Brevet FR2266128A1 — publié le 19751024

La présente invention est relative aux fours de cuisson de produits céramiques. Elle concerne plus particulièrement les fours discontinus, dits ',intermittents'1, ctest-à-dire dans lesquels une charge est introduite, soumise à un flux calorifique d'iuPensité variable, croissant puis décroissant, puis évacuée du four, une nouvelle charge y étan-t ensuite introduite pour etre cuite. Ces fours intermittents comportent généralement une enceinte de cuisson dans au moinsu3e des parois latérales de laquelle sont disposés des brûleurs. Dans un four connu de ce type, décrit dans le brevet français n" 1. 569. 035, les brûleurs sont répartis dans les deux parois latérales du four de façon à fournir de la chaleur le plus uniformément possible ; les gaz sont évacués par un carneau longitudinal prévu à la partie inférieure du four, entre deux empilements longitudinaux d'objets à cuire, après être passés par-dessus ces empilement Un tel four présente un certain nombre d'inconvénients : la convection de gaz est insuffisante, surtout à basse température ; de plus,comme les charges reçoivent directement, et sur un seul de leurs côtés, le flux de chaleur provenant des brûleurs, il se produit, en particulier pendant la phase de préchauffage, une hétérogénéité de la température dans ces charges. ll en résulte la nécessité de réduire les écarts de température en fin de cuisson, d'allonger le temps de cuisson, et ce d'autant plus que le volume du four est plus important. D'autre part, un tel four entrafne de très importantes consommations de combustible , et comme le seul réglage consiste en la variation de l'admission d'air aux brûleurs, la vitesse de circulation des gaz par convection n'est pas constante dans le temps. li faut enfin noter que ce four connu n'est adapté qulà la cuisson d'objets en terre. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients au moyen d'un four pouvant cuire n importe quel produit céramique, et, à cet effet, elle a pour objet un four du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour assurer une circulation de gaz chauds dans une direction et en ce que les brûleurs sont espacés suivant cette direction et agencés pour envoyer ur flux de chaleur réglable perpendiculairement à cette direction. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regardes dessins annexés, sur lesquels la Fig. 1 est une vue en élévation latérale d'un four conforme à l'invention, pris en coupe longitudinale partielle; la Fig. 2 est une vue prise en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. i Le four représenté au dessin comprend une enceinte de cuissonl à peu près rectangulaire autour de laquelle est disposé un bâti métallique rigide 2 qui porte un groupe moto-ventilateur 3. Ce four est destiné à la cuisson d'objets céramiques quelconques, par exemple de briques creuses B, répartis dans trois wagonnets identiques 4 qui portent chacun deux empilages identiques 5 de ces objets. L'enceinte 1 comprend un plafond 7, deux parois latérales opposées 8, verticales, et deux portes d 'extrémité 9, légèrement inclinées, dont le fonctionnement sera décrit plus loin. Elle peut contenir trois wagonnets 4 mobiles sur des rails 6 et placés bout à bout sur toute la longeur de l'en- ceinte 1. Les empilages 5 ont la forme générale de parallélélipipèdes rectangles à grand axe Y-Y transversal à l'enceinte 1 et dont la section transversale épouse à peu près celle de.l'enceinte 1 pendant la cuisson (Fig. 2 ).Dans les mêmes conditions, chaque empilage 5 est séparé de ses voisins ou de la paroi d'extrémité longitudinale de l'enceinte par un intervalle i dont la dimen sion longitudinale, constante sur -toute la largeur de l'enceinte, est de l'ordre de grandeur de la moitié de la dimension longitudinale d'un empilage. Les parois latérales 8 sont composées, de l'extérieur vers l'intérieur de l'enceinte, d'une carcasse métallique 8a comportant des tôles