Brevet FR2649785A1 — publié le 19910118

SUPPORT POUR MATERIEL A CUIRE EN CERAMIQUE Le matériel à cuire en céramique et les produits de céramique fine en particulier, tels que la porcelaine sont fabriqués sur un support approprié selon le cas, appelé matériel d'enfournement, et sont cuits dans un four continu tel qu'un four à tunnel ou dans un four discontinu tel qu'un four à chariot. Pour empiler le matériel de cuisson en étages superposés, le matériel d'enfournement est utilisé sous forme de plaques et de décrochements qui ensemble forment un cadre pour recevoir le matériel à cuire. A part cela, le fait que de telles constructions mécaniques ne soient pas très stables et s'effondrent fréquemment au cours de leur transport sur les chariots dans le four, un chargement et un déchargement automa- tiques des produits céramique, aussi bien soient-ils, sont exclus. Ceci est valable pour l'utilisation de ce que l'on appelle des cases qui sont ajustées à la dimension du ma- tériel à cuire. Avec le développement des fours à cuisson rapide, on a franchi le pas, en ne cuisant qu'une couche, ce qui signifie que les articles sont les uns à côté des autres, et ne s'empilent plus les uns sur les autres. Seuls les supports appropriés sont alors nécessaires. Les dimensions typiques du passage du four d'un tel four à cuisson rapide sont: 3 à 5 m de large, 10 à 50 cm de hauteur. Ceci fait naître le problème qu'aucun support d'une seule pièce avec une telle largeur n'existe pour cette disposition, ce qui signifie que le support pour le matériel à cuire doit être monté à partir de plusieurs plaques individuelles. De ce fait, dans la zone de contact entre les fonds individuels, il existe des arêtes et des décrochements de sorte que le produit à cuire n'a plus de surface de support absolument plane. En outre, dans le cas de fond à grande surface, il existe un risque accru de contraintes thermiques, au cours du passage dans le four. D'après le brevet DE 28 44 281, on connaît un support pour matériel céramique à cuire qui est construit comme un peigne, dans lequel la partie dorsale des peignes est engagée dans des rainures de profilés, qui s'appuient sur le fond du chariot du four. Ainsi, la disposition des "dents" du peigne doivent être de telle façon que leurs extrémités libres sont disposées dans un plan horizontal. Le montage compliqué et la faible stabilité mécani- que de cette disposition sont désavantageux. En outre, l'écartement entre chaque rangée de structures portantes est ajusté en fonction du produit à cuire. Dans le brevet DE 35 16 490, il est proposé que le matériel d'enfournement céramique soit subdivisé en un constituant céramique cuit et un constituant fibreux. Ainsi le corps de la plaque cuite en forme de segment doit être maintenu en position stable dans les rainures ou les gorges traditionnelles du mat fibreux. Le matériel à cuire est posé sur la partie supérieure de la plaque. Bien qu'un tel matériel d'enfournement puisse aussi trouver cedit mode d'utilisation pour les fours à cuisson rapide, il existe en cela un désavantage majeur de cette disposition en ce sens que le matériel d'enfournement et en particu- lier l'agencement du corps de la plaque doit être réalisé en une structure fibreuse,ce qui signifie qu'au cours du traitement des différents produits à cuire, les plaques doivent être à chaque fois déplacées. De même, quand un tel déplacement de la plaque peut être automatisé par un robot, comme le suggère le brevet DE 35 15 490, un inconvenient majeur de cette proposition réside dans le fait que chaque déplacement représente un coût en temps et en argent et qu'il existe un risque de détérioration méca- nique de la plaque. Le but de l'invention est un matériel d'enfourne- ment, c'est-à-dire un support pour disposer un matériel céramique à cuire qui supprime l'inconvénient précité Le support doit en particulier être constitué de telle sorte qu'il permette une utilisation universelle indépen- dante de chacun des produits à cuire et avec un chargement et un déchargement automatiques. L'invention repose sur la découverte que l'on peut supprimer les désavantages précités parle fait que les supports à grande surface connus de l'état de la technique sont à présent constitués d'une multiplicité d'éléments mosaiqués rassemblés, qui sont en effet positionnés ensemble, permettant pourtant une certaine mobilité re- lative entre eux. De cette façon, les déformations linéaires ther- miques sont transférées aux petits fragments de mosaique, le contrôle étant technique, sans plus. En outre, l'invention a mis en évidence qu'avec un support fait d'une combinaison de mosaiques, les éléments individuels de mosaique sont construits de telle façon qu'il se forme une sorte de "lit de fakir" avec l'avantage qu'entre chaque tige individuelle dressée verticalement, les gaz du four peuvent