Brevet FR2441816A1 — publié le 19800613

La présente invention concerne un four de traitement thermique d'objets, avec transmission de chaleur à ceux-ci par passage à leur contact direct de gaz à haute température et recyclage de la majeure partie des gaz chauds recueillis en aval des objets à l'aide de moyens de remise en circulation. Il est habituel de recycler des gaz chauds passés au contact d'objets à soumettre à un traitement thermique, à l'aide de ventilateurs, de les mélanger à une certaine proportion de gaz non recyclés, par exemple des gaz de combustion, puis d'amener le mélange de gaz recyclés et de gaz neufs au contact des produits à traiter. La demanderesse a déjà proposé dans son brevet français n020711651 du 14 Janvier 1970, concernant un four à coUssin de gaz assurant la sustentation des produits à traiter, de recycler une partie des gaz recueillis après leur passage au contact des objets à traiter en les entratnant dans des venturis dans l'axe desquels sont disposées des tuyères d'injection d'air ou de gaz chaud d'entratnement. Les gaz ainsi recyclés sont mélangés sous la sole du four avec des gaz neufs provenant de brûleurs.Une telle disposition est relativement complexe, puisqu'elle nécessite d'une part des dalles épaisses surmontant une fosse de recueil des gaz à recycler, et traversées par les venturis de recyclage, d'autre part une chambre de mélange des gaz recyclés et des gaz de combustion, dans laquelle débouchent les brûleurs d'alimentation en ces derniers, et surmontée de la sole du four percée d'orifices d'accès du mélange gazeux assurant à la fois la sustentation et le traitement thermique des produits. Par ailleurs, le recours à un gaz auxiliaire d'entratnemént des gaz à recycler provoque une certaine dilution de ceux-ci, et par suite une diminution du taux de recyclage possible et donc du rendement thermique du four. La présente invention a pour but d'assurer le recyclage de gaz très chauds, de température pouvant atteindre 1800 C, de façon très simple, sans emploi d'un gaz auxiliaire d'entratnement et de ce fait avec un taux de recyclage et un rendement thermique très favorables. Elle a encore pour but de permettre le traitement thermique de produits munis de canaux les traversant, dont le passage à travers eux des gaz de traitement entrain une perte de charge notable et nécessite qu'ils possèdent une vitesse initiale élevée. La température de 16000C peut d'ailleurs être dépassée dans la mesure où les réfractaires constituant le four peuvent résister à des températures supérieures. Le four de traitement thermique selon l'invention est caractérisé en ce que les moyens de remise en circulation des gaz chauds recueillis en aval des objets à traiter sont constitués par au moins un brûleur et une tuyère disposée en face et en aval de ce brûleur, et munie d'un passage d'introduction des gaz chauds à recycler sur le pourtour des gaz de combustion issus du brûleur. On préfère toutefois assurer le recyclage, plutôt que par un gros brûleur unique, par une multiplicité de petits brûleurs et de tuyères de remise en circulation. Par ailleurs, on fait arriver de préférence les gaz recyclés, en aval de la ou des tuyères, non directement dans la chambre de traitement thermique des objets, mais dans une chambre d'homogénéisation du mélange de gaz recyclés et de gaz de combustion frais, séparée par une cloison percée d'orifices de la chambre de traitement thermique dans laquelle sont disposés les objets à traiter. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence à la figure unique du dessin annexé, un four de cuisson d'objets -céramiques à canaux parallèles multiples destinés à être parcourus par les gaz de cuisson. Dans le four représenté en coupe par un plan horizontal, les produits à cuire 1, constitués par exemple par des pièces céramiques traversées par un grand nombre de fins canaux, sont disposés dans une chambre 2 délimitée d'une part par la porte du four 3, d'autre part par une cloison 4 percée d'une multitude d'orifices 5, et enfin par des cloisons latérales 6. Les pièces 1 sont disposées côte à côte de façon que le gaz de chauffage soit contraint de parcourir