Brevet FR3058717A1 — publié le 20180518

DESCRIPTION Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers, de petite dimension, utilisé notamment dans le cadre de déplacements et d'animations, de faible poids aux fins d'être transportable par une personne sans nécessiter d'outil de manutention, le four ayant une faible consommation énergétique pour se raccorder au réseau d'électricité et dispose d'une quadruple fonction de : Recuisson de perle de verre dans le but de maintenir les objets à température jusque 600° C et enlever les tensions internes qui se réalisent par apport de couches successives sur l'objet réalisé, Thermoformage de plaques de verres dans le but de monter en température les plaques de verre pour qu'elles prennent l'empreinte du moule sur laquelle elles sont posées, Fusionnage (dit aussi fusing) consistant à assembler par superposition des morceaux de verre collés qui vont fusionner à la montée en température du four, Cuisson de pate à métal précieux, appelés aussi dans le domaine professionnel « art clay » : matières malléables composées de particules de métaux fins mélangés à de l'eau et un liant, qui se travaillent comme de l'argile traditionnelle et qui sont ensuite passées dans un four montant à 900° dans le but de fusionner les particules de métal et d'évacuer le liant. Etat des sachant : En l'état des sachant, les technologies de fours électriques se rapportant au brevet sont soit : - Des fours de thermoformage : Les technologies de fours habituellement utilisés, sont conçus selon un principe de : Briques réfractaires qui alourdissent conséquemment le four (plus de 60 Kg) et l'empêchent de pouvoir être manutentionnés par une seule personne sans moyen de levage, - De consommation énergétique importante, à raison de plus de 3,5 KW/h, qui les empêche de pouvoir être branché sur une prise standard 16 ampères du réseau électrique domestique qui est limité à 3,2 Kw/h en puissance maximum, - Conception en « cuvette » caractérisés en ce que dans les pièces à traiter viennent se poser dans la cuvette du four avec un couvercle de recouvrement lors de la cuisson. Hors la forme de four en cuvette empêche une manipulation délicate et contre carre la mise en place des objets à cuire à l'intérieur, 3058717 2 De résistances apparentes qui nécessitent la mise en place de contacteurs de sécurité durant l'ouverture de porte aux fins d'éviter les risques d'électrocution, Ces mêmes résistances électriques apparentes ne disposent pas d'un rayonnement optimum car elles sont insérées dans la brique réfractaire aux fins de les maintenir 5 dans leur position. Ces fours sont conçus pour supporter une température maximale de 1000° C, attendu par ailleurs que leur régime d'exploitation est de 800°C. Le présent inventeur a par ailleurs développé ( brevet sous le n° 1600771) une technologie particulière de four avec sole placée au ras de l'ouverture du four sur le châssis (en 10 opposition avec les fours en cuvette), recevant une cloche articulée dotée d'éléments chauffants placés dans la voute de la cloche, et d'un emploi de réfractaires en composants fibreux présentant une forte résistance thermique et un faible poids. - Soit encore les fours de recuissson des perles de verres. Ces fours sont principalement conçus selon une technologie reposant sur un système de chauffage électrique à 15 résistance boudinée et réfractaires, utilisés principalement par des céramistes. Ils sont caractérisés par : une isolation thermique de l'enceinte du four en brique réfractaire, l'emploi de résistances boudinées qui nécessitent leur arrêt dès que l'on ouvre la porte du four. 20 En conséquence de ces spécification techniques relatifs aux fours à recuisson, les consommations énergétiques sont importantes (environ 1500 Watts heure) et les fours ne sont pas réactifs puisqu'il faut chauffer longtemps la brique réfractaire afin que cette dernière emmagasine les calories et assure une température homogène dans l'enceinte du four. 25 Pour remédier à ces inconvénients, le présent inventeur a mis au point une technologie particulière selon brevet N°1500878 se caractérisant par une ouverture faciale au-devant de la cloche et un asservissement adapté pour répondre aux exigences de recuisson de perles de verre, avec un asservissement adapté à la fonction de recuisson (maintien en température durant le travail, programme de stabilisation du verre en fin de cycle). 