Brevet FR2578966A1 — publié le 19860919

L'invention a pour objet un four électrique. L inventeur a déjà déposé une demande de brevet principale en France le 27/10/1981 FR-A 81 20493, un premier certificat d'addition le lu/03/1982 FR-A 82 04281 et un second certificat d'addition le 31/01/1983, FR-A 83 01585. Ces descriptions ne traitent que de tubes conducteurs verticaux chauffants. La présente demande traite notamment de resistances de ce type, disposées sous la voûte des fours. Les résistances chauffantes disposées sous la voûte des fours électriques fonctionnant à haute température, de l'ordre de 12000 C, posent un problème technologique, par suite de l'effondrement des caractéristiques mécaniques de l'alliage métallique qui les compose. L'alliage étant assez proche de son point de fusion, ses caractéristiques mécaniques sont de l'ordre du centième de ce qu'elles étaient à froid. C'est ainsi que le travail en flexion de ces résistances doit etre réduit le plus possible. Pour cela, les solutions, généralement adoptées, consistent à multiplier les points de fixation de manière à réduire la portée entre ceux-ci. La multiplication dé ces points de supportage des résistances, complique la réalisation du dispositif chauffant sous voûte et ne constitue pas une solution pleinement satisfaisante par leur tenue dans le temps et l'efficacité de l'isolation thermique de la voûte. La solution proposée vise à diviser par dix le nombre de points de supportage en ne faisant plus fonctionner mécaniquement la résistance chauffante comme une poutre encastrée aux différents points de supportage, mais comme une pièce métallique souple n'ayant aucun moment d'inertie par rapport à son axe longitudinal, comme un simple fil. On sait qu'un simple fil, accroché à ses deux extrémités, pend naturellement suivant une courbe appelée chaînette (en tout point de ce fil, ne s'exercent que des efforts de traction). Ces efforts de traction sont maximum aux deux points d'accrochage et dépendent d'une part, du poids propre de ce fil, et d'autre part de la flèche de cette chaiflette pour une même longueur développée du fil, la traction au points d'ancrage est d'autant plus élevée que la flèche est plus réduite. A cet effet, les tubes conducteurs chauffants constituant les résistances, disposées en voûte, ont la forme de chaînettes. Les tubes conducteurs chauffants constituant les résistances sont préalablement déformés, suivant la forme d'une chaînette, qu'ils prendraient à la température de fonctionnement, le paramètre de base étant la flèche compatible avec la limite de résistance à la traction que peut supporter la section du tube à la température d'emploi. La chaînette est fixée à ses extrémités par des suspentes réfrigérées. Selon la longueur et/ou la largeur du four, la résistance chauffante sous voûte est composée d'une ou de plusieurs chaînettes. Les extrémités de cette résistance, composée d'une ou de plusieurs chainettes ancrées en voûte, sont fixées par des suspentes réfrigérées d'extrémités. De même, ce sont des suspentes réfrigérées qui font office de points d'ancrage intermédiairés reliant une chaînette à la suivante, située dans le même plan vertical. Pour couvrir toute la largeur et/ou la longueur de très grands fours, la résistance chauffante sous voûte est composée dtun faisceau d'éléments chauffants en chaînettes disposés en lignes parallèles et reliées électriquement, en série, par des traverses qui assurent une répartition uniforme du courant dans toute la section du tube chauffant, lesdites traverses sont soudées à des suspentes réfrigérées qui prennent appui sur la carcasse externe du four. La ventilation interne des suspentes réfrigérées, permet d'abaisser légèrement la température de l'extrémité soudée de l'élément chauffant. Les suspentes réfrigérées qui font office de point dtancrage intermédiaires reliant une chaînette à la suivante, située dans le même plan vertical, ont leur extrémité inférieure taillée en biais, de. façon à présenter aux extrémités des chaînettes à relier entre elles-, une face plane orthogonale à leur partie terminale. Les suspentes réfrigérées d'extrémité sont placés dans le prolongement des éléments chauffants, donc en prolongation de la ou des, chaînettes. La suspente réfrigérée d'extrémité, traverse donc de manière oblique, le calorifuge de la voûte et prend appui sur la carcasse extérieure du four. Selon un autre mode de réalisation, les suspentes réfrigérées d'extrémités sont placés verticalement, leur direction forme, dans ce cas, une brisure par rapport à la chaînette. Les dessins ci-joints donnés à titre dtexemples indicatifs et non limitatifs permettront aisément de comprendre l'invention. Les figures 1, 2, 3 représentent des chaînettes 80 où la référence 2 représente la flèche maximum de la chaînette et 1 la direction intensité des forces de traction en bout de chaînette. La figure 4 est une vue en coupe d'un four selon l'invention, solution très éventuelle pour quelques cas particuliers, où les suspentes réfrigérées d'extrémités 84, 85, sont disposées de manière oblique en prolongation de la chaînette 83. La figure 5 est une vue en coupe d'un four selon l'invention, solution préconisée, où les suspentes réfrigérées d'extrémités 90, 91 sont disposées verticalement. Leur direction forme dans ce cas une brisure 92 par rapport à la chaînette 93. La figure 6 est une vue en plan de deux tubes chauffants en forme de chaînettes 80 reliés entre eux par une traverse équicourant 55. La figure 7 est une vue en