FR2549211A1

FR2549211A1 - Oven for baking ceramic materials, with a roof element comprising means for withstanding thermal and/or mechanical stresses.

Info

Publication number: FR2549211A1
Application number: FR8411045A
Authority: FR
Inventors: Renato Bossetti
Original assignee: SITI SpA
Current assignee: SITI SpA
Priority date: 1983-07-12
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1985-01-18
Also published as: FR2549211B1

Abstract

The invention relates to an oven for baking ceramic materials, supplied with heat across perforated plates 2 provided on the roof of the oven and on the slabs of the oven gallery. According to the invention, the plates have upper 6 and lower 7 faces connected together by ribs 8 and are supported by silicon carbide beams.

Description

La présente invention a trait à un four de cuisson de matériaux céramiques, à élément de voûte comportant des moyens de résistance aux contraintes thermiques et/ou mécaniques. The present invention relates to an oven for firing ceramic materials, with a vault element comprising means for resistance to thermal and / or mechanical stresses.

On connaît, en particulier d'après le brevet italien 27 955 A.76 au nom de la Demanderesse ainsi que d'après la première addition à celui-ci actuellement déposée en vue de l'octroi d'un brevet indépendant sous le numéro provisoire 25288 A/77, des fours à haut rendement thermique pour la cuisson de matériaux céramiques, caractérisés en ce qu'ils comprennent une pluralité de chambres situées côte à côte et séparées par des cloisons, lesquelles chambres sont définies au sommet par une "voûte à travers laquelle des courants de gaz de combustion chauds provenant des brûleurs associés aux fours - qui débouchent dans la zone délimitée par ces voûtes - sont dirigés vers les produits céramiques à cuire. We know, in particular from Italian patent 27 955 A.76 in the name of the Applicant as well as from the first addition to it currently filed for the grant of an independent patent under the provisional number 25288 A / 77, ovens with high thermal efficiency for firing ceramic materials, characterized in that they comprise a plurality of chambers located side by side and separated by partitions, which chambers are defined at the top by a "vault" through which streams of hot combustion gases from the burners associated with the ovens - which open into the area delimited by these vaults - are directed towards the ceramic products to be fired.

Dans ces fours antérieurs, les voûtes sont formées par des "plaques" qui présentent des faces supérieure et inférieure et sont reliées entre elles par des nervures de cloisonnement de sorte qu'un certain nombre de canaux, qui peut être de quatre, cinq, etc., sont définis entre les nervures. Lesdites plaques sont supportées aux deux extremités par les parois périphériques du four et, en raison des fortes contraintes thermiques auxquelles elles sont soumises, elles peuvent avoir une dimension assez faible entre les parois du four, ce qui impose des limites à la grandeur du four.Entre les plaques, qui sont posées parallèlement les unes aux autres, côte à côte suivant la longueur du four et formant celui-ci en tunnel, des motifs de contour approprié sont prévus pour stemboî- ter les uns dans les autres, notamment dans les zones d'appariage des plaques. In these previous ovens, the vaults are formed by "plates" which have upper and lower faces and are interconnected by partitioning ribs so that a number of channels, which can be four, five, etc. ., are defined between the ribs. Said plates are supported at both ends by the peripheral walls of the oven and, due to the high thermal stresses to which they are subjected, they can have a fairly small dimension between the walls of the oven, which imposes limits on the size of the oven. Between the plates, which are placed parallel to each other, side by side along the length of the oven and forming the latter in a tunnel, patterns of suitable contour are provided to nest in each other, especially in the areas pairing plates.

On conçoit donc qu'avec de telles plaques, la résistance mécanique est seulement fournie par la structure de plaques et qu'il faut utiliser des matériaux de haute qualité, ce qui rend les plaques onereuses. De plus, et comme mentionné plus haut, les largeurs des plaques sont limitées, ce qui se traduit par des limitations de la largeur du four lui-même. It is therefore understandable that with such plates, the mechanical strength is only provided by the plate structure and that high quality materials must be used, which makes the plates expensive. In addition, and as mentioned above, the widths of the plates are limited, which results in limitations of the width of the oven itself.

De plus, en dépit de toutes ces précautions, il n'est pas rare que les plaques se fissurent ou cassent, ce qui oblige à les remplacer et augmente encore les frais de marche du four, qui doit être mis à l'arrêt. In addition, despite all these precautions, it is not uncommon for the plates to crack or break, which requires replacing them and further increasing the operating costs of the oven, which must be shut down.

La présente invention a pour but d'obvier à ces inconvénients antérieurs en prévoyant un four à haut rendement thermique pour la cuisson de matériaux céramiques qui permette d'utiliser, dans la réalisation des plaques, des matériaux qui ne sont pas nécessairement de haute qualité et, par conséquent, des matériaux relativement peu coûteux à fabriquer et faciles à travailler. The object of the present invention is to obviate these previous drawbacks by providing an oven with high thermal efficiency for firing ceramic materials which makes it possible to use, in the production of the plates, materials which are not necessarily of high quality and , therefore, relatively inexpensive materials to manufacture and easy to work.

