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: Four rotatif à tubes chauffaits.
Qualification proposes: BREVET D'INVENTION
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La présente invention est relative à un four rotatif à tubes chauffante pour le traitement thermique de substan- cet, en particulier pour calciner, sécher et griller ces sub- stances. Les fours rotatifs à tubes chauffante suivant la pré- sente invention conviennent particulièrement pour calciner du bicarbonate de sodium pour la production de soude.
Le four rotatif à tubes chauffants suivant la présente in- vention comprend un tambour rotatif incliné vers son extrémité de décharge, une chambre de répartition annulaire montée à l'ex- trémité de décharge de tambour et divisée par au moins une cloi- son en au moins un compartiment pour l'alimentation et un compar- timent pour l'extraction du milieu de chauffage, les compartiments de cette chambre étant reliés à l'aide de tuyaux sensiblement ra- diaux à un arbre creux divisé dans le sens longitudinal , de ma- nière à former deux canaux pour l'alimentation et l'évacuation du milieu chauffant, ainsi qu'une série de tubes chauffants livrant passage au milieu chauffant,
ces tubes chauffants étant reliés eux compartiments d'alimentation de la chambre de distribution et s'étendant pratiquement sur toute la longueur du tambour rotatif dans le sens longitudinal de celui-ci.
Le milieu chauffant peut être constitué par de la va- peur d'eau à une pression pouvant aller jusqu'à 42 atmosphères correspondant à une température de condensât d'environ 250 C,
La vapeur se condense dans les tuyaux chauffants et le condensât est renvoyé par les tuyaux dans les compartimenta d'alimentation et de là dans les compartiments d'évacuation de la chambre de dis- tribution.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la tambour est chauffé par un milieu chauffant liquide et les tu- bes chauffants partent d'un compartiment d'alimentation retournent
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à un compartiment d'eveeuation. Le milieu chauffent peut être constitué, par exemple, par un Mélange de diph6nyle et d'oxyde de d3phnyi par des diph'ny:\aehlor6s et par de polyph6nyles ou tétra-aryl silicates.
Contrairement t ce qui se passe avec la vapeur d'eau qui se condense, aucune sépare- tion automatique n'a lieu entre la milieu chauffent entrent et le milieu chauffant sortant avec ces liquides.Le guidage du milieu chauffant liquide nécessite une bague de répartition ou de distribution assurant une alimentation uniforme et une évacus- tion uniforme du milieu chauffant à travers tous les tubes chauf-
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fonts. Le liquide chauffant est amené IUt compartiment. d'alimen- tation de la chambre de distribution annulaire pbr l'interm6diai.- re d'un canal prévu dans l'arbre creux et il s'écoule de ces con- partiments, à travers une partie de l'ensemble des tubes chauf- fants, jusqu'à l'extrémité opposée du tambour, après quoi il re- vient à travers le restant de l'ensemble des tubes chauffants .
Les tubes chauffants contenant le milieu chauffant renvoyé cos-
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muniquenb avec les compartiments d'évacuation, d'où le liquide chàul- fant peut s'écouler par un second canal prévu dans l'arbre creux.
Avec cet agencement, lorsqu'on utilise un liquide chauffant, on obtient un chauffage plus intense que celui obtenu lorsque le
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chauffage fa1 avec de la vapeur d'eau.L'économie de matiàr6 est ran3s 'd9 de la plus faible pression exercée dors 1"tn- !Stillation de chuu3 Cage par le milieu liquide,, en eomp<rai<'-3H '" la vapeur d'eau.
Selon une autre forme de réalisation préféré<? db 14in- vention, chaque tube chauffent,, lok-t--a9il est chauffé par due '1* vapeur d'eau, est fermé)30n extrémité opposée à son raccord vsc la chambre de distribution et il est pourvu d'une conduits C'f '4- cuation allant de l'extrémité du tube cheulfent opposée à 1,9 chambre Irm1.ire de distribution à 1',xàr>ai%é 4'entr'. ..
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vapeur d'es du tube, toutes les conduites d'évacuation étant reliées, à @tte extrémité, à une chambre collectrice qui peut être en cominication avec l'atmosphère.
La conduite, d'évacua- tion est prélle pour évacuer l'air des tubes chauffants, cet air pouvant re introduit dans les tubes en petites quantités conjointement aec la vapeur d'eau et pouvant s'y accumuler.
