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PERFECTIONNEMENTS AUX BRIQUES DE GARNITURES POUR RECUPERATEURS DE
CHALEUR.
L'invention vise des briques de garnitures et des garnitures fabriquées avec des briques pour les récupérateurs'de chaleur. Elle con- cerne plus particulièrement une brique perfectionnée et une garniture en croisillons.faite à l'aide de ces briques.
Dans les récupérateurs de chaleur industriels on emploie la plupart du temps des briques normales rectangulaires placées en rangées linéaires horizontales superposées, chaque rangée coupant à angle droit les rangées supérieure et inférieure. On obtient ainsi ce que l'on peut appeler une construction en croisillons. Ainsi qu'on le sait, les gaz très chauds provenant d'un foyer ou d'un four traversent une chambre remplie avec une telle garniture en croisillons pendant un certain temps pendant lequel les briques réfractaires absorbent de la chaleur. Ensuite on envoie le courant de gaz chauds à un autre récupérateur et l'on fait passer de l'air à travers la chambre dont les briques ont été préalablement ainsi chauffées .
La chaleur emmagasinée par les briques est cédée à l'air et le réchauffe avant qu'il ne soit utilisé pour la combustion.
Un seul régénérateur de ce type peut nécessiter l'emploi de plusieurs milliers de briques. Aussi., quoique l'on ait reconnu'que des briques de forme spéciale soient plus efficaces que les briques classi- ques rectangulaires, le prix élevé de la fabrication des briques.spéciales ne justifie pas la généralisation de leur emploi, sans compter la fragilité qui en résulte pour la construction et la nécessité de recourir à une main-d'oeuvre spécialisée pour leur pose.
L'invention a pour objet une brique perfectionnée qui supprime un grand nombre des inconvénients des briques rectangulaires et qui possède les avantages importants.de plusieurs des briques spéciales proposées jus- qu'ici,, tout en étant relativement peu coûteuse à fabriquer et susceptible d'être mise en place avec la même facilité que. les- briques rectangulaires .
En outre, ces briques tout en constituant.une garniture de briques très solide n'ont pas une fragilité telle qu'elles puissent donner lieu à un
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nombre excessif de briques cassées pendant la fabrication, la manipulation ou l'usage. Du fait que l'invention fait appel à certaines caractéristiques désirables proposées jusqu'ici, on pourrait penser qu'elle a quelque simili- tude avec d'autres briques comportant également ces caractéristiques. Mais étant donné que la brique suivant l'invention supprime les difficultés qui empêchaient jusqu'ici d'utiliser ces caractéristiques, elle constitue un progrès incontestable par rapport aux types de briques connus.
L'invention a, en outre, pour objet une nouvelle garniture de briques constituée à l'aide des nouvelles briques précitées.
L'invention sera mieux comprise en se reportant aux dessins annexés sur lesquels on a représenté schématiquement à titre d'exemples di- vers modes de réalisation de l'invention.
La figure 1 est une perspective d'un type de bloc suivant l'in- vention qui, dans ce qui va suivre, est quelquefois désigné par "bloc tandem".
La figure 2 en est une élévation.
La figure 3 est une coupe par III-III de la figure 2.
La figure 4 est une perspective d'un bloc analogue..-mais- plus court qui, dans ce qui suit, sera désigné parfois par "bloc simple".
La figure 5 est une variante du bloc tandem.
La figure 6 est un plan vu par dessus d'une partie d'une gar- niture en croisillons construite à l'aide des blocs tandems de la figure 1
La figure 7 est une vue en perspective d'une garniture en croi- sillons qui, dans l'exemple représenté, est faite à l'aide des blocs de la figure 4 mais qui peut également être exécutée avec d'autres types de blocs.
La figure 8 est une perspective d'une variante du bloc simple.
La figure 9 est une vue par en-dessus d'un croisillon fait avec le bloc précité.
La figure 10 est une vue en perspective d'une garniture en croi- sillons faite avec les briques de la figure 6. Suivant l'invention, les briques ou blocs sont faits en toutes matières usuelles et de préférence ré- fractaires telles que les matières généralement utilisées pour les briques de garnitures, la composition des briques n'ayant en elle-même rien de nou- veau .