Un autre but de la présente invention est d'empêcher que les contraintes thermiques soient supportées par les plaques elles-mêmes, ce qui permet de fabriquer celles-ci à des dimensions relativement grandes et d'améliorer la largeur et le rendement d'ensemble du four, car c'est un fait bien connu que, plus le four est grand, plus son rendement est élevé ; autrement dit, il est possible de réduire encore les pertes de chaleur qui affectent fâcheusement le rendement thermique du four. Another object of the present invention is to prevent the thermal stresses from being supported by the plates themselves, which makes it possible to manufacture them at relatively large dimensions and to improve the overall width and efficiency of the oven, because it is a well-known fact that the larger the oven, the higher its efficiency; in other words, it is possible to further reduce the heat losses which annoyingly affect the thermal efficiency of the oven.

Un autre but de l'invention est de réduire le risque de rupture ou de fissuration des plaques du fait que, comme indiqué, celles-ci n'ont plus à assurer la résistance aux contraintes mécaniques. Another object of the invention is to reduce the risk of breaking or cracking of the plates because, as indicated, they no longer have to provide resistance to mechanical stresses.

On atteint ces buts, ainsi que d'autres, grâce à un four à haut rendement thermique pour la cuisson de matériaux céramiques suivant l'invention qui comprend, sur sa voûte, des plaques de résistance thermique présentant des faces supérieures et inférieures reliées entre elles par des nervures définissant entre elles des volumes, ces volumes étant propres à recevoir des courants de gaz de combustion engendrés par des brûleurs ou moyens équivalents, et est caractérisé en ce que lesdites plaques sont supportées sur des poutres en carbure de silicium ayant des caractéristiques de haute résistance mécanique et d'excellente résistance thermique. These aims, as well as others, are achieved by means of an oven with high thermal efficiency for the firing of ceramic materials according to the invention which comprises, on its vault, thermal resistance plates having upper and lower faces interconnected by ribs defining volumes therebetween, these volumes being adapted to receive streams of combustion gases generated by burners or equivalent means, and is characterized in that said plates are supported on silicon carbide beams having characteristics of high mechanical resistance and excellent thermal resistance.

D'autres aspects et avantages de l'invention seront mieux compris d'après la description donnée cidessous, à simple titre d'exemple, d'une réalisation de l'invention, en se référant au dessin annexé, sur lequel
la figure 1 est une vue en coupe longitudinale, suivant l'axe longitudinal du four, d'une voûte suivant l'invention comportant des poutres disposées suivant l'agencement inventif et des plaques reposant sur les poutres
la figure 2 est une vue en coupe d'un four du type comportant deux chambres superposées et réalisé suivant la présente invention
la figure 3 est une vue en perspective d'une voûte de four suivant l'invention, comportant des poutres disposées suivant l'invention et des plaques modulaires reposant sur ces poutres ; et
la figure 4 est une vue en coupe d'une autre réalisation de l'invention, dans laquelle les poutres en carbure de silicium ont une configuration de section tubulaire rectangulaire.Other aspects and advantages of the invention will be better understood from the description given below, by way of example, of an embodiment of the invention, with reference to the appended drawing, in which
Figure 1 is a longitudinal sectional view, along the longitudinal axis of the oven, of a vault according to the invention comprising beams arranged according to the inventive arrangement and plates resting on the beams
Figure 2 is a sectional view of an oven of the type comprising two superimposed chambers and produced according to the present invention
Figure 3 is a perspective view of an oven roof according to the invention, comprising beams arranged according to the invention and modular plates resting on these beams; and
Figure 4 is a sectional view of another embodiment of the invention, in which the silicon carbide beams have a configuration of rectangular tubular section.

Sur les figures du dessin, la réference 1 désigne l'ensemble d'une poutre à hautes resistances mécanique et thermique réalisée en carbure de silicium et ayant toute forme désirée, par exemple une section en T renversé ou une section en I, carre, retangulaire, tubulaire, etc., la poutre étant posee transversalement à la direction longitudinale du four. In the figures of the drawing, the reference 1 designates the assembly of a beam with high mechanical and thermal resistances made of silicon carbide and having any desired shape, for example an inverted T section or an I, square, retangular section. , tubular, etc., the beam being placed transversely to the longitudinal direction of the furnace.

L'agencement de la poutre 1 est répété sans changement pour une série de poutres pareilles qui, une fois posées à des espacements convenables, s'étendent en travers de toute la surface du four. Entre poutres voisines sont disposées une ou plusieurs plaques en un matériau réfractaire, désignées dans leur ensemble en 2 sur le dessin. The arrangement of the beam 1 is repeated without change for a series of similar beams which, once placed at suitable spacings, extend across the entire surface of the furnace. Between adjacent beams are arranged one or more plates of refractory material, designated as a whole at 2 in the drawing.

