FR3119445A1 - "RAKU" electric ceramic kiln on domestic power supply - Google Patents
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Abstract
Dispositif de four pour cuisson céramique électrique selon une technique de cuisson dite « RAKU » alimenté par le réseau domestique, doté d’une enceinte de grande hauteur et à grande ouverture tout en garantissant une chauffe rapide à 1000°C, caractérisé par :- une enceinte (c) de four alimentée par des résistances boudinées (a) placées au sommet dans l’enceinte à l’intérieur de tube de verre (b), tandis que l’enceinte est pourvue sur tout son périmètre de réfractaires en en fibre minérale et microporeuse (l), ,- l’ouverture de l’enceinte (c) s’effectuant à 12 centimètres de la hauteur du foyer (m) ,elle est constituée : d’une part par une partie basse (d); d’autre part un capot (g), l’ouverture (j) et la liaison (j’) entre la partie basse (d) et le capot (g) s’effectuant par une bascule du capot (g) à l’aide d’au moins un point pivot (i), - un asservissement (k) dédié aux deux fonctions de : cuisson de la céramique jusque 980°C, puis cuisson du vernis à 1000°C,- un procédé de cuisson en deux phases : de cuisson de la céramique, qui reçoit ensuite un vernis et subit une seconde phase de cuisson à 1000°C, pour être ensuite l’objet d’un refroidissement précipité provoquant les fissures en surface de l’objet fabriqué. Figure pour l’abrégé : Fig. 1Furnace device for electric ceramic firing using a so-called "RAKU" firing technique powered by the domestic network, equipped with a high enclosure and large opening while guaranteeing rapid heating to 1000°C, characterized by:- a furnace enclosure (c) fed by coiled resistors (a) placed at the top in the enclosure inside the glass tube (b), while the enclosure is provided along its entire perimeter with mineral fiber refractories and microporous (l), - the opening of the enclosure (c) taking place at 12 centimeters from the height of the hearth (m), it consists: on the one hand by a lower part (d); on the other hand a cover (g), the opening (j) and the connection (j') between the lower part (d) and the cover (g) being effected by a rocker of the cover (g) at the using at least one pivot point (i), - a control (k) dedicated to the two functions of: ceramic firing up to 980°C, then varnish firing at 1000°C, - a two-phase firing process : cooking of the ceramic, which then receives a varnish and undergoes a second phase of cooking at 1000°C, to then undergo a rapid cooling causing cracks in the surface of the manufactured object. Figure for abstract: Fig. 1
Description
L’invention est relative à un four céramique électrique pour une technique de cuisson dite « RAKU » sur alimentation domestique doté d’une enceinte de grande hauteur et à grande ouverture tout en garantissant une chauffe de 1000°C, sans que l’ouverture n’altère de façon conséquente la température dans l’enceinte du four.The invention relates to an electric ceramic kiln for a so-called "RAKU" cooking technique on domestic power supply equipped with a very high enclosure with a large opening while guaranteeing a heating of 1000° C., without the opening not significantly alters the temperature inside the oven.
Etat des connaissances :Il importe de rappeler la différence entre une cuisson céramique lambda et la technique dite de « RAKU ». State of knowledge: It is important to remember the difference between lambda ceramic firing and the so-called “RAKU” technique.
La technologie de cuisson traditionnelle consiste à effectuer une première cuisson à 980°C environ pour obtenir un biscuit. Ce biscuit est ensuite émaillé avant d’être remis au four entre 980 et 1000°C pour cuisson définitive. Au terme de cette cuisson, l’objet est maintenu dans le four jusqu’à complet refroidissement. Le produit résultant de cette technologie se caractérise par un émail régulier et homogène sur toutes les parties exposées.The traditional baking technology consists of carrying out a first baking at around 980°C to obtain a biscuit. This biscuit is then glazed before being returned to the oven between 980 and 1000°C for final firing. At the end of this firing, the object is kept in the oven until completely cooled. The product resulting from this technology is characterized by a regular and homogeneous enamel on all exposed parts.
