Brevet FR2428219A1 — publié le 19800104

L'invention concerne un train circulaire continu pour le traitement thermique d'articles2 par exemple des plaques de céramique et des dalles de plancher en céramique. L'installation permet une fabrication continue, à capacité élevée, pour une vitesse élevée de cuisson des produits A l'heure actuelle, on utilise2 pour le vernissage des produits céramiques, exclusivement des fours continus dans lesquels les produits destinés à être vernis sont transportés sur des cylindres possédant un socle ou n'en possédant pas Les autres systèmes de transport utilisent des chariots qui, de par leur passage, diminuent le rendement de l'opération de vernissage et, lors du chauffage, à la partie inférieure des produits, font écran à l'opération de vernissage Eu égard aux conséquences du vacillement provoqué par ce transport, la glaçure reçoit, dans la zone de grand feu, où sa surface est presque à l'état liquide, des ondulations qui diminuent considérablement la qualité des produits De plus, les fours mentionnés ci-dessus ont une construction compliquée et sont donc onéreux du point de vue des investissements et de l'exploita tion. Simultanément, ils exigent beaucoup des ateliers de fabri- cation.Cela se traduit par des coûts plus élevés des articles de cuisson ; étant donné le poids important des matériels en déplacement, en particulier des supports inférieurs, il se produit aussi des pertes considérables en énergie thermique On connaît même, à l'étranger, un dispositif de transport pneumatique des produits, dont l'utilisation, dans un four de glaçure, présente cependant de grands problemes, car il se crée alors un soulèvement, en tourbillons2 des fines dues au frottement des produits de cuisson, à partir des systèmes de guidage et du revêtement réfractaire du four2 de sorte qu'il y a une destruction partielle de la surface de la glaçure du produit fini. Tous ces fours empêchent un chauffage parfait par en-dessous, de sorte que la régularité de l'amenée du rayonnement thermique par en haut et par en bas n'est plus respectée, et il n'est plus possible d'atteindre les intervalles de temps les plus courts du point de vue technique et donc les plus favorables du point de vue économique, car les séchoirs construits jusqu 'à maintenant ne respectent pas d'une manière parfaite les hypothèses théoriques de la cuisson des glaçures La vitesse autorisée pour l'élévation et la diminution de la température pendant le traitement thermique des produits, par exemple des produits céramiques, lors de la cuisson, du dégourdis sage et du vernissage de plaques céramiques, de carreaux de céramique, etc, dépend des processus thermiques et physicochimiques liés à la recristallisation, à la formation de la phase liquide et à sa solidification. Aux températures connues ou dans les intervalles de températures connus, la vitesse du processus thermique a une influence décisive sur la contrainte thermique L'influence de ces contraintes provoque souvent la formation de fissures dans les produits, qui ont un effet restrictif sur la vitesse de cuisson, ce qui limite l'influence économique fondamentale à la réalisation du procédé technique, en amont et en aval de l'unité de cuisson, avec une influence importante sur la taille de l'unité de cuisson, son prix et les appareils connexes La création des contraintes thermiques dépend de la température non uniforme dans la section du produit, par exemple de l'ébauche céramique de la plaque céramique, ou du carreau céramique, lors du chauffage ou du refroidissement.La théorie de la cuisson définit que le produit après cuisson est composé d'une quantité infinie de petits cubes de dimensions analogues, qui, liés les uns aux autres, donnent un corps compact. Quand la température subit une élévation régulière, chaque petit cube grandit d'une façon identique dans toutes les directions. Dans ce cas, les petits cubes gardent leur forme et leur dimension, et il n'y a pas de contraintes. Cependant, si l'élévation de la température n'est pas uniforme, par exemple quand le chauffage vient d'en haut, car il existe, dans presque tous les fours, des dispositifs inférieurs qui retardent considérablement le chauffage