EP0363576B1 - Dispositif d'injection d'air préchauffé dans un four à cuve - Google Patents

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EP0363576B1
EP0363576B1 EP89112514A EP89112514A EP0363576B1 EP 0363576 B1 EP0363576 B1 EP 0363576B1 EP 89112514 A EP89112514 A EP 89112514A EP 89112514 A EP89112514 A EP 89112514A EP 0363576 B1 EP0363576 B1 EP 0363576B1
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EP
European Patent Office
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articulation
connection piece
ties
curvature
ball
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP89112514A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0363576A1 (fr
Inventor
Pierre Mailliet
Emile Lonardi
Georges Wahl
Gustave Hoelpes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Paul Wurth SA
Original Assignee
Paul Wurth SA
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Publication date
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Priority claimed from LU87505A external-priority patent/LU87505A1/fr
Application filed by Paul Wurth SA filed Critical Paul Wurth SA
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/16—Tuyéres
    • C21B7/163—Blowpipe assembly

Definitions

  • the present invention relates to a device for injecting preheated air into a shaft furnace, consisting of several separate elements consisting of an outer shield and an inner refractory lining and comprising at least one central tubular element connected, on one side, by a first ball joint and a first compensator to a first tube integral with a circular duct for supplying preheated air surrounding the oven and, on the opposite side, by a second ball joint and a second compensator to a second tube which is extended by an elbow and a nozzle, the latter being articulated by a third articulation with a spherical joint with respect to the wall of the furnace and further comprising at least one pair of tie rods connecting, by articulated means, the first tubing to the second tube and in which said first articulation is oriented so that its center of co urbure is located on the axis of said first pipe inside thereof.
  • wind carrier is exposed to mobility and leakage problems. Indeed, due to the high temperature of the preheated air (temperature of 1,200 ° C or more) and the high temperature inside the oven, the wall of the oven, as well as the circular duct and the blower are exposed to thermal expansions and deformations causing significant relative movements between the circular pipe and the oven wall. It is therefore necessary that the wind carrier is able to compensate for these relative displacements while avoiding leaks of gas or preheated air.
  • US Patent No. 3,766,868 provides a wind carrier of the kind described in the preamble.
  • This wind carrier was subsequently perfected by the design of universal joints with spherical joints of the kind described in document DE-C2-2218331.
  • the three articulations of this wind carrier allow the compensation of all relative movements between the circular duct and the wall of the oven. Sealing at the joints is ensured by bellows compensators, while mechanical stability is ensured by cardanic links associated at the level of the first and second joints with spherical joints at the two opposite ends of the tubular element. central.
  • the object of the present invention is to provide an injection device of the kind described in the preamble which allows a better compromise between these contrary requirements.
  • the device proposed by the present invention in claim 1 is essentially characterized in that the second articulation is oriented in the opposite direction relative to the first articulation and in that its center of curvature is on the axis of the second tube, inside the latter or the elbow.
  • the tie rods are connected to the two tubes by joints, the centers of which are respectively in two diametrical planes of the tubes, each containing the center of curvature of one of said first or second spherical articulation.
  • each of the tie rods is connected to a flange of said said first or second tubing by a pair of washers with adjacent spherical sliding surfaces, the center of curvature of which is situated beyond the end of the tie rod in a diametral plane of the tubing containing the center of curvature of said first or second articulation spherical.
  • the central tubular element is connected to the tie rods by a device for guiding and supporting the central element.
  • the known wind carrier shown in Figure 1 by the reference 20 connects a main circular pipe 22, arranged around a blast furnace, to the wall 24 thereof.
  • This blower 20 has a rectilinear oblique section consisting of a central tubular element 26 articulated by its upper end on a tube 28 secured to the circular pipe 22 and by its lower end on a tube 30 which is clamped on an elbow 32.
  • This elbow 32 is extended by a nozzle 34 whose end is articulated on a nozzle 36 fixed in the wall 24 from the oven.
  • the upper articulation 38 and the lower articulation 40 of the element 26 are spherical joint joints whose centers of curvature are identified by X and Y.
  • the articulation between the nozzle 34 and the nozzle 36 is a joint 42 with a spherical joint whose center of curvature is represented by Z.
