Brevet FR2486643A1 — publié le 19820115

L'invention se rapporte à un four continu ou intermittent pour la cuisson de pièces céramiques, notamment de céramiques pour le bâtiment, dans lequel des buses ou brûleurs à grande vitesse prévus pour l'introduction de combustibles gazeux ou liquides, ainsi que d'air comburant et éventuellement d'air additionnel, sont répartis sur la longueur du four. Dans le présent mémoire, on entend par fours continus ce qu'on appelle les fours tunnels. On entend par l'expression "fours intermittents" les fours à chambres, les fours à chariots de sole et les fours à cloches. L'invention peut s'appliquer avantageusement à tous les types de fours précités. Ce n'est que pour des raisons de simplicité et pour éviter les répétitions qu'on la décrira dans la suite dans son application à l'exemple du four tunnel. Dans un four tunnel déjà connu, le produit à cuire est transporté lentement dans la chambre du four, parallè- lement à l'axe longitudinal de ce four, par exemple au moyen de chariots de fours tunnels. Dans cette opération, le produit par- court la zone de préchauffage, la zone de combustion et, finale- ment, la zone de refroidissement. Dans l'ensemble du parcours du produit à cuire dans le four, on doit veiller à ce que le produit à cuire soit chauffé, maintenu à la température de cuisson puis refroidi dans la zone de refroidissement, tout ceci d'une façon aussi uniforme que possible. En particulier, lors de la pénétra- tion du produit à cuire dans la zone de préchauffage, on doit éviter soigneusement les surchauffes locales telles que celles qui peuvent se produire sous l'action d'une incidence plus ou moins ponctuelle du jet du brûleur. Pour obtenir un échauffement aussi uniforme et progressif que possible de l'ensemble du produit à cuire, il était nécessaire jusqu'à présent de disposer le produit à cuire à une certaine distance de la surface supérieure du chariot transpor- teur, ce qu'on obtenait en disposant tout d'abord une plaque d'appui à un certain écartement sur le chariot transporteur et en empilant seulement après le produit à cuire sur cette plaque. Toutefois, cette disposition avait pour effet de diminuer le taux d'utilisation du volume intérieur du four. L'invention vise à perfectionner les fours du genre connu de manière que le volume intérieur du four soit bien utilisé pour le débit de produit à cuire et de manière à éviter les surchauffes locales. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que les buses et les brûleurs à grande vitesse sont dis- posés dans la région des parois latérales du four, que la direction du jet des buses et des brûleurs à grande vitesse est orientée verticalement de haut en bas et que, à une certaine distance des ouvertures de sortie des buses et des brûleurs à grande vitesse, sont disposées des briques déflectrices qui agissent sur les jets des buses ainsi que les gaz du four qui tournent dans un plan trans- versal à l'axe longitudinal du four. Il est particulièrement avantageux que les jets des brûleurs qui sont orientés verticalement de haut en bas soient reçus par des niches de guidage latérales qui sont agencées dans les parois latérales du four. Les niches de guidage.sont avanta- geusement d'une configuration telle que leur profondeur décroisse du haut vers le bas, de manière qu'elles se raccordent progressive- ment à la chambre proprement dite du four. Par ailleurs, il est avantageux que la largeur des niches déflectrices s'agrandisse du haut vers le bas, à la façon d'un diffuseur, parce que, de cette façon, on peut obtenir une transition progressive des jets des brû- leurs, fortement orientés au départ, dans l'atmosphère du four qui s'écoule uniformément et continuellement. Pour améliorer cet effet, il est proposé de prévoir dans la région des buses ou des brûleurs à grande vitesse des ouvertures qui servent à introduire de l'air additionnel. Cet air peut être constitué par de l'air frais, éventuellement pré- chauffé. Toutefois, il est également possible d'introduire de l'air du four qui a été prélevé dans la chambre du four en un autre endroit. A une certaine distance des ouvertures de sortie des buses ou des brûleurs à grande vitessesont disposées des briques déflectrices qui s'étendent de préférence à la façon de bordures sur toute la longueur du four et qui présentent une gorge arrondie dirigée vers la chambre du four. Ces briques déflectrices ont pour but de dévier l'atmosphère du four qui leur arrive verticalement, mais qui est déjà largement homogène, sans engendrer de tourbillons, pour imprimer de cette façon aux gaz du four un écoulement rotatif contenu dans un plan transversal à la direction longitudinale du four. Dans la région de ces briques déflectrices, il est possible d'agencer des buses additionnelles à direction de projection hori- zontale, par lesquelles on introduit dans le volume intérieur du four une quantité d'air additionnelle ou une quantité de combustible additionnelle, en supplément de l'air