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"Système de voûtes suspendues pour fours et foyers
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en cérar,zo-eiment"
Dans les fours et foyers en céramo-ciment, on a tendance à abandonner la voûte en arc de cercle qui exerce des efforts de compression considérables du fait de son poids et des dilatations qui se produisent/aux températures élevées. Il en résulte une désagrégation rapide et même un affaissement partiel de la voûte si la température développée est voisine de son point de ramollissement.
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On la remplace par un système de voûtes dites "voûtes suspendues" qui suppriment les efforts latéraux et n'ob- tient leur équilibre que par appui d'une charpente supé- rieure sur les murs longitudinaux du four ou foyer.
Dans les voûtes de ce genre formées d'éléments plus ou moins importants remplaçables en cas d'avarie et actuel- lement utilisées, les briques sont suspendues à des pièces en fonte soutenues par une charpente métallique. Ces voûtes ont bien l'avantage d'êtres plates, ce qui donne un rayonnement s'exerçant également sur toute la largeur du foyer, mais, par suite de leur charpente métallique, elles ont l'inconvénient de rendre inutilisable la partie supé- rieure du four ou foyer.
La présente invention a pour objet une voûte plate suspendue composée essentiellement de briques réfractai- res ou autres,trouées spécialement, d'une armature de liaison et d'une armature de suspension formée dTun feuil- lard plat en acier, fer ou autre, prenant appui à une extrémité, dans le béton armé d'une dalle, poutre ou hourdis quelconque servant de soutien à la voûte et, de l'autre, sur les murs du four. Dans cette armature de sus- pension, sont pratiques des trous semblables à ceux des briques avec lesquels ils coïncident.
Les uns et les au- tres sont traversés par une armature de liaison, formée de filins métalliques ayant même diamètre que les trous des briques ; chaque poutre ou dalle en béton armé comporte un nombre plus ou moins important de rangées'de briques, de façon à pouvoir être dégagée de la voûte en cas d'avarie et être remplacée par un,élément semblable.
En vue de faciliter la construction de telles voûtes, comme aussi d'en abaissér la température à laquelle. sont
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portées les briques et surtout les armatures' de suspension et de liaison, on peut en'constituer comme suit les différents éléments;/.
A cet effet: a) l'armature de liaison est constituée de tubes creux continus ou discontinus permettant à leur intérieur une circulation d'air ou d'eau, b) l'armature de suspension est constituée soit de filins, soit d'anneaux, entourant l'armature de liaison et noyés dans le béton, soit de tubes également creux, coudés en forme d'U, traversant la dalle de béton et débouchant à sa partie supérieure, soit encore, en vue de permettre la dilatation latérale des briques, d'anneaux entourant l'armature de liaison, disposés dans un espace conique laissé libre et débouchant, également à la partie supérieu- re de la dalle de béton, dans un logement ménagé à cet effet, c) une .circulation d'air ou d'eau.est établie dans l'espace ménagé entre les briques réfraotaires et ladite dalle en béton armé et une rangée de briqués creuses, d)
les briques présentent un redan formant, lorsqu'el- les sont accolées à sec, en laissant un joint de dilata- tion suffisant, une rigole dans laquelle, on place un cordon d'amiante,'maintenu en place par de la bourre d'amiante, ,de la chamotte, de la, terre réfractaire ou autre. le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une, réalisation de la présente invention:
Fig.I est une vue -en bout d'une telle voûte,
Fig.2, 3 et 4 sont respectivement des coupes suivant: 2-2 de la fig.3, suivant 3-3 de la fig.2 et suivant 4-4 de la fig. 2,
Fig. 5,6, 7,8 et 9 sont diverses formes de briques,
Fig.10 est une coupe transversale faite suivant 10-10
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de la fig.II, Fig.II et 12 sont des coupes longitudinales faites suivant II-II de la fig.10 montrant diverses variantes dans le système d'armature de suspension,
Fig.13 et 14 sont des vues en coupe respectivement' suivant 13-13 de la fig.I4 et 14-14 de la fig.I3,
Fig.15 est une variante dans la suspension des bri- ques.
Les briques a sont percées de deux ou d'un nombre quelconque de trous'b. Les tiges de suspension c, formées d'un feuillard sont percées en regard des briques a et sont noyées à leur extrémité supérieure dans le béton d'une dalle d, servant de soutien à la voûte, et venant prendre appui à ses deux extrémités sur les murs mêmes e du four ou foyer. L'armature de liaison, constituée d'acier rond ou de tout autre profil f, en nombre égal aux trous des feuillards ± et des briques a passent au travers de ceux- ci et donnent à l'ensemble une cohésion parfaite. Les tiges de suspension ± peuvent être noyées simplement dans le béton, ou être combinées avec l'armature de celui-ci; on prévoit alors, dans la partie noyée dans le béton, des trous dans lesquels viennent passer les armatures ± dudit béton armé, qui servent d'étrier.
