Four à tambour rotatif à axe incliné pour le séchage, la torréfaction et la cuisson des matériaux minéraux et organiques. Les. fours. à. tambour rotatif employés pour la cuisson, le séchage ou la torréfaction des différents matériaux, et qui sont consti tués par un tambour cylindrique ou cylindro- conique .à axe horizontal qui contient les matières à cuire, tandis que la source de chaleur est à l'extérieur de ce tambour, pré sentent, en général, les inconvénients sui vants 10 La cuisson est discontinue et il est né cessaire de vider plus ou moins complètement l'appareil avant d'y introduire la matière à traiter,
alors que cette dernière est, en géné ral, préparée elle-même dans une installation fonctionnant d'une manière continue.
20 La puissance du four est, en général, sensiblement proportionnelle à sa. surface de chauffe, c'est-à-dire au produit de ses dimen sions linéaires. Pour obtenir de grandes puis sances, on est obligé d'augmenter considéra blement les dimensions et surtout la longueur du tambour, et on est limité dans cet ordre d'idées par la résistance mécanique du tam bour qui est soumis à la fois au feu et à la flexion entre ses appuis qui tournent sur le, galets. La déperdition de chaleur par rayon nement et convection de la fumisterie aug mente à peu près proportionnellement à la puissance de l'appareil.
La présente invention a pour but de remé dier à ces défauts. Elle concerne un four à tambour rotatif à axe incliné pour le séchage, la torréfaction et la cuisson des matériaux minéraux ou organiques.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple et schématiquement. une forme d'exécution de l'invention.
La fig. 1 en est une vue en élévation. coupe longitudinale; La fig. 2 est une vue en coupe par C-D de la fig. 1; La fig. 3 est une vue en coupe par E-T de la fig. 1; La fig. 4 représente l'extrémité de sortie du tambour, pourvue d'un obturateur avec des orifices de diamètres différents; La fig.- à représente une coupe transver sale du tambour; La fig. 6 montre le développement d'une partie du tambour.
Le four représenté comporte: Un tambour cylindrique 1 dont l'axe 2 est légèrement incliné sur l'horizontale et ter miné à ses deux extrémités par deux troncs de cône, dont l'un 3 sert ià l'introduction 14 l'autre 4 à l'évacuation de la matière traitée.
Le tambour porte deux couronnes de rou lement 7 et 8. La couronne 7, située près de l'enfournement, tourne sur deux galets 9 et 10 à gorge conique, qui empêchent le tam bour de glisser vers l'aval. La couronne 8, située du côté .défournement. est cylindrique et tourne sur deux galets cylindriques 11 et 12, de façon -à permettre la libre dilatation de l'appareil.
Le tronc de cône d'introduction 3 est muni d'une spire à faible pas 13, permettant, le cas échéant, de refouler la matière introduite vers l'intérieur, quand le point bas de l'orifice de détournement -est à un niveau supérieur au point bas de l'orifice d'enfournement.
Cette spire a_ses génératrices perpendicu laires à l'axe de rotation. La longueur de ces génératrices peut être supérieure au rayon de la section droite du cône correspondante. Son pas très faible lui permet de faire deux tours autour de l'axe entre la grande base du cône et la moitié de la hauteur du cône. Il est nécessaire qu'elle n'aille pas jusqu'à l'orifice d'introduction, de manière à permettre une certaine accumulation de matière entre son extrémité et celle du cône.
Une couronne dentée 19 sert à faire tour ner le tambour.
La partie du tambour située au-dessus du foyer 20 est lisse extérieurement et munie à l'intérieur de petites ailettes 14, parallèles à l'axe, qui n'ont pour but que de remuer la matière sans provoquer son mouvement dans un sens axial. La partie du tambour qui est située en dehors du foyer est traversée par des tubes 15, dirigés perpendiculairement à son axe et qui sont régulièrement décalés, comme repré senté dans fig. 3, 5 et 6. Dans la fig. 1, ces tubes ont tous été dessinés dans la même di rection.
Les tubes servent de retour de flamme et permettent d'augmenter la surface de chauffe, sans augmenter les dimensions exté rieures de l'appareil. Pour obliger les gaz des cendants @à passer par les tubes et non entre le tambour et les parois du fourneau, ces der nières portent, de part et d'autre, une rangée de briques .à nez<B>16</B> sur lesquelles une pla que d'amiante 17, maintenue par une barre -de fonte 18, forme joint.