La technologie « RAKU YAKI» se caractérise en ce que la pièce est émaillée selon le même principe que ci-dessus exposé ; s’en distinguant en ce qu’en fin de cuisson de la pièce émaillée, elle est soumise à un choc thermique important, passant de 1000°C à la température ambiante en un laps de temps très court, ce qui va constituer des fissures de surface appelé « tressaillage » ( le «tressaillage» étant le moment où se constitue la rupture de la couche de glaçure sous l’effet des contraintes thermiques), qui sont révélées dans le procédé de fabrication par l’apport de noir de fumées, cet enfumage produisant un colorisation des fissures de surface. Il existe différents procédés de fabrication par la technologie « Raku », tels ceux non exhaustifs ayant fait l’objet de brevets d’invention : CN109399930, KR101798343, KR20160083702 ; ou encore plus particulier aux procédés d’enfumage tel que le brevet JPH11322474.The "RAKU YAKI" technology is characterized in that the part is enamelled according to the same principle as explained above; being distinguished from it in that at the end of the cooking of the enamelled part, it is subjected to a significant thermal shock, going from 1000°C to the ambient temperature in a very short period of time, which will constitute cracks of surface called "cracking" (the "cracking" being the moment when the glaze layer breaks under the effect of thermal stresses), which are revealed in the manufacturing process by the addition of carbon black, this smoking producing colorization of the surface cracks. There are different manufacturing processes using “Raku” technology, such as those which are not exhaustive and which have been the subject of patents for invention: CN109399930, KR101798343, KR20160083702; or even more particularly to smoking processes such as patent JPH11322474.
En l’état des technologies, les fours utilisés selon la technologie « RAKU YAKI» sont des fours à énergie fossile (bois et gaz) le «tressaillage» étant le moment où se constitue la rupture de la couche de glaçure sous l’effet des contraintes thermiques placés en extérieur de bâtiment en raison des rejets nocifs produits par ces types de combustibles. Ces technologies sont privilégiées en raison des températures importantes à obtenir rapidement. Relativement aux fours « RAKU » à énergie fossile, citons particulièrement le brevet US2014193763 qui décrit un dispositif de four à ouverture verticale levant la partie supérieure du four, pour lui permettre d’avoir une ouverture importante, selon un principe de contrepoids de l’élévation de l’élément d’enceinte supérieure. Ce brevet est très révélateur des capacités et contraintes des fours à « RAKU » utilisant l’énergie fossile en ce que :
- le contrepoids indique bien que ce four peut difficilement se déplacer et que son maniement appelle une manutention non aisée,
- l’énergie utilisée produit des rejets difficilement compatibles à un usage à l’intérieur du bâtiment,
- cette même énergie permettant une montée rapide en température, ce brevet ne se soucie pas de la question des temps de montée en température,
- il est nécessaire de disposer d’une chambre de combustion assez haute pour la fabrication d’objets de grande taille.In the state of technology, the kilns used according to the "RAKU YAKI" technology are fossil fuel kilns (wood and gas) the "crashing" being the moment when the glaze layer breaks under the effect of the thermal constraints placed outside the building due to the harmful emissions produced by these types of fuels. These technologies are favored because of the high temperatures to be obtained quickly. With regard to fossil fuel "RAKU" ovens, let us particularly mention the patent US2014193763 which describes a vertical opening oven device raising the upper part of the oven, to allow it to have a large opening, according to a principle of counterweight of the elevation of the upper enclosure element. This patent is very revealing of the capacities and constraints of “RAKU” furnaces using fossil energy in that:
- the counterweight clearly indicates that this oven is difficult to move and that handling it requires difficult handling,
- the energy used produces emissions that are difficult to reconcile with use inside the building,
- this same energy allowing a rapid rise in temperature, this patent does not concern itself with the question of the times of rise in temperature,
- it is necessary to have a fairly high combustion chamber for the manufacture of large objects.
Le procédé d’enfumage des pièces est dans ces conditions réalisé en extérieur, en raison de la proximité au four lui-même placé en extérieur.The process of smoking the pieces is in these conditions carried out outdoors, due to the proximity to the oven itself placed outdoors.
Si bien qu’aucun dispositif connu ne permet de répondre aux conditions d’un four céramique électrique pour une technique de cuisson dite « RAKU » sur alimentation domestique doté d’une enceinte de grande hauteur et à grande ouverture tout en garantissant une chauffe de 1000°C, sans que l’ouverture n’altère de façon conséquente la température dans l’enceinte du four.So that no known device makes it possible to meet the conditions of an electric ceramic kiln for a cooking technique called "RAKU" on domestic power supply equipped with a high enclosure and with a large opening while guaranteeing a heating of 1000 °C, without the opening significantly altering the temperature inside the oven.
