LU85079A1 - Dispositif de reglage du debit de vent chaud dans un porte-vent de four a cuve et porte-vent equipe d'un tel dispositif - Google Patents

Description

k » -1- y*

Dispositif de réglage du débit de vent chaud dans un porte-vent de four à cuve et porte-vent équipé d'un tel dispositif.

La présente invention concerne un dispositif de \ 5 réglage du débit de vent chaud dans un porte-vent de four à cuve, ce porte-vent étant constitué d'une conduite arti-, culée reliant une conduite circulaire à un busillon et garni intérieurement d'un revêtement réfractaire.

L'invention prévoit également un porte-vent 10 équipé d'un tel dispositif. On sait que le processus de combustion et de réduction dans un four à cuve, notamment dans un haut fourneau est entretenu au moyen d'air chaud et de combustibles solides ou liquides que l'on injecte à travers une série de tuyères dans l'ouvrage du four.

15 La répartition du vent chaud sur les différentes tuyères ne se fait pas de façon régulière et uniforme à cause d'une •asymétrie de la zone de fusion du four. La zone de fusion asymétrique est causée par une descente des matières non contrôlée qui crée ainsi des pertes de charge différentes 20 en face de chaque tuyère et par conséquent une variation du débit de vent chaud admis d'une tuyère à l'autre. Il en résulte que le débit de vent chaud d'une tuyère peut être différent de 20 à 100% de celui d'une autre tuyère.

Comme les combustibles sont brûlés avec l'oxygène du vent 25 chaud, leurs débits d'injection doivent êtres adaptés aux débits de vent chaud à travers chaque tuyère.

La mesure du débit dans chacun) des porte -vent ** permet de déterminer les endroits où l'admission du vent chaud est plus intense ou moins intense. Par conséquent 30 en réduisant les grands débits, le vent chaud en excès a tendance à se diriger aux tuyères de moindre débit. Autrement dit, si on arrivait à régler ou moduler le débit du vent chaud, on pourrait stimuler les endroits moins actifs de sorte que l'on pourrait uniformiser la marche du four 35 et permettre à celui-ci de fonctionner dans des conditions plus optimales.

U Malheureusement jusqu'à présent il n'existe aucun moyen efficace pour régler le débit du vent chaud -2- • · et le but de la présente invention est justement de combler cette lacune et de prévoir un dispositif efficace solide et * résistant aux températures élevées du vent chaud,ainsi qu'un porte-vent équipé d'un tel dispositif de réglage.

5 Pour atteindre cet objectif, l'invention propose un dispositif de réglage du genre proposé dans le préambule qui est essentiellement caractérisé par un clapet sensiblement en forme de disque évoluant dans un élargissement sphérique du canal intérieur, défini par le revêtemtent 10 réfractaire, et monté de façon amovible sur l'extrémité d'une tige, qui est logée de façon rotative et étanche dans un support tubulaire solidaire de la paroi du porte-vent et relié à l'extérieur du porte-vent à un mécanisme pour faire pivoter la tige et le clapet autour de l'axe longitudinal 15 de la tige..

Ladite tige comporte, du côté du clapet un flasque cylindrique avec une face concave recevant la face convexe d'un manchon cylindrique du clapet, le contact entre les faces adjacentes dudit flasqûé' et dudit manchon étant 20 assuré, en montage opératif, par une pièce en forme de marteau dont le manche traverse coaxialement la tige, ie flasque de. la tige et une partie du manchon et dont la tête est logée dans une cavité sensiblement cylindrique dans ledit manchon.

25 La tête dudit marteau est dëgageable du manchon du clapet par rotation et par translation jusque dans une cavité frontale du flasque de la tige, à travers un * canal entre la cavité dans le manchon du clapet et sa face convexe, la section de ce canal et celle de la cavité frontale 30 du flasque de la tige correspondant sensiblement à celle de la tête du marteau.

Le manche du marteau est serré sur la tige moyennant l'interposition d'un ressort et par l'intermédiaire d'un verrouillage.

35 Le clapet et le flasque de la tige sont avantageusement réalisés en carbure de silicium. Cette matière se caracté-I rise par une rësistencethermique très élevée et, en même x-L temps une solidité remarquable.

• » j ί ! -3- ! La paroi du support tubulaire est, de préférence, double et renferme un premier circuit de refroidissement.

Un second circuit de refroidisænent évolue à travers la paroi double de la tige et le manche du marteau qui est i 5 rendu' creux à cet effet.

Le porte-vent proposé par la présente invention j est caractérisé par le fait qu'il comporte un tel dispositif j de réglage gui est, soit intégré dans la paroi du porte-vent ! i soit monté de façon démontable entre deux brides de la con- j 10 duite articulée.