  • the three points X, Y and Z therefore constitute a three-point articulation in space which allows sufficient angular displacements of the nozzle 34 and of the central element 26 to compensate for all the relative movements between the circular pipe 22 and the wall 24 of the oven.
  • the distance between the centers of curvature X and Y of the joints 38 and 40 is represented by 1 in FIG. 1.
  • the amplitudes of the angular displacements of the central element 26 and, consequently, the stresses of the compensators 44 and 46 will be as much smaller as this distance 1 is greater.
  • lengthening the length 1 increases the dimensions of the wind carrier.
  • the lower articulation of the central tubular element is turned over so that the two upper and lower ends of this central element become concave, while the corresponding adjacent ends of the pipes of the circular pipe and that of the elbow become convex.
  • This windshield proposed by the present invention is shown in Figure 2 and the elements corresponding to those of Figure 1 bear the similar references of the 100 series.
  • the centers of curvature X and Y of the ball joints 138 and 140 are separated by a distance l ′ which, in the example shown, is equal to the distance l in FIG. 1.
  • the total length of the central element 126 has been considerably reduced, the difference in length being illustrated by the distance between the axis O ′ of the circular pipe of FIG.
  • Figures 3 and 4 show in more detail the two joints 138 and 140 on either side of the central tubular element 126.
  • the radii of curvature R1 and R2 of the two spherical joints 138 and 140 are preferably equal.
  • the present invention also proposes the elimination of the cardan joints 48 and 50 of FIG. 1.
  • a pair of tie rods has been provided diametrically opposite to each other and connecting the upper tube 128 to the lower tube 130.
  • these tie rods 152, 154 are simply engaged on pivots 156 integral with the pipes 128 and 130.
  • the tie rods 152, 154 must be engaged on the pivots 156 with sufficient clearance.
  • the axis of the two pivots 156 of the tubing 128 passes through the center of curvature X of the upper articulation 138.
  • the lower pivots 156 must be fixed on the tubing 130 so that their axes also pass through the center of curvature Y of the lower joint 140.
  • FIG. 5 illustrates, for example, a relative lateral offset, of an amplitude s between the upper tube 128 and the lower tube 130.
  • Such an offset can, for example, be caused by a horizontal displacement of the circular pipe 122 relative to in the oven or a rotation of this pipe with respect to the oven.
  • the axes of the pipes 128 and 130 remain parallel to each other while the central element 126 compensates for this offset by positioning itself so that its axis passes through the centers of curvatures X and Y of the two joints 138 and 140. This movement causes, on one side, a compression of the corrugations of the compensators 144 and 146 and a relaxation of the undulations of these compensators on the opposite side.
  • FIGS. 6 and 7 show flexions, respectively in one direction and in the opposite direction of the wind carrier at the level of the central element 126.
  • the axis of the lower tube 130 is inclined at an angle by relative to the axis of the upper tube 128.
  • This bending is compensated by the central element 126 which is automatically positioned so that its axis passes through the centers of curvature X and Y of the two joints, that is to say that its axis forms an angle ⁇ / 2 with the axis of the upper tube 128 and an angle ⁇ / 2 with the axis of the lower tube 130.
  • the positions of FIGS. 6 and 7 result essentially from a relative vertical movement between the circular pipe 122 and the wall 124 of the oven.
  • Figure 8 shows a lateral offset between the upper and lower pipes 128 and 130 similar to that of Figure 5, but in a direction perpendicular to the movements of Figure 5, that is to say the offset of Figure 8 is located in the plane of Figure 2.
  • Figures 5 to 8 show, by way of illustration, elementary movements, but in practice, the movements of the blower are more complex, it is that is, the offsets and inclinations shown in Figures 5 to 8 can occur at the same time.
  • Figure 9 shows an advantageous embodiment which allows a shortening of the tie rods of the embodiment of Figure 3.
  • the two pipes 228 and 230 respectively have a circular flange 258 and 260 which are attached to the compensators 244, 246 and which are crossed by tie rods 252, 254.
  • the connection between the ends of the tie rods 252, 254 and the flanges 258 and 260 is illustrated in detail in FIG. 9a and with reference to the connection between the tie rod 254 and the flange 258, the three other connections being identical to that of the figure. 9a.
  • the flange 258 has a passage opening 262 of the tie rod 258 which is wide enough to allow a certain inclination of the tie rod 254 relative to the flange 258 as a result of the movements illustrated in FIGS. 5 to 8.
