Brevet FR2798989A1 — publié le 20010330

La présente invention concerne les fours de cuisson et se rapporte plus particulièrement aux fours de cuisson de produits en caoutchouc. On connaît des fours de cuisson électrique dont le coût de construc tion est modéré mais dont le prix de revient d'exploitation est élevé. On connaît par ailleurs des fours de cuisson à gaz présentant une puissance consommée très importante et dont les inconvénients techniques sont les suivants : - faible isolation entraînant une consommation inutile, - évacuation des gaz de combustion dégagés par brûleur à gaz au travers du courant de chauffe, entraînant des risques de pollution des produits à cuire, - évacuation simultanée par tirage mécanique des vapeurs de cuisson dégagées par produit et des gaz de combustion dégagés par la chauffe en traînant une surconsommation d'énergie. Ceci rend nécessaire d'évacuer une grande quantité d'air chaud pour extraire les gaz brûlés même si le produit ne dégage pas de vapeur de cuisson, - veine d'air irrégulière sur la longueur du four entraînant une cuisson irrégulièrement répartie sur le produit pouvant provoquer des chocs thermiques, - tirage mécanique dépendant simultanément ou separément des va peurs de cuisson et des gaz de combustion rendant difficile réalisation de ré glages et l'optimisation de la cuisson. L'invention vise donc à remédier aux inconvénients des fours à gaz connus, en créant un four à gaz notamment pour la cuisson caoutchouc qui tout en étant prix de revient d'exploitation inférieur aux fours connus pré sente un rendement amélioré et des facilités de réglage des paramètres de cuis son. L'invention a donc pour objet un four de cuisson de produits en caout chouc comprenant des moyens de chauffage à gaz d'une zone cuisson à tra vers laquelle produit à traiter est déplacé, caractérisé en ce est formé de modules juxtaposés intégrés dans une ligne de fabrication comprenant chacun une enceinte convenablement isolée, un échangeur thermique a brûleur à gaz et des moyens pulsion et d'acheminement de l'air chauffé par l'échangeur ther mique vers une zone de cuisson du produit, le circuit de combustion du gaz de l'échangeur thermique étant séparé du circuit d'air chaud traversant la zone de cuisson. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - les moyens d'acheminement de l'air chaud vers la zone de cuisson comprennent des trajets d'amenée de l'air chaud de deux côtes de la zone de cuisson et un trajet d'évacuation de l'air par le milieu de la zone cuisson, - l'échangeur thermique de chaque module de four un échangeur en épingle chauffé par l'intérieur à l'aide d'un brûleur à gaz correspondant et les échangeurs de deux modules de fours voisins comportent des conduits d'éva cuation des gaz brûlés reliés à une cheminée commune, - les échangeurs thermiques sont symétriquement inversés au niveau des jonctions entre modules et les moyens d'alimentation en et d'extraction des gaz brûlés de deux modules voisins sont regroupés, - les moyens de propulsion et d'acheminement d'air chaud vers la zone de cuisson de chaque module comportent au moins une turbine de ventila tion entraînée par un moteur électrique et disposée près du fond l'enceinte du module en regard de trajets d'acheminement de l'air chaud délimites par des tô les de déviation de l'air chaud pour l'amener de part et d'autre la zone de cuisson, et des grilles de répartition de l'air chaud le long de la zone cuisson, - ladite zone de cuisson étant formée d'un tronçon de transporteur, les grilles de répartition de l'air chaud de cuisson sont disposées sur côtés dudit transporteur et il est prévu des prises d'air d'évacuation de l'air cuisson, dis posées au-dessous du tronçon de transporteur et traversant des trajets d'amenée de l'air chaud de cuisson audit transporteur, - l'enceinte de chaque module comporte une porte latérale d'accès de maintenance et une porte supérieure d'accès à la zone de cuisson et lesdites portes s'étendent sur toute la longueur dudit module, - il comporte en outre un dispositif de brûlage des fumées chargées de produits imbrûlés résultant du passage de l'air de cuisson sur le produit à chauf fer, ledit dispositif de brûlage étant relié à un conduit d'évacuation opposé à la porte latérale d'accès de maintenance, - ledit dispositif de brûlage comprend un conduit vertical dans lequel débouche un brûleur à gaz et un ventilateur de réglage du débit dispositif de brûlage, une cloche étant interposée dans le conduit vertical et formant avec ce lui-ci et une chambre qui l'entoure une chicane