Brevet FR2369228A1 — publié le 19780526

La cuisson de la céramique a été effectuée, depuis des millénaires, dans une infinie variété de fours, qu'il s'agisse de fours statiques, à cloches, à sole mobile, à chambres, de fours-tunnels, de fours à passages. La présente invention vise éxclusivement les produits susceptibles d'être cuits en une seule couche et dont la hauteur n'excède pas dix à quinze centimètres. Dans cette limite, cette invention a pour buts essentiels : la réduction du temps de cuisson des produits ; l'a- mélioration maximale du rapport entre la quantité des produits à cuire et les calories consommées dans cette cuisson ; la modification en longueur simple et rapide du four pour répondre aux diverses fonctions qu'il aura éventuellement à remplir ; la suppression totale de tous matériels d'enfournement de quelque nature qu'ils soient. Le four visé par l'invention se compose d'une partie antérieure ou zone de préchauffage, d'une partie médiane ou zone de feu et d'une partie postérieure ou zone de refroidissement, que parcourt un tapis spécial, étudié plus loin, transportant les produits à cuire ; selon la présenteinvention, le four comporte des moyens permettant de réaliser un allongement ou un raccourcissement de celui-ci dans ses zones de préchauffage et de refroidissement en fonction des produits à cuire. A cete5Et, les diverses parties du four sont constituées d'éléments dissociables dont l'un, central, est fixe et dont les autres sont amovibles parce que montés sur des wagonnets individuels qui peuvent se déplacer sur une voie scellée au sol, située dans l'axe du four. Ces éléments amovibles sont en général, au nombre de sept à neuf.Mais leur nombre peut être éventuellement augmenté si l'on veut que les produits à cuire subissent un choc thermique très faible ou si l'on désire transformer la partie antérieure du four en une zone de préchauffage allongée qui équivaut à une véritable installation de séchage annexée au four de cuisson. Les dessins annexés présentent à titre d'exemple non limitatif un mode de roe'lisation de l'invention qui permettra de pieux comprendre celle-ci ; sur ces dessins - les figures 1 et 2 schématisent un four respectivement, avant et après allongement, - les figures 3, 4, Sa, 5b et 5c sont des vues de détail de celui-ci. four Tous is éléments son t en forme de caissons roulants bâtis en biques réfractaires et isolants classiques. Des briques spécialement fabriquées en formes due consoles réalisent à l'intérieur de ces caissons des travées supports sur lesquelles sont placées des plaques interchangeables qui conditionnent l'architecture du four. La zone de préchauffage 7 qui constitue la partie la plus antérieure du four est soumise à l'action d'un ventilateur 1 situé à sa face supérieure. Grâce à lui, les fumées du foyer sont aspirées par un carneau inférieur suivi de deux carneaux latéraux qui, se rejoignant à la partie la plus antérieure et supérieure de la zone de préchauffage, forment un dernier carneau qui ramène, d'avant en arrière, les fumées vers la cheminée du four. Un motovariateur 2 commande le débit du ventilateur et adapte ce débit à la longueur variable de la zone de préchauffage. Les carneaux inférieurs, latéraux et supérieurs entourent la zone de passage 3 des produits dans le four, assurant leur réchauffement avant leur entrée dans la zone de feu. La zone de feu 4 constitue la deuxième zone du four. Elle comporte, à sa partie supérieure, un foyer 5 dans lequel un brûleur 6. projette du combustible liquide ou gazeux, (suivant le fontionnement du four, au fuel ou au gaz), ainsi que l'air additionnel indispensable à la combustion qui est fourni par un petit ventilateur situé sur la partie haute de cette zone de feu relié à la chambre de combustion du brûleur par une gaine métallique flexible. A sa partie inférieure, située au dessous du foyer, se trouve la zone de passage du four. Cette zone de passage est simplement séparée du foyer par des plaques de sillimanite ou de carbure de silicium ou analogues, soutenues par des profilés en forme de T, en acier réfractaire inoxydables ou en alumine.Elle est limitée à sa partie inférieure par un plancher formé par des plaques de sillimanite identiques à celles qui équipent son plafond. Ce plafond constitue à son tour, le toit du carneau inférieur qui, depuis ltextremité postérieure de la zone de feu, parcourt celle-ci dans toute sa longueur d'arrière en avant pour venir s'aboucher dans le carneau inférieur de la zone de préchauffage précédemment décrite 7. Les plaques de sillimanite spécialement conçues pour ce four sont facilement interchangeables. Suivant leur position dans le four, elles servent, indifféremment, de cloisonnement pour le foyer, les carneaux et les gaines de ventilation du four. Elles peuvent être utilisées à tous niveaux dans les 3 zones du four et particulièrement pour constituer