Brevet FR2700838A1 — publié le 19940729

L'invention concerne un four travaillant de façon périodique (discontinue) pour cuire des pièces se présen- tant en particulier sous forme de barres. Par le concept de pièces se présentant en forme de barres, on entend des pièces, en particulier céramiques, dont la longueur est un multiple de leur largeur et de leur épaisseur En font partie, par exemple, les tubes, barres, poutres ou analogues Un cas d'application spécial, auquel l'invention n'est cependant pas limitée, est un four périodique destiné à la cuisson de rouleaux pour des fours à rouleaux. De tels rouleaux peuvent présenter une longueur de plusieurs mètres Ils sont composés par exemple, de A 1203 Selon le matériau, il est nécessaire d'atteindre des tempé- ratures de cuisson allant jusqu'à 15000 C, en partie allant jusqu'à 1700 C. Selon un état de la technique, connu dans la pratique, de tels rouleaux sont confectionnés sur des moyens auxi- hlaires de cuisson, formant supports, et cuits dans un four a chariotfoyer ou un four à chambre Selon la longueur des rouleaux, ces supports eux-mêmes sont placés dans le four, ou bien disposés sur un chariot du four. L'orientation des rouleaux sur les supports est alors verticale parce qu'une cuisson horizontale est impossible, du fait de la tendance à la déformation du matériau cérami- que. Du fait cependant, justement dans le cas d'application souhaitée, que l'on vise une précision élevée (stabilité dimentionnelle) des rouleaux, pendant et après la cuisson, on va alors prendre en compte le fait que l'on ne peut obtenir par l'intermédiaire des moyens de cuisson auxiliai- res (supports), d'une part, qu'une densité d'occupation non satisfaisante et que, d'autre part, il va falloir chauffer et refroidir conjointement une grande masse, que constituent les moyens de cuisson auxiliaires Il en résulte une con- sommation d'énergie notable Du fait que les cycles de cuisson de tels rouleaux peuvent durer jusqu'à deux jours et que le prélèvement du produit cuit ou sa remise en place dans le four va nécessiter encore un jour à 1 jour 1/2, la performance pouvant être obtenue dans un tel four est éga- lement insatisfaisante. En partant de l'état de la technique, l'invention a pour but de mettre à disposition un four périodique pour la cuisson de pièces se présentant en particulier sous forme de barres, permettant d'atteindre une densité d'occu- pation élevée, de simplifier la mise en place et de dimi- nuer la consommation d'énergie. A l'inverse de la confection connue jusqu'ici et s'effectuant sur des supports, l'invention a pour base l'idée de cuire les produits destinés à être cuits en les maintenant suspendus. Du fait cependant qu'également dans le cas d'une con- fection à l'état suspendu des pièces, la mise en place et le prélèvement du produit cuit nécessitent une dépense notable du point de vue technique et du temps passé, l'invention prévoit simultanément de réaliser le four avec un plafond de four amovible De cette manière, le plafond de four, avec les pièces confectionnées y étant accrochées, peut être soulevé après achèvement de la cuisson et pivoté pour l'emmener en un endroit situé à l'extérieur du four. Tandis qu'alors, à l'extérieur du four, s'effectuent le prélèvement du produit cuit et la remise en place, paral- lèlement à cela, en cas de besoin, on peut placer un deu- xième plafond de four avec des pièces déjà préconfectionnées, sur les parois de four, et l'on peut effectuer un autre cycle de cuisson. En particulier, concernant la dernière forme de réa- lisation citée, il y a alors suppression pratiquement to- tale des temps morts entre les différents cycles de cuisson. Selon sa forme de réalisation la plus générale, l'invention concerne un four périodique pour la cuisson de pièces se présentant en particulier sous forme de barres, avec les caractéristiques suivantes: le plafond de four peut être enlevé des parois latéra- les (comprenant également la porte de four) du four, une pluralité d'ancrages s'étendent depuis le plafond de four, vers le bas, (en direction de l'enceinte de four), des moyens de maintien s'étendent entre des ancrages voisins en vue de supporter, de façon suspendue, les pièces à cuire. Concernant un mode de