d'évacuation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnee uniquement à titre d'exemple et faite en se réferant aux dessins annexés, sur lesquels : - Fig.1 est un schéma de principe du four à gaz suivant l'invention; - Fig.2 est une vue en perspective avec arrachement partiel du four de cuisson suivant l'invention; et - Fig.3 est une vue en coupe suivant le plan 3-3 de la Fig.2. figure 1 montre le schéma de principe du four à suivant l'inven tion. four représenté schématiquement à la figure Icomporte plusieurs modules four 12,3,4 dont le nombre est fonction de la vitesse de défilement du produit a cuire déterminée par la vitesse de la ligne de fabrication située en amont et du temps de séjour nécessaire au produit pour effectuer sa cuisson. A chaque module 1 à 4 est associé un brûleur à gaz 6,7,8 alimenté en gaz par une conduite d'alimentation 9,10,11,12 et chauffant l'intérieur un échangeur thermique en acier inoxydable 13,14,15,16 formé tube en épin gle. Chaque brûleur produit à partir d'un mélange air-gaz, une flamme allongée à l'intérieur du tube qui véhicule ensuite les produits de combustion sans aucun contact avec l'extérieur du tube. Les produits de combustion sont aspirés par un ventilateur d'extraction en sortie du tube. Pour simplifier la construction du four, les échangeurs thermiques sont symétriquement inversés au niveau des jonctions entre les modules, ce qui per met de regrouper les conduites d'alimentation en gaz 9 et et les conduits d'extraction des gaz brûlés 17,18, 19 et 20 reliés à des cheminees d'évacuation 22,23 s'élevant au-dessus de la toiture. Comme indiqué plus clairement à la figure 2, chaque module com porte une enceinte 24,25,26 dans laquelle est monté l'échangeur 13,14,15 cor respondant. Chaque enceinte comprend, comme l'enceinte 25 représentée de fa çon plus détaillée à la figure 2, une porte latérale 27 d'accès en vue de la main- tenance four s'étendant au niveau des échangeurs 13,14,15,16 sur toute la longueur module. Elle comporte en outre une porte supérieure 28 d'accès à un tunnel de cuisson dans lequel est disposé un transporteur à rouleaux 29 porte par deux rails 30 disposé au-dessus de la région de l'échangeur thermique 1 L'ouverture des portes 28 permet un accès total sur toute longueur du four facilitant la maintenance de la zone de cuisson (nettoyage ou remplace ment tapis ou de rouleaux du convoyeur) et le guidage du produit à cuire lors lancement d'une campagne de fabrication. lieu d'un transporteur à rouleaux, il est possible d'utiliser un tapis perfore grillagé (non représenté). Dans la paroi de l'enceinte 25 opposée à la porte d'accès mainte nance disposée une turbine de ventilation 32 entraînée en rotation par un moteur electrique 33 muni d'une turbine de refroidissement 34 destinee à dissi per la chaleur transmise par l'arbre de transmission reliant la turbine ventila tion et moteur électrique et ayant une extrémité à l'intérieur du four une ex trémité l'extérieur du four. Ainsi on évite toute élévation de température excessive moteur électrique. turbine de ventilation 32, avantageusement réalisée en acier in oxydable, disposée dans la partie basse de la paroi de l'enceinte 26 opposée à la porte Entre la turbine 32 et la zone du transporteur à rouleaux sont dispo sées des toles de déflexion 35,36,37, par exemple en acier inoxydable qui défi nissent des trajets 38,39 d'air de chauffage matérialisés par des flèches corres pondantes, lesdits trajets 38,39 aboutissant de part et d'autre du transporteur à rouleaux 29 afin d'assurer un chauffage homogène du produit qu'il transporte et un trajet 40 de retour vers le fond de l'enceinte. Les trajets d'air de chauffage 38,39 débouchent sur des grilles latéra les 41 disposées de part et d'autre des rouleaux 29, tandis que le trajet de retour est défini par une série de prises d'air 44 situées au-dessous des rou leaux Les prises d'air 44 traversent le trajet 39 et aboutissent à la base l'enceinte entre les tôles de déflexion 36 et 37. On voit donc que le circuit d'amenée et d'évacuation de l'air de chauf fage du produit déplacé sur le transporteur à rouleaux 29 est indépendant du circuit de combustion du gaz dans les brûleurs. Les parois et les portes de l'enceinte 25 comme celles des autres en ceintes sont réalisées en un isolant formé de fibres en céramique à couches croisées disposées entre un revêtement intérieur 3la en tôle d'acier inoxydable et un revêtement extérieur 31 là en acier peint. Les portes telles que la porte latérale 27 et la porte supérieure 28 d'accès au tunnel de cuisson sont munies ainsi que leurs encadrements, joints