  • the tie rods are maintained by nuts 264 screwed onto the ends of the tie rods, outside the flanges 258, 260.
  • each nut 264 and the corresponding flange 258 or 260 are two washers 266, 268 whose adjacent surfaces slide one over the other by following the inclination of the tie rod relative to the flange.
  • the adjacent sliding surfaces of the washers 266, 268 have spherical curvatures whose center of curvature is located beyond the flanges 258, 260 on the axis of the tie rods 252, 254 or on the extension of these axes.
  • the center of curvature of the washers 266, 268 must also be located in a diametral plane of the tube 228 containing the center of curvature X of the spherical joint 238 between this tube 228 and the central element 226. note that the two washers 266 and 268 can be replaced respectively by a seat secured to the flange 258 and a curved surface of the nut 264.
  • the advantage of the design according to FIGS. 9 and 9a is that one can either bring each of the flanges 258, 260 closer to the central element 226 by a distance R corresponding to the radius of curvature of the washers 266, 268 and reduce by 2R the length of each tie rod 252, 254, or increase the radii of curvature of the two spherical joints 238, 240 and thus lengthen the distance between their center of curvature X and Y.
  • Figures 5 to 8 have shown that the compensation of the different relative movements between the upper and lower tubing is achieved by aligning the axis of the central element on the centers of curvature X and Y of the two spherical joints. It is proposed, in the embodiment of FIGS. 10 to 17, to assist the optimal positioning of the central element 226 to avoid any random movements and superfluous friction at the joints of the joints.
  • Figures 10 and 11 show side views of the central tubular element 326 provided on either side with its compensators 344, 346 surrounding the spherical seals 338 and 340, not visible in these figures.
  • a frame 352 eg square or, preferably, in the form of a ring, is arranged around the central element 326 to which it is articulated by two pivots 354 and 356, diametrically opposite, eg housed in openings passage of the ring 352 and the shielding of the central element 326.
  • the ring 352 can therefore perform a pivoting movement relative to the common axis O of the two pivots 354, 356 and vice versa.
  • the ring 352 further comprises, offset by 90 ° relative to the pivots 354, 356, two diametrically opposite articulations, connecting it to two tie rods 358, 360.
  • articulations can be formed, in the simplest way, by two pairs of forks 362 and 364 welded externally to the ring 352 and in the rounded hollow of which is engaged a cross-piece 366, 368 with round section, integral with the tie rods 358, 360.
  • the axes of the cross-pieces 366, 368 therefore form two pivot axes between the ring 352, on the one hand, and the tie rods 358, 360, on the other hand, and vice versa, these two axes being both parallel to the pivot axis O described above.
  • Each of the two tie rods, 358, 360 is, moreover, articulated by its upper and lower ends respectively to the upper tubes 328 and lower 330.
  • Each of these articulations can be constituted by a simple hinge 370 comprising a pivoting hub 372 engaged through a double eyelet secured to the tubing concerned and an opening at the end of the tie rod 358 or 360.
  • the passage openings at the ends of the tie rods 358, 360 are made in oblong holes and preferably have rounded bearing surfaces in order to allow also pivoting of the tie rods 358, 360 in the plane of FIG. 11.
  • the hinges 372 can also be replaced by more sophisticated articulations, eg ball joints to make an arrangement in accordance with FIG. 9.
  • the tie rods 358 and 360 therefore maintain a constant and predetermined distance between the pipes 328 and 330, while they carry, by means of the ring 352, the central element 326 floating between the pipes 328 and 330.
  • FIGS. 12 to 17 illustrate different possibilities of relative movements and pivotings between the pipes 328 and 330 and the manner in which these movements are compensated by a corresponding positioning of the central element 326.
  • the transverse deformations relative to the plane of FIGS. 12 to 14 and illustrated by FIGS. 15 to 17 stress the articulations at the level of the ring 352.
