FR2720148A1 - Brique creuse réfractaire cylindrique. - Google Patents

Brique creuse réfractaire cylindrique. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une brique réfractaire creuse cylindrique, présentant des parois amincies dans les zones d'angles, en vue d'améliorer les échanges thermiques. Ce type de brique est utilisé pour le garnissage en grille des régénérateurs de cuves de fusion de verre.

Description

Brique creuse réfractaire cylindrique L'invention concerne une brique
creuse réfractaire cylindrique, telle qu'utilisée par exemple pour le garnissage en grilles de chambres d'un four de fusion de verre. Les briques creuses connues, du type du préambule, sont décrites par le DE 29 34 208 C2. Les briques se distinguent par un contour extérieur octogonal et un canal central quadrangulaire présentant des angles arrondis. Les briques sont mises en couches de façon décalée, les unes sur les autres, pour constituer un garnissage en grille pour un four de fusion de verre, les angles arrondis du canal des briques d'un plan faisant saillie par rapport aux zones angulaires extérieures correspondantes des briques voisines du plan sous-jacent. Il en résulte dans la zone du
canal l'obtention, souhaitée, d'un écoulement turbulent.
Dans le EP 0 093 472 Ai, ces briques sont encore perfectionnées par le fait que les briques creuses doivent présenter un dimensionnement déterminé du diamètre du canal et de l'épaisseur de paroi. Une épaisseur de paroi typique
est indiquée, valant 40 mm.
Dans le AT 381 692 B, il est proposé de donner une hauteur de construction toujours plus petite aux briques creuses d'un garnissage en grille - en observant du bas vers le haut - et d'aller également en diminuant de bas en haut pour ce qui concerne les ouvertures horizontales de
passage d'écoulement.
Dans cette forme de réalisation l'épaisseur de paroi des briques creuses est toujours constante tout comme ce
que l'on a dans l'état précité de la technique.
Comme il résulte par exemple de la figure 4 du document AT 381 692 B, des briques voisines d'un même plan de garnissage n'entrent pas en contact les unes avec les autres; au contraire, elles sont toujours situées à une faible distance les unes des autres. L'assemblage représenté des briques résulte du principe de la structure en grille, suivant lequel une brique d'un plan repose sur quatre sections partielles correspondantes de quatre
briques du plan sous-jacent.
Des briques creuses prismatiques de type connu, désignées en général comme briques en pot ou briques perforées en pot, ont fait leurs preuves et sont également
utilisées encore en grandes quantités aujourd'hui.
De même, naturellement, il existe un besoin d'améliorer encore la qualité et le mode de fonctionnement
des briques à disposition en grille.
C'est pourquoi, l'invention part de la constatation que le confectionnement connu de briques creuses individuelles ayant entre elles la même construction, par exemple pour un garnissage en grille d'un régénérateur de cuve de fusion de verre, présente l'inconvénient que l'interstice subsistant entre les zones d'angles de briques voisines d'un même plan ne sont pas utilisables du point de vue thermique. Dans l'état de la technique, cet interstice était usuellement d'à peu près 6 mm. Lorsque cet interstice présente cette faible largeur, on ne peut pas utiliser rentablement la chaleur issue du rayonnement ou de la convection. C'est pourquoi l'invention part en outre de la constatation qu'il faut modifier la géométrie des briques creuses, de manière à ce que des sections de surface correspondantes de briques voisines présentent les unes par rapport aux autres un plus grand espacement, pour pouvoir utiliser l'interstice ainsi constitué comme surface de chauffage active, pour optimiser le rendement du garnissage
en grille.
Le simple fait d'enlever des briques voisines d'un plan du montage en grille ne mène pas au but visé, parce que ceci rendrait nécessaire une adaptation dimensionnelle correspondante des briques du plan situé audessus, et celà
n'est pas souhaité pour des raisons de rentabilité.
Le but cité peut être obtenu tout aussi bien lorsque la surface extérieure oblique connue par l'état de la technique, que l'on trouve dans la zone d'angle de la brique, est augmentée, faisant qu'on a obligatoirement un agrandissement de l'interstice par rapport à la brique
voisine (en ayant par ailleurs une disposition identique).
En partant des briques creuses connues, ceci aurait cependant comme conséquence d'avoir une trop faible épaisseur de paroi dans la zone d'angle des briques, ce pour quoi une idée complémentaire de l'invention vise à adapter également à la nouvelle géométrie le contour intérieur de la brique, donc la surface de paroi du canal, en aplatissant à présent l'angle qui y est arrondi dans
l'état connu de la technique.
L'épaisseur de paroi de la brique dans la zone d'angle a certes été diminuée vis-à-vis de celle des autres sections. Cette diminution de l'épaisseur de paroi est cependant totalement souhaitée pour diminuer le poids du
garnissage en grille sans diminuer le rendement thermique.
