Brevet FR2541266A1 — publié le 19840824

La présente invention se rapporte a un procédé et un dispositif pour le séchage d'ébauches en matière céramique ayant des formes diverses. D'après la publication allemande Keramische Zeitschrift 21.Jg.Nr.2, 1969", pages 95/96, on connaît un procédé de séchage d'ébauches en matière céramique, selon lequel celles-ci sont dé- placées en continu a vitesse constante au cours du séchage, alors que l'agent de séchage est dispensé de façon cyclique. Le processus de séchage se décompose en plusieurs cycles. Chaque cycle est formé au total d'une période de soufflage et d'une période de repos au cours de laquelle aucun soufflage n'a lieu, le rapport entre les durées de ces deux périodes restant identique et constant du début à la fin du processus de séchage tandis que les pa ramètres de l'agent de séchage gardent la même valeur tout au long de ce dernier. L'inconvénient de ce procédé connu réside dans le fait que les ébauches sont balayées avec une périodicité parfaite et, avant tbut, avec un même rapport constant entre les durées des périodes de soufflage et de repos, ce qui se traduit par un temps de séchage total excessivement long et par une consommation d'é- nergie élevée. Il est encore a signaler que ce procédé connu impose une certaine' limite supérieure à la vitesse de l'évaporation par à-coups de courte durée qui a lieu pendant la première période de temps, c 'est-a-dire pendant la phase d'évaporation intensive, cette limite supérieure étant fixée en fonction des pro priétés physiques et de la forme des ébauches. La demande de brevet allemand DE-OS-2 222 248 décrit un autre procédé connu de séchage des banches en matière céramique, procédé selon lequel les e > bauches sont pré-sdchées en deux phases à l'aide de l'agent de séchage en étant soumises å un soufflage intermittent, à tour de rôle sur leurs faces opposées, puis subissent un séchage final qui consiste à les exposer à un courant continu d'air chaud en turbulence. L'inconvénient de ce dernier procédé réside dans le fait que la commande du processus de séchage ne peut pas être assurée de façon optimale et qu'il exige également un temps de séchage relativement long, en particulier au cours des deux phases de pré-séchage et de l'étape de séchage final, si bien que la consommation d'énergie est exagérément élevée. Mais la question de savoir de combien la vitesse de l'évaporation intermittente de courte durée est supérieure à la vitesse d'évaporation maximum admissible, se révèle être de toute première importance. On connaît en outre, d'après la demande de brevet DE OS 2 249 916, un dispositif pour le séchage d'ébauches en matière céramique, qui est équipé d'un convoyeur sans fin animé d'un mouvement d'avance par pas et pourvu de supports pour les ébauches et de buses pour l'application de l'air de séchage ou autre agent de séchage sur les ébauches. En outre, les buses sont déplacées, cycliquement vers l'avant et vers l'arrière, dans une direction au moins sensiblement parallèle à la direction d'avance des ébauches, plusieurs blocs de buses disposés côte-à-côte étant raccordés à un conduit pour l'air de séchage, au moyen d'éléments de liaison flexibles. L'inconvénient de ce dispositif réside dans le fait que le convoyeur est animé d'un mouvement d'avance par pas et les buses sont déplacées dans un sens et dans l'autre au cours du processus de séchage, de sorte qu'il n'existe aucune possibilité d'établir des cycles qui soient formés d'une période de soufflage et d'une période de repos. La présente invention test fixé pour but l'élaboration d'un procédé de séchage d'ébauches en matière-céramique, grâce auquel le processus de séchage puisse être exécuté sur une période de temps relativement courte, ce procédé empêchant ainsi toute fissuration et déformation des ébauches et r.