  • the displacements in this plane cause a parallel deformation between the tie rods 358, 360 and the ring 352 by pivoting of the latter around the axis O relative to the central element 326 and by relative pivoting between the ring 352 and the tie rods 358, 360.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif d'injection d'air préchauffé dans un four à cuve, constitué de plusieurs éléments distincts consistant en un blindage extérieur et un revêtement réfractaire intérieur et comprenant au moins un élément tubulaire central relié, d'un côté, par une première articulation à joint sphérique et un premier compensateur à une première tubulure solidaire d'une conduite circulaire d'alimentation en air préchauffé entourant le four et, du côté opposé, par une seconde articulation à joint sphérique et un second compensateur à une seconde tubulure qui est prolongée par un coude et un busillon, ce dernier étant articulé par une troisième articulation à joint sphérique par rapport à la paroi du four et comprenant, en outre, au moins une paire de tirants reliant, par des moyens articulés, la première tubulure à la seconde tubulure et dans lequel ladite première articulation est orientée de manière que son centre de courbure se trouve sur l'axe de ladite première tubulure à l'intérieur de celle-ci.
  • Ces dispositifs, plus généralement connus sous le nom de "porte-vent" sont exposés à des problèmes de mobilité et d'étanchéité. En effet, par suite de la température élevée de l'air préchauffé (température de l'ordre de 1 200°C ou plus) et de la température élevée régnant à l'intérieur du four, la paroi de ce dernier, ainsi que la conduite circulaire et le porte-vent sont exposés à des dilatations et déformations thermiques causant des déplacements relatifs non négligeables entre la conduite circulaire et la paroi du four. Il faut donc que le porte-vent soit en mesure de compenser ces déplacement relatifs tout en évitant des fuites de gaz ou d'air préchauffé.
  • Pour répondre à ces exigences, le brevet US No 3766868 propose un porte-vent du genre décrit dans le préambule. Ce porte-vent a, par la suite, été perfectionné par la conception d'articulations universelles à joints sphériques du genre décrit dans le document DE-C2-2218331. Les trois articulations de ce porte-vent permettent la compensation de tous les mouvements relatifs entre la conduite circulaire et la paroi du four. L'étanchéité au niveau des articulations est assurée par des compensateurs à soufflets, alors que la stabilité mécanique est assurée par des liaisons à cardans associées au niveau de la première et de la seconde articulation à joint sphérique aux deux extrémités opposées de l'élément tubulaire central.
  • Pour réduire l'amplitude des déplacements angulaires de l'élément central et soulager ainsi les compensateurs, il est souhaitable que la distance entre les centres d'articulation de cet élément soit aussi grande que possible. D'un autre côté, pour réduire l'encombrement et le coût du porte-vent, il est souhaitable d'en réduire les dimensions.
  • Le but de la présente invention est de prévoir un dispositif d'injection du genre décrit dans le préambule qui permet un meilleur compromis entre ces exigences contraires.
  • Pour atteindre cet objectif, le dispositif proposé par la présente invention dans la revendication 1 est essentiellement caractérisé en ce que la seconde articulation est orientée dans le sens opposé par rapport à la première articulation et en ce que son centre de courbure se trouve sur l'axe de la seconde tubulure, à l'intérieur de celle-ci ou du coude.
  • En orientant les deux articulations de l'élément central dans des directions opposées, il est possible de réduire substantiellement la longueur de cet élément central tout en conservant la même distance entre les centres de ses deux articulations.
  • Selon un premier mode de réalisation, les tirants sont reliés aux deux tubulures par des articulations, dont les centres se trouvent respectivement dans deux plans diamétraux des tubulures, contenant chacun le centre de courbure de l'une desdites première ou seconde articulation sphérique.
  • Selon un autre mode de réalisation, l'extrémité de chacun des tirants est reliée à une bride desdites première ou deuxième tubulure par une paire de rondelles à surfaces de glissement adjacentes sphériques, dont le centre de courbure est situé au-delà de l'extrémité du tirant dans un plan diamétral de la tubulure contenant le centre de courbure de ladite première ou seconde articulation sphérique.
  • Selon un mode de réalisation avantageux l'élément tubulaire central est relié aux tirants par un dispositif de guidage et de support de l'élément central.
  • D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée de quelques modes de réalisation avantageux, présentés ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • La figure 1 représente une vue schématique, en coupe verticale, d'un porte-vent classique selon le brevet US 3766868 ;
    • La figure 2 représente une vue analogue d'un porte-vent conformément à la présente invention ;
    • Les figures 3 et 4 représentent deux coupes verticales perpendiculaires l'une à l'autre d'un premier mode de réalisation de la partie centrale du porte-vent selon la présente invention.