réalisation pratique de ce four, l'invention propose diverses formes de réalisation. Il est d'abord prévu de suspendre le plafond de four à un bâti support disposé au-dessus et à côté du four On peut, par l'intermédiaire de ce bâti support, soulever le plafond de four, le faire pivoter latéralement (de préfé- rence après ouverture de la porte, le long de l'ouverture de porte) et, après remise en place avec du produit à cuire le ramener au-dessus du four et le replacer sur les parois du four. A ce sujet, il est particulièrement avantageux que l'on puisse déplacer le bâti support hydrauliquement, pneumatiquement ou électriquement Du fait que les diffé- rentes parties en forme de barres telles qu'allant faire encore l'objet d'une explication plus détaillée ci-après - ne peuvent être fixées rigidement aux ancrages, le bâti support, stable en soi, offre l'avantage d'un déplacement exempt de-secousse du plafond de four entre le four et le site de montage. Le plafond de four peut être construit à partir de segments céramiques, les segments étant fixés sur des supports disposés par dessus, eux-mêmes articulés de nouveau au bâti support. La fixation des segments sur les supports s'effectue alors de nouveau par suspension Le mode de construction des segments et la fixation suspendue au support présentent l'avantage qu'en cas de besoin,des segments individuels peu- vent être changés entre les cycles de cuisson du fait que tous les éléments de construction sont fixés entre eux de façon amovible. Concernant l'agencement des ancrages, différentes pos- sibilités de réalisation s'offrent également à l'homme de l'Art En principe, il est possible d'articuler directement les ancrages à la face inférieure du plafond de four Du fait que les ancrages cependant doivent supporter une force de traction notable en cas d'une occupation correspondante, cette force va se transmettre de manière correspondante au plafond de four Ceci nécessiterait un dimensionnement cor- respondant du plafond de four Dans la mesure o ceci est impossible ou bien n'est pas souhaité, l'invention prévoit une forme de réalisation visant à faire passer les ancrages depuis l'extérieur à travers le plafond de four Les ancrages peuvent alors être fixés amovibles au- dessus du plafond de four directement ou indirectement sur les supports, ou sur le bâti support. De petites tolérances, entre les ancrages et les évi- dements correspondants ménagés dans le plafond de four, sont alors prises en compte Il s'est cependant avéré que la perte d'énergie afférente est minimale en comparaison des avanta- ges que l'on peut obtenir avec le four. Les ancrages mêmes peuvent être composés d'éléments en forme de barres, par exemple de tubes ronds ou rectangulaires (parallélépipédiques) Ils peuvent également présenter des profils creux. Concernant le matériau pour réaliser de tels ancrages, on dispose par exemple du carbure de silicium recristallisé, ou bien de matériau à base de saphir. Les ancrages sont confectionnés à une distance déter- minée les uns par rapport aux autres, la distance entre les ancrages étant cependant de préférence chaque fois identique De manière correspondante, le plafond de four présente une pluralité d'ouvertures de passage. Selon une variante de réalisation, les ancrages sont composés d'éléments se présentant sous forme de plaques. Dans ce cas également, ils peuvent être fabriqués en les matériaux précités. La fixation des ancrages sur les supports ou sur le bâti support peut s'effectuer de différentes manières Par exemple, les ancrages peuvent présenter sur la section d'extrémité libre supérieure des perçages à travers les- quels on peut enficher des tiges. Sur leurs extrémités libres, pénétrant dans l'enceinte de four, les ancrages sont réalisés de telle manière qu'ils peuvent supporter des moyens de maintien correspondants destinés aux pièces en forme de barres à cuire Dans le cas le plus simple, les ancrages présentent à cet effet à leurs extrémités inférieures un épaississement Si, par exemple, quatre ancrages sont disposés aux angles d'une surface carrée ou rectangulaire, on peut placer sur ces épaississements, entre eux, un moyen de maintien corres- pondant, carré ou rectangulaire, par exemple une plaque pourvue de