Dans les tambres dalcination connus, l'évacuation des tubes a lieu à 1'extemité opposée à l'entrée de vapeur d'eau. A cette extrémité, les @bes chauffants traversent la plaque formant le couvercle d'ext@@@ité antérieure du tambour, en passant de par des bourrages permet\,nt des dilatations thermiques et des/placements axiaux différents es tubes chauffants. Un petit tube d'évacuation est soudé à la sur:' ce frontale de chaque tube de vapeur, au voi- sinage de son point e plus élevé et tous les tubes d'évacuation sont reliés à une bagle collectrice qui peut être en communica- tion avec l'atmosphèreLa structure connue présente divers in- convénients.
Les dilatatanes thermiques différentes provoquent l'apparition de fissures de tension dans les tubes d'évacuation, même si ceux-ci comportent de boucles de compensation. Les in- crustations qui se forment sur . ' s tubes chauffants dans le tam- bour, au cours du fonctionnement @ l'appareil, donnent lieu à un coincement dans les bourrages, en sorte que la plaque formant couvercle subit un gauchissement, lors du réchaffement ou du refroidissement du tambour. Les bou @ges sont t@ès coûteux, et exigent un entretien constant. Ces incor.. @ients sont éliminés grâce aux conduites d'évacuation susmentioru. as.
La conduite d'évacuation peut être mobile ou peut tire supportée ou suspendue élastiquement dans le tube chauffant, afin de permettre des dilatations thermiques différentes du tube chauf- fant et de la conduite d'évacuation. La conduite d'évacuation peut tire aussi être supportée à l'extérieur du tube chauffant.
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La conduite d'évacuation peut être formée en divisant longitudinalement le tube de vapeur d'eau, la conduite d'évacuation ainsi formée se trouvant à l'inté- rieur ou à l'extérieur d'une section transversale circu- laire de tube. La conduite d'évacuation et le tube de va.- peur d'eau forment, de préférence, un ensemble en une seule pièce.
Selon une forme de réalisation appropriée de l'in- vention, la chambre de distribution annulaire est divisée en un compartiment d'alimentation annulaire et en un compartiment d'évacuation annulaire par une cloison de forme cylindrique, Deux chambres annulaires sont ainsi formées dans la chambre de distribution, ces chambres annulaires étant disposées con- centriquement et l'une derrière l'autre dans le sens radial.
Une des chambres annulaires sert de chambre d'alimentation, à partir de laquelle le milieu chauffant s'écoule dans les tubes chauffants. L'autre chambre annulaire est agencée pour collecter le milieu chauffant venant des tubes et pour le ren- voyer dans le canal correspondant de l'arbre creux. La tempes rature du milieu chauffant dans le compartiment d'alimentation est supérieure d'au moins 10 à 30 C à la température du milieu chauffant dans le compartiment d'évacuation.
Tous les tubes chauffants répartis dans le tambour se trouvent à la même tem- pérature; lorsqu'on utilise des liquides chauffants, les tubes qui ramènent le liquide au compartiment d'évacuation sont seuls à une température inférieure à celle des tubes contenant le li- quide qui s'écoule de la chambre de distribution dans le tambour*
Cette différence de température diminue cependant à l'extrémité de chargement du tambour.
La chambre de distribution peut aussi être divisée en compartiments d'alimentation et d'évacuation du liquide chauffant
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respectivement, à l'aide de cloisons radiales. Le nombre de compartimeets doit être choisi de façon qu'une turbu- lence ait lian dana lea tubes chauffants. Un grand nombre de cloisons est prévu, pour éviter les différences de tem- pératures tiop grandes le long de la périphérie du tambour,
Les tubes mauffante partant d'un compartiment d'alimentation aboutisse;;., de préférence, à un compartiment d'évacuation ad- jacent.
Si.on la forme de réalisation préférée de l'invention, une chamb@@ annulaire de guidage renvoyant le courant dans les tubes chantants est prévue à l'extrémité de chargement du tam- bour rota;.f. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prévoir un tube e@ forme de U entre les extrémités de deux tubes chauf- fants. Le 'etour du liquide chauffant s'effectue dans la chambre annulaire te guidage à laquelle les tubes chauffants aboutissant et aux compartiments d'alimentation/d'évacuation sont reliée. Une division de la chambre annulaire de guidage n'est généralement pas nécessaire avec un chambre de distribution annulairement divisée.
Le liquide chauffant entre dans la chambre de guidage par l'intérieur ou par l'extérieur et s'écoule dans cette cham- bre de-guidage par l'extérieur ou par l'intérieur respective- ment, après quoi il est renvoyé par les tubes de retour ou de recyclage dans le compartiment d'évacuation de la chambre de dis- tribution. Des cloisons radiales peuvent également être prévues dans la chambre de guidage, pour mieux guider le courant de li- quide chauffant.
