Brevet FR2549211A1 — publié le 19850118

La présente invention a trait à un four de cuisson de matériaux céramiques, à élément de voûte comportant des moyens de résistance aux contraintes thermiques et/ou mécaniques. On connaît, en particulier d'après le brevet italien 27 955 A.76 au nom de la Demanderesse ainsi que d'après la première addition à celui-ci actuellement déposée en vue de l'octroi d'un brevet indépendant sous le numéro provisoire 25288 A/77, des fours à haut rendement thermique pour la cuisson de matériaux céramiques, caractérisés en ce qu'ils comprennent une pluralité de chambres situées côte à côte et séparées par des cloisons, lesquelles chambres sont définies au sommet par une "voûte à travers laquelle des courants de gaz de combustion chauds provenant des brûleurs associés aux fours - qui débouchent dans la zone délimitée par ces voûtes - sont dirigés vers les produits céramiques à cuire. Dans ces fours antérieurs, les voûtes sont formées par des "plaques" qui présentent des faces supérieure et inférieure et sont reliées entre elles par des nervures de cloisonnement de sorte qu'un certain nombre de canaux, qui peut être de quatre, cinq, etc., sont définis entre les nervures. Lesdites plaques sont supportées aux deux extremités par les parois périphériques du four et, en raison des fortes contraintes thermiques auxquelles elles sont soumises, elles peuvent avoir une dimension assez faible entre les parois du four, ce qui impose des limites à la grandeur du four.Entre les plaques, qui sont posées parallèlement les unes aux autres, côte à côte suivant la longueur du four et formant celui-ci en tunnel, des motifs de contour approprié sont prévus pour stemboî- ter les uns dans les autres, notamment dans les zones d'appariage des plaques. On conçoit donc qu'avec de telles plaques, la résistance mécanique est seulement fournie par la structure de plaques et qu'il faut utiliser des matériaux de haute qualité, ce qui rend les plaques onereuses. De plus, et comme mentionné plus haut, les largeurs des plaques sont limitées, ce qui se traduit par des limitations de la largeur du four lui-même. De plus, en dépit de toutes ces précautions, il n'est pas rare que les plaques se fissurent ou cassent, ce qui oblige à les remplacer et augmente encore les frais de marche du four, qui doit être mis à l'arrêt. La présente invention a pour but d'obvier à ces inconvénients antérieurs en prévoyant un four à haut rendement thermique pour la cuisson de matériaux céramiques qui permette d'utiliser, dans la réalisation des plaques, des matériaux qui ne sont pas nécessairement de haute qualité et, par conséquent, des matériaux relativement peu coûteux à fabriquer et faciles à travailler. Un autre but de la présente invention est d'empêcher que les contraintes thermiques soient supportées par les plaques elles-mêmes, ce qui permet de fabriquer celles-ci à des dimensions relativement grandes et d'améliorer la largeur et le rendement d'ensemble du four, car c'est un fait bien connu que, plus le four est grand, plus son rendement est élevé ; autrement dit, il est possible de réduire encore les pertes de chaleur qui affectent fâcheusement le rendement thermique du four. Un autre but de l'invention est de réduire le risque de rupture ou de fissuration des plaques du fait que, comme indiqué, celles-ci n'ont plus à assurer la résistance aux contraintes mécaniques. On atteint ces buts, ainsi que d'autres, grâce à un four à haut rendement thermique pour la cuisson de matériaux céramiques suivant l'invention qui comprend, sur sa voûte, des plaques de résistance thermique présentant des faces supérieures et inférieures reliées entre elles par des nervures définissant entre elles des volumes, ces volumes étant propres à recevoir des courants de gaz de combustion engendrés par des brûleurs ou moyens équivalents, et est caractérisé en ce que lesdites plaques sont supportées sur des poutres en carbure de silicium ayant des caractéristiques de haute résistance mécanique et d'excellente résistance thermique. D'autres aspects et avantages de l'invention seront mieux compris d'après la description donnée cidessous, à simple titre d'exemple, d'une réalisation de