Brevet FR2652889A1 — publié le 19910412

La présente invention concerne un ensemble pour clé de voûte à monter dans la zone de transition entre deux sections d'une construction portante voûtée, en briques réfractaires. Les cons- tructions en voûte de ce type se trouvent, en particulier, dans les fours industriels. L'état de la technique ainsi que l'in- vention seront décrits plus en détail ci-après, en référence à un arc de voûte, dans la zone des brûleurs d'un four vertical à chaux, sans pour autant limiter l'idée de l'invention. Une construction portante en voûte du type précité est utili- sée, dans ce cas, dans la région du pont de distribution, au- dessus du ou des brûleur (s). Elle est généralement constituée de plusieurs rangées de briques superposées, en forme de voûte. Pour former la voûte, les différentes briques sont coniques ra- dialement, dans l'état de la technique. Cette construction con- nue a pour principal inconvénient que les briques glissent pen- dant les arrêts du four, ce qui compromet la stabilité de la construction portante. Pour minimiser cet inconvénient, il a été proposé de profiler les briques, dans la région de leurs surfaces de contact, avec des parties saillantes et des parties rentrantes prismatiques. Certes, ainsi on réduit le glissement des briques, mais leur compactage différent, lors du pressage, comporte le risque d'une formation de fissures, pendant le fonc- tionnement. En outre, les différentes briques peuvent être lé- gèrement déplacées dans le four, par forte pression latérale du dorps de chauffe et entraîner ainsi une modification des con- ditions statiques de l'arc. La présente invention se propose donc d'indiquer une possi- bilité d'améliorer la stabilité des constructions portantes en voûte, faites de briques réfractaires. L'invention repose tout d'abord sur la réflexion suivant la- quelle les inconvénients, décrits ci-dessus, des formats de brique connus, peuvent être supprimés si les différentes bri- ques présentent des dispositifs à rainure et tenon, s'étendant à peu près radialement, de manière qu'on puisse les enfiler radialement les unes dans les autres et de manière qu'elles se positionnent réciproquement et se stabilisent, à l'intérieur de la construction portante en voûte. En même temps, on amé- liore nettement la stabilité, à légard de la pression laté- rale du corps de chauffe, par la configuration à rainure et tenon. Mais étant donne que -comme il a été dit précédemment- plusieurs constructions portantes en voûte, de ce type, faites de briques réfractaires, sont superposées, il faut aussi penser à la manière dont on peut réparer certaines parties de briques, en cas de nécessité. Il n'est pas possible de procéder à un enlèvement radial vers l'extérieur, tout au moins dans la re- gion de la construction portante en voûte inférieure, à cause de la rangée de briques située au-dessus. C'est là qu'intervient une autre idée de la présente invention, à savoir configurer la construction portante en voûte en deux sections qui sont de sens contraire, un ensemble pour clé de voûte étant dans ce cas inséré dans la région de transition, entre les deux sections; cet ensemble pour clé de voûte comporte au moins une clé de voûte dont la forme est telle qu'elle peut être insérée axia- lement, par concordance de forme, dans l'espace compris entre les briques précédemment placées. En cas de réparation, cette clé de voûte (ou les clés de voûte correspondantes) peuvent être enlevées axialement, ce qui permet d'ouvrir la construc- tion portante pour pouvoir prélever et échanger d'autrs bri- ques. L'ensemble pour clé de voûte suivant l'invention est cons- titué, dans sa forme de réalisation la plus générale, de deux briques de transition qui, sur leur face extérieure, adjacente à la dernière brique de la section correspondante de la cons- truction portante, présentent un profil de rainure ou tenon, adapté à un assemblage par concordance de forme et qui, sur leurs faces opposées, présentent un gradin s'étendant à peu près axialement, ainsi que d'une clé de voûte au moins dont la forme est telle qu'elle peut être insérée axialement, par con- cordance de forme, dans l'espace compris entre les briques de transition. L'idée fondamentale pour l'ensemble pour clé de voûte con- siste donc à procéder à l'assemblage des briques, dans la zone de transition, entre les sections de la construction portante en voûte, non plus par des assemblages radiaux à rainure et tenon, mais par des éléments d'assemblage axiaux, en position- nant les briques l'une par rapport à l'autre. En règle générale, il est avantageux que les deux sections de la construction portante en voûte soient de sens contraire puisque dans ce cas, les briques de transition de l'ensemble