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Treillage pour appareils à air chaud, accumulateurs de chaleur,etc.
Ainsi qu'on le sait, les treillis pour appareils à air chaud, accumulateurs de chaleur,etc., sont généralement faits de briques normales ou en forme de billettes. Ces dernières doivent toujours avoir des dimensions telles qu'elles possè- dent,dans les couches inférieures, un degré de stabilité suffisant pour leur permettre de porter le treillis monté sur ces couches inférieures.Il est désirable d'utiliser, dans les'couches inférieures, des parois de brique aussi minces que possible pour l'absorption de.la chaleur qui y
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est moins forte, mais d'autre part il est désirable d'obtenir en même temps une surface d'échange de chaleur suffisante. Pour cette raison on a choisi, pour les treillis de types connus, l'emploi de minces parois de brique entre des pièces de renforcement en forme de colonne.
Avec ce mode de réalisation on ne peut néanmoins pas employer des parois intermédiaires de n'importe quelle minceur à volonté parce que, si on le faisait, le danger de bris serait trop grand dans le difficile mode de fabrication. En outre, de telles briques sont, par suite de leur forme compliquée, beaucoup plus chères que les briques normales ou en forme de billette/ généralement utilisées.
On a cherché aussi à utiliser, pour les couches inférieures, des corps en métal à minces parois au lieu des corps de brique. De telles constructions ne iront pas économiques à cause de l'oxydation rapide du métal, sans compter que la dilatation et la contraction du métal aux variations de température assez fortes qui peuvent se présenter exercent une action nuisible sur la stabilité du treillis.
La présente invention a pour but de réaliser le treillage d'appareils à air chaud,etc., de telle façon que, dans ses couches inférieures aussi, donc dans la zone où la température des gaz dégageant de la chaleur a déjà baissé dans une forte proportion, il assure l' échange de chaleur le plus parfait possible, c'est-àdire qu'il utilise dans une large mesure les gaz dégageant de la chaleur et cède ensuite toute la chaleur reçue aux gaz absorbant de la chaleur, et cela sans nuire à la stabilité du treillis et sans augmenter les frais de construction au delà'de la mesure usuelle.
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Conformément à la présente invention, ce résul- tat est obtenu en remplaçant, de préférence dans les zones inférieures, le treillis de briques normales ,¯ou en forme de billettes par un treillis de briques creuses qui peuvent avoir extérieurement la forme de briques normales ou de billettes. Ces briques creuses ont intérieurement une ou plusieurs cavités qui sont parallèles à la longueur des briques ou transversales par rapport à celle-ci, notamment dans la direction du courant des agents calorifiques ou transversalement par rapport à cette direction. Les cavités peuvent être fermées à leurs extrémités.
Con- formément à la présente invention il est possible aussi de disposer dans chaque brique la ou les ca- vités de'telle façon que les extrémités des cavités se trouvent exactement en face des cavités des bri- ques adjacentes. Les cavités peuvent avoir toute forme voulue. Il est utile de leur donner une section ronde ou elliptique, afin que la brique conserve sa force portante.
On obtient de grands avantages lorsque l'on uti- lise de telles briques creuses, principalement;dans les zones inférieures d'un accumulateur de chaleur:
Par exemple la surface d'échange de chaleur est plus grande que lorsque l'on utilise des briques plus minces dans les zones inférieures, et le poids de l' ensemble des briques est beaucoup moindre qu'en cas d'utilisation des briques normales ou billettes usuelles.
Vu le fait que l'on peut fabriquer les briques creuses pour environ le même prix que les briques pleines, il résulte de l'utilisation des briques creuses une diminution du prix par suite de la réduction du poids de l'ensemble des briques.
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Le corps des briques prend, aussi dans les zones inférieures, presque entièrement part à l'échange de chaleur parce qu'il est assez mince par suite de ses cavités intérieures. On n'a pas à craindre des pertes de chaleur parce que l'air se trouvant dans le creux horizontal agit comme isolant thermique. En outre, il existe ici par la présente invention la possibilité que la chaleur pénètre dans les parties massives de la brique qui ne sont pas touchées par les gaz dégageant de la chaleur,parce qu'elles servent de surface d'aboutement pour les briques situées au-dessous et au-dessus d'elles.