comburant. La principale fonc- tion de ces buses additionnelles consiste à fournir à l'atmosphère du four une quantité additionnelle d'énergie cinétique de rotation. Toutefois, ces buses additionnelles peuvent également être utilisées pour compenser un déficit thermique local; dans ce cas, ces buses sont avantageusement constituées par des braleurs additionnels. Pour obtenir un chauffage largement uniforme des deux zones consommatrices de chaleur du four (la zone de préchauf- fage et la zone de combustion) ainsi qu'un refroidissement égale- ment uniforme de la zone de refroidissement du four, les buses ou les brûleurs à grande vitesse sont répartis sur la longueur du four, en alternance sur les deux côtés longitudinaux du four. De cette façon, on peut éviter les surchauffes et refroidissements uni- latéraux du four. L'écoulement rotatif qui se produit dans le four suivant l'invention contribue en outre à assurer une répar- _ tition uniforme de la température. On a constaté avec surprise que, dans le four suivant l'invention, grâce aux caractéristiques pro- posées, il est possible d'abaisser l'empilement du produit à cuire jusqu'à la sole du four, c'est-à-dire, dans la plupart des cas, jusqu'à la surface supérieure des chariots transporteurs. La fente qui existe habituellement entre la sole du four (surface supérieure des chariots transporteurs) et la face inférieure du produit à cuire ou de la plaque d'appui peut ici être entièrement ou partiellement supprimée,ce qui se traduit par un accroissement du taux d'utilisation du volume intérieur du four. La zone de refroidissement du four est équipée de la même façon que les zones consommatrices de chaleur du four (zone de préchauffage et zone de combustion), En remplacement des brûleurs à grande vitesse, on utilise ici des buses d'air qui per- mettent d'introduire l'air dans le four avec une répartition uni- forme. Ici également, la direction de projection suivant l'invention ainsi que la déviation du flux conduis nt à engendrer un courant rotatif uniforme qui refroidit le produit. a cuire de façon aussi uniforme et progressive qu'il a été échauffe précédemnent. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris A la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une coupe schématique selon la ligne I-I de la figure 2 d'une forme de réalisation du four - la figure 2 est une coupe longitudinale horizon- tale schématique du four suivant la ligne 11-Il de la figure 1. Le four représenté sur le dessin est désigne dans son ensemble par la référence 1. Il est composé, comme dans la cons- truction habituelle, de la maçonnerie 2 qui renferme la chambre 3. Cette chambre 3 possède une section à peu près rectangulaire bien que, dans les formes de réalisation pratiques, les angles puissent être arrondis. La sole 4 du four est constituée par la surface supérieure du chariot transporteur 5 qui roule sur des rails 6 au-dessous de la chambre du four. Pour protéger les rails et le mécanisme de roulement de la chaleur du four, un joint glissant 7 est prévu d'une façon classique. Dans l'exemple de réalisation représente, le produit à cuire 8 qu'il s'agit de transporter dans le four est pose directement sur la surface du chariot transporteur 5. Pour chauffer ainsi que pour acheminer l'air frais et refroidir, il est prévu des brûleurs à grande vitesse 9 ainsi que des buses 10 et 11. Le four tunnel est caractérisé en ce que les brû- leurs à grande vitesse 9 (dans la zone de refroidissement, ces brQ- leurs sont remplacés par des buses à air) sont disposés dans la région des parois latérales 12 du four, de telle manière que la direc- tion du jet 13 (figurée par une flèche) de ces buses ou de ces brûleurs à grande vitesse soit orientée verticalement du haut vers le baset par le fait qu'à une certaine distance des ouvertures de sortie des buses ou des brûleurs à grande vitesse sont disposées des briques déflectrices 14 qui agissent sur les gaz du four ainsi que sur les jets des buses en leur imprimant une rotation dans un plan transversal A l'axe longitudinal du four. Il s'est révélé particulièrement avantageux de prévoir dans les parois latérales 12 du four des niches de guidage verticales 15 qui agissent sur les jets des buses et dans la région supérieure 16 desquelles se trouvent les buses ou brûleurs à grande vitesse 9. Le dessin, plus précisément la figure 4 montre que la profondeur de ces niches 15 décroît du haut vers le bas. Les niches se raccordent ainsi progressivement à la chambre du four. En outre, suivant l'invention, la largeur des niches 15 s'agrandit du haut vers le bas à la façon de diffuseurs. Toutes ces caractéristiques contribuent à transformer les jets qui sortent des ouvertures des -buses sous une forme très concentrée en une atmosphère de four homogène. Les briques déflectrices 14 précitées peuvent s'étendre sur toute la longueur du four, en formant une bordure ces briques présentent une gorge creuse 17 arrondie, dirigée vers la chambre 3 du four, qui