Brevet FR2423315A1 — publié le 19791116

Domaine de l'invention La présente invention appartient au domaine du travail des pièces à base d'argile. Elle concerne un procéde de fabrication de tuiles dans lequel le sechage avant cuisson se fait sur wagons de four, permettant une élévation continue de la température des tuiles presqutà la température de cuisson. Technique antérieure Dans le procédé classique de fabrication des tuiles, celles-ci sont, après gazonnage par pressage, moulages, découpage,...etc, séchées avant cuisson dans des séchoirs par élevation lente de leur température jusqu'a 1000 ou 1200 C, environ ; l'eau de mouillage est ainsi progressivement éliminée. La durée de cette opération est toujours de plusieurs heures ; elle atteint souvent 20 heures. Dans le cas d'un séchage d'une durée de 24 heures par exemple, ce qui est classique, il faut donc que la capacité de l'installation de séchage corresponde à la capacité de fabrication pendant 24 heures, ce qui exige alors normalement des surfaces couvertes de plusieurs milliers de mètres carrés.Il y a là une emprise sur les surfaces disponibles pour les installations industrielles qui est un premier inconvénient des usines classiques. D'autre part, dans ce procédé de séchage, les tuiles sont stockées sur des supports qui ne peuvent pas ensuite être utilisés pendant la cuisson. On relève donc ici deux nouveaux inconvénients des usines classiques, à savoir l'exigence de deux équipes pour deux manipulations distinctes une première manipulaton des tuiles crues à l'entrée des séchoirs pour les mettre sur leurs supports, et une seconde manipulation des tuiles sèches cette fois-ci, à la sortie des séchoirs, pour les installer sur les wagons de fours. Elles passent alors, de façon continue, dans un pré.-four où elles sont portées à la température où peut commencer la cuisson, puis dans le four où s'effectue cette cuisson. Un autre inconvénient résulte de l'impossibilité pratique de récupérer tout ou partie des calories dépensées en cours de cuisson en vue de les utiliser ensuite pour le séchage, en raison de la nature des gaz de cuisson qui;attaqueraient les supports de séchage; Exposé de l'invention L'invention concerne un nouveau procédé de fabrication de tuiles ainsi qu'unie nouvelle installation permettant de mettre en oeuvre ce procédé. Le procédé de l'invention présente, sur le procédé classique de la technique antérieure, les avantages suivants : - il réduit considérablement, pour une unité de fa fabrication de même capacité, la surface couverte nécessaire par suppression du séchoir classique - il permet de réaliser des unités de fabrication plus compactes, qui peuvent être contr8lées par une seule personne - il réduit la durée du cycle de fabrication - il réduit la consommation d'énergie par récupération et emploi de calories normalement irrécupérables - il permet de sécher sur wagons de four évitant ainsi toute manipulation entre le séchoir et le four. Le procédé de fabrication de tuiles de l'invention utilise campe produit de départ, de même que le procédé clas saquez des tuiles dites crues ou vertes, à base d'argile, obtenues par moulage, pressage ou découpage. Il se caractérise en ce qu'il comporte les opérations suivantes a) durcissement partiel des pièces crues par évaporation sous l'action d'un flux d'air chaud d'une première partie de leur teneur en eau de mouillage, de manière à obtenir des pièces présentant une croûte superficielle durcie enrobant une masse intérieure encore malléable, la dite croûte permettant une manutention automatique de la pièce sans déformation sensible, b) séchage des pièces obtenues en fin d'opération a) par évaporation du reste de leur teneur en eau de mouillage, c) cuisson des pièces obtenues en fin d'opération b). Le temps exigé par l'opération a),durcissement, est de l'ordre de 15 à 20 minutes sous température de 150 C à 3(30 C. On voit donc qu'il suffit que l'enceinte ou elle est effectuée, appelée durcisseur, ait une capacité correspondant à 20 minutes de fabrication seulement, ce qui est un avantage considérable sur la technique antérieure car il y a ainsi une première réduction du temps