Dans le cas de la forme de réalisation selon l'invention, telle que décrite plus en détails ci-dessus, et en observant sous l'angle de la surface absolue, cette disposition apporte une diminution de la surface des briques. Si l'on se rapporte à l'ensemble du garnissage en grille, la surface de brique qui est utilisable thermiquement est en tous cas augmentée, parce que - comme indiqué - à présent les surfaces extérieures se trouvant dans la zone d'angle peuvent également être utilisées conjointement du point de vue thermique, surfaces qui
jusqu'ici n'ont pratiquement offert aucune contribution.
Dans sa forme de réalisation la plus générale, l'invention concerne une brique creuse réfractaire cylindrique dont la surface périphérique est constituée de huit sections de surface placées en formant des angles les unes par rapport aux autres, chaque fois deux sections de surface situées diamétralement à l'opposé s'étendant parallèlement et la brique creuse présentant un canal ininterrompu, s'étendant coaxialement par rapport à l'axe longitudinal médian. Une brique creuse présentant ces caractéristiques est connue par l'état de la technique et est à présent perfectionnée selon l'invention, par l'adoption des caractéristiques suivantes: - le canal est délimité en périphérie par huit sections de surface formant des angles les unes par rapport aux autres, - les sections de surface de chaque paire, situées diamétralement de façon opposée, s'étendent parallèlement l'une à l'autre, - les sections de surface, délimitant intérieurement et extérieurement chaque zone de paroi de la brique creuse, s'étendent parallèlement l'une à l'autre, - les zones de paroi se trouvant dans les angles de la brique creuse présentent une épaisseur de paroi inférieure de 15 à 35 % aux autres zones de paroi intermédiaires, - la brique creuse est constituée de façon que, dans le cas d'une rotation de 90 autour de l'axe longitudinal
médian, la géométrie initiale soit de nouveau obtenue.
Dans la mesure o l'on parle de "sections de surface", on entend par là ce que l'on appelle les surfaces principales, qui donnent conjointement le contour extérieur et intérieur de la brique creuse. Selon une forme de réalisation, les sections de surface correspondantes sont planes. Il est cependant également possible de donner aux surfaces une forme profilée ou bien de les relier ensemble
par des zones arrondies.
Dans la mesure o il est parlé de sections de surface "parallèles", en particulier au sujet des sections de surface du canal, concernant les sections de surface de la surface périphérique, ceci donne des géométries pour lesquelles par exemple les sections de surface du canal présentent une faible inclinaison par rapport à la verticale, qui est liée à la technique de fabrication
(technique par pressage).
Les différences décisives entre la nouvelle brique creuse et celle de l'état de la technique résident surtout dans la nouvelle géométrie du canal (ses sections de surface) et, en particulier, dans la configuration spéciale des zones d'angle avec une moindre épaisseur de paroi par rapport à l'épaisseur des zones de paroi s'étendant en
position intermédiaire.
Comme indiqué ci-dessus, ceci a comme conséquence que les briques creuses d'un plan de garnissage ont un espacement plus grand, les unes par rapport aux autres, que ce que l'on a dans l'état de la technique pour réaliser ainsi, entre les zones d'angle de briques creuses voisines d'un plan de garnissage, un interstice de plus grande dimension, qui fournit deux nouvelles surfaces de chauffage actives énergétiquement et ainsi améliore le rendement thermique du garnissage en grille globalement, de façon
caractéristique.
La largeur optimale de l'interstice entre des zones d'angle voisines de deux briques creuses d'un plan de garnissage s'est avéré être, de préférence, de 20 à 30 mm,
avec un optimum d'à peu près 25 mm.
En partant des formats usuels de briques creuses du type du préambule, ceci est obtenu pour une réduction de l'épaisseur de paroi dans la zone d'angle de 20 à 22 % par
rapport aux épaisseurs des zones de paroi restantes.
Par exemple, on obtient à partir de cela le dimensionnement ci après: Espacement entre les faces extérieures de deux zones de paroi opposées à l'extérieur de la zone d'angle: 218 mm +/- 2 mm - Espacement de deux faces extérieures de zones angle-paroi opposées: 228 mm +/- 2 mm -Epaisseur de paroi à l'extérieur des zones d'angle: 38 mm +/- 2 mm
- Epaisseur de paroi dans les zones d'angle: 30 mm +/-
1 mm - Espacement entre deux faces internes de deux zones de
paroi opposées à l'extérieur des angles: 142 mm +/-
2 mm. Les zones de paroi se trouvant aux angles peuvent, de même que les zones de paroi ayant de plus fortes épaisseurs de paroi, présenter des évidements qui, de préférence, s'étendent en partant de la face de base de la brique creuse. Des évidements, ayant un profil en cintre de portail (arête supérieure arrondie), se sont avérés avantageux tant du point de vue de la technique de
fabrication qu'également du point de vue thermique.