édui- sant en outre la consommation d'énergie. La présente invention vise aussi à procurer un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ces buts sont atteints selon l'invention par un procédé pour séchage d'ébauches en matière céramique de formes diverses, qui au cours du séchage sont déplacées à une vitesse cons tante, ce procédé selon lequel l'agent de séchage est appliqué cycliquement sur les ébauches avec des paramètres constants ou des propriétés invariables, étant caractérisé en ce que le rapport entre les durées de la période de soufflage et de la période de repos sans soufflage de chaque cycle est modifiée au cours du processus. Au cours de ce soufflage interrompu de façon cyclique, exécuté à l'aide d'un agent de séchage a paramètres constants, le rapport entre respeetivement la durée de la période de souf. flage et celle de la période de repos dans chaque cycle est augmené en continu pendant le processus de séchage, ce rapport entre les durées des périodes de séchage et de repos augmentant selon une variation linéaire fonction de la diminution dans le temps du logarithme du degré d'humidité des ébauches, diminution qui reste pratiquement uniforme au cours du processus de séchage. La diminution dans le temps du logarithme du degré d'humidité peut être calculée à l'aide d'un diagramme ou etre déterminée expérimentalement. Par ailleurs,- le soufflage interrompu de façon cyclique, exécuté à l'aide d'un agent de séchage présentant des paramètres constants, peut être conduit de telle façon qu'à chaque cycle, le rapport entre respectivement la durée de la période de soufflage et celle de la période de repos soit augmenté en continu au cours du processus de séchage selon une variation parabolique fonction de la diminution dans le temps du degré d'humidité des ébauches. En outre, le soufflage interrompu de façon cyclique, exécuté à l'aide d'un agent de séchage présentant des paramètres constants, peut être accompli de telle façon qu'à chaque cycle, le rapport entre respectivement la durée de la période de soufflage et celle de la période de repos soit augmenté tout au long du processus de séchage selon une variation par paliers fonction de la diminution dans le temps du degré d'humidité des ébauches. Pour une meilleure approche de la courbe de diminution dans le temps du degré d'humidité des produits les paliers doivent etre au moins au nombre de cinq. Selon un mode d'exécution particulier du procédé selon l'invention pour le séchage d'ébauches en matière céramique dans une enceinte de séchage, les produits à sécher sont pré-séchés en deux étapes par un soufflage interrompu au cours duquel l'agent de soufflage est dirigé successivement sur deux faces op- posées des produits, tandis que le rapport entre respectivement la durée de la période de soufflage et celle de la période de repos dans chaque cycle, constitué de la période de soufflage et de la période de repos, est modifié au cours du processus de séchage, les ébauches étant ensuite soumises à un séchage final produit par un soufflage ininterrompu.Au commencement de la premi ère étape de pré-séchage, le processus de soufflage se déroule avec un rapport de la durée de la période de soufflage à la durée de la période de repos de 1/50, ce rapport augmentant selon une variation arythmétique jusqutà atteindre 1/1 à la fin de la deuxième étape. Selon une variante de ce mode d'exécution du procédé objet de l'invention, le pré-séchage s'effectue en cinq paliers, avec au début du premier palier de pré-séchage, un rapport de 1/30 entre respectivement la durée de la période de soufflage et la durée de la période de repos, ce rapport croissant ensuite graduellement et atteignant 1/2'4 à la fin du premier palier. A la fin du deuxième palier, ce rapport s'élève à 1/14, puis cet de 1/70 à la fin-du troisième palier, de 1/6 à la fin du quatrième palier et de 1/2 à la fin du cinquième palier. Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend une enceinte de séchage qui est divisée en trois sections et des organes d'aspiration et d'insufflation d'un agent de séchage comportant des buses qui sont disposées dans les deux premières sections en étant mutuellement espacées d'un intervalle b et ce, de telle manière à pouvoir assurer successivement un soufflage sur les deux cotés des ébauches soumises à un séchage. Ces organes d'aspiration et d'insufflation sont conçus sous forme modulaire et sont incutés mobiles sur des rails de coulis sement, le long de la paroi modulaire des canaux pour l'agent de séchage ; à l'entrée de la première section, le rapport entre la largeur a des ouvertures des buses et l'intervalle entre les buses est de préférence