Les gaz de combustion, après leur des cente par les tubes, sont recueillis dans une boîte à fumée 21, séparée du foyer par une cloison 30 et d'où ils sont évacués :à la che minée par le carneau 22.
Un thermomètre 23, constamment plongé dans la matière placée près de l'orifice de sortie, en donne à tout instant la tempéra ture.
Pour le traitement des matières forte ment collantes ou entremêlées, qui risque raient de se coller aux tubes immédiatement après leur introduction et de provoquer ainsi un engorgement, le four peut être construit de façon :à ce que l'introduction se fasse par le cône adjacent @à la partie lisse du tambour située au-dessus du foyer, l'inclinaison de l'axe étant alors dirigée en sens contraire du cas précédent.
La pente, qui provoque l'écoulement lent de la matière, de même que la, rotation, ont tendance à sélectionner la matière dont les plus gros morceaux, moins rapidement cuits, séjournent au raccordement du cône d'évacuation et du cylindre, jusqu'à ce que la diminution de leur densité, causée par le séchage, leur permette de remonter.
Il peut être utile, dans le cas de cuisson du plâtre, de mélanger à la matière grossière ment pulvérisée et contenant encore quelques morceaux de la grosseur d'un neuf de pigeon, quelques boulets métalliques qui les décapent progressivement et avancent ainsi leur cuis son. Le poids de ces boulets peut être réglé de telle sorte qu'ils ne peuvent pas concasser les morceaux crus, mais seulement en détacher la partie cuite extérieure.
Le fonctionnement d'un tel four est le suivant: L'appareil est mis en mouvement.
La matière est introduite par le tronc de cône 3 jusqu'à ce qu'elle soit prête à déborder par l'orifice 4. Le foyer est allumé.
Quand la matière à traiter a atteint la température voulue, on introduit à nouveau d'une façon continue de la matière non trai tée par le cône 3, et on provoque ainsi l'éva cuation de la matière traitée. Quand la tem pérature de cette dernière a tendance à bais ser, on diminue l'alimentation et on force cette dernière dans le cas contraire.
Il y a intérêt dans certains cas, surtout au point de vue de la surveillance de la tem pérature de séchage ou de cuisson, à faire fonctionner le four à. axe incliné, d'une façon semi-continue, par charges et évacuations fractionnées, notamment pour la cuisson du plâtre. Il est bon dans ce cas que les quantités évacuées et introduites soient assez faibles par rapport à la masse contenue dans le tam bour, de façon que les grains crus aient une durée moyenne de séjour dans le tambour, as sez grande pour permettre leur cuisson com plète par contact avec les parois du tambour et avec la masse déjà cuite.
Ainsi pour un four dont le tambour aurait lm 60 de diamè tre et 7 mètres de longueur et capable de produire environ 3 tonnes à l'heure de plâtre cuit, on peut porter le poids moyen du plâtre en traitement à 9 tonnes et introduire et éva cuer toutes les 20 minutes, une masse corres pondant à 1000 kg de plâtre cuit.
Pour ce procédé, on sa servira avantageu- sement d'un four qui tient compte des. points suivants: 1o L'inclinaison du tambour doit être telle que le bord supérieur de l'orifice d'évacuation soit au même niveau que le bord inférieur de l'orifice d'introduction.
20 Emploi d'un système de fermeture per mettant de faire varier le diamètre de l'ori fice d'évacuation.
<B>30</B> Le tambour sera incliné de telle façon que la matière sera introduite dans la partie non-tubée du tambour.
40 Emploi entre les tubes de retour de flamme d'ailettes remontant constamment vers la partie non tubée la matière qui se trouve dans la partie tubée et qui y retourne ensuite par gravité après s'être mélangée avec la matière fraîche dans la partie non tûbée.
50 Groupement spécial des tubes permet tant la fixation facile des ailettes sur la ca landre, facilitant leur action sur la matière en traitement et améliorant la conservation de l'appareil pendant son fonctionnement.
Dans les fig. 4 à 6, montrant les disposi tions mentionnées sous 20, 40 et<B>50:</B> 24 sont les ailettes, 15 les séries de tubes, 25 un dis que pivotant sur un axe excentré 29 (fig. 4), 26 et<B>27,</B> des ouvertures de diamètres diffé rents, 28, un secteur plein placé en regard de l'orifice de sortie du four.
