Brevet FR2976543A1 — publié le 20121221

La présente invention concerne la conception des wagons destinés au transport de produits dans les fours, notamment les fours à hautes températures des industries céramiques et plus particulièrement la conception de la structure porteuse nommée châssis desdits wagons. De manière connue, les produits céramiques devant être transformés thermiquement dans un four de cuisson sont supportés par des structures mobiles généralement appelées wagons de four, les produits à cuire étant posés sur la face supérieure desdits wagons. Chaque wagon peut être décrit de manière simplifiée par la superposition ~o de deux zones distinctes. D'une part, la zone supérieure destinée à recevoir les produits à cuire est constituée d'un ensemble de matériaux réfractaires et isolants. Cette zone supérieure n'est pas l'objet de la présente invention et elle est désignée dans la suite par le terme de « dalle supérieure ». D'autre part une structure généralement métallique nommée par la suite châssis. 15 Ledit châssis a pour fonctions de supporter la masse totale du wagon chargé ou non de produits à cuire et de répartir cette charge à quelques zones d'appuis tout en conservant ses caractéristiques géométriques, en particulier, la planéité de la face supportant la dalle supérieure. Lesdites zones d'appuis sont généralement équipées de roues destinées à 20 faciliter le déplacement du wagon sur la voie du four et sur les voies extérieures au four où ledit wagon est chargé des produits à cuire et déchargé des produits après leur cuisson. Pour une meilleure compréhension des contraintes de fonctionnement sont données, à titre d'information, quelques données numériques concernant les wagons 25 de four. La surface d'un wagon de four peut dépasser 60 mètres carrés. Les températures de cuisson sont pour les produits céramiques comprises entre 800° C et 1400° C. La contrainte de planéité nécessaire aux systèmes de chargement et de déchargement automatiques des produits sur ledit wagon est de l'ordre d'un centimètre pour la surface totale d'un wagon. 30 De telles contraintes nécessitent une conception particulièrement stable et une fabrication précise des châssis. D'une manière connue, les châssis sont généralement constitués d'un assemblage de plusieurs nappes superposées de profilés standards tels que : IPN, IPA, UPN, UPA, T, cornières. 35 Chaque nappe est formée de plusieurs profilés, généralement de même section et disposés parallèlement. 2 Sous la nappe inférieure, sont définies les zones d'appuis sur lesquelles sont fixées les roues. Par-dessus cette première nappe, une seconde nappe de profilés orthogonaux à ceux de la nappe inférieure délimite une surface plane représentant 5 globalement la surface finale du wagon. Les profilés des deux nappes prennent le nom de longerons lorsqu'ils sont alignés dans la direction du déplacement du wagon sur les voies, et de traverses lorsqu'ils sont orientés perpendiculairement au déplacement du wagon sur les voies. Un ensemble de profilés ceinture la structure ainsi crée afin de délimiter les ~o contours périphériques du wagon. Dans la plupart des cas, un assemblage de tôles recouvre totalement les profilés de la nappe supérieure formant ainsi une surface continue sur laquelle on dispose ensuite la dalle supérieure. La section des profilés standards de chacune des nappes, leur nombre et 15 leurs positions sont calculés d'une part, pour obtenir la moindre déformation sous les contraintes de chargement dues à la masse du wagon et des produits et d'autre part, pour répartir cette charge totale entre les zones d'appuis. Ce mode de réalisation, très répandu présente certains inconvénients : - Les profilés standards utilisés ont des tolérances de fabrication supérieures aux 20 contraintes de planéité nécessaires. Ces tolérances concernent principalement la hauteur des profilés mais aussi leur rectitude et d'éventuels défauts de vrille. - La superposition des nappes ne permet pas de faire collaborer les profilés entre eux et conduit à augmenter la hauteur totale du châssis pour obtenir les caractéristiques mécaniques souhaitées. 25 - Pour une facilité d'approvisionnement, chacune des nappes est souvent formée par un assemblage de profilés identiques indépendamment des contraintes de chargement. - Chaque pays ou région du monde dispose de ses propres standards de profilés dont les caractéristiques mécaniques et les tolérances de fabrication sont spécifiques. 