Si l'on se reporte aux figures 1à 4., on voit que les briques, désignées dans leur ensemble par 2, sont de section octogonale mais n'ont pas. cependant en coupe la forme d'un octogone régulier puisque tous les cô- tes et tous les angles ne sont pas égaux entre eux. On voit qu'il existe deux côtés allongés 3 et perpendiculairement à ceux-ci, deux faces 4 supé- rieure et inférieure très étroites formant en réalité les facettes supérieu- re et inférieure des angles formés par les deux faces obliques supérieures 5 et les deux faces obliques inférieures 5.
En d'autres termes, on peut dire que chaque brique est constituée par une partie centrale rectangulaire portant une crête le long de ses côtés supérieur et inférieur, cette crête ayant des côtés inclinés, mais, au lieu que l'intersection des côtés forme un bord coupant, ces côtés se terminent par des facettes étroites supérieu- re et inférieure 4. pour plus de simplicité la crête supérieure sera désignée dans son ensemble par 5a et la crête inférieure par 5b.
En un point situé au milieu de la longueur de la brique, les crêtes 5a et 5b,sont entaillées jusqu'à une profondeur égale sensiblement à la moitié de la distance verticale des facettes 4 à la base des crêtes respectives. Ces encoches, 6, ont des côtés Qpposés inclinés 7'et un fond 8 qui est plat à la fois dans le sens transversal et dans le sens longitudi- nal de la brique, La pente des surfaces 7 est égale à celle des faces 5 de sorte que, lorsque l'on place:
bord sur bord deux briques semblables, de champ, les encoches de l'une se superposant à celles de l'autre, là face 5 de la crête de chacune des briques vient épouser la forme de la face 7 cor-
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respondante de l'encoche de l'autre brique, tandis que les deux surfaces pla- nes 8 sont en contact. Ceci a pour effet d'enclancher les briques les unes avec les autres en permettant à l'assemblage de résister aux efforts latéraux ou longitudinaux. Une construction solide peut dont être ,obtenue sans gran- de habileté ni attention.
Non seulement chaque bloc ou brique porte une encoche médiane mais chaque extrémité de brique ou de bloc porte également une encoche qui a une forme correspondante à celle que l'on obtiendrait en coupant par¯le travers la brique au milieu de l'encoche médiane. En d'autres termes , si l'on place bout à bout deux briques, leurs extrémités réunies laissent en- tre elles une encoche dont la forme est la même que l'encoche médiane de chacune des briques. Par suite les extrémités sont complémentaires . Les faces de cette encoche d'extrémité correspondant aux faces 7 sont appelées 7' et le méplat de chaque extrémité, égal en longueur à la moitié du méplat 8, est apellé 8'.
Les briques ou blocs ainsi constitués sont posés à la manière représentée .sur les figures 6 et 7,les blocs étant placés en rangées al- ternées perpendiculaires les unes aux autres et les diverses rangées dispo- sées à un même niveau étant espacées l'une de l'autre. Les encoches com- plètes ou celles qui sont formées par deux demi-encoches des extrémités voi- sines reçoivent toujours une encoche complète de la brique placée au-dessus ou une encoche formée par deux demi-encoches des extrémités adjacentes de deux briques successives. La garniture ainsi constituée forme un enclan= chement parfait et les briques ne peuvent absolument pas se décaler.
De préférence on pose les briques de .façon que une sur deux des rangées soient dans un même plan vertical., en formant ainsi des cheminées verticales qui, comme on le voit figure 6, sont sensiblement carrées..Aux niveaux de la construction tinsi réalisée auxquels les briques d'une ran- gée s'encastrent sur celles de la rangée inférieure, la surface disponible pour l'écoulement des gaz est sensiblement la même que la surface disponi- ble aux niveaux où les briques ne s'encastrent pas les unes dans les autres.
Ceci est¯dû au fait que les briques sont plus épaisses entre les niveaux auxquels'se font les encastrements et que, à ces niveaux d'en- castrement les surfaces 5 de l'arête inférieure de la rangée supérieure sont inclinées en sens inverse des surfaces 5 de l'arête supérieure de la rangée inférieure. En d'autres termes, aux niveaux où se fait l'encastre- ment, la surface.laissée libre va en s'élargissant vers le haut entre les parties supérieures de deux rangées parallèles, mais s'élargit vers le bas entre les parties inférieures des deux rangées qui coupent les premières et ces inclinaisons inversées se compensent de façon que la surface libre offerte à l'écoulement des gaz reste sensiblement constante.
Cette dispo- sition tend, en même temps, à assurer un balayage efficace des surfaces ré- fractaires par les gaz et ce qui assure par suite un bon échange thermique.