Pour confectionner un garnissage en grille, les briques sont disposées comme décrit, décalées par couches les unes au-dessus des autres. Pour optimiser la liaison des briques creuses disposées les unes au- dessus des autres, il est donc proposé que les zones de paroi se trouvant dans les angles et/ou les zones de paroi ayant des épaisseurs de paroi plus grandes présentent sur leur face de plafond des bossages destinés à recevoir avec ajustement de forme les évidements correspondants. Evidemment, ces bossages ne doivent pas complètement s'engager dans les évidements; au contraire, il faut assurer au-dessus des évidements un écoulement transversal horizontal entre des briques creuses voisines, de sorte qu'il est proposé de limiter la hauteur des bossages (en observant en direction de l'axe longitudinal médian de la brique) à une valeur
maximale de 20 % de la hauteur des évidements.
Une autre optimisation du rendement thermique est obtenue lorsque les bossages présentent sur la face de base une largeur supérieure à leurs hauteurs maximales (en
observant en direction de l'axe longitudinal moyen).
Les évidements peuvent alors présenter sur la face de base une largeur de 80 % et plus de la largeur de la face
de paroi afférente.
De cette manière la hauteur de brique peut globalement être réduite par rapport aux formes de réalisation connues. L'invention est expliquée plus détail ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin schématique sur lequel: la figure 1 représente une vue de dessus d'une brique creuse selon l'invention; la figure 2 représente une vue de côté de la brique creuse de la figure 1; la figure 3 représente la vue de dessus d'une couche d'un garnissage en grille avec des briques creuses
selon les figures 1 et 2.
La brique creuse est représentée sur les figures 1 et 2 globalement désignée par le numéro de référence 10. Elle est constituée au total de huit zones de paroi 12a à d et 14a à d, les zones de paroi 14a à d constituant ce que l'on
appelle des zones d'angle.
Les zones de paroi 12a à d présentent chacune une section de surface extérieure 12f et une section de surface
intérieure 12i qui lui est parallèle.
De manière correspondante, les zones de paroi 14a à d sont délimitées extérieurement par une section de surface 14f et intérieurement par une section de surface 14i qui
lui est parallèle.
La face frontale inférieure (face de base) porte le numéro de référence 16 et la face frontale supérieure (face
de plafond) porte le numéro de référence 18.
Tandis que les sections de surface extérieures 12f, 14f se raccordent chacune alternativement les unes aux autres et constituent conjointement la surface périphérique U de la brique creuse 10, les sections de surface intérieures 12i, 14i se raccordent alternativement les unes aux autres et constituent un canal 20 coaxial par rapport à
l'axe longitudinal médian M de la brique creuse 10.
Comme on peut le voir en particulier sur la figure 1, les sections de surface intérieures 12i, 14i se raccordent les unes aux autres par l'intermédiaire de sections de paroi 22 légèrement incurvées, tandis que les sections de surfaces extérieures 12f, 14f se suivent les unes les
autres avec chaque fois la constitution d'un angle.
La figure 1 montre nettement que l'épaisseur de paroi Dl des zones de paroi 12a à d est nettement supérieure à l'épaisseur de paroi D2 dans la région des zones de paroi 14a à d. Tandis que Dl est par exemple de 38 mm, l'épaisseur de paroi D2 est limitée à 30 mm. Il en résulte, pour une structure d'un garnissage en grille selon la figure 3, un espacement S entre les sections de surface 14f extérieures voisines des zones de paroi côté angle 14a à d
d'à peu près 25 à 26 mm.
De cette manière, on a fourni sur les sections de surface 14f par rapport à l'état de la technique une nouvelle surface extérieure utilisable thermiquement pour la brique creuse 10 et l'on a réalisé dans les interstices S se trouvant entre des briques creuses 10 voisines
également un écoulement par convection.
Les zones de paroi 12a à d sont réalisées en face inférieure avec des évidements 24 et en face supérieure chaque fois avec deux bossages 26a, b correspondants, qui s'étendent parallèlement l'un à l'autre entre chaque fois la deuxième section de paroi extérieure 12f et la section de surface intérieure 12i. L'espacement entre les faces de délimitation extérieures des bossages 26a, b est alors choisi tel que, lors de la pose d'un évidement 24 d'une brique 10 du plan de garnissage suivant, on obtient une liaison par ajustement de forme entre les bossages 26a, b
et l'évidement 24.
