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FOUR A CUVE DE HAUTEUR REDUITE.
On sait que dans les fours à cuve utilisés pour la cuisson de certaines matières, chaux par exemple9 cubilots à dolomie, etc.... on consta- te les inconvénients suivants
1 - Pour éviter que les gaz ne s'échappent à une température é- levée, on est obligé de prévoir une grande hauteur de cuve.
2 - Le combustible et la matière à traiter étant chargés dans le four par lits superposés., les gaz de la combustion contiennent toujours une quantité considérable d'oxyde de carbone dûe à la réaction bien connue C02 + C = 2 CO, cette réaction étant provoquée par l'action du combustible à haute température sur l'anhydride carbonique (CO 2) produit par la com- bustion des couches inférieures.
± - Le défournement des matières est souvent difficile et compli- que,
Le présent brevet a pour objet un four à cuve de hauteur rédui- te permettant'de remédier aux inconvénients signalés ci-dessus du fait de la nouveauté d'une part dans sa forme d'exécution et d'autre part dans les moyens mis en oeuvre dont les réalisations et le comportement assurent une marche du four des plus économiques en même temps que l'obtention de pro- duits de qualité,
A cet effet, on sait que "lorsqu'on divise un morceau quelcon- que P présentant une surface extérieure S en x parties géométriquement sem- blables, la surface extérieure totale des nouveaux morceaux augmente comme la racine cubique du nombre de morceaux.
L'augmentation de surface d'un cube de 100 mm divisé en 1000 cu-
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bes de 1 cm de côté sera donc de 10 soit 3 1000f'a
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Il découle donc de cette règle que si dans un four à cuve ou autre, on concasse la matière en morceaux plus petits on augmente considé- rablement la surface extérieure des morceaux, le contact des gaz chauds avec la matière à cuire est beaucoup plus intime et on peut arriver ainsi à dépouiller complètement les gaz de leur chaleur sensible en utilisant des fours beaucoup moins hauts.
Ce dépouillement est encore activé par le fait que les gaz sont également divisés par les petits morceaux des matières en traitement et que par conséquent la transmission de la chaleur se fait encore beaucoup plus rapidement que ne le fait prévoir la règle indiquée ci-dessus.
Il résulte d'expériences que lorsque la matière est divisée en 50 parties, la transmission¯de la chaleur qui théoriquement devrait se fai-
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re dans le rapport de \-y 50 soit 398 se fait dans le rapport de 1 à 10.
Dans ce genre de four de faible hauteur9 c'est-à-dire de hau- teur réduite, 'on évite la présence de CO dans les gaz de la combustion :
1 ) du fait que le four étant de faible hauteur les gaz n'ont à traverser que des couches de combustibles réduites9
2 ) du fait que la réaction C02 + C = 2 CO ne se fait pas ins- tantanément il est possible d'éviter la formation de CO en donnant aux gaz une vitesse plusieurs fois supérieure à la vitesse généralement admise dans les fours ordinaires.
Il va de soi que dans un four de cette construction le tirage d'une cheminée ordinaire est insuffisant pour vaincre la résistance du four.
Il est donc fait usage d'un ventilateur calculé de façon à aspirer les gaz sous une dépression telle que la vitesse soit suffisante pour éviter la for- mation d'oxyde de carbone et que la température des gaz à l'entrée du ven- tilateur ne dépasse pas 100 .
Il importe également que le tirage du ventilateur soit uniformé- ment réparti sur toute la surface utile du four. Pour arriver à ce résultat on peut placer à la partie supérieure une pièce métallique formant diffuseur de tirage de façon à ce que celui-ci se fasse également par quatre9 huit ou seize ouvertures disposées symétriquement, chacune pourvue d'un registre et raccordée à un anneau creux formant une chambre à poussières raccordée elle- même au ventilateur.
Il est également indispensable pour une bonne marche que la ma- tière première et le combustible soient également répartis dans le four en lits bien réguliers et uniformes. On arrive à ce résultat en utilisant un cône de dispersion pourvu au sommet d'une ouverture centrale et sur sa face conique d'orifices ainsi que d'arrêts comme il sera décrit ci-dessous.
Afin de mieux faire ressortir l'exposé ci-dessus les dessins annexés représentent schématiquement à titre explicatif et non limitatif la réalisation de l'objet de l'invention ainsi que la réalisation des moyens mis en oeuvre dans leurs détails d'exécution.