30 Le but de l'invention est de proposer un châssis de wagon de four pour remédier à ces inconvénients, réduire la hauteur totale du châssis et garantir une planéité et une grande stabilité des caractéristiques géométriques. Le châssis de wagon de four selon l'invention est constitué pour partie d'un assemblage de plaques de formes allongées au moins certaines d'entre elles ayant 35 été découpées par des encoches sur au moins un bord, lesdites encoches permettant d'encastrer lesdites plaques entre elles perpendiculairement les unes aux autres en 3 réalisant ainsi un assemblage de profils plats interpénétrés qui collaborent mécaniquement. De manière avantageuse, les plaques sont disposées faces verticales et grand axe horizontal et regroupées par nappe de même orientation par rapport à la 5 direction de déplacement du wagon. Le châssis de wagon de four selon l'invention est encore remarquable en ce que: - Les caractéristiques géométriques des plaques : épaisseur, hauteur ou forme du profil des faces, sont variables selon la localisation des plaques dans le ~o châssis ou la nappe. - La méthode de fabrication permet de combiner des plaques de matériaux différents selon les caractéristiques recherchées telles que la résistance à la corrosion, la tenue aux températures élevées ou le module d'élasticité. - Les plaques sont découpées selon des procédés suffisamment précis 15 pour éviter les reprises d'usinage, comme par exemple la découpe par laser, jet d'eau ou plasma. Cette précision de réalisation des découpes autorise un assemblage par emboîtement et limite l'utilisation des soudures qui sont une cause fréquente de la détérioration des matériaux. - La forme des encoches réalisées dans certaines plaques est apte à 20 intégrer des profils standards à la structure du châssis. - La nappe de plaques inférieure reçoit les zones d'appuis du wagon. - La nappe de plaques supérieure de la structure délimite une surface horizontale destinée à recevoir la dalle supérieure de matériaux réfractaires et isolants thermiques. 25 A titre d'exemple non limitatif et pour faciliter la compréhension de l'invention, on a représenté aux dessins annexés : Figure 1 : Une vue en coupe latérale selon la ligne BB de la figure 2 d'un wagon de four standard. Figure 2 : Une vue en coupe frontale selon la ligne AA de la figure 1 d'un wagon de 30 four standard. Figure 3 : Une vue en perspective d'un exemple de réalisation de deux plaques munies d'encoches. Figure 4 : Une vue en perspective des deux plaques de la figure 3 encastrées l'une dans l'autre. 35 Figure 5 : Une vue en perspective d'un mode particulier d'encastrement. 4 Figure 6 : Une coupe montrant des modes de réalisation des encoches permettant d'intégrer des profilés standards. Figure 7 : Une coupe latérale selon la ligne CC de la figure 8 d'un exemple de réalisation du châssis de wagon selon l'invention. Figure 8 : Une coupe transversale selon la ligne DD de la figure 7 d'un exemple de réalisation du châssis de wagon selon l'invention. En référence à ces dessins, on distingue sur les figures 1 et 2 les profilés de la nappe inférieure d'un wagon (1), les profilés de la nappe supérieure (2), la tôle ~o (3) recevant la dalle (4) de matériaux réfractaires et isolants, les roues (5), les profilés (6) ceinturant la structure et schématiquement les produits à cuire (7). Sur les figures 3 et 4, on distingue deux plaques (8) et (9) dans lesquelles sont découpées les encoches (10) et (11) destinées à recevoir la plaque adjacente. L'encoche (10) a une largeur égale à l'épaisseur de la plaque (9) et l'encoche (11) à 15 une largeur égale à l'épaisseur de la plaque (8) devant y être encastrée, au jeu de montage près. L'interconnexion des plaques limite les mouvements de vrille autour des axes longitudinaux et confère auxdites plaques une grande résistance à la verse. Sur la figure 5 on a représenté un mode particulier d'encastrement dans 20 lequel, seule une des deux plaques (12) est découpée d'une encoche (13) dont la profondeur est supérieure à la valeur d'encastrement afin de permettre un ajustement de la position relative des deux plaques. Un cordon de