Brevet FR2584805A1 — publié le 19870116

Perfectionnement aux installations de séchage et de cuisson de produits céramiques. La fabrication de produits céramiques tels que tuiles, briques ou autres se fait généralement par formage et pressage d'argile, cette opération donnant des produits crus ou verts, malléables et déformables, qui subissent une opération de séchage dans des conditions de manutention et sur supports conçus pour éviter la déformation. A la suite de ce séchage, les produits, devenus relativement rigides sont envoyés à la cuisson dans des conditions de manutention et de supports conçus pour permettre un empilage dense. Dans cette technologie, les séchoirs sont conçus pour utiliser des lo masses d'air considérables enveloppant des produits relativement dispersés, ce qui autorise un fort débit d'air par kg d'eau évacué, avec une température d'extraction basse (35 C environ), tandis que les fours de cuisson sont conçus pour opérer sur des produits très entassés, sur supports collectifs, avec des débits d'air aussi faibles que possible mais s15 des conditions d'étanchéité sévères pour améliorer le bilan thermique; les différences de structure et de condition de fonctionnement imposent des supports différents pour le séchage et la cuisson: supports individuels au séchage, conçus pour éviter les déformations, mais n'ayant à supporter que de basses températures, donc réalisés en matériau peu coûteux (bois, matière plastique); et supports collectifs des produits secs pour une utilisation maximale du volume du four, ces supports devant être réalisés en matériaux résistant aux hautes températures et supporter les descentes de charge à la température de cuisson, ce qui les rend coûteux. Une manutention de transfert d'un type de support à l'autre, d'un mode d'empilage à l'autre est donc nécessaire entre four de séchage et four de cuisson. L'invention a pour objet une installation permettant d'éviter ces inconvénients, augmentant la productivité de l'ensemble et diminuant la consommation d'énergie. L'installation selon l'invention comprend un four tunnel de séchage et un four tunnel de cuisson traversés.chacun par une circulation d'air à contre-courants, dans lesquels les produits passent successivement, et elle est caractérisée en ce que: - les produits traversent le four de séchage et le four de cuisson sur les mêmes wagons, par le moyen d'une voie unique et continue; sans manutention intermédiaire; - les produits sont empilés sans contact entre eux sur les wagons au moyen de supports (ou gazettes) céramiques, superposés, ces supports céramiques comportant d'une part des éléments de calage contre la déformation, des perforations de passage d'air et des parois latérales de superposition assurant les descentes de charge à l'empilage et la s résistance à l'écrasement; - la sortie du four de séchage est reliée à l'entrée du four de cuisson par une enceinte étanche à l'air; et la pression des gaz à l'entrée des produits dans le four de cuisson (qui est aussi la pression à leur sortie de l'enceinte intermédiaire) est au moins égale à la pression d'air à la sortie des produits hors du four de séchage (qui est aussi la pression régnant à leur entrée dans l'enceinte intermédiaire); - le four de séchage et le four de cuisson sont construits avec des moyens d'étanchéité équivalents, et il est prévu une porte à l'entrée du four de séchage et une porte à la sortie du four de cuisson, l'ensemble four de séchage enceinte intermédiaire et four de cuisson formant ainsi une enceinte continue et étanche. L'invention vise également les dispositions ci-après: 1. Le four de séchage et le four de cuisson sont construits avec des moyens d'étanchéité tels que décrits au brevet français 82 02 294 déposé le 12 février 1982 au nom de Entreprise Hartmann Père & Fils, la fosse remplie de liquide étant continue sur tout l'ensemble constitué par le four de séchage, l'enceinte intermédiaire et le four de cuisson; et la jupe d'étanchéité des wagons plonge dans cette fosse sur toute la longueur de l'ensemble. 2. La longueur de l'enceinte intermédiaire est de l'ordre de la longueur d'un wagon. 3. Le four de séchage comporte, répartis sur sa longueur des moyens de prélèvement, de réchauffage et de réinjection de l'air contenu dans le four de séchage. 