respectifs 48,49 et 50,51 en tresses de fibres réfractaires. Les modules 1,2,3A sont reliés entre eux par des moyens d'assem blage de leurs enceintes avec interposition de joints d'isolation thermique appro priés (non représentés). Comme représenté à la figure 3, selon la nature, la quantité et la toxi cité des vapeurs de cuisson dégagées par le produit, un dispositif de brûlage 53 peut être installé en option sur un conduit d'évacuation 54. Un brûleur à gaz 57 est placé dans le conduit d'évacuation 54 et projette sa flamme dans le sens du flux. Une cloche 59 vient alors coiffer le conduit d'évacuation au-dessus du brû leur 57 formant ainsi une chambre de chauffe. Les gaz brûlés sont alors collectés autour de cette cloche 59 par une chambre 60 puis aspirés par un ventilateur d'extraction 58 au travers du conduit 61. Un hublot de visite 62 disposé dans chambre 60 permet de visualiser l'encrassement de celle-ci par des suies ou tres. Selon la nature et les caractéristiques du produit à cuire, un dispositif de régulation de l'hygrométrie de l'air chaud nécessaire pour la cuisson peut etre mis en place pour éviter tout dessèchement du produit à cuire ou pour modifier l'aspect en surface du produit après cuisson (brillance, aspect peau d'orange, etc ... ). Dès la détection d'un manque d'humidité de l'air de cuisson, une quantité d'eau réglable sera déversée dans un bac 63 posé sur le fond du four. Vévapo- ration de cette eau viendra alors rétablir la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air de cuisson à un taux d'hygrométrie réglable. Le fonctionnement du four est le suivant. Lorsqu'un produit à chauffer est présenté à l'entrée four, l'opérateur ouvre les portes supérieures 28 d'accès au tunnel de cuisson l'extrémité avant d'un produit à cuire en continu est placée dans le tunnel de cuisson. Puis, il re- ferme les portes 28. Le four ayant été au préalable réglé en fonction paramètres de cuisson du produit à traiter, il est mis en marche et le produit entraîné dans le transporteur à rouleaux 29 à la vitesse désirée compatible avec le temps de sé jour du produit dans le four. brûleurs à gaz 5,6,7,8 chauffent l'air entrant dans les échangeurs thermiques 14,15,16. Leurs flammes se propagent dans tubes en épingle des échangeurs et les gaz brûlés sont évacués par les cheminées 22,23 (Fig.1) sans qu'il y contact avec l'air de chauffage du produit. Pour chaque module 1 à 4, une turbine 32 aspire l'air chaud devant l'échangeur thermique 15 par son centre et le rejette sur toute sa périphérie. Au lieu d'une turbine 32, on peut en prévoir plusieurs. Le déflecteur 35 sépare alors le flux d'air pulsé en deux veines d'air 38 et 39 de débits identiques. veine d'air 38 guidée par les parois 31 a et traverse alors les grilles latérales 41 pour diffuser sa chaleur de façon régulière non brutale dans la zone de cuisson sur toute la longueur coté droit du four. même, la veine d'air 39 guidée par les parois et 36 traverse alors les grilles latérales 42 pour diffuser sa chaleur de façon régulière et non brutale dans zone de cuisson sur toute la longueur coté gauche du four. nombreuses prises d'air 44 situées sous le convoyeur 29 unissent alors les veines d'air 38 et 39 en une veine d'air 40 de retour vers l'échangeur thermique pour être à nouveau réchauffée. Lorsque le four est muni d'un dispositif de brûlage fumées, une partie du mis en mouvement par les turbines est évacuee l'enceinte du four par conduit 54 (Fig.3), les fumées sont brûlées dans conduit vertical 56 par le bruleur à gaz 57 et évacuées à travers la chicane formée la cloche 59 et la chambre 60 vers la cheminée 61 avec un débit qui est fonction de la vitesse de rotation du ventilateur 58. four qui vient d'être décrit présente vis à vis des fours connus, un certain nombre d'avantages. puissance qu'il consomme est à performances égales, inférieure à celle consommée par les fours classiques. construction modulaire du four permet la juxtaposition de modules et par consequent d'obtenir des fours de longueur adaptée à l'application envisa gée. distribution d'air est régulière et répartie de part et d'autre du - duit et sur longueur du four grâce à la présence de nombreuses turbines propulsion l'air de chauffage. L'agencement des échangeurs à l'intérieur du four évite toute perte chaleur. séparation du circuit de combustion et du circuit de chauffe permet de ne pas contaminer le produit chauffé. circuits étant indépendants, leurs réglages sont également inde- pendants sont simples à réaliser. vapeurs de cuisson sont évacuées par tirage mécanique, ce permet un renouvellement