En effet, relativement à la technologie de fours spécifiques disposant d’une chauffe électrique, il importe de rappeler que le présent déposant a déjà investigué cette solution pour plusieurs fours verriers électriques dans d’autres domaines d’usage : demande de brevet n° 1500878 publiée sous le n° 3035396 fours de réchauffe de perle de verre, demande de brevet n°1600771 publiée sous le n° 3051184 fours de « fusing » en thermoformage, demande n° 1601621 publiée sous le n° 3058717 relatif un dispositif de four verrier petite dimension multi usages de perle de verre, demande de brevet n°1700925 concerne un dispositif de fours verriers de réchauffe d’objets en hauteur. Si ces fours répondent à des besoins spécifiques dans le domaine de la fabrication d’objets en verre, les technologies employées ne permettent pas de répondre à une triple exigence de :
- disposer d’une montée en température à 1000°C très rapide,
- en ayant de grandes ouvertures pour dégager de gros objets, l’ouverture provoquant des pertes thermiques importantes du fait de la dimension de celle-ci. Si la demande de brevet n°1700925 de fours verriers de réchauffe d’objets en hauteur se rapproche de l’objet souhaité par la présente invention, les exigences dimensionnelles sont bien inférieures aux exigences d’un four « RAKU »,
- ces deux particularités réunies sur des équipements fournis par une alimentation électrique domestique. En effet, si tous les fours électriques cités sont pourvus d’une alimentation sur réseau électrique domestique, ils ne sont pas soumis aux mêmes exigences de reprise rapide de température.Indeed, with respect to the technology of specific furnaces with electric heating, it is important to remember that the present applicant has already investigated this solution for several electric glass furnaces in other fields of use: patent application no. 1500878 published under no. 3035396 glass bead heating furnaces, patent application no. 1600771 published under no. 3051184 thermoforming “fusing” furnaces, application no. 1601621 published under no. 3058717 relating to a glass furnace device small dimension multi-purpose glass bead, patent application no. 1700925 relates to a device for glass furnaces for reheating objects at height. While these furnaces meet specific needs in the field of manufacturing glass objects, the technologies used do not meet three requirements:
- have a very rapid rise in temperature to 1000°C,
- By having large openings to clear large objects, the opening causing significant heat loss due to the size thereof. If patent application No. 1700925 for glass furnaces for heating objects at height comes close to the object desired by the present invention, the dimensional requirements are much lower than the requirements of a "RAKU" furnace,
- these two features combined on equipment supplied by a domestic power supply. Indeed, if all the electric ovens mentioned are provided with a power supply from the domestic electrical network, they are not subject to the same requirements for rapid temperature recovery.
La présente invention tente de remédier aux inconvénients des fours « RAKU » traditionnels aux fins de permettre une utilisation à l’intérieur d’un habitat, selon un principe d’alimentation exclusivement électrique sur un réseau domestique, tout en répondant aux spécificités fonctionnelles des fours « Raku » de : disposer d’une grande enceinte de chauffe et d’une montée rapide en température à 1000°C.The present invention attempts to remedy the drawbacks of traditional "RAKU" ovens for the purpose of allowing use inside a home, according to a principle of exclusively electric power supply on a domestic network, while responding to the functional specificities of ovens "Raku" of: having a large heating chamber and a rapid rise in temperature to 1000°C.