la zone de passage des produits au niveau de son plancher.En effet contrairement aux plaques de carbure de silicium, elles résistent très bien à l'abrasion du tapis de four qui glisse sur elles Par contre le plafond de cette zone de passage, au dessus du foyer du four, et qui constitue, également, le plancher de ce foyer, est, de préférence, constitué par des plaques de carbure de silicium meilleures conductrices de chaleur, et supportant mieux, sans déformation ni fissure, les chocs thermiques, et ce, malgré une épaisseur deux à trois fois moins importante que celle des plaques de sillimanite. La zone de refroidissement 8 est à peu près identique à la zone de préchauffage, à cette différence, qu'au lieu de véhiculer dans ses carneaux inférieurs, latéraux et supérieurs, de 11 air chaud, elle puise, au dehors, l'air de refroidissement du four. Par des trappes 9 situées à sa partie inférieure et sur ses faces latérales, l'air extérieur est aspiré par un ventilateur 10 identique à icelui des fumées, qui évacue l'air chaud dégagé par les produits cuits et en voie de refroidissement. Ce ventilateur est équipé d'un motovariateur 11 qui débite plus ou moins d'air chaud, suivant la longueur de la zone de refroidissement qu'il doit ventiler. Les zones de préchauffage 7 et de refroidissement 8 sont, en effet, susceptibles d'allongement ou de raccourcissement en fonction des produits à fabriquer. Suivant la grandeur ou l'épaisseur de ces produits, le four sera modifié dans ses dimensions longitudinales par inclusion ou suppression d'éléments de rallonge 12. Placés eux aussi, comme les autres éléments amovibles du four sur des wagonnets, ils peuvent être facilement insinués dans le four ou en être extraits, grâce à des transbordeurs 13 sur rails glissés au dessous de tronçons amovibles de la voie sur laquelle repose le four. En ces points, en effet, la coupe architecturale du four est simple, n'ayant qu'une fonction de passage pour les produits, et de conduction pour l'air froid ou chaud, suivant la zone considérée. A la partie la plus extrême de la zone de refroidissement, c'est-àdire à la sortie du four, l'élément d'allongement et l'4lément allongé sont tous deux construits en tôle,légers, et placés en permanence sur un seul wagonnet 14. Là, l'élément d'allongement occupe la position inférieure par rapport à celle i l'élément allongé. Par le jeu d'une simple glissière et celui de deux vérins mécaniques, l'élément inférieur sort de son logement et vient se placer à niveau supérieur où il allonge la zone terminale du four 15. Ainsi par ses modifications de longueur, le four peut s'adapter à un grand nombre de fonctions. Siil doit cuire des mosaïques réalisées en monocuisson (cuisson simultanée de la terre crue et de l'émail susjacent), le four aura sa longueur minimale permettant, dans certains cas, des durées de cuisson n'excédant pas 40 à 50 minutes. S'il doit cuire des carreaux de plus grands for m a.ts (ceux-ci pouvant être également réalisés en des temps voisins d'une heure, et toujours en monocuisson), le four sera plus spécialement allongé dan-s sa zone de préchauffage. S'il doit cuire de plus grands formats encore, l'adjonction simultanée des rallonges de préchauffage et de refroidissement permettront cette cuisson plus délicate et légèrement plus longue. S'il doit cuire, enfin,des carreaux en deuxième cuisson, voire en troisième cuisson, les mêmes modifications, en plus ou en moins, interviendront, suivant la forme et la surface des pièces à réaliser. Les mêmes modifications pourront permettre d'utiliser éventuellement ce four en d'autres domaines que celui de la cuisson descarreaux pris pour type. C'est ainsi qu'il trouvera son application dans la cuisson de la vaisselle, des produits de publicité, produits techniques, et autres produits céramiques susceptibles d'être cuits en mono couche. La cuisson en monocouche a pour avantage la suppression totale de la gazetterie. Cette suppression évite un investissement onéreux, (autant de fois nécessaire que les produits à cuire sont de formes et de dimensions différentes) et qu'il convient de répéter périodiquement, (les gazettes n'ánt, en général, pas une vie supérieure à 80 ou 100 cycles de cuisson) sans compter celles détruites par la maladresse des manipulateurs. L'élément porteur des produits dans le four supprime cette gazetterie. Il consiste en effet, en un tapis spécial 16, qui a fait l'objet du Brevet Français nO 1574677 et du Certificat d'addition nO 95493 pour "Tapis de four à passage, en éléments préfabriqués annulaires, juxtaposés et parallèles entre eux". Ce tapis à anneaux et non à spires comme le sont is tapis classiques, réduit, au minimum les contraintes mécaniques qui lui sont dommageables. Il reste toujours centré sur les tambours moteurs grâce à ses mailles constitutives rigoureusement parallèles entre elles, donc toujours