A cet effet la Fig. 1 représente schématiquement une coupe en élévation suivant l'axe vertical d'un four à cuve à section utile circulai- re réalisé conformément à l'invention.
La Fg. 2 représente la vue en plan à plus grande échelle d'une coupe suivant II - II Fig. 1 dans le diffuseur de tirage.
La Fg. 3 représente une vue analogue à celle de la Fg. 3 dans une variante d'exécution du diffuseur de tirage.
La Fg. 4 représente la vue en plan à plus grande échelle du cô- ne de dispersion des matières en cours de chargement dans le four à cuve.
La Fg. 5 représente une coupe en élévation suivant V - V Fg. 4.
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La Fg. 6 représente une vue analogue à la vue de la Fg. 4 dans une variante d'exécution et la Fg. 7 une coupe en élévation suivant VII - VII Fg. 6.
La Fg. 8 représente schématiquement une coupe en élévation sui- vant l'axe vertical d'un four à cuve à section utile annulaire.
En se reportant aux Fg. 1, 2, 59 6y 1 représente le four à cuve de section utile circulaire et 2 son revêtement en matériaux réfractaires.
Par 3 est désigné le diffuseur de tirage affectant la forme d'un anneau creux ou tore, voir Fg. 2, comportant des cloisons intérieures radiales 4 formant les chambres 3a' respectivement 3b dans lesquelles débouchent les ouvertures 5a respectivement 5b pratiquées dans la paroi 5 de la périphérie intérieure du diffuseur de tirage 3.
Les chambres 3a et 3b communiquent d'autre part par les ouver- tures 6a respectivement 7b de la paroi de la périphérie extérieure du diffu- seur de tirage 3 avec les conduits extérieurs 6 respectivement 7 se branchant à la tuyauterie 8 raccordée au ventilateur aspirant non représenté.
La Fg. 3 représente une variante constructive de la Fg. 2 en ce sens qu'une deuxième série de quatre compartiments concentriques 13a, 13b, 13c, 13d, séparés par des cloisons 4a intercalées entre la paroi 5 et la paroi de la périphérie intérieure 15 du diffuseur de tirage 3 dans laquelle sont prévues les ouvertures d'entrée des gaz 15a, 15b, 15c, 15d, les ouver- tures 5a, 5b, subsistant dans la paroi 5 pour finalement amener les gaz par 6a et par 7b dans les conduits 6 respectivement 7 raccordés à la tuyauterie 8 comme ci-dessus.
Dans les Fg. 4 et 5 on a représenté par 10, le cône de disper- sion des matières dans le four à cuve. Ce cône de dispersion 10 représenté schématiquement à la Fg. 1 est réalisé par exemple suivant les Fg. 4 et 5 et comporte à cet effet au sommet une ouverture centrale 10a et sur la face conique périphérique des ouvertures lOb dont le bord inférieur comporte un arrêt constitué par une saillie 10c.
Les Fg. 6 et 7 représentent une modalité constructive des Fg. 4 et 5 en ce sens que le cône de dispersion 21 ouvre l'ouverture centrale 21a au sommet, présente sur la face conique deux séries d'ouvertures 21 b avec arrêts 21c disposées les unes au-dessus des autres suivant des planshori- zontaux parallèles mais décalées en sens circonférentiel, dans le but qui sera indiqué dans ce qui suit lors de la description du mode de fonctionne- ment du four à cuve.
La partie inférieure du four à cuve voir Fg. 1 est munie d'une sole fixe 14 surmontée d'un cône 12 ajouré par les ouvertures 12a pour don- ner l'air nécessaire à la combustion. Par 20 est représentée une couronne métallique ajourée ou non ou la matière se refroidit complètement avant d'ê- tre défournée en 19 et enmagasinée dans une trémie 16 pourvue dans sa partie inférieure d'un orifice 17 débouchant au-dessus d'un transporteur 18.
Par 2a sont représentées les colonnes ou montants supportant le four à cuve à partir du sol.
A la Fg. 8 on a représenté dans une variante constructive un four à cuve de section utile annulaire.
Le four proprement dit est représenté par la et par 22 le revê- tement extérieur. 9 est la trémie de chargement et 10d le cône de. réparti- tion des matières supporté par une couronne 10e percée d'ouvertures lOf pour le passage.des gaz. Au centre du four, se trouve une cheminée 22a en matériaux réfractaires dont le conduit central 23 est dirigé par le conduit 24 vers l'aspiration du ventilateur. Par 20a est représentée une couronne métallique ajourée ou non analogue à 12 dans la Fg. 1.