Présentation de l’invention: L’invention est relative à un four pour cuisson céramique électrique selon une technique de cuisson dite « RAKU » alimenté par le réseau domestique, doté d’une enceinte de grande hauteur et à grande ouverture tout en garantissant une chauffe rapide à 1000°C, sans que l’ouverture n’altère de façon conséquente la température dans l’enceinte du four, caractérisé par :
- une enceinte (c) de four (
- l’ouverture de l’enceinte (c) s’effectuant à 12 centimètres de la hauteur du foyer (m) ,elle est constituée : d’une part par une partie basse (d) composée d’une sole (e) en liaison continue sur ses quatre côtés avec des parois (f) offrant une hauteur intérieure de 12 centimètres à l’intérieur du foyer (m) ; d’autre part un capot (g) doté lui-même de quatre parois (h) constituant le haut de l’enceinte et recevant les résistances boudinées (a), l’ouverture (j) et la liaison (j’) entre la partie basse (d) et le capot (g) s’effectuant par une bascule du capot (g) à l’aide d’au moins un point pivot (i), parois (f, h) des partie basse (d) et capot (g) venant se jointoyer thermiquement par la fermeture de l’enceinte (c) et la présence des réfractaires en fibre minérale et microporeuse (l),
- un asservissement (k) dédié aux deux fonctions de : cuisson de la céramique jusque 980°C, puis cuisson du vernis à 1000°C,
- un procédé de cuisson en deux phases : de cuisson de la céramique, qui reçoit ensuite un vernis et subit une seconde phase de cuisson à 1000°C, pour être ensuite l’objet d’un refroidissement précipité provoquant les fissures en surface de l’objet fabriqué. Presentation of the invention : The invention relates to a kiln for electric ceramic firing according to a so-called "RAKU" firing technique powered by the domestic network, equipped with a very high enclosure with a large opening while guaranteeing heating. rapid at 1000°C, without the opening significantly altering the temperature in the enclosure of the oven, characterized by:
- an oven enclosure (c) (
- the opening of the enclosure (c) taking place at 12 centimeters from the height of the hearth (m), it is made up: on the one hand by a lower part (d) composed of a sole (e) in continuous connection on its four sides with walls (f) offering an interior height of 12 centimeters inside the hearth (m); on the other hand a cover (g) itself provided with four walls (h) constituting the top of the enclosure and receiving the coiled resistors (a), the opening (j) and the connection (j') between the lower part (d) and the cover (g) being effected by tilting the cover (g) using at least one pivot point (i), walls (f, h) of the lower part (d) and cover (g) coming to be thermally jointed by the closure of the enclosure (c) and the presence of refractories in mineral and microporous fiber (l),
- a control (k) dedicated to the two functions of: ceramic firing up to 980°C, then varnish firing at 1000°C,
- a two-phase firing process: firing of the ceramic, which then receives a varnish and undergoes a second phase of firing at 1000°C, to then undergo a rapid cooling causing cracks in the surface of the ceramic manufactured object.
Plus particulièrement au format de l’enceinte, celle- ci est particulièrement étudiée pour répondre aux contraintes de :
- fournir rapidement la chaleur nécessaire à la cuisson durant les deux phases de cuisson tout en étant alimenté uniquement par le réseau électrique domestique, ceci en raisons :
= de l’emplacement des résistances bobinées (a) placées au sommet de l’enceinte, dont la chaleur produite est en partie sauvegardée à l’ouverture de l’enceinte (c) du fait que ces parois (h) sont isolées (l), ce qui conduit à limiter les pertes de charge liées à l’ouverture de l’enceinte,
= que la sole (e) est elle-même isolée thermiquement par la présence des réfractaires en fibre minérale et microporeuse (l) placés sous la sole (e) et sur les quatre parois (f), ce qui confère à la partie basse (d) une capacité à emmagasiner la charge thermique,
- disposer d’une hauteur suffisante pour le placement d’objets importants jusque 30 centimètres de haut,
- sur la partie basse (d),par le placement de l’ouverture à 12 centimètres de la sole, réduire la hauteur du capot (g) aux fins de provoquer un pivotement du capot (g) jusque 90° sans que cette rotation vienne provoquer un choc des pièces de grande dimension pouvant être placées dans le four.More particularly in the format of the loudspeaker, this one is particularly studied to answer the constraints of:
- quickly provide the heat necessary for cooking during the two cooking phases while being powered only by the domestic electrical network, this for reasons:
= the location of the wound resistors (a) placed at the top of the enclosure, the heat produced from which is partly saved when the enclosure is opened (c) because these walls (h) are insulated (l ), which leads to limiting the pressure drops linked to the opening of the containment,
= that the sole (e) is itself thermally insulated by the presence of mineral and microporous fiber refractories (l) placed under the sole (e) and on the four walls (f), which gives the lower part ( d) an ability to store thermal load,
- have sufficient height for the placement of important objects up to 30 centimeters high,
- on the lower part (d), by placing the opening 12 centimeters from the sole, reduce the height of the cover (g) in order to cause the cover (g) to pivot up to 90° without this rotation coming shock large parts that may be placed in the oven.