perpendiculaires aux axes des tambours 17 qui restent-eux-mêmes toujours parallèles entre eux. En effet, dans le cas de tapis à spires Ce tapis peut être sectionné et reconstitué en quelques minutes. Cette facilité permet son allongement et son raccourcissement "à la demande", ce qui autorise, par ajout ou retrait, d'un fragment de longueur appropriée, l'inclusion ou la suppression rapide des éléments amovibles constitutifs du four. Ltavancement du tapis est assuré par deux tambours caoutchoutés occupant les parties extrêmes du four. Le tambour moteur 20 situé à l'arrière est mu par un motovariateur dont dépend la vitesse d'avancement du tapis. Celui-ci est "tiré" par le tambour. Le tambour antérieur est entraîné par le précédent, grâce à untnsemble de chaînes à maillons qui prend appui sur des pignons répartis sur les châssis des caissons composant le four et synchronise la marche des deux tambours. Ces pignons relais permettent la section rapide des chaînes qu'ils supportent. Placés de part et d'autre des zones d'allongement et de raccourcissement du four, ils facilitent les manoeuvres de dissociation. Un rouleau presseur 21 agissant sur le tapis du four au niveau du tambour antérieur favorise, en "poussant1, ce tapis, la formation d'une boucle souple 22 en avant de ce tambour. Elle absor be, les éventuels à-coups de la traction du tapis. Elle est maintenue sous tension constante par l'action d'un rouleau tendeur 23 situé dans la concavité de la boucle formée par le tapis et supporté par deux bras de leviers retenus par deux ressorts. Le brin mou et de retour du tapis est situé à la partie inférieure du four. Il glisse sur les axes cylindriques des roues de ses wagonnets. Un système de "joints" en profilés métalliques et en fibre céramique réfractaire, assure l'étanchéité des faces de raccordements des éléments amovibles du four. Ils évitent toute déperdition de chaleur et tous courants d'air préjudiciables aux produits. Les caissons possèdent sur leurs faces antérieures et postérieures des cadres constitués de cornières indéformables dans lesquels se collent des lames de fibres céramiques dont l'épaisseur est légèrement supérieure à la hauteur du cadre bordant les caissons. Lorsque les éléments du four sont amenés au contact les uns des autres la pression exercée, grâce au treuil équipant l'installation et poussant les wagons les uns contre les autres, écrase les joints de fibre céramique jusqu'au moment où les faces libres des cornières encadrant les caissons se plaquent intimement les uns aux autres.A ce moment des serre-joints sur charnières viennent assurer cet accolement qui est maintenu défi- nitivement par le serrage de 8 boulons situés sur le bord des cadres 24. La structure architecturale de four qui, en définitive, repose sur la juxtaposition de caissons les uns contre les autres, fractionnés en carneaux et conduits de ventilation par des plaques amovibles, facilite sa construction en éléments réfractaires légers. C'est ainsi qu'une version "allégée" de ce four peut être réalisée en panneaux réfractaires, composites, spéciaux, essentiellement formés de plaques de fibre céramique accolées dans les zones les moins chaudes à des plaques de cordiérite ou de carbure de silicium, avec voûte suspendue pour son foyer. Cette structure en éléments préfabriqués légers, supprimant les murs et voutes en briques réfractaires épaisses et pondéreuses, facilite son transport en éléments séparés et son montage en minimum de temps, sur les lieux de son utilisation. La régulation thermique du four est assurée automatiquement par un ensemble comportant essentiellement deux cannes pyrométriques 25 en chrome-alumel, un appareillage enregis treur-régulateur qui agissent, par l'intermédiaire de relais potentiométriques non seulement sur le brûleur, unique, équipant ce four, mais encore sur ses ventilateurs d'air chaud et de fumées, et d'air froid. Signalons, ici, l'importance d'un ventilateur qui, bien que de faible puissance, joue un rôle primordial dans la bonne marche du four. Situé à l'extrémité postérieure du four 26, muni d'un motovariateur, il envoie de l'air froid dans la zone de passage terminale du four. Il a, non seulement, pour fonction de refroidir les produits sortant du four mais encore de "caler" à un niveau déterminé sa zone de feu.Celle-ci,en effet, a tendance à s'allonger en se laissant "entraîner" par les produits amenés, à ce niveau, au maximum de température. Elle tend même à se déplacer vers l'arrière du four, en pénétrant, alors, dans la partie initiale de la zone de refroidissement ; quand ce phénomène se produit, le ventilateur en question se met automatiquement en marche, stoppe ce déplacement du feu, préjudiciable à la bonne "tenue" de certains produits, et le refoule dans sa position normale, au dessous du foyer du four. La température d'utilisation du four pourra être très