l'invention, en se référant au dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une vue en coupe longitudinale, suivant l'axe longitudinal du four, d'une voûte suivant l'invention comportant des poutres disposées suivant l'agencement inventif et des plaques reposant sur les poutres la figure 2 est une vue en coupe d'un four du type comportant deux chambres superposées et réalisé suivant la présente invention la figure 3 est une vue en perspective d'une voûte de four suivant l'invention, comportant des poutres disposées suivant l'invention et des plaques modulaires reposant sur ces poutres ; et la figure 4 est une vue en coupe d'une autre réalisation de l'invention, dans laquelle les poutres en carbure de silicium ont une configuration de section tubulaire rectangulaire. Sur les figures du dessin, la réference 1 désigne l'ensemble d'une poutre à hautes resistances mécanique et thermique réalisée en carbure de silicium et ayant toute forme désirée, par exemple une section en T renversé ou une section en I, carre, retangulaire, tubulaire, etc., la poutre étant posee transversalement à la direction longitudinale du four. L'agencement de la poutre 1 est répété sans changement pour une série de poutres pareilles qui, une fois posées à des espacements convenables, s'étendent en travers de toute la surface du four. Entre poutres voisines sont disposées une ou plusieurs plaques en un matériau réfractaire, désignées dans leur ensemble en 2 sur le dessin. Chaque plaque repose sur toute sa longueur sur les deux poutres qui la flanquent, sur toute la longueur de celles ci, par l'intermédiaire de tout agencement de fixation ou de verrouillage choisi. Les plaques 2 sont réalisées de façon à présenter sur toute leur longueur des volumes 3 délimités entre les faces supérieure 6 et inférieure 7 et les nervures intermédiaires 8. Les deux faces 6 et 7 présentent des trous-dirigés vers le bas 4 et dirigés vers le haut 9, chaque plaque présentant les trous des deux types en alternance. Ainsi, suivant la direction longitudinale du four, on trouve des rangées de trous disposés transversalement qui sont alternativement dirigés vers le bas et vers le haut dans chaque volume. Un brûleur 15 peut être inséré dans chaque volume 3 pour amener des gaz chauds assurant l'établissement dans le volume d'une légère surpression, ce qui provoque l'émission de jets de gaz chauds alternativement vers le haut et vers le bas à travers les trous 9 etc4. La succession de plaques perforées reposant, comme décrit, sur des poutres en carbure de silicium, constitue, dans un four de structure classique à deux galeries superposées, désigné par la référence générale 10, la sole de la galerie supérieure 11 et la voûte de la galerie inférieure 12. Ces plaques sont indiquées en 22 sur la vue en coupe de la figure 2. La voûte de la galerie supérieure lia, suivant l'invention, une structure semblable comportant des plaques 14 reposant sur des poutres en carbure de silicium 25 et présentant des surfaces supérieure 13 et inférieure 16. Dans le cas des plaques de voûte de la galerie supérieure du four, les trous de sortie des gaz arrivant des brûleurs 15 sont tous dirigés vers le bas et ne sont donc pas conformes au motif alterné décrit ci-dessus å-propos des plaques intermédiaires indiquées en 22. Pareillement, les plaques de la dalle 19 de la galerie inférieure 12 du four présentent des trous 20 tous dirigés vers le haut. La figure 2 représente un système classique pour le transport de carreaux en matériau céramique 18 au moyen d'un ensemble de rouleaux 17 sur toute la longueur du four. L'invention couvre aussi les diverses variantes que l'homme de l'art pourra convevoir en utilisant le principe de l'invention. Ainsi, par exemple, les plaques qui, sur la figure 2, en une seule pièce, peuvent être formées de plusieurs pièces, de préférence de type modulaire, de sorte que les volumes indiqués en 3 ne sont pas continus sur toute leur longueur mais plutôt formés de diverses chambres successives toutes adéquatement supportées par des paires de poutres en carbure de silicium voisines, comme déjà décrit ci-dessus. Ce mode de réalisation modifié est illustré par la figure 3 du dessin. Deux poutres en