La réalisation du deuxième moyen con siste en un disque 25 pivotant autour d'un axe excentré 29 (fig. 4) et portant des ou vertures de diamètres différents 26, 27, parmi lesquelles on peut choisir celle qui correspond à l'importance de la charge introduite et éva cuée. Un secteur plein 28, placé en regard de l'orifice de sortie, s'oppose à l'évacuation pen dant la cuisson.
La réalisation du quatrième moyen con siste en une série d'ailettes 24. intercalées en tre les tubes (fig. 5 et 6).
La réalisation du cinquième moyen est obtenue en n'employant dans chaque virole que deux systèmes d'ailettes rectangulaires, les deux systèmes d'ailettes de la virole sui vante étant décalées de 45 par rapport à celles de la virole précédente, ainsi que l'in dique le développement de la calandre de la fig. 6. Le groupement des têtes de tubes sur la calandre permet aux tubes de déplacer 1o- calement cette dernière en cas de dilatation inégale des tubes par rapport à la calandre, ce qui ne pourrait pas se faire si les abouts des tubes étaient répartis uniformément sur le cylindre.
Inclined shaft rotary drum oven for drying, roasting and baking mineral and organic materials. The. ovens. at. rotating drum used for cooking, drying or roasting different materials, and which are constituted by a cylindrical or cylindrical-conical drum with a horizontal axis which contains the material to be cooked, while the heat source is at the exterior of this drum, present, in general, the following drawbacks 10 The cooking is discontinuous and it is necessary to empty the appliance more or less completely before introducing the material to be treated,
whereas the latter is, in general, prepared itself in an installation operating continuously.
The power of the furnace is, in general, substantially proportional to its. heating surface, that is to say the product of its linear dimensions. To obtain great powers, one is obliged to considerably increase the dimensions and especially the length of the drum, and one is limited in this order of ideas by the mechanical resistance of the drum which is subjected to both fire and bending between its supports which turn on the rollers. The heat loss by radiation and convection of the smoke chamber increases approximately in proportion to the power of the appliance.
The object of the present invention is to remedy these defects. It relates to an inclined axis rotary drum oven for drying, roasting and cooking mineral or organic materials.
The accompanying drawing represents, by way of example and schematically. one embodiment of the invention.
Fig. 1 is an elevation view thereof. longitudinal section; Fig. 2 is a sectional view through C-D of FIG. 1; Fig. 3 is a sectional view through E-T of FIG. 1; Fig. 4 shows the outlet end of the drum, provided with a shutter with orifices of different diameters; Fig.- to shows a dirty cross section of the drum; Fig. 6 shows the development of part of the drum.
The oven shown comprises: A cylindrical drum 1, the axis 2 of which is slightly inclined to the horizontal and terminated at both ends by two truncated cones, one of which 3 is used for the introduction 14 the other 4 for evacuation of the treated material.
The drum carries two rolling crowns 7 and 8. The crown 7, located near the charging station, rotates on two rollers 9 and 10 with conical grooves, which prevent the drum from sliding downstream. The crown 8, located on the defourning side. is cylindrical and rotates on two cylindrical rollers 11 and 12, so as to allow free expansion of the device.
The truncated introduction cone 3 is provided with a low pitch coil 13, allowing, if necessary, to force the material introduced inwards, when the low point of the bypass orifice is at a level. higher than the low point of the charging opening.
This turn has its generators perpendicular to the axis of rotation. The length of these generatrices may be greater than the radius of the cross section of the corresponding cone. Its very low pitch allows it to make two turns around the axis between the large base of the cone and half the height of the cone. It is necessary that it does not go as far as the introduction orifice, so as to allow a certain accumulation of material between its end and that of the cone.
A toothed ring 19 is used to turn the drum.
The part of the drum located above the hearth 20 is smooth on the outside and provided on the inside with small fins 14, parallel to the axis, the only purpose of which is to stir the material without causing its movement in an axial direction. . The part of the drum which is located outside the hearth is crossed by tubes 15, directed perpendicular to its axis and which are regularly offset, as shown in fig. 3, 5 and 6. In fig. 1, these tubes have all been drawn in the same direction.
