Brevet FR2534676A1 — publié le 19840420

FOUR A PASSAGE COMPORTANT UN DISPOSiTIF D'ETANCHElTE La présente invention a pour objet un four à passage destiné autraitement thermique d'objets se déplaçant d'une extrémité à l'autre du four et comportant à au moins une extrémité un dispositif d'étanchéité. On connait déjà des fours à passage, notamment des fours destinés au frittage des céramiques où les céramiques sont empilées sur des chariots ou des gazettes, qui sont poussés à travers le four par un piston unique situé à l'extrémité amont du four. Les gazettes sont introduites dans le four les unes à la suite des'autres grâce a-un sas, et chaque gazette poussée dans le four par le piston, pousse par conséquent les gazettes précédentes. Il en résulte qu'à chaque introduction d'une gazette a travers le sas d'entrée, le mouvement des gazettes à travers le four est interrompu pendant le temps où le piston recule pour recevoir la gazette qui est introduite dans le sas. Comme les fours à passage sont en général utilisés pour soumettre les corps qui y sont introduits à une courbe de température bien définie dans le temps, de tels systèmes d'introduction ne peuvent être utilisés que dans la mesure où la durée des interruptions du déplacement des gazettes lors de l'introduction des gazettes dans le sas est petite par rapport à l'intervalle de temps entre de telles opérations. Un tel four ne convient donc que pour l'obtention de courbes de température à évolution lente dans le temps. Par contre, lorsque la vitesse de passage dans le four aug mente, il est souhaitable ou même indispensable de réduire la durée d'interruption. D'autre part, la plupart des fours de frîttage nécessitent une atmosphère contrôlée et par conséquent une étanchéite, plus particulièrement du côté de la sortie du four où le contact des pièces encore chaudes avec l'air ambiant conduirait a une oxydation préjudiciable de celles-ci. Par contre, on peut dans certains cas faire fonctionner le four sans utiliser de sas d'entrée, ou en rernplaçant celui-ci par une injection de gaz sous pression à la sortie du four, et qui empêche l'introduction d'air dans celui-ci. Certaines conceptions de four peuvent en outre conduire à réaliser celui-ci avec un sas d'entrée seulement avec éventuellement injection de gaz sous pression à l'entrée du four. La présente invention a pour objet un four à passage destiné au traitement thermique d'objets se déplaçant d'une extrémité à l'autre du four et comportant à au moins une extrémité un dispositif d'étanchéité formant sas, mais qui par sa conception n'interfère pas avec le déplacement des objets dans le four et qui, en particulier, permet un déplacement de ceux-ci sans interruption. Le four à passage selon l'invention est ainsi caractérisé en ce qu'il comporte: - deux portes étanches présentant chacune deux positions, l'une dans laquelle elle laisse libre passage aux objets, et l'autre dans laquelle elle barre Je passage à ceux-ci, et constituant deux parois d'extrémité du sas qu'elles rendent étanches lorsqu'elles sont toutes deux en position fermée; - des moyens, notamment des rouleaux, pour entraîner des objets à travers le sas à une vitesse plus grande que celle des objets dans le four, et qui est avec celle-ci dans un rapport tel que chaque objet puisse traverser le sas tout en permettant aux objets situés dans le four d'être au contact les uns des autres; - une commande séquentielle des portes étanches en synchronisme avec le passage des objets et assurant successivement pour le passage de chaque objet: a).Ouverture de la porte située en amont, la porte située en aval étant fermée; b). La fermeture de la porte située en amont après le passage de l'objet au niveau de celle-ci; c). L'ouverture de la porte aval; d). La fermeture de celle-ci après passage de l'objet à son niveau, et ainsi de suite pour les objets successifs; - un dispositif de purge du sas commandé au moins lors de l'étape b. Selon un mode préféré, l'entraînement des objets dans le four est réalisé par des rouleaux. Le rapport de vitesse entre les rouleaux du four et les rouleaux d'entraînement à travers le sas peut être alors obtenu par des engrenages à partir d'un moteur d'entraînement commun. Selon ube variante, la fermeture de la porte amont du sas (étape b) est commandée par une première cellule située en amont de la porte aval, l'ouverture de la porte aval (étape c) est commandée par une première temporisation déclenchée â partir de la fermeture de la porte amont (étape b)g la fermeture de la porte aval (étape d) est commandée par une deuxième cellule située