circuler. De cette façon, les produits à cuire sont placés en une monocouche uniformément parcourus de tous côtés par les gaz du four et, de ce fait, chauffés et cuits non seule- ment plus vite, mais uniformément. Le phénomène "pieds froids" fréquemment observé avec les procédés tradi- tionnels de cuisson utilisant le matériel d'enfourne- ment classique est éliminé. Le céramiste appelle "pieds froids" les parties du produit à cuire qui sont les moins pénétrées. A ce sujet, il s'agit par exemple de la partie inférieure d'un produit à cuire, qui, au milieu du chariot du four, est en contact direct avec le plateau du four et pour cette raison, difficilement accessible pour les gaz du four. L'invention décrit, dans son mode de réalisation le plus général, un support pour du matériel céramique à cuire fait d'une pluralité d'éléments indéformables au-dessus de la température maximale de cuisson qui chacun se présente se dressant à partir du fond, en leur partie basale inférieure, et s'étendant vers le haut en forme de tige et dont les têtes servant de surface por- tante au produit à cuire, s'alignent les unes avec les autres, et selon lequel les éléments sont positionnés les uns contre les autres au moins au niveau de leur partie basale et selon lequel des espaces libres sub- sistent entre les parties supérieures. Une caractéristique essentielle de l'invention réside dans la construction mosalquée du support à partir d'éléments individuels. - Il est également essentiel que ces éléments soient constitués par deux parties principales et se présentent à partir d'une partie inférieure basale qui détermine la position de chaque élément, alors que la partie supé- rieure constitue d'un côté une surface de contact pour le matériel à cuire, et a, simultanément, en vertu de sa forme, une configuration d'espaces libres pour la circulation des gaz du four. La configuration de la partie basale et la pré- sentation des éléments individuels les uns avec les autres, peuvent être obtenus par différents moyens. La partie basale et son élément peuvent avoir un contact direct l'un avec l'autre. Dans ce cas, on propose une surface de section polygonale comme par exemple une forme alvéolaire. Il y a alors, pour les six surfaces de la partie basale, les surfaces correspondantes des six éléments voisins. De cette manière, il découle une position quasi "in situ" des éléments entre eux. Il est bien entendu qu'une telle juxtaposition peut être réalisée avec par exemple des sections carrées ou circulaires, et pour laquelle on préfère toutefois une forme de section des éléments avec laquelle on obtient, dans l'ensemble, une surface plus ou moins continue. De même, il est préférable que les parties basales soient assemblées- dans un réceptacle approprié par un moyen de maintien dont le matériau est résistant à la température. Ce moyen de maintien peut être une plaque ou un mat céra- mique, et en particulier, un mat céramique fibreux. Au contraire de la réalisation selon le DE 35 16 490, les éléments individuels sont disposés selon une répartition statistiquement uniforme les uns par rapport aux autres, ce qui sera détaillé plus loin. Les parties supérieures peuvent présenter plus ou moins de sections de forme quelconque. Il est toutefois essentiel que leur section soit choisie de telle manière qu'entre chaque partie voisine, il subsiste un espace libre, de telle manière qu'après la mise en contact de l'article à cuire il subsiste en dessous, un système de passages au travers duquel les gaz du four peuvent librement circuler. De cette façon, la possibilité de travailler exclusivement avec le brûleur supérieur du four est garantie. Etant donné qu'il n'est pas exclu que, pendant le trajet dans le four, à tout instant une partie du matériau à cuire s'effrite ou qu'une impureté, par exemple du brûleur, soit transportée sur le matériel à cuire, il est proposé que l'espace libre entre les parties supérieures des éléments soit comblé par un matériau résistant à la température, comme par exemple un mat céramique fibreux, de telle sorte que de telles particules étrangères tombent sur ce mat et ne puissent pas pénétrer entre deux surfaces voisines. Les parti- cules étrangères posées sur le mat fibreux peuvent être facilement aspirées hors du four, ultérieurement. Au cours de leur trajet dans le four, les éléments peuvent être traités à différentes températures. Pour supprimer la contrainte mécanique entre les parties basales des éléments individuels, on suggère que les éléments soient complètement ou au moins pour la partie basale, constitués d'un matériau avec un faible coeffi- cient de dilatation thermique, mais il n'y a pas de matériau qui soit pratiquement exempt de dilatation thermique, et l'invention décrit une réalisation avan- tageuse selon laquelle, entre les parties basales des éléments individuels ou groupes