EP0286534A1 - Elément modulaire pour le garnissage de fours et procédé pour sa mise en place - Google Patents
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- F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
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- F27D1/144—Supports for ceramic fibre materials
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- F27D1/0003—Linings or walls
- F27D1/0006—Linings or walls formed from bricks or layers with a particular composition or specific characteristics
- F27D1/0009—Comprising ceramic fibre elements
- F27D1/0013—Comprising ceramic fibre elements the fibre elements being in the form of a folded blanket or a juxtaposition of folded blankets
Definitions
- the present invention relates to a modular element for lining ovens and other thermal appliances such as reheating chambers, and, more particularly, it relates to a modular element which is of the type comprising a parallelepipedal block made up of layers of ceramic fibers, which it is a tablecloth in one piece folded in an accordion, or square or rectangular layers stacked on top of each other.
- the invention also relates to a method for setting up such modular elements for the production of a refractory lining on a metal wall of an oven.
- Such modular elements are well known, and they are in particular described in French patent 2,321,101. During their assembly, they are juxtaposed so as to obtain the desired refractory lining and they are fixed to the metal wall of the furnace by means of metal elements which, in the embodiment of the aforementioned French patent, comprise two anchoring rods embedded in each block and connected by staples to an external rail which, in turn, can be fixed to the wall of the oven by means of clips.
- a modular element of the type specified above characterized in that it comprises two holding and compression members each provided with at least one spindle penetrating into the block of ceramic fibers of the modular element from its opposite faces parallel to the layers of fibers which constitute it.
- pins in question make it possible to rigidly maintain the block of ceramic fibers, while the holding and compression members proper, which are integral therewith, make it possible to achieve local precompression of this block when they are brought together by force to each other during the manufacture of the modular element according to the invention.
- each of these holding members and compression there is an angle which covers the corresponding edge of the block of ceramic fibers, that of its wings which is parallel to the constituent layers of this block being provided with the pins specified above on its face facing this block.
- these angles ensure the compression of the block between their wings parallel to the layers of ceramic fibers, while their other wings, in contact with the rear face of the block, ensure its maintenance in the perpendicular direction and serve for fixing the element.
- modular according to the invention on the metal wall of the oven.
- a fixing bracket provided with a hole is advantageously secured to one of the angles of each block, and it is possible to fix it on the wall by welding or doweling in a single operation and without preliminary tracing.
- one of the angles of the invention is provided with at least one tab which s 'extends outwards perpendicularly to the layers of refractory fibers of the block, and the other has notches of complementary shape made in places such that they can cooperate with the legs of the other angle iron of an upper or lower block .
- the arrangement of these lugs and these notches is such that the modular elements can be superimposed, either one exactly on the other, or with a shift of half a width one by relation to the other, like the bricks of a wall.
- the rear part - the rear half for example - of a lateral face of each of the blocks of ceramic fibers has a recess over its entire height, while the rear part of its opposite face has an additional thickness of complementary shape.
- this extra thickness is housed in the reinforcement of the face opposite the adjacent block, which improves the seal between these blocks in creating a kind of baffle which constitutes an obstacle for heat flows.
- the modular elements according to the invention are delivered precompressed perpendicular to the planes of the sheets of ceramic fibers. They are packed and provided with their holding and compression members plugged into the fiber block of each element.
- Their packaging advantageously comprises two straps extending in planes parallel to the lateral faces of the block concerned, a carton being interposed, at least partially, between these straps and the block in front of the latter.
- the mounting of a covering is done by fixing a first modular element to the metal wall of the furnace by means of the pierced bracket provided for this purpose, then by fixing the same one after the other the various modular elements of the same layer or "seat".
- We then go to the immediately upper seat by positioning its modular elements relative to those of the lower seat thanks to the engagement of the legs of one of the angles of a block in the complementary notches of the other angle of the upper or lower block, depending on whether the tabs are present on the upper angle of each element and the notches on the lower angle or vice versa.
- a modular element can be directly superimposed on another of the immediately lower seat, but it is also possible to offset it with respect to the latter by half an element width, so as to obtain a cross joint filling like for the bricks of a wall.
- the packaging of the modular elements is removed by sectioning the straps and removing the protective cartons, which frees the precompression of the blocks of ceramic fibers and leads to a coating having ideal continuity in the face of the heat flow from the furnace or the enclosure for which the refractory lining is to be produced.