Les parties qui forment des crêtes ne présentent pas seulement les avantages précités mais ont encore l'avantage de ne pouvoir emmagasiner facilement un volume appréciable de poussières et elles présentent en outre un contour en forme de lignes de courant tendant à accroître l'action de balayage des parois mentionnées ci-dessus et à réduire la résistance oppo- sée au courant gazeux.
Si l'on veut, on peut dire également que les. for- mes des briques sont telles qu'elles opposent une résistance réduite à la circulation de l'air par rapport aux briques courantes, et que l'air tend à mieux en épouser les contours ce qui évite dans une grande proportion les tourbillons et les poches d'air. -
Quoique l'on connaisse bien les avantages que présentent en gé- néral les formes de ce genre, la brique qui fait l'objet de l' invention est tout à fait spéciale en raison du fait que les encoches ou entailles des briques n'occupent qu'une partie de la hauteur de la crête dans laquel- le elles sont formées.
Les surfaces 8 sont à une-hauteur.située sensible- ment au milieu entre les facettes supérieures 4 et la base constituée par la ligne qui joint les extrémités des faces 3. On remarquera également qu'en
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raison de leur forme octogonale., limitée par des facettes 4 au lieu que les faces 5 se coupent suivant un bord aigu,les briques sont moins fragiles le long de leurs bords supérieur et inférieur et s'ébrèchent moins facile- ment ou sont moins facilement endommagées par la chaleur ou les gaz du foyer.
Un important avantage de la brique qui fait l'objet de l'inven- tion 'est que la brique peut être obtenue par moulage ou pression d'une matiè- re céramique compacte ou même sèche. Les encoches et autres parties des blocs ont une forme telle que l'on peut sans difficulté remplir les presses entièrement du mélange réfractaire, comme on le fait pour la fabrication des briques ordinaires. En outre ces briques peuvent être empilées pour leur cuisson aussi facilement que les briques normalés car elles ne présentent pas d'irrégularités de forme de nature à nécessiter une disposition spéciale de four de cuisson ou un traitement spécial.
En outre les briques sortant des presses à l'état cru ne sont pas assez fragiles pour nécessiter des pré- cautions spéciales pendant leur manipulation ou leur cuisson et les pertes au feu ne sont pas excessives.'
Ces formes de briques peuvent être obtenues aisément et à un prix comparable aux briques normales; elles peuvent être posées aussi faci- lement que les briques rectangulaires et même plus car il est impossible de leur assembler autrement que de la façon correcte et elles s'encastrent pour résister aux efforts latéraux; elles présentent de grands avantages au point de vue de l'écoulement des gaz, de la transmission de la chaleur et de la tendance à l'accumulation des poussières.
Elles peuvent donc rempla- cer avantageusement et économiquement les briques normales en procurant des avantages que l'on ne pouvait obtenir jusqu'ici qu'à l'aide de formes plus coûteuses ou difficiles à obtenir.
Sur les figures 1 et 2 on voit plus particulièrement ce que l' on peut appeler une brique "tandem", ce qui veut dire qu'elle a une longueur double. Ce type de brique parait préférable. Mais on peut aussi fabriquer des briques simples telles que celles représentées figure 4, qui correspon- dent à la moitié d'une brique de la figure 1 dans le sens de la longueur.
La brique de la figure 4 a la même section transversale que celle des figu- res 1 et 2 et ses extrémités sont identiques, mais elle ne renferme aucune encoche complète sur sa longueur. Chaque extrémité porte une demi-encoche comme on l'a expliqué plus haut. Sur cette figure, on voit en 10 les larges faces, en 11 les faces inclinées et en 12 les facettes supérieures et infé- rieures . A la partie supérieure et à la partie inférieure se trouve une crê- te tronquée et chaque extrémité de cette crête est entaillée suivant une fa- ce inclinée 13 jusqu'à un méplat 14 à une hauteur intermédiaire entre le som- met et la base de la crête.
Lorsqu'on place deux briques-bout à bout, les méplats 14 forment une surface qui supporte les extrémités de deux autres briques semblables jointives placées à angle droit par rapport aux premières, et l'inclinaison des surfaces 13 est la même que celle des surfaces 11 des extrémités des briques avec lesquelles elles s'encastrent.
La figure 7 montre une garniture obtenue à l'aide de telles briques. Mais on pourrait construire une telle garniture avec les blocs représentés figure 1, sauf que, avec ces blocs de longueur double,il n'exis- te de joint entre deux briques successives qu'à un croisement sur deux avec les rangées perpendiculaires, alors qu'il existe un joint à chaque croise- ment dans la figure 7.
