Brevet FR2406793A1 — publié le 19790518

La présente invention est relative à un dispositif pour supporter des objets tels que des résistances électriques le long des parois d'un four à haute température. Les fours modernes prévus pour résister à de hautes températures sont de plus en plus tréquemment constitués par un garnissage formé d'un matériau constitue par des fibres réfractaires liées entre elles plus ou moins solidement. Ce matériau,de faible poids et de propriétés isolantes remarquables est souvent utilisédsous forme d'un matelas de fibres enpilées les unes sur les autres, et restant en place par leur seul enchevêtrement. I1 est également utilisé sous forme de blocs préformés, formés de fibres liées entre elles, et qu'on empile ou assemble les uns sur les autres.La face tournée vers l'extérieur du four du garnissage ainsi constituée par un matelassage ou un ensemble de blocs préformé est pourvue d'un chemisage métallique qui assure à la fois l'étanchéité du four aux gaz et le soutien mécanique du garnissage. Le métal du chemisage n'est exposé qu'à des températures modérées, ce qui réduit son coût et son entretien. Lorsque de tels fours sont destinés à etre chauffés par des résistances électriques,on rencontre des difficultés dues à la résistance mécanique relativement limitée du matériau formé de fibres qui constitue le garnissage. Cette résistance est largement suffisante si l'on utilise un garnissage formé de blocs préformés avec des résistances du type ancien, en baguettes ou spirales posées dans des gouttières sensiblement horizontales,mais on sait que de telles résistances n'ont pas un très bon rendement car les gaz circulent mal autour d'elles, et qu'une partie importante de lténergie rayonnée va directement dans le garnissage.La tendance actuelle est de disposer les résistances en forme de guirlandes accrochées à la paroi, à une certaine distance de celle-ci et n'ayant de contact avec elle qu'en un nombre aussi restreint que possible de points d'accrochage. Pour supporter des résistances,on est amené,dans la technique factuelle,8 prévoir une tige métallique traversant le garnissage, fixée à une extrémité au chemisage métallique du four,et entourée à son autre extrémité qui déborde dans le four,d'un isolateur en forme de bobine en matière céramique réfractaire qui porte la résistance et l'isole thermiquement et électriquement de la tige métallique.Une telle disposition limite considérablement les possibilités d'usage de ces résistances nouvelles en combinaison avec les garnissages en matériau de fibres réfractaires,car la tige métallique est soumise à son extrémité à la température de l'intérieur du four, ce qui est nuisible à sa tenue, et de plus elle constitue un passage thermique vers le chemisage,ce qui entraîne des déperditions de chaleur. La présente invention fournit un dispositif qui remédie à ces inconvénients et qui permet un soutien efficace et durable des résistances suspendues à l'intérieur d'un four,sans contact avec le garnissage et à une distance prédéterminée de celuici,ce dispositif assurant en outre des déperditions de chaleur réduites vers l'extérieur. De plus,le dispositif suivant l'invention est d'une mise en place facile. Un dispositif selon l'invention comprend un élément transversal tubulaire,en matière céramique réfractaire,de longueur suffisante pour traverser au moins en partie le garnissage, susceptible d'etre relié par une de ses extrémités au chemisage métallique en s'ouvrant à l'autre extrémité sur l'intérieur du four, et un support en matière céramique réfractaire comportant une queue destinée à pénétrer avec un faible jeu dans l'élément transversal et un corps dessiné pour supporter ledit objet. Grâce à cette disposition,la fixation au chemisage métallique peut se faire à distance de la paroi la plus chaude du garnissage et la mise en place est facilitée par le fait que les deux parties du dispositif peuvent être installées successivement. De préférence, 1' élément transversal comporte une collerette qui vient en contact avec la face intérieure du garnissage et le support comprend une surface d'appui qui vient en contact avec ladite collerette. Ainsi,le maintien d'une distance convenable entre l'objet supporté et le garnissage est automatiquement garanti. De préférence aussi le vide intérieur de l'élément transversal,ainsi que la queue du support,présentent une forme prismatique et s'élargissent en direction de l'intérieur du four.Cette modalité a pour effet de faciliter l'entrée de la queue dans l'élé- ment transversal,en dépit des irrégularités de dimension qui se produisent parfois dans les produits réfractaires. De préférence encore la queue du support est moins longue que le vide extérieur de l'élément transversal et l'espace compris entre l'extrémité de la queue et le fond dudit vide inté rieur contient un bourrage de fibres réfractaires. La matière réfractaire céramique a généralement une conductivité thermique plus forte que la matière de garnissage. Il est donc avantageux de ne prévoir une longueur de queue plus longue que nécessaire, et de prévoir une protection thermique complémentaire de la fixation de l'élément transversal à la chemise métallique. Enfin,toutes les fois qu'il n'est pas nécessaire que le dispositif soit démontable,on peut prévoir que le support soit maintenu en place dans l'élément transversal à l'aide d'un ciment réfractaire. L'invention sera expliquée en s'aidant de la figure jointe qui représente une coupe suivant un plan vertical transversal à la paroi,d'un