contribue à imprimer à l'atmosphère du four en circulation un changement de direction dépourvu de tourbil- lon. Etant donné que les briques déflectrices s'étendent sur toute la longueur du four, elles sont visibles non seulement à droite mais également à gauche sur la figure 1. Dans la région des briques déflectrices 14, il peut être prévu d'autres buses additionnelles 10 présentant une direction de projection horizontale. Ces buses additionnelles peuvent être constituées elles aussi par des brûleurs à grande vitesse, mais également par des buses d'injection d'air frais. D'autres buses additionnelles, par exemple des buses d'air frais ou des buses d'air du four, peuvent également être présentes en d'autres points appropriés du four, par exemple dans la région du plafond de la chambre du four, ainsi qu'on l'a indiqué en 11 sur la figure 1. La fonction de ces autres buses 10 et 11 est d'apporter de l'énergie cinétique à l'atmosphère du four mis en rotation et, par ce moyen, d'assurer une rotation uniforme et constante de l'atmosphère du four. Par ailleurs, ainsi qu'on 2486643- l'a déjà dit, on peut également compenser à l'aide de ces buses additionnelles un déficit thermique local, auquel cas ces buses additionnelles doivent également être constituées par des brûleurs. La figure 2 montre que les buses ou les brûleurs à grande vitesse 9 sont répartis sur la longueur du four, avec une disposition en alternance sur les deux côtés longitudinaux 17 et 18 du four. La figure 1 montre que, dans le four suivant l'invention, l'empilement du produit à cuire 8 descend jusqu'à la sole 4 du four qui est formée par la surface supérieure du chariot transporteur 5. Le principe de base de l'invention peut naturel- lement être également appliqué à des fours dans lesquels le produit à cuire n'est pas transporté dans le tunnel à l'aide de chariots transporteurs, mais est transporté au contraire sur des palettes à translation ou encore entraîné à l'aide de maillons de chaînes sans fin ou à l'aide de mécanismes à poussoir. En général, ces fours sont du type four canal et ils peuvent également être réalisés avec mise en oeuvre de l'invention. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E W D I C A T I 0 N S 1 - Four continu ou intermittent pour la cuisson des pièces céramiques, notamment des éléments céramiques pour le bâtiment, dans lequel il est prévu des buses ou des brûleurs à grande vitesse répartis sur la longueur du four, pour l'introduc- tion de combustibles gazeux ou liquides ainsi que pour l'introduc- tion d'air comburant et, éventuellement, d'air additionnel, ce four étant caractérisé en ce que les buses ou brûleurs à grande vitesse (9) sont disposés dans la région des parois latérales (12) du four, en ce que la direction (13) du jet des buses ou des brû- leurs à grande vitesse (9) est orientée verticalement de haut en bas et en ce que, à une certaine distance des ouvertures de sortie des buses ou des brûleurs à grande vitesse (9),sont disposées des briques déflectrices (14) qui agissent sur les jets des buses ainsi que sur les gaz du four qui tournent dans un plan transversal à l'axe longitudinal du four. 2 - Pour suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans les parois latérales (12) du four sont disposées des - niches de guidage verticales (15) servant à guider les jets des buses et dans les segments supérieurs (16) desquelles se trouvent les buses ou les brûleurs à grande vitesse (9). 3 - Four suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la profondeur des niches de guidage (15) décrott du haut vers le bas. 4 - Four suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la largeur des niches de guidage (15) s'agran- dit du haut vers le bas à la façon d'un diffuseur. - Four suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que dans la région des buses ou des brûleurs à grande vitesse (9) sont prévues des ouvertures pour l'introduction d'air additionnel servant pour la diffusion. 6 - Four suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que les briques déflectrices (14) s'étendent sur la longueur du four, en formant une bordure et pré- sentent une gorge creuse (17) arrondie, dirigée vers la chambre (3) du four. 7 - Four suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que dans la région des briques déflectrices (14).sont agencées des buses additionnelles (10) à direction de projection horizontale. 8 - Four suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les buses additionnelles (10) sont des brûleurs. 9 - Four suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que les buses ou les brûleurs à grande vitesse (9) sont répartis sur la longueur du four et disposes en alternance sur les deux côtés longitudinaux (18, 19) du four. - Four suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 9, caractérisé en ce que l'empilement du produit à cuire (8) se prolonge vers le bas jusqu'à la sole du four, par exemple jusqu'à la surface supérieure du chariot transporteur (4).