en aval de la porte aval, et llouverture de la porte amont (étape a) est commandée par une deuxième temporisation à partir de la ferme-ture de la porte aval (étape bb. Selon une variante2 les rouleaux du sas sont disposés à un pas donné, et les objets ont une longueur égale à n fois ledit pas. Les rouleaux du sas situés entre les deux portes étanches étant au nombre de r, le rapport k entre la vitesse des objets dans le sas et dans le four est choisi de telle manière qu'il soit au moins égal a: 11s"+2 n Selon un mode de réalisation, r = 5, n = 3 et k= 4. Dans le cas où le four comporte un dispositif d'étanchéité situé à l'entrée de celui-ci, les rouleaux d'entraînement des objets à travers le sas peuvent comporter trois sections9 respectivement situées en amont des portes étanches, entre celles-ci et en aval de celles-ci, la section située entre les portes étanches ayant une longueur au moins égale à celle des objets. La section située en amont des portes étanches peut comporter au moins un rouleau entraînant les objets à ladite vitesse plus grande que celle des objets dans le four, précédée de rouleaux entraînant les objets à une vitesse égale à celle des objets dans le four. Pour un four comportant un dispositif d'étanchéité et situé à la sortie de celui-ci, les rouleaux d'entraînement des objets à travers le sas peuvent comporter trois sections respectivement situées en amont des portes étanches, entre celles-ci et en aval de celles-ci, la section située entre les portes étanches ayant une longueur au moins égale à celle des objets. La section située en aval des portes étanches peut alors comporter au moins un rouleau entraînant les objets à ladite vitesse plus grande que celle des objets dans le four2 suivi de rouleaux entraînant les objets à une vitesse égale à celle des objets dans le four. Selon une variante, le four comporte une régulation de température assurant un profil de température le long du four permettant la cuisson de céramiques, et les objets sont des gazettes portant des céramiques à l'état cru à rentrée du four. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-dessous, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux dessins annexés où: - la figure 1 représente un sas d'entrée selon l'invention en perspective avec arrachement partielle d'une paroi latérale; - la figure 2 représente en coupe longitudinale un sas selon l'invention disposé à l'entrée d'un four, en combinaison avec un diagramme espace temps; - la figure 3 représente un sas selon l'invention disposé à la sortie d'un four, en combinaison avec un diagramme espace temps; - la figure 4 est un schéma en perspective d'un mode de réalisation d'un système a engrenage réalisant l'entraînement des rouleaux du four et d'un sas d'entrée et d'un sas de sortie à partir d'un moteur d'entraînement commun. Selon la figure 1, un sas d'entrée d'un four destiné au frittage notamment de céramiques comporte des rouleaux d'entraînement 20 assurant le déplacement de gazettes 14 sur lesquelles sont disposées des pièces 15 en céramique. Le trajet des gazettes 14 comporte une partie amont 11 s'pendant jusqu'a une prernière porte de sas P1 délimitant l'entrée du sas proprement dit 12, lequel s'étend jusqu'à une deuxième porte de sas P2 qui Je met en communication avec la zone de four 13. Le sas est délimité par une paroi inférieure 21, deux parois latérales 22 dont l'unes située à l'avant, a été arrachée pour les besoins du dessin, et une paroi supérieure 23. De manière connue en soi, les portes P1 et P2 du sas sont munies de moyens d'étanchéité de manière à assurer leur herméticité en position fermée.Selon la figure 1, une gazette 14 est dans le sas et les portes P1 et P2 sont fermées de manière à permettre de réaliser l'opération de purge du sas 12 par un dispositif de purge 12'. Les portes étanches sont commandées séquentiellement en synchronisme avec le passage des objets. Pour chaque objet, se produisent successivement Ouverture de la porte P1, la porte P2 étant fermée, la fermeture de la porte PI après passage de la gazette 14, l'ouverture de la porte P2 après purge du sas commandé lorsque les portes P1 et P2 sont fermees, fermeture de la porte P2 après passage de la gazette, et ainsi de suite pour les objets successifs. Pour réaliser le passage du sas, certains des rouleaux 20 sont accélérés de manière à produire une vitesse de passage des gazettes supérieures à celles de la vitesse normale de déplacement de cellesci dans le four. Ceci permet de maintenir un espacement entre les gazettes successives, tout en permettant à celles-ci de se