WO2024089053A1

WO2024089053A1 - Four verrier

Info

Publication number: WO2024089053A1
Application number: PCT/EP2023/079690
Authority: WO
Inventors: Philippe DE DIANOUS
Original assignee: Saint-Gobain Isover
Priority date: 2022-10-25
Filing date: 2023-10-24
Publication date: 2024-05-02

Abstract

La présente invention concerne un four verrier (1) comprenant une cuve (10) surmontée d'une paroi latérale (20) et fermée par le haut par une voûte (30), ladite voûte étant supportée par une structure extérieure (2), caractérisée en ce que la voûte est composée d'une pluralité d'éléments unitaires (31), chaque élément unitaire étant fixé directement à la structure extérieure.

Description

four verrier

L’invention concerne un four verrier.

Art antérieur

L’invention concerne un dispositif de fusion d’une matière vitrifiable, notamment utilisé dans la production de verre plat, verre creux ou fibres d’isolation, appelé ci-après four verrier.

Un tel four consiste en une cuve surmontée d’une superstructure. La cuve est l’endroit dans lequel la matière première est fondue. La superstructure est une structure déposée sur la cuve pour former un endroit clos. Cette superstructure comprend ainsi une paroi latérale et une voute fermant le four par le dessus.

Cette paroi latérale et cette voute sont réalisées en maçonnerie c’est-à-dire qu’elles sont constituées de blocs maçonnés entre eux, chaque bloc étant réalisé dans un matériau résistant aux hautes températures comme du béton réfractaire.

L’inconvénient de ce type de construction est qu’elle n’est pas flexible dans son utilisation. En effet, un four verrier peut, pour son fonctionnement ou sa maintenance, être ouvert afin d’introduire la composition, de remplacer des pièces comme des électrodes pour un four électrique à électrodes plongeantes ou un brûleur pour un four à gaz ou le four peut être ouvert pour faire des mesures comme la mesure de l’épaisseur de croûte.

Par ailleurs, la maçonnerie de la voute implique une masse importante ce qui peut limiter la taille du four.

Il existe donc un besoin pour des fours plus modulables.

La présente invention a pour but de fournir un four verrier qui résout les inconvénients de l’art antérieur en étant simple et modulable.

A cette effet, l’invention concerne un four verrier comprenant une cuve surmontée d’une paroi latérale et fermée par le haut par une voute, ladite voute étant supportée par une structure extérieure, caractérisé en ce que la voute est composée d’une pluralité d’éléments unitaires, chaque élément unitaire étant fixé directement à la structure extérieure.

Selon un exemple, chaque élément unitaire consiste en un bloc formé par une plaque et d’une tête d’accrochage permettant à des moyens d’accrochage de fixer ledit élément unitaire à la structure.

Selon un exemple, les éléments unitaires d’une même ligne sont pourvus de moyens d’emboitement pour s’emboiter les uns aux autres.

Selon un exemple, les moyens d’emboitement comprennent des surfaces complémentaires agencées sur la tranche desdites plaques.

Selon un exemple, les moyens d’accrochage comprennent une agrafe serrant la tête d’accrochage, ladite agrafe étant fixée à une tige fixée à la structure.

Selon un exemple, l’empreinte au sol du four s’étend dans deux directions perpendiculaires et dans lequel les éléments unitaires sont alignés selon la direction la plus courte.

Selon un exemple, les éléments unitaires de deux lignes contiguës ne sont pas alignés.

Selon un exemple, les éléments unitaires ont des dimensions identiques.

Selon un exemple, la paroi latérale comprend une série de panneaux dont au moins un est monté mobile pivotant.

Selon un exemple, ledit panneau mobile comprend un châssis associé à un matériau résistant à la chaleur, ledit panneau étant associé à un système de poulie.

Selon un exemple, les éléments unitaires sont réalisés en matériaux réfractaires.

Selon un exemple, la voute comprend en outre des moyens de colmatage comprenant des plaquettes agencées sur les éléments unitaires au-dessus de l’espace entre deux éléments unitaires.

Selon un exemple, les éléments unitaires de la voute sont regroupés en zone, les zones adjacentes sont libres entre elles et dans lequel les espaces entre éléments unitaires d‘une zone sont jointés..