par en bas, chaque cube a tendance à s'agrandir dans la dimension correspondant à l'élévation de la température. Comme il s'agit d'un corps compact, chaque élément limite la déformation adjacente, ce qui provoque une contrainte. La vitesse autorisée pour le chauffage des produits dépend fortement du gradient thermique limite dans le produit, gradient pour lequel il ne se produit pas de détérioration Dans le cas d'un chauffage en wagon-tunnel, où les produits sont empilés les uns sur les autres, l'arrivée de chaleur ne se produit qu'au début.On a montré qu'il ne se produisait pas de fissure dans le produit et la matière quand le gradient de température entre la surface et le centre du produit était inférieur à 2500C, tandis qu'il se créait des fissures pour une différence de température de 300 Co I1 s'en suit que la vitesse maximale admissible de l'élévation de température, qui forme un gradient de température, doit être inférieure à 2500C. Si, lors du chauffage ou du refroidissement dans l'empilement des produits, on donne le coefficient 100 à la vitesse correspondant au gradient ci-dessus, ce qui correspond dans la pratique par exemple à 30 heures, la vitesse de chute de température aura le coefficient 10, ce qui correspondra dans la pratique à 3 heures Dans le cas d'un chauffage et d'un refroidissement sur une seule couche, sans dispositif inférieur, l'aire de passage de la chaleur dans le produit et à partir du produit étant 40 fois plus grande que dans le cas du chauffage quand les produits sont empilés, le produit subissant une chute de température sur les deux côtés, sur toute leur surface, de haut en bas, ce coefficient sera de 1, ce qui correspondra à environ 20 minutes.C'est ce qui est confirmé aussi par les essais pratiques Le train circulaire continu pour le traitement thermique de produits selon l'invention, particulièrement adaptée à la production de plaques de céramique et de carreaux céramiques pour planchers, élimine ces inconvénients. L'objet de l'invention réside dans le fait que des bras-supports, entraînés par un pignon à friction, sont fixés dans le moyeu d'un arbre central installé sur un socle. Aux extrémités des bras-supports sont fixés, à l'aide de montants, des éléments d'une grille-support continue destinée aux produits de cuisson. L'espace intérieur du four, qui a la forme d'un anneau ouvert, est garni d'une isolation réfractaire, avec des éléments chauffants incorporés , de plus, il est équipé d'unie rainure ouverte dans laquelle les montants s' empan chent à l'aide d'une grille-support. Dans une autre réalisation selon l'invention, les montants des bras supports reçoivent, les uns sur les autres, au moins deux éléments de la grille-support. Cette réalisation est caractérisée en ce qu'au moins deux bras-supports sont fixés, d'une manière annulaire, les uns au-dessus des autres dans le moyeu de l'arbre central.L'espace intérieur du four est disposé en étages, et est formé d'au moins deux anneaux ouverts, disposés les uns sur les autres, formant un étage de séchage et/ou un étage de dégourdissage et/ou un étage de vernissage Dans le cas d'une cuisson en une seule fois, une autre réalisation de l'invention prévoit une répartition de l'espace intérieur du four, à l'aide de cloisons, en une section de séchage, une section de dégourdis sage et une section de vernissage Dans le cas d'une cuisson multiple, l'espace intérieur du four de l'étage de dégourdissage et/ou de l'étage de vernissage est équipé de cloisons, l'espace intérieur du four de l'étage de séchage étant continu et non cloisonné. Selon une autre réalisation de l'invention, les éléments chauffants sont disposés régulièrement, à une distance choisie de la surface horizontale du produit de cuisson.Selon une autre réalisation de l'invention, la grillezsupport est formée de bandes de support, fixées à la poutre horizontale, et sur ces bandes sont disposés les produits de cuisson. La grille-support se compose, d'après la dernière réalisation de l'invention, de saillies en forme de broches, par exemple ayant la forme d'un cône ou d'un prisme, disposées sur la poutre horizontale et dont les eommets supportent les produits de cuisson. Le train circulaire