d'éléments, un joint de dilatation est placé et le cas échéant, les éléments sont constitués d'un matériau résistant à la température et réversiblement compressible tel qu'un mat fibreux de céramique. Ainsi, les joints de dilatation doivent être de préférence étroits et la stabilité des éléments complètement assemblés, r.on menacée. Le choix du matériau des éléments qui dépend des parties individuelles sera défini en fonction du mode de réalisation. Aussi, on propose de réaliser la partie basale de l'élément en un matériau calorifuge et la partie supérieure de l'élément formant une tige en un matériau thermo-conducteur. De ce fait, on gagne une isolation thermique supplémentaire vers le bas en direction du moyen de déplacement comme par exemple le chariot du four, alors que les parties supérieures des éléments formant une tige peuvent facilement absorber la chaleur circulant entre elles, et doivent la transférer au matériel à cuire. Sur ce principe, on peut suggérer que les parties formant une tige soient constituées en un corps creux. Comme matériaux, on dispose entre autres, de l'oxyde d'aluminium, du carbure de silicium, du carbure de silicium recristallisé, SiSiC, du dioxyde de zirco- nium ou du dioxyde de titane. Les éléments individuels peuvent être coulés ou moulés. Les parties moulées ont l'avantage d'avoir une densité élevée et de ce fait une dilatation thermique amoindrie. Les éléments indivi- duels sont rangés les uns à côté des autres,par exemple sur le chariot du four. Dans un récepteur conve - nable,les éléments individuels sont rangés morceaux par morceaux les uns à côté des autres sur le chariot du four, par exemple, et une fois pour toute. En même temps, la hauteur des éléments et en particulier la surface de la section des parties supérieures sera ajustée au matériel à cuire. Avec la porcelaine, on dispose d'une hauteur des éléments au total entre 5 et 15 cm, et la partie basale constitue environ la moitié de la hauteur totale. Avec une section circulaire, le diamètre de la partie supérieure des éléments doit se situer entre 0,5 et 1,5 cm, et pour laquelle l'écartement libre entre les parties supérieures est de préférence de 0,3 à 1,0 cm, de sorte que n'importe quel matériel à cuire puisse être posé tout simplement sur un support réalisé selon l'invention Pour empêcher l'adhésion ou le frittage du matériel à cuire sur la surface de contact des éléments, les surfaces supérieures des éléments peuvent être avanta- geusement pourvuesd'un isolant séparant les deux surfaces qui, par exemple pour chaque nouveau cycle du four, est dispensé, projeté ou collé. D'autres caractéristiques se dégagent des sous- revendications aussi bien que des autres -éléments du brevet. L'invention sera détaillée ci-dessous au moyen des dessins représentant différents exemples de mise en oeuvre de l'invention, selon lesquels les figures des vues les plus claires sont schématisées avec un fort grossissement. Elles montrent: - Figure la: une vue de côté d'un élément indi- viduel - Figure lb: une vue dans le plan au-dessus de l'élément de figure la, - Figure 2: une vue en perspective d'un support ayant une pluralité d'éléments, - Figure 3: une coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation d'un support avec le matériel à cuire posé dessus, - Figure 4: une coupe verticale d'un four à cuisson rapide avec un chariot du four sur lequel est disposé un support, - Figure 5: une forme alternative de réalisation d'un support. Sur les figures, les constituants identiques ou correspondant à la même action sont décrits avec les mêmes numéros de référence. Conformémentauxfiguresla,lb, l'élément 10 est constitué d'une partie basale inférieure 12 de section hexagonale en forme alvéolaire et une partie supérieure en forme de tige à section circulaire. Figure lb laisse voir que la surface de la section de la partie basale 12 est plus grande que la surface de la section de la partie supérieure 14. La partie supérieure 14 a la forme d'un cylindre creux alors que la partie basale 12 est pleine. Une pluralité d'éléments 10, telle que montrée en figure 2 est disposée sur le support et contre chacune des six surfaces des parties basales 12, une surface des éléments voisins 10 est placée de telle sorte que l'on obtient une structure de formes alvéolaires as- semblées pour la partie basale 12 à l'intérieur d'un cadre 18 avec un fond. Le cadre 18 en forme de caisson est constitué d'un matériau résistant à la température, comme par exemple SiC, A1203. Les constituants peuvent aussi être fabriqués avec un matériau céramique fibreux résistant à la température. Par le fait que les éléments 10 ont la même construction, les parties basales 12 forment entre elles un fond 22 plus ou moins plein, à partir duquel se dressent les parties 14 en forme de tige. Les surfaces supérieures des éléments 10 s'étendent