CA1303384C - Sonde pour la determination des temperatures des parois des carneauxde four a coke - Google Patents
Sonde pour la determination des temperatures des parois des carneauxde four a cokeInfo
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Abstract
Dans cette sonde la tête (1) est constituée par un manchon (8,9) non refroidi réalisé en matériau réfractaire, le raccord (2) est constitué par un filin d'acier enrobé d'une gaine souple en matériau fibreux et le dispositif de manoeuvre (5,6) de la sonde comporte un tambour (5) d'enroulement du raccord au moins partiellement immergé dans un bac (7) d'humidification de la gaine (12).
Description
SONDE POUR LA DETERHINATION DES TEMPERATURES DES PAROIS
DES CARNEAUX DE FOUR A COKE
L'invention concerne la détermination des températùres des parois des carneaux de four à coke au moyen d'une sonde 05 comprenant une tête de mesure qui contient un pyromètre et est suspendue dans le carneau par un raccord à un dispositif de ~' manoeuvre de la sonde, extérieur au carneau.
Liinvention n'a donc pas trait aux sondes dont l'élé-ment photosensible (pyromètre ou autre) demeure en dehors du four, à l'extrémité, soit d'une canne rigide et rectiligne dont l'autre extrémité abrite un miroir de renvoi placé devant une fenêtre ouverte en regard des parois des carneaux (US - A -3 577 784), soit d'un flexible abritant une ou plusieurs fribres optiques débouchant latéralement à l'autre extrémité dans le 15 four (US - A - 4 402 790).
Dans une première réalisation de sonde connue, du type de l'invention, le pyromètre optique est enfermé dans une chemise refroidie par circulation d'eau interne. Cette chemise constitue '~ la tête de mesure et se trouve placée au bout d'une tige rigide manoeuvrée par un système à crémaillère. Cette réalisation forme un ensemble lourd, encombrant, difficilement manoeuvrable et ~' cher, qui est, de plus, susceptible de perturber la mesure par la présence d'une masse thermique importante.
Dans un deuxième type de sonde connue, on a remplacé
la tige rigide par un tuyau métallique souple enroulable, amenant l'eau de refroidissement à la tête. Ce système présente l'inconvé-nient d'être fragile, notamment à cause des risques de percée du tuyau souple.
Jusqu'ici, en raison des hautes températures régnant à l'intérieur des carneaux et sachant que les pyromètres optiques ne supportent pas une température supérieure à 60C, l'Homme de métier a toujours considéré comme indispensable de prévoir un refroidissement de la tête par circulation interne de fluide (eau en général).
Or, les inventeurs se sont aperSus qu'on pouvait se passer de ce refroidissement par circulation d'eau qui, s'il était efficace, ne créait pas moins des contraintes pesantes.
.
:
"-.~ . .
Les inventeurs ont découvert qu'on peut concevoir un appareillage simple, permettant des opérations d'inspection successives de chaque carneau suffisamment rapides pour se passer d'un système de refroidissement élaboré.
05 Ainsi, l'invention a pour objet une sonde qui se caracté-rise en ce que la tête est constituée par un manchon non refroidi réalisé en matériau réfractaire (matériau fibreux renforcé ou brique réfractaire compacte), en ce que le raccord est constitué
par un filin métallique enrobé d'une gaine souple en matériau réfractaire fibreux et en ce que le dispositif de manoeuvre de la tête comporte un tambour d'enroulement du raccord.
; Dans une variante avantageuse, le dispositif de manoeuvre comporte en outre des moyens d'humidification de la gaine du raccord, par exemple une rampe d'aspersion, une boîte à eau entourant La gaine, ou de préférence un bac à eau enveloppant la partie inférieure du tambour.
L'ensemble constitue un dispositif très souple, peu encombrant et léger. Le système de protection est suffisant pour une exploration proche d'une minute dans le carneau ; des essais ont confirmé que ce court temps de mesure est suffisant pour l'exploration d'un carneau à l'aide de la sonde de l'inven-tion.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure I montre une section d'une partie de batterie de fours avec le dispositif conforme à l'invention dans sa varian-te de réalisation à bac à eau.
- la figure 2 montre le détail d'une tête de mesure.
