Brevet FR2557965A1 — publié le 19850712

L'invention est du domaine des foursà passage et intermittents Elle vise plus précisément un four tunnel à passage à barres pour la cuisson rapide en continu ou en intermit- tent des produits céramiques. 3usqu'à présent, dans les fours tunnel de type classi- que, les charges à cuire étaient véhiculées par un train continu de wagons. Ce train, tout en se déplaçant, consti- tue la face inférieure fermée du four. Pour cette raison, les wagons étaient revêtus d'un garnissage en matériau ré- fractaire qui, à chaque passages subissait un échauffement suivi d'un refroidissement au même titre que les produits cuire, et il en résultait une consommation d'énergie que les constructeurs de fours s'efforcaient de réduire par allégement de ces wagons et en leur conférant une meilleure isolation. Un objet de l'invention est de réaliser un four à barres, qui élimine les inconvenients d'un train de wagons classi- ques garnis de réfractaires. Un autre objet de l'invention est de fournir un four à barres dont la sole devient fixe et partie intégrante du four, ce qui fait que la masse véhiculée est réduite au minimum. Encore un autre objet de la présente invention est de réaliser un four à barres de conception nouvelle, dont les charges à cuire sont pesées directement sur une succession de barres transversales horizontales, qui avec ou traversent le four de piédroit à piédroit/s.ans appui inter- médiaire, ces barres étant espacées entre elles et repo- sant à leurs extrémités sur des longerons mobiles qui se >O déplacent entre les parties,supérieure et inférieure fixes du four.. La présente invention a donc pour objet un four tunnel à passage e comportant un certain nombre de barres pour la cuisson rapide de produits industriels, notamment de produits céramiques, ce four comportant une structure à piédroitscoupéS, constituée d'une sole fixe et d'une voute et reliées par un système d'entretoisement discontinu, et un train porteur mobile constitué par des longerons aux- quels sont associés des barres porteuses destinées à recevoir les produits à cuire, et s'étendant transversalement dans le four de piédroit à piédroit avec ou sans appui intermédiaire. Dans une forme particulière de réalisation pour four tunnel à barres selon l'invention, le système d'entretoise- ment entre la partie supérieure du four ou voute et la partie inférieure ou sole,est constitué par des vérins mécaniques espacés les uns des autres. Les longerons sont constitués avantageusement d'une ossature métallique latérale enveloppant dé la fibre réfrac- taire, et montée sur des galets coopérant avec un système de rails de guidage. Les barres porteuses sont constituées en matériau céramique, en matériau réfractaire ou en métal, elles peuvent reposer directement ou être fixées sur les longerons. Aux barres porteuses, sont éventuellement associées soit un système de barres auxiliaires disposées au droit desdites barres porteuses, ou bien des plaques perforées minces en matière céramique disposées en des endroits appropriés desdites barres porteuses. L'association des barres porteuses et de la structure à piédroits coupés permet de libérer un espace inférieur, du fait de l'élimination des infrastructures nécessaires au passage des wagons, permettant ainsi l'installation tout au long du four de collecteurs de chaleur et d' équipe- ments thermiquesqui par leur efficacité d'échange contri- buent à une meilleure isothermie et donc à une réduction des temps de cuisson couramment pratiqués. En zone de cuissonpour certaines applications, l'installation d'un moufle performant horizontal et de très faible inertie est désormais rendu possible, un moufle supérieur et inférieur pouvant même être réalisé. Dans l'agencement de la présente invention, en préchauffe,. qu'il s'agisse de fours "mouflé", "semi-mouflé", en flamme libre, électrique ou bi-énergie, Les produits de combustion et les injections d'air chaud issus du refroidissement ra- pide sont canalisés sous toute la surface de la sole, qui ain- si rayonne sous les produits à la manière d'une plaque chauffante sous un récipient. En refroidissement, le système de refroidissement inversé possible selon la présente invention et constitué par des soufflages supérieurs et des reprises de l'air chaud en sole, améliore grandement l'homogénéité et donc l'efficacité du refroidissement et cela d'autant plus qu'il n'est plus nécessaire de prévoir des infrastructures réfractaires de wagonnets. Dans une réalisation particulière en four intermit- tent, possible selon la présente invention, le four à barres présente la même coopération de moyens de barres transversales montées sur longerons latéraux et de structure à piédroit coupés