perçages Les pièces en forme de barres à cuire peuvent alors être guidées à travers les perçages des moyens de maintien et ancrées au- dessus de ces moyens de maintien, de sorte qu'elles pendent librement vers le bas. Ce mode d'ancrage peut, par exemple, s'effectuer également par le fait que les pièces présentent, à leur extrémité libre supérieure, un perçage traversant radial, à travers lequel on enfile une tige Ces tiges peuvent être compo- sées d'un matériau cuit, de la meme qualité que les pièces à cuire. De même, il est également possible, en particulier en cas d'utilisation d'éléments d'ancrage sous forme de pla- ques, de disposer, entre des ancrages voisins, des moyens de maintien en forme de barres disposés à distance les uns des autres et entre lesquels les parties à cuire sont ensuite disposées et sur lesquels ils sont fixés, sus- pendus, de la manière décrite plus haut. Les moyens de maintien précités doivent puisqu'ils se trouvent dans l'enceinte de four être composés de ma- tériau présentant une résistance correspondante à la tem- pérature et une stabilité mécanique Ici, également, on peut utiliser par exemple, des matériaux à base de carbure de silicium. Le plafond de four lui-même, respectivement ses seg- ments, peuvent être construits à partir d'un matériau fi- breux céramique Il est cependant également possible de maçonner le plafond de four ou ses segments, les segments étant alors reliés les uns aux autres de manière connue. En plus, un plafond de four ainsi-maçonné, ou bien ses segments, peuvent être recouverts en face inférieure ou supérieure par un matelas de fibres. Le choix du matériau du plafond de four dépend entre autres, également de la température de cuisson nécessaire dans le four Ainsi, on utilise aujourd'hui des matériaux fibreux pour des températures de four atteignant au maximum 16000 C Un plafond de four maçonné, dont les briques sont, par exemple, construites à base de corindon sphérique creux, peut également être utilisé pour des températures élevées. Pour obtenir, du fait de la pose amovible du plafond de four sur les parois de four, tout aussi bien une étanchéité suffisante, un perfectionnement de l'invention prévoit de raccorder le plafond de four par rapport aux parois de four, de façon étanche au gaz, par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité. Les avantages du four selon l'invention sont évidents: la consommation de moyens de cuisson auxiliaires est ré- duite à un minimum Les moyens de cuisson auxiliaires ne sont plus composés que des ancrages, ainsi que des moyens de maintien tendus entre les ancrages De cette manière, il n'y a plus qu'une très faible quantité de moyens de maintien à chauffer et refroidir pendant le processus de cuisson Ce faisant, la consommation d'énergie peut être diminuée d'au moins 20 % De plus, le confectionnement (mise en place de garnissages) du four est notablement simplifié Comme expliqué ci- dessus, en cas d'utilisation de deux plafonds de four, on peut chaque fois faire une mise en place pendant que l'autre plafond de four repose sur le four et que le four fonctionne. Le confectionnement du plafond de four s'effectue à l'extérieur du four, en un endroit facilement accessi- ble Ainsi, les pièces à cuire (par exemple des rouleaux pour des fours à rouleaux) peuvent être prélevés à l'ex- térieur du four après cuisson, depuis le plafond de four, et l'on peut accrocher un nouveau produit à cuire Les avantages en résultant, qui sont une diminution des temps d'arrêt du four, agissent également positivement sur les coûts d'ensemble de l'installation de four Le four peut être en fonctionnement permanent, faisant que sa capacité de traitement est accrue Egalement, la densité d'occupa- tion peut être encore accrue du fait de la disposition suspendue et de la suppression des supports utilisés dans l'état de la technique. L'invention est expliquée ci-après plus en détails, à l'aide d'un exemple de réalisation. La figure unique représente une vue en coupe vertica- le, dans un four selon l'invention, avec un bâti support afférent. Le four présente un fond de four 10, quatre parois de four 14 équipées de brûleurs 12 (dont une paroi présente une porte de four) et un plafond de four désigné dans son ensemble