La tête de mesure 1 est suspendue par son raccord souple
DES CARNEAUX DE FOUR A COKE
L'invention concerne la détermination des températùres des parois des carneaux de four à coke au moyen d'une sonde 05 comprenant une tête de mesure qui contient un pyromètre et est suspendue dans le carneau par un raccord à un dispositif de ~' manoeuvre de la sonde, extérieur au carneau.
Liinvention n'a donc pas trait aux sondes dont l'élé-ment photosensible (pyromètre ou autre) demeure en dehors du four, à l'extrémité, soit d'une canne rigide et rectiligne dont l'autre extrémité abrite un miroir de renvoi placé devant une fenêtre ouverte en regard des parois des carneaux (US - A -3 577 784), soit d'un flexible abritant une ou plusieurs fribres optiques débouchant latéralement à l'autre extrémité dans le 15 four (US - A - 4 402 790).
Dans une première réalisation de sonde connue, du type de l'invention, le pyromètre optique est enfermé dans une chemise refroidie par circulation d'eau interne. Cette chemise constitue '~ la tête de mesure et se trouve placée au bout d'une tige rigide manoeuvrée par un système à crémaillère. Cette réalisation forme un ensemble lourd, encombrant, difficilement manoeuvrable et ~' cher, qui est, de plus, susceptible de perturber la mesure par la présence d'une masse thermique importante.
Dans un deuxième type de sonde connue, on a remplacé
la tige rigide par un tuyau métallique souple enroulable, amenant l'eau de refroidissement à la tête. Ce système présente l'inconvé-nient d'être fragile, notamment à cause des risques de percée du tuyau souple.
Jusqu'ici, en raison des hautes températures régnant à l'intérieur des carneaux et sachant que les pyromètres optiques ne supportent pas une température supérieure à 60C, l'Homme de métier a toujours considéré comme indispensable de prévoir un refroidissement de la tête par circulation interne de fluide (eau en général).
Or, les inventeurs se sont aperSus qu'on pouvait se passer de ce refroidissement par circulation d'eau qui, s'il était efficace, ne créait pas moins des contraintes pesantes.
.
:
"-.~ . .
Les inventeurs ont découvert qu'on peut concevoir un appareillage simple, permettant des opérations d'inspection successives de chaque carneau suffisamment rapides pour se passer d'un système de refroidissement élaboré.
05 Ainsi, l'invention a pour objet une sonde qui se caracté-rise en ce que la tête est constituée par un manchon non refroidi réalisé en matériau réfractaire (matériau fibreux renforcé ou brique réfractaire compacte), en ce que le raccord est constitué
par un filin métallique enrobé d'une gaine souple en matériau réfractaire fibreux et en ce que le dispositif de manoeuvre de la tête comporte un tambour d'enroulement du raccord.
; Dans une variante avantageuse, le dispositif de manoeuvre comporte en outre des moyens d'humidification de la gaine du raccord, par exemple une rampe d'aspersion, une boîte à eau entourant La gaine, ou de préférence un bac à eau enveloppant la partie inférieure du tambour.
L'ensemble constitue un dispositif très souple, peu encombrant et léger. Le système de protection est suffisant pour une exploration proche d'une minute dans le carneau ; des essais ont confirmé que ce court temps de mesure est suffisant pour l'exploration d'un carneau à l'aide de la sonde de l'inven-tion.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure I montre une section d'une partie de batterie de fours avec le dispositif conforme à l'invention dans sa varian-te de réalisation à bac à eau.
- la figure 2 montre le détail d'une tête de mesure.
La tête de mesure 1 est suspendue par son raccord souple
2, et pénètre à l'intérieur du carneau 3 par l'ouverture supé-rieure. Le raccord souple 2 passe autour d'une poulie de renvoi 4 et s'enroule sur un tambour 5 dont la rotation est commandée par des moyens symbolisés par la manivelle 6.
Un bac demi-cylindrique ? rempli d'eau immerge la partie ~3~
basse du tambour 5 de manière à mouiller le raccord 2. Ce bac est monté sur roulettes 19 et sert de fixation aux bras 20 de support de la poulie 4.
La tête de mesure 1 comprend un manchon isolant réalisé
par un tube d'acier 8 tpour augmenter la résistance aux chocs 05 mécaniques) recouvert d'un matériau fibreux 9 (par exemple, celui commercialisé sous la marque KERLANE ~). Le manchon peut alternativement être réalisé en matière réfractaire compacte (par exemple, des briques commercialisées sous la marque CALOR
~ ), afin d'augmenter sa capacité calorifique si on le souhaite.