    • Les figures 5 à 8 représentent des vues analogues à celles des figures 3 et 4 et illustrant les différents déplacements de l'élément tubulaire central par rapport aux tubulures adjacentes ;
    • La figure 9 illustre un second mode de réalisation de l'élément central ;
    • La figure 9a, montre en détail, une partie agrandie de la figure 9 ;
    • Les figures 10 et 11 montrent la partie centrale du porte-vent suivant deux directions perpendiculaires l'une à l'autre, d'un troisième mode de réalisation;
    • La figure 12 est une vue schématique en coupe correspondant à celle de la figure 10;
    • La figure 13 est une vue analogue à celle de la figure 10 montrant un désaxement des tubulures supérieures et inférieures;
    • La figure 14 représente une vue analogue à celle de la figure 10 en cas d'inclinaison de la tubulure inférieure par rapport à la tubulure supérieure et
    • Les figures 15 à 17 montrent des vues schématiques en coupe correspondant à la figure 11 et représentant respectivement les différentes sections en alignement et en désaxement.
  • Le porte-vent connu représenté sur la figure 1 par la référence 20 relie une conduite circulaire principale 22, aménagée autour d'un haut fourneau, à la paroi 24 de celui-ci. Ce porte-vent 20 comporte une section oblique rectiligne constituée d'un élément tubulaire central 26 articulé par son extrémité supérieure sur une tubulure 28 solidaire de la conduite circulaire 22 et par son extrémité inférieure sur une tubulure 30 qui est bridée sur un coude 32. Ce coude 32 est prolongé par un busillon 34 dont l'extrémité est articulée sur une tuyère 36 fixée dans la paroi 24 du four. L'articulation supérieure 38 et l'articulation inférieure 40 de l'élément 26 sont des articulations à joint sphérique dont les centres de courbures sont identifiés par X et Y. De même l'articulation entre le busillon 34 et la tuyère 36 est une articulation 42 à joint sphérique dont le centre de courbure est représenté par Z. Les trois points X,Y et Z constituent par conséquent une articulation à trois points dans l'espace qui permet des déplacements angulaires suffisants du busillon 34 et de l'élément central 26 pour compenser tous les mouvements relatifs entre la conduite circulaire 22 et la paroi 24 du four.
  • L'étanchéité au niveau des articulations 38 et 40 est assurée par des compensateurs à soufflet 44, 46 fixés respectivement sur l'élément tubulaire 26 et les tubulures adjacentes 28 et 30. La stabilité mécanique est assurée par des articulations à cardans 48, 50 reliant également l'élément central 26 aux tubulures adjacentes 28 et 30. Tous les éléments du porte-vent sont constitués d'un blindage métallique extérieur et d'un revêtement réfractaire intérieur associé éventuellement à une matière d'étanchéité au niveau des articulations 38, 40 et 42.
  • La distance entre les centres de courbure X et Y des articulations 38 et 40 est représentée par 1 sur la figure 1. Les amplitudes des déplacements angulaires de l'élément central 26 et, par conséquent, les sollicitations des compensateurs 44 et 46 seront d'autant plus petites que cette distance 1 est plus grande. Par contre, l'allongement de la longueur 1 augmente les dimensions du porte-vent.
  • Conformément à la présente invention l'articulation inférieure de l'élément tubulaire central est retourné de sorte que les deux extrémités supérieure et inférieure de cet élément central deviennent concaves, alors que les extrémités adjacentes correspondantes des tubulures de la conduite circulaire et celle du coude deviennent convexes. Ce porte-vent proposé par la présente invention est représenté sur la figure 2 et les éléments correspondants à ceux de la figure 1 portent les références analogues de la série 100. Comme on peut le constater d'après cette figure 2, les centres de courbure X et Y des articulations sphériques 138 et 140 sont séparés d'une distance l′ qui, dans l'exemple représenté, est égale à la distance l de la figure 1. Par contre, la longueur totale de l'élément central 126 a été considérablement réduite, la différence de longueur étant illustrée par la distance entre l'axe O′ de la conduite circulaire de la figure 2 et l'emplacement de l'axe O du porte-vent de la figure 1, qui a également été représenté sur la figure 2. Ce raccourcissement du porte-vent 120 permet, par conséquent, un abaissement de la conduite circulaire 122 et un rapprochement de celle-ci de la paroi du four. Il en résulte, bien entendu, une diminution de l'encombrement et une réduction du coût de fabrication du porte-vent.
