Brevet FR2323117A1 — publié le 19770401

On sait que les voûtes de fours en matériaux fibreux sont habituellement constituées par superposition l'intérieur desdits fours, d'au moins une couche de panneaux isolants rigides en-contact avec la tôle constituant lesdites voûtes, et d'au moins une couche formée par une nappe de fibres céramiques plus ou moins dense, placée du côté opposé-de ladite couche isolante rigide par rapport å ladite talle. De telles voûtes comportent habituellement des tiges en acier réfractaire soudées sur la tôle et destinées å solidariser de place en place lesdites couches avec ladite tôle. L'invention concerne des éléments modulaires de dimensions réduites, ayant une surface limitée environ A 1 m2 et conçus de telle façon que ces élé- ments puissent etre garnie au sol avant d'être manipulés aisément en vue de les suspendre individuellement une charpente. La fixation des différents panneaux isolants se fait å l'aide de tiges traversant la tôle et boulonnées de l'extérieur au lieu d'8tre soudées å la t61e. De plus, ces panneaux sont conçus de façon pouvoir être liaisonnés aisément les uns aux autres de 1' extérieur. Ils présentent en particulier l'avantage, lorsqu'un incident se produit, qui endommagé une partie limitée de la voûte d'un four, de permettre de démonter séparément les seuls panneaux qui ont été endommagés, et qui nécessitent une réfection, et de les remplacer par d'autres panneaux semblables ou de composition différente, pour reniédier aux incidents constatés. Grace aux dimensions réduites desdits panneaux, leur garnissage en fibres céramiques devient beaucoup plus facile, et peut être effectué au sol avec le plus grand soin, contrairement au garnissage de voûtes d'une seule pièce, qui exige l'emploi de nappes de fibres céramiques de grande longueur, et difficilement manipulables. Par ailleurs, le principal avantage des nouveaux éléments modulaires selon l'invention, réside dans le fait- que l'application des nappes de fibres céramiques sur la tôle peut entre réalisée de façon à tenir compte du retrait important que subissent ces nappes lors de la montée en température desdites voûtes, de façon à éviter que ces nappes se fendent dans le sens de la longueur, engendrant des passages de gaz risquant d' endommager les panneaux isolants de moindre résistance pyroscopique ou le métal constituant les tôles desdites voltes Dans le sens de la largeur, les joints entre nappes contiguës montées bord à bord, ne conféraient pas non plus à chaud l'étanchéité requise. Par l'emploi de panneaux de dimensions réduites et présentant cha cun un retrait relativement faible, il est facile, au montage, de ne pas ten- dre la nappe extérieure et de lui donner du mou, ce qu'on appelle la laisser festonner, de telle façon que, lors de la montée en température du four, la nappe de fibres céramiques se tende, mais ne se fende pas. Par ailleurs, on évite également les ouvertures de joints entre nappes voisinas, car les nappes sont coincées, dans les deux dimensions, entre les bords tombés prévus sur les-côtés perpendiculaires desdits éléments modulaires, qui sont constitués par des caissons en tale mince présentant, en longueur et en largeur, des bords repliés sur 40 m/m environ, et renforcés par des raidisseurs, ce qui assure auxdits éléments modulaires une rigidité maximum pour un poids minimum. Dans ces caissons, sont prévues deux séries de trous, la première, dans les raidisseurs précités, en vue de permettre le passage de crochets de suspension desdits panneaux à des fers de charpente, et la deuxième dans les bords tombés, an vue de permettre de liaisonner entre eux par boulonnage de l'extérieur, les différents éléments modulaires constituant la voûte précitée. Chacun des éléments modulaires est garni au sol comme on l'a indiqué plus haut, ce qui permet notamment d'effectuer les perçages des panneaux isolants rigides directement sur la tale-support et d'assurer ainsi une parfaite concordance entre les perçages et les positions des tiges d'ancrage. Une des caractéristiques intéressantes des nouveaux éléments modulaires, réside dans le mode d'ancrage desdits revêtements de fibres céramiques de haute résistance pyroscopique. Cas ancrages sont en effet préws avec des dispositifs permettant d' immobiliser contre ladite tôle les panneaux isolants rigides logés entre lesdites nappes de fibres céramiques et la tssle des caissons; les nappes de fibres étant simplement maintenues appliquées par les têtes des dispositifs d'ancrage contre lesdits panneaux rigides. I1 y a lieu de remarquer enteffet, que si les panneaux isolants rigides n' étaient pas appliqués sur la t81e indépendamment des nappes de produit céramique fibreux, leur poids comprimerait ces nappes et risquerait de les kendo; age en-créant des fuites permettant aux gaz contenus dans le four, de venir en contact