Le béton peut être coulé directement sur les briques a, mais il est utile, en raison des dilatations de ces dernières, d'interposer entre eux une couche h de matière quelconque : calorifuge, isolant ou même simplement un matelas d'air.
Le béton armé d, au lieu de ne faire qu'un bloc sur toute sa surface, peut être coulé en éléments amovibles séparés comprenant chacun une ou plusieurs rangées de briques.
Les fig. 5 à 9 représentent des briques a façonnées
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différemment avec ou sans. encastrement i pour les feuil- lards c. Elles peuvent être utilisées soit dans le sens de la hauteur, soit dans le sens de la largeur (fig.8 et 9).
Dans la fig.IO des briques a, percées d'un ou plusieurs trous, sont traversées par l'armature de liaison constituée de tubes creux ! débouchant, d'une part, à l'air extérieur en k, et, d'autre part, dans une gaine de cheminée en 1 où ils sont placés, d'une façon amovible, dans une gaine v.
Ces tubes 2. sont soutenus soit toutes les briques, soit de loin en loin, par l'armature de suspension 5 prenant appui , dans la dalle de béton supérieure ! (fig.10) et consti- tuée (fig.11) soit de filins n soutenant les tubes j et venant prendre appui autour des armatures ± de la dalle en béton, soit d'anneaux o, remplissant le même rôle, soit de tubes creux coudés p,en forme d'U, soutenant éga- lement les tubes ¯± et-traversant de part en part la dalle de béton dans laquelle ils sont soutenus par un épanouis- sement quelconque, pouvant être un écrou q noyé dans ledit béton.
De plus, ces tubes au lieu d'être scellés dans la dalle g, peuvent être réglables dans le sens de la hauteur, au moyen de l'écrou q reposant sur un,épaulement pratiqué dans la dalle g,
En vue de permettre le déplacement latéral, dû aux effets de dilatation des briques, on peut concevoir ces éléments de suspension constitués d'une pièce ou tige également en forme d'anneau, engagée dans l'armature de liaison, et pouvant jouer, avec facilité, dans un espace vide réalisé à l'aide d'une forme s en terre cuite ou . aggloméré quelconque ayant la forme d'un pot de fleurs renversé et percé d'un trou à sa partie haute pour le
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passage de ladite tige r.
Au-dessus de ce pot cylindre- est disposée @ tronconique s'une autre forme t en terre agglomérée ou tôle, offrant une base plus large de façon à prendre appui sur le béton de la dalle sustentatrice d et dans le fond de- laquelle repose une rondelle u, qui reçoit l'écrou de réglage q,
De plus, la couche h, séparant la dalle en béton d des briques a, en raison des dilatations, est constituée d'une couche d'air mise en-communication, d'une part, par le tube w avec l'extérieure, d'autre part, par le tube x avec 'une gaine de la cheminée (fig.IO).
Cette couche d'air h peut être constituée par une forme en terre.cuite ayant, en coupe, la forme de pots de dilatation s remplaçant ceux-ci (fig.I3) mais formant canal, comme l'indique la fig.14, canal dans lequel peut circuler de l'air par tirage naturel ou autre moyen appropre
L'isolement du béton peut encore être augmenté en disposant une ou plusieurs couches de briques creuses ± ,placées entre celui-ci et les briques réfractaires a.
L'appel d'air que provoque la cheminée crée une circu- lation dans les tubes j, formant armature de liaison, ainsi que dans l'espace libre laissé entre les briques a et la dalle en béton d, circulation qui s'établit dans le sens des flèches.2 et 3. Si cette circulation d'air n'est pas assez intense, on peut la renforcer à l'aide de ventila- teurs ou machines soufflantes quelconques. De même, dans le cas de l'armature de suspension composée de tubes creux coudés 2, on peut provoquer à leur intérieur un courant d'air qui contribue à l'abaissement de température de l'en- semble: briqués et armatures.
D'autre part, comme représenté (fig.I3 et I. ), ces
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tubes j, formant armature .de liaison, peuvent être des tubes réduits individuels, en acier ou fonte.
@
Ces tubes 1 et les armatures de suspension peuvent éga- lement être soit aux joints de deux briques voisines a, soit (fig.15) au centre même desdites briques réfractaires.
Enfin, (fig.13 et 14) ces briques peuvent présenter un petit redan 4 formant, une fois les briques posées côte à cote à sec, en laissant un joint de dilatation suffisant une rigole 5 dans laquelle on place un cordon d'amiante 6 que l'on tasse avec de la bourre d'amiante 7, de la chamotte, de la terre réfractaire ou autre.