de 1/50, ce rapport allant ensuite en augmentant pour atteindre 1/8 à la sortie de la première section. A l'entrée de la deuxième section, ce rapport peut être avantageusement de 1/20, puis il augmente pour atteindre de préférence 2/1 à la sortie de la deuxième section. Une autre caractéris- tique importante de ce dispositif est que les organes à buses sont montes sur un chassis au moyen de rails de coulissement et sont relies à une soufflerie par un conduit flexible. L'avantage du procédé objet de la présente invention réside dans le fait que la durée totale du séchage est raccourcie et la consommation d'énergie est réduite Si on le compare aux procédés de séchage actuellement connus. Le dispositif de séchage objet de l'invention présente l'avantage de permettre une modification aisée et rapide de l'intervalle qui sépare les buses et de la largeur de l'ouver- ture de ces dernières, ce qui rend possible l'établissement de cycles arbitraires formés d'une période de soufflage et d'une période de repos sans soufflage, avec pour résultat que des produits de différentes formes, réalisés en matériaux de toute sorte et présentant ou non des ouvertures transversales, peuvent être séchés sans etre sujets à des fissurations ou à des déformations dans le dispositif selon l'invention. Un mode de réalisation du dispositif de séchage objet de la présente invention va maintenant être décrit plus en détails, à titre d'exemple non-limitatif, en référence au dessin annexé dont la figure unique est une vue latérale partielle de ce dispositif. Le dispositif de séchage objet de la présente invention comprend une enceinte de séchage, qui est divisée en trois sections dont une seule est représentée en partie sous la référence I sur la figure. L'enceinte de séchage renferme un mécanisme de transport 2 qui est monté sur un chassies l. Ce châssis 1 porte des rails de coulissement 3 sur lesquels sont fixés des organes d'aspiration et d'insufflation pourvus de buses 4, ces buses présentant des orifices de largeur réglable a. Ces organes peuvent entre réalisés sous forme de modules et sont raccordés à la paroi modulaire des canaux pour l'agent de séchage produit par la soufflerie 6. Dans ce cas, les buses sont reliées, par un conduit flexible 5, à la soufflerie 6, pour l'amenée et l'évacuation de l'agent de séchage.L'intervalle b séparant deux buses successives peut également être réglé. Ce dispositif fonctionne de la façon décrite ci-après. Les produits à sécher sont placés sur le mécanisme de transport qui se déplace à une vitesse constante. Au cours du mouvement d'avance des produits à sécher assuré par le mécanisme de transport 2, l'agent de séchage est insufflé sur ces derniers par les buses 4. Pour sécher des produits formés d'un autre matériau et présentant une forme différente, on déplace les buses 4 le long des rails de coulissement 3 pour amener l'intervalle qui les sépare à une valeur déterminée en fonction des conditions préétablies respectives de séchage. Le procédé objet de la présente invention va maintenant être décrit en détails, à l'aide des exemples donnés ci-après uniquement à titre d'illustrations Exemple 1 : Des produits en matière céramique de forme parallélépipèdique, présentant des dimensions extérieures de 250x60x125 mm avec des ouvertures transversales circulaires et comportant 30% de cavités sont placés dans un tunel de séchage expérimental, leurs plus petites faces étant disposées transversalement aux courants d'air chaud insufflés en succession de ~ part et d'autre des produits.Ces produits sont fabriqués à partir d'un argile présentant la composition suivante Si 02 : 58,3% Mg O : 1,5 Al2 03 : 15,9% Na2 O : 0,8% Fe2 03 : 7,1% K2 0 1 2,2 Ca 0 : 5,6% S 02 : 0,1% Les pertes lors du durcissement étant de 8,4%, tandis que la composition granulométrique des produits est la suivante au-dessus de 2 mm : 0,5 % de 2 à 0,05 mm 12,0 % de 0,05 à 0,005 mm : 46,0 % au-dessus de 0,005 mm : 41,5 % Le degré d'humidité moyen de chacun des produits, à l'en- trée de l'installation d'essai s'élève à 22 %.L'agent de séchage par soufflage présente une température de 900 C, un degré d'hu- midité relative de 10 % et une vitesse de 12 m/s; On exécute le processus de soufflage en faisant en sorte