Brevet FR2952422A1 — publié le 20110513

Paroi supérieure pour four industriel fonctionnant à température élevée Domaine technique de l'invention L'invention est relative à une paroi supérieure, de type plafond ou voûte, pour 10 four industriel fonctionnant à température élevée, comprenant : une structure externe de support, un garnissage interne réfractaire constitué par des rangées adjacentes de briques réfractaires préfabriquées, et une pluralité de dispositifs de suspension raccordant chacun une 15 brique correspondante, à la structure externe de support. État de la technique Les fours industriels fonctionnant à des températures élevées, par exemple 20 supérieures à 1000°C, possèdent une paroi supérieure délimitant la partie supérieure de l'enceinte ou chambre exposée aux températures élevées. La paroi supérieure peut avoir une forme plane pour former un plafond ou une forme gauche, par exemple arrondie pour constituer une voûte. 25 Le garnissage interne est généralement constitué par un réseau de briques réfractaires préfabriquées réparties sur une couche en rangées adjacentes. Le jeu entre les briques doit être uniforme et nécessite un montage très précis car la protection thermique en dépend. 30 Une technique connue pour suspendre les briques consiste à utiliser des dispositifs de suspension connectés par leur partie supérieure à une5 structure de support très rigide constituée par un maillage de poutres primaires en forme de profilés métalliques sous lesquelles sont suspendues orthogonalement des poutres secondaires en forme de profilés métalliques. Les poutres primaires et secondaires présentent une section en I par exemple, mais les poutres secondaires comportent pour le moins deux décrochements latéraux servant d'accrochage à des suspentes portant chacune une brique réfractaire. Chacune de ces suspentes constitue un dispositif individuel de suspension tel que mentionné ci-dessus. Le nombre de suspentes correspond au nombre de briques réfractaires utilisées, tandis que le nombre de poutres secondaires est égal au nombre de rangées adjacentes formant le garnissage interne. Les suspentes sont montées par coulissement le long des poutres secondaires et chaque brique réfractaire est montée sur la suspente correspondante par un coulissement colinéaire. Des moyens de fixation sont également nécessaires pour monter les poutres secondaires sur les poutres primaires. Il ressort de ce qui précède qu'une telle structure de support (poutres primaires, poutres secondaires, moyens de fixation des poutres secondaires sur les poutres primaires) présente l'inconvénient de représenter un poids considérable, renforcé par la présence de très nombreux dispositifs de suspension. D'autre part, le montage de l'ensemble de la paroi supérieure requiert beaucoup d'opérations successives, le rendant fastidieux et complexe, cet inconvénient étant renforcé par le poids excessif des éléments manipulés. De plus, le montage des briques sur les poutres secondaires par l'intermédiaire de suspentes coulissant sur les briques et sur les poutres secondaires dans deux directions colinéaires a pour effet de créer une fixation sensiblement rigide dans les autres directions. Il peut en résulter l'apparition de contraintes mécaniques importantes sous l'effet des forces de dilatation thermique lors de la montée en température, susceptible d'entraîner des fissures dans certaines zones du garnissage voire une déformation permanente de la structure de support. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à proposer une alternative de paroi supérieure pour four industriel fonctionnant à température élevée qui soit moins lourde, qui facilite le montage, qui améliore la tenue du garnissage et qui réduise au minimum les contraintes mécaniques et thermiques. La paroi supérieure selon l'invention est remarquable en ce que la structure externe de support adopte une forme de plaque rigide, en ce que chacune desdites briques raccordées aux dispositifs de suspension est équipée d'une saillie d'accrochage aménagée du côté de la structure externe de support, et en ce que chaque dispositif de suspension comporte d'une part une agrafe de retenue en forme d'étrier complémentaire auxdites saillies d'accrochage pour un engagement par coulissement, et d'autre part une attache fixée à la face intérieure de la plaque et portant l'agrafe en autorisant un mouvement relatif multidirectionnel de l'agrafe par rapport à l'attache. Une structure de support en forme de plaque présente un poids et une complexité nettement améliorées en comparaison de l'art antérieur mettant en oeuvre les poutres primaires et secondaires et leurs moyens de fixation. La nécessité de manipuler un nombre réduit de pièces différentes permet logiquement de simplifier le montage. De plus, le montage de l'agrafe de retenue dans l'attache permet de constituer un dispositif de suspension autorisant un mouvement relatif multidirectionnel de l'agrafe par rapport à l'attache. II en