- each lining module comprises a parallelepipedic block 1 made up of a sheet of ceramic fibers folded in an accordion, but it could also be rectangles or squares of stacked ceramic fibers on top of each other.
- Such modular blocks are well known to those skilled in the art, and therefore will not be described here in more detail.
- the rear 2 of the block 1 - therefore its part intended to come against the metal wall or "casing" of the furnace to be garnished - is sandwiched between two upper angles 3 and lower 4.
- the horizontal wings of the latter, 3a and 4a, respectively, are each provided with two vertical pointed pins, 3 ⁇ and 3 ⁇ for the angle 3, and 4 ⁇ and 4 ⁇ for the angle 4, which are turned towards each other, which extend perpendicular to the wings 3a and 4a, and who come to plug into block 1 (arrows F).
- the respective vertical wings 3b and 4b of the angles 3 and 4 are turned towards one another; one of them, 4b for example, is extended vertically downwards by two slightly bevelled legs which can be unfolded from corresponding cutouts made in the other wing 4a of the angle 4, while the horizontal wing 3a of the other angle 3 has two notches 6 ⁇ and 6 ⁇ which are located in line with the legs 3 ⁇ and 3 ⁇ , respectively, in the vertical direction, and which are shaped so as to be able to receive the latter.
- a fixing bracket 7 is made integral by one of its branches of the upper part of the horizontal wing 3a of the upper angle 3, and the other of its branches 7a provided with an orifice 7 ⁇ extends upwards substantially in the vertical plane.
- the block 1 advantageously has over its entire height an additional thickness 8 on one of its lateral faces and a recess 9 of corresponding shape on the other, and, in the embodiment shown in the figure, the additional thickness 8 and the recess 9 extend horizontally over half the width of the corresponding side face.
- the packing module according to the invention is enclosed on its front face and, at least partially, on its upper and lower faces, by a carton 10 and it is kept compressed by two straps 11 and 12 extending in a vertical plane parallel to its lateral faces.
- the mode of implementation of such a module is as follows: the pins 3 ⁇ , 3 ⁇ and 4 ⁇ , 4 ⁇ of the angles 3 and 4 being pressed into the block 1, the upper angle 3 is fixed to the wall of the oven by welding or doweling or screwing. Thanks to the orifice 7 ⁇ of the bracket 7, the fixing of the angle iron 3 to the metal wall of the oven takes place in a single operation, because, for example, the welding of a stud to the wall and of this same stud at the angle 3 takes place simultaneously and without prior tracing.
- one begins by fixing to the lower end of the wall a first module of the lower seat 21, and this, in the manner which has just been indicated.
- a second module is then placed next to the first, it is tightened against it and it is welded in turn by its upper angle to the metal wall.
- the third module is put in place in the same way, and so on until the completion of the first seat 21, the second seat 21 ⁇ being mounted above it in the same way.
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Abstract
Description
- La présente invention concerne un élément modulaire pour le garnissage des fours et des autres appareils thermiques comme les enceintes de réchauffage, et, plus particulièrement, elle concerne un élément modulaire qui est du genre comprenant un bloc parallélépipédique constitué de couches de fibres céramiques, qu'il s'agisse d'une nappe d'un seul tenant pliée en accordéon, ou encore de couches carrées ou rectangulaires empilées les unes sur les autres. L'invention concerne également un procédé pour la mise en place de tels éléments modulaires en vue de la réalisation d'un garnissage réfractaire sur une paroi métallique d'un four.
- De tels éléments modulaires sont bien connus, et ils sont notamments décrits dans le brevet français 2.321.101. Lors de leur montage, on les juxtapose de manière à obtenir le revêtement réfractaire recherché et on les fixe sur la paroi métallique du four au moyen d'éléments métalliques qui, dans la forme de réalisation du brevet français précité, comprennent deux tiges d'ancrage noyées dans chaque bloc et reliées par des agrafes à un rail extérieur qui, à son tour, peut être fixé à la paroi du four au moyen de clips.
- Les avantages principaux résultant de l'utilisation de tels blocs en nappes résident dans une bonne isolation des enceintes thermiques, ce qui se traduit pratiquement par des économies d'énergie, ainsi que dans un allégement de ces ensembles et une relative facilité de montage.