continu selon l'invention permet une fabrication en série, en continu, de capacité élevée et avec un rendement élevé, de produits subissant un traitement thermique, en particulier des produits céramiques, en maintenant une qualité élevée à ces produits. L'installation est très simple du point de vue de la construction et peu onéreuse du point de vue des inveetissements et de l'exploitation. La production continue peut etre réalisée grâce à la construction du four sous la forme d'un anneau ouvert, où la courbe de cuisson est soumise à une régulation complète dans la zone de chauffe du four, les conditions de vernis- sage pouvant être suivies d'une manière exacte grâce à l'enregistrement des valeurs techniques mesuréesr ce qui, dans les fours continus à chauffage direct de l'état actuel de la technique, était très compliqué et prenait beaucoup de temps. La capacité de production, accompagnée d'un rendement élevé de l'utilisation de l'énergie thermique, augmente en particulier dans le cas dans lequel les bras-supports sont disposés les uns sur les autres, bu dans le cas d'une disposition simultanée des différents étages techniques, destinés par exemple au séchage, au dégourdissage et au vernissage Dans la pratique, on peut utiliser avantageusement 3 à 10 étages techniques. La disposition des- grilles--supports supprime complètement l'utilisation d'installations inférieures et des chariots, ce qui élimine aussi une quantité importante de matériels annexés, ce qui diminue les frais d'acquisition et les frais de main-d'oeuvre. La construction de l'espace intérieur du four réalisée selon le principe de l'anneau ouvert où l'écran de la chambre de chauffe du four est réalisé par une couronne non entièrement obturée, présente l'avantage qu'il ne se produit qu'une usure minimale des différents éléments de construction de l'installation pendant la production. Par rapport aux fours cylindriques, il s'en suit une division par dix des frais d'exploitation. La construction de l'espace intérieur ouvert est possible grâce à l'utilisation de l'effet de souffle thermique, déterminé par la disposition et l'utilisation de la couronne des montants, et les élements de transport ne doivent donc être fermés ni dans le sens vertical, ni dans le sens horizontal.La qualité élevée des produits finis de cuisson est, de mêmea rendue possible par leur installation sur des appuis fixes a ce qui a pendant la cuisson, interdit le déplacement, la translation et le glissement des produits et ne permet donc pas leur dépréciation. Le position nement des produits de cuisson sur des surfaces minimales, grâce à un contact ponctuel ou sur une ligne, par exemple sur les sommets des saillies ou sur des bandes-supports, permet un transfert complet et très économique de la chaleur entre les différentes sections techniques du four et le produit. Le produit de cuisson permet un accès complet au rayonnement thermique à partir du haut et à partir du bas, ce qui est décisif pour l'obtention d'une vitesse de cuisson très élevée et donc d'une capacité élevée et d'une bonne qualité du produit.Cette installation selon l'inven tion présente un autre avantage, selon lequel les éléments prin cipaux de travail sont disposés sur un arbre central unique, qui ne subit pas de contrainte thermique, l'ensemble des forces étant en outre en équilibre. On conserve ainsi le principe d'une automatisation idéale, où les pièces finies par exemple pour la fabrication de produits céramiques, les ébauches provenant de la presse, se présente toujours en série pour le séchage, de détour dissage, le vernissage, la cuisson de la glaçure et le tri. L'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif à l'aide des dessins ciajointso dans lesquels - la figure 1 est une coupe à travers un train circu laire continu pour cuisson unique la figure 2 est une projection horizontale du train circulaire continu, avec une grilleasupport et des sections chauffantes, - la figure 3 est une coupe d'un train circulaire continu, pour cuisson unique, avec des grilleswsupports en étager - la figure 4 est une coupe a travers un train circu laire continu pour une cuisson unique de produits céramiques a - la figure 5 présente