d'acier séparées par des montants verticaux, contre laquelle est disposé un revêtement réfractaire 8b avec interposition d'une couche isolante 8c. Le revêtement 8b peut être constitué de plaques fixées par des crochets à la carcasse 8a, ou d'une simple maçonnerie de briques. Au niveau de la sole 4a des wagonnets 4, le revêtement 8b présente une partie inférieure 8d en surépaisseur et s'appuie sur un revêtement inférieur 8e de moins bonne qualité. Les soles 4a des wagonnets, réfractaires et planes, présentent sur leurs bords latéraux une conformation conjuguée du revêtement 8b en ménageant avec celui-ci un léger jeu formant chicane. Elles présentent une conformation analogue mâle ou femelle sur leurs bords avant et arrière pour sta- dapter aux soles des autres wagonnets et aux portes 9, dont la structure est semblable à celle des parois latérales 8, et qui sont munies sur leur pourtour d'une couche d'étanchéité 9a en amiante. Chaque paroi latérale 8 est munie d'une série de brûleurs 10, d'un type quelconque approprié, dirigés vers l'intérieur du four. Il y a sept brûleurs dans chaque paroi latérale 8, et ils sont disposés alternativement à deux hauteurs différentes : un sur deux se trouve,pendant la cuisson, au niveau de la partie inférieure des empilages 5, sous l'axe Y-Y, et un sur deux se trouve au niveau de la partie supérieure de ces empilages au-dessus de l'axe Y-Y. Dans le sens longitudinal, les brûleurs 10 sont disposés de telle sorte que, lorsque les trois wagonnets 4 sont disposés bout à bout dans l'enceinte 1, un brûleur 10 se trouve en regarde chacun des intervalles i mentionnés plus haut (Fig. I).De plus, en regard de chacun de ces intervalles se trouvent deux brûleurs 10 dont l'un se trouve au niveau inférieur et l'autre au niveau supérieur (Fig. 2). Le bâti 2 est composé essentiellement de montants 11 disposés le long des parois latérales 8 de l'enceinte 1, de longerons 12 s'étendant sur toute la longeur du plafond 7, et de traverses 13 surplombant ce plafond 7 et boulonnées sur les montants de la carcasse 8a. Aux traverses 13 sont suspendues des barres longitudinales 13a qui portent des crochets 13b de suspension du plafond 7, qui comprend une couche réfractaire 7a surmontée d'une couche isolante 7b. A chacune de ses extrémités longitudinales, le bâti 2 comporte une structure métallique 14 qui, vue en élévation latérale (Fig. 1) , a une forme triangulaire. Cette structure 14 comporte, le long des extrémités des faces latérales 8 de l'enceinte 1, des montants 15 verticaux dont la hauteur est supérieure à celle de l'enceinte 1. A 1' extrémité supérieure de chaque montant 15 est fixée une poutrelle horizontale 16 dirigée vers l'extérieur du four et s'étendant, dans cette direction, plus loin que le longeron horizontal 12 cor respondant > qui fait lui-même saillie à l'extérieur du four et qui est situé à peu près dans le même plan vertical. Les extrémités des poutrelles 16 et des longerons 12 correspondants sont reliées par une poutrelle oblique 17 servant de glissière à une porte 9, sensiblement plane, de l'enceinte 1. Des traverses, prévues notamment à l'extrémité des poutrelles 16 et des longerons 12, complètent la structure 14. Un treuil 20 à câble 21 permet la manoeuvre de la porte 9 entre une position basse, dans laquelle elle obstrue une ouverture 22 de forme correspondante de l'enceinte 1, et une position haute, dans laquelle elle dégage complètement cette ouverture pour permettre l'introduction ou la sortie des wagonnets 4 portant les empilages 5. Le four représenté aux dessins comporte une porte 9 à chaque extrémité, une de ces portes ayant été représentée dans chacune des deux positions précitées. Le bâti 2 porte, au-dessus du plafond 7 de l'enceinte 1, le groupe moto-ventilateur 3. Ce dernier comporte deux hottes 23 dont l'extrémité extérieure présente une ouverture rectangulaire 24 de même largeur que l'enceinte 1 et communiquant avec l'intérieur de