Brevet FR2664032A1 — publié le 19920103

Four à rouleaux La présente invention concerne un four à rouleaux pour la cuisson de produits céramiques, comportant un fond, deux parois latérales et une voûte qui enferment, ensemble, un canal de four en forme de tunnel, comportant une pluralité de groupes de chauffage le long du canal de four et une pluralité de rouleaux qui forment ensemble une voie à rouleaux s'étendant de l'entrée de four à la sortie de four. La cuisson des produits céramiques, notamment émaillés, pose toujours des problèmes de qualité portant notamment,sur l'aspect de l'émaillage. Les défauts de cuisson sont fréquemment, dus à l'atmosphère du four et, en particulier, à une chute de pression partielle dans le four ainsi qu'à des différences de température,dans les diverses parties du four. Par exemple, dans la zone du préfour, la montée en chaleur doit s'effectuer uniformément et en permanence. Mais, étant donné que les gaz de fumées chauds s'écoulent principalement dans la région supérieure du canal de cuisson, en raison des lois de la thermodynamique, il arrive, fréquemment, que les éléments situés à la partie inférieure aient une montée en température plus lente On a tenté de réduire ces problèmes, par une conduite adaptée des gaz de fumées à travers les fours équipés de brûleurs à mazout ou à gaz. Dans la zone de cuisson aussi, il est par- ticulièrement important que les brûleurs soient réglés de façon uniforme Il convient d'éviter des pointes de température, car celles-ci conduisent à des surchauffes locales En outre, il est nécessaire d'avoir une tempéra- ture de cuisson toujours constante, afin que la dureté des produits et, donc, les propriétés de l'émaillage, demeurent constantes. Dans le cas d'un empilage, c'est-à-dire d'un chargement compact, le refroidissement est particulièrement important, tandis qu'un chargement plus lâche peut être refroidi simplement et rapidement En cas de chargement compact, il est important d'avoir une réduction constante de la température dans la zone de refroidissement Là aussi il faut éviter des pointes de température. Si l'on utilise des brûleurs fonctionnant avec des combustibles fossiles, l'atmosphère du four varie, fréquemment, de manière incontrôlée, ce qui entraîne des défauts d'émaillage et,éventuellement même des déformations des produits à cuire. L'invention a pour but de perfectionner un four à rouleaux du type précité en ce qui concerne ses caracté- ristiques de cuisson et d'éviter les répercussions négatives indiquées ci-dessus sur le produit à cuire Ceci s'applique,notamment, à la cuisson de produits émaillés tels que la porcelaine, car l'émaillage constitue la partie la plus sensible aux fluctuations de température et d'atmo- sphère. L'invention repose sur la découverte selon laquelle cet objectif peut être atteint de manière étonnamment simple avec un four à rouleaux du type précité, par un chauffage indirect, réalisé au moins dans les zones sensibles du four, le transfert de chaleur se faisant uniquement par rayonnement L'invention permet, en même temps, de modifier la construction des fours à rouleaux connus, dans le sens de l'invention. Ce but est atteint suivant l'invention avec un four à rouleaux du type précité, par le fait qu'il est prévu une voûte intermédiaire en matériau bon conducteur thermique, au moins le long d'une partie du canal de four, à une certaine distance au-dessus de la voie à rouleaux et à une certaine distance au-dessous de la voûte de four et/ou à une certaine distance au-dessus du fond de four et à une certaine distance au-dessous de la voie à rouleaux, et en ce que les brûleurs prévus dans cette partie de four comme groupes de chauffage sont installés dans l'espace compris entre la voûte intermédiaire et la voûte de four et/ou dans l'espace compris entre la voûte intermédiaire et le fond de four. En d'autres termes, l'enceinte initiale du four est subdivisée en plusieurs parties, par une voûte intermédiaire Dans une partie, le produit à cuire traverse le canal de four sur les rouleaux comme jusqu'à présent- et dans l'autre partie,qui est, maintenant, séparée par la voûte intermédiaire, il se produit un chauffage indirect. Les brûleurs à mazout ou à gaz, orientés vers l'enceinte correspondante, chauffent l'espace compris entre la voûte intermédiaire et la voûte ou entre la voûte intermédiaire et le fond et cèdent la chaleur, par la voûte intermédiaire, uniquement sous forme de chaleur rayonnante dans l'enceinte de four proprement dite et donc au produit à cuire. Ceci permet d'obtenir non seulement un bon transfert de chaleur, mais, notamment, aussi d'uniformiser nettement la température sur la section transversale du four ou sur le produit à cuire. Il s'ensuit que, lors