Brevet FR2524131A1 — publié le 19830930

La présente invention concerne un appareil de traitement thermique tel qu'une arche de recuisson à marche continue pour des corps creux distincts, en parti- culier pour des produits en verre creux. Le traitement thermique,spécialement en vue de la recuisson, des produits en verre creux est exécuté normalement dans des fours-tunnels à convection dont de nombreuses formes de réalisation ont été proposées ou appliquées pour mener cette opération à bien Dans le cas idéal, la température considérée sur une coupe trans- versale est uniforme afin d'être la même aux endroits homologues des corps traités et dans les différents corps passant par cet endroit dans le four De même, observée- sur une coupe longitudinale, la température doit respecter un certain profil dont le parcours par les corps traités assure le cycle thermique voulu D'autres critères sont la possibilité d'établir et de régler la température à toute valeur désirée en un endroit quelconque afin d'adapter le cycle thermique à la nature du produit traité, la sûreté de marche, la durabilité de l'installation et l'économie de fonctionnement. Le système apparemment le plus simple est de faire circuler de l'air à contre-courant des corps traités en réglant le flux en fonction de la température régnant à un endroit déterminé du four La pratique a révélé que même en opérant une régulation sur l'entrée de l'air et sur la sortie de celui-ci, on n'obtient pas une homo- généité thermique suffisante. Dans les fours-tunnels à convection actuels, une ou plusieurs files longitudinales de motoventilateurs disposées à la partie supérieure et/ou à la partie infé- rieure ou bien dans la paroi latérale du tunnel entre- tiennent une circulation de gaz qui est transversale par rapport au sens de défilement du transporteur Le gaz ainsi brassé est amené à la température voulue par des échangeurs de chaleur répartis sur la longueur du tunnel. Le plus souvent, le traitement thermique est un chauffage 2 22524131 ou un refroidissement programmé nécessitant un gaz chaud obtenu avec des brûleurs ou des résistances électriques. En règle générale, le gaz circule de bas en haut et le four comporte des zones successives dans chacune desquel- les la température est réglable individuellement Dans certains de ces fours-tunnels, les ventilateurs supérieurs et inférieurs alternent, de sorte que le flux d'air est alternativement ascendant et descendant Quelques-uns de ces fours sont conçus comme étant formés de chambres immédiatement contiguës qui communiquent chacune avec la ou les voisines par une baie ménagée dans la cloison mitoyenne. Du point de vue de la construction proprement dite, les fours-tunnels des genres ci-dessus sont, en fait, constitués par des gaines coaxiales La gaine centrale o circule le transporteur est celle dans laquelle les corps traités défilent De place en place, la gaine centrale comporte des orifices par lesquels les flux d'air sont admis et respectivement évacués La gaine médiane enveloppe la gaine centrale en ménageant un espace annulaire qui contient les systèmes de circulation et de conduite de l'air, ainsi que les échangeurs de chaleur nécessaires La gaine extérieure entoure les deux premières en ménageant un second espace annulaire occupé par un isolant thermique La gaine extérieure et l'isolant thermique peuvent se confondre lorsque l'isolant thermique est autoportant (maçonnerie, pisé, etc). Dans les dessins annexés: Fig 1 à 4 illustrent un four connu; Fig 5 à 9 illustrent un four conforme à l'invention. Pour faciliter les comparaisons, on trouvera ci-après la description, faite avec référence aux dessins annexés, d'un four actuellement en vente. La Fig 1 représente une coupe longitudinale suivant la ligne D-D de la Fig 2 d'un four à convection que l'on rencontre actuellement sur le marché. 