cette enceinte par l'intermédiaire d'une ouverture rectangulaire 25 pratiquée dans le plafond 7 à chaque extrémité longitudinale de l'enceinte 1. L'une 23a de ces hottes est reliée à l'entrée d'un ventilateur 26 d'axe horizontal entrainé par un moteur 27. Le ventilateur 26 communique, à sa sortie, par l'intermédiaire d'un conduit 26a, avec une cheminée 28 communiquant elle-même aved un passage 29 appartenant à la seconde hotte 23b.La cheminée 28 est munie de deux jeux de volets inclinables réglables : un jeu 30, composé de deux volets à axes médians parallèles, horizontaux et parallèles à l'axe transversal Y-Y, est disposé à l'entrée du passage 29 et permet de régler la quantité d'air recyclé dans le four. L'autre ensemble 31 est composé de deux volets de plus faible diamètre, d'axes parallèles aux précédents, disposés à la sortie de la cheminée 28 et permettant de régler la quantité d'air à laisser échapper pour maintenir certaines conditions de cuisson, par exemple une pression cons-tante dans l'enceinte 1. Le fonctionnement du four ainsi décrit est le suivant On dispose dans chaque wagonnet 4 deux empilages 5 d'objets à cuire, de façon que chaque empilement 5 laisse avec l'extrémité correspondante du wagonnet qui le porte un intervalle dont la dimension longitudinale est environ la moitié de l'intervalle i qui le sépare de l'autre empilement du même wagonnet. On introduit trois wagonnets 4 ainsi chargés dans l'enceinte 1, à travers au moins une des ouvertures 22 dégagée par une porte 9 amenée en position haute. Après avoir fermé la ou les portes 9, l'enceinte de cuisson est en fait délimitée inférieurement par les soles 4a des wagonnets. Celles-ci sont d'ailleurs munies de plaques latérales 32 verticales se déplaçant, à des fins d'étanchéité, dans des glissières 33 associées aux parois latérales 8 et remplies de sable. On met en marche le moteur 27 qui entraide le ventilateur 26 et crée à l'intérieur de l'enceinte 1 un flux de Fzlongitudinal de débit et de vitesse constants (flèches f de la Fig. 1). On procède alors à l'allumage des brûleurs 10, que l'on règle de façon à fournir un flux de chaleur croissant. Ceci correspond à la phase de préchauffage des produits céramiques. Le flux de gaz entraité par le groupe moto-ventilateur est réchauffé, à la température voulue, à une extrémité longitudinale de l'enceinte 1 par le premier couple de brûleurs 10. L'air ainsi chauffé traverse le premier empilage 5 et lui cède une partie de ses calories en réchauffant les produits qu'il contient-.A la sortie de cet empilage, le gaz est réchauffé à la température voulue par les brûleurs placés en regard de l'intervalle i séparant les deux pruniers empilages. I1 traverse ensuite le deuxième empilage en lui cédant de nouveau une partie de sa chaleur, et ainsi de suite jusqu a l'autre extrémité de l'enceinte 1. L'inclinaison des deux portes 9 par rapport à la verticale améliore la circulation des gaz chauds. Lorsque la température de cuisson est atteinte, le flux de chaleur fourni par les brûleurs 10 devient constant, le groupe moto-ventilateur continuant à fonctionner, puis après cette phase de cuisson, on procède à la phase de refroidissement, au cours de laquelle les brûleurs 10 débitent uniquement de l'air Pendant cette phase de refroidissement, il se produit les phénomènes inverses de ceux précédemment décrits l'air entraidé par le moto-ventilateur arrive à une extrémité de l'enceinte 1, est refroidi par la première paire de brûleurs, prend une certaine quantité de calories au premier empilage, est de nouveau refroidi par la seconde paire de brûleurs entre les premier et deuxième empilages, enlève de la chaleur à ce deuxième empilage et ainsi de suite. Un dispositif régulateur de tirage approprié règle de façon automatique l'ouverture des ensembles de volets 30 et 31 pour maintenir la pression constante dans l'enceinte 1 quelle que soit la température. Ce four se prête particulièrement bien