résulte une minimisation des concentrations de contraintes mécaniques et thermiques dans le garnissage interne, ainsi que dans la structure de support. La tenue mécanique et thermique de l'ensemble de la paroi supérieure est préservée et la durée de vie rallongée. La liberté de mouvement des agrafes de l'ensemble des dispositifs de suspension permet 3 d'offrir plus globalement une liberté de mouvement de l'ensemble du garnissage. Selon un mode de réalisation préférentiel présentant l'avantage certain de sa simplicité, l'attache est constituée par une patte en forme de oméga, dont les pieds sont fixés à la face intérieure de la plaque pour délimiter une boucle fermée en combinaison avec la plaque. Une technique possible consiste à souder les pieds de la patte en forme de oméga à la face intérieure de la plaque. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue de côté en coupe d'un exemple de paroi supérieure selon l'invention, les figures 2 et 3 représentent respectivement de côté et de face l'un des dispositifs de suspension visibles sur la figure 1, les figures 4 et 5 représentent respectivement de face et de côté l'une des briques d'assise de la figure 1, et les figures 6 et 7 sont des vues respectivement de face et de côté d'un exemple de brique intermédiaire utilisable pour la construction de la paroi supérieure de la figure 1, en combinaison des briques d'assise des figures 4 et 5. Description d'un mode préférentiel de l'invention La figure 1 illustre un exemple de paroi supérieure 10 selon l'invention, de type plafond ou voûte, pour four industriel fonctionnant à température élevée. Cette paroi délimite hermétiquement la partie supérieure d'une enceinte ou chambre exposée aux températures élevées, par exemple supérieures à 1000°C. La notion de « intérieur » concerne une direction vers le bas tournée vers cette enceinte ou chambre, et de manière opposée, la notion de « extérieur » est relative à une direction vers le haut orientée du côté opposé à l'enceinte ou chambre. En référence à la figure 1, la paroi supérieure 10 comprend une structure de support 11 externe, portant un garnissage interne 12 réfractaire. Le garnissage interne 12 est constitué par des rangées adjacentes de briques réfractaires préfabriquées. La répartition des rangées adjacentes est telle que des rangées de briques d'assise 13 (figures 4 et 5) alternent avec des rangées de briques intermédiaires 14 (figures 6 et 7). Les briques d'assise 13 sont raccordées à la structure de support 11, au contraire des briques intermédiaires 14 qui sont portées de part et d'autre par les rangées adjacentes de briques d'assise 13. Les briques intermédiaires 14 sont ajustées hermétiquement entre deux rangées voisines de briques d'assise. Le jeu entre les briques d'assises entre elles et avec les briques intermédiaires, et le jeu entre les briques intermédiaires entre elles, doivent être uniformes car la protection thermique conférée par le garnissage interne 12 en dépend. D'autre part, un garnissage interne 12 à plusieurs couches de briques réfractaires superposées est envisageable. Les briques d'assise 13 (figures 4 et 5) supportées par les dispositifs de suspension 15 forment des rangées parallèles et placées à distance les unes des autres. Dans sa partie supérieure tournée vers l'extérieur, chaque brique d'assise est pourvue d'une saillie d'accrochage 16 aménagée du côté de la structure externe de support 11. D'autre part, un premier profilage 17 équipe ses faces latérales pour sa relation mécanique sans jeu avec les faces latérales des briques intermédiaires 14 (figures 6 et 7), et un deuxième profilage 18 est prévu sur ses faces longitudinales pour sa relation mécanique avec les faces longitudinales des briques d'assise 13 adjacentes dans la même rangée. De même, un premier contre-profilage 19 équipe les faces latérales des briques intermédiaires 14 pour coopérer avec les premiers profilage 17 des briques d'assise 13 adjacentes, et un deuxième contre-profilage 20 est prévu sur ses faces longitudinales pour sa relation mécanique avec les faces longitudinales des briques intermédiaires 14 adjacentes dans la même rangée. Il en résulte que pour assurer la suspension de l'ensemble des briques réfractaires (d'assises 13 et intermédiaires 14), au moins une partie des briques 13, 14 est raccordée à la structure de support 11 par l'intermédiaire d'une pluralité de dispositifs de suspension 15. Seules les briques d'assise 13 sont raccordées à la structure de support 11 dans l'exemple représenté. Chacun des dispositifs de suspension 15, décrits plus loin, raccorde une brique d'assise 13 correspondante, à la structure externe de support 11. La suspension de chaque brique raccordée à la structure 11, c'est-à-dire chaque brique d'assise 13 dans l'exemple particulier, peut être réalisée au moyen d'au moins deux dispositifs de suspension 15 décalés dans la direction longitudinale d'alignement des briques correspondant à l'orientation de la