de cycle complet de fabrication. D'autre part la faible température à laquelle semasse l'opé- ration de durcissement permet d'utiliser soit l'air ambiant introduit par soufflage en période d'été par exemple, soit un air chauffé avec un minimum de dépense d'énergie à d'autres périodes de l'année, panneaux radiants, par exemple. A la sortie du durcisseur'les tuiles, qui ont perdu une proportion de leur eau de mouillage correspondant à 2 ra ou 4 % de leur poids initial, n'ont en général plus une constitution homogène. Elles ont à ce moment-là une croûte externe durcie enrobant un coeur encore imprégné d'eau. Le rôle du durcisseur est justement d'arriver à des tuiles avec une croate extérieure suffisamment ferme pour permettre leur manipulation sans risque de déformation. Suivant une autre caractéristique du procédé de l'invention, le séchage suit le durcissement sans discontinuité, et est, lui-même,suivi, sans discontinuité aussi, de la cuisson. Il y a élévation continue de la température de la tuile du début de l'opération de durcissement jusqu'à ce qu'elle atteigne la température de cuisson dans le four. Le séchoir intègre la fonction du préfour et le supprime. Le cycle de fabrication subit ainsi, par rapport à la technique antérieure une seconde réduction de temps Suivant une autre caractéristique de l'invention à la sortie du durcisseur les tuiles sont installées dans des cassettes réfractaires, elles-mêmes disposées sur des wagons de four. tracte à cette manière de faire, une seule manipulation intervient entre le début du séchage et la fin de la cuisson, permettant ainsi une économie de temps et de main-d'oeuvre, Dans les cassettes, les tuiles sont disposées sur la tranche, séparées les unes des autres, permettant ainsi une circulation parfaite des gaz de cuisson, On réalise ainsi en quelque sorte une cuisson individuelle des tuiles, par opposition à la méthode classique de cuisson en masse où les tuiles sont disposées les unes sur les autres. L'expérience a montré que l'utilisation des cassettes permettait de réduire la durée de l'ensemble des opérations séchage.+ cuisson, pour la ramener d'environ 50 heures dans la méthode classique, à une vingtaine d'heures environ dans la méthode de l'invention. Suivant encore une autre caractéristique de l'inven- tion, le séchage est effectué par utilisation de calories qui dans le procédé classique sont perdues à la cuisson. Ces calo- ries sont récupérées sur les gaz de combustion ; ceux-ci, bien qu ils contiennent des proportions notables de souffre, sous forne S(34H2, peuvent cependant être utilisés pour le séchage car les supports de tuiles sont à ce moment les cassettes en matériaux réfractaires empilées sur des wagons de four, tous deux innattaquables par les gaz de cuisson. Enoncé -des figures La Fig. 1 est un diagramne schématique de l'évolution des températures des tuiles suivant le procédé de la technique classique. La Fig. 2 est un diagramme schématique de l'évolu- ticn des températures des tuiles suivant le procédé de ltin- Invention. La Fig. 3 est une vue en bout drune cassette de stockage. La Fig. 4 est un plan schématique d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Description détaillée du procédé de ltinvention La Fig. 1 est destinée à rappeler l'évolution des températures, portées en ordonnées, en fonction du temps T en heures porté an abscisses dans la méthode classique. Les données numériques sont indiquées à titre d'exemple seul-ement. Le temps d'attente est en particulier utilisé pour la manipulation des tuiles sèches de manière à les faire passer de leurs supports de stockage en séchoir sur les wagons de four. Quant au préfour, sa nécessité s'impose parce qu'il peut y avoir eu reprise d'humidité par la tuile dans l'air ambiant pendant la période d'attente et qu'il est nécessaire d'avoir un produit parfaitement sec au moment de ltentrée dans le four. La Fig. 2 montre l'évolution des températures en fonction du temps dans la méthode de l'invention d'une manière analogue à la Fig. 1. On a indiqué par D,S, et F respectivement le durcisseur, le séchoir et le four. On voit que le durcissement, le séchage et la cuisson