Brevet FR2507594A1 — publié le 19821217

L'invention concerne le domaine des matériaux céramiques, plus particulièrement présentés sous forme de nap- pes de fibres L'invention concerne en particulier un ensemble modulaire en fibres céramiques, permettant de réaliser le gar- nissage de fours ou enceintes thermiques. Il est déjà connu d'utiliser des nappes de fibres céramiques pour isoler des parois de fours ou d'enceintes ther- miques Dans certains modes de réalisation, les nappes étaient appliquées à plat le long de la paroi, la superposition d'un certain nombre de nappes permettant d'atteindre le degré d'iso- lation thermique désiré Dans d'autres modes de réalisation, les nappes ou bandes de fibres céramiques sont disposées per- pendiculairement à la paroi à garnir Dans une telle technique on a également déjà proposé de réaliser des ensembles modulai- res, de forme générale parallélépipédique,qui, au montage, sont disposés côte à côte sur la paroi Chacun des ensembles est maintenu sur la paroi par un système d'ancrage métallique, en général en acier réfractaire. Les nappes, bandes ou ensembles modulaires en fibres céramiques sont soumis à des contraintes mécaniques et thermi- ques élevées lors de leur utilisation dans les fours ou encein- tes thermiques Les réalisations connues jusqu'à présent ne donnent pas toujours satisfaction Le revêtement des parois à l'aide des fibres céramiques n'est pas réalisé avec des moyens suffisamment sûrs et commodes. L'invention a pour objet de remédier aux inconvé- nients de la technique antérieure en procurant un ensemble mo- dulaire en fibres céramiques, qui peut être produit dans une usine et monté dans le but de revêtir une paroi de four ou d'enceinte thermique, dans des conditions permettant, d'une part une-grande facilité de montage et, d'autre part, la réali- sation d'une isolation thermique au sein de laquelle les fi- bres céramiques se disposent d'une manière continue et uniforme, A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble modulaire en fibres céramiques pour le garnissage des parois de fours ou enceintes thermiques, comprenant des bandes de fibres céramiques empilées sous une forme générale parallélépipé- dique et un système métallique en acier réfractaire pour main- -2 2507594 tenir les bandes et accrocher l'ensemble à la paroi à garnir, caractérisé en ce que ledit système comporte: au moins deux éléments latéraux disposés paral- lèlement l'un à l'autre et engagés dans une face de l'ensemble, chacun desdits éléments ayant la forme d'une plaque qui est orientée parallèlement aux bandes de fibres et s'accroche sur celles-ci à l'intérieur de l'ensemble par l'intermédiaire de dents, ou ergots, faisant saillie de part et d'autre du corps de la plaque, un élément central orienté perpendiculairement aux deux éléments latéraux et coopérant avec ceux-ci par ses extrémi- tés, l'élément central ayant une forme de plaque reposant à plat sur ladite face de l'ensemble et étant muni d'une lumière pour l'accrochage sur la paroi à garnir. De préférence, chacun des éléments latéraux est une plaque en acier réfractaire, dans laquelle on a réalisé par emboutissage des organes en saillie, ou dents, orientés sensi- blement perpendiculairement au plan de la plaque Il est avan- tageux que certaines des dents soient orientées d'un côté de l'élément, tandis que les autres dents sont orientées en sens inverse La disposition des dents peut être alternée Dans un exemple de réalisation, un élément latéral est muni de 9 dents, 4 dents à la partie inférieure étant tournées vers l'extérieur et les 5 dents restantes, plus longues, étant tournées vers l'intérieur de l'ensemble Il va sans dire qu'il ne s'agit là que d'un exemple de réalisation, toute autre disposition com- portant des dents ou autres parties en saillie, pouvant être adoptée. L'élément central réunit les deux éléments latéraux. Il est également en acier réfractaire et il -coopère à-ses extrémités avec; chaque élément latéral L'une des extré- mités au moins de l'élément central est fixée, par exemple par soudage, sur l'un des éléments latéraux L'autre extrémité peut aussi être fixée de la même manière sur l'autre élément