La sole fixe 14a munie d'entrées d'air est surmontée d'un cône 12b formé de barreaux de grille inclinés et en-dessous est disposée;; une so- le tournante 14b entraînée par. une denture 14c à la périphérie de laquelle
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se déversent en 19a les produits retirés de la sole fixe 14a, et d'où ils sont évacués par des raclettes non représentées dans des wagonnets ou autre installation de transport appropriée.
Par 22a sont représentées les colonnes ou montants supportant le four à cuve de section utile annulaire.
Le fonctionnement du four à cuve de section utile circulaire représenté à la Fg. 1 se comprend comme suit :
Les matières déversées par la trémie 9 se répartissent unifor- mément dans le four, grâce au cône de dispersion 10 ou 10a.
Comme la combustion est toujours moins active au centre du four qui présente une résistance plus grande à la marche des gaz qu'aux endroits situés près de la paroi, la présence du diffuseur de tirage 3 per- met d'uniformiser le tirage et la cuisson sur toute la section utile cir- culaire du four à cuve.
L'air de combustion est amené par des ouvertures pratiquées é- ventuellement dans la couronne métallique 20 du four et par les ouvertures 12a du cône 12 surmontant la sole fixe 14. Les produits amenés en 19 tombent dans la trémie 16 et de la sont repris par le transporteur tel que 18.
Dans le four à cuve de section utile annulaire voir Fg. 8 les matières déversées dans la trémie 9 tombent sur le cône de répartition 10a et de la dans la section utile du four la. L'air frais pour la combustion pénètre par les ouvertures de la paroi 20a et à travers les barreaux de grille inclinés 12b. Les produits sont amenés en 19a, de la sole fixe 14a sur la sole tournante 14b d'où par un dispositif de raclettes, ils sont a- cheminés vers des moyens de transport.
Les flèches indiquent les trajectoires de l'air et des gaz vers le conduit central 23 d'évacuation.
Cette disposition du tirage central par 23 permet également - chose paradoxale - de réchauffer des gaz évacués et éviter les condensations de vapeurs d'eau.
11 va de soi que d'autres variantes constructives peuvent être envisagées sans que pour cela on s'écarte du cadre du domaine du présent brevet pouvant se caractériser par ce qui suit REVENDICATIONS.
1 ) Four à cuve de hauteur réduite caractérisé en ce que le four à cuve de section utile circulaire mais qui peut être aussi annulaire est soumis à un tirage dont le taux de dépression est établi de manière que la vitesse acquise par le courant gazeux à travers les lits ou couches des ma- tières enfournées soit capable et suffisante d'une part d'éviter la forma- tion d'oxyde de carbone en même temps que d'autre part obtenir à l'entrée du ventilateur d'aspiration, une température des gaz d'évacuation inférieure à cent degrés Centigrades environ.
2 ) Four à cuve de section utile circulaire suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'en vue d'obtenir un tirage réparti sur toute la surface utile du four à cuve, la partie supérieure de ce dernier, débou- che dans une chambre centrale formée par la périphérie intérieure d'un an- neau-creux en forme,de tore formant diffuseur de tirage et comportant à cet effet dans la paroi de sa périphérie ,intérieure, des ouvertures radiales sy- métriques débouchant dans des compartiments radiaux cloisonnés entre-eux communiquant individuellement par d'autres ouvertures radiales et symétri- ques de leur paroi extérieure avec des conduites d'aspiration symétriquement disposées et reliées à une conduite collectrice raccordée au ventilateur d'.as- piration.
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OVEN WITH REDUCED HEIGHT TANK.
It is known that in the shaft furnaces used for the cooking of certain materials, lime for example 9 dolomite cupolas, etc., the following drawbacks are observed
1 - To prevent the gases from escaping at a high temperature, it is necessary to provide a large tank height.
2 - The fuel and the material to be treated being loaded into the furnace by stacked beds., The combustion gases always contain a considerable quantity of carbon monoxide due to the well-known reaction C02 + C = 2 CO, this reaction being caused by the action of the fuel at high temperature on the carbon dioxide (CO 2) produced by the combustion of the lower layers.