Le manchon est fermé à sa partie inférieure par une pièce de lestage 10 en acier inoxydable réfractaire, collée au réfractaire 9, et à sa partie supérieure par une pièce d'arri-mage 11 réalisée dans le même métal, permettant la liaison entre le manchon 8,9 et la gaine 12 du raccord 2, et également collée sur la partie réfractaire 9 du manchon.
Cette gaine souple 12 est tressée en matériau fibreux armé (par exemple celui commercialisé sous la marque DELCERAM
). Elle entoure un filin d'acier anti-torsion 13 au bout duquel est suspendu un pyromètre optique 14, de forme allongée lpyromètre de type "crayon") protégé à l'intérieur du manchon 8,9. La gaine abrite également les connexions électriques 15, nécessaires à l'alimentation en courant et à la transmission des signaux fournis par le pyromètre vers un appareil classique de réception et d'enregistrement non représenté situé sur le dispositif 4 - 7 de manoeuvre de la sonde.
Le pyromètre optique 14 reçoit le rayonnement infrarouge grâce à une ouverture 16 prévue dans le manchon et pourvue d'un hublot 17 en saphir, et un miroir de renvoi 18.
Les essais réalisés par les inventeurs ont montré que le système de déroulement-enroulement du raccord 2 permet d'ex-plorer la totalité de la hauteur d'un carneau de 4 m en unevingtaine de secondes, lle temps de réponse du pyromètre étant, lui, instantané). Le ruban d'acier 13, protégé par le fibreux 12 - 1303:184 a un comportement satisfaisant, même après des temps de séjour répétitifs dans la flamme relativement longs (1 minute et même plus de 2 minutes en cas d'humidification préalable de la gaine 12).
L'évolution des températures au coeur de la sonde de 05 mesure montre qu'au bout d'une minute, la température a très peu évolué (progression inférieure à 15C) pour les deux types d'isolation de manchon. Le pyromètre "crayon" pouvant travailler jusqu'à une température maximale de 60C, on voit que l'explora-tion du carneau s'avère parfaitement réalisable dans les temps prescrits. On notera que l'inertie thermique peut entraîner une poursuite de la montée en température de la tête, après avoir été retirée du carneau On peut dans ce cas prévoir un dispositif annexe de refroidissement de la tête à la sortie du carneau 8ien entendu, l'invention ne saurait se limiter à l'exem-ple décrit en référence aux figures mais s'étend à de multiples variantes ou équivalentes dans Ia mesure où sont respectées les caractéristiques techniques énoncées dans les revendications ci-après.
En particulier, le bac à immersion peut être remplacé
par tout autre moyen permettant d'humidifier la gaine à l'exté-rieur des carneaux, par exemple, une rampe arrosant le tambour selon une génératrice, le surplus d'eau étant recueilli par gravité dans un collecteur sous le tambour et recirculé dans la rampe. De même, on peut prévoir une bolte à eau entourant la gaine 12 à la sortie du tambour et de préférence en position verticale, donc en aval de la poulie de renvoi 4.
De même encore, le dispositif de manoeuvre peut être largement mécanisé. En particulier, la manivelle 6 pourra être remplacée par un moteur électrique réversible.
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Un bac demi-cylindrique ? rempli d'eau immerge la partie ~3~
basse du tambour 5 de manière à mouiller le raccord 2. Ce bac est monté sur roulettes 19 et sert de fixation aux bras 20 de support de la poulie 4.
La tête de mesure 1 comprend un manchon isolant réalisé
par un tube d'acier 8 tpour augmenter la résistance aux chocs 05 mécaniques) recouvert d'un matériau fibreux 9 (par exemple, celui commercialisé sous la marque KERLANE ~). Le manchon peut alternativement être réalisé en matière réfractaire compacte (par exemple, des briques commercialisées sous la marque CALOR
~ ), afin d'augmenter sa capacité calorifique si on le souhaite.
Le manchon est fermé à sa partie inférieure par une pièce de lestage 10 en acier inoxydable réfractaire, collée au réfractaire 9, et à sa partie supérieure par une pièce d'arri-mage 11 réalisée dans le même métal, permettant la liaison entre le manchon 8,9 et la gaine 12 du raccord 2, et également collée sur la partie réfractaire 9 du manchon.