retrouver en contact les unes avec les autres dans le four, et ainsi d'optimiser le fonctionnement de celui-ci. Selon la figure 2, le mouvement de deux gazettes successives III et IV, est représenté sous forme de chronogramme. Les rouleaux accélérés par rapport à la vitesse V1 du four sont numérotés de 1à 7, le premier 1 étant- situé immédiatement en amont de la porte P1 et le dernier 7 étant situé immédiatement en avale la porte P2. Les rouleaux en amont du rouleau 1 entraînent les gazettes à une vitesse égale à celle de défilement normal du four V1. Le rapport entre V2 et V1 ou rapport de multiplication est désigné par k. Deux cellules CL1 et CL2 situées l'une dans le sas et l'autre en aval de celui-ci servent à la commande des portes P1 et P2 en coopération avec des temporisations. A l'instant t0, la gazette 111 arrive au niveau du premier rouleau accéléré l qui va l'entraîner à la vitesse V2 à travers le sas, la porte P1 étant ouverte. La gazette III parvient au niveau de la cellule CL1 à l'instant tl. Cette cellule CL1 est située à une distance de la porte P1 supérieure à la longueur des gazettes, mais elle est située également à une distance de la porte P2 telle que la purge du sas puisse être réalisée entre le moment où l'avant de la gazette atteint le niveau de la cellule CL1 et le moment où il atteint la porte P2. L'arrivée de la gazette III au niveau de la cellule CL1 entraîne la fermeture de la porte P1, ainsi que l'ouverture retardée de la porte P2, déclenchée grace à une temporisation T1. C'est pendant la durée de cette temporisation qu'aura donc lieu la purge du sas. La porte P2 étant ouverte, la gazette III continue son trajet jusqu'à son arrivée au niveau de la cellule CL2, qui déclenche la fermeture de la porte P2. La cellule CL2 est donc située à une distance de la porte P2 supérieure à la longueur des gazettes, et de préférence dans une région telle que, lorsqu'une gazette l'atteint, elle est toujours soumise à la vitesse V2. Sur la figure, le dernier rouleau entraînant les gazettes à la vitesse V2 est situé immédiatement après la porte P2 et produit cet effet d'entraînement à la vitesse V2 tant qu'une partie de la gazette est en contact avec lui, la cellule CL2 étant située en aval du rouleau 7, à une distance de celui-ci inférieure à la longueur d'une gazette.A l'instant t3, la gazette III n'est plus en contact avec le rouleau 7 et elle rejoint à cet instant la gazette précédente. La fermeture de la porte P2 à l'instant t3 entraîne, grâce à une temporisation T2, I'ouverture de la porte P1 à l'instant t4, de manière à laisser passer la gazette suivante IV, et le cycle recommence. La gazette IV va arriver au niveau du rouleau 1 à l'instant t5, et au niveau de la cellule CL1 à a l'instant t6. La porte P2 va s'ouvrir grâce à la temporisation T1 l'instant t7, et l'avant de la gazette IV va rejoindre l'arrière de la gazette III à l'instant t8. Ceci est vérifié dans la mesure où la gazette IV était en contact avec la gazette III dans la région 11 où les gazettes avancent à la vitesse V1 qui est égale à celle du four.Il est bien entendu possible de présenter les gazettes à l'entrée du four avec un intervalle entre elles, et cet intervalle sera conservé dans le four, après passage dans le sas. Il est également possible de supprimer à l'entrée du sas la région Il où les gazettes sont à la vitesse V1, et de les positionner les unes par rapport aux autres à des distances suffisantes pour qu'elles franchissent le sas sans problème.En tout état de cause, la présence d'une zone où les gazettes sont à la vitesse V1, d'une zone où elles sont accélérées de manière à ce qu'un intervalle existe entre elles pour le franchissement du sas, et la zone à vitesse V1 du fout constitue une solution optimale dans la mesure où le fonctionnement du sas n'interfère pas avec le défilement des gazettes qui, présentées les unes au contact des autres à l'entrée du sas, se retrouvent dans les mêmes conditions à la sortie de celui-ci. Les rouleaux du sas étant disposés à un pas donné, les gazettes ayant une longueur égale à n fois ledit pas, et les rouleaux du sas situés entre les deux portes étanches P1 et P2 étant au nombre de r, on en déduit aisément de la figure 2 que le fonctionnement du sas est assuré avec une bonne marge de sécurité si l'avant de la gazette III avance de r + 2 + n pas, de manière que sa partie arrière se retrouve au niveau du rouleau 7, pendant que la gazette suivante 4 avance de n pas. Il s'ensuit que le rapport k devra être supérieur ou égal a 1+ r +n2 e n Dans l'exemple représenté à la figure 2, r est égal