The tubes serve as a flashback and allow the heating surface to be increased without increasing the external dimensions of the appliance. To force the ash gases @ to pass through the tubes and not between the drum and the walls of the furnace, these last carry, on both sides, a row of bricks. <B> 16 </B> on which an asbestos pla that 17, held by a bar -de cast 18, joint form.
The combustion gases, after their centering by the tubes, are collected in a smoke box 21, separated from the hearth by a partition 30 and from where they are evacuated: at the chimney by the flue 22.
A thermometer 23, constantly immersed in the material placed near the outlet orifice, gives its temperature at all times.
For the treatment of strongly sticky or intermixed materials, which could stick to the tubes immediately after their introduction and thus cause clogging, the furnace can be constructed in such a way: that the introduction takes place through the adjacent cone @ to the smooth part of the drum located above the hearth, the inclination of the axis then being directed in the opposite direction to the previous case.
The slope, which causes the material to flow slowly, as well as the rotation, tend to select the material whose larger pieces, less quickly cooked, remain at the connection of the discharge cone and the cylinder, until that the decrease in their density, caused by drying, allows them to rise.
It may be useful, in the case of firing plaster, to mix with the material coarsely pulverized and still containing a few pieces of the size of a new pigeon, a few metal balls which pickle them progressively and thus advance their cooking. The weight of these balls can be adjusted so that they cannot crush the raw pieces, but only detach the cooked outer part.
The operation of such an oven is as follows: The apparatus is set in motion.
The material is introduced through the truncated cone 3 until it is ready to overflow through the orifice 4. The fire is on.
When the material to be treated has reached the desired temperature, untreated material is again continuously introduced through cone 3, and thus evacuates the treated material. When the temperature of the latter tends to decrease, the feed is reduced and the latter is forced in the opposite case.
It is advantageous in certain cases, especially from the point of view of monitoring the temperature of drying or cooking, to operate the oven at. inclined axis, in a semi-continuous manner, by fractional charges and evacuations, in particular for the firing of plaster. It is good in this case that the quantities evacuated and introduced are small enough compared to the mass contained in the drum, so that the raw grains have an average duration of stay in the drum, as large to allow their cooking com plete by contact with the walls of the drum and with the already cooked mass.
Thus for a kiln with a drum of 60 meters in diameter and 7 meters in length and capable of producing about 3 tons per hour of fired plaster, we can increase the average weight of the plaster in treatment to 9 tons and introduce and evacuate. bake every 20 minutes, a mass corresponding to 1000 kg of baked plaster.
For this process, an oven which takes into account the. following points: 1o The inclination of the drum must be such that the upper edge of the discharge opening is at the same level as the lower edge of the introduction opening.
20 Use of a closure system allowing the diameter of the discharge opening to be varied.
<B> 30 </B> The drum will be tilted so that the material will be introduced into the non-cased part of the drum.
40 Use between the flame-back tubes of fins constantly moving up towards the uncased part the material which is in the cased part and which then returns there by gravity after having mixed with the fresh material in the non-cased part.
50 Special grouping of the tubes allows both the easy fixing of the fins on the cartridge, facilitating their action on the material being treated and improving the conservation of the apparatus during its operation.
In fig. 4 to 6, showing the arrangements mentioned under 20, 40 and <B> 50: </B> 24 are the fins, 15 the series of tubes, 25 a disk pivoting on an eccentric axis 29 (fig. 4), 26 and <B> 27, </B> openings of different diameters, 28, a solid sector placed opposite the outlet of the furnace.
The realization of the second means consists of a disc 25 pivoting about an eccentric axis 29 (FIG. 4) and carrying or vertures of different diameters 26, 27, from which one can choose the one which corresponds to the importance of the load introduced and evacuated. A solid sector 28, placed opposite the outlet orifice, opposes the discharge during cooking.
The realization of the fourth means consists of a series of fins 24. interposed between the tubes (fig. 5 and 6).
The realization of the fifth means is obtained by employing in each shell only two systems of rectangular fins, the two systems of fins of the following shell being offset by 45 with respect to those of the previous shell, as well as the indicates the development of the grille of FIG. 6. The grouping of the tube heads on the shell allows the tubes to move the shell 1o- stall in the event of unequal expansion of the tubes relative to the shell, which could not be done if the ends of the tubes were distributed evenly over the shell. the cylinder.