Cette gaine souple 12 est tressée en matériau fibreux armé (par exemple celui commercialisé sous la marque DELCERAM
). Elle entoure un filin d'acier anti-torsion 13 au bout duquel est suspendu un pyromètre optique 14, de forme allongée lpyromètre de type "crayon") protégé à l'intérieur du manchon 8,9. La gaine abrite également les connexions électriques 15, nécessaires à l'alimentation en courant et à la transmission des signaux fournis par le pyromètre vers un appareil classique de réception et d'enregistrement non représenté situé sur le dispositif 4 - 7 de manoeuvre de la sonde.
Le pyromètre optique 14 reçoit le rayonnement infrarouge grâce à une ouverture 16 prévue dans le manchon et pourvue d'un hublot 17 en saphir, et un miroir de renvoi 18.
Les essais réalisés par les inventeurs ont montré que le système de déroulement-enroulement du raccord 2 permet d'ex-plorer la totalité de la hauteur d'un carneau de 4 m en unevingtaine de secondes, lle temps de réponse du pyromètre étant, lui, instantané). Le ruban d'acier 13, protégé par le fibreux 12 - 1303:184 a un comportement satisfaisant, même après des temps de séjour répétitifs dans la flamme relativement longs (1 minute et même plus de 2 minutes en cas d'humidification préalable de la gaine 12).
L'évolution des températures au coeur de la sonde de 05 mesure montre qu'au bout d'une minute, la température a très peu évolué (progression inférieure à 15C) pour les deux types d'isolation de manchon. Le pyromètre "crayon" pouvant travailler jusqu'à une température maximale de 60C, on voit que l'explora-tion du carneau s'avère parfaitement réalisable dans les temps prescrits. On notera que l'inertie thermique peut entraîner une poursuite de la montée en température de la tête, après avoir été retirée du carneau On peut dans ce cas prévoir un dispositif annexe de refroidissement de la tête à la sortie du carneau 8ien entendu, l'invention ne saurait se limiter à l'exem-ple décrit en référence aux figures mais s'étend à de multiples variantes ou équivalentes dans Ia mesure où sont respectées les caractéristiques techniques énoncées dans les revendications ci-après.
En particulier, le bac à immersion peut être remplacé
par tout autre moyen permettant d'humidifier la gaine à l'exté-rieur des carneaux, par exemple, une rampe arrosant le tambour selon une génératrice, le surplus d'eau étant recueilli par gravité dans un collecteur sous le tambour et recirculé dans la rampe. De même, on peut prévoir une bolte à eau entourant la gaine 12 à la sortie du tambour et de préférence en position verticale, donc en aval de la poulie de renvoi 4.
De même encore, le dispositif de manoeuvre peut être largement mécanisé. En particulier, la manivelle 6 pourra être remplacée par un moteur électrique réversible.
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Claims (5)
1) Sonde pour la détermination des températures des parois des carneaux d'un four à coke, du type comprenant une tête de mesure contenant un pyromètre optique pour la mesure de la température des parois du four à coke, ledit pyromètre étant suspendu par un raccord à un dispositif de manoeuvre de la tête de mesure, caractérisée en ce que ladite tête de mesure est constituée par un manchon isolant en un matériau réfractaire non refroidi, en ce que ledit raccord est constitué par un filin métallique enrobé d'une gaine souple en un matériau réfractaire fibreux, et en ce que ledit dispositif de manoeuvre comprend un tambour pour l'enroulement et le déroulement rapide dudit raccord permettant l'exploration de l'intégralité de la longueur d'un carneau en un temps bref, ledit matériau réfractaire dudit manchon isolant étant d'une épaisseur suffisante pour protéger ledit pyromètre d'un échauffement excessif pendant la brève période où ladite tête de mesure explore le carneau.
2) Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit manchon comporte un hublot latéral et un miroir interne faisant face audit hublot pour diriger le rayonnement infrarouge des parois à
travers ledit hublot sur le pyromètre.
travers ledit hublot sur le pyromètre.
3) Sonde selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit hublot est en saphir.
4) Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de manoeuvre comporte en outre des moyens d'humidification de la gaine avant l'introduction de ladite gaine dans le carneau.
5) Sonde selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits moyens d'humidification comprennent un bac à eau dans lequel la partie inférieure dudit tambour est immergée de manière à humidifier ledit raccord.
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