Ainsi la présente invention, en utilisant à la fois l’énergie électrique domestique et des matériaux de faible poids (à l’exemple de réfractaires en fibre minérale plutôt que des réfractaires conventionnels), autorise de nouveaux espaces d’expression de la technique du « RAKU » , à la fois à l’intérieur des habitations (rejets nocifs du fait des combustibles inexistants), et une possibilité de déplacer le four par simple manutention sans faire appel à des engins, ce qui permet d’exposer cette technique dans le cadre d’animations publiques.Thus the present invention, by using both domestic electrical energy and lightweight materials (such as mineral fiber refractories rather than conventional refractories), allows new spaces for expression of the technique of " RAKU", both inside homes (harmful discharges due to non-existent fuels), and a possibility of moving the oven by simple handling without using machinery, which makes it possible to exhibit this technique within the framework public entertainment.
Glossaire :
a) résistances électriques boudinées
b) tubes en verre contenant les résistances
c) enceinte
d) partie basse de l’enceinte
e) sole de la partie basse
f) parois de la partie basse
g) capot
h) parois du capot
i) point pivot
J) ouverture de l’enceinte, j’) liaison partie basse et capot
k) asservissement
l) isolants
k) foyer Glossary :
a) coiled electrical resistors
b) glass tubes containing the resistors
c) pregnant
d) lower part of the enclosure
e) sole of the lower part
f) walls of the lower part
g) hood
h) hood walls
i) pivot point
J) opening of the enclosure, j') connection lower part and cover
k) enslavement
l) insulators
k) hearth
Claims (2)
- une enceinte (c) de four (figure 1) alimentée par des résistances boudinées (a) délivrant un total de 16 ampères, résistances placées au sommet dans l’enceinte à l’intérieur de tube de verre (b), tandis que l’enceinte est pourvue sur tout son périmètre et en continue sur ses 6 faces de réfractaires en en fibre minérale et microporeuse (l), de telle façon à dégager un foyer disponible de forme carré (m) de 30 centimètres de côté,
- l’ouverture de l’enceinte (c) s’effectuant à 12 centimètres de la hauteur du foyer (m) ,elle est constituée : d’une part par une partie basse (d) composée d’une sole (e) en liaison continue sur ses quatre côtés avec des parois (f) offrant une hauteur intérieure de 12 centimètres à l’intérieur du foyer (m) ; d’autre part un capot (g) doté lui-même de quatre parois (h) constituant le haut de l’enceinte et recevant les résistances boudinées (a), l’ouverture (j) et la liaison (j’) entre la partie basse (d) et le capot (g) s’effectuant par une bascule du capot (g) à l’aide d’au moins un point pivot (i), parois (f, h) des partie basse (d) et capot (g) venant se jointoyer thermiquement par la fermeture de l’enceinte (c) et la présence des réfractaires en fibre minérale et microporeuse (l),
- un asservissement (k) dédié aux deux fonctions de : cuisson de la céramique jusque 980°C, puis cuisson du vernis à 1000°C.Furnace device for electric ceramic firing according to a so-called "RAKU" firing technique powered by the domestic network, equipped with an opening chamber while guaranteeing heating to 1000° C., without the opening altering the temperature in the oven enclosure, characterized by:
- an oven enclosure (c) (figure 1) powered by coiled resistors (a) delivering a total of 16 amps, resistors placed at the top in the enclosure inside the glass tube (b), while the the enclosure is provided on its entire perimeter and continuously on its 6 faces with mineral fiber and microporous refractories (l), in such a way as to release an available hearth of square shape (m) of 30 centimeters side,
- the opening of the enclosure (c) taking place at 12 centimeters from the height of the hearth (m), it is made up: on the one hand by a lower part (d) composed of a sole (e) in continuous connection on its four sides with walls (f) offering an interior height of 12 centimeters inside the hearth (m); on the other hand a cover (g) itself provided with four walls (h) constituting the top of the enclosure and receiving the coiled resistors (a), the opening (j) and the connection (j') between the lower part (d) and the cover (g) being effected by tilting the cover (g) using at least one pivot point (i), walls (f, h) of the lower part (d) and cover (g) coming to be thermally jointed by the closure of the enclosure (c) and the presence of refractories in mineral and microporous fiber (l),
- a control (k) dedicated to the two functions of: ceramic firing up to 980°C, then varnish firing at 1000°C.
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