Description des figures

D’autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

- la représente une section d’un four;

- la représente une vue en coupe d’une voute d’un four selon l’invention ;

- les figures 3 et 4 représentent une vue en coupe d’un élément unitaire et sa fixation à une structure externe d’un four selon l’invention ;

- les figures 5, 6, 12 et 13 représentent une variante d’élément unitaire avec des côtés munis de surfaces complémentaires et une série de ces éléments unitaires ;

- les figures 7 et 8 représentent différentes dispositions des éléments unitaires ;

- la représente une vue en coupe d’éléments unitaires dont certains sont joints par mortier

- les figures 10a et 10b représentent différentes vues d’un panneau mobile selon l’invention ;

- les figures 11a, 11b, 11c représentent des vues en coupe de différentes variantes d’un panneau mobile selon l’invention ;

Description détaillée de l’invention

L’invention représentée sur la porte sur un four verrier 1. Un tel four verrier comprend une cuve 10 dans laquelle la matière première est fondue. Cette cuve 10 a une empreinte au sol s’étendant selon deux directions perpendiculaires. La cuve a ainsi une forme carrée ou rectangulaire. Cette cuve est formée d’un fond 11 et de parois verticales 12 chacune réalisée par des couches de matériaux résistants aux températures de la matière première fondue tels que des matériaux réfractaires comme du béton. Ces matériaux réfractaires peuvent être frittés ou électrofondus.

Le four comprend en outre une paroi latérale 20 surmontant cette cuve. Cette paroi latérale est en contact avec une réhausse de cuve 21 servant de butée pour ladite paroi latérale. La paroi latérale comprend des panneaux 22 et des inserts, ces inserts permettant la mise en place d’élément fonctionnels comme des sondes ou des brûleurs ou des électrodes ou des regards.

Chaque panneau 22 comprend deux faces 22a (intérieure, extérieure) parallèles et une tranche périphérique 22b comprenant une portion supérieure, une portion inférieure et deux portions latérales. Les panneaux et les inserts sont en contact les uns avec les autres par leurs tranches, l’interface entre eux est isolée par la mise en place d’un matériau souple, résistant à la chaleur et peu perméable aux gaz.

La paroi latérale est alors surmontée d’une corniche 23. Le four est enfin fermé, par le haut, par une voute 30 en contact avec la corniche 23.

Le four comprend en outre une ouverture d’entrée par laquelle la matière première est apportée et une sortie par laquelle le matériau fondu sort.

Selon l’invention, la voute 30 permet une construction modulaire et simplifiée comme visible à la . Pour cela, la voute 30 est composée d’éléments unitaires 31 assemblés les uns aux autres. Ces éléments unitaires 31 sont suspendus à une structure externe 2. Cette structure externe 2 peut comprendre au moins une poutre métallique s’étendant au-dessus de ladite voute 30. Chaque élément unitaire 31 se présente sous la forme d’un bloc. Les éléments unitaires sont réalisés en matériaux réfractaires.

Chaque élément unitaire 31 comprend une première partie et une seconde partie comme visible à la . La première partie se présente sous la forme d’une plaque 310 et sert à former la surface inférieure de la voute La seconde partie est utilisée pour la fixation des éléments unitaires à la structure externe. Cette seconde partie se présente sous la forme d’une tête d’accrochage 312. La tête d’accrochage 312 est solidaire de la plaque 310, de préférence de matière avec ladite plaque 310. Dans le cas d’une tête d’accrochage faite de matière avec la plaque 310, la tête d’accrochage et le plaque 310 sont moulées ensemble. De préférence, la tête d’accrochage 312 est centrée, sur la plaque, par rapport à au moins un axe. La tête d’accrochage 312 permet à des moyens d’accrochage 40 de fixer ledit élément unitaire à la structure externe 2 comme visible à la . Ces moyens d’accrochage 40 comprennent une agrafe 41 qui enserre la tête d’accrochage. La tête d’accrochage 312 et l’agrafe 41 présentent des formes agencées pour permettre à ladite agrafe de supporter la tête d’accrochage. Par exemple la tête d’accrochage est de section sphérique et l’agrafe comprend deux bras courbes. Dans le cas d’une tête d’accrochage sphérique, il est alors possible de donner à l’élément unitaire une légère inclinaison. Cela permet de donner une courbure à la voute ou d’aider au placement des éléments unitaires.