à S, et n est égal à 3. I1 s'ensuit que k devra être supérieur ou égal à 3,33. Pour rester dans des rapports entiers, on prendra k = 4. On remarquera que l'on a fait intervenir dans le calcul le pas des rouleaux du sas, mais en fait le résultat obtenu est indépendant de la valeur de ce pas. La figure 3 représente un sas de sortie selon l'invention associé à un chronogramme du rnême type que celui de la figure 2. I1 comporte un sas 32 pourvu d'une porte amont P3 et d'une porte aval P4. Les rouleaux accélérés sont le rouleau 1' en amont de la porte P32 les rouleaux 2' à 6' dans le sas, ainsi que les rouleaux 7' à 10' à la partie aval 31. Une gazette II se trouve à l'instant t10 au niveau du rouleau 1' qui va l'entraîner à la vitesse V2 à travers le sas, jusqu'au moment où il va se trouver à l'instant tll au niveau d'une cellule CL3 déclenchant la fermeture de la porte P3.La cellule CL3 se trouve en aval de la porte P3 et a une distance de celle-ci plus grande que la longueur des gazettes2 et suffisamment en amont de la porte P4 pour permettre une purge du sas. Une temporisation T3 déclenchée par la cellule CL3 à partir de l'instant t11 provoque l'ouverture de la porte P4 à l'instant t12. La gazette Il parvient à l'instant t13 au niveau d'une cellule CL4 située en aval de la porte P4 et à une distance de celle-ci supérieure à la longueur des gazettes. Cette cellule déclenche la fermeture de la porte aval du sas P4, ainsi que l'ouverture retardée par une temporisation T4 à l'instant t14 de la porte amont P3 de manière à laisser passer la gazette suivante III.Le rouleau 10' est suivi éventuellement de rouleaux entraînant les gazettes à la vitesse V1, de manière à provoquer le regroupement de celles-ci à la sortie du sas, dans les mêmes conditions et en sens inverse que dans le cas du sas d'entrée. On comprendra que le calcul du rapport k entre les vitesses V2 dans le sas et V1 dans le four se fait suivant les mêmes critères que pour le sas d'entrée. La figure 4 représente un dispositif d'entraînement à chaîne pour un four pourvu d'un sas d'entrée et d'un sas de sortie. Par sa structure, ce dispositif peut être aisément adapté à tous les cas qui se présentent en pratique. Pour la simpiicité de la représentation, on n'a pas représenté les sections d'ailleurs facultatives situées en amont du sas d'entrée et en aval du sas de sortie pour l'entraînement des objets à la vitesse V1. Un moteur 54 pourvu d'un axe 55 entraîne un engrenage 46 autour duquel passe une chaîne 53 et un engrenage 45 autour duquel passe une chaîne 41. On n'a pas représenté un éventuel dispositif de démultiplication entre le moteur et les engrenages 46 et 45. La chaîne 41 entraîne des engrenages 44 solidaires en rotation des rouleaux 20 accélérés du sas aval du four. La chaîne 53 entraîne dès engrenages 49 et 52. L'engrenage 49 est solidaire en rotation d'un engrenage 48 entraînant une chaîne 42 qui met en rotation des engrenages 47 solidaires en rotation des rouleaux 20 du four. L'engrenage 52 est solidaire en rotation d'un engrenage 51 entraînant une chaîne 43 mettant elle-même en rotation des engrenages 50 solidaires en rotation des rouleaux 20 accélérés du sas amont du four. Les engrenages 4 à 52 sont choisis de manière à réaliser le rapport de vitesse k entre les rouleaux 20 des sas amont et aval et ceux du four proprement dit Il en résulte que le fonctionnement du système est indépendant de la vitesse de défilement des gazettes dans le four, puisque le rapport k est toujours conservé. En pratique, il restera dans certains cas à régler les temporisations. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation explicitement décrits ci-dessus. Ainsi2 elle peut s'appliquer à tous les fours à passage. Les systèmes d'entraînement des objets à travers le four et à travers les sas ont été décrits comme étant des rouleaux. Il --va de soi que tout système d'entraînement compatible avec des portes étanches peut être utilisé, de même que des dispositifs d'entraînement peuvent être différents pour les objets dans le four et au niveau des sas, par exemple un entraînement des objets par tapis à travers le four et par rouleau dans les sas. D'autre part, il n'est pas nécessaire que des rouleaux à vitesse accélérée soient situés à l'extérieur du sas. Il suffit d'adapter le rapport k pour que les objets puissent franchir le sas les uns å la suite des autres. C'est en effet la vitesse moyenne des objets à travers le sas qui compte, et par conséquent celui-ci pourrait comporter plusieurs sections présentant des vitesses différentes. REVENDICATIONS i. Four à passage