! ' D'autres particularités et caractéristiques ressortiront de la description détaillée de quelques modes de réalisation-^ présentés ci-dessous^ titre d'illustration, en référence aux dessins annexés dans lesquels: i 15 La figure 1 montre schématiquement un porte-vent j équipé d'un dispositif de réglage selon la présente » invention.

! La figure 2 montre schématiquement une coupe ; longitudinale à travers un dispositif de réglage.

i 20 La figure 3 montre un extrait de la figure 3 i j avec le clapet en position fermée.

La figure 4 est une variante dans laquelle le dispositif est intégré au porte-vent.

La figure 5 montre une vue analogue à celle de la 25 figure 1 avec le dispositif intégré dans une tubulure de j . raccordement solidaire de la conduite circulaire.

! { les figures 6 et 7 montrent deux vues sous des ; v angles différents d'un> dispositif de réglage intégré dans la partie inférieure d'un porte-vent respectivement du couda.

- 30 La figure 1 montre schématiquement un porte-vent 10 constitué d'une conduite articulée descendante 12, reliant une conduite circulaire 14 de vent chaud à un coude 16. Ce coude 16 est rattaché à un busillon 18, dont l'autre extrémité est articulée sur une tuyère 20 ancrée dans la 35 paroi 22 d'un four à cuve.

Dans le mode de réalisation de la figure 1, un , dispositif 30 de réglage du débit du vent chaud est monté de J façon amovible, dans la partie supérieure de la conduite 12

\-U

-4- moyennant un boulonnage entre deux brides 32 et 34 opposées de la conduite 12.

Les détails de ce dispositif et de son montage ressortent de la figure 2 . Le dispositif de réglage comporte 5 deux brides circulaires 36 et 38 correspondant aux brides 32 et 34 et coincées entre celles -ci par boulonnage. Le démontage du dispositif 30 peut donc être effectué par déboulonnage et translation latérale.Les brides 36 et 38 sont prévues autour d'un noyau annulaire 40 en matière réfractaire 10 correspondante à la garniture réfractaire 42 de la conduite 12 entourant le canal 44 de vent chaud.

L'intérieur du noyau réfractaire 40 constitue un élargissement sphérique de la garniture réfractaire 42 pour permettre le montage et l’opération d'un clapet de 15 réglage qui se présente sensiblement sous forme d'un disque pivotant 46 pourvu d'un manchon de montage 48. Les bords opposés 50/52 de ce clapet sont découpés parallèlement pour permettre au clapet 46 d'être introduit et dégagé axialement dans le canal 44 en vue de son montage ou 20 remplacement.

Le clapet 46 est fixé sur l'extrémité intérieure d'une tige rotative 54 traversant le noyau réfractaire 40 et les brides 36 et 38 et logé dans un suppbrt tubulaire 56/ qui est fixé de façon amovible en 58 par des moyens 25 non montrés sur les brides 36 et 38. Le montage étanche de la tige 54 dans le support 56 est réalisé à l'aide de buses · autolubrifiantes 60,62 et d'un joint 64. v-, L'extrémité extérieure de la tige 54 est ancrée dans un bloc 66 dont elle est solidaire. Ce bloc 66 comporte 30 un ou deux bras 68 actionnés par un vérin ou autre moteur non montré, prenant, d'autre part, appui sur un bras 70 solidaire du support 56 pour faire pivoter la tige 54 autour de son axe longi'tudionale O.

L'extrémité intérieure de la tige 54 comporte un 35 flasque 72 sensiblement cylindrique dont la face intérieure est en contact avec la face extérieure du manchon 48 du cla-λ pet. Les profils de ces faces adjacentes du flasque 72 et , // du manchon 48 sont complémentaires. Dans l'exemple représen- 4 · -5- të,la face du flasque 72 est concave, tandis que le manchon 46 présente une convexité correspondante, le contraire étant bien entendu, également possible.

Aussi bien le flasque 72 que le clapet 46 avec scn 5 manchon de fixation 48 sont réalisés en carbure de silicium qui se caractérise par une très bonne résistence aux températures élevées, une résistence mécanique élevée et surtout une fragilité beaucoup plus faible que les autres matières céramiques.

10 La fixation amovible du clapet sur le flasque 72 est assurée par une fixation du genre "baïonnette". A cet effet il est prévu une pièce en forme de marteau dont le manche 74 traverse coaxialement la tige 54 et le flasque 72 et dont la tête 76 se trouve en position opérative, dans 15 une cavité 78 sensiblement c 1 ndrique, à l'intérieur du manchon 48. Dans la position de la figure 2 la tête 76 du marteau assure le maintien rigide du clapet sur le flasque 72. La libération s'effectue par une rotation de 90° du marteau, suivie d'une translation pour dégager la tête 76 20 à travers un canal 80 dont la section correspond à celle de la tête 76, jusque dans une cavité frontale, non montrée, prévue , à cet effet, dans la face concave du flasque 72.