carbure de silicium portent, dans la réalisation de la figure 3, des plaques 22 qui présentent des trous alternativement dirigés vers le haut et vers le bas. Chaque volume 3 résulte par conséquent de la juxtaposition de trois plaques. La figure 4 représente une autre variante de l'agencement d'appui des plaques sur les poutres en carbure de silicium. La poutre en carbure de silicium 1 a une forme rectangulaire. Les plaques présentent, entre les faces supérieure 6 et inférieure 7, une rainure spéciale qui enveloppe la poutre en carbure de silicium. On conçoit toutefois qu'on pourrait avoir recours à un chauffage électrique en logeant un dispositif chauffant dans le volume 3, de sorte que l'ensemble de la plaque constituerait une surface rayonnante. Dans cette réalisation modifiée, il n'est pas nécessaire que les plaques soient perforées car le chauffage est assuré, non pas par convection, mais uniquement par rayonnement à partir des surfaces des plaques. Comme mentionné, les poutres en carbure de silicium peuvent avoir toute forme souhaitée, à condition qu'un agencement adéquat soit prévu pour leur contact avec les plaques. On a constaté qu'en pratique, on peut facilement faire fonctionner le dispositif qu'on vient de décrire dans des conditions thermiques rigoureuses sans se heurter aux inconvénients antérieurs précités. En particulier, la présente invention permet de façonner un ensemble de plaques de four à partir de matériaux réfractaires simples, faciles à se procurer et peu coûteux. De plus, on peut obtenir une structure dans l'ensemble plus robuste parce que la charge est convenablement supportée par les poutres en carbure de silicium. I1 est aussi possible d'augmenter la largeur du four au-delà des limites imposées par la technique antérieure, pour améliorer ainsi la capacité de production et le rendement thermique d'ensemble du four. REVENDICATIONS 1. Four de cuisson de matériaux céramiques, comprenant sur sa voûte des plaques à haute résistance thermique présentant des faces supérieure et inférieure (7) reliées l'une à l'autre par des nervures définissant entre elles des volumes, ces volumes étant propres à recevoir des courants de gaz de combustion engendrés par des brûleurs ou moyens équivalents, ce four étant caractérisé en ce que lesdites plaques (2) sont supportées sur des poutres en-carbure de silicium (1 ; 23) ayant des caractéristiques de haute résistance mécanique et d'excellente résistance thermique. 2. Four de cuisson de matériaux céramiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites plaques sont constituées par plusieurs pièces contiguës (22) se succédant suivant la direction transversale du four, ces pièces étant toutes supportées sur des poutres en carbure de silicium (23) voisines. 3. Four de cuisson de matériaux céramiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites poutres en carbure de silicium ont une configuration de section en T renversé, en I, rectangulaire, carrée, tubulaire, etc. 4. Four de cuisson de matériaux céramiques selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites plaques reposant sur les poutres en carbure de silicium, constituent la surface de séparation de deux galeries superposées verticalement voisines, lesdites galeries étant séparées par une dalle creuse (22) qui définit une série de volumes s'étendant transversalement à la direction longitudinale du four. 5. Four de cuisson de matériauxceramiques selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun desdits volumes est alimenté en gaz brûlés à partir d'un brûleur. 6. Four de cuisson de matériaux céramiques selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites plaques présentent des trous de sortie destinés à laisser les gaz brûlés s'échapper tant vers le haut que vers le bas. 7. Four de cuisson de matériaux céramiques selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites plaques (2) supportées sur les poutres en carbure de silicium (1) contiennent, dans lesdits volumes (3), des elements de chauffage électrique par résistance, les surfaces extérieures desdites plaques formant des surfaces rayonnantes pour le chauffage par rayonnement de matériau à cuire - déplacé à travers la galerie du four.