destiné au traitement thermique d'objets se déplaçant d'une extrémité à l'autre du four et comportant à au moins une extrémité un dispositif d'étanchéité formant sas, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte: - deux portes étanches (P1 à p4 > présentant chacune deux positions, l'une dans laquelle elles laissent libre passage auxdits objets, et l'autre dans laquelle elles barrent le passage à ceux-ci, et constituant deux parois d'extrémité du sas (12, 32) qu'elles rendent étanches lorsqu'elles sont toutes deux en position fermée;; - des moyens (20) d'entraînement des objets à travers le sas à une vitesse plus grande que celle des objets dans le four, et qui est avec celle-ci dans un rapport tel que chaque objet (lss) puisse traverser le sas tout en permettant aux objets situés dans le four d'être au contact les uns des autres; - une commande séquentielle des portes étanches, en synchronisme avec le passage des objets (14) et assurant successivement pour le passage de chaque objet: a). L'ouverture de la porte située en amont (P1, P3), la porte située en aval (P2, P4) étant fermée; b). La fermeture de la porte située en amont (P1, P3) après le passage de l'objet (14) au niveau de celle-ci; c). L'ouverture de la porte aval (P2, P4); d).La fermeture de celle-ci après passage de Pobjet (14) à son niveau, et ainsi de suite pour les objets successifs; - un dispositif de purge du sas (12, 32) commandé au moins lors de l'étape b); 2. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entraînement des objets dans le sas et/ou dans le four est réalisé par des rouleaux (20). 3. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce .que le rapport de vitesse entre les rouleaux du four et les rouleaux d'entraînement à travers le sas est obtenu par des engrenages. 4. Four selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fermeture de la porte amont (P1, P3) (étape b) est commandée par une première cellule (CL1, CL3) située en amont de la porte aval, l'ouverture de la porte aval (P2, P4) (étape c) est commandée par une première temporisation déclenchée à partir de la fermeture de la porte amont (P1, P3) (étape b), la fermeture de la porte aval (P2, P4) (étape d) est commandée par une deuxième cellule (CL2, CL4) situee en aval de la porte aval, et l'ouverture de la porte amont (P1, P3) (étape a) est commandée par une deuxième temporisation à partir de la fermeture de la porte aval (P29 P4) (étape d). 5. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rouleaux (20) du sas (12, 32) étant disposés à un pas donné, et les objets (14) ayant une longueur égale a n fois ledit pas2 et les rouleaux du sas (12, 32) situés entre les deux portes étanches étant au nombre de r, le rapport k entre la vitesse des objets dans le sas et dans le four est au moins égal a: r+2 n 6. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que r = 5, n = 3 et k = 4. 7. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité est situé à l'entrée de celui-ci et en ce que lesdits rouleaux (20) d'entraînement des objets à travers le sas (12, 32) comportent trois sections respectivement situées en amont des portes étanches (P1 à p4), entre celles-ci et en aval de celles-ci, la section située entre les portes étanches (P1 à p4 > ayant une longueur au moins égale à celle des objets (14). 8. Four selon -ta revendication 72 caractérisé en ce que la section située en amont des portes étanches (P1 à P4) comporte au moins un rouleau (20) entraînant les objets à ladite vitesse plus grande que celle des objets dans le four, précédé de rouleaux (20) entraînant les objets (14) à une vitesse égale à celle des objets (14) dans le four (13). 9. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité est situé à la sortie de celui-ci et en ce que lesdits rouleaux (20) d'entraînement des objets (14) à travers le sas (12, 32) comportent trois sections respectivement situées en amont des portes étanches (P1 à P4), entre celles-ci et en aval de celles-ci. 10. Four selon la revendication 9, caractérisé en ce que la section située en aval des portes étanches (P1 à P4) comporte au moins un rouleau (20) entraînant les objets à ladite vitesse plus grande que celle des objets dans le four, suivi de rouleaux (20) entraînant les objets à une vitesse égale à celle des objets dans le four (13). il. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une régulation de température assurant un profil de température le long du four permettant la cuisson de céramiques et en ce que les objets sont des gazettes (14) portant des céramiques, à l'état cru à l'entrée du four (13).