Chaque plaque repose sur toute sa longueur sur les deux poutres qui la flanquent, sur toute la longueur de celles ci, par l'intermédiaire de tout agencement de fixation ou de verrouillage choisi. Les plaques 2 sont réalisées de façon à présenter sur toute leur longueur des volumes 3 délimités entre les faces supérieure 6 et inférieure 7 et les nervures intermédiaires 8.Each plate rests over its entire length on the two beams which flank it, over the entire length thereof, by means of any chosen fixing or locking arrangement. The plates 2 are produced so as to present, over their entire length, volumes 3 delimited between the upper 6 and lower 7 faces and the intermediate ribs 8.

Les deux faces 6 et 7 présentent des trous-dirigés vers le bas 4 et dirigés vers le haut 9, chaque plaque présentant les trous des deux types en alternance. Ainsi, suivant la direction longitudinale du four, on trouve des rangées de trous disposés transversalement qui sont alternativement dirigés vers le bas et vers le haut dans chaque volume. Un brûleur 15 peut être inséré dans chaque volume 3 pour amener des gaz chauds assurant l'établissement dans le volume d'une légère surpression, ce qui provoque l'émission de jets de gaz chauds alternativement vers le haut et vers le bas à travers les trous 9 etc4. The two faces 6 and 7 have holes-directed downwards 4 and directed upwards 9, each plate having the holes of the two types alternately. Thus, in the longitudinal direction of the oven, there are rows of holes arranged transversely which are alternately directed downward and upward in each volume. A burner 15 can be inserted in each volume 3 to bring hot gases ensuring the establishment in the volume of a slight overpressure, which causes the emission of jets of hot gases alternately up and down through the holes 9 etc4.

La succession de plaques perforées reposant, comme décrit, sur des poutres en carbure de silicium, constitue, dans un four de structure classique à deux galeries superposées, désigné par la référence générale 10, la sole de la galerie supérieure 11 et la voûte de la galerie inférieure 12. Ces plaques sont indiquées en 22 sur la vue en coupe de la figure 2. The succession of perforated plates resting, as described, on silicon carbide beams, constitutes, in a furnace of conventional structure with two superimposed galleries, designated by the general reference 10, the sole of the upper gallery 11 and the vault of the lower gallery 12. These plates are indicated at 22 in the sectional view of FIG. 2.

La voûte de la galerie supérieure lia, suivant l'invention, une structure semblable comportant des plaques 14 reposant sur des poutres en carbure de silicium 25 et présentant des surfaces supérieure 13 et inférieure 16. The vault of the upper gallery 11a, according to the invention, a similar structure comprising plates 14 resting on silicon carbide beams 25 and having upper 13 and lower 16 surfaces.

Dans le cas des plaques de voûte de la galerie supérieure du four, les trous de sortie des gaz arrivant des brûleurs 15 sont tous dirigés vers le bas et ne sont donc pas conformes au motif alterné décrit ci-dessus å-propos des plaques intermédiaires indiquées en 22.In the case of the vault plates of the upper gallery of the oven, the gas outlet holes arriving from the burners 15 are all directed downwards and therefore do not conform to the alternating pattern described above with regard to the intermediate plates indicated in 22.

Pareillement, les plaques de la dalle 19 de la galerie inférieure 12 du four présentent des trous 20 tous dirigés vers le haut. Likewise, the plates of the slab 19 of the lower gallery 12 of the oven have holes 20 all directed upwards.

La figure 2 représente un système classique pour le transport de carreaux en matériau céramique 18 au moyen d'un ensemble de rouleaux 17 sur toute la longueur du four. FIG. 2 represents a conventional system for transporting ceramic material tiles 18 by means of a set of rollers 17 over the entire length of the oven.

L'invention couvre aussi les diverses variantes que l'homme de l'art pourra convevoir en utilisant le principe de l'invention. Ainsi, par exemple, les plaques qui, sur la figure 2, en une seule pièce, peuvent être formées de plusieurs pièces, de préférence de type modulaire, de sorte que les volumes indiqués en 3 ne sont pas continus sur toute leur longueur mais plutôt formés de diverses chambres successives toutes adéquatement supportées par des paires de poutres en carbure de silicium voisines, comme déjà décrit ci-dessus. The invention also covers the various variants which a person skilled in the art will be able to agree using the principle of the invention. Thus, for example, the plates which, in FIG. 2, in one piece, can be formed from several pieces, preferably of modular type, so that the volumes indicated in 3 are not continuous over their entire length but rather formed of various successive chambers all adequately supported by pairs of neighboring silicon carbide beams, as already described above.