se succèdent sans chute de température des tuiles de l'une à l'autre de ces opérations. La durée de séchage est ramenée à 5 heures et la durée de cuisson à 15 heures (ces chiffres donnés à titre d'exemple de réalisation) grâce à l'utilisation de cassettes, sur wagons de four, pour le stockage des tuiles pendant ces deux opérations. Un cycle complet de fabrication peut alors entre réalisé en une vingtaine d'heures environ. La Fig. 3 montre, vue en bout, une cassette pour le chargement des tuiles à la sortie du durcisseur. Une cassette se présente sous la forme d'une botte parallélépipèdique 1, fermée sur 4 de ses faces, 2,3,4 et 5, et ouverte sur deux faces externes. Seule la face 6 est visible sur la Fig. 3, l'autre face étant parallèle à la face 6. Les ouvertures pratiquées sur la face 6 et sur la face qui lui est parallèle, sont identiques. Elles ont la forme d'un rectangle dont les deux petits cotés 7 et 8 sont rectilignes, alors que les deux grands cotés 9 et 10 sont découpés de manière à former des échancrures 11 séparées par des dents de scie 12. Les tuiles 13, à la sortie du durcisseur, sont mises dans les cassettes de manière à reposer chacune par leur tranche 14 sur une échancrure 11. Elles sont maintenues en position par appui de leur arête 15 contre une dent de scie 12. On voit que, grâce à cette disposition des tuiles dans les cassettes, la circulation des gaz, tant de séchage, que de cuisson, se fait parfaitement et que les échanges thermiques sont grande-. ment facilités. La Fig. 4 est le schéma d'unmode de réalisation d'une unité de fabrication mettant en oeuvre la méthode de l'in vention, On a représenté en 20 un stockage de matière première crue, en 21 un transporteur d'amenée alimentant un propulseur 22, qui débite une bande de pâte vers un poste de formage 23 de tuiles crues (pressage, découpage,.. etc), Ce poste assure également la mise en place des tuiles crues sur des supports mobiles de passage dans un durcisseur 25. Celui-ci e la forme d'un tunnel dans lequel les tuiles crues suivent ici un trajet d'aller et retour, à plat ou superposé, indiqué par les flèches et et f2 pour aboutir à un poste de reprise des tuiles durcies 24.Pendant leur passage dans le durcisseur 25, les tuiles crues sont balayées par un courent d'air tiède (3(30 C par exemple) provenant, dans le mode de réalisation représenté, d'un four 30 qui sera mentionné plus loin, et prélevé sur la zone de refroi dissent des produits cuits. Ce séchage peut être complété par des panneaux radiants 26 alimentés par une installation 27, fonctionnant à l'électricité ou au gaz. Comme indiqué plus haut, à la sortie du durcisseur les tuiles, supe.ficiellement durcies, ont une structure non homogène ; croute extérieure et coeur encore malléable. Elles peuvent cependant être soumises a une manipulation automatique sans risque de se déformer. Cette manipulation est exécutée d'abord au poste 24 et ensuite à un poste d'encastage, ou de mises en cassettes, 28, poste où, en outre, les cassettes une fois remplies sont mises sur wagons de four. Le poste d'encas- tage est suivi d'un séchoir tunnel 29, lui-m & e suivi d'un four tunnel 30. Le trajet des wagons de four chargés est celui des flèches f3, f4 et f5. Entra le séchoir et le four se trouvent. des sas étanches 31 grâce auxquels les tuiles séchées sortant du séchoir ne subissent pas de chute de température avant leur entrée dans le four 30. On a figuré n 32 la zone des fumées du four 30 où celles-ci sont reprises par un dispositif de repris 33 pour introduction dans le séchoir 29. De même on a indiqué par 34 la zone du four où air de refroidissement des tuiles cuites est prélevé et envoyé, partie sur le durcisseur 25, partie sur le dispositif 33 et le séchoir 29. A la sortie du four 30, les wagons de four portant les cassettes remplies de tuiles cuites suivent le trajet de la flèche f6 pour arriver au poste 28 qui éxécute à la fois l'encastage ou mise sur cassettes comme indiqué plus haut, et le décastage ou vidage des cassettes, ces dieux opérations étant automatiques.Après décastage les cassettes sont à nouveau remplies de tuiles crues provenant du durcisseur 25 