Brevet FR2178719A1 — publié le 19731116

I1 existe actuellement de nombreux types de fours industriels et notamment de fours chauffés par radiation. Certains d'entre eux permettent de laisser les pièces en un point fixe dans le four, même après qu'elles aient atteint la température de traitement, la chambre interne dudit four étant maintenue i cette température. D'autres fours sont au contraire construits de façon å permettre une élévation très rapide de la température, jusqu'a une valeur élevée. Cette rapidité impose de porter les éléments radiants à une tempbrat re nettement supérieure à la température de traitement choisie pour les pièces. Or les éléments radiants de ces fours sont généralement constitués par des briques de matériau réfractaire présentant une grande chaleur spécifique. I1 est donc nécessaire d'écarter, très rapidement, les pièces à traiter du point de chauffage, de façon à éviter leur détérioration. Les éléments radiants sont chauffés au moyen de brûleurs qui peuvent être placés soit a l'extérieur, soit à l'intérieur du four. Lorsqu'ils sont a l'extérieur la température de traitement est limitée par la résistance des alliages métalliques ou autres matériaux employés pour la constitution du four. Lorsqu'ils sont å l'intérieur du four, ils peuvent être portés a une température très élevée, mais il est nécessaire de les isoler des autres parties du meme four, afin d'éviter la détérioration des organes de support, de fixation ou autres.Pour permettre un chauffage a des températures élevées, supérieures par exemple à 650 C, ces fours sont, par suite, composés de plusieurs parties séparées: sole, voûte, murs, brûleurs, etc., réalisées en des matériaux différents, adaptés chacun aux températures auxquelles ils doivent être portés. Les dilatations thermiques des diverses parties du four ne sont donc pas les mêmes de sorte que la réalisation d'une chambre pose des problèmes importants liés a la destruction rapide des parties portées a haute température. On est alors amené a réaliser cette chambre au moyen de nombreux éléments de petites dimensions, jux taposés de façon i pouvoir être remplacés, ce qui rend la réalisation du four complexe, celui-ci lourd et encombrant et ne permet cependant pas d'obtenir une surface uniformément radiante a une meme température. La présente invention a pour but de remédier å ces inconvénients en proposant la réalisation d'un four, dont la construction est très simple et dont la température peut facilement etre réglée a volonté et est répartie sur toute la paroi de la chambre c'est-à-dire sur tout le pourtour des pièces. Ce four est ainsi particulièrement adapté au traitement de pièces assez volumineuses pour lesquelles on a besoin d'un chauffage rapide, régu- lier et précis, à une température de l'ordre de 650 à 1400 C ou meme davantage. Cette invention a pour objet un four radiant pour traitement i température élevée, qui comporte une enveloppe en un matériau à base de fibres réfractaires ayant une très faible conductibilité thermique, qui délimite une chambre de traitement et est traversée par au moins un tube relié à l'extérieur a des conduits d'alimentation en mélange combustible et formant à l'intérieur au moins un brûleur de chauffage de la totalité de la paroi interne de ladite chambre de traitement. Dans un tel four la paroi de la chambre de traitement est formée par un matériau unique à faible conductibilité thermique qui constitue à la fois un matériau réfractaire assurant une surface de chauffage par radiation continue et un isolant qui empëche la transmission de calories entre sa surface interne radiante et l'extérieur du four. Un seul matériau joue alors le rôle de la totalité des briques de matériaux différents utilisés dans les fours habituels. L'encombrement d'un tel four est, par suite, considérablement réduit, de meme que son poids. Dans certains cas il peut etre avantageux de prévoir une armature extérieure de protection mécanique du matériau en fibres réfractaires, qui éventuellement sert de support aux conduits d'amenée de mélange, aux organes de régulation ou autres et même permet la fixation de l'ensemble du four. La description ci-dessous, de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, fera d'ailleurs apparaître plus clairement les avantages et caractéristiques de l'invention. Sur ces dessins - la Fig. 1 est une vue extérieure latérale d'un four conforme à l'invention; la Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation du four; la Fig. 4 est une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation. Conformément à l'invention, le four représenté sur les Fig. 1 et 2 comporte une enveloppe 4 en un matériau réfractaire, constitué de préférence par un feutre de fibres réfractaires, ayant une faible conductibilité thermique, inférieure par exemple à 0,18 k cal/m2/m/h/ C. Cette enveloppe délimite une chambre de trai tement 10. Elle est,dans le mode de réalisation