latéral, mais, selon une variante avantageuse de réalisation, on prévoit pour cette autre extrémité un assemblage à un degré de liberté, permettant ainsi à l'élément latéral considéré de se déplacer, en particulier en translation, par rapport à l'élément central. Ceci peut être obtenu simplement en engageant l'élément cen- 3 2507594 tral dans une fente appropriée dudit élément latéral ou en constituant un guide par conformation de la partie supérieure de l'élément latéral L'élément central a la forme d'une pla- que et il repose à plat sur l'ensemble-modulaire Il comporte une lumière pour l'accrochage d'un moyen mécanique permettant la fixation sur la paroi à garnir Il est avantageux que l'élé- ment central soit pourvu complémentairement de deux raidisseurs disposés de part et d'autre de la lumière. Selon une variante, le système d'ancrage peut com- porter en plus des deux éléments latéraux et de l'élément cen- tral-, un élément métallique sensiblement identique aux deux éléments latéraux et disposé entre ceux-ci, pour renforcer l'accrochage dans les nappes de fibres Cet élément intermé- diaire peut être fixé, soit rigidement sur l'élément central, par exemple par soudage, soit avec un degré de liberté, comme décrit ci-dessus, pour lui permettre de se déplacer en trans- lation par rapport à l'élément central. L'ensemble modulaire est donc essentiellement constitué de bandes de fibres céramiques empilées et du systè- me d'ancrage métallique Les-bandes de-fibres céramiques sont prédécoupées avant assemblage, le découpage de ces bandes étant réalisé dans des nappes La largeur est déterminée par l'épaisseur que l'on veut donner au module Le nombre des ban- des dépend de la compression que l'on désire dans l'ensemble final Il est également fonction de la densité de'la nappe employée et de sa facilité à se comprimer La qualité de la fibre céramique utilisée dépend de la température du four ou de l'enceinte thermique dans lequel l'ensemble sera placé A titre d'exemple, on peut utiliser des fibres en laine de roche, des fibres céramiques et autres fibres résistant aux hautes températures. La face de l'ensemble modulaire sur laquelle sont disposés les éléments latéraux et sur laquelle repose à plat l'élément central du système métallique, est destinée à s'ap- pliquer contre la paroi à revêtir; il s'agit donc de la face froide La face opposée à celle-ci, ou face chaude, ne compor- te aucun système d'ancrage Le cas échéant, et si nécessaire, il peut être prévu sur-la face froide, afin d'assurer un main- tien amélioré de la tenue des bandes de fibres centrales, des lignes ou traits de substance adhésive résistant à la tempéra- ture, par exemple en ciment. La fixation de l'ensemble modulaire sur la tôlerie des fours ou enceintes thermiques est réalisée par tout moyen mécanique approprié à la portée de l'homme de l'art, par exem- ple par un système de goujons filetés et d'écrous correspon- dants La fixation du goujon fileté est assurée sur la paroi de toute manière convenable, par exemple par thermosoudure, ou bien en perçant la tôlerie de la paroi pour une fixation extérieure. Lors de la fabrication en usine, l'ensemble modu- laire est emballé par un carton ou autre matière d'emballage analogue, s'étendant sur trois côtés et laissant libre la face comportant les éléments métalliques d'accrochage Le car- ton est maintenu par des liens, plastiques ou métalliques, de sorte qu'on obtient à la sortie d'usine, un ensemble modulai- re compact dont la tenue est assurée, et qui permet de conser- ver la compression désirée au sein des nappes de fibres. Après montage dans le four ou l'enceinte thermique, les liens métalliques (feuillards) et l'emballage (carton) sont enlevés Les bandes de fibres céramiques, alors libérées de la compression qui leur a été conférée lors de la fabrica- tion en usine et à laquelle s'ajoute celle du montage, se dé- tendent et viennent se comprimer sur les ensembles modulaires voisins et/ou sur la paroi du four revêtue Dans le cas o l'un des éléments latéraux et l'élément intermédiaire éventuel peuvent se déplacer en translation par rapport à l'élément central, ils prennent naturellement la position