l'installation des produits de cuisson sur des bandes-supports distinctes7 - la figure 6 est une coupe montrant l'installation des produits de cuisson. Exemple 1 Le train circulaire continu pour traitement thermique de plaques céramiques et de carreaux céramiques pour sols, pour cuisson unique (voir figures 1, 2 et 5) comprend un arbre central rigide (2), dans le moyeu i3) duquel se trouvent des bras-supports (4) fixés en anneau, qui sont fixés au moyen d'un support annulaire non représenté, par un pignon à friction (lO)r lequel est entravé à l'aide d'une boite de vitesses par un moteur électrique de puissance 0,1 kW. L arbre central (2) est posé sur un socle (1). Aux extrémités des bras-supports (4) sont installés des montants (5) perpendiculaires et amovibles, auxquels sont fixées les piffé rentes pieces de la grille-support (63= La grilleQsupport (6) comprend les différentes pièces, reliées entre elles de la grille support (6), une des pièces se composant d'une poutre horizontale (21), équipée de saillies d'appui (23) présentant une forme conique ou prismatique et fabriquée, de préférence, en une céramique réfractaire. Sur les sommets des saillies d'appui (23) sont posés les produits de cuisson (7), un produit donné s'appuyant au moins sur quatre saillies d'appui (23) Le four (11) a la forme d'un anneau ouvert et est posé sur un bâti (15) L'espace intérieur du four est équipé d'une isolation réfractaire (9) e se présentant sous la forme d'un revêtement réfractaire, dans lequel sont incor porés des éléments chauffants (8). Les éléments chauffants (8) sont appliqués convenablement à partir de la surface supérieure et de la surface inférieure du produit de cuisson (7) mis en place. Dans l'espace correspondant à l'interruption de l'anneau du four '11) est installé un dispositif de transporte non représenté, qui assure le recul et l'avance des produits de cuisson (7). L'espace intérieur du four ( est partagé en une section de séchage (12) pour des températures comprises entre îoe et 3500C, une section de dégourdissage (13) pour des températures comprises entre 350 et 12000C et une section de vernissage (14) pour des températures comprises entre 150 et 1100 C, grace à des cloisons de séparation (17?c Le four s11! est équipé, sur son coté inférieur, d'une rainure ouverte et continue (16), dans laquelle les montants (5) s'enclenchent avec la grilleDsupport (6). Les dispositifs de chargement et de déchargement des produits de cuisson (6) se trouvent sur un arbre commun à la section de séchage (12), à la section de dégourdissage (13) et à la section de vernissage (14). Exemple 2 Le train circulaire continu pour cuisson unique de produits céramiques (voir figures 3 et 6) équipé d'une grille support (6) à étages, est construit de façon que trois étages formés des éléments des grillescsupports (6) sont disposés les uns au-dessus des autres contre les montants des brasusupports (4). La grille-support (6) se compose de bandes=supports séparées, en acier réfractaire, installées dans la poutre horizontale (21). Les produits de cuisson (7) sont installés sur les bandesGsupports (22). Entre les différents étages de la grille-support (6) sont installés des éléments chauffants (8). Exemple 3 Le train circulaire continu pour cuisson multiple pour l,e traitement thermique de produits céramiques (voir figures 3 à 5) se compose d'un arbre central rigide (2 > r possédant un moyeu (3), et situé sur un socle (l)o Dans le moyeu (3) de l'arbre central (2) sont fixés les uns sur les autres trois étages anneau laires des bras-supports (4). Dans chaque étage les brasrsupports (4) sont entraînés au moyen d'un pignon â friction (10) A l'extrémité du brasKsupport (4) se trouvent des montants perpendi- culaires, auxquels sont fixées les différentes pièces des grillessupports (6) des différents étages.Chaque pièce de la grille support (6) se compose d'une poutre horizontale (21) équipée de saillies d'appui (23) en forme de cône, sur les sommets desquels se trouvent les produits de cuisson (7). Le four possède plusieurs étages et se compose de trois fours (11) installés les uns sur les autres, ayant la forme anneaux ouverts installés sur un cadre commun (15). Le transport des