± - The removal of materials is often difficult and complicated,
The present patent relates to a shaft furnace of reduced height making it possible to remedy the drawbacks mentioned above owing to the novelty on the one hand in its embodiment and on the other hand in the means used. work whose achievements and behavior ensure the most economical operation of the oven at the same time as obtaining quality products,
For this purpose, it is known that "when dividing any piece P having an outer surface S into x geometrically similar parts, the total outer area of the new pieces increases as the cube root of the number of pieces.
The increase in area of a cube of 100 mm divided into 1000 cu-
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bes of 1 cm side will therefore be 10 or 3 1000f'a
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It therefore follows from this rule that if in a shaft furnace or the like, the material is crushed into smaller pieces, the external surface of the pieces is considerably increased, the contact of the hot gases with the material to be fired is much more intimate and it is thus possible to completely strip the gases of their sensible heat by using much lower ovens.
This stripping is further activated by the fact that the gases are also divided by the small pieces of the materials being processed and that consequently the heat transfer takes place even more rapidly than the rule indicated above makes it possible.
It results from experiments that when the matter is divided into 50 parts, the transmission of heat which theoretically should take place.
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re in the ratio of \ -y 50 or 398 is done in the ratio of 1 to 10.
In this type of low-height furnace9 that is to say of reduced height, the presence of CO in the combustion gases is avoided:
1) because the furnace is low, the gases only have to pass through reduced layers of fuel9
2) because the reaction CO 2 + C = 2 CO does not take place instantly, it is possible to avoid the formation of CO by giving the gases a speed several times greater than the speed generally admitted in ordinary furnaces.
It goes without saying that in a furnace of this construction the draft of an ordinary chimney is insufficient to overcome the resistance of the furnace.
Use is therefore made of a ventilator calculated in such a way as to suck the gases under a depression such that the speed is sufficient to prevent the formation of carbon monoxide and that the temperature of the gases at the inlet of the ventilator. does not exceed 100.
It is also important that the fan draft is evenly distributed over the entire useful surface of the oven. To achieve this result it is possible to place at the upper part a metal part forming a draft diffuser so that it is also made by four9 eight or sixteen openings arranged symmetrically, each provided with a register and connected to a ring. hollow forming a dust chamber which is itself connected to the fan.
It is also essential for good operation that the raw material and the fuel are evenly distributed in the furnace in very regular and uniform beds. This is achieved by using a dispersion cone provided at the top with a central opening and on its conical face with orifices as well as stops as will be described below.
In order to bring out the above description more clearly, the appended drawings represent schematically, by way of explanation and without limitation, the realization of the object of the invention as well as the realization of the means used in their details of execution.
For this purpose, FIG. 1 schematically shows a sectional elevation along the vertical axis of a shaft furnace with a circular useful section produced in accordance with the invention.
The Fg. 2 shows the plan view on a larger scale of a section along II - II FIG. 1 in the draft diffuser.
The Fg. 3 represents a view similar to that of Fg. 3 in an alternative embodiment of the draft diffuser.
The Fg. 4 shows the plan view on a larger scale of the cone of dispersion of the materials being loaded into the shaft furnace.
The Fg. 5 represents a section in elevation along V - V Fg. 4.
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The Fg. 6 represents a view similar to the view of Fg. 4 in an alternative embodiment and Fg. 7 a section in elevation along VII - VII Fg. 6.
The Fg. 8 schematically represents a sectional elevation along the vertical axis of a shaft furnace with an annular useful section.
Referring to Fg. 1, 2, 59 6y 1 represents the shaft furnace of circular useful section and 2 its lining made of refractory materials.
By 3 is designated the draft diffuser affecting the shape of a hollow ring or torus, see Fg. 2, comprising radial internal partitions 4 forming the chambers 3a 'respectively 3b into which open the openings 5a respectively 5b made in the wall 5 of the internal periphery of the draft diffuser 3.
The chambers 3a and 3b communicate on the other hand through the openings 6a respectively 7b of the wall of the outer periphery of the draft diffuser 3 with the outer ducts 6 respectively 7 connecting to the pipe 8 connected to the non-suction fan. represented.
The Fg. 3 represents a constructive variant of Fg. 2 in that a second series of four concentric compartments 13a, 13b, 13c, 13d, separated by partitions 4a interposed between the wall 5 and the wall of the inner periphery 15 of the draft diffuser 3 in which the openings are provided gas inlet 15a, 15b, 15c, 15d, the openings 5a, 5b, remaining in the wall 5 to finally bring the gases through 6a and 7b into the conduits 6 respectively 7 connected to the piping 8 as shown below. above.