pour clé de voûte peuvent avoir la même forme. Ceci facilite la tenue de stock de briques appropriées. Etant donné que les briques de la construction portante ainsi que les briques de transition présentent une grandeur donnée, mais que le pont de distribution de chaque four est de taille différente, il en résulte que, dans chaque cas, la distance séparant les bri- ques de transition respectives est différente. C'est la raison pour laquelle l'invention prévoit, dans une forme de réalisa- tion avantageuse, de configurer la clé de voûte en deux par- ties, à savoir -pour des raisons statiques- si possible en deux sections de construction similaire qui se font face symétrique- ment. Dans ce cas, les surfaces de contact des clés de voûte peuvent être planes, en particulier lorsque,par ailleurs, elles sont coniques, radialement, de l'extérieur vers l'inté- rieur. Suivant les cas, les clés de voûte peuvent être découpées ou polies pour être amenées à la cote souhaitée, de sorte qu' on obtient, dans chaque cas, un remplissage complet de l'es- pace compris entre les briques de transition, pour stabiliser la construction portante dans son ensemble. Mais il est tout aussi possible de faire en sorte que les deux clés de voûte présentent un assemblage (axial) à rainure et tenon correspondant, si on le souhaite. Pour réaliser la construction portante en voûte, on procè- dera de la façon suivante: partant tout d'abord d'éléments d'appui latéraux, dans la région du pont de distribution, on ajustera en sens contraire les deux sections, jusqu'à ce que leur écartement soit tel qu'il puisse loger l'ensemble pour clé de voûte. Sur les deux faces frontales des sections, on placera ensuite les briques de transition qui sur leur face extérieure (tournée vers les dernières briques de section) présentent un profil à rainure et tenon radial correspondant mais qui présentent, sur leur face intérieure (c'est-à-dire sur les faces dirigées en sens contraire), un gradin s'éten- danht à peu près axialement, de manière que la ou les clés de voûte puissent être introduites et fixées ensuite axiale- ment, dans l'espace compris entre les briques de transition. Pour le cas o l'on doit ensuite placer au-dessus une deu- xième rangée de briques, en voûte, les réparations sont faci- les à exécuter, sans qu'il soit nécessaire de renouveler tou- te la construction portante. Il suffit, en effet, de n'enle- ver axialement, en un premier temps, que les clés de voûte, pour pouvoir enlever ensuite les briques de transition ou les briques des sections de construction portante, en direction de l'espace laissé libre, et d'échanger les briques défec- tueuses contre des briques neuves. En d'autres termes, l'arc peut être fermé et ouvert de l'avant, sans qu'il soit nécessaire de renoncer à l'avantage de la configuration à rainure et tenon sur les deux faces, entre les différentes briques de la construction portante. Par suite de la configuration à rainure et tenon radiaux entre les briques des sections de la construction portante, ainsi que dans la région de raccordement des briques de transition, on obtient une nette amélioration contre un affaissement ou un glissement de certaines briques de la voûte, notamment si à la suite d'arrêts du four, il se produit un retrait. La construction suivant l'invention est supérieure aux dis- positifs connus, de par sa stabilité, mais elle permet aussi une réparation, sans qu'il soit nécessaire de démonter l'en- semble de l'arc de la voûte. Ceci est particulièrement impor- tant car les dommages se produisent généralement dans la ré- gion de l'arc inférieur de la voûte (à proximité du brûleur). Si les sections de l'arc de voûte sont de sens contraire, ceci a pour avantage -comme indiqué précédemment- que l'on peut pratiquement ajuster l'arc symétriquement des deux côtés et que, de ce fait, les briques de transition peuvent être de même construction. Mais on pourrait imaginer aussi de cons- truire la maçonnerie des sections dans le même sens et de pla- cer ensuite des briques de tansition différentes, à savoir une brique avec une rainure et une brique avec un tenon, pour leur raccordement aux briques terminales correspondantes des sec- tions. En ce qui concerne la configuration de la clé de voûte ou des clés de voûte, il n'y a aucun changement avec cette forme de réalisation. Les briques de transition doivent, de préférence aussi être coniques (vues radialement de l'exté- rieur vers l'intérieur), pour pouvoir établir une courbure uniforme de l'arc de voûte. Suivant le domaine d'application, les briques sont réalisées dans des qualités réfractaires appropriées. Pour le domaine d'application des fours verticaux à chaux, on utilisera en par- ticulier les matériaux suivants: magnésie, spinelle de magnésie, chromite de magnésie, pierres à forte teneur en argile, pierres de dolomite, argiles réfractaires. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Un mode de réalisation de l'invention est décrit à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé, très schématique, dans lequel: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la ré- gion du pont de distribution d'un four vertical annulaire à chaux; la figure 2 est une vue en perspective d'une partie de la construction portante en voûte suivant l'invention, avec un ensemble pour clé de voûte, prévu pour être monté.-- La figure 1 représente la région en voûte, située au-dessus du pont de distribution d'un four vertical annulaire, pour la cuisson de la chaux, avec un brûleur 10 et une construction portante 12 en voûte, disposée au-dessus, faite d'une premiè- re rangée de briques 14 et d'une deuxième rangée de briques 16. La première rangée de briques 14 prend appui latéralement sur un arc porteur 18 du pont de distribution et est configu- rée aussi en voûte -comme représenté- comme la deuxième ran- gée de briques 16. La première rangée de briques 14 est constituée de deux sections 14a, 14b qui, partant de leur région d'appui dans la zone de l'arc porteur 18, se terminent à une certaine distan- ce l'une de l'autre et sont remplies, en leur centre, par un ensemble pour clé de voûte 20.. Le détail de la construction est représenté à la figure 2. Chacune des briques 22 des sections 14a, 14b se rétrécit coniquement dans la direction radiale (vue de haut en bas), c'est-à-dire que la largeur bl est plus grande à l'extrémité extérieure que la largeur b2 à l'extrémité inférieure. Les briques 22 présentent sur leur section de surface correspon- dante, des dispositifs à rainure et tenon correspondants, la forme des rainures 24 correspondantes se voyant plus particu- lièrement sur la brique droite de la section 14a. On y voit tout d'abord que le parcours de la rainure 24 est essentielle- ment radial. La figure montre en outre que la rainure se ré- trécit coniquement, de l'extérieur vers l'intérieur et pré- sente un gradin 26, le long de son parcours. Il est bien évi- dent que les tenons 28 d'en face ont une forme correspondante, c'est-àdire qu'ils se rétrécissent aussi coniquement, de l'extérieur vers l'intérieur, et présentent un gradin, pour pouvoir être insérés, par concordance de forme, dans la rai- nure 24 correspondante. La figure 2 montre enfin aussi que les sections 14a, 14b sont ajustées en sens contraire, de manière que les deux bri- ques terminales 22a, 22b espacées l'une de l'autre, présentent chacune sur leursfaces opposées, la rainure 24 décrite. La région de transition 30, entre les sections 14a, 14b, est destinée à être remplie par un ensemble pour clé de voûte qui est constitué, au total, par quatre éléments. En font partie deux briques de transition 32a, 32b, de construction identique qui sont disposées symétriquement l'une par rapport à l'autre. A cet effet, la brique detransition 32a présente, sur sa face extérieure, un tenon 28 qui correspond aux tenons 28 des briques 22 et est insérée radialement, à partir du haut, par ce tenon 28, dans la rainure 24 de la brique termi--- nale 22a, jusqu'à ce que le gradin du tenon 28 parvienne sur le gradin 26 de la rainure 24. De la même manière, on place la brique de transition 32b dans la rainure 24 de la brique terminale 22b. Sur leur face intérieure, les briques de transition 32a, 32b ne présentent pas de rainures radiales correspondantes, contrairement aux briques 22; au contraire, les briques pré- sentent chacune un gradin 34 faisant saillie à peu près ra- dialement. Après montage des briques de transition 32a, 32b, il se forme entre celles-ci un espace défini qui est rempli par une clé de voûte 36a, 36b en deux parties. Les clés de voûte 36a 36b sont de même construction que les briques de transition 32a, 32b et dirigées en sens contraire. Elles présentent, sur leurs faces extérieures, une partie en retrait 38, correspon- dant au gradin 34 et leurs faces intérieures 40 sont planes. Les clés de voûte 36a, 36b sont tout d'abord amenées en butée l'une contre l'autre, par leurs faces 40, puis introduites axialement, le long des gradins 34, par leurs talons saillants 42, dans la région de transition 30, jusqu'à ce qu'elles soient jointives, sur leur face avant comme sur leur face arrière, avec les autres briques 22, 32a, 32b. La construction portan- te en voûte est alors fermée. Du fait de la disposition en voûte et de la configuration des différentes briques de sec- tion transversale pratiquement conique (vue radialement), la construction portante est autoporteuse. Il est bien entendu que -suivant le domaine d'application- les clés de