’ Le serrage réciproque de la pièce en forme de marteau et de la tige 54 est effectué au moyen d'un écrou 84 serré autour 25 de l'extrémité filetée du manche 74 à l'encontre de l'action d'un ressort 86 disposé autour de la tige 74 et prenant appui sur le bloc 66. Le ressort 86 sert à compenser les * dilatations thermiques différentielles entre le clapet 46, le flasque 72,1a tige 54, le manche 74 et la tête 76.

30 La rotation relative entre le manche 74 et le clapet 46 en vue de la libération de celui-ci du flasque 72 est effectué par l'intermédiaire d'un levier 88 solidaire de l'extrémité du manche 74. Ce levier 88 est, de préférence, orienté de manière à indiquer l'orientation, c'est-à-dire 35 la position du clapet 46.

Pour éviter un deserrage accidentel de l'écrou î 84, celui-ci est bloqué au moyen d'une vis 90. En outre, un système de verrouillage du genre baïonnette est consti-/h ! -6- w « tué par une plaque semi-cylindrique 92 en forme de "U" qui coopère avec un doigt latéral 94 prévu sur le bloc 66.

Pour assurer la transmission du mouvement de rotation de la tige 54 sur le clapet 46, c'est-à-dire pour éviter 5 le glissement relatif entre les faces adjacentes de la tige 54 et du flasque 72 ainsi qu'entre ce flasque 72 et le manchon 48, ces faces peuvent présenter l'une une came et l'autre un creux correspondant , ou bien leurs courbures peuvent présenter une dissynétrie radiale par rapport à 110 1 ' axe 0.

La paroi du support tubulaire 56 est, de préférence double, ce qui permet de la raccorder à un circuit de refroidissement à eau, symbolisé par la référence 93. Un second circuit de refroidissement évolue à travers la double paroi 15 de la tige 54 et à travers un creux axial dans le manche 74 de la pièce en forme de marteau. L'eau de ce circuit de refroidissement est admis par un orifice latéral 95 et le quitte axialement à l'extrémité arrière 96 du manche 74.

Pour améliorer la propreté, il est possible 20 d'injecter, à contre-sens de petites quantités d'air froid au niveau de la fixation 58. Cette quantité d'air est, de préférence, soutirée d'une chambre de mélange non montrée dans laquelle on mélange au vent chaud la quantité nécessaire d'air froid pour stabiliser sa température à une valeur pré-25 déterminée.

La figure 3 montre le clapet 46 en position fermée. Cette position s'obtient par une rotation de 90°, à partir de la position de la figure 2, sous l'action du vérin, non représenté, agissant sur les bras 68.

30 Alors que le dispositif de réglage représenté sur les figures 1 et 2 est un dispositif autonome monté entre les deux brides 32 et 34 du porte-vent, le dispositif de réglage 98 selon la figure 4 est un dipositif intégré dans le porte-vent à travers une tubulure 100 prévue, à cet effet, dans 35 le blindage du porte-vent ou dans la tubulure de raccordement

Ide la conduite circulaire. Cette réalisation plus simple selon la figure 4 est spécialement conçue pour être adaptée à des (I porte-vent existants tandis que l'autre solution rend le dispo- I! 4^

!i A

« · ; -7- ; sitif indépendant et est adaptable si la place disponible le i i permet. La conception du dispositif de réglage de la figure j : 4 est, pour le reste,identique à celle du dispositif selon la figure 2.

5 La figure 5 montre une solution intermédiaire entre celle des figures 2 et 4. En effet, le dispositif de réglage 102 est incoporé dans la paroi 106 d'une tubulure solidaire de la conduite circulaire 14, mais le clapet proprement dit, se trouve dans un embout 104 indépendant de cette tubu-10 lure et fixé, de façon démontable, sur une bride de la conduite descendante 12.

La figure 6 montre à nouveau un dispositif de réglage 108 intégré à la partie inférieure de la conduite descendante 12. Ce dispositif de réglage 10 8 est orienté, sur 15 la figure 6, vers le four, mais peut être dirigé à volonté dans d'autres directions de manière à constituer un encombrement minimal et ne pas gêner l'accès pour l'entretien.