  • Il serait également possible de conserver la longueur de l'élément central 26 de la figure 1, ce qui permettrait un allongement de la distance l entre les centres X et Y des articulations sphériques 38 et 40, c'est-à-dire une diminution de l'amplitude des déplacements angulaires de cet élément.
  • Les figures 3 et 4 montrent plus en détail les deux articulations 138 et 140 de part et d'autre de l'élément tubulaire central 126. Les rayons de courbure R1 et R2 des deux articulations sphériques 138 et 140 sont de préférence égaux.
  • La présente invention propose également la suppression des articulations à cardans 48 et 50 de la figure 1. Toutefois, étant donné que les compensateurs 144, 146 ne sont pas en mesure de supporter le poids du porte-vent, on a prévu une paire de tirants diamétralement opposés l'un à l'autre et reliant la tubulure supérieure 128 à la tubulure inférieure 130. Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, ces tirants 152, 154 sont simplement engagés sur des pivots 156 solidaires des tubulures 128 et 130. Toutefois, pour permettre la mobilité nécessaire décrite en référence aux figures suivantes, les tirants 152, 154 doivent être engagés sur les pivots 156 avec suffisamment de jeu. Pour permettre cette mobilité il est également nécessaire que l'axe des deux pivots 156 de la tubulure 128 passe par le centre de courbure X de l'articulation supérieure 138. De même, les pivots inférieurs 156 doivent être fixés sur la tubulure 130 de manière que leurs axes passent également par le centre de courbure Y de l'articulation inférieure 140.
  • Les figures 5 à 8 illustrent différentes possibilités de mobilité du porte-vent. La figure 5 illustre, par exemple, un décalage latéral relatif, d'une amplitude s entre la tubulure supérieure 128 et la tubulure inférieure 130. Un tel décalage peut, par exemple, être occasionné par un déplacement horizontal de la conduite circulaire 122 par rapport au four ou une rotation de cette conduite par rapport au four. Comme le montre la figure 5, les axes des tubulures 128 et 130 restent parallèles l'un à l'autre tandis que l'élément central 126 compense ce décalage en se plaçant de manière que son axe passe par les centres de courbures X et Y des deux articulations 138 et 140. Ce mouvement provoque, d'un côté, une compression des ondulations des compensateurs 144 et 146 et une détente des ondulations de ces compensateurs du côté opposé.
  • Les figures 6 et 7 montrent des flexions, respectivement dans un sens et dans le sens opposé du porte-vent au niveau de l'élément central 126. Dans chacun des cas l'axe de la tubulure inférieure 130 est incliné d'un angle par rapport à l'axe de la tubulure supérieure 128. Cette flexion est compensée par l'élément central 126 qui se place automatiquement de manière que son axe passe par les centres de courbure X et Y des deux articulations, c'est-à-dire que son axe forme un angle α/2 avec l'axe de la tubulure supérieure 128 et un angle α/2 avec l'axe de la tubulure inférieure 130. Les positions des figures 6 et 7 résultent essentiellement d'un mouvement relatif vertical entre la conduite circulaire 122 et la paroi 124 du four.
  • La figure 8 montre un décalage latéral entre les tubulures supérieure et inférieure 128 et 130 analogue à celui de la figure 5, mais dans une direction perpendiculaire aux mouvements de la figure 5, c'est-à-dire que le décalage de la figure 8 se situe dans le plan de la figure 2. Il est à noter que les figures 5 à 8 montrent, à titre d'illustration, des mouvements élémentaires, mais dans la pratique, les mouvements du porte-vent sont plus complexes, c'est-à-dire que les décalages et inclinaisons représentés sur les figures 5 à 8 peuvent se produire en même temps.
  • La figure 9 montre un mode de réalisation avantageux qui permet un raccourcissement des tirants du mode de réalisation de la figure 3. Dans ce mode de réalisation de la figure 9, les deux tubulures 228 et 230 comportent respectivement une bride circulaire 258 et 260 auxquelles sont rattachés les compensateurs 244, 246 et qui sont traversées par des tirants 252, 254.