et le cycle de fabrication se reproduit. Un poste de conditionnement sur pallette 35 reçoit les tuiles cuites et les expédie par un transporteur d'évacuation 36. Il faut noter que chacune des installations individuelles de l'unité de fabrication : transporteur, chargeur et déchargeur automatique, séchoir, four tunnel, relègue de la technique connue. L'invention réside, en ce quiconcerne l'unité de production dans l'utilisation des cassettes et dans la combinaison des éléments cités plus haut entre eux, combinaison suivant laquelle le durcisseur, le séchoir et le four se suivent sans discontinuité, de façon que ltélévation de température des tuiles, jusqu'à la température maximum de cuisson, soit continue. L'invention apporte ainsi plusieurs résultats nouveaux t elle permet une très sérieuse économie d'énergie ; il faut en effet, dans les installations classiques, environ 300.000 K.cal/ tonne de produit pour le séchage et autant pour la cuisson ; dans l'installation de l'invention, les pertes de calories sont diminuées et leur récupération facilitée ; elle permet de réaliser des unités de fabrication plus compactes que les unités classiques ; la surveillance peut alors entre assurée par un seul technicien figuré en 37 sur la Fig. 4, do le poste de travail, est à proximité du poste d'encastage et de décastage 28. Le seuil de rentabilité est abaissé et l'in vestisse-ent plus facile. REVENDICATI(3t\!S 1.- Procédé de fabrication de tuiles, à partir de pièces à base d'argile, dites crues ou vertes et contenant de l'eau de mouillage, obtenues par mouillage, pressage, découpage ... etc, caractérisé : - en ce qu'il comporte les opérations successives suivantes : - a) durcissement partiel des pièces crues par évaporation d'une première partie de leur teneur en eau de mouillage, de manière à obtenir des pièces présentant une crotte superficielle durcie enrobant une masse intérieure encore malléable, la dite croate permettant une manutention automatique de la pièce sans déformation sensible, - b) séchage des pièces obtenues en fin d'opération a) par évaporation du reste de leur teneur en eau de mouillage, - c > cuisson des pièces obtenues en fin d'opération b). 2.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé : - en ce que l'opération a) est effectuée à une température comprise entre 15 C et 40e Cet est elle-même immédiatement suivie de ltopération b) au cours de laquelle la température des tuiles est élevée jusqu sensiblement 1208 C, et en ce que l'opération b) est immédiatement suivie de l'opération c), de manière que du début de l'opération a) au début de l'opération c) la température des tuiles soit constamment croissante. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé - en ce que l'opération a) est exécutée pendant une durée inférieure à une heure, 11 opération b) est exécutée pendant une durée comprise entre 3 et 6 heures, et l'opération c) est exécutée pendant une durée comprise entre 12 et 2(3 heures. 4.- Procédé selon l'une des revendications 3 et 4 caractérisé r - en ce que pendant les opérations b) et c) les tuiles sont disposées dnas les mêmes supports, les dits supports permettant une ventilation dtau moins 90 % de la surface totale des tuiles. 5.- Installation de fabrication de tuiles par mise en oeuvre de prodédé de la revendication 4, caractérisée - en ce qu'elle comporte en particulier un durcisseur où se fait l'opération a), dans lequel les tuiles crues effectuent un déplacement continu, un séchoir où se fait l'opération b), place immédiatement en aval du durcisseur, un four où se fait l'opération c) placé immédiatement en aval du séchoir, et des moyens de récupération des gaz du four et d'amenée de ces gaz au séchoir et au durcisseur. 6.- Installation selon la revendication 5, carac irisée : - en ce qu'elle comporte en outre un poste de reprise des tuiles crues à ltentrée du durcisseur et un poste unique de mise automatique sur supports des tuiles crues et d'extraction automatique des tuiles cuites des supports, ces deux postes étant à proximité immédiate l'un de l'autre, de manière à pouvoir autre surveillés, sensiblement sans déplacement, par un meme technicien.