Les cavités n'ont donc pas pour but d'agrandir les surfaces servant à l'échange de chaleur, le but de la présente invention étant de remplacer par une petite cavité isolante et n'absorbant aucune chaleur le noyau de la brique qui est sans valeur pour l'échange de chaleur et qui, au lieu de prendre part à cet échange, ne fait qu' accumuler progressivement une certaine quantité de chaleur, qu'il dérobe donc au processus de travail.
Par l'emploi des briques creuses on peut utiliser le même treillage ( section de la cuve,etc.) que celui qui a bien fait ses preuves avec des briques normales ou billettes. La stabilité du treillis reste la même.
Dans des circonstances spéciales, on peut remplir les cavités de matières isolantes telles que terre d'infusoires, laine de verre,etc., ce qui confère, dans tous les cas, une stabilité parfaite à la brique creuse.
En outre, conformément à la présente invention il est possible de remplir les cavités de matières de remplissage ayant une très haute conductibilité thermique, par exemple des métaux tels que le fer, l'aluminium, etc. Néanmoins, il est utile de choisir
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le même ou approximativement le même degré d'expan- sion ou contraction que la matière dont est consti- tuée la brique entourant la matière de remplissage.
Pour cette raison, on combinera par exemple avec de l'argile une matière de remplissage faite de mé- taux ayant un plus haut indice d'expansion que la matière dont la brique est constituée. Dans ce cas, on peut choisir de plus grandes cavités, de sorte que les parties massives de la brique sont réduites à un minimum. On obtient de cette manière une bri- que de la plus haute conductibilité, qui a donc l' avantage d'absorber entièrement aussi la chaleur exis- tant à un degré plus bas dans les zones inférieures de l'accumulateur de chaleur et de la céder rapide- ment pendant la période de soufflage. On évite ainsi les inconvénients résultant de l'utilisation de mé- taux dans les accumulateurs de chaleur.
En effet, par suite de la paroi en matériaux céramiques, donc inoxydables, qui entoure la matière de remplissage métallique, une corrosion ou une oxydation du maté- riel est exclue.
Si les cavités sont transversales par rapport à la longueur des briques dans la direction du cou- rant des agents calorifiques, on obtient, en plus d'une importante économie de poids total des briques, l'avantage que les briques agissent comme des col- lecteurs de laitier, c'est-à-dire que les cavités peuvent se remplir de gouttes de laitier et, de cette manière, tenir libres les ouvertures princi- pales de passage des gaz, ce qui procure de bonnes conditions de tirage dans le treillis, surtout à la fin de la campagne du fourneau. Si ces cavités sont disposées transversalement par rapport à la direction du courant des gaz, les bords des cavi- tés rencontrés par les gaz causent une certaine
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rugosité des surfaces latérales et augmentent ainsi la transmission de chaleur par convexion.
Les briques creuses en forme de briques normales ou billettes peuvent, après avoir été retirées de la chambre, être utilisées encore avec succès à d'autres places de l'usine comme matériel pour réparations, par exemple pour les portes de fours Siemens Martin; dans cette application, elles présentent sur les briques pleines de forme normale ou billette l'avantage qu'elles exercent, par la ou les cavités qu'elles ont intérieurement, en même temps une action isolante.
Par exemple en cas d'utilisation pour les portes des fours Siemens Martin, elles présentent l'avantage de réduire dans une forte proportion les pertes par rayonnement.
Les plans annexés à la présente permettront de mieux comprendre l'invention.
La fig.l montre, en partie en schéma, un treillage conforme à la présente invention. Dans les trois couches supérieures, la billette a possède la forme connue, et les quatre couches inférieures sont, conformément à l'invention, constituées de briques creuses b en partie divisées en deux dans le sens longitudinal.
Les figures 2a-d et 3 à 6 montrent divers modes de réalisation de ces briques creuses.
Les briques b de la fig.2a-d ont une ou plusieurs ( fig.2b) cavités ± s'étendant dans le sens longitudinal. Ces cavités sont de section circulaire ( fig.
2a et fig. 2b), oblongues ( fig.2d) ou pourvues d' évasements (fig.2c).
La fig.3 montre en projection une brique creuse avec cavité remplie de matière de remplissage d conformément à la présente invention.