représenté, maintenue dans une armature métallique extérieure 1 qui aune forme cylindriaue de section circulaire, fermée à ses deux extrémités par des clni- sons 2 et 3 respectivement. Au moins un tube métallique 6 est emmanché dans son épaisseur et est fixé, par exemple par soudure, dans un ajutage extérieur radial 8 de ladite armature 1. Chaque tube 6 est relié, à ltextérieur du four, des conduites d'alimentation en mélange combustible, non représentées. Il se termine dans la chambre 10 de traitement, par exemple par une collerette 12,et délimite un orifice de brûleur. Un diffuseur 14 est de préférence monté au droit de cet orifice et fixé axialement dans le tube 6. Le matériau qui constitue l'enveloppe 4 est susceptible de résister à des températures élevées et notamment à des températures supérieures a 650"C qui peuvent atteindre 15000C et meme plus. Ce matériau a toutefois un pouvoir d'isolation thermique important, de telle sorte que l'armature 1 est protégée de la chaleur issue des brûleurs, tandis que la surface interne de l'enveloppe forme, sous l'effet de cette meme chaleur, une surface de chauffage par radiation, continue. L'armature peut ainsi etre en métal, en une matière plastique ou en toute autre matière appropriée. Elle peut etre continue et recouvrir toute la surface de l'enveloppe comme le montre la Fig. 1 ou être évidée et n'entourer que certaines parties de l'enveloppe selon les besoins. L'enveloppe 4 par contre est constituée de la même manière sur toute la surface de la chambre 10. Elle peut comporter une seule couche de matériau ou, comme le montre la Fig. 2, comprendre plusieurs, deux par exemple, couches superposées 4a et 4b ayant des qualités réfractaires différentes, ces couches étant toutefois toutes réalisées en un matériau a base de fibres réfractaires de faible conductivité thermique et entourant toutes la totalité de la chambre de traitement. Bien entendu l'enveloppe peut etre constituée par plusieurs plaques d'un meme matériau juxtaposées ou fixées entre elles de façon à former une surface continue. Dans le mode de réalisation des Fig. 1 et 2, l'enveloppe cylindrique est tronquée et comporte une face latérale extérieurement plane 16 qui est percée d'une fente 18 sur toute la longueur du four. Les pièces à traiter sont introduites ou défilent dans la chambre 10 par cette fente. Elles sont soumises à la chaleur provenant de toute la surface radiante 4 qui agit ainsi sur tout leur pourtour quelle que soit leur position par rapport au brûleur. En effet, le mélange combustible est introduit dans les brûleurs 6 de façon à porter la surface interne de l'enveloppe 4 à une température au moins égale à celle du traitement mais en raison de la faible conductibilité thermique du matériau seule une mince couche ou peau de celui-ci est portée à une température élevée et l'inertie thermique du matériau radiant est très faible.Des organes de contrôle de la température de la pièce peuvent facilement commander à chaque instant le réglage de l'alimentation en mélange combustible en fonction de la température désirée. Un tel four permet donc le traitement par un chauffage ex tremement rapide de pièces fixes ou mobiles et le maintien de la température à une valeur régulière et précise. Le nombre de tubes 6 et par suite de brûleurs varie selon la forme et les dimensions du four. Il peut être limité a un seul brûleur 28 monté par exemple en regard de la fente 18 ou à deux brûleurs 6 tels que ceux des Fig. 2 et 4. Dans exemple de réalisation représenté sur la Fig. 3 le four comporte une série de brûleurs disposés deux par deux en des points diamétralement opposés, mais il pourrait être envisagé de n'utiliser dans un four de ce type qu'une seule ligne de brûleurs 28 (Fig. 1) régulièrement répartis le long d'une des génératrices du four. Le four peut également comporter plusieurs séries de brûleurs, par exemple simultanément une série de brûleurs 6 deux à deux diamétralement opposés et une ligne de brûleurs 28 montés entre les brûleurs 6 et placés soit dans un meme plan que deux de ceux-ci soit dans un plan intermédiaire. La température du ou des brûleurs est de toute façon réglée de sorte que la surface interne de l'enveloppe 4 c'est-a-dire la paroi de la chambre 10 soit entièrement chauffée et assure l'élévation de la température de la pièce par radiation sur tout son pourtour. Bien entendu la chambre 10 peut soit avoir une forme cylindrique de section circulaire comme celle représentée sur la Fig, 2, soit avoir une section différente, par exemple une section rectangulaire, carrée ou autre, soit encore avoir une forme différente. Le four peut être adapté a toutes sortes de traitements et à des pièces de formes extrêmement diverses. La fente 18 peut par exemple etre remplacée par deux fentes 20 et 22 percées dans la partie centrale de chacune des cloisons d'extrémité 2 et 3. Une pièce a traiter 24 est alors déplacée à l'intérieur du four, de l'une a l'autre