30 Relatif à l'objet de la présente invention, la problématique posée est qu'en l'état de la connaissance, aucun four n'est parvenu à conjuguer ces deux technologies sur le plan mécanique et thermique, ces technologies de fours étant conçues mécaniquement de façon diamétralement opposée aux fins de répondre aux exigences particulières pour lesquelles elles ont été conçues : le four de thermoformage disposant d'une chambre de cuisson haute et profonde pour permettre l'introduction des moules dans le cadre du 3058717 3 thermoformage, tandis que celle du four à recuisson se caractérise par espace congru aux fins de limiter les phénomènes venturi se créant lors de l'ouverture et de la fermeture successive de la porte frontale. Ces contraintes technologiques sont donc contradictoires à priori en ce que l'introduction d'une technologie de four à recuisson dans une chambre 5 à plus grand volume incite des mouvements d'air provoquant des chocs thermiques qu'il est indispensable d'éviter, tandis que l'éloignement des éléments chauffants (placés dans la voute de la cloche) perturbe d'autant les pertes thermiques induites par les ouvertures et fermetures successives de la porte frontale. 10 Présentation de l'invention : Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers, de petite dimension, utilisé notamment dans le cadre de déplacements et d'animations, de faible poids aux fins d'être transportable par une personne sans nécessiter d'outil de manutention, le four ayant une faible consommation énergétique pour se raccorder au réseau d'électricité disposant d'une 15 quadruple fonction de recuisson de perle de verre, thermoformage de plaques de verre, fusionnage et cuisson de pate à métal précieux, caractérisé par : Une sole (a) placée au raz de l'ouverture (b) du four sur le châssis (d), Une cloche (c) articulée au châssis (d), la dite cloche étant dotée : o d'éléments chauffants électriques (e) placés sous la voute (f) de la cloche, 20 o d'au moins une porte (q) sur le devant de la cloche recouvrant la totalité de l'ouverture haute et latérale avec un débordement (r) sur l'ouverture de la chambre du four d'au moins cinq cm aux fins d'assurer la parfaite étanchéité thermique sur les parties latérales et supérieures de porte. L'emploi de réfractaires en composants fibreux (j) présentant les caractéristiques de 25 forte résistance thermique et de faible poids, Un asservissement (u) doté de trois programmes selon la fonction utilisée : fusion, recuisson de perle de verre ou cuisson de métal précieux. Dans ce dernier cas la température est déterminée par l'utilisateur selon le composant métal employé. La (les) porte(s) (q) sont totalement isolées avec le même composant de fibre minérale que le 30 four aux fins d'assurer l'étanchéité thermique requise. L'isolation des portes (q) se caractérise en ce que celles-ci et l'isolant qu'elles contiennent, viennent recouvrir les ouvertures du four aux fins de ne créer aucune dispersion thermique sur les parties supérieures et latérales des portes. Plus précisément : la porte reçoit un premier isolant (s) de 25 mm sur toute la surface de porte intérieure. 35 De plus, à l'endroit de l'ouverture du four, elle reçoit une autre couche (t) de 50 mm qui vient obstruer l'ouverture du four. 3058717 4 Les éléments chauffants électriques (e) positionnés sous la voute de la cloche sont composés de résistances boudinées (g) placées dans des tubes à quartz (h), ces derniers permettant de maintenir mécaniquement les résistances dans toute leur longueur en leur évitant de se déformer mécaniquement ou par phénomène de dilatation lors de la mise en température. 5 Les dits éléments chauffants (e) positionnés dans leurs tubes à quarts (h) sont maintenus sous la voute de la cloche par l'intermédiaire de réservations faites dans les réfractaires latéraux (i) de la cloche, de telle manière que les extrémités des tubes quartz soient bloqués par les dit réfractaires (i) empêchant aux tubes et aux résistances qu'ils contiennent de bouger. Par ce fait, les résistances (g) étant maintenues dans leurs tubes (h) qui sont eux même coincés par 10 des réservations dans le réfractaire (i), il n'est pas nécessaire de faire appel à une technologie de maintien des éléments chauffants (e) par gorges creusées dans le réfractaire de la voute de cloche, ce qui optimise: la résistance thermique du réfractaire sous la voute de la cloche, en ce qu'il n'est pas amputé par des réservations sur toute la surface de la voute, 15 le rayonnement thermique en ce que contrairement à la technologie de maintien des résistances dans des gorges, les résistances ne sont pas empêchées dans leur rayonnement latéral (dans le cas de gorges, la résistance est empêchée à rayonner latéralement du fait de sa position dans la gorge), La consommation et le besoin de puissance électrique en ce qu'il n'est pas besoin de 20 pallier à des pertes de rayonnement de la résistance. Les réfractaires en matériaux fibreux (j) sont placés dans la sole (a) et la cloche (c) de telle façon à éviter toute transmission thermique à la carrosserie. Plus précisément : En partie basse du four : Le châssis (d) recevant la sole est conçu