rangée. Conformément à l'invention, la structure externe de support 12 adopte une forme de plaque rigide, en ce sens qu'elle constitue une surface pleine globalement dépourvue d'ouvertures au contraire des structures de support de l'art antérieur formées par un maillage de poutres primaires et secondaires. Chacune desdites briques 13 raccordées aux dispositifs de suspension est équipée d'une saillie d'accrochage 16 aménagée du côté de la structure externe de support 11. Chaque dispositif de suspension 15 comporte d'une part une agrafe de retenue 21 en forme d'étrier complémentaire auxdites saillies d'accrochage 16 pour un engagement par coulissement dans la direction longitudinale, et d'autre part une attache 22 fixée par exemple par soudage à la face intérieure de la plaque et portant l'agrafe 21. Les formes et dimensions respectivement de l'agrafe 21 et de l'attache 22 dans leurs zones de contact sont configurées de sorte à autoriser un mouvement relatif multidirectionnel de l'agrafe 21 par rapport à l'attache 22. Selon un mode particulier de réalisation, l'attache 22 est constituée par une patte en forme de oméga, dont les pieds 23 sont fixés à la face intérieure de la plaque formant la structure 11, pour délimiter une boucle fermée 24 en combinaison avec cette plaque. À titre d'exemple, les pieds de la patte en forme de oméga sont soudés à la face intérieure de la plaque, mais d'autres moyens de fixation peuvent être utilisés dans sortir du cadre de l'invention. En référence à la figure 2, le sommet du oméga comporte un méplat d'appui 25 pour constituer une liaison appui-plan d'un méplat d'appui 26 de l'agrafe de retenue 21. Ce type de liaison présente l'avantage d'autoriser le mouvement relatif multidirectionnel de l'agrafe 21 dans la boucle fermée de l'attache 22. L'agrafe de retenue 21 et l'attache 22 peuvent avantageusement être en acier inoxydable pour améliorer la résistance aux conditions extérieures de gaz et de température. Par exemple un matériau réfractaire martensitique peut être utilisé, par exemple de type répondant à la norme AISI 310. La plaque formant la structure de support 11 peut adopter une forme plane ou gauche, et peut être constituée par des tôles assemblées et soudées bord à bord.30 Un procédé de montage du dispositif de suspension 15 consiste à enfiler l'agrafe de retenue 21 dans l'attache 22 associée avant la fixation par soudage de celle-ci sur la plaque constituant la structure de support 11. Ensuite les saillies d'accrochage 16 sont engagées par coulissement longitudinal dans les agrafes en forme d'étrier. Pour cela, l'extrémité distale de chacune des branches de l'étrier peut être pourvue d'un ergot 27 convergeant en direction de l'autre branche. Ces ergots 27 viennent s'introduire dans des encoches latérales 28 complémentaires. Les encoches 28 bordent la partie inférieure de la saillie d'accrochage 16. Le matériau réfractaire utilisé pour la fabrication des briques d'assise et intermédiaire 13, 14 peut être choisi pour être dense (c'est-à-dire choisi pour résister aux températures envisagées) ou de surcroît thermiquement isolante.15 Revendications1. Paroi supérieure (10), de type plafond ou voûte, pour four industriel fonctionnant à température élevée, comprenant : une structure externe de support (11), un garnissage interne (12) réfractaire constitué par des rangées adjacentes de briques réfractaires (13, 14) préfabriquées, et une pluralité de dispositifs de suspension (15) raccordant chacun une brique (13) correspondante, à la structure externe de support (11), caractérisée en ce que la structure externe de support (11) adopte une forme de plaque rigide, en ce que chacune desdites briques (13) raccordées aux dispositifs de suspension (15) est équipée d'une saillie d'accrochage (16) aménagée du côté de la structure externe de support (11), et en ce que chaque dispositif de suspension (15) comporte d'une part une agrafe de retenue (21) en forme d'étrier complémentaire auxdites saillies d'accrochage (16) pour un engagement par coulissement, et d'autre part une attache (22) fixée à la face intérieure de la plaque et portant l'agrafe (21) en autorisant un mouvement relatif multidirectionnel de l'agrafe (21) par rapport à l'attache (22). 2. Paroi selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'attache (22) est constituée par une patte en forme de oméga, dont les pieds (23) sont fixés à la face intérieure de la plaque pour délimiter une boucle fermée en combinaison avec la plaque. 3. Paroi selon la revendication 2, caractérisée en ce que les pieds (23) de la patte en forme de oméga sont soudés à la face intérieure de la plaque. 930 4. Paroi selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le sommet du oméga comporte un méplat d'appui (25) pour une liaison appui-plan d'un méplat d'appui (26) de l'agrafe de retenue (21). 5. Paroi selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'agrafe de retenue (21) et l'attache (22) sont en acier inoxydable.