correspondant à la décompression de l'ensemble des nappes Cette forme de réalisation a donc pour avantage de répartir également sur la totalité des nappes du module la pression en service. Dans le but de limiter le retrait des fibres céra- miques portées à température élevée, il est avantageux que les ensembles modulaires soient disposés sur les parois en alter- nance, c'est-à-dire à la façon d'un parquet, chaque fois que cela est possible. L'invention permet également d'accrocher des résis- tances métalliques, en disposant entre les nappes des organes 2507594 supports rigides ou semi-rigidés Ces organes dépassent la largeur du module Ils peuvent être prévus au moment de la fabrication ou bien seulement disposés au cours du montage des ensembles modulaires sur la paroi à revêtir. On notera encore qu'il est possible, après montage, de prévoir sur chaque ensemble modulaire des fentes de pré- retrait Le nombre de ces fentes dépendra de la largeur de l'ensemble. L'invention sera maintenant illustrée, sans être aucunement limitée, par la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: figure 1 représente un élément modulaire préfa- briqué selon l'invention, tel qu'il se présente à la sortie d'usine, figure 2 représente le système métallique vu de dessous, figure 3 est une vue en plan du système métalli- que, figure 4 est une vue de côté dudit système mé- tallique, figure 5 est une vue en perspective schématique du système métallique, figure 6 est un schéma montrant la disposition des ensembles modulaires sur la paroi d'un four. Tel qu'il est représenté à la figure 1, l'ensemble modulaire selon l'invention se compose de bandestde fibres céramiques empilées On voit également à la figure 1 le systè- me métallique apparaissant sur la face supérieure et qui se compose de deux éléments latéraux identiques 2,3, et d'un élément central 4 Ce système métallique sera décrit ci-après en détail, en référence aux figures 2 à 5 Les ensembles modulaires du type représenté à la figure 1 peuvent présenter des sections de 300 x 300 mm ou de 600 x 300 mm, avec des épaisseurs variables allant de 100 à 300 mm Les bandes de fi- bres céramiques sont prédécoupées avant assemblage, le décou- page de ces bandes étant réalisé dans des nappes d'épaisseur mm, la longueur-des bandes étant de 30 o-ou'6 Q O mm Iselon le cas, et la largeur étant déterminée par l'épaisseur que l'on 6 2507594 veut donner au module, et pouvant varier en conséquence de à 300 mm. A la sortie d'usine, l'ensemble modulaire se pré- sente comme il est indiqué à la figure 1, c'est-à-dire avec un emballage 5 en carton, qui s'étend sur trois faces et laisse libre la face supérieure Le carton 5 peut être en une pièce ou en plusieurs pièces Deux feuillards métalliques 6 maintiennent le carton 5 et l'ensemble modulaire. En vue du montage dans un four ou dans une encein- te thermique, les feuillards 6 et le carton 5 -sont enlevés. Ainsi que le représentent les figures 2 à 5, le système métallique comprend deux éléments latéraux 2 et 3 et un élément central 4 Les deux éléments latéraux 2 et 3 sont identiques, ils ont une largeur de 250 mm, une hauteur de 80 mm et ils se présentent sous forme de plaques qui sont enfoncées à l'intérieur de l'ensemble modulaire C'est pour- quoi à la figure 1 on ne voit apparaître que la partie supé- rieure des éléments 2 et 3, sons la forme d'un rebord respec- tif 7,8, reposant à plat-sur la face concernée du module Les éléments métalliques 2 et 3 sont en acier réfractaire et ont une épaisseur de 1 mm Par emboutissage ont été réalisées des dents, lesquelles, dans l'exemple choisi et représenté, sont au nombre de 9 Il suffira de décrire le système de dents de l'élément 2, celui de l'élément 3 étant identique La disposi- tion alternée des dents est bien visible à la figure 4 Comme l'illustrent les figures 2 et 3, les dents sont décalées ver- ticalement, de manière à constituer quatre dents à la partie inférieure et cinq dents s'étendant à des niveaux intermédiai- res et supérieurs Sur l'élément 2 il y a quatre dents inférieu- res 9 et cinq dents 10 Les dents 9 sont tournées vers l'exté- rieur de l'élément 2 et s'enfoncent dans les nappes de l'ensem- ble