4 L'avance des wagons dans l'ensemble four de séchage four de cuisson est une avance pas à pas, le pas étant un multiple entier de l'entre-axe entre piles, les piles de gazettes sont équidistantes, avec un entre-axe égal ou sous-multiple de la longueur d'un wagon et les moyens de recyclage d'air avec réchauffage sont répartis de façon telle que l'aspiration et le refoulement se trouvent, à chaque arrêt, situés l'un à l'autre au droit d'un espace séparant deux piles de gazettes, espace dont la longueur est de quelques décimètres. 5. Ces moyens comprennent un canal d'aspiration transversal au four, ouvert vers le bas, relié à un ventilateur dont la conduite de refoulement comporte un moyen de chauffage tel qu'un brûleur et débouche dans une rampe parallèle au canal d'aspiration, rampe munie de buses de mise en vitesse. 6. A la sortie du four de cuisson, il est prévu une porte-double en forme de sas, la distance entre les deux portes du sas étant supérieure a la longueur d'un wagon. Les avantages propres à l'invention seront explicites ci-après à la suite de la description d'un exemple de réalisation illustré par le dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue schématique, en plan, d'un ensemble pour section four de cuisson selon l'invention; La figure 2 est une vue perspective schématique d'une gazette support; La figure 3 est une vue schématique perspective illustrant l'empilage des produits sur wagons; La figure 4 est une vue en coupe verticale selon AA de la figure 1 La figure 5 est une vue partielle de dessus de l'ensemble de reconditionnement d'air de la figure 4; La figure 6 illustre une gazette munie de produits; La figure 7 est une coupe schématique du four de séchage selon AA de la figure 1. En se reportant à ces figures, on voit que dans l'exemple de réalisation représenté, le four de séchage S et le four de cuisson C sont rectilignes et dans le prolongement l'un de l'autre. Cette disposition n'est nullement limitative, mais elle est préférée pour les avantages de construction qu'elle entraîne. Le four de séchage S comporte une porte P1 que l'on ouvre à chaque entrée de wagon pour la refermer ensuite. Le four de cuisson C comporte une porte de sortie P2 (en l'espèce un sas à deux portes afin d'augmenter l'étanchéité et de réduire les pertes de calories). Mais il n'y a de préférence, pas de porte a la sortie du four de séchage (entrée de l'enceinte intermédiaire I) ni à l'entrée du four de cuisson (sortie de l'enceinte I) et l'espace interne de l'ensemble est de préférence continu. A l'intérieur de cet ensemble, les produits circulent sur des wagons 1, sur lesquels ils sont disposés en piles 2 par les moyens de gazettes ceramiques et l'avance des wagons est une avance pas à pas, les pas étant égal ou sous-multiple simple de l'entre-axe entre wagons. Les gazettes comportent une sole perforée 3 assurant l'appui des produits, d'éventuels reliefs de calage (non représentés) pour éviter leur déformation et des flancs latéraux verticaux 4 permettant l'empilage sans contact des produits entre eux et la transmission verticale des charges par *les flancs 4. Ainsi, les produits traversent de façon continue le four de séchage et le four de cuisson sans manutention intermédiaire et leur empilage est s réalisé de façon a satisfaire à la fois les conditions propres aux supports de produits crus ou verts (pas de contact entre produits, moyens propres à éviter la déformation) et les conditions propres aux supports de produits secs et à cuire (résistance aux températures, densité d'empilage, descentes de charges à l'empilage, circulation d'air). Pour la mise en lo oeuvre de cette nouvelle technologie, l'invention prévoit que le four de séchage et le four de cuisson soient d'une très grande étanchéité et que les moyens de cette étanchéité soient les mêmes dans les deux fours, de telle sorte que l'ensemble puisse former une enceinte continue, et que les pressions en chaque zone puissent être rigoureusement contrôlées. A cet effet, on utilise de préférence les moyens d'étanchéité décrits au brevet français 82 022 294, déposé le 12 février 1982, publié sous le n' 2 521 704, au nom de Entreprise Hartmann Père & Fils, les fosses inférieures