FR2772100A1 - Systeme d'entrainement d'un tambour en rotation - Google Patents

Abstract

Système d'entraînement d'un tambour (1) en rotation autour de son axe longitudinal, comportant :a) une couronne (2) perpendiculaire à l'axe du tambour, b) des galets tronconiques (4, 5) disposés de chaque côté de la couronne, l'un au moins de ces galets étant un galet moteur, et c) au moins un vérin agissant sur au moins un galet pour l'appuyer sur la couronne, les supports des vérins et les supports des galets étant reliés à une même structure rigide capable de se déplacer pour répondre aux déplacements et changements d'orientation éventuels de la couronne en cours de fonctionnement.Application à un four rotatif de cuisson de minéraux.

Description

La présente invention conceme un système d'entraînement en rotation, autour de son axe longitudinal, d'un tambour tel qu'un four de cuisson de minéraux, notamment un four de cimenterie.

On sait que les fours de cimenterie présentent de grandes longueurs et des diamètres importants et que cela pose des problèmes en ce qui conceme les appuis du four et le système d'entraînement puisque le four doit toumer en permanence autour de son axe longitudinal.

Le poids du four, qui comprend l'enveloppe métallique externe, le garnissage réfractaire interne et la matière traitée, est tel, qu'on observe une déformation par fléchissement du four entre les points d'appui, voire au-delà de ces points d'appui. Pour limiter ce fléchissement à des valeurs acceptables, il est nécessaire de prévoir des appuis en nombre suffisant. Pour les lignes de cuisson en voie sèche avec préchauffeur, les fours sont généralement supportés par trois appuis.

Outre ces déformations dynamiques permanentes, prévues en fonctionnement normal, des raisons accidentelles, telles que des surchauffes locales, ou des immobilisations prolongées, peuvent parfois provoquer des déformations exceptionnelles plus importantes.

Dans le cas des fours ayant trois appuis, ces déformations exceptionnelles peuvent être telles que, au cours de la rotation, le four ne porte plus que sur deux des trois appuis, créant ainsi, d'une part, des surcharges dangereuses pour la résistance mécanique des supports, et d'autre part, des variations de portée (ou surfaces en contact) entre les dentures des systèmes d'entraînement classiques par engrenages, dont une partie est solidaire du four, et l'autre fixe; Ceci est également dangereux pour la tenue mécanique de ces systèmes.

Avec l'évolution des procédés de cuisson avec précalcinateur, il est devenu possible de réduire la longueur des fours rotatifs, et d'envisager leur supportage par seulement deux appuis; cette solution présente l'avantage de diminuer le nombre de composants mécaniques, mais également de limiter les risques de surcharge d'un appui en cas de déformation exceptionnelle du four.

Avec les fours supportés par deux appuis, on évite le problème de surcharge des appuis, en cas de déformation exceptionnelle, mais la portée de ces appuis entre les galets supports fixes et les bandes de roulement qui subissent les déformations du four n'est plus correctement assurée, par suite d'un manque de parallélisme.

Avec les fours supportés par deux appuis, les problèmes liés aux variations de portée des dentures des systèmes d'entraînement classiques à engrenages sont aussi critiques que pour les fours sur trois appuis, en cas de déformations exceptionnelles.

Pour lutter contre ces problèmes, on a donc envisagé pour les fours à deux appuis (EP-A-0570696), de créer des supports articulés permettant à des rouleaux ayant à la fois des fonctions d'entraînement et d'appui, de suivre les déformations du four. Une telle installation est toutefois relativement complexe à réaliser et à entretenir.

La présente invention propose un système d'entraînement indépendant des surfaces d'appui et qui peut suivre les déformations du four ainsi que ses déplacements longitudinaux, et plus généralement, celles de tout dispositif ayant la forme allongée d'un tambour ou d'un tube, les surfaces d'appui n'ayant alors pas de fonction d'entraînement, mais pouvant cependant utilement être articulées pour suivre les déformations du four (ou de tout dispositif équivalent).

Outre l'avantage d'éviter l'emploi des supports couteux mentionnés ci-dessus, I'invention présente un certain nombre d'autres avantages, et notamment les suivants: - gain en Génie Civil car il n'est plus besoin d'un massif important pour le système d'entraînement du four, - remplacement du gros moteur unique actuellement utilisé, par plusieurs petits moteurs plus modestes, moins chers et plus faciles à trouver, - maintenance facilitée et utilisation de lubrifiant insignifiante en comparaison avec la quantité utilisée pour un hamais couronne pignon.