Si le four doit être porté à une très haute température, on peut améliorer encore le refroidissement en remplaçant par une circulation d'eau, la circulation d'air établie respec- tivement dans les tubes .1 et dans les tubes p.
Ce dispositif de voûte refroidie allonge considérable- ment la durée de tels fours qui, normalement, doivent être reconstruits fréquemment par suite des fléchissements et ruptures des briques portées à des températures excessives.
Des plus, les tubes j, formant armature de suspension, n'étant pas scellés, on peut, en cas de démontage, en vue du remplacement des briques, retirer ceux-ci et les remettre en place après réparation. Enfin, les armatures de suspension, constituées par les tubes ou les tiges s, permettent de régler la hauteur des briques et de répartir convenablement le soutien de l'armature de liaison.
On a ainsi une voûte pour fours et foyers présentant l'avantage d'être plate, -ce qui améliore la répartition du rayonnement et rend utilisable sa partie supérieure -, et composée d'éléments interchangeables, ce qui permet plus de rapidité dans la construction et facilite la réparation de la partie endommagée.
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"Suspended vault system for ovens and fireplaces
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in cerar, zo-eiment "
In ceramic-cement kilns and hearths, there is a tendency to abandon the arched vault which exerts considerable compressive forces due to its weight and the expansions which occur at high temperatures. This results in rapid disintegration and even partial collapse of the arch if the temperature developed is close to its softening point.
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It is replaced by a system of vaults known as “suspended vaults” which eliminate lateral forces and only obtain their balance by resting an upper frame on the longitudinal walls of the furnace or hearth.
In vaults of this type, formed of more or less important elements which can be replaced in the event of damage and are currently in use, the bricks are suspended from cast iron pieces supported by a metal frame. These vaults have the advantage of being flat, which gives radiation also exerted over the entire width of the hearth, but, owing to their metal frame, they have the drawback of rendering the upper part unusable. oven or hearth.
The present invention relates to a flat suspended vault composed essentially of refractory or other bricks, specially perforated, of a connecting frame and a suspension frame formed of a flat strip of steel, iron or other, taking support at one end, in the reinforced concrete of any slab, beam or slab serving as support for the vault and, on the other, on the walls of the furnace. In this suspension reinforcement, there are practical holes similar to those in the bricks with which they coincide.
Both are crossed by a connecting frame, formed of metal wires having the same diameter as the holes in the bricks; each reinforced concrete beam or slab comprises a greater or lesser number of rows of bricks, so as to be able to be released from the vault in the event of damage and to be replaced by a similar element.
In order to facilitate the construction of such vaults, as also to lower the temperature to which. are
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carried the bricks and especially the 'suspension and connection' frames, the different elements can be constructed as follows; /.
To this end: a) the connecting reinforcement is made up of continuous or discontinuous hollow tubes allowing air or water circulation inside them, b) the suspension reinforcement is made up of either ropes or rings , surrounding the connecting reinforcement and embedded in the concrete, either of also hollow tubes, bent in the shape of a U, crossing the concrete slab and opening at its upper part, or again, in order to allow the lateral expansion of the bricks , rings surrounding the connecting reinforcement, arranged in a conical space left free and opening out, also in the upper part of the concrete slab, in a housing provided for this purpose, c) an air circulation. or water. is established in the space between the refraotaires bricks and said reinforced concrete slab and a row of hollow bricks, d)
the bricks have a step forming, when they are stuck together dry, leaving a sufficient expansion joint, a channel in which an asbestos bead is placed, held in place by wadding. asbestos,, chamotte, refractory earth or other. the accompanying drawing shows, by way of example, one embodiment of the present invention:
Fig.I is an end view of such a vault,
Fig. 2, 3 and 4 are respectively cross sections according to: 2-2 of fig. 3, along 3-3 of fig. 2 and along 4-4 of fig. 2,
Fig. 5,6, 7,8 and 9 are various shapes of bricks,
Fig. 10 is a cross section taken along 10-10
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of fig. II, Fig. II and 12 are longitudinal sections made along II-II of fig. 10 showing various variants in the suspension frame system,
Fig.13 and 14 are sectional views respectively along 13-13 of fig.I4 and 14-14 of fig.I3,
Fig. 15 is a variant in the suspension of the bricks.