de la cuisson de l'émail de pièces céramiques, on observe une évaporation moins importante de l'émail, ce qui améliore non seulement son aspect, mais a, en même temps, un effet favorable sur l'environnement En effet, il s'évapore normalement, par exemple, des oxydes de plomb qui sont évacués vers l'ex- térieur avec les gaz de combustion et qui polluent l'atmosphère. Le brevet DE-PS 35 10 754 décrit certes aussi un four industriel pour la cuisson de produits céramiques, émaillés ou non, avec un transfert de chaleur reposant, au moins en partie, sur le rayonnement, mais qui s'effectue avec des brûleurs à rayonnement dirigés directement vers l'enceinte de four Ces brûleurs à rayonnement ont besoin d'énergie électrique qui est coûteuse En revanche, le four à rouleaux suivant l'invention peut fonctionner avec des groupes de chauffage classiques tels que des brûleurs à mazout ou à gaz. Les avantages décrits sont particulièrement sensibles dans les fours à rouleaux modernes dont la hauteur de construction est réduite et dont le canal de four est relativement large Dans ces fours, le produit à cuire n'est généralement transporté à travers le canal de four que sur une couche En conséquence, la chaleur rayonnante peut parvenir à travers la voûte intermédiaire sur le produit à cuire, par la voie la plus courte et chauffer celui-ci uniformément. Il faut donc que le matériau utilisé pour la voûte intermédiaire soit bon conducteur de la chaleur et qu'il présenteen même temps, une grande stabilité, afin de pouvoir surmonter de grandes largeurs de four A cet effet, les matériaux à base de carbure de silicium conviennent particulièrement bien, par exemple, le carbure de silicium recristallisé ou le carbure de silicium silicé par réaction. Si, selon une forme de réalisation avantageuse de l'invention, la voûte du four est constituée d'éléments en forme de plaques, il est parfaitement possibleavec les matériaux précitésde réaliser des éléments individuels de 2 à 3 m de longueur et de 0,50 à 1 m de largeur avec une épaisseur comprise entre 5 et 20 mm, ces éléments ne devant reposer que sur les bords, dans la région des parois latérales du four. Mais il est possible,aussi,de faire reposer les éléments sur des supports qui s'étendent sur la largeur du four, d'une paroi latérale à la paroi latérale opposée o ils sont ancrés. Pour obtenir une voûte de four aussi fermée que possible, selon une forme de réalisation avantageuse, il est prévu que les bords des éléments en forme de plaques, s'étendant perpendiculairement au sens du transport à travers le four, se recouvrent réciproquement Une forme de réalisation particulièrement simple prévoit de configurer les bords avec des parties saillantes et des parties en retrait correspondantes, à la manière d'un assemblage à rainure et languette. De cette façon, la voûte intermédiaire peut être absolument étanche en continu, de l'entrée à la sortie du four. Mais suivant le domaine d'application, il peut suffire, aussi, d'équiper seulement certaines zones du four avec une ou plusieurs des voûtes intermédiaires citées De préférence, ce sera le cas pour la zone de cuisson. Pour fermer l'enceinte de chauffe entre la voûte intermédiaire et la voûte de four ou entre la voûte intermédiaire et le fond de four, une autre forme de réalisation prévoit de fermer la zone de cuisson correspon- dante par des cloisons verticales, au début et/ou à la fin, vue dans le sens de transport du produit Il est bien évident que, dans ce cas, il faut prévoir des conduits d'évacuation des gaz qui évacuent l'air de combustion de l'enceinte considérée. Au lieu de prévoir un appui pour les plaques (voûte intermédiaire), celles-ci peuvent, aussi, être suspendues, lorsqu'elles sont placées au-dessous de la voûte du four. La configuration suivant l'invention ne porte pas atteinte au guidage des différents rouleaux; il peut s'effectuer de manière classique Généralement, les rouleaux sont prolongés vers l'extérieur, à travers les parois latérales du four et sont supportés,à cet endroit et entraînés par un ou plusieurs mécanismes d'entraînement. Par "four à rouleaux" on entend, aussi, suivant l'invention, les fours qui sont décrits, par exemple, dans le brevet DE- PS 35 15 856 ou dans la demande de brevet allemand P 39 31 301 8 Dans ce cas, le guidage des rouleaux ou le support des produits à cuire est assuré par le fond du four; dans ces formes de réalisation, seule une voûte intermédiaire placée au-dessous de la voûte du four entre en ligne de compte Mais l'idée de l'invention peut aussi, en principe, être réalisée dans les fours-tunnels classiques avec wagons de four, comme décrit précédemment. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit Trois modes de réalisation de l'invention sont représentés, à titre d'exemplesnon limitatif> sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un four à rouleaux avec voûte intermédiaire placée au- dessous de la voûte du four; la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un four à rouleaux avec voûte intermédiaire placée au- dessous de la voûte du four et au-dessus du fond du four, la figure 3 est une vue en coupe longitudinale du canal d'un four à rouleaux dans lequel une voûte intermédiaire est placée, uniquement, dans la zone de cuisson, au-dessous de la voûte du four. Sur ces figures, les mêmes composants sont désignés par les mêmes références. La référence 10 désigne le four à rouleaux dans son ensemble Celui-ci comporte un fond 19, des parois latérales 14, 15 et une voûte 20 qui enferment,ensemble,le canal de four 24 proprement dit. Entre la voûte de four 20 et le fond de four 19, s'étendent une pluralité de rouleaux 12 placés horizontale- ment, qui constituent, ensemble une voie à rouleaux Les rouleaux 12 traversent les parois latérales 14, 15 et sont montés et entraînés à l'extérieur, en 16. Le produit à cuire 18 est guidé de l'entrée de four 30, dans le sens du transport (flèche T), vers la sortie de four 32, sur les rouleaux 12. Selon la figure 1, il est placé au-dessous de la voûte de four 20,une voûte intermédiaire 34 qui s'étend, à une certaine distance de la voûte 20 et à une certaine distance des rouleaux 12 ou du produit à cuire 18, d'une paroi de four 14 à la paroi de four opposée 15 La voûte intermédiaire 34 est constituée d'une pluralité d'éléments 36 en forme de plaques en carbure de silicium recristal- lisé, qui présentent, ici, chacun une largeur (entre les parois de four) de 2 m et une longueur (dans le sens du transport T) de 50 cm Les bords, s'étendant transversale- ment au sens du transport, des éléments 36 en forme de plaques, sont pourvus de parties saillantes et de parties en retrait 38 correspondantes qui s'engagent les unes dans les autres, de manière à former une voûte intermédiaire 34 fermée qui (selon la figure 3) est limitée au début et à la fin (dans le sens du transport T) par des cloisons verticales 40, 42 qui s'étendent jusqu'à la voûte 20 et forment ainsi une enceinte de cuisson fermée 44. Chaque élément 36 en forme de plaque repose sur deux supports horizontaux 46 qui sont aussi en carbure de silicium recristallisé et qui s'étendent d'une paroi de four 14 à la paroi de four 15 opposée et sont ancrés chacun à cet endroit en 48. Comme le montre la figure 1, dans les deux parois de four 14, 15 sont placés des brûleurs 50 (repré- sentés de manière schématique seulement) qui se situent au- dessus du plan de la voûte intermédiaire 34 et sont ainsi dirigés vers l'enceinte 44 Les brûleurs 50 sont chauffés au gaz L'air contenu dans l'enceinte 44 est chauffé par. les brûleurs 50 et la chaleur est transmise par la voûte intermédiaire 34 dans le canal de four 24 et donc au produit à cuire 18 et ce exclusivement par rayonnement et uniformément sur toute la-section transversale du produit à cuire. L'air de combustion est évacué par un canal d'extraction (non représenté). L'exemple de réalisation de la figure 2 diffère de celui de la figure 1 en ce qu'il est prévu deux voûtes intermédiaires 34 La voûte intermédiaire supérieure 34 correspond pratiquement à celle de la figure 1; mais ici elle ne repose pas sur des supports 46; au contraire les différents éléments 36 en forme de plaques sont maintenus par des supports 52 qui sont également en carbure de silicium recristallisé et qui sont fixés d'une part, dans la voûte de four 20 et d'autre part, sur les éléments 36 en forme de plaques. Au-dessus du fond du four il est placé,en outre, une autre voûte intermédiaire 34; dans ce cass les éléments 36 en forme de plaques reposent sur des supports 54 qui sont fixés, dans le sens du transport T, au-dessous de la voûte intermédiaire 34, sur les faces intérieures des parois latérales 14, 15 Ces supports sont en carbure de silicium silicé par réaction. D'autres brûleurs 50 s'étendent, de la même manière que les brûleurs 50 décrits précédemment, dans la région des parois latérales 14, 15, de manière à être orientés dans l'enceinte 44 formée entre la voûte inter- médiaire inférieure 34 et le fond de four 19. Le four de la figure 2 est chauffé indirecte- ment à partir du haut et à partir du bas Le transfert de chaleur au produit à cuire 18 est ainsi rendu encore plus régulier. Dans la forme de réalisation de la figure 3, on voit que la voûte intermédiaire 34 ne s'étend que sur une partie du canal de four, à savoir dans la région de la zone de cuisson B, entre la zone de montée en chaleur (partie A) et la zone de refroidissement (partie K) Pour le reste, la construction