soudure (14) montre un mode de liaison possible. Sur la figure 6, on voit des exemples de réalisation des encoches 25 permettant d'intégrer des profiles standards en « U » (15), en « I » (16) ou en « tube » (17) dans une structure de plaques interconnectées selon l'invention. Sur les figures 7 et 8, on distingue les plaques interconnectées regroupées en trois nappes (18), (19) et (20) pour chacune desquelles toutes les plaques ont la même orientation. Les plaques de la nappe supérieure (20) délimitent une surface 30 horizontale permettant de recevoir la tôle (3) et la dalle (4) de matériaux réfractaires et isolants du wagon. Pour illustrer les possibilités d'adaptation de la conception des châssis selon l'invention: le nombre, la répartition et le profil des plaques de la nappe (19) sont adaptés à la position des charges de produits (7). En particulier, les plaques (21) sont 35 plus hautes, plus épaisses et ont un profil différent des plaques (22). Les encoches découpées sur les plaques de la nappe (18) sont adaptées aux profils des plaques (21) et (22) destinées y être encastrées. Les plaques de la nappe supérieure (20) sont en contact avec la tôle (3) et donc à proximité de la dalle (4), elles sont soumises à des températures supérieures 5 aux nappes (18) et (19). Afin d'illustrer l'une des caractéristiques de l'invention et sans limitation des matériaux utilisables, les plaques de la nappe (20) sont en acier réfractaire alors que les plaques des nappes (18) et (19) sont en acier standard E 24. Sur la nappe inférieure (18) on a fait figurer symboliquement par des traits d'axes, les zones d'appuis (23) permettant de reprendre la charge totale du wagon et ~o éventuellement de recevoir les roues (5). Les applications de ce mode de construction des châssis de wagons concernent en premier lieu les fours tunnels de l'industrie céramique. L'utilisation de plaques découpées par des procédés de grande précision permet d'envisager une automatisation et une standardisation de la conception. 15 Cette conception permet également de réduire la hauteur totale du châssis pour des caractéristiques mécaniques équivalentes. Ce gain de hauteur peut être utilisé soit pour augmenter la production des fours déjà en service, soit pour améliorer l'isolation thermique des wagons et donc réduire la consommation thermique des usines. 20 REVENDICATIONS1) Châssis de wagon destiné au transport de produits dans les fours, notamment les fours à haute température des industries céramiques caractérisé en ce qu'il est constitué pour partie d'un assemblage de plaques (8, 9) de formes allongées, au moins certaines d'entre elles ayant été découpées par des encoches (10, 11) sur au moins un bord, lesdites encoches (10, 11) permettant d'encastrer lesdites plaques (8, 9) entre elles perpendiculairement les unes aux autres en réalisant ainsi un assemblage de profils plats interpénétrés qui collaborent mécaniquement. 2) Châssis selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques (8, 9) sont regroupées en nappes (18, 19, 20) de même orientation par rapport à la ~o direction de déplacement des wagons (1). 3) Châssis selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'épaisseur la hauteur, le profil des faces des plaques (8, 9), la position et la profondeur des encoches (10, 11) sont variables en fonction de leur localisation dans la structure du châssis y compris lorsque les plaques font partie de la même nappe. 15 4) Châssis selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour le châssis, on utilise des plaques (8, 9) en matériaux différents. 5) Châssis selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les plaques (8, 9) sont découpées par laser, jet d'eau ou plasma. 20 6) Châssis selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la forme des encoches réalisées dans certaines plaques est apte à intégrer des profils standards (15, 16, 17) à la structure du châssis. 7) Châssis selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la nappe (18) de plaques inférieure reçoit les zones d'appuis 25 (23) du wagon (1). 8) Châssis selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la nappe (20) de plaques supérieure de la structure délimite une surface horizontale destinée à recevoir la dalle (4) supérieure de matériaux réfractaires et isolants. 30