Le système selon l'invention d'entraînement d'un tambour en rotation autour de son axe longitudinal, ledit tambour s'appuyant sur des chemins de roulement permettant ladite rotation, est caractérisé en ce qu'il comporte
a) au moins une couronne (2) à faces latérales, sensiblement parallèles, orientées sensiblement radialement (perpendiculairement), par rapport à l'axe du tambour, ladite couronne étant sensiblement concentrique au tambour, disposée à l'extérieur de celuici et reliée à celuici par des moyens de fixation (3) capables de supporter des variations de distance entre le tambour et la couronne,
b) un ou plusieurs modules composés chacun d'une structure rigide (16) , de galets tronconiques en nombre pair (4,5) et de supports (27, 21) de ces galets tronconiques, lesdits galets tronconiques étant capables de toumer autour de leur axe longitudinal (6, 7) et étant reliés à leurs supports par l'intermédiaire de roulements ou de paliers lisses, lesdits galets tronconiques ayant leurs génératrices (37, 38) qui se croisent sensiblement sur l'axe du tambour en un point (C) qui est sensiblement le centre de la couronne et étant disposés par paires face à face, de part et d'autre des faces latérales de la couronne, et étant capables de venir s'appuyer sur lesdites faces latérales, au moins un des galets étant un galet moteur dont la fonction est de transmettre une force d'entraînement sur la couronne,
c) au moins un vérin (30) par paire de galets, capable d'exercer une pression suffisante, directe ou indirecte, sur les galets de ladite paire, par l'intermédiaire des supports de ces galets, pour appuyer fermement lesdits galets sur la couronne et leur permettre d'entraîner cette demière ainsi que le tambour en rotation, les supports des vérins et les supports des galets de chaque module étant reliés à ladite structure rigide, cette demière comportant des moyens (22) lui permettant de se déplacer et de changer d'orientation pour répondre aux déplacements et changements d'orientation de la couronne en cours de fonctionnement.

II doit être entendu que les galets auxquels il est fait référence dans la présente description sont des galets d'entraînement de la couronne, à l'exclusion de tous autres galets pouvant être utilisés dans d'autres parties de l'installation, et donc notamment à l'exclusion des galets porteurs du tambour.

L'invention est illustrée par les figures 1 à 4 données à titre illustratif, mais non limitatif.

La figure 1 représente une section d'un tambour, par exemple celle d'un four rotatif, d'axe AA', comportant deux surfaces d'appui et le dispositif d'entraînement de l'invention.

La figure 2 est une vue partielle, en coupe, selon un plan radial (perpendiculaire à l'axe du four), d'un mode de réalisation du dispositif de l'invention comportant deux paires de galets à titre d'exemple.

La figure 3 est une coupe, dans un plan parallèle à l'axe du four, du module mobile par rapport à un point d'attache fixe, et des galets et des vérins, en cas d'emploi de deux paires de galets à titre d'exemple.

La figure 4 est une coupe dans un plan parallèle à l'axe du four du module suivant une section perpendiculaire à la section représentée sur la figure 3.

Des formes de mise en oeuvre de l'invention sont décrites ci-aprbs à titre d'exemple.

On utilise de préférence deux vérins par support de galet mobile, disposés dans un même plan sensiblement perpendiculaire à la couronne.

L'utilisation de deux vérins permet d'assurer la bonne application de la génératrice du galet sur la couronne du four.

La position de ces deux vérins est telle que les forces transmises au galet passent par les paliers de celui-ci.

Ils permettent au galet d'avoir une liberté de mouvement afin de suivre les vacations d'inclinaison de la couronne lors des déformations du four rotatif.

Ils permettent aussi d'avoir un ensemble parfaitement stable, capable d'accepter sans basculer l'effort tangentiel dû à l'entraînement.

Le support de chaque galet d'une paire de galets peut être articulé par rapport à la structure rigide.

Le support d'un seul des galets d'une paire de galets peut comporter au moins un vérin et sera mobile par rapport à la structure rigide, le support du second galet de la paire étant rendu solidaire de la structure rigide par l'intermédiaire d'au moins un organe de réglage mécanique tel que vis de pressicn (39) ou tout autre moyen mécanique.

On utilise de préférence deux organes de réglage par support de galet solidaire de la structure rigide, ou encore un organe de réglage et un vérin, disposés tous les deux dans un merle plan sensiblement perpendiculaire à la couronne.

Les galets fonctionnent par paire et exercent directement ou indirectement une pression sur les faces latérales de la couronne (aussi appelée cerce). Ces pressions opposées assurent le pincement de la couronne et transmettent l'effort nécessaire à l'entraînement par rotation inverse des galets.