avec la t81e desdits caissons. Suivant la température d'utilisation du four, les ancrages utili séa peuvent être réalisés entièrement-en acier réfractaire, mais, pour des températures particulièrement élevées, la partie exposée au feu est réalisée en un produit céramique, la tige de liaison avec la tale des caissons restant en acier réfractaire. On verra plus loin dans la description, que, dans ce cas, la base de la pièce en céramique utilisée se trouve appliquée directement sur des panneaux isolants rigides, de façon à les bloquer contre la tale desdits caissons. Les différents panneaux isolants rigides et certaines nappes de fibres céramiques intermédiaires sont découpés aux dimensions du caisson, tandis que la nappe extérieure, qui est appelée à être en contact direct avec l'atmosphère du four, est prévue plus longue, de façon à festonner entre des points d'ancrage voisins et à pouvoir être rabattue sur les quatre côtés desdits éléments modulaires et être collée sur les bords tombés des caissons métalliques en acier réfraclaire qui les constituent. De cette façon, les couches internes de moindre résistance pyroscopique, se trouvent constamment protégées, ce qui assure l'étanchéité de la voûte au niveau des joints entre lesdits éléments modulaires, les boulons de liaisonnement entre éléments adjacents, venant comprimer les nappes de produit céramique fibreux de grande résistance pyroscopique entre les-bords tombés des caissons correspondants. Les caractéristiques de la présente invention seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit de deux modes de réalisation d'éléments modulaires selon la présente invention, modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et décrits en se référant au dessin annexé sur lequel - la fig.l est une coupe en élévation d'un desdits éléments modulaires montrant les crochets de suspension de cet élément sur les fers d'une charpente, et le mode de coopération entre lesdits crochets et les raidisseurs desdits éléments - la fig.2 est une vue en plan par le dessus montrant la disposition des ancrages réalisés et des dispositifs en acier réfractaire assurant l'application de ladite couche externe de résistance pyroscopique maximale par compression de cette couche contred'autres couches de fibres céramiques intermédiaires - la fig.3 est une coupe en élévation à échelle agrandie, d'un des ancrages représentés sur la figure 2, montrant le mode de solidarisation entre éléments modulaires voisins, ainsi que les dispositifs utilisés pour appliquer lesdits panneaux isolants rigides contre la tôle desdits caissons - la fig.4 est une coupe partielle en élévation, également à échelle agrandie, d'un ancrage préw avec un élément céramique dont la tête se prolonge jusqu'au niveau desdits panneaux isolants rigides et la fig.5 est une vue à échelle agrandie d'un des dispositifs d'ancrage en acier réfractaire représentés sur les figures 2 et 3. On voit sur les figures 1 et 2, que les éléments modulaires sus visés, sont constitués chacun par un caisson en tôle 1 muni, sur ses quatre côtés, de bords retournés la et comportant également deux raidisseurs 2 percés de trous 2a prévus pour recevoir des crochets 3 de suspension desdits éléments modulaires sur les fers 4 d'une charpente métallique. Contre la partie externe du caisson 1, sont appliqués des panneaux isolants rigides 5 et 6, recouverts eux-memes par deux nappes intercalaires 7 en fibres céramiques, et enfin par une nappe 8 de grande résistance pyroscopi- que, qui est repliée en 8a contre les bords tombés la. Les bords la sont percés de trous lb permettant de liaisonner entre eux des éléments modulaires voisins au moyen de boulons lc visibles sur la figure 3. Les différents panneaux isolants rigides 5 et 6, et les différentes couches de fibres céramiques 7 et 8, sont fixés sur le panneau 1 au moyen de dispositifs d'ancrage 9 disposés de façon appropriée et visibles en traits interrompus sur la figure 2. Ces dispositifs d'ancrage sont constitués chacun par deux éléments 9a et 9b assemblés entre eux de la façon représentée sur les figures 3 et 5, l'une des extrémités de-chacun des éléments 9a et 9b passant au-dessus de l'autre et au-dessus de l'une des extrémités-de-l'élément opposé, ces éléments étant soudés entre eux en quatre-points 9c. Un des boulons d'ancrage en acier réfractaire, des différentes couches isolantes servant à protéger la tôle 1 desdits caissons vis-à-vis des gaz chauds se trouvant à 11 intérieur du four, est visible en 10 sur les figures 3 et 5. Une rondelle 11, itnmobilisée contre le panneau isolant rigide 6 par un renflement 12 de la tige 10 obtenu par écrasement, permet de fixer de façon rigide les deux panneaux isolants 5 et 6 contre le caisson 1, lorsqu'on visse sur ledit boulon d'ancrage un écrou 13 coopérant avec le caisson 1 par l'intermédiaire d'un écrou rapide 