par le numéro de référence 16. Le plafond de four 16 est composé de segments 16 a. Chaque segment 16 a est composé d'une pluralité de briques 18 collées les unes aux autres Les segments sont recouverts en face supérieure et inférieure chacun d'un matelas de fibres céramique 20. Entre les différentes briques des segments 16 a, sont fixées des pattes métalliques 22 qui pénètrent vers le haut, au-dessus des paquets de briques et du matelas de fibres 20 Des trous sont ménagés dans la section, fai- sant saillie vers le haut, des pattes 22 Des barres 24, s 'étendant horizontalement, sont passées dans ces trous et des tirants 26, s'étendant verticalement, sont fixés aux barres 24 Les tirants 26, à leur tour, sont fixés à leurs extrémités supérieures sur des poutres 28 s'étendant horizontalement et parallèlement au plafond de four 16 et reposant extérieurement sur des supports 30 en U orientés chaque fois par couple les uns vers les autres. Comme on le voit sur la figure, les supports 30 s'étendent dans le plan du dessin Chaque segment 16 a du plafond de four 16 est maintenu par une paire de supports 30. Le dessin permet en outre de voir que des supports 30 voisins présentent des segments 16 a voisins espacés les uns par rapport aux autres à une distance dont le rôle et la fonction vont encore être expliqués plus en détails ci-après. Les supports 30 prennent appui extérieurement sur des supports profilés 32, s'étendant parallèlement au plan du dessin et fixés à leur tour sur un bâti support 34 entou- rant le plafond de four 16 et le saisissant par le dessus. Le bâti support 34 fait saillie en bordure au-dessus du plafond de four et y est soutenu sur des vérins hydrau- liques non représentés en détails Les vérins servent à soulever le bâti support 34 et, ainsi, le plafond de four 16 suspendu au bâti support 34, depuis les parois latérales 14, respectivement à le mettre en place sur les parois la- térales 14 A cette fin, un joint d'étanchéité de pourtour, non représenté en détails ici, est disposé dans la zone de liaison entre plafond de four 16 et paroi latérale 14. L'interstice constitué entre les supports 30 voisins de segments 16 a voisins sert, entre autres, à supporter des tirants 36 qui dépassent à leurs extrémités libres des supports 30 et pénètrent vers le bas par des ouvertu- res 38 correspondantes, ménagées dans le plafond de four 16, pour arriver dans l'enceinte de four 40. Les tirants 36 présentent, dans la section d'extré- mité libre supérieure, des perçages à travers lesquels sont passées les tiges à l'aide desquelles les tirants 36 sont maintenus dans la zone de deux supports 30 correspondants. A l'extrémité libre inférieure, les tirants 36 pré- sentent des épaississements 36 a servant à supporter des poutres 42 Tant les tirants 36 qu'également les poutres 42 sont composés de carbure de silicium recristallisé. Dans la direction du plan du dessin se situent une pluralité de tirants 36, voisins les uns des autres, dans un même plan, une poutre 42 reposant sur les saillies 36 a correspondantes, entre chaque fois une paire de tirants 36 voisins, situés dans le plan du dessin ou dans le plan parallèle au plan du dessin. La distance entre les tirants 36 (perpendiculairement au plan du dessin) et, ainsi, l'espacement entre les pou- tres 42,est choisie telle que les rouleaux 44 à cuire peu- vent être passés à travers l'interstice constitué entre des poutres 42 voisines Les rouleaux 44 dont, pour des raisons de meilleure visibilité, seuls deux ont été représentés ici, passent par leur extrémité supérieure, donc sur la poutre 42 et y présentent un perçage à travers lequel est enfi- chée une tige reposant de son côté extérieurement sur des poutres 42 voisines. De cette manière, on obtient un confectionnement sus- pendu des rouleaux 44 entre des poutres 42 voisines Il est visible que l'on peut disposer de cette manière, une plura- lité de rouleaux 44 les uns à côté des autres entre des poutres voisines Selon le dimensionnement de l'enceinte de four 40 et la longueur des rouleaux 44, ceux-ci finissent, par leur extrémité libre inférieure, à une distance détermi- née au-dessus du fond de four 10. C'est dans cet état que les rouleaux 44 sont cuits, notamment d'une manière connue en