variable, n'ayant en définitive, pour limite supérieure que la température de fluage du métal composant l'un de ses organes essentiels : le tapis. Celui-ci composé en acier réfractaire inoxydable supporte parfaitement les chocs thermiques et peut être utilisé jusqu'à 1.150 centigrades. C'est donc à divers paliers, entre 700 et 1.150 que le four pourra être utilisé dans la cuissonde produits très divers. L':învention décrite permet, en fait, la construction d'un four dont peuvent varier simultanément ou séparément la longueur, la vitesse d'avancement du tapis, la ventilation plus ou moins rapide des fumées dans la zone chaude, la ventilation plus ou moins intense de sa zone froide, sa température, la longueur et la localisation, dans le four, de la zone de feu. Grâce à ces 6 paramètres réglables, le four s'adapte à une grande Va- de de cycles de cuisson. Enregistrés sur fiches pour chaque fabrication envisagée, ils permettront de définir la cuisson des produits dans les meilleures conditions et avec le plus de rapidité possible. Un système de manutention par treuil permet l'allongement du four, l'allongement et le raccourcissement de son tapis. En résumé, le four décrit, composé de trois zones (préchauffage, zone de feu, refroidissement) est un four à passage, en monocouche. Il est parcouru par un tapis porteur métallique de type spécial. Ce four, dont les éléments constitutifs sont facilement dissociables, peut être modifié dans sa longueur par adjonction ou suppression d'éléments supplémentaires, prmettant la cuisson d'un grand nombre de produits en des temps de cuisson s'échelonnant entre 45 et 80 minutes. Il supprime toutes variétés de matériel d'enfournement, en particulier les gazettes. Par les paramètres dont il permet les modifications et changements, ce four peut s'adapter à une grande variété de cycles de cuisson. REVENDICATIONS 1/ - Four permettant la cuisson de la céramique en monocouche, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de réaliser un allongement ou un raccourcissement de celui-ci dans ses zones de préchauffage et de refroidissement, en fonction des produits à cuire. 2/ - Four selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens permettant l'allongement du four consistent en des éléments amovibles maintenus en attente hors du four et pouvant s'inclure dans sa longueur. 3/ - Four selon la revendication 1 caractérisé en ce que les éléments amovibles sont tous préfabriqués en forme de caissons réfractaires et montés sur rails pour assurer leur mobilité longitudinale sur l'axe du four. 4/ - Four selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend un tapis qui se fractionne et se reconstitue rapidement grâce à sa construction en éléments préfabriqués annulaires juxtaposés et parallèles entre eux, enfilés sur des tringles parallèles à bouclage latéral rapide, ce tapis permettant le retrait ou la mise en place des éléments amovibles du four. 5/ - Four selon la revendication 3 caractérisé en ce que les caissons amovibles se dissocient par section rapide de channes à maillons solidarisant les tambours du four au niveau des pignons relais qu'ils portent sur une face latérale. 6/ - Four selon la reurdication 2 caractérisé en ce qu'un treuil amovible, situé à l'extrémité postérieure du four permet, par sa solidarisation avec le tambour moteur du four, la dissociation des parties amovibles et l'enroulement éventuel du tapis. 7/ - Four selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comprend des joints séparant les caissons amovibles, constitués par des couches de fibre céramique prises en sandwich entre des cornières solidarisées par des serre-joints. 8/ - Four selon la revendication 4 caractérisé en ce que le tapis est-porteur desproduits à cuire dans le four et supprime tous matériels d'enfournement. 9/ - Four selon la revendication 8 caractérisé en ce que ce tapis porteur est commandé par un motovariateur faisant varier à volonté la vitesse de progression des produits dans le four. 10/ - Four selon la revendication 3 caractérisé en ce que les caissons sont construits en panneaux réfractaires composites allégés. 11/ - Four selon la reurdication 3 caractérisé en ce que les caissons réfractaires sont, suivant les zones du four considérées, cloisonnés en carneaux, gaines de ventilation par des plaques standards de carbure de silicium, de sillimanite ou analogues. 12/ - Four selon la revendication 11 caractérisé en ce que les zones de préchauffage et de refroidissement sont ventilées par des ventilateurs mus par des motovariateurs qui, en fonction de la longueur choisie du four, règlent le débit de la ventilation. 13/ - Four selon la revendication 1t caractérisé en ce que la partie extrême postérieure du four est munie d'un ventilateur qui souffle dès le passage des produits, non seulement pour le refroidir mais pour caler toujours au même niveau la zone de feu.