dans un plan qui sert de surface de contact au matériel céra- mique à cuire( figure 3). Près du matériel à cuire en place, il subsiste en permanence un espace libre 28 entre les parties pointues 14. Il est essentiel que l'espace libre 28 soit disponible à l'horizontal de l'avant vers l'arrière et de gauche à droite de façon à ce que les gaz du four puissent circuler librement quand, par exemple, un support est transporté sur un chariot du four, dans un four à cuisson rapide. Dans ce cas, le matériel à cuire 26 n'est pas seulement traité par les gaz de cuisson par le dessus, mais aussi par le dessous, et de cette manière, un traite- ment thermique particulièrement intensif et uniforme est obtenu. Le matériel est convenablement entouré des gaz de cuisson, partout de manière uniforme. Les dimen- sions des éléments 10 et en particulier des espaces libres entre les parties supérieures 14 sont détermi- nées spécifiquement selon l'application, c'est-à-dire de telle sorte que les petites pièces comme les larges puissent être disposées,sans risques, sur les surfaces supérieures des éléments 10 voisins. L'espace libre des éléments est déterminé si réduit que même avec une mise en place automatique des constituants, il existe toujours au moins trois points d'appui pour chacun des articles à disposer. Par exemple, dans le cas d'un four de cuisson de la porcelaine, on se renseignera de la pièce la plus petite comme par exemple des coquetiers pour la détermination de la forme et de la grandeur des éléments et il en découle que de grosses pièces comme des assiettes, des tasses ou des cafetières peuvent être,sans problème, posées sur les éléments, en reposant sur un nombre convenablement élevé d'éléments. Selon le matériau qui constitue en particulier la partie basale 12, il peut se produire une dilatation thermique du matériau de la matrice dans la partie cor- respondant à la zone de cuisson du four. Grâce à la couche mince entre les éléments, il peut survenir une contrainte mécanique entre des éléments, à cause des hautres températures atteintes en cet endroit. En vue de ceci, il est proposé de prévoir tous les cinq ou dix rangs, par exemple, des éléments 10, un joint de dilatation dans lequel est placé un mat céramique fi- breux compressible, de sorte que la dilatation puisse être facilement tolérée sans problèmes. De même, il est aussi souhaitable de prévoir un joint de dilatation convenable dans la zone du cadre 18, par exemple sur sa périphérie. Figure 3 montre une forme de réalisation d'un support 16 selon laquelle un mat fibreux céramique 32 est placé entre la face supérieure 30 de la partie basale 12 et la partie supérieure dont la hauteur est minime par rapport à la hauteur de la partie supérieure 14 en forme de tige, de telle sorte que ce mat fibreux 32 ne dépasse pas, dans la zone supérieure. Le mat fibreux doit empêcher les particules étrangères qui, par exemple, se forment par effritement du matériel à cuire 26, de tomber directement sur la partie basale 12 et selon le cas, dans la zone de contact avec les éléments 10 voisins et causer à cet endroit une con- trainte mécanique entre les éléments 10. De telles particules tombent à présent sur la surface supérieure du mat fibreux 32 et peuvent être époussetées ou aspirées après que le support ait été retiré hors du four. Le mat fibreux sert simultanément d'isolant thermique par rapport au fond 20. Figure 4 Montre la disposition d'un support 16 sur un chariot de four 32, qui sur ses bords est monté étanche par rapport aux parois 34, 36 du four 38 par un emboîtement approprié. La figure laisse voir que les brûleurs 40 localisés dans les parois latérales 34, 38 et les brûleurs 40 sont environ à la hauteur des articles à cuire 26, ce qui signifie que le four fonctionne exclu- sivement avec lesdits brûleurs. On peut renoncer à un brûleur inférieur, c'est-à- dire à un brûleur placé sous le matériel à cuire, en raison de la configuration des supports 16 selon l'in- vention, car un transfert de chaleur est aussi assuré au travers de l'espace libre dans la région sous l'élé- ment à cuire 26. La construction du four est ainsi sim- plifiée dans son ensemble et l'énergie thermique néces- saire est réduite. Le support 16 représenté en figure se différencie du support selon figure 2 en ce sens que les parties basales 12 des éléments 10 ne sont pas en contact direct les unes avec les autres et ne sont pas maintenues en position par ce moyen, mais sont au contraire enfichées dans un mat céramique fibreux. On choisit un mat céramique fibreux de densité relativement élevée pour garantir un positionnement sûrdes éléments 10. Selon cette forme de réalisation, on peut renoncer à un mat fibreux indépendant 32 tel que représenté en figure 3. En outre, avec le support selon figure 5, on obtient les mêmes avantages que ceux précédemment énoncés; on