selon le principe qu'il reçoit un support 25 mécanique (k) intermédiaire entre le châssis et la sole (a) destiné à placer le réfractaire fibreux constituant la sole (a), Ce support mécanique (k) est placé à une certaine hauteur dans le châssis aux fins que la sole (a) se positionne à raz du haut du châssis (d), laissant ainsi une chambre d'air en partie basse du châssis. La dite chambre est destinée à participer à la convection 30 naturelle de refroidissement du four, Le support mécanique (k) a une dimension inférieure au périmètre intérieur du châssis (d), de façon à laisser un vide d'air d'au moins 2 centimètres sur toute la périphérie du châssis, La réception du support (k) sur le châssis repose sur des montants (I) fixés 35 verticalement sur le châssis, placés en différents points de ce dernier pour permettre 3058717 5 une liaison entre le châssis (d) et le support mécanique (k) sans enfreindre la circulation d'air entre la sole (a) et le châssis (d), Sur toute le périphérie de la partie haute du châssis (d), des ouïes (o) sont réalisées de façon à faire circuler l'air venant de la chambre du châssis (d) vers la cloche (c). 5 En partie haute du four : La cloche (c) dispose de montants (m) fixés verticalement à différents points de son périmètre intérieur, de façon à constituer un couloir d'aération d'au moins deux centimètres sur tout son périmètre intérieur une fois placés les réfractaires (i), En partie périphérique basse de la cloche (c), en vis-à-vis des ouïes (o) réalisées sur le 10 châssis (d), des ouïes (p) sont formées pour faire circuler l'air venant du châssis (d) vers les parois métalliques de la cloche, participant ainsi au refroidissement des éléments de carrosserie du four, Les réfractaires latéraux (i) sont fixés sur le montant (m) laissant ainsi un vide d'air d'au moins 2 centimètres entre le réfractaire et la cloche, permettant la réalisation d'une 15 convection d'air venant du châssis vers le haut du four sur toute sa périphérie, Le haut de la cloche (n), est constitué d'une tôle métallique ajourée en de nombreux points de façon à évacuer l'air circulant par convection naturelle ou forcée de la chambre du châssis (d) sur toute la périphérie intérieure du four, assurant ainsi un refroidissement de la totalité de la carrosserie du four. 20 Le vide d'air ainsi constitué sur toute la périphérie intérieure du four, vide d'air intervenant entre la tôle et le réfractaire, évite la transmission de la chaleur des réfractaires sur la structure métallique du four. Figures: 25 1) Vue d'ensemble du four en position d'ouverture 2) Vue en coupe du châssis de four 3) Vue en coupe de la cloche de four 4) Vue par-dessus du four 5) Vue du four fermé en coupe avec chemin de circulation par convection d'air 30 6) Vue de détail d'un élément chauffant 3058717 6 Glossaire : (a) sole (b) l'ouverture du four (c) cloche 5 (d) châssis (e) éléments chauffants (f) voute de la cloche (g) résistances (h) tubes à quarts 10 (i) réfractaires latéraux (j) réfractaires en matériaux fibreux (k) support mécanique (I) montants du châssis (m) montants de la cloche 15 (n) haut de la cloche (o) ouïes du châssis (p) ouïes de la cloche (q) porte (r) débordement sur l'ouverture de la chambre 20 (s) premier isolant de la porte de la cloche (t) second isolant de la porte de la cloche (u) asservissement REVENDICATIONS1. Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers, de petite dimension, utilisé notamment dans le cadre de déplacements et d'animations, de faible poids aux fins d'être transportable par une personne sans nécessiter d'outil de manutention, le four ayant une faible consommation énergétique pour se raccorder au réseau d'électricité et dispose d'une quadruple fonction de recuisson de perle de verre, thermoformage de plaques de verre, fusionnage et cuisson de pate à métal précieux, caractérisé par : - Une sole (a) placée au raz de l'ouverture (b) du four sur le châssis (d), Une cloche (c) articulée au châssis (d), la dite cloche étant dotée : o d'éléments chauffants électriques (e) placés sous la voute (f) de la cloche, o d'au moins une porte (q) sur le devant de la cloche recouvrent la totalité de l'ouverture haute et latérale avec un débordement (r) sur l'ouverture de la chambre du four d'au moins cinq cm aux fins d'assurer la parfaite étanchéité thermique sur les parties latérales et supérieures de porte, L'emploi de réfractaires en composants fibreux (j) présentant les caractéristiques de forte résistance thermique et de faible poids, - Un asservissement (u) doté de trois programmes selon la fonction utilisée : fusion, recuisson de perle de verre ou cuisson de métal précieux ; dans ce dernier cas la température est déterminée par l'utilisateur selon le composant métal employé. 2. Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers selon revendication 1 caractérisé en ce que L'isolation des portes (q) celles-ci et l'isolant qu'elles contiennent sont dotées du même composant de fibre minérale que le four, qui viennent recouvrir les ouvertures du four aux fins de ne créer aucune dispersion thermique sur les parties supérieures et latérales des portes ; plus précisément : - la porte reçoit un premier isolant (s) de 25 mm sur toute la surface de porte intérieure. - De plus, à l'endroit de l'ouverture du four, elle reçoit une autre couche (t) de 50 mm qui vient obstruer l'ouverture du four. 3. Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers selon revendication 1 caractérisé en ce que les éléments chauffants électriques (e) positionnés sous la voute de la cloche sont composés de résistances boudinées (g) placées dans des tubes à quartz (h), ces derniers permettant de maintenir mécaniquement les résistances dans toute leur longueur en leur évitant de se déformer mécaniquement ou par phénomène de dilatation lors de la mise en température. 3058717 8 4. Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers selon revendication 1 ou 3 caractérisé en ce que les éléments chauffants (e) positionnés dans leurs tubes à quarts (h) sont maintenus sous la voute de la cloche par l'intermédiaire de réservations faites dans les réfractaires latéraux (i) de la cloche, de telle manière que les extrémités des tubes quartz soient bloqués 5 par les dit réfractaires (i) empêchant aux tubes et aux résistances qu'ils contiennent de bouger. 5. Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers selon revendication 1 caractérisé en ce que le châssis (d) recevant la sole est conçu selon le principe qu'il reçoit un support mécanique (k) intermédiaire entre le châssis et la sole (a) destiné à placer le réfractaire fibreux 10 constituant la sole (a). 6. Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers selon revendication 5 caractérisé en ce que le support mécanique (k) est placé à une certaine hauteur dans le châssis aux fins que la sole (a) se positionne à raz du haut du châssis (d), laissant ainsi une chambre d'air en partie basse du châssis ; la dite chambre est destinée à participer à la convection naturelle de 15 refroidissement du four. 7. Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers selon revendication 5 caractérisé en ce que support mécanique (k) a une dimension inférieure au périmètre intérieur du châssis (d), de façon à laisser un vide d'air d'au moins 2 centimètres sur toute la périphérie du châssis. 8. Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers selon revendication 5 caractérisé en 20 ce que la réception du support (k) sur le châssis repose sur des montants (I) fixés verticalement sur le châssis, placés en différents points de ce dernier pour permettre une liaison entre le châssis (d) et le support mécanique (k) sans enfreindre la circulation d'air entre la sole (a) et le châssis (d). 9. Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers selon revendication 5 caractérisé en 25 ce que sur toute la périphérie de la partie haute du châssis (d), des ouïes (o) sont réalisées de façon à faire circuler l'air venant de la chambre du châssis (d) vers la cloche (c). 10. Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers selon revendication 9 caractérisé en ce que qu'en partie périphérique basse de la cloche (c), en vis-à-vis des ouïes (o) réalisées sur le châssis (d), des ouïes (p) sont formées pour faire circuler l'air venant du châssis (d) vers les 30 parois métalliques de la cloche, participant ainsi au refroidissement des éléments de carrosserie du four. 11. Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers selon revendication 1 ou 10 caractérisé en ce que la cloche (c) dispose de montants (m) fixés verticalement à différents 3058717 9 points de son périmètre intérieur, de façon à constituer un couloir d'aération d'au moins deux centimètres sur tout son périmètre intérieur une fois placés les réfractaires (i). 12. Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers selon revendication 11 caractérisé en ce que les réfractaires latéraux (i) sont fixés sur le montant (m) laissant ainsi un vide d'air d'au 5 moins 2 centimètres entre le réfractaire et la cloche, permettant la réalisation d'une convection d'air venant du châssis vers le haut du four sur toute sa périphérie. 13. Four verrier multi usage destiné aux artistes verriers selon revendication 1 caractérisé en ce que le haut de la cloche (n) est constitué d'une tôle métallique ajourée en de nombreux points de façon à évacuer l'air circulant par convection naturelle ou forcée de la chambre du 10 châssis (d) sur toute la périphérie intérieure du four, assurant ainsi un refroidissement de la totalité de la carrosserie du four.