du four de séchage S et du four de cuisson C étant reliées par une fosse inférieure prévue dans l'enceinte intermédiaire I, de façon à former une fosse inférieure continue 22 sur toute la longueur de l'ensemble, les jupes 20 des wagons restent ainsi continuellement plongées dans la masse liquide 21 de cette fosse qui assure le joint hydraulique. Néamoins, une telle disposition a pour conséquence que les produits traversent le four de séchage sous forme d'empilage de forte densité, ce qui risque d'entraîner des condensations et des ruissellements susceptibles de provoquer des déformations ou des altérations des produits crus. C'est pourquoi l'invention prévoit un reconditionnement de l'air de séchage reconditionnement réalisé par des ensembles 5 répartis sur la longueur du four S et assurant de l'air, son réchauffage et sa réinjection dans le four. De préférence, les piles sont disposées sur les wagons de façon à être équidistantes et séparées par un intervalle de quelques décimètres, par exemple 0,30 m à 0,50 m, l'intervalle entre deux piles adjacentes de deux wagons en contact étant identique a l'intervalle entre deux piles d'un même wagon ( On peut également prévoir des wagons à une seule pile). Et les ensembles 5 sont situés à des emplacements coincidant avec la position des espaces entre piles aux arrêts de l'avance pas à pas des wagons. Un exemple de réalisation d'un ensemble 5 est représenté aux figures 4 et 5, il est formé d'un canal 6, transversal au four, ouvert vers le bas, en forme de gouttière ou auge inversée constituant l'ouverture d'aspiration; le canal 6 est relié au ventilateur 7 par le conduit 8; l'air aspiré par le ventilateur 7 est refoulé par la canalisation g9, comportant des moyens de chauffage 10 vers une rampe 1 I munie de buse 12 pour la mise en vitesse de l'air. Dans l'exemple représenté, la rampe 1 1 est coaxiale au canal 6 mais elle peut également être parallèle et contiguë, ou encore parallèle et lo distante du canal 6 d'un intervalle voisin de l'entre-axe entre piles 2. Le four de cuisson C est muni, comme connu, de moyens d'introduction d'air sous pression 13, de moyens d'injection de combustible 14 et d'une cheminée d'évacuation de produits de combustion 15. De son côté, le four de séchage S comporte des moyens d'introduction s d'air chaud sous pression 16, et, outre les ensembles 5 décrits ci-dessus, une cheminée d'évacuation 17. Conformément à l'invention, l'enceinte intermédiaire I est munie de capteurs de pression 18, 19, contrôlant la pression de l'air aux extrémités de cette enceinte ( à la sortie du four S et à l'entrée du four C) et des moyens, de préférence automatiques, sont prévus pour assurer le réglage de ces pressions. On agira, par exemple, sur l'ouverture de la cheminée 15 et sur le ventilateur de mise en pression à l'introduction d'air 16. Le réglage des pressions en 18 et 19 est tel que la pression en 19 soit égale ou supérieure à la pression en 18. Lorsque les pressions en 18 et 19 sont égales, il n'y a pas de flux d'air entre les fours C et S et l'enceinte T est une zone morte en ce qui concerne la circulation d'air. Les produits de combustion du four C ne pénètrent pas dans le four S, et réciproquement, en dépit de l'absence de portes et de la continuité d'espace entre les fours. Cette disposition est très importante, notamment lorsque les produits de combustion contiennent des sels solubles, résultant de la cuisson, et dont il y a lieu d'éviter qu'ils ne se déposent sur les produits en cours de séchage afin d'éviter les phénomènes d'efflorescence. Lorsque, par contre, ce danger n'est pas à craindre, l'invention permet d'utiliser une partie prédéterminée des calories des produits de combustion pour le séchage, en réglant la pression en 19 à une valeur supérieure à la pression en 18, ce qui conduit à une notable économie d'énergie. En tout état de cause, la pression en 19 doit rester supérieure à la pressionen 18. L'invention constitue une véritable transformation technologique dont les avantages sont considérables, en dépit de l'augmentation d'investissements et de dépenses dus à l'emploi de gazettes céramiques individuelles ou tout au moins évitant le contact des produits entre eux. En effet, les supports céramiques sont