crée de nouveau, entre les parties supérieures formant tige 14, un espace libre pouvant être librement traversé, au travers duquel les gaz du four peuvent circuler, de manière à ce que le matériel à cuire 26 soit également chauffé par le dessous. Dans la mesure o on le souhaite, on peut prévoir sur le chariot du four un seul support 16. De même, il est possible de réaliser plusieurs supports quasiment comme des modules et de les juxtaposer. - REVENDICATIONS - 1. Support pour du matériel céramique à cuire (26) avec une multiplicité d'éléments (10) qui résistent à une température supérieure à la température maximale de cuisson, chacun étant constitué par une partie basale inférieure placée sur un fond (20), et une partie formant une tige (14) s'étendant au-dessus, et dont les surfaces supérieures servant de surface de contact du matériel à cuire s'alignent les unes avec les autres, selon lequel les éléments sont au moins pour leur partie basale (12) placés dans un plan et ménagent un espace libre entre les parties supérieures. 2. Support selon la revendication 1, selon lequel les parties basales (12) des éléments (10) présentent une surface de section plus large que chacune des parties supérieures (14) correspondantes. 3. Support selon la revendication 1 ou 2, selon lequel les parties basales (12) et/ou les parties su- périeures (14) présentent une surface de section plu- riangulaire. 4. Support selon la revendication 3 selon lequel les parties basales (12) et/ou les parties supérieures (14) présentent une surface de section alvéolaire. 5. Support selon l'une des revendications 1 à 4, selon lequel les parties supérieures (14) présentent une section circulaire. 6. Support selon l'une des revendications 1 à 5, selon lequel les parties basales (12) des éléments (10) sont juxtaposées les unes contre les autres. 7. Support selon l'une des revendications 1 à 6, selon lequel des joints de dilatation sont ménagés entre les parties basales (12) des éléments individuels (10) ou de groupes d'éléments. 8. Support selon la revendication 7, selon lequel les joints de dilatation sont comblés par un matériau résistant à la température et reversiblement compressibles. 9. Support selon la revendication 8, selon lequel les joints de dilatation sont comblés par un matériau céramique fibreux. 10. Support selon l'une des revendications 1 à 5, selon lequel les parties basales (12) sont placées dans un plan, dans des logements appropriés (42) d'une struc- ture de maintien (44) constituée d'un matériau résistant à la température. 11. Support selon la revendication 10, selon lequel la structure de maintien (44) est constituée d'une plaque ou d'un mat céramique. 12. Support selon la revendication 11, selon lequel la structure de maintien (44) est constituée d'un mat céramique fibreux. 13. Support selon l'une des revendications 1 à 12, selon lequel les espaces libres (28) entre les parties supérieures pointues (14) forme de tige (14) sont comblés par un matériau résistant à la température dans la région voisine des parties basales (12), matériau au-dessus duquel les éléments (10i émergent vers le haut ( en di- rection du matériel placé). 14. Support selon la revendication 13, selon lequel l'espace libre (28) est comblé partiellement par un ma- tériau céramique fibreux. 15. Support selon l'une des revendications 1 à 14, selon lequel les parties basales (12) des éléments (10) sont constituées d'un matériau calorifuge et les parties supérieures pointues (14) sont constituées d'un matériau thermoconducteur. 16. Support selon l'une des revendications 1 à 15, selon lequel chacun des éléments (10) est constitué par deux parties, et la partie supérieure pointue (14) est juxtaposée à la partie basale (12) correspondante à un engagement positif. 17 Support selon l'une des revendications 1 à 16, selon lequel la partie supérieure pointue, au moins, est formée comme un corps creux. 18. Support selon l'une des revendications 1 à 17, selon lequel les éléments (10) sont totalement ou par- tiellement constitués d'un matériau céramique résistant à des hautes températures, tel que A1203, SiC, SiC re- cristallisé, SiSiC, ZRO2 ou TiO2. 19. Support selon l'une des revendications 1 à 18, selon lequel les éléments (10) sont des pièces coulées ou moulées. 20. Support selon l'une des revendications 1 à 19 selon lequel les surfaces supérieures (24) des éléments (10) sont revêtues d'un matériau qui constitue une cou- che résistante à la température séparant le matériel céramique disposé (26). 21. Support selon l'une des revendications 1 à 20, selon lequel plusieurs éléments (10) (groupes d'éléments) constituent des niveaux différents de surfaces, selon leurs surfaces supérieures (24). 22. Application d'un support selon l'une des reven- dications 1 à 21, comme support pour la porcelaine dans un four à grand feu pour céramique.