Brevet FR2511137A1 — publié le 19830211

L'invention concerne le domaine des fours ou enceintes thermiques comportant un garnissage en fibre céramique. Elle a plus particulièrement pour objet un dispositif pour le montage de résistances électriques à l'intérieur de fours garnis de telles fibres On connaît bien dans la technique la nécessité de revêtir les parois d'un four ou d'une enceinte thermique portées à haute température d'un garnissage en fibre céramique destiné à limiter les déperditions calorifiques . En général, on utilise des nappes de fibres céramiques , que l'on dispose en couches successives , paralièlement à la paroi que l'on désire garnir . Cette technique est la plus répandue et la plus rationnelle pour utiliser les fibres céramiques. L'accrochage de ces couches successives de fibres sur la paroi métallique extérieure de l'enceinte ou du four est réalisé à l'aide de divers dispositifs d'ancrage , pouvant etre constitués comme suit : le plus souvent, une tige métallique est soudée ou vissée sur la paroi, perpendiculairement à la surface de celle-ci ; les diverses nappes ou couches de fibres céramiques sont ensuite elles successivement à travers ces tiges. Le blocage de l'ensemble des couches ou nappes ainsi disposées se fait du côté de l'intérieur du four soit par une rondelle en métal réfractaire vissée ou immobilisée par tout autre moyen , soit par une pièce en céramique , souvent dénommée coupelle , immobilisée par un moyen semblable , et qui permet de résister à des atmosphères plus chaudes ou chimiquement plus aigressives. On a illustré aux figures 1 et 2 des dessins annexés des réalisations de l'art antérieur . On voit à la figure 1 une partie de la paroi/d'un four, munie d'un empilage de nappes 2 en fibres céramiques. Les nappes 2 sont enfilées successivement à travers des tiges métalliques 3 fixées sur la paroi 1. A la figure i, on a représenté en 4 le montage d'une rondelle en métal réfractaire vissée sur la tige 3 et destinée à immobiliser les nappes 2. Dans la variante représentée à la figure 2, c'est une pièce en céramique 5, en forme de coupelle f qui est fixée sur la tige 3 pour immobiliser les nappes céramiques 2. Lorsqu'on désire disposer sur la face interne de la paroi des résistances électriques de chauffage , en particulier des résistances de type "ruban", on équipe les tiges métalliques d'accrochage à l'aide de pièces en céramique, isolant électrique à haute température,et de forme appropriée . Un exemple de realisation d'un tel montage est représenté à la figure 3 des dessins annexés On voit sur la figure 3 la paroi 1 du four , les nappes céramiques 2 et la tige de fixation 3. La tige 3 est munie d'une pièce 6 en céramique, isolanteelectriquement à haute température qui, dans l'exemple représenté,a la forme d'un diabolo. La forme de la pièce 6 lui permet de recevoir une résistance électrique 7, par exemple de type "ruban". Mais, pour obtenir la densité de puissance électrique nécessaire aux opérations thermiques et industrielles, les résistances "ruban" sont pliées en forme d'ondes et un est accrochage Aecessaire au sommet de chaque onde et parfois même à la base de celle-ci pour la guider et éviter les courtS-circuits électriques. Les figures 4 et 5 des dessins annexés illustrent les modes de réalisation connus pour le montage des résistances électriques . A la figure 4 , on voit une résistance électrique 7 de type "ruban",pliée en forme d'onde et supportée par des pièces 6, du genre décrit et illustré précédemment en référence à la figure 3 . La figure 5 illustre une disposition connue selon laquelle la résistance électrique 7 est non seulement supportée à sa partie supérieure par les pièces 6 mais comporte également/sa base des pièces analogues 6 servant à guider l'onde et à éviter les courts-circuits électriques. il apparait ainsi que la technique connue implique l'utilisation d'un réseau d'accrochagç extrêmement dense long à mettre en oeuvre , onéreux et préjudiciable aux performances de l'enceinte thermique par le nombre de "ponts thermiques" ainsi créés La présente invention a pour objet un dispositif pour le montage de résistances électriques sur le garnissage des fours ou enceintes thermiques, qui limite le nombre d'accrochages traversant le garnissage en fibres céramiques et qui remédie ainsi aux inconvénients de la technique antérieure tels qu'ils ont été brièvement mentionnés précédemment. L'invention a donc pour objet un dispositif pour le montage de résistances électriques sur le garnissage des fours ou enceintes thermiques, comportant des moyens de fixation sur la paroi du four, qui traversent le garnissage, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué d'une plaque de forme générale rectangulaire, en matériau céramique, isolant électrique à haute température, laquelle comporte, en saillie à la périphérie, au moins un élément pour l'accrochage desdits moyens de fixation et, disposés sur une grande face, une pluralité de moyens de supportage des résistances électriques. Selon la présente invention, l'expression "forme générale rectangulaire" ne couvre pas simplement un rectangle mais toute forme pouvant comporter des éléments à la périphérie pour l'accrochage des moyens de fixation et une face de superficie suffisante pour recevoir une pluralité de moyens de supportage. Etant donné que de telles plaques sont en général obtenues par moulage de matière réfractaire, elles ne présentent. pas d'angles et de bords trop vifs. La plaque selon l'invention comporte, à sa périphérie, au moins un élément pour l'accrochage des moyens de fixation, mais de préférence, ces éléments d'accrochage sont au nombre de deux ou trois, répartis autour de la plaque et permettant, selon l'usage désiré et l'orientation qu'on souhaite donner à la plaque, d'utiliser tous les éléments ou seulement certains d'entre eux, voire même un seul d'entre eux. La structure des éléments d'accrochage n'est pas critique. Avantageusement, chaque élément d'accrochage présente une forme générale de coupelle, du genre déjà connu dans la technique antérieure. Cette forme générale de coupelle permet de reporter la liaison avec les moyens de fixation en arrière du plan des résistances et à l'intérieur du garnissage en fibres céramiques. Selon un mode de réalisation, la plaque selon l'in vention comporte deux éléments d'accrochage situés chacun aux extrémités d'un grand côté de la plaque, et un troisième élément d'accrochage disposé sensiblement au centre du côté opposé. En variante, la plaque comporte seulement deux éléments d'accrochage, disposés notamment aux extrémités d'un grand côté de la plaque. Le dispositif en forme de plaque selon 1' invention comporte en outre, disposés sur une grande face, une pluralité de moyens de supportage des résistances électriques. Selon une première forme de réalisation, ces moyens de supportage sont des redans faisant saillie du plan dlune grande face, de préférence dans un plan sensiblement perpendiculaire à celle-ci. Lorsque, ainsi qu'il est usuel, la plaque est fabriquée par moulage de matière réfractaire, les redans peuvent être obtenus d'une pièce par moulage en même temps que ladite plaque. Dans cette forme de réalisation, il est avantageux que les redans soient percés detrous pour le passage d'au moins une barre en céramique, isolant électrique à haute température. Dans une telle disposition, les redans forment une sorte de peigne et l'ensemble des redans peut etre traver sé par de telles barres en céramique. Selon une forme de réalisation particulière, les redans sont tous percés de deux orifices circulaires disposés de telle sorte que l'ensemble des redans puisse être traversé par deux barres en céramique, isolant électrique à haute température. Dans une forme de réalisation simplifiée, le dispositif selon l'invention ne comporte qu'une barre, auquel cas les redans ne présentent qu'un orifice de forme et disposition correspondantes. La fonction desdites barres est de permettre de maintenir en position les résistances ruban lorsqu'elles sont montées sur une paroi verticale, ou de les supporter lorsqu' elles sont montées en plafond. Selon une deuxième forme de réalisation du dispositif de l'invention, les moyens de supportage sont constitués par des trous pratiqués dans la grande face de la plaque et par des pièces, destinées au supportage des résistances, qui sont fixées dans lesdits trous. De telles pièces pour le supportage des résistances électriques peuvent avoir toute forme convenable. Elles sont égalisées de préférence en matériau réfractaire. Elles présentent avantageusement une forme connue analogue à celle d'un diabolo. De tels diabolos en matériau céramique, isolant électrique à haute température, sont fixés sur la plaque percée de trous, par l'intermédiaire de systèmes vis/écrou en acier réfractaire. Le dispositif de l'invention présente de nombreux avantages pratiques - I1 permet de rendre indépendants le nombre d'accrochages sur la paroi du four ou de l'enceinte thermique et le nombre de supportages d'onde de résistances électriques. - La forme des dispositifs de montage permet de supprimer tout risque de court-circuit électrique entre les tiges métalliques d'accrochage et les résistances électriques, en particulier les résistances de type "ruban". - La densité de puissance installée ntest pas limitée par le réseau des accrochages, le nombre et l'entraxe des moyens