On comprendra que dans cette forme de réalisation, le module pourra se déplacer quelque peu dans une direction parallèle à l'axe du tambour du fait du pincement de la couronne du four par les galets du module. Ce déplacement est facilité par l'emploi de rotules et/ou de bras reliant la structure rigide à son point d'ancrage, tel qu'un massif en béton, par exemple. Les efforts horizontaux dus à l'inclinaison des bras rotulés sont compensés par un vérin (fig.3).

On comprendra que la liaison entre le support d'un galet et la structure rigide est multiple dans tous les cas. Dans le cas d'un support de galet mobile, une première liaison se fait par l'intermédiaire d'une articulation et une seconde liaison par l'intermédiaire d'un ou plusieurs vérins. Dans le cas d'un support de galet solidaire de la structure, une première liaison se fait aussi par l'intermédiaire d'une articulation et une seconde liaison par un ou plusieurs moyen(s) rigide(s) (pouvant cependant comporter un moyen de réglage mécanique) ou par l'association d'un moyen rigide et d'un vérin. Dans les deux cas l'articulation est destinée à permettre à l'un des points d'attache du support de galet de se déplacer par rapport à un point d'attache fixe solidaire de la structure rigide1 lorsque le support de galet est appelé à se déplacer sous l'action soit du ou des vérins(s), soit du ou des moyen(s) de réglage mécanique. L'articulation sera donc avantageusement une articulation à rotule.

II existe utilement aussi une liaison entre le moteur entraînant le galet et la structure rigide, mais cette liaison a pour objet essentiel de reprendre le couple créé par le moteur. Le rôle de support est donc inexistant ou seulement secondaire dans ce cas.

On comprendra également que le module peut comporter un nombre pair quelconque de galets disposés en vis-à-vis par paires de part et d'autre de la couronne1 par exemple 2, 4, 6 galets ou plus (donc 1, 2, 3 paires ou plus).

En variante, on pourra avoir plusieurs modules indépendants les uns des autres, par exemple deux ou trois, décalés circonférentiellement les uns des autres, et ayant chacun le nombre désiré de paires de galets, si la puissance à transmettre est particulièrement importante et le nécessite.

De même le dispositif peut comporter plusieurs couronnes reliées au tambour et décalées sur sa longueur, chaque couronne étant équipée alors des éléments décrits précédemment en relation avec une couronne unique.

Par support de galet, on entend selon l'invention un bâti supportant l'axe du galet en un ou plusieurs points par l'intermédiaire de dispositifs de roulement tels que billes, aiguilles, rouleaux, paliers lisses, etc.. De préférence il y a deux points de support, de part et d'autre du galet respectivement.

Selon une forme de réalisation davantage préférée, le module comporte deux paires de galets et le support d'un seul galet est solidaire de la structure rigide et comporte un moyen de réglage mécanique, tandis que les supports des trois autres galets sont reliés chacun à au moins un vérin et sont mobiles par rapport à la structure rigide.

Le module peut être suspendu et être relié à un support fixe par l'intermédiaire d'au moins une articulation, de préférence au moins un bras articulé.

Le module peut par ailleurs comporter au moins un vérin permettant de le déplacer dans une direction sensiblement parallèle à l'axe du tambour pour répondre aux déplacements longitudinaux du tambour etlou de la couronne.

Le tambour peut être un four rotatif de cuisson de minéraux relié à une tour de préchauffage et la couronne est disposée sur la portion du four en porte-à-faux amont, du côté de la tour de préchauffage (donc pas entre les surfaces d'appui du four).

Le support fixe auquel la structure rigide est reliée est de préférence solidaire du bâtiment supportant la tour de préchauffage.

L'entraînement en rotation du (des) galet(s) moteur(s) est de préférence un entraînement de type hydraulique, bien que tout autre dispositif d'entraînement connu de l'homme de l'art puisse être utilisé, par exemple mécanique ou électrique.

Le contact entre les galets et la couronne est avantageusement un contact à friction, les galets et la couronne étant dépourvus de dents.

Des modes de réalisation sont décrits ci-après à titre d'exemples en référence aux dessins.

Le four (1) d'axe AA' comporte des bandages annulaires, de préférence au nombre de deux (8, 9), solidaires du four, et servant de pièce de roulement en coopération avec des chemins de roulement (10,11) sous forme de rouleaux libres de tourner autour de leur axe. On a représenté par (12) ou (13) les supports de ces rouleaux (les pièces de jonction classiques entre les rouleaux et les supports n'ont pas été représentés; il s'agit de préférence de jonctions orientables pour suivre les déformations du four).