In Fg. 4 and 5 is represented by 10, the cone of dispersion of materials in the shaft furnace. This dispersion cone 10 shown schematically on Fg. 1 is carried out for example according to Fg. 4 and 5 and has for this purpose a central opening 10a at the top and on the peripheral conical face of the openings 10b, the lower edge of which has a stop constituted by a projection 10c.
The Fg. 6 and 7 represent a constructive modality of Fg. 4 and 5 in that the dispersion cone 21 opens the central opening 21a at the top, has on the conical face two series of openings 21b with stops 21c arranged one above the other in parallel horizontal planes but offset in the circumferential direction, for the purpose which will be indicated in what follows when describing the mode of operation of the shaft furnace.
The lower part of the shaft furnace see Fg. 1 is provided with a fixed hearth 14 surmounted by a cone 12 perforated by the openings 12a to provide the air necessary for combustion. By 20 is shown a metal ring, perforated or not, where the material cools completely before being unloaded at 19 and stored in a hopper 16 provided in its lower part with an orifice 17 opening above a conveyor 18. .
By 2a are represented the columns or uprights supporting the shaft furnace from the ground.
At Fg. 8 shows in a constructive variant a shaft furnace of annular useful section.
The actual oven is represented by 1a and 22 by the outer coating. 9 is the loading hopper and 10d the cone of. distribution of materials supported by a ring 10 pierced with openings 10f for the passage of gases. In the center of the furnace, there is a chimney 22a made of refractory materials, the central duct 23 of which is directed by the duct 24 towards the suction of the fan. By 20a is represented a perforated metal crown or not similar to 12 in Fg. 1.
The fixed sole 14a provided with air inlets is surmounted by a cone 12b formed of inclined grid bars and below is arranged ;; a rotating base 14b driven by. a set of teeth 14c at the periphery of which
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19a discharge the products withdrawn from the fixed base 14a, and from where they are discharged by scraper not shown in wagons or other suitable transport facility.
By 22a are represented the columns or uprights supporting the shaft furnace of annular useful section.
The operation of the shaft furnace of circular useful section shown in Fg. 1 is understood as follows:
The materials discharged from the hopper 9 are distributed evenly in the oven, thanks to the dispersion cone 10 or 10a.
As combustion is always less active in the center of the oven, which has greater resistance to gas flow than in places located near the wall, the presence of the draft diffuser 3 makes it possible to standardize the draft and the cooking. over the entire circular useful section of the shaft furnace.
The combustion air is supplied through openings possibly made in the metal ring 20 of the furnace and through the openings 12a of the cone 12 surmounting the fixed hearth 14. The products supplied at 19 fall into the hopper 16 and are taken up. by the carrier such as 18.
In the shaft furnace with an annular useful section see Fg. 8 the materials discharged into the hopper 9 fall on the distribution cone 10a and the in the useful section of the oven. Fresh air for combustion enters through the openings in the wall 20a and through the inclined grate bars 12b. The products are brought in at 19a, from the fixed hearth 14a to the rotating hearth 14b from where, by a scraper device, they are conveyed to means of transport.
The arrows indicate the trajectories of the air and the gases towards the central exhaust duct 23.
This arrangement of the central draft by 23 also makes it possible - paradoxically - to heat the evacuated gases and prevent the condensation of water vapors.
It goes without saying that other constructive variants can be envisaged without thereby departing from the scope of the field of the present patent which may be characterized by the following CLAIMS.
1) Reduced height shaft furnace characterized in that the shaft furnace of circular useful section but which can also be annular is subjected to a draft, the depression rate is established so that the speed acquired by the gas current through the beds or layers of the materials in the oven is capable and sufficient on the one hand of avoiding the formation of carbon monoxide at the same time as, on the other hand, to obtain a temperature exhaust gases below approximately one hundred degrees Centigrade.
2) Shaft furnace of circular useful section according to claim 1, characterized in that, in order to obtain a draft distributed over the entire useful surface of the shaft furnace, the upper part of the latter opens into a central chamber formed by the inner periphery of a hollow ring in the form of a torus forming a draft diffuser and comprising for this purpose in the wall of its inner periphery, symmetrical radial openings opening into radial compartments partitioned with one another communicating individually through other radial and symmetrical openings in their outer wall with symmetrically arranged suction pipes and connected to a collecting pipe connected to the suction fan.
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