selon la présente inven- tion. Toutefois, sa forme générale est celle d'un boyau coupé horizontalement en 2 au niveau du plan des barres porteuses, tandis que sa section et son équipement de chauffe sont identiques sur toute sa longueur ce qui permet de le réaliser en four modulaire de longueur correspondant au besoin de l'utilisateur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante de formes de réalisation de four tunnel à barres selon l'inven- tion, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: Fi.l représente en coupe transversale au niveau des barres,une forme de réalisation de four tunnel selon l'invention à zones de chauffage supérieure et inférieure par brûleur; - Fig.2 représente une seconde forme de réalisation de four tunnel à barres selon l'invention, en coupe transver- sale au niveau des barres, avec moufle radian inférieur et brGleurs sousjacents; Fig.3 représente schématiquement en perspective un train porteur mobile de cuisson notamment utilisable dans un four tunnel destiné à la cuisson des produits sanitaires ou autres; Fig.4 représente, en coupe verticale axiale au droit d'une barre porteuse,un détail de l'agencement!latéral du train porteur; une Fig.5 représente'.. /vue en coupe transversale axiale partielle entre barres porteuses; Fig.6 représente une vue partielle en coupe verticale axiale d'un four/plat pour cuisson d'éléments céramiques de type carreaux; Fig.7 représente,en coupe transversale,un ensemble de four tunnel à barres selon l'invention; Fig.8 représente}en coupe transversale un Yunnel à barres selon l'invention à structure de refroidissement(apide; Fig.9 représente, en coupe transversale, un four tunnel à barres selon l'invention à structure de refroidissement lent;et Fig.10 représente un four tunnel à barres de préchauffe selon l'invention, en coupe transversale Dans la forme de réalisation de la figure 1, le four tunnel à barres selon l'invention est constitué de barres porteuses 1, d'une partie statique supérieure 2 et d'une partie statique inférieure 3. Les barres porteuses 1 sont associées à des longerons latéraux 4 faisant partie d'un train mobile support des barres qui sera décrit plus en détail dans ce qui suit. La partie statique supérieure 2 comporte une zone de chauffage supérieure 5 pourvue de brûleurs latéraux 6a, 6b tandis que le tracé en tiretés indique la limite d'un gabarit de charge haute. La partie statique inférieure 3 comporte une zone de chauffage infé- rieure 7 pourvue de'deux séries de brûleurs latéraux 8a, 8b. Sur ces deux figures, apparaissent clairement les structures latérales de piédroitscoupés9a, 9b selon l'invention. Dans la forme de réalisation de la figure 2, le four tunnel à barres est un four constitué également de trois parties distinctes indépendantes, comme dans la figure 1, à savoir la structure de barres porteuses l,la partie statique supérieure 2 et la partie statique inférieure 3. Toutefois, on remarquera que cette conception de four tunnel à barres selon l'invention permet le montage d'un moufle radiant inférieur 10 associé dans la partie inférieure 3 à deux séries de brûleurs 1las 11b. Dans cette forme de réalisationla structure à piédroits coupés 9a 9bj de l'in- vention apparaît également clairement. Le train mobile de support de barres représenté sur la figure 3 est constitué de deux longerons latéraux 4 sur lesquels repose ou est fixé un certain nombre de barres transversales horizontales le four de piédroit à piédroit. Les longerons 4 sont associés a des galets 12 selon un agencement qui sera décrit plus en détail dans ce qui suite Dans cette forme de réalisation le train support mobile de cuisson,un certain nombre de barres auxiliaires 13 repose sur les barres porteuses 1 parallèlement aux longerons 4. Ces barres auxiliaires peuvent être remplacées eventueliement par des plaques perforées ou non minces et disposées sur les barres porteuses. Sur la figure 4,la barre porteuse lIen matériau céramique, repose par ses extrémités sur un longeron respec- tif 4a, par l'intermédiaire d'une pièce de jonction en cordiérite 14 qui s'appuie sur le profilé 4a du longeron sur la face latéral duquel est monté un galet 12 reposant sur un rail 15 solidaire d'un profilé porteur 16. Un profilé de guidage supérieur 17 est également prévu pour l'ensemble longeron 4a. La figure 5 qui est une coupe partielle entre barres porteuses,représente plus en détail l'isolant 4b en fibres compactes réfractaires du longeron 4 avec son profilé laté- ral 4a sur lequel est monté pivotant un galet porteur 12 reposant sur son rail 15. La figure 6 représente une forme de réalisation parti- culière de barres porteuses lnotamment destinée à des fours de cuisson pour élément plat