coûteux, fragiles et de courte durée. Il était donc normal d'utiliser pour le séchage des supports réalisés en matériaux de faible valeur, tels que bois ou matières plastiques, tandis qu'à la cuisson, les supports, nécessairement céramiques, étaient conçus pour rassembler un groupe ou paquet de produits secs, donc suffisamment rigides pour être entassés ou placés les uns contre les autres, de façon à réduire au minimum la dépense entraînée par les supports. A l'encontre de ces données, 'installation selon l'invention multiplie les supports céramiques (facteur de multiplication de 10 à 15) et par suite élève les coûts d'installation de renouvellement de supports, et de manutention ( puisque la manutention porte sur des supports fragiles beaucoup plus nombreux). Par contre, dans les unités classiques de séchage et cuisson, la durée du cycle de séchage est de l'ordre de 24 heures et celle du cycle de cuisson est de l'ordre de 48 heures. Ces durées résultent, en ce qui concerne le séchage, de l'utilisation de grands débits d'air à température d'extraction basse ( environ 35'C); et en ce qui concerne le four de cuisson, ces durées résultent de l'utilisation de supports collectifs de produits secs contenant par exemple 80 kg de produits dans un volume de 130 dm3, mode d'empilage à forte inertie thermique, du fait que le serrage des produits entre eux s'oppose à la circulation de l'air. La combinaison de l'invention dans laquelle les supports de cuisson ont des caractéristiques de supports de séchage tandis que l'empilage a les caractéristiques d'un empilage de supports de cuisson permet à la fois de supprimer la manutention entre four de séchage et four de cuisson et de réduire les durées des cycles à des valeurs pouvant atteindre 6 heures pour le séchage et 9 heures pour la cuisson. Cette réduction énorme des cycles est due au fait que le débit d'air au séchage est beaucoup plus faible mais compensé par un réchauffage systématique le long du séchoir, la température de l'air extrait étant plus élevée (60'C), que, pour la cuisson, l'inertie thermique du mode d'empilage est beaucoup plus faible, le volume d'une gazette pouvant être de l'ordre de 7 dm3 pour un poids de 6 kg; que l'utilisation de fours à étanchéité très élevée permet de maîtriser et de relever considérablement les pressions, d'abaisser la quantité d'air nécessaire au traitement des produits. C'est ainsi que dans un four de cuisson classique, la pression est de l'ordre de 2,5 mm d'eau et la consommation d'air de l'ordre de 3 à 4 tonnes par tonne de produits traités, tandis que l'installation selon l'invention peut fonctionner sous une pression de 100 mm d'eau et s consommer 1,5 tonne d'air par tonne de produit. Les augmentations de productivité, les économies d'énergie ainsi réalisées compensent largement les coûts supplémentaires occasionnés par le stock et la consommation des supports céramiques. Un autre avantage de l'invention est de réduire considérablement la pollution du fait de la réduction des débits d'air employés. Enfin, l'invention permet des réalisations jusque là difficiles et notamment la cuisson de produits émaillés et un flammage plus rationnel. En effet, pour la cuisson de produits émaillés, il est très important d'éviter les contacts entre produits qui provoquent des défauts d'émaillage. Du fait même que le séchage et la cuisson sont ici réalisés sans manutention intermédiaire et par le moyen d'un empilage sur supports évitant tout contact entre les produits, il devient possible, sans aucune mesure supplémentaire si ce n'est une enduction d'émail après formage des produits, de fabriquer des produits émaillés sans risque d'altération de l'émail. De même du fait que les produits sont séparés, il devient possible, sans disposition spéciale, d'obtenir des effets de flammage ("flashing") beaucoup plus satisfaisants. L'invention est susceptible de variantes et d'adaptation selon la forme et la nature des produits à sécher et à cuire. Les longueurs respectives des fours, des longueurs de cycles, l'utilisation des produits de combustion au séchage, le nombre de piles par wagon, le nombre de produits par gazette et la forme de ces derniers pourront varier dans chaque cas. Les gazettes de la figure 2 pourront être