La couronne relativement mince (2) aussi appelée "cerce" est reliée au four par l'intermédiaire de moyens de fixation (3), par exemple des bretelles tangentes au four (voir figure 2) capables d'absorber les variations de distance entre le four et la couronne. dues notamment aux dilatations thermiques et aux déformations du four. Le plan de la couronne est sensiblement radial, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe du four. De préférence, la couronne est formée d'éléments successifs assemblés en biais selon des lignes de jonction telles que (40). Le four lui-meme est horizontal ou légèrement incliné sur l'horizontale suivant un angle a comme cela est classique par exemple pour les fours de cimenterie.

Les galets (4) et (5) de section tronconique de type "rayonnant" sont capables de s'appuyer latéralement sur la couronne. Leurs génératrices (37) et (38) et leurs axes respectifs (6) et (7) convergent de manière générale vers un point commun C qui est sensiblement le centre de la couronne, afin d'éviter le glissement et l'usure qui résulteraient de l'emploi par exemple de galets cylindriques. Les galets et la couronne ne portent avantageusement pas de crans, l'entraînement se faisant par friction, c'est à dire contact sous pression, la pression résultant de l'emploi de vérins non représentés sur la figure 1.

Sur la figure 2, on retrouve le galet (4), le galet (5) étant caché par la couronne. On voit aussi un galet voisin (24). Ces galets sont entraînés par des moteurs hydrauliques (14) et (15).

Le moteur équipant l'ensemble galet'support de galet est relié par une béquille (17) ou (18) à une structure rigide, par exemple un berceau ou châssis (16), permettant une reprise de couple. Dans le cas particulier illustré , le support (20) du galet (4) et le support (21) du galet (24) sont en outre reliés à la structure rigide (16) par l'intermédiaire d'une articulation à rotule (respectivement 19 et 19a) permettant des déplacements du galet concemé, selon les déplacements de la couronne et du ou des vérin(s) (respectivement 30, 30a et 31, 31a). La structure (16) est suspendue par exemple par un système de bras et d'articulations désigné globalement par (22), qui lui permettent de se déplacer par rapport au système d'ancrage tel que le massif de béton (25), pour s'adapter aux déplacements et/ou déformations de la couronne. (23) désigne un système de charge compensateur tel qu'un ressort ou un empilage de rondelles ressorts permettant l'auto-centrage des galets sur le centre de rotation de la couronne, donc du four. La référence (36) désigne un chemin de glissement.

Sur la figure 3 on voit 2 paires successives de galets (4), (5) d'une part et (24), (25) d'autre part. Dans ce cas préféré, le support (21) du galet (5) est solidaire de la structure rigide (16) par l'intermédiaire de la vis de réglage (39) et de l'articulation à rotule (19 c) et les supports (26), (27), (28) des trois autres galets (25), (4) et (24) respectivement, sont solidaires de vérins hydrauliques, respectivement (29), (30), (31) qui agissent pour appuyer les galets sur la couronne (2), et d'articulations à rotule (19 b) (19) (19 a). Le galet (5) ne nécessite pas, dans ce cas, de vérin, car il agit par contre-pression sur la couronne.

La structure (16) est reliée à un support articulé (22) permettant de compenser le poids de la structure (16), de reprendre les efforts tangentiels dus au couple d'entraînement par les galets moteurs, de suivre les déplacements longitudinaux de la structure (16), de compenser par un vérin (32) les efforts longitudinaux dus aux déplacements de ladite structure (16) et d'éviter le soulèvement de la structure (16) lors des opérations de dévirage du four. Cette structure peut être par exemple mécanosoudée ou en acier moulé.

On peut remarquer sur la figure 3 que les bras (22) ne sont pas perpendiculaires à la paroi verticale de fixation (25) mais que la structure (16) est sensiblement perpendiculaire à cette paroi. Cela correspond au cas où la couronne (2) s'est déplacée latéralement par rapport à sa position normale, par exemple du fait de la dilatation longitudinale du tambour. Ce mouvement est permis par les rotules telles que (33), (34) et (35) et par le chemin de glissement (36) (fig. 2).

Sur la figure 4, on représente une paire de galets constituée par un galet (4) relié aux vérins (30 et 30a) et entraîné par un moteur hydraulique (14) et un galet (5) de positionnement du module par rapport à la couronne et comportant deux organes de réglage représentés ici par un organe de réglage mécanique (39) et un vérin (39a). La position initiale du module par rapport à la couronne (2) est fixée au moyen de l'organe de réglage mécanique (39). Le vérin (39a) permet d'assurer la bonne application de la génératrice du galet (5) sur la couronne du four. L'effort transmis au galet (4) est ainsi équilibré par l'effort transmis au galet (5). Ces dispositifs permettent ainsi aux galets d'avoir une liberté suffisante de mouvement pour suivre les inclinaisons possibles de la couronne lors des déformations éventuelles du four tout en transmettant une force sensiblement constante permettant l'entraînement du four par rotation inverse des galets.