du type carreaux. Cette barre porteuse l,en profilé d'acierest enveloppée d'un revêtement réfractaire la traversé par des éléments supports le solidaires de la barre i et comportant à leurs extrémités libres une structure réfractaire arrondie Id des- tinée à recevoir deux éléments plats du type carreaux re- présentés en tiretés le. Apparaissent également sur cette figure des agencements de joints d'étanchéité 1B, 19 pour les zones statiques supérieure 2 et inférieure 3, respectivement. Sur la figure 7,est représentée la zone de cuisson, un four tunnel à barres selon l'invention,compor- tant un système de chauffe à moufles radiants supérieur et inférieure. Ce four comporte,selon l'inventionune partie statique supérieur ou voute 2 conformée en moufle radiant supérieur 20 associée à une série de brûleurs 21,et une partie statique inférieure ou sole 3 conformée pour présen- ter un moufle radiant inférieur 22 associé à plusieurs séries de brûleurs latéraux dont l'un 23 est représenté au dessin. Chaque barre 1 traverse le four de piédroit à piédroit en venant s'appuyer par ses extrémités sur les longerons longi- tudinaux 4 qui se déplacent par l'intermédiaire des galets 12 reposant sur la structure porteuse de guidage 15,16.5ur cette figure,les zones de piédroits coupés 9a, 9b, du four apparaissent clairement,ainsi que la structure d'entretoi- sement à vérins espacés 24a, 24b respectivement. La figure 8 représente une coupe d'un four tunnel de l'invention,au niveau de sa zone de refroidisse- ment,de structure particulièrement adaptée pour un refroi- dissement rapide des produits de cuisson,la structure de piédroits coupés 9a, 9bcoopérant avec le train support mobi- le de barres porteuses 1, 4,12 qui est identique à celui re- présenté à la figure 7 et décrit précédemment plus en dé- tail. Dans cette zone de refroidissement rapide, sont prévus des soufflages d'air froid 25 à la partie supé- rieure du four et à l'agencement de reprise d'air chaud au- dessous des barres porteuses 1. La reprise d'air chaud se fait selon l'invention à travers des plaques perforées 26 par lesquelles l'air de la zone supérieure 2 communique selon les flèches fl,f2,f3 avec un compartiment inférieur 27 auquel est associédUXdispositifsde réglage latéraux 28a, 28b. Un tel système de refroidissement inversé est constitué d'un soufflage d'air froid supérieur 25 et d' un dispositif de reprise d'air chau., ?',en sole améliore dans une large mesure l'homogénéité et donc l'efficacité du refroidissement, ce résultat étant la con- séquence de la structure particulière de four à piédroits coupéSselon l'invention. Dans la forme de réalisation de four tunnel à barres de Fi. 9 l'invention/comportant une zone de refroidissement lent, les structures de barres 1- longerons 4-galet porteur 12 et de structure de piédroit coupé 9a, 9b sont identiques à celles décrites dans les formes de réalisation des figures 7 et 8. Toutefois, afin de réduire au minimum la déperdi- tion de calories et d'obtenir ainsi un processus de re- froidissement lent, on a prévu, selon l'invention, une struc- ture réfractaire sousjcente 29 aux barres 1. Cette forme de four est notamment applicable aux pièces de fort gabarit, telles que représentées en tiretés sur la figure 9. Sur la figure 10, est représenté deux zones de préchauffe d'un four à refroidissement rapide, tel que représenté sur la figure 8, et dont l'air chaud de refroidissement rapide est injecté par série de buses latérales au niveau de la voute 2, dont l'une 30 est représentée avec le dessin. La structure de barres porteuses et de piédroitscoupés est identique à celle représentée aux figures 7 à 9. Toutefois, on a prévu une structure réfractaire 31 sousjacente aux barres 1 et ménageant un espace entre ces dernières pour le passage des fumées du moufle. Les matériaux que l'on utilise pour la fabrication des fours tunnel à barres selon l'invention sont ceux habituel- lement mis en oeuvre dans la fabrication des fours de type classique. Toutefois, au niveau des barres, ces dernières sont constituées d'un profilé creux de nature et de caractéristique mécanique adaptées à la nature et au cycle de cuisson envisagés. Ainsi ces barres seront de simples profilés en acier ordi- naire (avec ou sans garnissage) ou en acier réfractaire pour des températures basses et de cycle très rapide; elles seront en matériaux céramiques à forte teneur en alumine ou à base de carbure de silicium pour des températures plus élevées, Ces barres porteuses sont solidaires de l'ossature métalli- que des longerons. Elles peuvent être simplement posées sur des supports céramiques appropriés lorsqu'elles sont en ma- tériaux céramiques ou réfractaires. Dans tous les cas, les longerons