construction de paroi de tour de la présente invention peut s'appliquer de façon générale à des fours de types divers et pour des buts variés, dans lesquels une construction de four à paroi réfracta ire est avantageuse.
REVENDICATIONS.
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