leurs canaux," comme représenté schématiquement par les flèches en traits pointillés 7. Les cloisons latérales 6 sont séparées de la paroi du rouir proprement dite 8 par des passages 9 s 'étendant sur toute la longueur du four. De la façon habituelle, le four est entouré par un calorifugeage 10. Des canaux 11 traversent la paroi du four et le calorifugeage, de façon à permettre "l'évacuation de la partie du gaz de chauffage qui n'est pas recyclée. A l'arrière du four, les passages 9 rejoignent une zone de recirculation 12, disposée entre des tuyères de recirculation 13 délimitées par des blocs à haute réfractairité 14, et la paroi arrière 15 du four, dans laquelle sont disposées des rangées de brûleurs 16. Ces derniers sont alimentés en gaz combustible par un conduit 17 et en air de combustion par un conduit annulaire 18, débouchant dans une chambre de combustion et de détente 19, se terminant par un ajutage 20 à l'entrée de la tuyère 13. Les tuyères 13 débouchent dans une chambre 21 de mélange de gaz de combustion et du gaz recyclé, disposée du cOté opposé à la chambre de traitement 2 par rapport à la cloison 4. Le fonctionnement du four est le suivant. Le gaz de chauffage est formé par un mélange de gaz de combustion neuf, fourni par les brûleurs 16, et de gaz recyclé après refroidissement partiel vers 9500C au contact des produits à cuire. Les gaz de combustion neufs, sortant à 1300 C des brûleurs, entratrient dans les tuyères 13 les gaz recyclés arrivant autour des ajutages 20 à environ 9000C. Les gaz de combustion neufs et les gaz recyclés se mélangent complètement dans la chambre de mélange 21, en formant un gaz de chauffage à 10000C environ. Celui-ci traverse la cloison 4 par les orifices 5, puis traverse dans la chambre de cuisson 2 les objets à cuire 1 à l'intérieur de leurs canaux schématisés par les flèches 7. Les gaz de chauffage refroidi à environ 9500C à la sortie des objets A cuire, se divise alars en deux fractions. La majeure partie est recyclée par les passages 9 vers la zone de recirculation 12 autour des brûleurs. Une autre partie est évacuée du four par des conduits tels que 11, sa chaleur sensible pouvant naturellement être récupérée, notamment par préchauffage du gaz combustible et de l'air des brûleurs. Bien que le four qui vient d'entre décrit en référence à la figure paraisse la forme de réalisation préférable de l'invention, on comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportées, certain de ses organes pouvant être remplacés par d'autres qui joueraient un rôle technique analogue. En particulier, les brûleurs peuvent aussi être des brûleurs à combustible liquide ou des brûleurs mixtes. La chambre de cuisson n'est pas nécessairement séparée par une cloison d'une chambre de mélange préliminaire, quoi qu'il convienne naturellement d'assurer l'homogénéisation du gaz de chauffage avant qu'il ne parvienne au contact des objets à cuire. L'invention s'applique à tous les traitements thermiques d'objets, en particulier à la cuisson de produits céramiques, mais aussi à des traitements de produits métalliques tels que leur recuit. REVENDICATIONS 1/ Four de traitement thermique d'objets (1), avec transmission de chaleur à ceux-ci par passage à leur contact direct de gaz à haute température1 et recyclage (9) de la majeure partie des gaz chauds recueillis en aval des objets, à l'aide de moyens de remise en circulation, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par au moins un brûleur (16) et une tuyère (13) disposée en aval dudit brûleur et munie d'un passage d'introduction des gaz chauds à recycler sur le pourtour des gaz de combustion issus du brûleur. 2/ Four de traitement thermique d'objets selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une multiplicité de petits brûleurs et de tuyères de remise en circulation. 3/ Four de traitement thermique selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en aval de la tuyère une chambre (21) dthomogénéisation du mélange de gaz recyclé et de gaz de combustion frais, séparée par une cloison (4) percée d'orifices (5) d'une chambre (2) de traitement thermique dans laquelle sont disposés les objets à traiter (1).