Brevet FR2599130A1 — publié le 19871127

La présente inv:ition zo:- erle les fours à haute température, dont la température du laboratoire est supérieure notamment à 11000 C et, plus particulièrement, des fours à voûte en fibres céramiques. Ces fibres céramiques, ayant une composition silico-alumineuse, ont une faible masse volumique apparente de 800 à 200 kg/m3 environ et une faible conductibilité thermique inférieure à 0,10 W/(m.k) à 5000 C pour atteindre 0,2 à 0,3 W/(m.k) à 10000 C. Ces fibres céramiques constituent un matériau de choix pour réaliser des voûtes de four très légères emportant une économie de matière première et nécessitant, comparativement, moins d'énergie pour la mise en température-du four, avec un gain de temps lors de la mise en régime de celuici. Parmi les matériaux susceptibles d'être utilisés comme éléments chauffants, figurent, outre les résistances métalliques et les cermets, les résistances non métalliques, notamment en carbure de silicium et en bi-siliciure de molybdène. Ces résistances non métalliques permettent d'obtenir des puissances surfaci ques élevées, les valeurs de charge atteignant couramment 10 à 20 W/cm2. On a donc envisagé de munir les voûtes de four en fibres céramiques d'éléments chauffants constitués de résistances non métalliques. Or il s'est avéré que ces résistances se rompaient au cours du fonctionnement du four. L'invention pallie cet inconvénient. La voûte du four, suivant l'invention, est en fibre céramique et a une face supérieure métallique, notamment en tôle. La voûte est munie de traversées bouchées par des bouchons en matière céramique réfractaire. Les bouchons sont traversés par des éléments chauffants constitués notamment de résistances non métalliques. Le four comprend des moyens destinés à supporter les bouchons. Suivant l'invention, la zone de contact du bouchon et des moyens destinés à le supporter est au-dessus et à distance de la face supérieure de la voûte et, en-dessous de la zone de contact du bouchon et des moyens destinés à le supporter, des moyens de refroidissement sont interposés entre le bouchon et la région du contact des moyens destinés à supporter le bouchon avec la face supérieure de la voûte. On a en effet compris que les ruptures des résistances provenaient du gondolement de la partie de la face supérieure de la voûte qui entoure les traversées. En raison du retrait des fibres céramiques et des bouchons, cette partie était surchauffée, notamment par le rayonnement provenant directement du laboratoire du four, de sorte que les moyens destinés à supporter les bouchons, qui coopéraient avec la face supérieure métallique, ne trouvaient plus en celle-ci une assise convenable et basculaient d'une manière intempestive, avec pour conséquence la rupture des éléments chauffants constitués de résistances non métalliques.En reportant la zone de contact du bouchon et des moyens destinés à le supporter au-dessus de la face supérieure de la voûte et à une certaine distance de celle-ci, cette zone de contact est moins sujette à se déformer, puisque la température qui y règne est déjà modérée par le fait qu'elle se trouve en dehors du four dans l'atmosphère ambiante. En reportant la région du contact entre les moyens destinés à supporter le bouchon et la face supérieure de la voûte à distance des traversées et en interposant,entre le pourtour des traversées et cette région, des moyens de refroidissement, notamment une chemise de refroidissement parcourue par un agent réfrigérant tel que de l'eau, on empêche toute déformation de cette région et ainsi, l'ensemble des moyens destinés à supporter le bouchon a une bonne assise et est bien stable.Le bouchon est ainsi supporté correctement,même s'il se produit les phénomènes de retrait dus à la montée en température du four et,grâce à cela, les résistances ne se rompent plus. Avantageusement, la zone de contact du bouchon et des moyens destinés à le supporter, est au moins à 10 mm au-dessus de la face supérieure de la voûte. Il vaut mieux également, pour éviter des déformations importantes dues à la proximité immédiate d'une zone très chaude et d'une zone très froide, que les moyens de refroidissement soient à une distance d'au moins 10 mm du bouchon,décomptée suivant le plan horizontal de la face supérieure de la voûte. Il convient que les moyens de refroidissement soient en relation de conduction thermique avec la face supérieure de la voûte et donc qu'il y ait contact intime entre la chemise de refroidissement et la face supérieure de la voûte. Le plus simple est de souder la chemise à la voûte. Avantageusement, les moyens destinés à sup porte le bouchon sont réglables en position dans le plan de la zone de contact et comprennent, par exemple, une fourchette dont l'âme pénètre dans un rainurage du bouchon et dont les extrémités libres des branches sont fixées à un plot issu de la face supérieure de la voûte. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple La figure 1 est une vue en coupe suivant un plan vertical d'une partie d'un four selon l'invention, et La figure 2 en est une vue en perspective. Le laboratoire 1 du four suivant l'invention, est délimité vers le haut par une voûte 2 en fibres céramiques. La face supérieure 3 de la voûte 2, qui est tournée vers l'extérieur du four, est constituée d'une plaque de tôle. Dans la voûte 2 sont ménagées des traversées destinées à recevoir des dispositifs de chauffage. Chaque dispositif de chauffage est constitué d'un bouchon 4 en matière céramique, dans lequel passent des passages pour des résistances non métalliques 5 en bisiliciure de molybdène. Chaque.résistance 5 est maintenue dans son passage à l'aide d'une garniture 6 et d'une pince 7. Elle dépasse de la partie supérieure du bouchon 4 de façon à recevoir les tresses d'alimentation 8 en courant électrique. Les moyens pour supporter le bouchon 4 sont constitués d'une paire de fourchettes 9 montée en visà-vis sur des plots 10 fixés sur la face supérieure 3 métallique de la voûte. Ces plots 10 sont éloignés de la traversée de la voûte 2. Sur deux faces extérieures opposées du bouchon 4, sont ménagés deux rainurages dans lesquels sont placées les deux âmes 11 des fourchettes 9, ce qui assure le maintien parfait du bouchon 4. La fixation d'une fourchette 9 sur un plot 10 est réalisée par un plat 12 vissé à l'aide d'une vis 13 sur le plot 10 et coinçant ainsi, entre lui et le plot, les deux branches 14 de la fourchette 9. Ce mode de fixation permet d'ajuster la position des fourchettes aucdimensionsdu bouchon qui peuvent varier dlun bouchon à l'autre et, pour un même bouchon, en fonction du temps. De plus, la souplesse des branches 14 des fourchettes 9 protège le bouchon de ces variations au cours du temps. Entre la traversée ménagée dans la voûte 2 et les plots 10, est soudée, sur la plaque métallique 3, une chemise de refroidissement 15 dans laquelle circule de l'eau. Ce mode de fixation assure un bon échange thermique entre l'eau et la plaque métallique 3. Cette chemise de refroidissement 15 est à 15 mm de la traversée de façon à ménager un gradient de température progressif entre la surface latérale du bouchon et la chemise-de refroidissement 15. Cette chemise assure l'évacuation des calories dues au contact de la plaque métallique 3 avec le bouchon et dues à l'interstice qui se crée entre le bouchon et la voûte 2 par retrait des matériaux fibreux et céramiques lors du fonctionnement du four. L'expérience montre que les résistances 5 qui se rompaient antérieurement ne se rompent plus. Suivant une variante, les fourchettes 9 sont en contact avec la chemise 15. REVENDICATIONS 1. Four dont la voûte (2), en fibres céramiques et à face supérieure (3) métallique, est munie de traversées bouchées par des bouchons (4) en matière céramique réfractaire, et traversés par des éléments chauffants (5), et qui comprend des moyens (9 à 13) destinés à supporter les bouchons (4), caractérisé en ce que la zone de contact -du bouchon (4) et des moyens destinés à le supporter (9 à 13) est au-dessus et à distance de la face supérieure (3) de la voûte (2) et, en-dessous de la zone de contact du bouchon (4) et des moyens destinés à le supporter (9 à 13), des moyens de refroidissement (15) sont interposés entre le bouchon (4) et la région du contact des moyens destinés à supporter le bouchon (9 à 13) avec la face supérieure (3) de la voûte (2). 2. Four suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de contact est au moins à 10 ram au-dessus de la face supérieure (3) de la voûte (2). 3. Four suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement (15) sont à une distance d'au moins 10 mm du bouchon (4). 4. Four suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement (15) sont en relation de conduction thermique avec la face supérieure (3) de la voûte (2), en y étant notamment soudés. 5. Four suivant la revendication 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de refroidissement (15) sont constitués par une chemise parcourue par un agent réfrigérant. 6. Four suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens destinés à supporter le bouchon (9 à 13) sont réglables en position dans le plan de la zone de contact. 7. Four suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens destinés à supporter le bouchon comprennent une fourchette dont l'âme (11) pénètre dans un rainurage du bouchon (4) et dont les extrémités libres des branches (14) sont fixées à un plot (10) issu de la face supérieure (3) de la voûte (2). 8. Four suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments chauffants sont constitués de résistances non métalliques, notamment en carbure de silicium ou en bisiliciure de molybdène.