coupe selon la section A-A représentée à la figure 6, elle met notamment en évidence l'inclinaison de la traverse 55 puisque les faces où sont soudées les extrémités des éléments chauffants 80 sont orthogonales à 1 'axe de ceux-ci. La figure 8 est une vue en coupe de l'extrémité inférieure 87 d'une suspente réfrigérée intermédiaire 86 taillée en biais, de façon à présenter aux extrémités 88, 83 des chaînettes à relier entre elles, une face plane orthogonale à l'axe du tube chauffant en forme de chaînette 80. Les brevets GRANIOU cités ci-dessus décrivent en détail les dispositions techniques des résistances 94, 95 placées verticalement le long des parois latérales d'un four. Ces dispositions techniques sont valables également pour des résistances sous voûte moyennant quelques adaptations. La plus importante - et fondamentale - est celle donnant une courbure à chaque élément chauffant, pour que celui-ci prenne la forme d'une chaînette 80. Cette courbure entraîne les modifications suivantes a) Amenées de courant Leur extrémité inférieure 87, où doit être soudé l'élément chauffant 80, doit être taillée en biais, de façon à présenter une face orthogonale à l'axe de l'élément chauffant. On peut éviter cette coupe biaise en disposant les amenées de courant 84, 85 de façon oblique, dans le prolongement des axes des éléments chauffants 80, 81. b) Traverses 55 Elles doivent être "basculées" de façon à présenter la face à souder, orthogonalement à l'élément chauffant 80. Leur soudure aux suspentes doit être adaptée en conséquence (voir la figure 7). Les éléments chauffants sont disposés en lignes parallèles orthogonalement à la direction longitudinale du four. Ces éléments chauffants 80, sont donc orientés suivant la largeur du four. Lorsque cette largeur dépasse la portée maximale d'un élément chauffant 80, il suffit de réaliser chaque ligne avec deux éléments chauffants 80, 81 placés bout à bout (ou plus de deux si nécessaire). Ainsi chaque ligne comprend deux ou plusieurs chaînettes 80, 81. La jonction entre deux chaînettes successives se fait directement sur l'extrémité inférieure 87 d'une suspente "intermédiaire" 86, dont l'extrémité 87 présente deux faces inclinées qui offrent une surface de soudage orthogonale à la direction de chacun des deux éléments chauffants. Ainsi chaque résistance sous voûte se presente sous forme de plusieurs rangées de chaînettes, chaque rangée ayant une ou plusieurs chaînettes pour occuper toute la largeur du four. Dans ce dernier cas, en plus des suspentes normales - avec traverses 55 - aux extrémités des rangées, il y a des suspentes intermédiaires 86 sans traverse 55 mais avec une extrémité inférieure spéciale 87 - au droit des jonctions des chaînettes successives 80, 81. Dans tous les cas, chaque résistance est équipée de ses deux amenées de courant (verticales dans la majorité des cas). La couverture du dessous de la voûte est assurée par plusieurs résistances implantées les unes à côté des autres et suivant la longueur du four. La figure 5 montre qu'avec les amenées de courant verticales, le chauffage de la voûte est parfaitement compatible avec celui des parois latérales. REVENDICATIONS 1. Four électrique à haute température comportant des résistances disposées sous la voûte caractérisé par le fait que les résistances sont des tubes conducteurs chauffants (80,81) maintenus en place par des suspentes réfrigérées (84, 85, 86, 90, 91). 2. Four électrique selon la revendication 1 Caractérisé par le fait que les tubes conducteurs chauffants (80, 81) ont la forme d'une ou de plusieurs chaînettes. 3. Four électrique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que les tubes conducteurs chauffants (80, 81, 93) constituant la résistance, sont préalablement déformés suivant la forme d'une chaînette, qu'ils prendraient à la température de fonctlonnnement, ie paramètre de base étant la flèche compatible avec la limite de résistance à la traction, que peut supporter la section du tube conducteur à la température d'emploi. 4. Four électrique selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3 caractérisé par le fait que ce sont des suspentes réfrigérées qui font office de points intermédiaires (86) reliant une chaînette à la suivante, situee dans le même plan vertical. 5. Four électrique selon l'une quelconque des revendications 1, 22 3 ou 4 caractérisé par le fait que pour couvrir toute la largeur et/ou longueur de très grands fours, la résistance chauffante sous voûte est composée d'un faisceau d'éléments chauffants en chaînettes disposés en lignes parallèles et reliées électriquement, en série, par des traverses (55) qui assurent une répartitipn uniforme du courant dans toute la section du tube chauffant, lesdites traverses (55) sont soudées à des suspentes réfrigérées (84, 85) qui prennent appui sur la carcasse externe' du four. 6. Four électrique selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5 caractérisé par le fait que les suspentes réfrigérées d'extrémités (84, 85) sont placées dans le prolongement des éléments chauffants, donc en prolongation de la ou des chaînettes ; la suspente réfrigérée d'extrémité (84, 85), traverse donc de manière oblique le calorifuge de la voûte et prend appui sur la carcasse extérieure du four. 7. Four électrique selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5 caractérisé par le fait que les suspentes réfrigérées d'extrémités (90, 91) sont placées verticalement, leur direction forme dans ce cas une brisure (92) par rapport à la chaînette (93).