modulaire vers les bords de celui-ci, de manière à embro- cher les nappes d'extrémité Les dents 10 sont plus longues que les dents 9 et sont tournées vers l'intérieur. L'élément central 4 est également en acier réfrac- taire Il a une épaisseur de 1,5 mm et une largeur de 80 mm. En ses extrémités il et 12, il coopère respectivementavec Les éléments latéraux 2 et 3 L'élément 4 a la forme d'une plaque qui se dispose à plat sur la face de l'ensemble modu- laire Il possède une lumière 13 de 170 mm de long et de 8 mm de large, terminée par un trou 14, permettant de rece- voir le dispositif pour l'accrochage sur les tôleries des fours ou enceintes thermiques L'élément 4 est en outre pour- vu de deux raidisseurs 15,16, disposés de part et d'autre de la lumière 13,14, La fixation d'au moins un des éléments latéraux 2,3, s'effectue de manière rigide, par exemple par soudage, sur l'extrémité correspondante de l'élément central 4 Aux dessins, on a représenté la variante de réalisation préférée selon l'invention, conformément à laquelle, l'autre élément latéral, au lieu d'être également fixé de manière rigide sur l'élément central 4, peut coulisser par rapport à lui On voit dans l'exemple choisi que l'élément central 4 passe à travers une fente de l'élément latéral 2, comme illustré par les figures 1,2,3 et 5 La figure 3, en particulier, montre la fente 2 a pratiquée dans l'élément 2 et dans laquelle s'in- sère l'élément central 4 avec possibilité de coulisser. La figure 5 est une vue en perspective illustrant le système métallique destiné à s'insérer dans l'ensemble modulaire de la figure 1. On a représenté schématiquement à la figure 6 un montage d'ensembles modulaires conformes à l'invention pour le revêtement-d'une paroi de four Les éléments modulaires sont disposés en alternance à la façon d'un parquet, comme représenté au dessin La fixation de chaque ensemble modulaire sur la tôlerie des fours est réalisée par tout moyen connu, par exemple à l'aide d'une rondelle cylindrique passée dans un goujon fileté muni de l'écrou correspondant La fixation du goujon fileté est assurée par exemple par thermosoudure sur la tôlerie du four Tout autre mode de fixation pourrait être adopté Ces modes de fixation n'ont pas été représentés aux dessins, car ils sont à la portée de l'homme de l'art et ne font pas réellement-partie de l'invention, La description qui précède montre que l'invention procure un ensemble modulaire en fibres céramiques, qui peut être réalisé en usine en assurant un maintien en compression des bandes de fibres céramiques Lorsqu'on enlève l'emballage et les liens métalliques, en vue du montage sur la paroi du four, les bandes de fibres céramiques se détendent et vien- nent se comprimer sur les modules voisins et/ou sur la paroi du four On notera aussi que lors du montage, on peut prévoir une compression complémentaire des nappes de fibres. On réalise ainsi, de manière simple, des revête- ments isolants thermiques pour parois de fours ou enceintes thermiques, qui réalisent un revêtement continu et uniforme, bien que de montage aisé Il est avantageux également que les ensembles modulaires soient préfabriqués en usine. Il va sans dire que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit en référence aux dessins, Des variantes et des modifications à la portée de l'homme de l'art peuvent en effet être apportées sans pour autant sortir du cadre de l'invention, tel qu'il est précisé dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1/ Ensemble modulaire en fibres céramiques pour le garnissage des parois de fours ou enceintes thermiques, comprenant des bandes ( 1) de fibres céramiques empilées sous une forme générale parallélépipédique et un système métalli- que en acier réfractaire pour maintenir les bandes et accro- cher l'ensemble à la paroi à garnir, caractérisé en ce que ledit système comporte: au moins deux éléments latéraux ( 2,3) disposés parallèlement l'un à l'autre et engagés dans une face de l'ensemble, chacun desdits éléments ( 2,3) ayant la forme d'une plaque qui est orientée parallèlement aux bandes de fibres et s'accroche sur celles-ci à l'intérieur de l'ensem- ble, par l'intermédiaire de dents ou ergots ( 9,10) faisant saillie de part et d'autre du plan de la plaque, un élément central ( 4) orienté perpendiculaire- ment aux deux éléments latéraux ( 2,3) et coopérant avec ceux- ci par ses extrémités ( 11,12), l'élément central ayant une forme de plaque reposant à plat sur ladite face de l'ensemble et étant muni d'une lumière ( 13,14) pour l'accrochage sur la paroi à garnir. 