  • La connexion entre les extrémités des tirants 252, 254 et les brides 258 et 260 est illustrée en détail sur la figure 9a et en référence à la connexion entre le tirant 254 et la bride 258, les trois autres connexions étant identiques à celle de la figure 9a. La bride 258 comporte une ouverture de passage 262 du tirant 258 qui est suffisamment large pour permettre une certaine inclinaison du tirant 254 par rapport à la bride 258 par suite des mouvements illustrés sur les figures 5 à 8. Le maintien des tirants est assuré par des écrous 264 vissés sur les extrémités des tirants, à l'extérieur des brides 258, 260. Entre chaque écrou 264 et la bride correspondante 258 ou 260 se trouvent deux rondelles 266, 268 dont les surfaces adjacentes glissent l'une sur l'autre par suite de l'inclinaison du tirant par rapport à la bride. Selon la particularité de ce mode de réalisation les surfaces adjacentes de glissement des rondelles 266, 268 ont des courbures sphériques dont le centre de courbure est situé au-delà des brides 258, 260 sur l'axe des tirants 252, 254 ou sur le prolongement de ces axes. Le centre de courbure des rondelles 266, 268 doit, en outre, être situé dans un plan diamétral de la tubulure 228 contenant le centre de courbure X de l'articulation sphérique 238 entre cette tubulure 228 et l'élément central 226. Il est à noter que les deux rondelles 266 et 268 peuvent être remplacées respectivement par une assise solidaire de la bride 258 et une surface bombée de l'écrou 264.
  • L'avantage de la conception selon les figures 9 et 9a est que l'on peut, soit rapprocher chacune des brides 258, 260 de l'élément central 226 d'une distance R correspondant au rayon de courbure des rondelles 266, 268 et réduire de 2R la longueur de chacun des tirants 252, 254, soit augmenter les rayons de courbure des deux articulations sphériques 238, 240 et allonger ainsi la distance entre leur centre de courbure X et Y.
  • Les figures 5 à 8 ont montré que la compensation des différents mouvements relatifs entre la tubulure supérieure et inférieure est réalisée par un alignement de l'axe de l'élément central sur les centres de courbure X et Y des deux articulations sphériques. Il est proposé, dans le mode de réalisation des figures 10 à 17 d'assister le positionnement optimal de l'élément central 226 pour éviter tous mouvements aléatoires et frottements superflus au niveau des joints des articulations.
  • Les figures 10 et 11 montrent des vues latérales de l'élément tubulaire central 326 muni, de part et d'autre, de ses compensateurs 344, 346 entourant les joints sphériques 338 et 340, non visibles sur ces figures.
  • Un cadre 352, p.ex. carré ou, de préférence, en forme d'anneau est disposé autour de l'élément central 326 auquel il est articulé par deux pivots 354 et 356, diamétralement opposés, p.ex. logés dans des ouvertures de passage de l'anneau 352 et du blindage de l'élément central 326. L'anneau 352 peut donc effectuer un mouvement de pivotement par rapport à l'axe commun O des deux pivots 354, 356 et vice versa. L'anneau 352 comporte, en outre, décalé de 90° par rapport aux pivots 354, 356, deux articulations diamétralement opposées, le reliant à deux tirants 358, 360. Ces articulations peuvent être constituées, de la manière la plus simple, par deux paires de fourches 362 et 364 soudées extérieurement sur l'anneau 352 et dans le creux arrondi desquelles est engagé un croisillon 366, 368 à section ronde, solidaire des tirants 358, 360. Les axes des croisillons 366, 368 forment donc deux axes de pivotement entre l'anneau 352, d'une part, et les tirants 358, 360, d'autre part, et vice versa, ces deux axes étant tous les deux paralleles à l'axe de pivotement O décrit ci-dessus.
  • Chacun des deux tirants, 358, 360 est, en outre, articulé par ses extrémités supérieures et inférieures respectivement aux tubulures supérieures 328 et inférieures 330. Chacune de ces articulations peut être constituée par une simple charnière 370 comprenant un moyeu de pivotement 372 engagé à travers un double oeillet solidaire de la tubulure concernée et une ouverture au bout du tirant 358 ou 360. Les ouvertures de passage aux extrémités des tirants 358, 360 sont exécutés en trous oblongs et comportent, de préférence, des surfaces d'appui arrondies afin de permettre également des pivotements des tirants 358, 360 dans la plan de la figure 11.