de supportage des ondes de résistance pouvant être définis à la demande indépendamment du nombre d'accrochages sur la paroi du four ou de l'enceinte thermique. - Dans le mode de réalisation comportant des redans, l'invention permet de maintenir en position les résistances électriques, par exemple de type "ruban', lorsqutelles sont disposées le long d'une paroi verticale, et de les supporter lorsqu'elles sont disposées en voûte ou plafond. - Il n'est pas nécessaire de faire appel à des moyens de fixation particuliers, les tiges métalliques classiques d'accrochage des nappes de fibres céramiques pouvant encore être mises en oeuvre pour supporter les résistances électriques. - On notera également que par rapport au dispositif antérieurement connu, 1' invention permet le montage des résistances électriques d'une façon beaucoup plus rapide et moins onéreuse. De plus, le nombre de "ponts thermiques" est réduit au minimum. L'invention sera maintenant illustrée sans être aucunement limitée par la description ci-après faite en référence aux dessins annexés sur lesquels Fig. 1 à 5 déjà décrites précédemment font référence à des dispositifs de l'art antérieur; Fig. 6 est une vue en plan d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention Fig. 7 est une vue de côté du dispositif de la figure 6, avec coupe partielle. Fig. 8 montre schématiquement le montage sur une paroi de four d'une résistance électrique en forme d'onde faisant utilisation du dispositif des figures 6 et 7 Fig. 9 est une figure analogue à la figre 8 montrant l'utilisation du dispositif des figures 6 et 7 dans le cas d'une utilisation en plafond. Fig. 10 est une vue en plan d'une variante de réalisation du dispositif de l'invention Fig. 11 est une vue de côté partiellement en coupe du dispositif de la figure 10. Le dispositif représenté aux figures 6 et 7 se présente spus la forme générale d'une p-laque de forme rectangulaire. Dans l'exemple choisi, cette plaque a une épaisseur de 15 mm, une largeur de 50 mm et une longueur de 300 mm. Elle est constituée d'un matériau céramique, isolant électrique à haute température. Elle comporte à sa périphérie trois éléments 11,12,13destinés à l'accrochage des moyens de fixation sur une paroi de four. Elle pourrait tout aussi bien n'en avoir que deux, et cette forme de réalisation est, dans certains cas, préférée. Dans l'exemple choisi les éléments ont une forme classique de coupelle qui apparat bien à la figure 7. Ces coupelles sont destinées à recevoir des tiges de fixation selon le montage connu illustré à la figure 2. On notera que selon l'usage désiré et l'orientation que l'on veut donner à la plaque 10, on peut mettre en oeuvre les trois éléments 11,12,13 ou seulement deux d'entre eux, voire même un seul. Cette possibilité diminue d'autant le nombre de ponts thermiques et le coût du montage. Leur forme de coupelle est avantageuse car elle permet de reporter la liaison avec la tige métallique (référence 3 sur la figure 2) en arrière du plan des résistances et à l'intérieur du garnissage en fibre céramique (voir figure 2). La plaque 10 comporte également une pluralité de moyens de supportage des résistances électriques lesquels, dans le mode de réalisation des figures 6eet et 7, sont des redans. Dans l'exemple choisi, ces redans sont au nombre de 10 avec un entraxe de 30 mm. Ces redans 14 font partie de la pièce elle-même et sont venus de moulage avec elle. Comme le représente la figure 6, les redans 14 forment une sorte de peigne. Ils sont tous percés de deux orifices circulaires 15,16 disposés de telle façon que l'on peut traverser l'ensemble des redans 14 par deux barres en céramique, isolant électrique à haute température, comme onte verra en référence à la figure 8. I1 suffit donc que les orifices 15,16 des divers redans 14 soient disposés sensiblement en alignement les uns avec les autres. La figure 8 illustre le montage du dispositif des figures 6 et 7 sur la paroi d'un four ou d'une enceinte thermique. On voit une résistance électrique 19, de type "ruban", qui est disposée en forme d'onde sur les redans 14 de de la plaque 10; deux barres 17,18 de forme cylindrique d'un diamètre d'environ 10 mm, sont enfilées dans les orifices 15, 16 des redans 14. On peut ainsi utiliser des rubans allant jusqu'à 30 mm de largeur. Les barres 17,18 permettent de maintenir en position la résistance 19 qui est montée sur une paroi verticale. On notera que, dans une forme de réalisation simplifiée, le dispositif peut ne comporter qu'une barre au lieu de deux 17,18 , auquel cas les redans 14 peuvent ne présenter qu'un orifice au lieu de deux 15,16. La figure 9 représente schématiquement le montage d'un dispositif selon les