Si la chambre de distribution est pourvue de cloisons radiales, la chambre annulaire de guidage est également divisée en compartiments de retour ou de recyclage par des cloisons sen- siblement radiales et les tubes chauffants partant d'un compar- timent d'alimentation de la chambre de distribution, de même par les tubes chauffants aboutissant à un compartiment d@@@@acuation
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adjacent audit compartiment d'alimentation sont reliée par leurs extrémités opposées au même compartiment de re- tour de le chambre annulaire de guidage.
Par ailleurs, les tubes chauffants sont pourvue de dispositifs de compensation agencés pour compenser la dilatation thermique des tubes, Les tubes dans lesquels le liquide chauffant s'écoule dans des sens opposée se trouvent à des températures différentes l'une de l'autre, en particu- lier au cours de la période de réchauffage, tandis que leur température diffère également de celle de la paroi du tam- bour, en sorte que des sollicitations indésirables se produis raient dans la matière de l'ensemble des tubes, si l'on n'tui- lisait pas de dispositifs de compensation.
Bien que la mise en communications avec l'atmosphère ne soit pas aussi importante, lorsqu'on utilise des milieux chauffants liquides que lorsqu'on utilise de la vapeur d'eau, des moyens d'évacuation ou de mise en communication avec l'at- mosphère, tels qu'une valve, peuvent être prévus sur les tubes chauffants au voisinage de l'extrémité de chargement du tas- bour ou dans les compartiments de retour de la chambre de gui- dage.
L'invention est décrite davantage dons le suite du présente mémoire, dans laquelle il est fait référence aux des- sine ci-annexés, dans lesqueles; - la figure 1 est une coupe longitudinale du tambour rotatif à tubes chauffante suivent l'invention, pourvue d'une chambre de distribution annulaire, mais dépourvue de chambra annulaire de guidage;
- la figure 2 est une coupe transversale suivant la lignell-llde la figure 1 de la chambre distribution divisée par une cloison concentrique séparant le compartiment d'ali- mentation et le compartiment d'évactation
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- la figure 3 est une coupe longitudinale d'une seconde forme de réalisation du tambour rotatif à tubes chauffants suivant l'invention, pourvue d'une chambre de distribution et d'une chambre annulaire de guidage; - la figure 4 est une coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la figure 3 de la chambre annulaire de guidage divisée en compartiments; - la figure 5 est une coupe transversale suivant la ligne V-V de la figure 3 de la chambre de distribution annulaire divisée au moyen de cloisons radiales;
- la figure 6 est une coupe transversale d'une troi- sième forme de réalisation du tambour rotatif à tubes chauf- fente suivant l'invention, agence pour être chauffé et équi- pé d'un système d'évacuation ou de mise en communication avec l'atmosphère, et, la figure 7 est une vue en perspective du tambour rotatif à tubes chauffants suivant l'invention.
Comme le montre la figure 1, une chambre de distri- bution annulaire 2 est montée à l'extrémité de décharge du tam- bour rotatif 1. Dea ensembles 3 de tubes en tonne de U s'étendent à partir de la chambre de distribution 2 sur toute la longueur du tambour rotatif 1. La chambre ce distribution 2 est divisée en un compartiment annulaire 5 et en un compartiment annulaire intérieur
6 au moyen d'un cloison cylindrique 4 @@oncentrique à la paroi du tambour 1. Le milieu chauffant liquide e amené à la chambre de distribution 2 par un arbre creux 7 fixé au @ambour rotatif et tournant avec celui-ci.
Le canal central servant à l'alimentation ou à l'amenée du milieu chauffant est en liaison avec le compar- trois aliment d'alimentation 6 par/ tubes 10 radialement alignés et formant un angle de 120 l'un avec l'autre (figure 2). Le nombre de tubes 10 n'est pas critique; en principe, un seul tube suffit.
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La chambre annulaire 8 de l'arbre creux 7 servant à évacuer le milieu chauffant de l'ensemble de tubes est reliée au compartiment annulaire extérieur 5 de la chambre de distribution 2 à l'aide de tubes radiaux 11 L'extrémité de l'arbre creux tourne dans une tête d'alimentation fixe 22 pourvue de raccorde 23,24, par lesquels la milieu chauffant est respectivement amené à Marbre creux et évacué de celui-ci. La paroi de l'or- bre creux 7 présente des ouvertures 25 réparties sur sa périphérie, dans la région du raccord 24. Le milieu chauf- tant venant des tubes chauffants retourne par les ouver- tures 25 et leur raccord 24 au disposait de réchauffement (non représenté).