  • Les charnières 372 peuvent également être remplacées par des articulations plus sophistiquées, p.ex. des rotules pour réaliser un arrangement conforme à la figure 9.
  • Les tirants 358 et 360 maintiennent, par conséquent, une distance constante et prédéterminée entre les tubulures 328 et 330, alors qu'ils portent, par l'intermédiaire de l'anneau 352, l'élément central 326 de manière flottante entre les tubulures 328 et 330.
  • Les figures 12 à 17 illustrent différentes possibilités de mouvements et pivotements relatifs entre les tubulures 328 et 330 et la manière dont ces mouvements sont compensés par un positionnement correspondant de l'élément central 326.
  • Les mouvements et pivotements relatifs entre les tubulures 328 et 330 qui sont illustrés sur les figures 12 à 14 sollicitent uniquement les articulations au niveau des charnières 372 entre les tirants 358, 360 et les tubulures, alors que les articulations au niveau de l'anneau 352 ne sont pas sollicités car, comme le montrent les figures 12 et 13, celui-ci garde, par rapport aux tirants et à l'élément central 326 sa position diamétrale neutre de la figure 10.
  • Par contre, les déformations transversales par rapport au plan des figures 12 à 14 et illustrées par les figures 15 à 17 sollicitent les articulations au niveau de l'anneau 352. Comme le montre plus particulièrement les figures 16 et 17, les déplacements dans ce plan occasionnent une déformation parallèle entre les tirants 358, 360 et l'anneau 352 par pivotement de ce dernier autour de l'axe O par rapport à l'élément central 326 et par pivotement relatif entre l'anneau 352 et les tirants 358, 360.

Claims (7)

  1. Dispositif d'injection d'air préchauffé dans un four à cuve constitué de plusieurs éléments distincts consistant en un blindage extérieur et un revêtement réfractaire intérieur et comprenant au moins un élément tubulaire central (126) relié, d'un côté, par une première articulation (138) à joint sphérique et un premier compensateur (144) à une première tubulure (128) solidaire d'une conduite circulaire (122) d'alimentation en air préchauffé entourant le four et, du côté opposé, par une seconde articulation (140) à joint sphérique et un second compensateur (146) à une seconde tubulure (130) qui est prolongé par un coude (132) et un busillon (134), ce dernier étant articulé par une troisième articulation (142) à joint sphérique par rapport à la paroi (124) du four et comprenant, en outre, au moins une paire de tirants (152, 154) reliant par des moyens articulés, la première tubulure (128) à la seconde tubulure (130) et dans lequel ladite première articulation (138) est orientée de manière que son centre de courbure (X) se trouve sur l'axe de ladite première tubulure (128), à l'intérieur de celle-ci, caractérisé en ce que ladite seconde articulation (140) est orientée dans le sens opposé par rapport à ladite première articulation (138) et en ce que son centre de courbure (Y) se trouve sur l'axe de ladite seconde tubulure (130) à l'intérieur de celle-ci ou du coude (132).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tirants (152, 154) sont reliés aux deux tubulures (128, 130) par des articulations, dont les centres se trouvent respectivement dans deux plans diamétraux des tubulures (128, 130) contenant chacun le centre de courbures (X), (Y) de l'une desdites première ou seconde articulations sphériques (138, 140).
  3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de chacun des tirants (252, 254) est relié à une bride (258, 260) desdites premières ou deuxièmes tubulures (228, 230) par une paire de rondelles (266, 268) à surfaces de glissement adjacentes sphériques, dont le centre de courbure est situé au-delà de l'extrémité du tirant (252, 254) dans un plan diamétral de la tubulure (228, 230), contenant le centre de courbures (X),(Y) de ladite première ou seconde articulation sphérique (238, 240).
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément tubulaire central (326) est relié aux tirants (358, 360) par un dispositif de guidage et de support de l'élément central (326).
  5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de guidage et de support est constitué par un cadre (352) disposé autour de l'élément central et articulé par deux points cardinaux opposés à cet élément central (326) et par les deux autres points cardinaux opposés aux deux tirants (358), (360).
  6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le cadre (352) est en forme d'anneau.
  7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les articulations aux quatre points cardinaux du cadre (352) sont des articulations permettant des pivotements autour de trois axes paralleles entre eux et perpendiculaires à un plan défini par les axes longitudinaux des tirants.
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