3 2524131 La Fig 2 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la Fig 1, dans laquelle figurent les éléments de chauffage. La Fig 3 est une vue en coupe suivant la ligne B-B de la Fig 1, dans laquelle figurent les éléments de chauffage et de refroidissement. La Fig 4 est une vue en coupe suivant la ligne C-C de la Fig 1, dans laquelle ne figurent que les éléments de refroidissement. Le four-tunnel représenté aux Fig 1, 2, 3 et 4 comprend une enceinte 6 dans laquelle ont lieu le chauf- fage et/ou le refroidissement Cette enceinte est répartie en cinq zones successives 1, 2, 3, 4 et 5 Un tapis 7, ayant la forme d'un treillis, se déplace dans la partie inférieure de l'enceinte 6 dans le sens de la flèche 8 Ce tapis 7 amène les objets à chauffer ou à refroidir, non représentés, successivement à travers les zones 1 à 5. Dans la partie supérieure de chacune des zones, est monté un ventilateur 9, de telle façon qu'il puisse provoquer, dans l'enceinte 6, une circulation de gaz plus ou moins verticale comme indiqué par les flèches 10. Le ventilateur 9, fait circuler les gaz en un circuit fermé suivant les flèches 10 Dans la partie supérieure et dans les canaux latéraux, -sont montés des brûleurs 11 destinés au chauffage des objets Les gaz sortant de ces brûleurs sont mélangés et entraînés par l'air de recirculation L'élément de refroidissement 12 injectant de l'air qui est aspiré par le ventilateur 9 est représenté sur les Fig 3 et 4. L'inconvénient évident d'un four de ce genre est que la température n',y est pas répartie de la façon désirable En effet, les aspirations axiales créent un flux d'air convergent à symétrie de révolution, de sorte que la température n'est pas régulière dans un plan transversal vertical et diffère beaucoup de la valeur désirée suivant un plan longitudinal vertical, cette dernière imperfection rendant improbable de faire par- 4 2524131 courir le cycle thermique nécessaire par l'ensemble de la charge. Conformément à l'invention, pour remédier à ces inconvénients, on supprime toute aspiration à symétrie de révolution et on établit des veines de gaz homogènes dans toute leur étendue et parallèles les unes aux autres suivant leur sens d'écoulement ascendant transversal, au moins dans l'espace occupé par les objets. L'invention a, par conséquent, pour objet un four-tunnel pour le traitement thermique par convection de corps distincts qui comprend une enceinte de traitement thermique, un transporteur pour faire défiler les corps dans l'enceinte, un système de circulation de gaz et un système de chauffage et/ou de refroidissement du gaz, qui est caractérisé en ce que l'enceinte de traitement thermi- que est un tunnel généralement horizontal, dans lequel des rampes parallèles entre elles, disposées sous le transpor- teur et parallèlement à celui-ci, mais perpendiculairement au sens de défilement, débitent chacune une veine de gaz ascendante, une ou des fentes collectrices supérieures, parallèles entre elles et au transporteur, mais perpendi- culaires au sens de défilement, collectent les veines, une ou des soufflantes de circulation reprennent le gaz collecté par la ou les fentes collectrices et le renvoient au circuit de gaz en passant par un ou plusieurs appareils amènent le gaz à la température désirée. Suivant une forme de réalisation particulière, le tunnel est un tunnel modulaire dont chacun des modules juxtaposés communicants est muni d'une seule soufflante de circulation, ainsi que d'une batterie d'échangeurs de chaleur et d'un orifice obturable admettant de l'air extérieur, qui constituent l'appareil amenant l'air à la température désirée. Suivant une forme de réalisation plus parti- culière, les rampes sont des tubes qui -comportent une fente de débit à leur partie supérieure et qui sont alimentés à leurs deux extrémités par des canaux d'amenée 2524131 de gaz, la fente collectrice est unique et est ménagée dans le toit du four et la soufflante de circulation est alimentée par une boite à vent surmontant le module et dans laquelle débouche la fente collectrice. Dans les différentes formes de réalisation ci-dessus, le gaz constituant les veines est propulsé au moyen de la soufflante de circulation dans une paire de gaines établies de part et d'autre du module et alimentant les rampes tubulaires. Un four-tunnel modulaire conforme à l'invention