Bricks a are pierced with two or any number of holes' b. The suspension rods c, formed from a strip, are drilled facing the bricks a and are embedded at their upper end in the concrete of a slab d, serving as support for the vault, and coming to rest at its two ends on the very walls of the oven or fireplace. The connecting reinforcement, made of round steel or any other profile f, in a number equal to the holes of the ± strips and of the bricks a pass through them and give the whole a perfect cohesion. The suspension rods ± can be simply embedded in the concrete, or be combined with the reinforcement thereof; holes are then provided in the part embedded in the concrete, through which the reinforcements ± of said reinforced concrete pass, which serve as a stirrup.
Concrete can be poured directly on the bricks a, but it is useful, because of the expansions of the latter, to interpose between them a layer h of any material: heat-insulating, insulating or even simply an air mattress.
The reinforced concrete d, instead of forming a single block over its entire surface, can be poured in separate removable elements each comprising one or more rows of bricks.
Figs. 5 to 9 represent shaped bricks
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differently with or without. fitting i for straps c. They can be used either in the direction of the height or in the direction of the width (fig. 8 and 9).
In fig.IO bricks a, pierced with one or more holes, are crossed by the connecting reinforcement consisting of hollow tubes! opening, on the one hand, to the outside air in k, and, on the other hand, in a chimney sheath in 1 where they are placed, in a removable manner, in a sheath v.
These tubes 2. are supported either all the bricks, or from time to time, by the suspension reinforcement 5 taking support in the upper concrete slab! (fig. 10) and made up (fig. 11) either of cables n supporting the tubes j and coming to rest around the reinforcements ± of the concrete slab, or of rings o, fulfilling the same role, or of tubes bent hollow p, U-shaped, also supporting the tubes ¯ ± and passing right through the concrete slab in which they are supported by any outlet, which may be a nut q embedded in said concrete .
In addition, these tubes instead of being sealed in the slab g, can be adjustable in the direction of the height, by means of the nut q resting on a shoulder made in the slab g,
In order to allow lateral displacement, due to the effects of expansion of the bricks, it is possible to design these suspension elements consisting of a part or rod also in the form of a ring, engaged in the connecting reinforcement, and capable of playing, with ease, in an empty space made using a terracotta or s shape. any chipboard having the shape of an inverted flowerpot and pierced with a hole in its upper part for the
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passage of said rod r.
Above this cylinder pot is placed another tapered shape t in agglomerated earth or sheet metal, offering a wider base so as to rest on the concrete of the supporting slab d and in the bottom of which rests a washer u, which receives the adjusting nut q,
In addition, the layer h, separating the concrete slab d from the bricks a, due to the expansions, consists of a layer of air placed in communication, on the one hand, by the tube w with the outside, on the other hand, by the tube x with 'a sheath of the chimney (fig.IO).
This layer of air h can be formed by a terracotta shape having, in cross section, the shape of expansion pots replacing them (fig. 13) but forming a channel, as shown in fig. 14, channel through which air can circulate by natural draft or other suitable means
The insulation of the concrete can be further increased by placing one or more layers of hollow bricks ±, placed between it and the refractory bricks a.
The draft caused by the chimney creates a circulation in the tubes j, forming the connecting reinforcement, as well as in the free space left between the bricks a and the concrete slab d, circulation which is established in the direction of the arrows. 2 and 3. If this air circulation is not intense enough, it can be reinforced using any fans or blowing machines. Likewise, in the case of the suspension reinforcement composed of bent hollow tubes 2, an air current can be caused inside them which contributes to the lowering of the temperature of the assembly: bricks and reinforcements.
On the other hand, as represented (fig. I3 and I.), these
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j tubes, forming a connecting frame, can be individual reduced tubes, made of steel or cast iron.
@
These tubes 1 and the suspension reinforcements can also be either at the joints of two neighboring bricks a, or (fig. 15) at the very center of said refractory bricks.
Finally, (fig. 13 and 14) these bricks can have a small step 4 forming, once the bricks are laid side by side dry, leaving a sufficient expansion joint a channel 5 in which we place an asbestos bead 6 which is packed with asbestos floss 7, chamotte, refractory earth or other.
If the furnace is to be brought to a very high temperature, the cooling can be further improved by replacing by water circulation, the air circulation established respectively in the tubes .1 and in the tubes p.
This cooled vault arrangement considerably extends the life of such furnaces which normally have to be rebuilt frequently due to sagging and breaking of bricks brought to excessive temperatures.
In addition, the tubes j, forming the suspension frame, not being sealed, it is possible, in the event of dismantling, for the purpose of replacing the bricks, to remove them and put them back in place after repair. Finally, the suspension frames, formed by the tubes or rods s, make it possible to adjust the height of the bricks and to distribute the support of the connecting frame appropriately.
We thus have a vault for ovens and hearths having the advantage of being flat, - which improves the distribution of radiation and makes its upper part usable -, and composed of interchangeable elements, which allows more speed in the construction. and facilitates repair of the damaged part.