14, servant de contre-écrou de blocage. Les couches intercalaires 7 et la couche 8 de fibres céramiques à haute résistance pyroscopique, sont également percées de trous permettant le-passage du boulon 10, et les différentes nappes de fibres céramiques 7 et 8, sont appliquées contre le panneau isolant rigide 6 et contre la rondelle 11, au moyen d'un écrou 15 en acier réfractaire, qui coopère avec le filetage du boulon 10. Comme on l'a dit plus haut, on laisse du mou entre les différents points d'ancrage 9-de ladite couche 8, de telle façon que le-retrait relativement important de la nappe de fibres céramiques 8 à haute température, puisse s'effectuer sans que ces nappes se fendent en engendrant des fuites permettant aux gaz chauds se trouvant à l'intérieur du four d'entrer en contact direct avec les panneaux isolants de moindre résistance pyroscopique et la tôle des caissons 1, et d'an élever exagérément la température. On remarquera, que la couche de haute résistance pyroscopique 8, qui est en contact avec l'atmosphère du four,- et qui subit le retrait le plus important, peut également s'incurver sur toute la hauteur des couches intercalaires 7, qui, elles aussi, subissant un certain retrait, de telle façon que ces nappes 8, dont les parties 8a sont rabattues perpendiculairement contre les bords tombés la des caissons 1, ne puissent pas se fendre, même si elles se tendent sous l'effet de la température élevée qui règne dans le four, et que les gaz du four aient toujours à traverser, au niveau des différents joints de liaisonnement entre éléments modulaires voisins, une épaisseur suffisante de fibres céramiques de haute résistance pyroscopique pour assurer une protection efficace des panneaux isolants arrière et de la tôle constituant lesdits caissons ainsi que des boulons d'acier réfractaire le qui assurent ledit liaisonnement. Grâce aux possibilités de retrait des deux couches intercalaires 7 de fibres céramiques et au "festonnage" prévu lors du- ntage au sol de la couche externe de fibres céramiques 8 de haute résistance pyroscopique, une étanchéité parfaite se trouve réalisée entre les bords retombés la des différents caissons 1 et lesdits boulons de liaisonnement entre éléments modulaires voisins, d'une part, et l'intérieur du four, d'autre part. Ainsi, contrairement à ce qui était prévisible a priori, c'est en fragmentant la voûte des fours en éléments modulaires de faible surface de lm2 environ, qu'on peut réaliser conformément à l'invention, une étanchéi- té correcte en dépit de cette fragmentation, en mettant à profit notamment la possibilité, pour la couche externe de résistance pyroscopique élevée, de se tendre au niveau des joints de liaisonnement entre éléments voisins, en prenant un profil incurvé sans arête vive, ce qui évite les fentes transversales qui se produisaient dans les nappes de fibres céramiques d'une seule pièce recouvrant d'un bout à l'autre des voûtes de fours exécutées par les procédés classiques, de mEme que les solutions de continuité entre nap pes longitudinales contigus, montées bord à bord, qui apparaissent également après mise en température des fours, du fait du retrait thermique important de ces nappes, tant dans le sens longitudinal que dans le sens transversal. On comprend d'autre part aisément, que les écrous 15 et les éléments d'ancrage 9a et 9b compriment suffisamment la nappe 8 et éventuellement les deux nappes intercalaires de fibres céramiques 7, pour qu' aucune fuite notable de gaz ne puisse se produire le long des boulons d'ancrage 10. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 4, les éléments 9a et 9b sont remplacés par des éléments en céramique 16 de hauteur suffisan ta pour traverser l'ensemble des trois couches de fibres céramiques 7 et 8. Un renflement 17 obtenu par écrasement de la tige lOn retient une rondelle 19 qui assure dans ce cas le contact entre le panneau isolant rigide 6 et la partie arrière 16a de 11 élément 16, un mastic réfractaire 18 étant prévu pour protéger le boulon lOa qui sert à l'assemblage entre le caisson 1 et les différentes couches isolantes- 5, 6, 7 et 8. L'élément 16 comporte notamment un épaulement circulaire 16b qui vient comprimer en particulier la couche externe 8 de fibres céramiques, et subsidiairement les deux couches 7. Le principe de festonnaga de la couche 8 et de rabattement de cette couche le long des bords tombés du caisson, restez le meme dans le cas de la figure 4 que dans le cas de la figure 3, mais la figure 4 n'est qu'une coupe partielle de la partie tournée vers l'intérieur four. Il est bien entendu que lton peut apporter aux modes de réalisation qui viennent d'etre décrits divers autres changements, perfectionnements ou additions, et que l'on peut remplacer certains éléments pax des éléments équivalents sans altérer pour cela l'économie générale de l'invention. REVEND 