conçus comme supports individuels, par exemple dans le cas de tuiles en forme, mais on peut également dessiner les gazettes pour porter plusieurs produits, comme représenté figure 6. La caractéristique essentielle reste que ces produits soient disposés sans contact entre eux, convenablement calés et soutenus sur une sole perforée 3 et que les flancs latéraux 4 assurent l'empilage par superposition des gazettes, la descente de charges et la résistance mécanique à l'écrasement. Revendications 1. Installation de séchage et de cuisson comprenant un four tunnel de sechage (S) et un four tunnel de cuisson (C) traversés chacun par une circulation d'air à contre-courant et parcourus successivement par les produits a sécher et cuire, caractérisée en ce que: - les produits traversent le four de séchage (S) et le four de cuisson (C) sur les mêmes wagons (1) par le moyen d'une voie unique et continue, sans manutention intermédiaire; - les produits sont empilés sans contact entre eux sur les wagons au moyen de supports (ou gazettes) céramiques, superposés, ces supports céramiques comportant d'une part des éléments de calage contre la déformation, une sole (3) munie de perforations de passage d'air et des parois latérales (4) de superposition assurant les descentes de charge à l'empilage et la résistance à l'écrasement; - la sortie du four de séchage est reliée à l'entrée du four de ls cuisson par une enceinte (I) étanche à l'air, et la pression des gaz à l'entrée des produits dans le four de cuisson ( qui est aussi la pression à leur sortie de l'enceinte intermédiaire) est au moins égale à la pression d'air a la sortie des produits hors du four de séchage ( qui est aussi la pression régnant à leur entrée dans l'enceinte intermédiaire); - le four de séchage (S) et le four de cuisson (C) sont construits avec des moyens d'étanchéité équivalents, et il est prévu une porte (Pl1) à l'entrée du four de séchage et une porte (P2) à la sortie du four de cuisson, l'ensemble four de séchage enceinte intermédiaire et four de cuisson formant ainsi une enceinte continue et étanche. 2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle les moyens d'étanchéité du four de séchage et du four de cuisson sont du type dans lequel les wagons (1) comportent une jupe verticale (20) inférieure périphérique plongeant dans le liquide (21) contenu dans une fosse (22) inférieure du four, la fosse inférieure du four de séchage (S) étant reliée à la fosse inférieure du four de cuisson C) par une fosse inférieure prévue dans l'enceinte intermédiaire (I) de façon à former une fosse continue d'une extrémité à l'autre de l'ensemble de l'installation. 3. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la longueur de l'enceinte intermédiaire (1) est de l'ordre de grandeur de la longueur d'un wagon (1) . 4. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le four de séchage (S) comporte, répartis sur sa longueur, des moyens (s) de prélèvement, de réchauffage et de réinjection de l'air contenu dans le four de séchage. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'avance des wagons dans l'ensemble four de séchage four de cuisson est une avance pas à pas, le pas étant égal ou sous-multiple entier de la longueur d'un wagon, les piles de gazettes (2) sont équidistantes, avec un entre-axe égal ou sous-multiple de la longueur d'un wagon et les moyens de recyclage d'air avec réchauffage sont répartis de façon telle que l'aspiration et le refoulement se trouvent, à 1o chaque arrêt, situés l'un et l'autre au droit d'un espace séparant deux piles (2) de gazettes, espace dont la longueur est de quelques décimètres. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ces moyens comprennent un canal d'aspiration (1 1) transversal au four, ouvert vers le bas, relié à un s15 ventilateur (7) dont la conduite de refoulement comporte un moyen de chauffage 10) tel qu'un brûleur et débouche dans une rampe parallèle au canal d'aspiration, rampe munie de buses (12) de mise en vitesse. 7. Installation selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisée en ce qu'à la sortie du four de cuisson, il est prévu une porte (P2) double en forme de sas, la distance entre les deux portes du sas étant supérieure à la longueur d'un wagon.