figures 6 et 7 pour le montage en plafond des résistances électriques. On voit la voûte 21 à garnir, munie de nappes en fibre céramique 22. Les tiges de fixation 23 coopèrent de manière connue avec les coupelles 11,12,13 de la plaque 10 munie de ses redans 14. Dans cet exemple de réalisation, les barres 17,18, lorsqu'elles sont enfilées dans les trous des redans 14 permettent de supporter les résistances électriques de type "ruban" (non représentées). Dans la variante de réalisation représentée aux figures 10 et 11, le dispositif de l'invention présente toujours la forme d'une plaque 10 rectangulaire comportant trois éléments 11,12,13 en forme de coupelle, servant d'accrochage pour les tiges de fixation sur les parois de fours ou d'enceintes thermiques. Mais, dans ce mode de réalisation, les moyens de supportage des résistances électriques ne sont pas d'une pièce avec la plaque 10 mais constituent des pièces indépendantes. Dans l'exemple illustré la plaque 10 comporte à cet effet un certain nombre de trous 24. Comme l'illustre la figure 11, une pièce 25 en forme de diabolo, en matériau céramique, isolant électrique à haute température, est fixée sur la plaque 10 par l'intermédiaire d'un système 26 vis/écrou en altier réfractaire passant à travers un trou 24. Pour le montage selon l'invention, une pièce 25 n'équipe pas nécessairement tous les trous 24. Le nombre de pièces 25 peut en effet être adapté aux conditions particulières du montage. En variante, la pièce 25 peut également être métallique, en particulier en acier réfractaire. I1 va sans dire également que la forme de diabolo est une forme commode déjà utilisée antérieurement pour de tels dispositifs mais que l'on pourrait adopter toute autre forme convenable permettant de supporter des résistances électriques, en particulier des résistances de type ruban. L'invention n'est nullement limitée par les exemples de réalisation qui ont été décrits en détail précédemment. Elle s'étend également aux variantes et équivalents techniques à la portée de l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le montage de résistances électriques sur le garnissage des fours ou enceintes thermiques, comportant des moyens de fixation sur la paroi du four, qui traversent le garnissage, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué d'une plaque (10) de forme générale rectangulaire, en matériau céramique, isolant électrique à haute température, laquelle comporte, en saillie à la périphérie, au moins un élément (11,12,13) pour l'accrochage desdits moyens de fixation et, disposés sur une grande face, une pluralité de moyens de supportage (14,24,25) des résistances électriques. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments d'accrochage (11,12,13) sont au nombre de deux ou trois, répartis autour de la plaque et permettant, selon l'usage désiré et l'orientation qu'on souhaite donner à la plaque, d'utiliser tous les éléments ou seulement certains d'entre eux, voire meme un seul d'entre eux. 3. Dispositif selon iiune des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaque comporte deux éléments d'accrochage (11,12) situés chacun aux extrémités d'un grand côté de la plaque, et éventuellement un troisième élément (13) d'accrochage disposé sensiblement au centre du côté opposé. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments (11,12,13) d'accrochage ont une forme de coupelle. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que les moyens de supportage sont des redans (14) faisant saillie du plan d'une grande face, de préférence dans un plan sensiblement perpendiculaire à celle-ci. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque est obtenue par moulage et les redans sont réalisés d'une pièce avec la plaque. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les redans (14) sont percés de trous (15, 16) pour le passage d'au moins une barre (17,18) en céramique, isolant électrique à haute température. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les redans (14) ont une forme de peigne et sont tous percés d'orifices (15,16) disposés de telle sorte que l'ensemble des redans puisse être traversé par au moins une barre (17,18) en céramique, laquelle permet de maintenir en position les résistances lorsque celles-ci sont montées sur une paroi verticale ou de les supporter lorsqu'elles sont montées en plafond. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de supportage sont constitués par des trous (24) pratiqués dans la grande face de la plaque (10) et par des pièces (25), destinées au supportage des résistances, qui sont fixées dans lesdits trous. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les pièces (25) ont une forme de diabolo.