2/Ensemble modulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des éléments latéraux ( 2,3) est une plaque en acier réfractaire comportant des organes en saillie, ou dents, ( 9,10) orientés sensiblement perpendiculai- rement au plan de la plaque. 3/ Ensemble modulaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que les dents ( 9,10) sont orientées de part et d'autre de l'élément latéral,3). 4/ Ens emble modulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'une des extrémi- tés ( 11) au moins de l'élément central ( 4) est fixé, par exem- ple par soudage, sur l'un ( 3) des éléments latéraux, l'autre extrémité ( 12) pouvant aussi être fixée de la même manière sur l'autre élément latéral ( 2). 5/ Ensemble modulaire selon l'une quelconque des revendications-1 à 3, caractérisé en ce que l'une des extrémi- tés ( 11) au moins de l'élément central ( 4) est fixé, par exem- SO pie par soudage, sur l'un ( 3) des éléments latéraux, l'autre extrémité ( 12) pouvant être assemblée avec un degré de liberté sur l'autre élément latéral ( 2), permettant ainsi un déplace- ment relatif en translation entre l'élément latéral ( 2) et l'élément central ( 4), celui-ci pouvant, par exemple, être engagé à cet effet dans une fente( 2 a)dudit élément latéral ( 2) ou dans un guide ou glissière conformé sur ledit élément la- téral. 6/ Ensemble modulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément central ( 4) a la forme d'une plaque reposant à plat sur l'ensemble modulaire et comportant une lumière ( 13,14) pour l'accrochage d'un moyen mécanique en vue de la fixation sur la paroi à garnir. 7/ Ensemble modulaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément central( 4)estpourvu complé- mentairement de deux raidisseurs ( 15,16) disposés de part et d'autre de la lumière ( 13,14). 8/ Ensemble modulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le système d'ac- crochage comporte en plus des deux éléments latéraux ( 2,3) et de l'élément central ( 4), un élément métallique sensiblement identique aux deux éléments latéraux ( 2,3) et disposé entre ceux-ci, cet élément intermédiaire pouvant être fixé,soit rigidement à l'élément central ( 4), par exemple par soudage, soit avec un degré de liberté, ce qui permet d'assurer un déplacement relatif en translation de cet élément intermédiai- re par rapport à l'élément central. 9/ Ensemble modulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la face dite froi- de, c'est-à-dire la face sur laquelle sont disposés les élé- ments latéraux ( 2,3) ainsi que l'élément central ( 4),comporte des lignes ou traits de substance adhésive résistant à la température, par exemple en ciment. 10/ Ensemble modulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comportant, lors de sa fabrication en usine, un carton ou autre matière d'emballage s'étendant sur trois côtés et laissant libre la face comportant les éléments métalliques ( 2,3,4) d'accrochage, le carton étant maintenu par des liens plastiques ou métalliques. 11/ Mode de mise en oeuvre de l'ensemble modulaire selon la revendication 10, selon lequel on fixe ledit ensemble sur la tôlerie des fours ou enceintes thermiques à garnir, on enlève les liens et l'emballage, de sorte que les bandes de fibres céramiques sont libérées de la compression qui leur étàit conférée lors de leur fabrication et du montage, se détendent et viennent se comprimer sur les ensembles modu- laires voisins et/ou sur la paroi revêtue. 12/ Mode de mise en oeuvre selon la revendication il, caractérisé en ce que les ensembles modulaires individuels sont disposés en alternance sur les parois à garnir, à la façon d'un parquet, les bandes ( 1) de fibres d'un ensemble modulaire étant orientées sensiblement à angle droit par rap- port aux bandes de fibres des ensembles voisins.