Il est également possible de prévoir un dispositif de réglage du débit de vent chaud dans le coude 16. La figure 20 7 montre un tel clapet 130 se trouvant dans la partie droite du coude 16, immédiatement en aval de la conduite descendante 12,

Les dispositions selon les figures 6 et 7 ont l'avantage de se trouver en aval des sections dans lesquelles 25 s'effectuent les mesures du débit, ces sections se trouvant en général dans la partie centrale de la conduite articulée *.12

J

K

r

Claims (12)

1. Dispositif de réglage du débit de vent chaud dans un porte-vent de four à cuve, ce porte-vent étant constitué d'une conduite articulée reliant une conduite circulaire à un busillon et garni intérieurement d'un revêtement rêfrac-5 taire, caractérisé par un clapet (46) sensiblement en forme de disque évoluant dans un élargissement sphérique du canal intérieur (44), défini par le revêtement réfractaire (40,42)/et monté de façon amovible sur l'extrémité d'une tige (54), qui est logée de façon rotative et étanche dans 10 un support tubulaire (56) solidaire de la paroi du porte-vent et reliée à l'extérieur du porte-vent à un mécanisme pour faire pivoter la tige (54)et le clapet (46) autour de l'axe longitudinal O de la tige (54).

2,- Dispositif selon la revendication 1, caracté-15 risé en ce que la tige (54) comporte, du côté du clapet (46), un flasque cylindrique (72) avec une face concave recevant la face convexe d'un manchon cylindrique (48) du clapet (46) le contact entre les faces adjacentes dudit flasque (72) et dudit manchon (48) étant assuré, en montage opératif, par une 20 pièce en forme de marteau dont le manche (74) traverse <χ>-axialement la tige (54), le flasque (72) de la tige (54) et une partie du manchon (48) et dont la tête (76) est logée dans un cavité (78) sensiblement cylindrique dans ledit manchon (48) . 25 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tête (76) dudit marteau est dégagea-ble du manchon (48) du clapet (46) par rotation et par translation jusque dans une cavité frontale du flasque (72) de la tige (54), à travers un canal (80) entre la cavité (78) dans ‘ 30 le manchon (48) du clapet (46) et sa face convexe, la sec tion de ce canal (80)et celle de la cavité frontale dudit flasque (72) de la tige (54) correspondant sensiblement à celle de la tête (76) du marteau.

4.- Dispositif selon l'une quelconque des re-35 i vendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le serrage réci- à «* * -9- proque entre la tige (54), le "flasque (72) et le manchon (48)est effectué au moyen d'un écrou (84) serré autour de l'extrémité filetée du manche (74) à l'encontre de l'action d'un ressort (86) disposé autour du manche (74) et prenant appui sur un bloc (76) 5 solidaire de l'extrémité extérieure de la tige (54). *

5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la rotation de 90° de la tête (76) de la pièce en forme de marteau est effectuée au moyen d'un levier (88) solidaire de l'extrémité extérieure du manche (74). 10 6.- Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé par un système de verrouillage (90,92,94) du levier (88) et de l'écrou (84).

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le clapet (46),son manchon 15 (48)et le flasque (72) de la tige (54) sont réalisés en carbure de silicium. 8, - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi du support tubulaire (56) est double et renferme un premier circuit de refroidissement. 20 9·“ Dispositif selon la revendication 1, carac térisé par un second circuit de refroidissement évoluant à travers la paroi double de la tige (54) et à travers le manche (74) du marteau qui est rendu creux à cet effet.'

10. Porte-vent équipé d'un dispositif de réglage 25 du débit de vent chaud selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.

11. Porte-vent selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de réglage (30) est autonome et est incorporé de façon démontable entre deux brides 30 opposées (32,34) du porte-vent.

12. Porte-vent selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de réglage (98) est intégré dans la paroi du porte-vent.

13. Porte-vent selon l'une quelconque des reven- 35 dications 11 ou 12, caractérisé en ce que le dispositif de réglage (108) se trouve à l'extrémité inférieure de la section Il droite (12) du porte-vent immédiatement avant sa connexion > Il avec le coude ( 16 ) . i -10-

14. Porte-vent selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le dispositif : de réglage (110) est associé au coude (16).

15. Porte-vent selon l'une qelconque des reven- „ 5 dications 11 ou 12, caractérisé en ce que le dispositif de réglage est associé à une tubulure se trouvant entre la section droite descendante du porte-vent (12)et la conduite circulaire (14).

16.- Porte-vent selon la revendication 10, 10 caractérisé en ce que le dispositif de réglage (102) est intégré dans la paroi d'une tubulure (106) solidaire de la conduite circulaire (14), tandis que le clapet se trouve dans un embout indépendant (104). ' ^ ^ ---> / y.