La chambre annulaire 8 est fermée ou-delà des ouvertures 25. L'arbre creux 7 présente des ouvertures
26 dans la région périphérique, tournant au-dessus du raccord
23. Par ces ouvertures 26, le milieu chauffant venant du dis- positif de réchauffement s'écoule dans le canal central 9 de l'arbre creux.
Le milieu chauffant s'écoulant dans le canal central
9 de l'arbre 7 est amené dans le compartiment annulaire inté- rieur 6 par les tubes radiaux 10 et s'écoule uniformément de ce compartiment, en passant par les tubes chauffants 3, dans le compartiment d'évacuation annulaire extérieur 5. Le milieu chauffant s'écoule du compartiment 5, en passant par les tubes 11 et le canal annulaire 8 de l'arbre creux, dans le dispositif qui l'a de réchauffement, qui l'a mène à la température voulue.
Les ligures, , 5 montrent une forme de réalisation du tambour rotatif avec un chambre de guidage annulaire 12 à son extrémité de chargement. Les tubes chauffants 3 partant de la chambre dé distribution annulaire 2 s'étendent en ligne droite à travers le tambour jusqu'à la chambre.de guidage annulaire 12.
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La ahrmbre de distribution à est divisée par des clci- huit
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sono rodioles lis en 1 oornp.rt1ment..n tome de sectour4 Les compartimanta 15 en tom;
de secteur 8ont'reli'a au canal annulaire 8 de l'srbre 7 A l'aide de tubes radiaux
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13 et lt' 1 comp.rtiment8 17 on forme de secteur sont relié$ au canal central 9 de lturbre 7 à ltaide de tube$ radiaux 16, La chambre de gu1d¯'è annulaire 12 prévue à lt.xtr6- uttte 'U8tte mita de chargement du tambour 1 ne comporte qua / cloiaona 18 ' . formant un angle de 90 l'une avec l'autre. Lea cloisons 18 délimitent lea compartimenta 19, ditte lesquels le milieu chauf- fant est renvoyé par les tubes 3. Chaque compartiment 19 de la .Chambre de guidage annulaire est disposé exactement en face d'un compartiment d'alimentation 17 et d'un compartiment d'évacuation adjacent 15.
Le milieu chauffant arrivant au compartiment d'alimen- . talion 17 par les tubes radiaux 16 s'écoule avec turbulence dans tubes lee /chauffante 3 pour arriver dans le compartiment 19 de la cham- bre de guidage 12. Les tubes servant à l'alimentation et à l'éva- cuation du milieu chauffant sont reliés chacun au compartiment
19, en sorte que le milieu chauffant peut à nouveau s'écouler par ces tubes dans le compartiment d'évacuation 15 de la chambre de distribution 2 et peut ensuite s'écouler dans la chambre an- nulaire 8 de l'arbre 7, par les tubes radiaux 13.
, Des dispositifs de compensation 20, qui sont connus et ne sont représentés que schématiquement, sont prévue pour compenser les différences d'allongement des tubes chauffants 13, dues aux différences de température crées par la passage du milieu chauffant dans des sens opposée dans ces tubes, ces différences étant considérables au cours de la période d'échauf- fement du tambour.
Une valve 21 de, mise en communication avec l'atmos- phère peut être prévue dans chaque hambr 19 pour éliminer les
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coussins d'air qui peuvent se former, en particulier, dans les chambres 19 de la chambre de guidage annulaire 12.
Dans le tambour 31(figure 6),,les tubes chauffants 2 trois 32 sont disposés suivant /ensembles annulaires et sont char- gés de vapeur d'eau à l'extrémité inférieure du tambour, par une conduite 33 et une chambre 34. Les tubes chauffants 32 sont fermés à leurs extrémités opposées à celles où ils sont raccordés à la chambre 34. Un tube d'évacuation pu de mise en communication avec l'atmosphère est prévu dans chaque tube chauffant 32. Tous les tubes d'évacuation 35 sont reliés à une chambre collectrice 36 au voisinage de l'extrémité de chargement des tubes chauffants 32, cette chambre collectrice pouvant être mise en communication avec l'atmosphère à l'aide de raccorde 37 pourvus 4'une valve.
Le condensat est recueilli dans la chambre 38 et est évacué par une conduite 39, cette chambre 38 étant 'en communication avec la chambre 34 en certains endroits (non montrés). Les tubes 35 peuvent également être disposés à l'ex- térieur des tubes chauffants 32.
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