de l'air. Possibilité de réaliser une régulation proportionnelle de la chauffe plutôt qu'une régulation tout ou rien et ceci sur chaque tronçon du four. Possibilité de réaliser pour chaque tronçon du four, une température de cuisson différente. fait de pouvoir éliminer les imbrûlés par combustion permet miter les degagements d'imbrûlés et de réduire au minimum l'encrassement cheminées. disposition des brûleurs permet de réchauffer l'air qui les alimente et de réduire ainsi la consommation d'énergie. circuit très court entre les échangeurs thermiques et la zone cuisson réduit les pertes de chaleur. présence de portes de visite sur toute la longueur du four améliore son accessibilité. réalisation de la partie chaude du four en acier inoxydable amélio rer sa tenue a la corrosion. REVENDICATIONS 1. Four à gaz de cuisson en continu notamment de produits en caout chouc comprenant des moyens de chauffage d'une zone de cuisson (29) à tra vers laquelle le produit à traiter est déplacé, caractérisé en ce qu'il est formé de modules (1,2,3,4) juxtaposés intégrés au sein d'une ligne de fabrication et com prenant chacun une enceinte (24,25,26), convenablement isolée un échangeur thermique (13,14,15,16) à brûleur à gaz (5,6,7,8) et des moyens (32,33,35,36, 41,42) de propulsion et d'acheminement de l'air chauffé par l'échangeur thermi que vers une zone de cuisson (29) du produit, le circuit de combustion du gaz de l'échangeur thermique étant séparé du circuit d'air chaud traversant la zone de cuisson. 2. Four de cuisson suivant la revendication 1, caracterisé en ce que les moyens d'acheminement de l'air chaud également répartis et diffusés par des grilles long de la zone de cuisson comprennent des trajets (38,39) d'amenée de l'air chaud de deux côtés de la zone de cuisson (29) et un trajet (40) d'éva cuation l'air par le milieu de la zone de cuisson. 3. Four de cuisson suivant l'une des revendications 1 2, caractérisé en ce l'échangeur thermique (13,14,15,16) de chaque module de four est un échangeur à tube en épingle chauffé par l'intérieur à l'aide d'un bruleur à gaz cor respondant (4,5,6J) et en ce que les échangeurs (13,14,15,16) deux modules de fours voisins comportent des conduits (17,18,19,20) d'évacuation des gaz brûlés reliés à une cheminée commune (22,23). 4. Four de cuisson suivant la revendication 3, caracterisé en ce que les échangeurs thermiques sont symétriquement inversés au niveau des jonc tions entre modules et les moyens d'alimentation en gaz et d'extraction des gaz brûlés deux modules voisins sont regroupés. 5. Four de cuisson suivant l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce les moyens de propulsion et d'acheminement d'air chaud vers la zone de cuisson de chaque module comportent au moins une turbine de ventilation (32) entrainée par un moteur électrique (33) et disposée près du fond de l'en ceinte module en regard de trajets d'acheminement de l'air chaud délimités par tôles (35,36) de déflexion de l'air chaud pour l'amener de part et d'autre de la zone de cuisson, et des grilles (41,42) de répartition l'air chaud le long de la zone de cuisson. 6. Four cuisson suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ladite zone de cuisson de chaque module étant formée tronçon de trans porteur (29), les grilles (41,42) de répartition de l'air chaud cuisson sont dis posées sur les côtes dudit transporteur et en ce qu'il est prevu des prises d'air (44) d'évacuation l'air de cuisson, disposées au-dessous tronçon de trans porteur et traversant l'un des trajets d'amenée de l'air chaud de cuisson audit transporteur. 7. Four cuisson suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'enceinte de chaque module comporte une porte latérale (27) d'accès de maintenance une porte supérieure (28) d'accès à la zone de cuisson et lesdites portes s'etendent sur toute la longueur dudit module. 8. Four de cuisson suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (56,57,58,58,59,60,61) de brûlage des fumées chargées de produits imbrûlés résultant du passage l'air de cuisson sur le produit à chauffer, ledit dispositif de brûlage étant relie a un conduit d'éva cuation (54) opposé à la porte latérale (27) d'accès de maintenance. 9. Four de cuisson suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ledit dispositif de brûlage comprend un conduit vertical (56,61) dans lequel dé- bouche un brûleur ' gaz (57) et un ventilateur (58) de réglage du débit du dispo sitif de brûlage, cloche (59) étant interposée dans le conduit vertical (56,61) formant avec chambre (60) qui l'entoure, une chicane d'evacuation.