- Leur inconvénient majeur résulte du retrait que subissent les fibres céramiques lorsqu'elle sont exposées à la chaleur, ce qui crée des solutions de continuité dans le revêtement isolant au niveau de l'interface des nappes et, surtout, des plans de jonction entre les éléments modulaires. Un flux thermique supplémentaire atteint alors la paroi métallique au droit de ces zones, ce qui entraîne une dégradation progressive et prématurée du revêtement réfractaire.
- Pour éliminer ces difficultés, on a imaginé divers palliatifs comme la précompression des éléments modulaires lors de leur fabrication et l'interposition de nappes complémentaires de fibres céramiques dans les joints entre les modules, mais ces mesures ne donnent pas toute satisfaction. C'est ainsi, par exemple, que la précompression est souvent hétérogène, ce qui conduit à une moindre résistance au feu de certaines zones où la précompression est plus faible. Quant à l'interposition de nappes supplémentaires, c'est une opération fastidieuse et incertaine qui ne peut être considérée que comme un pis-aller.
- En ce qui concerne enfin le montage de ces éléments modulaires sur la paroi métallique du four, c'est une opération relativement aisée, mais elle nécessite un traçage précis pour repérer les points d'ancrage sur la paroi des éléments métalliques qui maintiennent les blocs en fibres céramiques et qui sont des clips dans le cas du dispositif selon le brevet français précité. Un tel traçage est long et coûteux, car il doit être réalisé par du personnel qualifié.
- Aussi, un but de la présente invention est-il de proposer un élément modulaire de garnissage qui remédie aux divers inconvénients précités, et qui permette de réaliser à moindres frais un revêtement réfractaire homogène en éliminant en particulier la nécessité de réaliser un traçage préalable sur la paroi métallique du four ou de l'enceinte thermique concernée.
- Ce but, et d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à un élément modulaire du genre spécifié ci-avant, caractérisé par le fait qu'il comprend deux organes de maintien et de compression munis chacun d'au moins une broche pénétrant dans le bloc de fibres céramiques de l'élément modulaire à partir de ses faces opposées parallèles aux couches de fibres qui le constituent.
- On comprend que les broches en question permettent de maintenir rigidement le bloc de fibres céramiques, cependant que les organes de maintien et de compression proprement dits, qui en sont solidaires, permettent de réaliser une précompression locale de ce bloc lorsqu'on les rapproche à force l'un de l'autre lors de la fabrication de l'élément modulaire selon l'invention.
- Avantageusement, chacun de ces organes de maintien et de compression on est constitué par une cornière qui coiffe l'arête correspondante du bloc de fibres céramiques, celle de ses ailes qui est parallèle aux couches constitutives de ce bloc étant munie des broches spécifiées ci-avant sur sa face tournée vers ce bloc. Ainsi, ces cornières assurent la compression du bloc entre leurs ailes parallèles aux couches de fibres céramiques, cependant que leurs autres ailes, en contact avec la face arrière du bloc, assurent son maintien dans le sens perpendiculaire et servent à la fixation de l'élément modulaire suivant l'invention sur la paroi métallique du four. A cette fin, d'ailleurs, une équerre de fixation munie d'un trou est avantageusement solidaire de l'une des cornières de chaque bloc, et il est possible de la fixer sur la paroi par soudage ou goujonnage en une seule opération et sans traçage préalable.
- De préférence, et afin de fixer aisément la position de chaque élément modulaire par rapport à ceux qui sont situés au-dessus et au-dessous de lui, l'une des cornières de l'invention est munie d'au moins une patte qui s'étend vers l'extérieur perpendiculairement aux couches de fibres réfractaires du bloc, et l'autre présente des encoches de forme complémentaire ménagées à des endroits tels qu'elles puissent coopérer avec les pattes de l'autre cornière d'un bloc supérieur ou inférieur. Selon une forme avantageuse de réalisation, la disposition de ces pattes et de ces encoches est telle que les éléments modulaires puissent être superposés, soit l'un exactement sur l'autre, soit avec un décalage d'une demi-largeur l'un par rapport à l'autre, à la manière des briques d'un mur.
- Avantageusement, la partie arrière - la moitié arrière, par exemple -d'une face latérale de chacun des blocs de fibres céramiques présente un renfoncement sur toute sa hauteur, cependant que la partie arrière de sa face opposée présente une surépaisseur de forme complémentaire. Lors de la juxtaposition de deux blocs, cette surépaisseur vient se loger dans le renforcement de la face en regard du bloc adjacent, ce qui améliore, l'étanchéité entre ces blocs en créant une sorte de chicane qui constitue un obstacle pour les flux thermiques.