Un avantage d’avoir un élément unitaire comprenant une première partie et une seconde partie est de permettre de dissocier les fonctions. En effet, l’élément unitaire selon l’invention présente une première partie qui est utilisée comme élément structurant de la voute alors que la seconde partie est dédiée à l’accrochage dudit élément unitaire. Ainsi, l’utilisation de moyens d’accrochage 40 accrochés à la seconde partie sous forme tête d’accrochage 312 par vissage n’entrainerait pas une perte de performances de l’élément unitaire, qui nécessiterait une compensation comme une augmentation de l’épaisseur de l’élément unitaire.

Cette agrafe 41 est fixée à l’extrémité d’une tige 42 qui est, elle-même, fixée à la structure externe 2. Cette fixation est par exemple réalisée par boulonnage. On comprend alors que chaque élément unitaire 31 est suspendu de façon indépendante à la structure externe 2. Cela permet d’avoir un maintien optimal et de pouvoir supporter la casse d’une agrafe sur un élément unitaire sans que cela n’affecte la voute. Cela donne également plus de flexibilité/souplesse à l’ensemble, les tiges compensant un possible mauvais alignement des têtes par rapport aux trous d’accrochage sur la structure externe 2.

La plaque 310 de la première partie est telle que sa surface est celle d’un quadrilatère du type carré ou rectangle avec des dimensions de 20 à 80cm de côté et une épaisseur de 15 à 30cm. Cette plaque est astucieuse en ce qu’elle présente, sur au moins deux côtés, des moyens d’emboitement 314 comme visible à la . Ces moyens d’emboitement 314 se présentent sous la forme de deux surfaces complémentaires 315 du type mâle (M)-femelle (F) comme par exemple un creux et un demi-cercle (ou convexe concave) qui s’associent. Chaque plaque comprend ainsi, sur un premier coté, une première surface complémentaire et sur le côté opposé, une seconde surface complémentaire. Cela permet d’associer les plaques pour les aligner comme visible à la . Un matériau de type réfractaire I est placé entre les plaques. Les surfaces complémentaires d’une même plaque peuvent être agencées sur des côtés opposés.

Les plaques 310 peuvent alors comprendre une surface complémentaire de type male et une surface complémentaire de type femelle, agencées sur des côtés opposés.

De préférence, les quatre côtés d’une plaque 310 sont munis de surfaces complémentaires 315, agencées de façon opposé ou non. On comprend alors que les surfaces complémentaires 315 mâle M et femelle F peuvent être agencées sur des côtés adjacents ou opposés.

Ces surfaces complémentaires 315 permettent aux éléments unitaires 31 de s’assembler les uns aux autres et donc de permettre à la voute d’avoir une bonne cohésion mécanique. Les surfaces complémentaires 315 sont agencées pour qu’il subsiste un espace entre les plaques de deux éléments unitaires 31 assemblés. Cet espace est utilisé comme joint de dilatation c‘est à dire qu’il permet de compenser la dilatation des éléments unitaires sous l’effet de la chaleur. Pour étanchéifier la voute 30, des plaquettes 33 ou moyens de colmatage sont agencées sur les plaques 310 au-dessus de l’espace entre deux plaques 310 comme visible à la . Ces espaces sont remplis de matériau compressible résistant à la chaleur (fibres d’ordinaire), ces joints se refermant lors des dilatations de la voûte. Les espaces entre les éléments unitaires ne sont pas tous les mêmes.

Les surfaces complémentaires 315 permettent également de réduire le risque de passage de fumées.

Les surfaces complémentaires peuvent être agencées pour permettre un degré de liberté dans le positionnement des éléments unitaires c’est-à-dire permettre un décalage angulaire entre deux éléments unitaires.

Les plaques 310 sont disposées selon un alignement réalisé selon au moins l’une des directions du four c’est-à-dire selon la largeur ou la longueur comme visible à la . Ainsi, la voute 30 est composée de plusieurs lignes, parallèles, s’étendant selon l’une des directions du four, de préférence la plus courte.