voûte 36a, 36b peuvent être taillées ou polies à la cote correspondante. Ceci s'effectue de préférence par trai- tement approprié des surfaces 40. Par suite de la disposition de rainures et tenons 24, 28 radiaux entre les briques 22, on obtient un excellent ajuste- ment des différentes briques entre elles et on réalise un dis- positif qui résiste notamment à une pression latérale du corps de chauffe. On monte ensuite la deuxième rangée de briques 16, éven- tuellement de la même manière que décrit précédemment. Si, dans la première rangée de briques 14, immédiatement au-dessus du brûleur 10, certaines briques sont endommagées, dans le cas d'une construction portante exclusivement en bri- ques 22, il faudrait démolir l'ensemble de la construction portante, car les différentes briques 22 ne peuvent être enle- vées que radialement vers le haut; or, cette voie est bloquée par la deuxième rangée de briques 16, disposée au-dessus. Grâ- ce à la construction suivant l'invention, cet inconvénient peut être surmonté. Il est maintenant tout à fait possible d'enle- ver latéralement (axialement) tout d'abord les clés de voûte 36a, 36b, puis les briques de transition 32a, 32b, puis laté- ralement (tangentiellement) les briques de transition 32a, 32b ou les briques 22 endommagées, de les remplacer et d'ajuster ensuite la construction portante, de la manière décrite précé- demment. On réalise ainsi une économie de temps, de matériel et d'argent. REVENDICATIONS 1. Ensemble pour clé de voûte à monter dans la zone de tran- sition (30) entre deux sections (14a, 14b) d'une construction portante (14) voûtée, en briques (22) réfractaires, qui pré- sentent chacune une section transversale trapézoidale, vues latéralement et qui sont assemblées sur leurs faces correspon- dant à des briques (22) voisines, caractérisé en ce qu'il est prévu des dispositifs à rainure et tenon (24, 28) s'étendant à peu près radialement, constitué de deux briques de transition (32a, 32b) qui, sur leur face extérieure, adjacente à la der- nière brique (22a, 22b) de la section (14a, 14b) correspondan- te de la construction portante (14), présentent un profil de rainure ou tenon adapté à un assemblage par concordance de forme et sur leurs faces opposées présentent un gradin (34), s'étendant à peu près axialement, ainsi que d'au moins une clé de voûte (36a, 36b) dont la forme est telle qu'elle peut être insérée axialement, par concordance de forme, dans l'espace compris entre les briques de tansition (32a, 32b). 2. Ensemble pour clé de voûte selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la clé de voûte (36a, 36b) est en plusieurs parties. 3. Ensemble pour clé de voûte selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que la clé de voûte (36a, 36b) est partagéeen deux sections (36a, 36b) de construction semblable qui sont dis- posées symétriquement l'une par rapport à l'autre. 4. Ensemble pour clé de voûte selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les surfaces de contact (40) des clés de voûte (36a, 36b) sont planes. 5. Ensemble pour clé de voûte selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les clés de voûte (36a, 36b) peuvent être assemblées entre elles par concordance de forme. 6. Ensemble pour clé de voûte selon la revendication 5, ca- ractérisé en ce que les clés de voûte (36a, 36b) peuvent être assemblées par rainure et tenon. 7. Ensemble pour clé de voûte selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la ou les clés de voûte (36a, 36b) (vues radialement de l'extérieur vers l'in-- térieur) sont coniques. 8. Pnsemble pour clé de voûte selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les briques de transition (36a, 36b) ont une construction identique. 9. Ensemble pour clé de voûte selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les dispositifs à rainure et tenon des briques de transition (vus radialement de l'extérieur vers l'intérieur) se rétrécissent. 10. Ensemble pour clé de voûte selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les dispositifs à rainure et tenon des briques de transition (vus radialement de l'extérieur vers l'intérieur) présentent un gradin. 11. Construction portante en voûte, en briques (22) réfrac- taires présentant une section transversale se rétrécissant co- niquement, en direction radiale, de l'extérieur vers l'inté- rieur, les briques (22) étant assemblées entre elles par des dispositifs à rainure et tenon (24, 28) s'étendant radialement et s'étendant à partir de deux points d'appui opposés, sous la forme de deux sections (14a, 14b) de sens contraire, avec un ensemble pour clé de voûte (20), disposées entre les sections terminales libres (22a, 22b) des sections (14a, 14b) selon 1' une quelconque des revendications 1 à 10.