1C IONS 1. Volte de four avec revêtement interne de protection obtenu par superposition de panneaux isolants rigides, de nappes intercalaires de fibres céramiques et d'une nappe externe également à base de fibres céramiques et de haute résistance pyroscopique, cette volte étant caractérisée par le fait qu'elle est constituée par assemblage d'éléments modulaires de forme rectangulaire ou carrée et de surface unitaire de l'ordre de lm2 ; que lesdits éléments modulaires comportant chacun un caisson en tale acier avec bords tom- bés sur les quatre côtés dudit caisson et au moins deux raidisseurs solidarisés à leurs extrémités avec certains desdits bords tombés, et sont assemblés au niveau de ces bords tombés par des boulons passant dans les trous ménagés 9 cet effet, et susceptibles de comprimer également des parties rabattues de ladite nappe externe de haute résistance pyroscopique emprisonnées entre des bords tombés d'éléments modulaires contigus, et qui sont appliqués d'autre part à froid contre les bords desdits panneaux isolants rigides et desdites nappes intercalaires au cours du montage au sol desdits éléments modulaires ; que cette nappe externe est ancrée en différents points sur les caissons correspondants, au moyen de dispositifs assurant simultanément et indépendamment une liaison rigide entre lesdits panneaux isolants rigides et la t81e desdits caissons, et l'application en compression desdites nappes intercalaires et de ladite nappe externe de haute résistance pyroscopique contre lesdits panneaux isolants rigides. 2. Voûte de four suivant la revendication 1, caractérisée par le fait : que les dispositifs d'ancrage réunissant lesdits caissons auxdits panneaux isolants rigides et auxdites nappes de fibres céramiques sont équipés chacun d'une rondelle métallique maintenue en position grâce à un renflement du boulon de fixation, après boulonnage par l'extérieur desdits caissons, une solidarisation rigide entre lesdits panneaux isolants rigides et lesdits caissons ; et que ces dispositifs d'ancrage coopèrent d'autre part avec des écrous tournés vers 1' intérieur du four, et qui permettent, par vissage sur ces dispositifs, de comprimer ladite nappe de fibres céramiques de haute résistance pyroscopiqua, et subsidiairement les nappes intercalaires sous-jacentes, par l'intermédiaire de dispositifs en acier réfractaire de surface notable, jouant le rôle de répartiteurs des efforts de compression exercés sur ladite nappe externe du fait dudit vissage, et palliant, du fait de cette répartition, les caractéristiques mécaniques faibles desdites nappes céramiques. 3. Voûte de four suivant la revendication 1, caractérisée par le fait : que les nappes intercalaires de fibres céramiques et ladite nappe externe de fibres céramiques de haute résistance pyroscopique de chaque élément modulaire sont percées de façon à permettra, au niveau de chaque ancrage, le passage d'un élément céramique comportant une collerette permettant de coz- primer ladite nappe externe de haute résistance pyroscopique et éventuellement lesdites nappes intercalaires après serrage d'écrous placés à l'arrié- re desdits caissons et se vissant sur les dispositifs d'ancrage précités que lesdits éléments céramiques sont immobilisés par une rondelle retenue elle-mEme par un renflement du bouton de fixation, par rapport aux dispositifs d'ancrage précités, de façon à venir s'appuyer par leur face postérieure contre le panneau isolant rigide externe en contact avec l'une desdites nappes intercalaires de fibres céramiques ; et que les extrémités antérieu-. res de ces dispositifs d'ancrage et. lesdites clavettes d'immobilisation qui débouchent à l'intérieur desdits éléments céramiques, sont protégés par un mastic réfractaire susceptible de supporter sans se détériorer la température de l'intérieur du four, et d'assurer l'étanchéité requise au niveau de ces extrémités. 4. Voûte de four suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait : que ladite nappe externe de fibres céramiques de haut degré pyroscopique est- montée à froid de façon à présenter du mou entre les dispositifs d'ancrage précités et de façon à entre tendue entre ces dispositifs à la température de service. 5. Voûte de four suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait : que l'épaisseur desdites nappas intercalaires de fibres céramiques est choisie de façon à permettre aux nappes externes de fibres céramiques, de haute résistance pyroscopiqua > de deux éléments modulaires contigus, de subir le retrait entrané- par l'élévation de température du four, sans que les deux bords rabattus desdites nappes externes, emprisonnés entre les bords tombés des caissons de ces éléments modulaires contigus, cessent dtetre en contact intime au niveau desdits panneaux isolants rigides logés entre la tôle desdits caissons et lesdites nappes intercalaires.