soi. Après cuisson (et après le refroidissement) les vérins hydrauliques sont activés, soulevant vers le haut vertica- lement le plafond de four 16, notamment d'une distance per- mettant de désolidariser le plafond de four par rapport aux parois latérales La porte de four est ouverte Dans cet état, le bâti support 34 et, ainsi, le plafond de four 16 avec les rouleaux 44 suspendus entre les poutres 42 sont déplacés latéralement à travers la porte de four, vers un lieu de prélèvement A cet endroit, les rouleaux 44 cuits peuvent être prélevés de nouveau et les rouleaux 44 non cuits peuvent être suspendus de nouveau de la manière con- nue. Dans la mesure o ceci est souhaité pour des raisons de capacité, il est dans le cadre de l'invention de guider, pendant le démontage et la remise en place des rouleaux 44, un deuxième plafond de four 16 ayant été préconfectionné au préalable, dans le sens inverse à celui décrit cidessus, au-dessus de l'enceinte de four 40, et de le faire descen- dre sur les parois de four 14, afin de procéder à une cuis- son pendant l'opération de démontage/remise en place On peut, de cette manière éviter les temps morts pour le four. 1 1 REVENDICATIONS - 1 Four à fonctionnement périodique, notamment pour la cuisson de pièces se présentant en forme de barres, caracté- risé en ce qu'il présente les caractéristiques suivantes 1 1 le plafond de four ( 16) peut être enlevé des parois latérales ( 14) du four, 1.2 une pluralité d'ancrages ( 36) s'étendent depuis le plafond de four ( 16), vers le bas, (en direc- tion de l'enceinte de four), 1 3 des moyens de maintien ( 42) s'étendent entre des ancrages ( 36) voisins en vue de supporter, de façon suspendue, les pièces à cuire. 2 Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plafond de four ( 16) est suspendu à un bâti support ( 34) disposé au-dessus et à côté du four. 3 Four selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le plafond de four ( 16) est composé de segments ( 16 a) céramiques et les segments ( 16 a) sont fixés sur des supports ( 30) disposés au-dessus d'eux, eux- mêmes articulés à leur tour sur le bâti support ( 34). 4 Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que les segments ( 16 a) sont fixés suspendus aux supports ( 30). Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ancrages ( 36) pénètrent depuis l'extérieur à travers le plafond de four ( 16)-. 6 Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ancrages ( 36) sont fixés amovibles directement ou indirectement sur les supports ( 30). 7 Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les ancrages ( 36) sont composés d'éléments en forme de barres. 8 Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les ancrages ( 36) sont composés d'éléments se présentant sous forme de plaques. 9 Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les ancrages ( 36) sont réalisés à leurs extrémités libres pénétrant dans l'enceinte de four ( 40) avec un épaississement ( 36 a) destiné à supporter les moyens de maintien ( 42). Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens de maintien ( 42 a) sont composés des éléments en forme de barres dans lesquels, ou entre lesquels sont fixées, suspendues, les parties à cuire. 11 Four selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisé en ce que le plafond de four ( 16) est compo- sé en un matériau fibreux céramique. 12 Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le bâti support ( 34) est déplaça- ble hydrauliquement, pneumatiquement ou électriquement et est réalisé de telle façon que le plafond de four ( 16) pou- vant être soulevé des parois de four ( 14) peut être ensuite déplacé dans une position extérieure au voisinage du four. 13 Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le bâti support ( 34) est déplaça- ble le long d'un trajet passant par l'ouverture de porte du four. 14 Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le plafond de four ( 16) peut être refermé de façon étanche au gaz par rapport aux parois de four ( 14), par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité. 15 Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les ancrages ( 36) et/ou les moyens de maintien ( 42) sont en carbure de silicium recristallisé ou de saphir.