Avec la forme de brique de la figure 5, la brique a toujours la même section transversale et porte une encoche sur les parties formant crê- tes. Dans ce type, le bloc a la longueur tandem représentée figures 1 et 2 ou peut même être plus long. Dans ce dernier cas, il porte plusieurs en- coches complètes dans les crêtes. Les extrémités des blocs de ce type ne sont pas munies des demi-encoches représentées figure 1. Lorsqu'on pose ces briques., lejoint entre deux briques jointives se place à mi-chemin entre les croisements avec les rangées linéaires placées au-dessus et au-dessous alors qu'il est à l'endroit de ces croisements dans tous les autres types de briques précédemment décrits.
Dans la figure 5, on voit en 15 les grands côtés de la brique, en 16 les surfaces inclinées supérieures et infé-
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rieures et, en 17 .les facettes supérieure et inférieure des deux, crêtes.:..¯ On voit en 18 les-encoches qui peuvent être en nombre: quelconques, suivant. la longueur de la brique. Sur la figure on a représenté trois de ces¯..en- coches. La forme et les dimensions des encoches sont les.'mêmes que pour les types'de briques décrits plus haut. @ '..; .
Dans la variante des 'figures 8, 9 et 10 on' voit .que la crête' de la partie'supérieure de la brique porte - une encoche complète tandis' que la crête de la partie inférieure de la brique porte une demi-encoche à chaque extrémité. ' Le bloc qui est représenté ici sous formé d'un bloc "simple" renferme donc à la fois les caractéristiques de'la 'figuré 5 et celles de la figure 4-
Dans la figure 8 on voit en 20 les deux grands côtés opposes et en 21 les côtés supérieurs obliques se terminant par la facette 22:
" La crête de la brique présente en 23 une encoche à mi-distance entre ses extrémités, 1''encoche étant sembable à celles décrites dans les figures pré- cédentes. La brique de la figure 8 a une section octogonale et, à sa par- tie inférieure, sont des côtés inclinés 21' semblables aux, côtés' 21. La crête inférieure estlimitée par une facette 22'. La crête inférieure n'a pas d'encoche correspondant à l'encoche 23 de la crête supérieure; mais, en place, les extrémités de la brique sont entaillées à la manière décrite figure 1 de façon à former des encoches complémentaires 23'. Ces blocs .peuvent être posés comme on le voit figures 9 et 10, les encoches 23 étant toujours vers le haut et les.demi-encoches 23' vers-le bas.
Avec 'cette disposition, les extrémités des briques d'une,rangée,se rejoignent , 'toujours'dans l'encoche 23 de la rangée inférieure c'est-à-dire à mi- ' distance entre les extrémités des blocs de cette.rangée.inférieure. Il. en résulte un.décalage des joints des rangées. Par exemple, comme on le,- voit figures 9, 10, les extrémités des blocs des rangées supérieures sont .logées dans-les.encoches des 'rangées -perpendiculaires et les extrémités des blocs des rangées intermédiaires reposent sur le- milieu des blocs des'
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rangées perpendiculaires"inférieures.
Dans tous les modes de réalisation décrits précédemment la brique a une forme générale octogonale.
L'octogone n'est pas un octogone régulier; il est constitué; en général, en coupe, transversale, par une partie centrale rectangulaire et par deux crêtes supérieure et inférieure qui, au lieu d'avoir une arête aiglle, sont tronquées. La forme extérieure des diverses variantes est-la même et la brique peut être fabriquée à la presse, manipulée et cuite sans plus de complications que les briques courantes.
Il doit être entendu que les modifications représentées dans les diverses figures sont interchangeables. Par exemple on pourrait dans la figure 5 utiliser également la disposition de la figure 8 c'est-à-dire que les encoches de la partie supérieure se trouveraient au -milieu de la dis- tance entre les encoches de la partie inférieure. On pourrait aussi incorporer la disposition des figures 8, 9 et 10 dans des blocs de longueurs multiples; ces blocs de longueurs multiples ne sont pas nécessairement limi- tés à une longueur "tandem" (double) mais ils pourraient avoir une longueur qui serait un multiple quelconque des blocs de longueur simple.
Il doit être entendu que l'on pourrait apporter divers autres changements et modifications aux briques ou blocs sans sortir pour cela de l'esprit de l'invention.