produits de cuisson (7) jusqu'au four (ll) et entre les différents étages techniques (18, 19 et 20) est réalisé dans l'espace libre et ouvert de l'anneau du four (11) par des systèmes de transport non représentés.La construction du four (11) correspond aux phases du procédé technique de vernissage et consiste en ce qu'un étage de séchage (18) se trouve à la position supérieure; en-dessous duquel se trouve l'étage de dégourdissage (19) puis, tout en bas, l'étage de vernissage (20). Les espaces intérieurs du four de étage de dégourdissage (19) et de l'étage de vernissage (20) sont équipés de cloisons de séparation (17). L étage de séchage (18) n'est chauffé que par la chaleur du four (li) 7 tandis que. dans l'étage de dégourdissage (19) et dans l'étage de vernissage (20), les éléments chauffants (8) et des cloisons de séparation (17) sont incorporés. Un montant (5) traverse la rainure ouverte et continue (16) dans le premier espace intérieur du four (11), montant a llextrémité duquel sont fixées les différentes pièces de la grille--support (6). Dans la pratiquer on peut aussi utiliser avantageuse; ment des grilles-supports (6) à plusieurs étages. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé avantageusement dans toutes les techniques de traitement thermique de produits, dans l'industrie de la construction mécanique, dans l'industrie alimentaire, dans l'industrie chimique et assimilé. R E V E N D I C A T I O N S 10) Train circulaire continu pour traitement thermique de produits, par exemple des plaques céramiques et des carreaux céramiques pour le sol, train caractérisé en ce que des bras supports annulaires (4) qui sont mis en rotation à laide dXun pignon à friction (10), sont fixés dans le moyeu (3) d'un arbre central (2) installé sur un socle (1), des pièces d'une grillesupport (6) destinée à supporter les produits de cuisson (7) étant fixés aux extrémités des bras au moyen de montants (5), tandis que l'espace intérieur du four (11) est construit sous la forme d'un anneau ouvert anneau équipé d'une isolation réfractaire (9) possédant des éléments chauffants incorporés (8), avec une rainure continue ouverte (16) dans laquelle s'enclenchent les montants (5) à l'aide d'une grille support (6). 20) Train circulaire continuo selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins deux pièces de la grille-support (6) sont installées les unes au-dessus des autres aux montants (5) des bras-supports (4). 30) Train circulaire continu, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins deux brassupports (4) sont fixés d'une manière annulaire les uns au-dessus des autres dans le moyeu (3) de l'arbre central (2)r tandis que l'espace intérieur du four (11) est construit en étages et qu'il est formé d'au moins deux anneaux ouverts installés les uns au dessus des autres anneaux formant un étage de séchage (18), un étage de dégourdissage (19) ou un étage de vernissage (20). 40) Train circulaire continu, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que pour une cuisson unique, l'espace intérieur du four (11) est divisé à l'aide de cloisons de séparation (17) en une section de séchage (12) une section de dégourdissage (13) et une section de vernissage (14) 50) Train circulaire continu, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que, pour une cuisson multiple, l'espace intérieur du four (ll) de l'étage de dégourdis sage (19) ou de l'étage de vernissage (20) est équipé de cloisons de séparation (l) 6 ) Train circulaire continu selon l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisé en ce que- les éléments chauffants (8 > sont disposés d'une manière régulière à une distance choisie de la surface du produit de cuisson (7) 70) Train circulaire continu, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la grille-support (6) se compose de bandes-supports séparées (22)r fixées à la poutre horizontale (21), les produits de cuisson (7) étant installés sur ces bandes. 80) Train circulaire continu, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la grille-support (6) est formée de saillies (23) en forme de broche, posées sur la poutre horizontale (21) et sur les sommets desquels sont posés les produits de cuisson (7)