recevront un garnissage isolant qui restitue l'isolation au droit de la coupure des piédroits.L'étanchéité du four à ce niveau sera réalisée soit de façon classique par joint de sable, soit par caisson étanche. En fonctionnement le train de barres 1-longerons 4-galets 12 se déplacera sous l'action d'un système classique de poussée assurant un déplacement ordonné du train de barres de l'entrée vers la sortie sans contact avec les éléments statiques du four autres que des joints d'étanchéité appropriés. On peut également envisager que les éléments porteurs de charge se déplacent par glissement à la manière de patins glissants ou par roulage sur une nappe de billes ou de rou- leaux. Ainsi se trouve réalisé selon l'invention un four tunnel permettant de s'affranchir des wagons classiques gros consommateurs d'énergie,et permettant d'installer leur empla- cement devenu libre un récupérateur horizontal performant dans toutes les applications nécessitant un écran entre les fumées et les produits à cuireet ce grâce à une combinaison entre un train support mobile de barres espacées avec une structure de four à piédroit coupé. Cette nouvelle conception de fournotamment applicable à des fours à température élevée, c'est-à-dire supérieure à 1000 C, permet une économie d'énergie considérable, car il n'est plus nécessaire de chauffer les wagonnets, ce qui se traduit par un meilleur cycle de cuisson et une homogénéité de chauffe, et en particulier dans les foursbas brecette à barres, conception permet le chauffage en partie basse du four, permettant ainsi une collecte plus rapide des umées d'o un chauffage également plus rapide. Cette conception permet également l'utilisation de matériaux réfractaires de garnissage plus léger, notamment pour la réalisation de four à barres. En outre ce type de four s'applique à la acu4,n 0 en continu ou en intermittent de différents produits céramiques et autres,sans qu'il soit nécessaire de prévoir d'infrastructures/de wagonnets transitant dans le four, ce qui permet l'installation à leur place d'équipements thermiques performant tels que décrits ci-dessus. L'invention s'étend également, à titre de produits indus- triels nouveaux, aux fours tunnels à passage comportant une structure à piédroits coupés. REVENDICATIONS 1.Four à barres pour cuisson rapide de produits industriels, notamment de produits céramiques,caractérisé par le fait qu'il comporte une structure à piédroits coupés, constituée d'une partie statique inférieure ou sole (3) et d'une partie statique supérieure ou voute ( 2)reliées par un système d'entretoisement discontinu (24a, 24b), ainsi qu'un train porteur mobile constitué par des longerons latéraux (4) auxquels sont associés des barres porteuses (l),destinées à recevoir les produits à cuire et s'étendant transversalement dans le four de piédroit à piédroit avec ou sans structure de support intermédiaire. 2. Four à barres selon la revendication l,caractérisé en ce que le système d'entretoisement entre les parties supé- rieure (2) inférieure (3) du four est constitué par des vérins mécaniques (24a, 24b) espacés les uns des autres dans la zone de piédroits coupés (9a, 9b). 3. Four à barres selon la revendication l,caractérisé en ce que les longerons (4) sont en métal isolé par de la fibre réfractaire compacte 4b et comportent une ossature latérale (4a) sur laquelle sont montés des galets (12) se déplaçant sur des rails (15). 4. Four à barres selon la revendication l,caractérisé en ce que les barres (1) sont constituées par des profilés creux,en un matériau choisi parmi les aciers ordinaires,les aciers réfractaires, les matériaux de céramiques à forte teneur en alumine ou les matériaux céramiques à base de carbure de silicium recristallisé ou non. 5. Four à barres selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4,caractérisé en ce qu'est prévu un système de barres auxiliaires (13) disposées au droit de barres porteuses (1) parallèlement aux longerons (4). 6.Four à barres selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un système de refroidissement inversé constitué par un dispositif de soufflage supérieur (25) et de reprise de l'air chaud (26,27) au niveau de la sole (3). 7. Four à barres selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que sont prévues des plaques perforées ou non, minces en matière céramique dispo- sées sur les barres porteuses. 8.Four à barres selon l'une des revendications 1 à 7,caractérisé en ce qu'il comporte une zone de refroidisse- ment lent présentant au niveau de la sole 3 et immédiatement sousjacent au train de barres porteuses (1) une structure en matière réfractaire (29). 9.Four à passage, caractérisé en ce qu'il comporte une structure à piédroits-coupés.