que, dans chaque cy cle > le rapport entre respectivement la largeur a de l'ouverture des buses et l'intervalle b entre ces dernières augmente graduellement par paliers, et plus précisément en cinq paliers. Dans le premier palier, ce rapport est de 1/30, puis il s'élève à 1/24 dans le deuxième palier, à 1/14 dans le troisième, à 1/10 dans le quatrième pour atteindre 1/6 dans le cinquième palier. La durée de la période de soufflage dans chaque cycle est constante et se monte à 5 secondes sur l'ensemble du processus de séchage. Au cours des 30 premières minutes du processus de séchage, le rapport entre respectivement la durée de la période de soufflage et la durée de la période de repos au cours de laquelle aucun soufflage n'a lieu est de 1/30 pour un~cycle et, plus précisément, une période de séchage de 5 secondes est suivie à chaque fois d'une période de repos de 2,5 minutes. Entre la tréntième minute et la soixantième minute qui suivent l'instant de départ du processus de séchage, le rapport est de 1/24, puis entre la soixantième minute et la quatre-vingt dixième minute, il est de 1/14, entre la quatre-vingt dixième et la cent-vingtième minute, il s'élève à 1/10 et enfin entre la cent-vingtième et la deux cent quarantième minute il atteint 1/6. En un temps de 240 minutes, les produits sont séchés jusqu'à un degré d'humidité de 8 %. On a constaté que le degré d'humidité des produits décroît graduellement au cours du processus de séchage. Entre la cent quatrevingtième et la cent quatre-vingt dixième minutes du processus de séchage, les produits, qui ont un degré d'humidité d'environ 13%, peuvent déjà résister à une pression de 4 kg/cm2. On n'observe en outre aucune fissuration des produits jusqu'à la fin du processus de séchage. Il a été démontré que le séchage final qui suit, peut être exécuté, par un soufflage à l'aide d'un courant d'air chaud ininterrompu, pour amener le degré d'humidité des produits de 8% à 2%. Exemples 2 et 3. Les mêmes produits présentant la même composition que ceux de l'exemple 1, sont séchés jusqu'à avoir un degré d'humidité de 8%. Le rapport entre respectivement la largeur de l'ouverture des buses et l'intervalle entre ces dernières augmente de 1/50 à 1/2 en suivant une variation parabolique (exemple 2) ou de 1/50 à 1/2 en suivant une variation linéaire (exemple 3), avec une période de soufflage constante de 20 secondes dans chaque cycle. La durée du processus de séchage total est de 2bO minutes pour l'exemple 2 et de 235 minutes pour l'exemple 3. On n'a constaté aucune présence de fissurations dans le matériau. La durée du séchage dans les deux cas est presque identique à celle de l'exemple 1. Exemple 4. Les mêmes produits présentant la même composition que ceux précédemment mentionnés, sont soumis à un séchage. On effectue un soufflage cyclique sur les produits pour amener leur degré d'humidité à 8% et ce, avec un rapport constant de 1/10 entre respectivement la durée de la période de soufflage et la durée de la période de repos (20 secondes pour la période de soufflage et 200 secondes pour la période de repos). Les produits sont séchés sur une période de séchage de 250 minutes pour que leur degré d'humidité soit amené à la valeur sus-mentionnée. On a constaté que les produits séchés présentent des fissures le long des ouvertures et d'autres défauts en plusieurs endroits. REVENDICATIONS 1. Procédé pour sécher des ébauches en matière céramique de différentes formes qui sont déplacées à vitesse constante au cours du séchage, procédé selon lequel l'agent de séchage est appliqué de façon cyclique sur les ébauches et les paramètres de l'agent de séchage sont maintenus à des valeurs constantes, ca ractérisé en ce que dans chaque cycle, le-rapport entre respectivement la durée de la période de soufflage et la durée de la période de repos, au cours de laquelle aucun soufflage nta lieu, est, au cours du processus de séchage, modifié de telle façon que la durée de la période de repos diminue au fur et à mesure que l'on approche de la fin du processus de séchage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre respectivement la durée de la période de soufflage et celle de la période de repos est, dans chaque cycle, augventé continuellement au cours du processus de séchage jusqu'à atteindre 2/1 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre respectivement la durée de la période de soufflage et la durée de la période de repos est augmenté selon une variation linéaire fonction de la diminution dans le temps du logarithme du degré d'humidité des ébauches en matière céramique, cette diminution continue danse temps étant maintenue presque uniforme lors du déroulement du processus de séchage. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la diminution du logarithme du degré d'humidité peut être calculée à l'aide d'un diagramme établi empiriquement. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre respectivement la durée de la période de soufflage et celle de la période de repos est augmenté, lors-du déroulement du processus de séchage, selon une variation parabolique fonction de la diminution dans le temps du degré d'humidité des ébauches. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre respectivement la durée de la période de souffla ge et celle de la période de repos est, lors du déroulement du processus de séchage, augmenté par paliers en fonction de la diminution dans le temps du degré d'humidité des ébauches. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pour une approche optimale de la courbe de diminution dans le temps du degré d'humidité des ébauches, les paliers sont au moins au nombre de cinq. 8. Procédé selon la revendication 1, selon lequel les ébauches sont pré-séchées en deux étapes par un soufflage cyclique à l'intérieur d'une enceinte de séchage en étant soumise à un soufflage intermittent à tour de rôle sur leurs faces opposées, puis font l'objet d'un séchage final par soufflage ininterrompu, caractérisé en ce qu'au commencement de la première étape de pré-séchage, le processus de soufflage se déroule avec un rapport de 1/50 entre respectivement la durée de la période de soufflage et la durée de la période de repos, ce rapport augmentant selon une variation arythmétique jusqu'à atteindre 1/1 à la fin de la deuxième étape de pré-séchage. 9. Procédé selon la revendication 1, selon lequel les ébauches sont pré-séchées en deux étapes par un soufflage cyclique à l'intérieur d'une enceinte de séchage en étant soumise à un soufflage intermittent à tour de rôle sur leurs faces oppo suées, puis font l'objet d'un séchage final par soufflage ininterrompu, caractérisé en ce qu'au début de la première étape de pré-séchage, le soufflage s'effectue avec un rapport de 1/30 entre respectivement la durée de la période de soufflage et la durée de la période de repos, ce rapport augmentant ensuite par paliers pour atteindre 1/24 à la fin d'un premier palier, 1/14 à la fin d'un deuxième palier, 1/10 à la fin d'un troisième palier, 1/6 à la fin d'un quatrième palier et 1/2 à la fin d'un cinquième palier. 10. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant une enceinte de séchage qui est divisée en trois sections et qui comporte un chas- sis (1) sur lequel est monté un mécanisme de transport (2), des organes d'aspiration et d'insufflation d'un agent de séchage comportant des buses (4) et une soufflerie (6), caractérisé en ce que les organes d'aspiration et d'insufflation pourvus des buses (4) sont des éléments modulaires montés sur des rails de coulissement (3) le long de la paroi modulaire du canal de la soufflerie, la largeur (a) des ouvertures des buses (4) ainsi que l'intervalle (b) entre les buses étant réglables. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les organes d'aspiration et d'insufflation pourvus de buses (4) sont montés sur le chassis (1) par l'intermédiaire des rails de coulissement (3) et sont reliés par des conduits flexibles (5) à la soufflerie (6). 12. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractéri sé en ce qu'à l'entrée de la première section (I) de l'enceinte de séchage, le rapport de la largeur (a) des ouvertures des buses (4) à l'intervalle (h) entre les buses est de préférence de 1/50-, ce port allant ensuite en augmentant pour atteindre 1/8 à la sortie de la première section (I) et en ce qu'à l'entrée de la deuxième section, ce rapport est de préférence de 1/20; puis il augmente pour atteindre de préférence 2/1 à la sortie de la deuxième sectison