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Les briques supérieures montrées sur les figures 4 et 5 ont, d'un/ côté, un ou plusieurs évidements elles ne représentent donc que des briques cou- pées en deux. Cette réalisation des briques présente l'avantage que les parties de la brique servant d' appui, donc les parties portantes, en particulier ses extrémités, sont massives.
En ce qui concerne la brique montrée sur la fig.
6, on voit que l'évidement 2 s'étend sur toute la longueur de la brique, comme c'est le cas aussi pour les deux billettes f de la fig.l.
La fig.7 représente une coupe d'un treillage @ conforme à la présente invention et est destinée a @ montrer la distribution du poids des briques g mort ou ne prenant que très peu part à l'échange de cha- leur.
La fig.8 montre, en coupe longitudinale, trans- versale et en plan, une brique avec cavités trans- versales par rapport à la longueur de la brique dans la direction du courant des gaz et possédant les avantages décrits.
La fig.9 montre, en coupe longitudinale et trans- versale, une variation du mode de réalisation de la brique montrée sur la fig.8, en ce sens que les ca- vités sont fermées en bas, afin de retenir de cette manière le laitier recueilli.
Enfin, la fig.10 montre, en plan et coupe transversale, une brique dont les cavités transver- sales par rapport à la longueur de la brique sont disposées transversalement par rapport à la direc- tion des gaz, de sorte que les surfaces latérales de la brique rendues un peu rugueuses par les arêtes des cavités augmentent l'effet de convexion.
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Trellis for hot air devices, heat accumulators, etc.
As is known, lattices for hot air appliances, heat accumulators, etc., are generally made of normal bricks or in the form of billets. The latter should always be of such dimensions that they possess, in the lower layers, a degree of stability sufficient to enable them to support the mesh mounted on these lower layers. It is desirable to use in the lower layers. , brick walls as thin as possible to absorb the heat in them.
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is less strong, but on the other hand it is desirable to obtain at the same time a sufficient heat exchange surface. For this reason, the use of thin brick walls between column-shaped reinforcing pieces has been chosen for trellises of known types.
With this embodiment, however, it is not possible to use intermediate walls of any thinness at will because, if this were done, the danger of breakage would be too great in the difficult mode of manufacture. Further, such bricks are, owing to their complicated shape, much more expensive than normal or billet-shaped bricks / generally used.
It has also been sought to use, for the lower layers, metal bodies with thin walls instead of brick bodies. Such constructions will not be economical because of the rapid oxidation of the metal, besides the expansion and contraction of the metal at the rather strong temperature variations which may occur exert a detrimental effect on the stability of the mesh.
The object of the present invention is to achieve the latticework of hot air devices, etc., in such a way that, in its lower layers also, therefore in the zone where the temperature of the gases releasing heat has already fallen in a strong proportion, it ensures the most perfect heat exchange possible, that is to say that it uses to a large extent the heat-releasing gases and then transfers all the heat received to the heat-absorbing gases, and this without adversely affect the stability of the trellis and without increasing construction costs beyond the usual extent.
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In accordance with the present invention, this result is obtained by replacing, preferably in the lower areas, the lattice of normal bricks, or in the form of billets by a lattice of hollow bricks which may have the shape of normal bricks on the outside or of billets. These hollow bricks internally have one or more cavities which are parallel to the length of the bricks or transverse with respect to the latter, in particular in the direction of the flow of the heating agents or transversely with respect to this direction. The cavities can be closed at their ends.
According to the present invention it is also possible to arrange in each brick the cavity or cavities in such a way that the ends of the cavities lie exactly opposite the cavities of the adjacent bricks. The cavities can have any desired shape. It is useful to give them a round or elliptical section, so that the brick retains its bearing strength.
Great advantages are obtained when using such hollow bricks, mainly; in the lower areas of a heat accumulator:
For example, the heat exchange surface area is larger than when using thinner bricks in the lower areas, and the weight of the whole bricks is much less than when using normal bricks or usual billets.
In view of the fact that the hollow bricks can be manufactured for about the same price as the solid bricks, the use of the hollow bricks results in a reduction in the price due to the reduction in the weight of the set of bricks.
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The body of the bricks, also in the lower zones, takes part almost entirely in the heat exchange because it is quite thin owing to its interior cavities. There is no need to worry about heat loss because the air in the horizontal hollow acts as thermal insulator. Further, there is here by the present invention the possibility that the heat penetrates into the massive parts of the brick which are not affected by the heat releasing gases, because they serve as abutting surface for the located bricks. below and above them.