dispositif selon l'invention,donné à titre d'exemple non limitatif. La figure représente un garnissage 1 formé de matière à base de fibres réfractaires,situé entre l'intérieur 2 d'un four et un chemisage métallique (non représenté vers la gauche sur la figure). Un élément transversal 3 en matériau céramique réfractaire, a la forme d'un tube sensiblement horizontal,fermé à son extrémité la plus mince par un fond 4 percé d'un trou 5.Un tirant métallique 6 fixé au chemisage traverse le trou 5 et se termine par une partie filetée munie d'un écrou'7, qui soutient l'élément transversal et l'empeche de s'avancer vers l'intérieur du four.Sur la figure, la longueur de l'élément 3 est égale à l'épaisseur du garnissage,mais cette disposition n'est pas une nécessité absolue. A son autre extrémité,ltélément 3 comporte une collerette 8 qui se place dans une encoche de garnissage 1 et empeche ledit garnissage d'avancer vers l'intérieur du four. La partie centrale tubulaire de l'élément 3 a une section rectangulaire,plus large que haute,et sa hauteur augmente légèrement en s'éloignant du fond,l'angle des faces supérieure et inférieure étant de 50 environ. A l'intérieur de l'élément 3 pénètre un support en matériau céramique réfractaire,comprenant une queue 9 et un corps 10. La queue 9 est une tige à section rectangulaire qui s'amincit vers son extrémité avec un angle sensiblement égal à celui de la partie tubulaire de l'élément transversal 3,mais de longueur moindre que l'intérieur de cette partie,comme il sera expliqué plus loin. L'espace entre l'extrémité de la queue 9 et le fond 4 de l'élément 3 est rempli par un bourrage Il de fibres réfractaires. Le corps 10 comprend, à la partie supérieure, une rainure 12 de forme adaptée à celle d'un élément de résistance 13 posé sur elle. Comme on peut le voir sur la figure,l'élément de résistance a une section en forme de V couché sur le côté, l'intérieur du V faisant face à la paroi. I1 a été trouvé en effet que cette forme est très favorable pour le chauffage du four à haute température.Il convient de noter que la rainure 12 a une forme calculée pour que la résistance 13 reste écartée du garnissage. A sa partie inférieure, le corps 10 comprend une partie 14 d'appui, dont la surface latérale vient porter contre la paroi extérieure de la collerette 8. En service, le support est soumis à son poids ainsi qu'g celui de l'élément de résistance 13, ainsi qu'aux forces de réaction qui se développent au contact de la partie 14 et de la collerette 8 d'une part, de la queue 9 et de l'intérieur de l'élément 3 d'autre part.Si l'on prévoit de démonter le support,il convient de choisir la conicité de l'élément 3 et de la queue 9, ainsi que la longueur de celle-ci, pour qu'en aucun cas le support ne tende à s'avancer dans le four, compte-tenu des coefficients de frottement et des dilatations notamment. Etant donné le faible prix relatif du dispositif, il est cependant préférable, en général, de fixer le support sur l'élément tubulaire à l'aide d'un peu de ciment réfractaire. D'autre part, il n'y a pas intérêt à avoir une queue 9 de longueur exagérée car elle est en un matériau céramique de conductivité thermique supérieure à celle du bourrage de fibres 11. Pour que la répartition des températures sur la face extérieure du garnissage soit à peu près homogène il convient donc de limiter la longueur de la queue 9. Le bourrage 11 a d'autre part l'avantage de protéger efficacement le tirant 6 et l'écrou 7 contre un échauffement exagéré. On notera que le dispositif peut etre utilisé aussi bien avec un garnissage formé d'un matelas de fibres qu'avec un empilement ou assemblage de blocs préformés. Dans les deux cas, il contribue au maintien du garnissage en place,l'utilité de la collerette 8 étant particulièrement appréciée pour empecher un matelas de fibres de se déplacer vers l'intérieur du four. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour supporter un objet tel qu'une résistance électrique le long de la paroi intérieure d'un fourycompor- tant un garnissage isolant à faible résistance mécanique, par exemple à base de fibres réfractaires7 doublé extérieurement d'un chemisage métallique, caractérisé en ce qu'il comprend un élément transversal tubulaire en matière céramique réfractaire-, de longueur suffisante pour traverser au moins en partie le garnissage, susceptible d'être relié par une de ses extrémités au chemisage métallique en s'ouvrant à l'autre extrémité sur l'intérieur du ourlet un support en matière céramique réfractaire comportant une queue destinée à pénétrer avec un faible jeu dans l'élément transversal et un corps dessiné pour supporter ledit objet. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément transversal comporte une collerette qui vient en contact avec la face intérieure du garnissage et en ce que le support comprend une surface d'appui qui vient en contact avec.ladite collerette. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le vide intérieur de l'élément transversal, ainsi que la queue du support, présentent une forme prismatique et s'élargissent en direction de l'intérieur du four. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la queue du support est moins longue que le vide intérieur de l'élément transversal et que l'espace compris entre l'extrémité de la queue et le fond dudit vide intérieur contient un bourrage de fibres réfractaires. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support est maintenu en place dans ltele- ment transversal à l'aide d'un ciment réfractaire.