Selon une préférence, les plaques 310 des différentes lignes sont alignées. Dans une alternative à cette variante les plaques 310 des éléments unitaires 30 comprennent des surfaces complémentaires de même type. On comprend par-là que la plaque 310 ne comprend que des surfaces complémentaires de type mâle ou de type femelle. Cette alternative est possible pour des plaques comprenant des surfaces complémentaires sur deux côtés opposés ou sur les quatre côtés. Dans ce cas-là, les éléments unitaires sont alternés c’est-à-dire qu’un élément unitaire pourvu que de surfaces complémentaires mâle n’est contigu qu’avec des éléments unitaires pourvu que de surfaces complémentaires femelle.

Bien entendu, l’agencement des surfaces complémentaires n’est pas limité aux configurations précédemment décrites. En effet, il est possible d’avoir des configurations très spécifiques avec une voute comprenant des éléments unitaires de plusieurs types. On comprend par-là que la voute peut comprendre des éléments unitaires 31 munis que de surfaces complémentaires 315 mâle M ou femelle F, ou avec un mélange de surfaces complémentaires mâles ou femelles, celles-ci étant agencés deux à deux côtes à cotes ou sur des côtés opposés. Par ailleurs, il est également possible que cette voute soit munie d’éléments unitaires 31 possédant la même surface complémentaire sur trois côtés comme visible à la . Selon une autre préférence, les plaques 310 de deux lignes contiguës sont décalées comme visible à la . En effet, une solution consiste à voir les plaques alignées dans les deux directions. Dans ce cas, les plaques forment ainsi un damier dans lequel quatre plaques se joignent en un point. Ce décalage peut être obtenu en utilisant des plaques ayant des dimensions identiques ou avec des plaques identiques mais avec une portion de plaques en début de ligne.

Dans une variante, les plaques sont regroupées sous forme de module jointés.

Pour renforcer la voute, un certain nombre de plaques 310 peuvent être jointes avec un mortier M au lieu d’utiliser une plaquette au-dessus dudit espace entre deux plaques. Ce mortier est placé, entre deux plaques, au niveau des côtés portant les surfaces complémentaires ou au niveau d’autres côtés comme visible à la . Ce mortier permet de renforcer la solidité de la voute et d’éviter l’infiltration de gaz entre plaques.

Afin de gérer la dilatation globale de la voûte pendant l’attrempage, le mortier est placé pour former des modules ou zones, qui sont séparés par des joints ouverts ou remplis de matériau compressible résistant à la chaleur (fibres d’ordinaire), ces joints se refermant lors des dilatations de la voûte. On comprend alors que les éléments unitaires de la voute sont regroupés en zone. Les éléments unitaires d‘une zone sont jointés entre eux avec du mortier alors que les différentes zones ne sont pas jointées avec la ou les zones adjacentes.

Ainsi, l’association du mortier avec les surfaces complémentaires permet de renforcer la voûte contre les infiltrations de fumées/gaz de composition, et donc de maintenir une bonne étanchéité tout en assurant une bonne tenue mécanique. Cette bonne tenue mécanique permet à la voute d’être moins complexe en évitant une superposition de blocs sous forme de différentes couches qui alourdissent la voute et necessite une structure externe 2 plus imposante.

Dans une variante visible aux figures 10a et 10b, les panneaux 22 formant la paroi latérale sont montés pour être mobiles. Plus particulièrement, les panneaux sont montés pivotants. Pour cela, chaque panneau consiste en un châssis métallique 220 sur lequel un matériau résistant à la chaleur du type béton 222 est placé. Ce matériau est moulé sur ce châssis pour former une plaque, ce dernier étant muni de crochets surmoulé par le béton pour bien accrocher ledit matériau au châssis. Un matelas de fibres peut être intercalé entre le matériau de type béton et le châssis métallique pour protéger le métal de la chaleur du béton et réduire les pertes par les portes, notamment pendant l’attrempage. Le châssis est alors pourvu de deux extensions 224 percées afin qu’un axe s’y insère pour rendre le panneau pivotant. Un système de poulie est utilisé pour faire pivoter le panneau. Cette possibilité de faire pivoter le ou les panneaux permet une maintenance simplifiée du four : remplacer les électrodes, faire passer un outil de mesure.