est décrit spécifiquement ci-après avec référence aux Fig 5 à 9. La Fig 5 est une vue en perspective d'un module de tunnel indiqué de manière générale en 13, certaines parties étant arrachées pour la mise en évidence de différents détails Le module de tunnel 13 comprend essen- tiellement un caisson 14 en forme de parallélipipède rectangle couché horizontalement sur sa plus grande face , délimité latéralement par les deux petites faces 16, 17 et au-dessus par la grande face supérieure 18 Les deux petites faces du parallélipipède ne sont pas matérialisées et constituent les baies par lesquelles les modules de tunnel 13 communiquent les uns avec les autres Un trans- porteur à tapis roulant 19 défile dans la partie infé- rieure du module de tunnel 13; localement seuls les niveaux de passage 20 et 21 du brin supérieur et du brin inférieur du tapis sont indiqués en pointillés Le module de tunnel 13 est équipé d'un jeu de rampes 22 dont chacune est munie d'une fente de débit supérieure 23 Les rampes 22 sont parallèles entre elles et au niveau de passage 20 du tapis roulant 19 et perpendiculaires au sens de défi- lement de ce dernier Les rampes 22 débouchent à l'exté- rieur des petites faces 16 et 17 dans des canaux d'alimen- tation disposés symétriquement de part et d'autre du module de tunnel 13 et sur celui-ci, mais dont seul le canal 24 est représenté La grande face supérieure 18 est percée d'une fente collectrice 25 qui est orientée comme 6 22524131 le sont les rampes 22 et collecte l'air émis par ces dernières La fente collectrice 25 est coiffée d'une boite à vent 26 qui est elle-même raccordée par un conduit convergent 27 à l'admission d'une soufflante centrifuge 28 disposée au-dessus du module de tunnel 13 et fixée à celuici par des moyens non représentés en détail La soufflante centrifuge 28 est actionnée par un moteur 29. L'admission de la soufflante est également munie d'un orifice 30 pouvant être obturé par un volet 31 pour régler ou annuler une admission d'air frais La sortie 32 de la soufflante débouche dans un canal transversal 33 alimen- tant les canaux latéraux Z 4 Le canal transversal 33 est équipé de brûleurs dont seul le brûleur 34 est indiqué, servant à réchauffer l'air débité par la soufflante et amené par les canaux d'alimentation 24 aux rampes 22. L'ensemble, à l'exception de la soufflante, de son admission et de son moteur, est abrité dans un caisson extérieur 35 de même forme générale que le module de tunnel 13 et l'espace intermédiaire est occupé par un isolant thermique 36. La Fig 6 représente de manière simplifiée un four-tunnel conforme à l'invention composé de cinq modules de tunnel 13; elle est une vue en coupe longitudinale suivant la ligne G-G de la Fig 9 du four ainsi constitué. La Fig 7 est une vue en coupe suivant la ligne H-H de la Fig 6 montrant les brûleurs 34. La Fig 8 est une en coupe suivant la ligne E-E de la Fig 6 montrant les tuyaux à fente continue ou rampes 22 qui assurent la répartition homogène des diffé- rentes veines d'air. La Fig 9 est une vue en coupe suivant la ligne F-F de la Fig 6 montrant l'aspiration d'air frais de l'enceinte. Le four-tunnel conforme à l'invention (voir Fig 6 et 7) comprend, par conséquent, une enceinte générale 37 dans laquelle ont lieu le chauffage et/ou le refroidissement Cette enceinte générale 37 est répartie 7 2524131 en cinq zones successives 38, 39, 40, 41 et 42, dont chacune est matérialisée par un module de tunnel Le transporteur à tapis roulant 19 sous forme de treillis défile dans la partie inférieure de l'enceinte générale 37 dans le sens de la flèche 43 Ce tapis 19 fait défiler les objets à chauffer ou refroidir (qui ne sont pas repré- sentés) succesivement dans les zones 38 à 42 Il est ainsi apparent que, dans chacune des zones, une soufflante centrifuge 28 refoule l'air par le canal transversal 33 dans les canaux d'alimentation 24 dans lesquels débouchent les rampes 22 Les veines d'air émises uniformément par les rampes 22 sont reprises dans chaque zone par une fente collectrice 25 et retournent ainsi en circuit fermé aux canaux 24. Dans les