Ce mode de réalisation modifié est illustré par la figure 3 du dessin. Deux poutres en carbure de silicium portent, dans la réalisation de la figure 3, des plaques 22 qui présentent des trous alternativement dirigés vers le haut et vers le bas. Chaque volume 3 résulte par conséquent de la juxtaposition de trois plaques. This modified embodiment is illustrated in Figure 3 of the drawing. Two silicon carbide beams carry, in the embodiment of Figure 3, plates 22 which have holes alternately directed upwards and downwards. Each volume 3 therefore results from the juxtaposition of three plates.

La figure 4 représente une autre variante de l'agencement d'appui des plaques sur les poutres en carbure de silicium. La poutre en carbure de silicium 1 a une forme rectangulaire. Les plaques présentent, entre les faces supérieure 6 et inférieure 7, une rainure spéciale qui enveloppe la poutre en carbure de silicium. FIG. 4 represents another variant of the support arrangement of the plates on the silicon carbide beams. The silicon carbide beam 1 has a rectangular shape. The plates have, between the upper 6 and lower 7 faces, a special groove which envelops the silicon carbide beam.

On conçoit toutefois qu'on pourrait avoir recours à un chauffage électrique en logeant un dispositif chauffant dans le volume 3, de sorte que l'ensemble de la plaque constituerait une surface rayonnante. Dans cette réalisation modifiée, il n'est pas nécessaire que les plaques soient perforées car le chauffage est assuré, non pas par convection, mais uniquement par rayonnement à partir des surfaces des plaques. It is understood, however, that electrical heating could be resorted to by housing a heating device in volume 3, so that the whole of the plate would constitute a radiating surface. In this modified embodiment, the plates need not be perforated because the heating is provided, not by convection, but only by radiation from the surfaces of the plates.

Comme mentionné, les poutres en carbure de silicium peuvent avoir toute forme souhaitée, à condition qu'un agencement adéquat soit prévu pour leur contact avec les plaques. As mentioned, the silicon carbide beams can have any desired shape, provided that an adequate arrangement is provided for their contact with the plates.

On a constaté qu'en pratique, on peut facilement
faire fonctionner le dispositif qu'on vient de décrire dans des conditions thermiques rigoureuses sans se heurter aux inconvénients antérieurs précités. En particulier, la présente invention permet de façonner un ensemble de plaques de four à partir de matériaux réfractaires simples, faciles à se procurer et peu coûteux. De plus, on peut obtenir une structure dans l'ensemble plus robuste parce que la charge est convenablement supportée par les poutres en carbure de silicium. I1 est aussi possible d'augmenter la largeur du four au-delà des limites imposées par la technique antérieure, pour améliorer ainsi la capacité de production et le rendement thermique d'ensemble du four. We found that in practice, we can easily
operate the device that has just been described under rigorous thermal conditions without encountering the aforementioned prior drawbacks. In particular, the present invention makes it possible to shape a set of oven plates from simple refractory materials, easy to obtain and inexpensive. In addition, an overall more robust structure can be obtained because the load is suitably supported by the silicon carbide beams. It is also possible to increase the width of the oven beyond the limits imposed by the prior art, thereby improving the production capacity and the overall thermal efficiency of the oven.

Claims

1. Oven for firing ceramic materials, comprising on its roof plates with high thermal resistance having upper and lower faces (7) connected to each other by ribs defining volumes therebetween, these volumes being suitable for receiving streams of combustion gases generated by burners or equivalent means, this furnace being characterized in that said plates (2) are supported on silicon carbide beams (1; 23) having characteristics of high mechanical resistance and excellent thermal resistance.

2. Oven for firing ceramic materials according to claim 1, characterized in that said plates consist of several contiguous parts (22) succeeding each other in the transverse direction of the oven, these parts all being supported on silicon carbide beams ( 23) neighbors.

3. Furnace for firing ceramic materials according to claim 1, characterized in that said silicon carbide beams have a configuration of inverted T section, I, rectangular, square, tubular, etc.

4. Oven for firing ceramic materials according to claim 2, characterized in that said plates resting on the silicon carbide beams constitute the separation surface of two vertically adjacent superimposed galleries, said galleries being separated by a hollow slab (22 ) which defines a series of volumes extending transversely to the longitudinal direction of the furnace.

5. Oven for cooking ceramic materials according to claim 4, characterized in that each of said volumes is supplied with burnt gas from a burner.

6. Oven for firing ceramic materials according to claim 5, characterized in that said plates have outlet holes intended to let the burnt gases escape both upwards and downwards.

7. Oven for firing ceramic materials according to claim 2, characterized in that said plates (2) supported on the silicon carbide beams (1) contain, in said volumes (3), electric resistance heating elements, the outer surfaces of said plates forming radiating surfaces for radiant heating of baking material - moved through the gallery of the oven.