Des panneaux d’une même face de la paroi latérale peuvent être agencés pour pivoter simultanément. Pour cela, ils peuvent être reliés ensemble par une poutre métallique reliée au système de poulie ou aux systèmes de poulie.

Dans une réalisation particulière de ces panneaux, une ou les portions latérales de la tranche périphérique 22b n’est pas perpendiculaire à la face extérieure dudit panneau. Cette portion latérale peut être inclinée et/ou présenter un profil en escalier comme visible aux figures 11a, 11b et 11c. Un profil en escalier consiste en un profil présentant un décrochement. La portion latérale peut associer inclinaison et décrochement.

Ainsi, deux panneaux contigus sont agencés pour que leurs portions latérales en contact soient complémentaires.

Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l’exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l’homme de l’art.

A ce titre, Le four comprend également des ouvertures circulaires dans la voûte pour introduire du calcin en cas de marche dégradée (attrempage, voûte chaude, panne enfourneuse).

De plus, il peut être prévu d’avoir des surfaces complémentaires avec des géométries différentes. Plus particulièrement, les surfaces complémentaires des plaques selon une première direction peuvent avoir une géométrie convexe concave et selon une deuxième direction une géométrie du type créneaux ou en triangle. Ces surfaces complémentaires différentes peuvent être agencées sur des côtés opposées ou adjacents.

Claims

Four verrier (1) comprenant une cuve (10) surmontée d’une paroi latérale (20) et fermée par le haut par une voute (30), ladite voute étant supportée par une structure extérieure (2), caractérisée en ce que la voute est composée d’une pluralité d’éléments unitaires (31), chaque élément unitaire étant fixé directement à la structure extérieure.
Four selon la revendication précédente, dans lequel chaque élément unitaire (31) consiste en un bloc formé par une plaque (310) ayant une forme de quadrilatère et d’une tête d’accrochage (312) permettant à des moyens d’accrochage de fixer ledit élément unitaire à la structure.
Four selon la revendication 2, dans lequel les éléments unitaires d’une même ligne sont pourvus de moyens d’emboitement (314) pour s’emboiter les uns aux autres.
Four selon la revendication précédente, dans lequel les moyens d’emboitement (314) comprennent des surfaces complémentaires (315) du type male (M)-femelle (F) agencées sur la tranche desdites plaques.
Four selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel les moyens d’accrochage comprennent une agrafe serrant la tête d’accrochage (312), ladite agrafe étant fixée à une tige fixée à la structure.
Four selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que son empreinte au sol s’étend dans deux directions perpendiculaires et dans lequel les éléments unitaires de la voute sont alignés selon la direction la plus courte.
Four selon la revendication précédente, dans lequel les éléments unitaires de deux lignes contiguës ne sont pas alignés.
Four selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les éléments unitaires ont des dimensions identiques.
Four selon l’une des revendications 4 à 8, dans lequel chaque plaque comprend deux surfaces complémentaires.
Four selon l’une des revendications 4 à 8, dans lequel chaque plaque comprend quatre surfaces complémentaires.
Four selon la revendication 9, dans lequel les deux surfaces complémentaires sont sur des côtés opposés.
Four selon la revendication 10, dans lequel la plaque comprend deux paires de surfaces complémentaires opposés deux à deux.
Four selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi latérale comprend une série de panneaux dont au moins un est monté mobile pivotant.
Four selon la revendication précédente, dans lequel ledit panneau mobile comprend un châssis associé à un matériau résistant à la chaleur, ledit panneau étant associé à un système de poulie.
Four selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les éléments unitaires sont réalisés en matériaux réfractaires.
Four selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la voute comprend en outre des moyens de colmatage comprenant des plaquettes agencées sur les éléments unitaires 310 au-dessus de l’espace entre deux éléments unitaires 310.
Four selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les éléments unitaires de la voute sont regroupés en zone, les zones adjacentes sont libres entre elles et dans lequel les espaces entre éléments unitaires d‘une zone sont jointés.