Surtout, comme le montre la figure 2, la largeur B de l'évidement 24 dans la zone de la surface de base 16 n'est que de peu inférieure à la largeur de la zone de paroi 12b afférente et la hauteur H de l'évidement 24 est nettement inférieure à la largeur B. Les zones de paroi 14a à d situées du côté des angles sont réalisées ici sans évidement, respectivement sans bossage. La figure 3 représente en détail la façon selon laquelle les briques creuses 10 d'un plan de garnissage sont disposées les unes par rapport aux autres (en constituant les interstices S cités) et montre également (ce qui est représenté en pointillés) une brique creuse 10 d'un plan de garnissage disposé au- dessus qui, visiblement, repose sur quatre zones de paroi de quatre briques creuses du plan de garnissage inférieur, les évidements 24 ménagés dans les zones de paroi 12a à d de la brique creuse représentée en pointillés étant supportés et positionnés sur les bossages 26a, b de la face de plafond 18d les briques creuses 10 afférentes du plan de garnissage sous-jacent.

Claims (14)

REVENDICATIONS
1. Brique creuse réfractaire cylindrique dont la surface périphérique (U) est constituée de huit sections de surface (12f, 14f) placées en formant des angles les unes par rapport aux autres, chaque fois deux sections de surface (12f, 12f; 14f, 14f) situées diamétralement à l'opposé s'étendant parallèlement et la brique creuse présentant un canal (20) ininterrompu, s'étendant coaxialement par rapport à l'axe longitudinal médian (M), caractérisée en ce que le canal (20) est délimité en périphérie par huit sections de surface (12i, 14i) formant des angles les unes par rapport aux autres, les sections de surface (12i, 12i; 14i, 14i) de chaque paire, placées diamétralement de façon opposée, s'étendent parallèlement l'une à l'autre, les sections de surface (12f, 12i; 14f, 14i), délimitant intérieurement et extérieurement chaque zone de paroi (12a à d, 14a à d) de la brique creuse, s'étendent parallèlement l'une à l'autre, les zones de paroi (14a à d) se trouvant dans les angles de la brique creuse présentent une épaisseur de paroi (D2) inférieure de 15 à 35 % aux autres zones de paroi (12a à f) intermédiaires, et la brique creuse (10) est constituée de façon que, dans le cas d'une rotation de autour de l'axe longitudinal médian (M), la
géométrie initiale soit de nouveau obtenue.
2. Brique creuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les zones de paroi (14a à d) se trouvant dans les angles présentent une épaisseur de paroi (D2) inférieure de 20 à 22 % au reste des zones de paroi
(12a à d).
3. Brique creuse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les zones de paroi (14a à d) présentent dans les angles une épaisseur de paroi de 30 mm
+/- 1 mm.
4. Brique creuse selon l'une quelconque des
revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les sections
de surface (12f, 14f, 12i, 14i) sont planes.
5. Brique creuse selon l'une quelconque des
revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les zones de
raccordement (22) des sections de surface (12i, 14i) du
canal (20) sont de forme arrondie.
6. Brique creuse selon l'une quelconque des
revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les zones de
paroi (12a à d) se trouvant dans les angles sont réalisées
avec des évidements.
7. Brique creuse selon l'une quelconque des
revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les zones de
paroi (12a à d) ayant une grande épaisseur de paroi (dl)
sont réalisées avec des évidements (24).
8. Brique creuse selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que les évidements (24) s'étendent
depuis la face de base (16) de la brique creuse (10).
9. Brique creuse selon la revendication 8, caractérisée en ce que les évidements (24) ont un profil en
cintre de portail.
10. Brique creuse selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que les zones de paroi (14a à d) se trouvant dans les angles présentent sur leur face de plafond (18) des bossages destinés à recevoir avec
ajustement de forme les évidements correspondants.
11. Brique creuse selon l'une quelconque des
revendications 8 à 10, caractérisée en ce que les zones de
paroi (12 à d) ayant de grandes épaisseurs de paroi (D2) présentent sur leur face de plafond (18) des bossages (26a, 26b) destinés à recevoir avec ajustement de forme les
évidements (24) correspondants.
12. Brique creuse selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que la hauteur des bossages (26a, 26b) est (en observant dans la direction de l'axe longitudinal médian (M)) d'au maximum 20 % de la hauteur (H) des
évidements (24).
13. Brique creuse selon l'une quelconque des
revendications 6 à 12, caractérisée en ce que les
évidements (24) présentent sur la face de base (16) une largeur (B) supérieure à leur hauteur (H) maximale,
observée en direction de l'axe longitudinal médian (M).
14. Brique creuse selon la revendication 13, caractérisée en ce que les évidements (24) présentent sur la surface de base (16) une largeur (B) qui est d'au moins
% de la largeur de la surface de paroi (12f) afférente.
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