et le fonctionnement du four suivant l'inven- tion ont déjà été décrits précédemment ou correspondent à des fours classiques C'est ainsi qu'il est prévu, par exemple, aussi, dans les autres zones du four, d'autres brûleurs à mazout ou à gaz ou des éléments de chauffage électriques. REVENDICATIONS 1 Four à rouleaux pour la cuisson de produits céramiques ( 18), comportant un fond ( 19), deux parois latérales ( 14, 15) et une voûte ( 20) qui enferment,ensemble, un canal de four ( 24) en forme de tunnel, comportant une pluralité de groupes de chauffage ( 50) le long du canal de four ( 24, 44) et une pluralité de rouleaux ( 12) qui forment, ensembleune voie à rouleaux s'étendant de l'entrée de four à la sortie de four ( 32), caractérisé en ce qu'il est prévu une voûte intermédiaire ( 34) en matériau bon conducteur thermiques, au moins le long d'une partie (B) du canal de four ( 24, 44), à une certaine distance au-dessus de la voie à rouleaux et à une certaine distance au- dessous de la voûte de four ( 20) et/ou à une certaine distance au- dessus du fond de four ( 19) et à une certaine distance au-dessous de la voie à rouleaux, et en ce que les brûleurs ( 50), prévus dans cette partie de four (B) comme groupes de chauffage, sont installés dans l'espace ( 44) compris entre la voûte intermédiaire ( 34) et la voûte de four ( 30) et/ou dans l'espace ( 44) compris entre la voûte intermédiaire ( 34) et le fond de four ( 19). 2 Four à rouleaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la(les) voûte(s) intermédiaire(s) ( 34) ne s'étend(ent) que dans la partie du canal de four ( 24, 44) formant la zone de cuisson (B) du four ( 10). 3 Four à rouleaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la(les) voûte(s) intermédiaire(s) ( 34) s'étend(ent) en continu de l'entrée de four ( 30) à la sortie de four ( 32). 4 Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'espace ( 44) formé entre la voûte intermédiaire ( 34) et la voûte de four ( 20) et/ou entre la voûte intermédiaire ( 34) et le fond de four ( 19), est fermé côté début et/ou côté fin, vu dans le sens de transport des produits à cuire ( 18). Four à rouleaux selon l'une quelconque des revenldications I à 4, caractérisé en ce que la(les) voûte(s) intermédiaire(s) ( 34) est(sont) formée(s) par des éléments ( 36) en forme de plaques. 6 Four à rouleaux selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments ( 36) en forme de plaques reposent sur des supports ( 46, 54) correspondants. 7 Four à rouleaux selon la revendication 6, caractérisé en ce que les supports ( 54) sont formés par des appuis qui sont placés sur les côtés intérieurs des parois latérales ( 14, 15) du four ( 10). 8 Four à rouleaux selon la revendication 6, caractérisé en ce que les supports ( 46) s'étendent horizontalement à partir d'une paroi latérale ( 14), transversalement à travers le canal de four ( 24), jusqu'à la paroi latérale ( 15) opposée et sont ancrés dans la région des parois latérales ( 14, 15), deux supports ( 46) au moins servant à loger chacun un élément ( 36) en forme de plaque. 9 Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments ( 36) en forme de plaques sont fixés aux extrémités libres, par des éléments de maintien ( 52) dépassant verticalement vers le bas de la voûte de four ( 20). 10 Four à rouleaux selon l'une-quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les éléments ( 36) en forme de plaques se recouvrent réciproquement sur leurs bords s'étendant transversalement au canal de four ( 24). 11 Four à rouleaux selon la revendication 10, caractérisé en ce que les éléments ( 36) en forme de plaques présentent, sur leurs bords s'étendant transversalement au canal de four ( 24), des parties en saillie et des parties en retrait ( 38-) correspondantes, destinées à former une voûte intermédiaire ( 34) fermée. 12 Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la(les) voûte(s) inter Tmdiaire(s) ( 34) ou ses (leurs) élémernts ( 36) et/ou les supports/éléments de maintien ( 46, 52, 54) sont réalisés dans un matériau céramique bon conducteur de la chaleur et résistant aux hautes températures. 13 Four à rouleaux selon la revendication 12, caractérisé en ce que les éléments ( 36) en forme de plaques et/ou les supports/éléments de maintien ( 46, 52, 54) sont en carbure de silicium, en carbure de silicium recristal- lisé ou en carbure de silicium silicé par réaction. 14 Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications 5 à 13, caractérisé en ce que les éléments ( 36) en forme de plaques ont une épaisseur comprise entre 5 et 20 mm. 15 Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'un conduit d'évacuation des gaz au moins part de l'espace ( 44) formé par la(les) voûte(s) intermédiaire(s) ( 34).