de ses extrémités, en étant constamment en présence de la surface de chauffe. Dans d'autres cas le four est fermé et comporte dans sa partie centrale des moyens de support de la pièce à traiter, qui est immobile pendant tout son séjour dans le four. L'introduction et le retrait des pièces sont alors effectués par le déplacement du four lui-même ou de l'une des cloisons 2 ou 3 qui sert alors de porte. Un four de ce type est représenté sur la Fig. 4, et comprend une enveloppe 4 qui délimite une chambre ayant une forme prismatique de section rectangulaire, protégée par une armature 1 et traversée par deux tubes 6 placés dans la partie centrale de ses grands côtés. Une pièce 26, qui ici est plate, se trouve à égale distance des deux brûleurs 12 mais la totalité de sa surface reçoit de la chaleur puisque la totalité de la surface interne de l'enveloppe 4 constitue une surface radiante. L'enveloppe 4 peut etre en une seule pièce mais, de préférence, le four est réalisé au moyen d'éléments unitaires, assemblés les uns aux autres. Chacun de ces éléments comporte une portion d'enveloppe 40 cylindrique ou prismatique, éventuellement une portion d'armature la et au moins un tube 6 d'alimentation en mélange combustible. Des éléments unitaires similaires sont assemblés les uns aux autres et 9 des éléments d'extrémités de façon å former un four continu, par tous moyens appropriés facilement démontables tels que des systèmes vis-écrou.Chaque élément d'extrémité comporte une cloison 2 ou 3, qui est solidaire d'un anneau, 21, 31 respectivement, de fixation sur l'élément unitaire voisin,est en un matériau réfractaire identique a celui qui constitue l'enveloppe 4 et est destinée a prolonger exactement celuici,-cette cloison étant de préférence maintenue par une plaque ou autre élément d'armature. Le four peut avoir ainsi toute dimension désirée et peut être construit ou modifié en fonction du traitement a effectuer. Par ailleurs, l'enveloppe en matériau a base de fibres réfractaires, par exemple en feutre de fibres réfractaires, est ex trêmement légère de sorte que l'ensemble du four constitué par ce matériau et par des organes aussi simples que l'armature extérieure et les brûleurs est léger et peut facilement être fixé en tout point et recevoir toute orientation désirée. Le four peut également être déplacé, si cela est nécessaire, sans nécessiter des manoeuvres importantes. Les qualités d'isolation thermique du matériau réfractaire permettent de n'utiliser celui-ci qu'avec des épaisseurs relativement faibles et d'obtenir un four peu encombrant et facile à utiliser. Par ailleurs sa faible inertie thermique permet une mise en température et un refroidissement extrêmement rapide ainsi que la régulation précise de la température au cours du traitement. Bien entendu la chambre 10 peut avoir une forme composite, par exemple un profil correspondant à celui de la pièce à traiter, sans nécessiter un nombre de brûleurs important, ceux-ci étant aisément disposés en des endroits appropriés pour assurer un chauffage de toute la surface de l'enveloppe c'est-a-dire de la totalité de la paroi de la chambre de traitement. REVENDICATIONS 1. Four radiant pour traitement a température élevée, qui coiporte une enveloppe en un matériau a base de fibres réfractaires, ayant une très faible conductibilité thermique, qui délimite une chambre de traitement et est traversée par au moins un tube relié a l'extérieur à des conduits d'alimentation en mélange combustible et formant a l'intérieur de la chambre, au moins un brûleur de chauffage de la surface interne de la chambre de traitement. 2. Four suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les tubes d'alimentation en mélange combustible, fixés dans l'enveloppe sont disposés sur la paroi de la chambre de traitement de façon a assurer le chauffage de la totalité de cette paroi. 3. Four suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte une armature extérieure de protection de l'en- veloppe en fibres réfractaires. 4. Four suivant l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que l'enveloppe est fermée,la pièce a traiter étant fixe. 5. Four suivant l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que l'enveloppe comporte une fente longitudinale de passage des pièces à traiter. 6. Four suivant l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que le four comporte à chacune de ses extrémités une fente respectivement d'introduction et de retrait des pièces i traiter. 7. Four suivant l'une des revendications 1 a 6, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément unitaire d'enveloppe en matière i base de fibres réfractaires, traversé par au moins un tube d'alimentation en mélange combustible formant brûleur. 8. Four suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre deux éléments d'extrémité en même matériau que le ou les éléments unitaires d'enveloppe, qui délimitent avec celleci une chambre de traitement.