Dans la présente description, le mot "sensiblement" a été utilisé pour qualifier certains termes. Il doit être pris dans son sens usuel pour un homme du métier, à savoir que de petites variations concemant les définitions sont acceptables pour s'adapter aux réalités de la pratique industrielle. Le mot "sensiblement" est équivalent à "approximativement" ou "globalement".

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'entraînement d'un tambour (1) en rotation autour de son axe longitudinal, ledit tambour s'appuyant sur des chemins de roulement permettant ladite rotation, caractérisé en ce qu'il comporte:

a) au moins une couronne (2) à faces latérales, sensiblement parallèles, orientées sensiblement radialement (perpendiculairement), par rapport à l'axe du tambour, ladite couronne étant sensiblement concentrique au tambour, disposée à l'extérieur de celuici et reliée à celuici par des moyens de fixation (3) capables de supporter des variations de distance entre le tambour et la couronne,

b) un ou plusieurs modules composés chacun d'une structure rigide (16), de galets tronconiques en nombre pair (4, 5) et de supports (27, 21) de ces galets tronconiques, lesdits galets tronconiques étant capables de toumer autour de leur axe longitudinal (6, 7) et étant reliés à leurs supports par l'intermédiaire de roulements ou de paliers lisses, lesdits galets tronconiques ayant leurs génératrices (37, 38) qui se croisent sensiblement sur l'axe du tambour en un point (C) qui est sensiblement le centre de la couronne et étant disposés par paires face à face, de part et d'autre des faces latérales de la couronne, et étant capables de venir s'appuyer sur lesdites faces latérales, au moins un des galets étant un galet moteur dont la fonction est de transmettre une force d'entraînement sur la couronne,

c) au moins un vérin (30) par paire de galets, capable d'exercer une pression suffisante, directe ou indirecte, sur les galets de ladite paire, par l'intermédiaire des supports de ces galets, pour appuyer fermement lesdits galets sur la couronne et leur permettre d'entrainer cette dernière ainsi que le tambour en rotation, les supports des vérins et les supports des galets de chaque module étant reliés à ladite structure rigide, cette dernière comportant des moyens (22) lui permettant de se déplacer et de changer d'orientation pour répondre aux déplacements et changements d'orientation de la couronne en cours de fonctionnement.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support d'un seul des galets d'une paire de galets comporte au moins un vérin et est mobile par rapport à la structure rigide, le support du second galet de la paire étant rendu solidaire de la structure rigide par l'intermédiaire d'au moins un organe de réglage mécanique.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support de chaque galet d'une paire de galets est articulé par rapport à la structure rigide.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module comporte deux paires de galets et en ce que le support d'un seul galet est solidaire de la structure rigide et comporte un moyen de réglage mécanique, tandis que les supports des trois autres galets sont reliés chacun à au moins un vérin et sont mobiles par rapport à la structure rigide.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que le module est suspendu et est relié à un support fixe par l'intermédiaire d'au moins une articulation, de préférence au moins un bras articulé.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le module comporte au moins un vérin permettant de le déplacer dans une direction sensiblement parallèle à l'axe du tambour pour répondre aux déplacements longitudinaux du tambour et/ou de la couronne.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le tambour est un four rotatif de cuisson de minéraux relié à une tour de préchauffage et en ce que la couronne est disposée sur la portion du four en porte-à-faux amont, du côté de la tour de préchauffage.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le support fixe auquel la structure rigide est reliée, est solidaire du bâtiment supportant la tour de préchauffage.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'entraînement en rotation du (des) galet(s) moteur(s) est un entraînement de type hydraulique.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel le contact entre les galets et la couronne est un contact à friction, les galets et la couronne étant dépourvus de dents.

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs modules indépendants les uns des autres.

12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs couronnes reliées au tambour.

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte deux vérins par support de galet mobile, lesdits vérines étant disposés dans un même plan sensiblement perpendiculaire à la couronne.

14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte deux organes de réglage par support de galet solidaire de la structure rigide, lesdits organes de réglage étant disposés dans un même plan sensiblement perpendiculaire à la couronne.

15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de réglage solidaire de la structure rigide et un vérin, disposés tous les deux dans un même plan sensiblement perpendiculaire à la couronne.