zones de chauffage, les modules de tunnel sont équipés de brûleurs 34 en amont des canaux 24 de manière que les gaz de combustion se mélangent inti- mement à l'air en circulation. L'appareil de l'invention permet également que les objets à traiter introduits dans l'enceinte générale 37 soient refroidis par dilution de l'atmosphère de cette enceinte générale au moyen d'un gaz d'appoint, en parti- culier de l'air extérieur aspiré à l'aide des soufflantes centrifuges 28 par leurs orifices 30, la quantité d'air extérieur admise étant réglée par la position des volets 31 (Fig 5 et 9). Les brûleurs 34 peuvent évidemment être rempla- cés par d'autres appareils, par exemple des résistances électriques, lorsque les gaz de combustion sont de nature à altérer les objets subissant le traitement thermique. D'autre part, la fente collectrice 25 a pour effet de rassembler les veines de gaz à la forme générale d'un jeu de dièdres présentant une arête commune, mais il va de soi qu'il serait possible de réaliser un module de tunnel 13 comportant plusieurs fentes collectrices rassemblant les veines de gaz en plusieurs dièdres Dans ce dernier cas, les veines de gaz seraient plus sensi- 8 2524131 blement verticales et le profil thermique longitudinal du four présenterait un palier plus régulier. Certains détails de réalisation qui ne sont pas indispensables à la compréhension du principe de l'inven- tion n'ont pas été représentés, par exemple les canaux d'alimentation 24 peuvent abriter des déflecteurs permet- tant d'ajuster à volonté le flux d'air par chacune des rampes 22 En variante, chacune des rampes 22 peut être conçue sous la forme d'un canal en U ouvert à sa partie supérieure et muni d'une coiffe à fente unique posée sur la partie ouverte du U Ce système permet d'utiliser des coiffes munies de fentes de différentes largeurs pour influencer également le débit par les diverses rampes. 9 2524131 R E V E N D I C A T I O N S 1. Four-tunnel pour le traitement thermique par convection de corps distincts qui comprend une enceinte de traitement thermique ( 37), un transporteur ( 19) pour faire défiler les corps dans l'enceinte, un système de circula- tion de gaz et un système de chauffage et/ou de refroidis- sement du gaz, caractérisé en ce que l'enceinte de traite- ment thermique ( 37) est un tunnel généralement horizontal dans lequel des rampes ( 22) disposées sous le transporteur ( 19), débitent chacune une ou des veine(s) de gaz ascen- dante(s), une ou des fentes collectrices supérieures ( 25), parallèles entre elles et au transporteur, mais perpendi- culaires au sens de défilement, collectent les veines, une ou des soufflantes de circulation ( 28) reprennent le gaz collecté par la ou les fentes collectrices ( 25) et le renvoient au circuit de gaz ( 33, 24, 22) en passant par un ou plusieurs appareils ( 34) amenant le gaz à la tempéra- ture désirée. 2 Four-tunnel suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, le tunnel est un tunnel modulaire dont chacun des modules ( 13) juxtaposés communicants est muni d'une seule soufflante ( 28) de circulation, ainsi que d'une batterie d'échangeurs de chaleur ( 34) et d'un orifice obturable ( 30) amenant de l'air extérieur, qui constituent l'appareil amenant l'air à la température désirée. 3. Four-tunnel suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les rampes ( 22) sont des tubes qui comportent une ou des ouvertures de débit ( 23) à leur partie supérieure et qui sont alimen- tés à leurs extrémités par des canaux d'amenée de gaz ( 24), la fente collectrice ( 25) est ménagée dans le toit du four et est unique et la soufflante de circulation ( 28) est alimentée par une boîte à vent ( 26) surmontant le module ( 13) et dans laquelle débouche la fente collectrice ( 25). 2524131 4. Four-tunnel suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux canaux d'amenée de gaz ( 24) établis de part et d'autre du module ( 13) alimentent les rampes ( 22) en gaz propulsé au moyen de la soufflante de circulation ( 28), celle-ci débitant le gaz dans les canaux ( 24) par un canal trans- versal commun ( 33).