à l'adjonction d'appareils de commande et de régulation entièrement automatiques. Lorsqu un cycle de préchauffage- cuisson-refroidissement est terminé, on ouvre au moins une porte 9, on évacue les trois wagonnets 4 avec leurs empilages et on en introduit trois nouveaux pour un nouveau cycle identi que à celui qui vient d'être décrit. On a constaté que les excellentes conditions de cuisson dans ce four permettent de réduire de façon notable la durée des cycles de cuisson. On a réalisé plusieurs cycles de cuisson par 24 heures, ce qui représente une production importante. De plus, la qualité des produits cuits dans ce four est excellente, car la puissant e convection, constante quelle que soit la température, qui y est maintenue, ainsi que l'apport de température sur chaque face des empilages, entrafnant une homogénéité de cuisson remarquable. Ce four présente'également les avantages classiques des fours intermittents par rapport aux fours du type "tunnel"où les charges se déplacent dans trois zones successives de préchauffage, cuisson et refroidissement :utilisation souple perme-ttant de coupler plusieurs fours dans des conditions opti males pour chacun d'eux, encombrement relativement restreint, investissement initial réduit et pouvant être étalé dans le temps au fur et à mesure de l'augmentation de production de l'usine. On remarque d'ailleurs que, dans une installation comportant plusieurs fours, il est possible d'utiliser un seul groupe moto-ventilateur commun à tous les fours. R E V E N D I C: A T I O N S REVENDICATIONS 1"/ Four intermittZ de cuisson de produits céramiques, du type comprenant une enceinte de cuisson dans au moins une des parois latérales de laquelle sont disposés des brûleurs, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (3) pour assurer une circulation de gaz chauds dans une direction et en ce que les brûleurs (10) sont espacés suivant cette direction et sont agencés pour envoyer un flux de chaleur réglable perpendiculairement à cette direction. 2"/ Four suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des rails (6) d'introduction et d'évacuation de wagonnets (4) agencés pour porter des empilages (5) d'objets à cuire espacés de telle sorte que, pendant la cuisson, les brûleurs (10) se trouvent en regard des intervalles séparant ces empilages des empilages voisins e/ou des parois d'extrémité de l'enceinte (1). 3 / Four suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, carac térisé en ce que les brûleurs (10) sont disposés dans les deux parois latérales (8) et sont associés par paires, les deux brûleurs d'une paire étant situés dans un même plan transversal. 4 / Four suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les brûleurs (10) sont répartis sur deux niveaux différents, deux brûleurs d'une paire étant disposés chacun à un de ces niveaux, de même que deux brûleurs successifs d'une même paroi latérale (8). 5 / Four suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens pour assurer une circulation de gaz chauds comprennent un groupe moto-ventilateur (3) communiquant avec l'intérieur de l'en- ceinte par deux ouvertures (25) voisines des extrémités longitudinales de cette enceinte (1). 6 / Four suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le -groupe moto-ventilateur (3) est agencé pour fonctionner en circuit fermé et est muni d'une cheminée (28) de régulation de la pression. 7 / Four suivant ltune quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le groupe moto-ventilateur (3) est porté par un bâti (2) entourant l'enceinte (1) et muni d'une structure (14) à glissières destinée au coulissement d'au moins une porte (9) de l'enceinte entre des positions d'ouverture et de fermeture. 8 / Four suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la ou chaque portes (9) de l'enceinte (1) est disposée à une extrémité longitudinale de celle-ci et est inclinée par rapport à la verticale dans sa position de fermeture.