- Les éléments modulaires selon l'invention sont livrés précomprimés perpendiculairement aux plans des nappes de fibres céramiques. Ils sont emballés et munis de leurs organes de maintien et de compression embrochés dans le bloc de fibres de chaque élément. Leur emballage comprend avantageusement deux cerclages s'étendant dans des plans parallèles aux faces latérales du bloc concerné, un cartonnage étant interposé, au moins partiellement, entre ces cerclages et le bloc à l'avant de ce dernier.
- Le montage d'un revêtement se fait en fixant un premier élément modulaire à la paroi métallique du four au moyen de l'équerre percée prévue à cet effet, puis en fixant de même l'un après l'autre les divers éléments modulaires de la même couche ou "assise". On passe ensuite à l'assise immédiatement supérieure en positionnant ses éléments modulaires par rapport à ceux de l'assise inférieure grâce à l'engagement des pattes de l'une des cornières d'un bloc dans les encoches complémentaires de l'autre cornière du bloc supérieur ou inférieur, selon que les pattes sont présentes sur la cornière supérieure de chaque élément et les encoches sur la cornière inférieure ou inversement. Ainsi que cela a été dit plus haut, on peut superposer directement un élément modulaire à un autre de l'assise immédiatement inférieure, mais il est également possible de le décaler par rapport à ce dernier d'une demi-largeur d'élément, de façon à obtenir un garnissage à joints croisés comme pour les briques d'un mur.
- Si besoin en est, on interpose aux endroits voulus des plis de nappes complémentaires, puis on enlève l'emballage des éléments modulaires par sectionnement des cerclages et élimination des cartons de protection, ce qui libère la précompression des blocs de fibres céramiques et conduit à un revêtement présentant une continuité idéale face au flux thermique du four ou de l'enceinte dont il s'agit de réaliser le garnissage réfractaire.
- La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels :
- - La figure 1 représente une vue en perspective d'un élément modulaire de garnissage selon la présente invention ;
- - La figure 2 montre une vue de face d'un garnissage à joints droits réalisé au moyen de ces éléments modulaires ;
- - La figure 3 est une vue en coupe verticale prise selon la ligne III-III de la figure 2 ;
- - La figure 4 est une vue en coupe horizontale prise selon la ligne IV-IV de la figure 2 ; et :
- - La figure 5 montre une vue de face analogue à celle de la figure 2, mais elle représente un garnissage à joints croisés.
- Dans ce qui va suivre, on supposera que le dispositif décrit se trouve dans la position représentée sur le figure 1, ce qui donne tout leur sens à des expressions telles que "supérieur", "avant" ou "latéral".
- Comme on le voit sur cette figure 1, chaque module de garnissage selon l'invention comprend un bloc parallélépipédique 1 constitué d'une nappe de fibres céramiques pliées en accordéon, mais il pourrait également s'agir de rectangles ou de carrés de fibres céramiques empilés les uns sur les autres. De tels blocs modulaires sont bien connus des spécialistes en la matière, et ils ne seront donc pas décrits ici de manière plus détaillée.
- Selon l'invention, l'arrière 2 du bloc 1 - donc sa partie destinée à venir contre la paroi métallique ou "casing" du four à garnir - est enserré entre deux cornières supérieure 3 et inférieure 4. Les ailes horizontales de ces dernières, 3a et 4a, respectivement, sont munies chacune de deux broches pointues verticales, 3ʹ et 3ʺ pour la cornière 3, et 4ʹ et 4ʺ pour la cornière 4, qui sont tournées les unes vers les autres, qui s'étendent perpendiculairement aux ailes 3a et 4a, et qui viennent s'embrocher dans le bloc 1 (flèches F).
- En outre, les ailes verticales respectives 3b et 4b des cornières 3 et 4 sont tournées l'une vers l'autre ; l'une d'elles, 4b par exemple, est prolongée verticalement vers le bas par deux pattes légèrement en biseau que l'on peut déplier à partir de découpes correspondantes ménagées dans l'autre aile 4a de la cornière 4, cependant que l'aile horizontale 3a de l'autre cornière 3 présente deux encoches 6ʹ et 6ʺ qui sont situées au droit des pattes 3ʹ et 3ʺ, respectivement, dans le sens vertical, et qui sont conformées de façon à pouvoir recevoir ces dernières.