The cavities are therefore not intended to enlarge the surfaces used for the heat exchange, the aim of the present invention being to replace the core of the brick which is without heat absorbing any heat. value for the exchange of heat and which, instead of taking part in this exchange, only gradually accumulates a certain quantity of heat, which it therefore steals from the work process.
By using hollow bricks, the same trellis can be used (section of the tank, etc.) as that which has proved its worth with normal bricks or billets. The stability of the trellis remains the same.
In special circumstances, the cavities can be filled with insulating materials such as diatomaceous earth, glass wool, etc., which in all cases gives perfect stability to the hollow brick.
Further, according to the present invention it is possible to fill the cavities with fillers having very high thermal conductivity, for example metals such as iron, aluminum, etc. Nevertheless, it is useful to choose
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the same or approximately the same degree of expansion or contraction as the material of which the brick surrounding the filler is made.
For this reason, for example, a filling material made of metals having a higher expansion index than the material of which the brick is made will be combined with clay, for example. In this case, one can choose larger cavities, so that the massive parts of the brick are reduced to a minimum. In this way, a brick with the highest conductivity is obtained, which therefore has the advantage of completely absorbing also the heat existing to a lower degree in the lower areas of the heat accumulator and of releasing it. quickly during the blowing period. The drawbacks resulting from the use of metals in heat accumulators are thus avoided.
In fact, as a result of the wall made of ceramic materials, and therefore stainless, which surrounds the metallic filling material, corrosion or oxidation of the material is excluded.
If the cavities are transverse to the length of the bricks in the direction of the flow of the heat agents, in addition to a significant saving in total weight of the bricks, the advantage is obtained that the bricks act as collars. slag readers, that is to say that the cavities can be filled with drops of slag and, in this way, keep the main openings for the passage of gases free, which provides good draft conditions in the mesh , especially at the end of the furnace campaign. If these cavities are arranged transversely to the direction of the gas flow, the edges of the cavities encountered by the gases cause some
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roughness of the side surfaces and thus increase the heat transfer by convection.
Hollow bricks in the form of normal bricks or billets can, after being removed from the chamber, still be successfully used in other places of the factory as material for repairs, for example for Siemens Martin oven doors; in this application, they have the advantage over solid bricks of normal or billet shape that they exert, through the cavity or cavities that they have inside, at the same time an insulating action.
For example, when used for the doors of Siemens Martin ovens, they have the advantage of greatly reducing radiation losses.
The plans appended hereto will provide a better understanding of the invention.
Fig.l shows, partly in diagram, a trellis according to the present invention. In the three upper layers, the billet a has the known shape, and the four lower layers are, according to the invention, made of hollow bricks b partly divided in two in the longitudinal direction.
Figures 2a-d and 3 to 6 show various embodiments of these hollow bricks.
The bricks b in fig.2a-d have one or more (fig.2b) cavities ± extending in the longitudinal direction. These cavities are of circular section (fig.
2a and fig. 2b), oblong (fig.2d) or provided with flares (fig.2c).
Fig.3 shows in projection a hollow brick with cavity filled with filler d according to the present invention.
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The upper bricks shown in Figures 4 and 5 have, on one side, one or more recesses, so they only represent bricks cut in half. This embodiment of the bricks has the advantage that the parts of the brick serving as a support, therefore the bearing parts, in particular its ends, are solid.
With regard to the brick shown in fig.
6, it can be seen that the recess 2 extends over the entire length of the brick, as is also the case for the two billets f of fig.l.
FIG. 7 represents a section of a trellis according to the present invention and is intended to show the distribution of the weight of the bricks g dead or taking little part in the heat exchange.
Fig. 8 shows, in longitudinal, transverse and plan section, a brick with cavities transverse to the length of the brick in the direction of the gas flow and having the advantages described.
Fig. 9 shows, in longitudinal and cross section, a variation of the embodiment of the brick shown in fig. 8, in that the cavities are closed at the bottom, in order to retain the brick in this way. collected slag.
Finally, fig. 10 shows, in plan and cross section, a brick whose cavities transverse to the length of the brick are arranged transversely to the direction of the gases, so that the lateral surfaces of the brick made a little rough by the edges of the cavities increase the convection effect.