- Enfin, une équerre de fixation 7 est rendue solidaire par l'une de ses branches de la partie supérieure de l'aile horizontale 3a de la cornière supérieure 3, et l'autre de ses branches 7a munie d'un orifice 7ʹ s'étend vers le haut sensiblement dans le plan vertical.
- Le bloc 1 présente avantageusement sur toute sa hauteur une surépaisseur 8 sur l'une de ses faces latérales et un renfoncement 9 de forme correspondante sur l'autre, et, dans la forme de réalisation représentée sur la figure, la surépaisseur 8 et le renfoncement 9 s'étendent horizontalement sur la moitié de la largeur de la face latérale correspondante.
- Tel qu'il est livré à l'utilisateur, le module de garnissage selon l'invention est enfermé sur sa face avant et, au moins partiellement, sur ses faces supérieure et inférieure, par un cartonnage 10 et il est maintenu comprimé par deux cerclages 11 et 12 s'étendant dans un plan vertical parallèle à ses faces latérales.
- Le mode de mise en oeuvre d'un tel module est le suivant : les broches 3ʹ, 3ʺ et 4ʹ, 4ʺ des cornières 3 et 4 étant enfoncées dans le bloc 1, on fixe la cornière supérieure 3 à la paroi du four par soudage ou goujonnage ou vissage. Grâce à l'orifice 7ʹ de l'équerre 7, la fixation de la cornière 3 sur la paroi métallique du four a lieu en une seule opération, car, par exemple, le soudage d'un goujon à la paroi et de ce même goujon à la cornière 3 a lieu simultanément et sans traçage préalable.
- Pour revêtir toute une paroi de four au moyen de tels modules, et en se référant à la figure 2, on commence par fixer à l'extrémité basse de la paroi un premier module de l'assise inférieure 21, et ce, de la manière qui vient d'être indiquée. On place ensuite un deuxième module à côté du premier, on le serre contre lui et on le soude à son tour par sa cornière supérieure à la paroi métallique. On met en place le troisième module de la même façon, et ainsi de suite jusqu'à l'achèvement de la première assise 21, la seconde assise 21ʹ étant montée au-dessus d'elle de la même manière.
- Il y a lieu de noter ici, d'une part, qu'il est possible d'insérer un joint entre les diverses assises, comme représenté en 22 sur la figure 3, et, d'autre part, ainsi qu'on le voit sur la figure 4, que les décrochements 8 et 9 des faces latérales des modules selon l'invention garantissent une bonne étanchéité horizontale. De plus, il est toujours possible d'insérer un pli de nappe complémentaire dans les premier et dernier renfoncements d'une assise pour améliorer encore l'étanchéité au flux thermique.
- Dans le montage représenté sur la figure 2, les joints entre les divers modules sont droits dans le sens vertical, en ce sens que chaque module est exactement superposé à un module de l'assise inférieure. Dans ce cas, les pattes 5 et 5ʹ de chaque module (figure 1) pénètrent dans les encoches correspondantes 6ʹ et 6ʺ du module inférieur. Il est toutefois possible d'adopter le montage à joints croisés de la figure 5 où tout bloc est décalé d'une demi-largeur par rapport aux blocs de l'assise inférieure, à la manière des briques d'un mur. Il suffit pour cela que la distance entre les pattes 5ʹ et 5ʺ soit égale à celle entre l'encoche 6ʹ d'un module et l'encoche 6ʺ du module voisin. Un tel montage à joints croisés est particulièrement utile lorsqu'il s'agit de réaliser le garnissage d'enceintes dont les parois sont en biais ou courbes, comme celle de la figure 5.
- Sans sortir du cadre de la présente invention, on pourrait apporter diverses modifications au mode de réalisation qui vient d'être décrit. C'est ainsi, par exemple, que le nombre des broches des cornières 3 et/ou 4 pourrait être supérieur à deux, que les pattes 5ʹ et 5ʺ pourraient faire partie de la cornière supérieure 3 et non de la cornière infé-inférieure 4, les encoches 6ʹ et 6ʺ étant alors reportées sur la cornière inférieure 4, que les pattes 5 pourraient être remplacées par des doigts, et que d'autres formes d'emboitement pourraient être prévues sur les faces latérales des blocs 1.
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