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Title:
CHAMBER SETTING WITH IMPROVED EXPANSION JOINTS AND BRICKS FOR MAKING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/006962
Kind Code:
A3
Abstract:
The invention concerns rotating fire furnaces whereof at least one of the inner partitions is formed of a plurality of refractory material bricks including at least one first brick (15a) and one second brick (15b) placed above or beneath a third brick (15c) and separated from each other by a space (13, 14) of width J, wherein the first brick (15a) comprises at least one recess (158d, 158'd) on its assembling surface opposite the third brick (15c), the third brick (15c) comprises at least one protuberance (155d, 155'd) on its assembling face opposite the first brick (15a), the protuberance being engaged in the recess, the dimension E of said recess (158d) in the longitudinal direction of the partition is greater than the dimension B of said first protuberance (155d) in the same direction, and said recess (158d) is spaced apart by a specific distance (Se) from the end surface (152) adjacent said space (13, 14). The invention enables some bricks to be slid on one another, while the cohesion and the strength of the partition are maintained, during the movements caused by expansion and contraction of the bricks.

Inventors:
JONVILLE CHRISTIAN (FR)
BIGOT JEAN (FR)
Application Number:
FR2006/001675
Publication Date:
February 15, 2007
Filing Date:
July 10, 2006
Export Citation:
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Assignee:
PECHINEY ALUMINIUM (FR)
JONVILLE CHRISTIAN (FR)
BIGOT JEAN (FR)
International Classes:
F27B13/06; F27B13/10; F27D1/00
Foreign References:
US5277580A1994-01-11
EP0727630A11996-08-21
FR2724714A11996-03-22
GB671391A1952-05-07
Attorney, Agent or Firm:
MARSOLAIS, Richard (217 cours Lafayette, LYON CEDEX 06, FR)
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Claims:

REVENDICATIONS

1. Four à feu tournant comportant une pluralité de cloisons intérieures (3, 4) formant une série de chambres (1, 10, 11, 12) de cuisson distinctes et des alvéoles (2) à l'intérieur de ces chambres, lesdites cloisons (3, 4) comportant des murs transversaux (4) pour séparer lesdites chambres et des cloisons creuses (3) pour séparer les alvéoles (2), au moins une desdites cloisons intérieures (3, 4) étant formée d'une pluralité de briques (15, 16, 17) en matériau réfractaire incluant au moins une première (15a), une deuxième (15b) et une troisième (15c) briques, comportant chacune au moins deux faces latérales (151) opposées, disposées parallèlement au sens long L de la cloison, deux faces d'extrémité (152, 152') opposées et deux faces d'assemblage (153, 156) opposées et comprenant chacune au moins une surface plane (154, 157), la première (15a) et la deuxième (15b) briques étant situées au-dessus ou au-dessous de la troisième brique (15c) et placées de manière à ce que leur face d'extrémité en regard l'une de l'autre soient séparées d'un espace (13, 14) de largeur J, caractérisé en ce que la première brique (15a) comporte au moins un premier évidement (158d) sur sa face d'assemblage en regard de la troisième brique (15c), ledit évidement (158d) ayant une dimension E dans le sens long L de la cloison, en ce que la troisième brique (15c) comporte au moins un premier bossage (155d) sur sa face d'assemblage en regard de la première brique (15a), ledit premier bossage (155d) ayant une dimension B dans le sens long L de la cloison et étant engagé dans ledit évidement, en ce que, de manière à permettre des déplacements relatifs entre la première et la troisième brique dans le sens long de la cloison en cours d'utilisation du four, ladite dimension E dudit évidement (158d) est plus grande que ladite dimension B dudit premier bossage (155d), et en ce que, de manière à former une butée pour ledit bossage du côté dudit espace, ledit évidement (158d) est espacé d'une distance déterminée Se de la face d'extrémité (152) adjacente au dit espace (13, 14).

2. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le centre dudit premier bossage (155d) est décalé d'une distance déterminée C par rapport au centre dudit évidement (158d).

3. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que le décalage est tel que l'espace entre la surface du bossage (155d) et la surface de l'évidement (158d) est plus faible du côté dudit espace (13, 14) que du côté opposé.

4. Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la distance déterminée Se est comprise entre 10 et 30 % de la longueur Ll de la première brique (15a).

5. Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit premier bossage (155d) est espacé d'une distance déterminée Sb de la face d'extrémité (152) adj acente audit espace (13, 14).

6. Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit premier bossage (155d) est un premier cordon droit, disposé perpendiculairement au sens long L de la cloison et ledit premier évidement (158d) est une première gorge droite, disposée perpendiculairement au sens long

L de la cloison.

7. Four selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite gorge droite (158d) possède un fond sensiblement plat de largeur P supérieure ou égale à la différence D entre ladite dimension E et ladite dimension B.

8. Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la différence D entre ladite dimension E et ladite dimension B est supérieure à 10 mm.

9. Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la deuxième brique (15b) comporte également au moins un évidement (158'd) sur

sa face d'assemblage en regard de la troisième brique (15c), ledit évidement (158'd) ayant une dimension E' dans le sens long L de la cloison, en ce que la troisième brique (15c) comporte au moins un deuxième bossage (155'd) sur sa face d'assemblage en regard de la deuxième brique (15b), ledit deuxième bossage ayant une dimension B' dans le sens long L de la cloison et étant engagé dans ledit évidement, en ce que la dimension E' dudit évidement (158'd) est plus grande que la dimension B' dudit deuxième bossage (155'd), et en ce que ledit évidement (158'd) est espacé d'une distance déterminée Se' de la face d'extrémité (152') adjacente audit espace (13, 14).

10. Four selon la revendication 9, caractérisé en ce que le centre dudit deuxième bossage (155'd) est décalé d'une distance déterminée C par rapport au centre de l'évidement correspondant (158'd).

11. Four selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le décalage est tel que l'espace entre la surface du deuxième bossage (155'd) et la surface de l'évidement correspondant (158'd) est plus faible du côté dudit espace (13, 14) que du côté opposé.

12. Four selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la distance déterminée Se' est comprise entre 10 et 30 % de la longueur Ll de la deuxième brique (15b).

13. Four selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que ledit deuxième bossage (155'd) est espacé d'une distance déterminée Sb' de la face d'extrémité (152') adjacente audit espace (13, 14).

14. Four selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que ledit deuxième bossage (155'd) est un deuxième cordon droit, disposé perpendiculairement au sens long L de la cloison et ledit évidement correspondant (158'd) est une gorge droite, disposée perpendiculairement au sens long L de la cloison.

15. Four selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite gorge (158'd) possède un fond sensiblement plat de largeur P' supérieure ou égale à la différence D 1 entre ladite dimension E' et ladite dimension B'.

16. Four selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que la différence D' entre ladite dimension E' et ladite dimension B' est supérieure à 10 mm.

17. Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que lesdites première (15a) et deuxième (15b) briques comportent en outre au moins une gorge droite (158a, 158b) disposée parallèlement aux dites faces latérales (151) et en ce que ladite troisième brique (15c) comporte au moins un cordon droit (155a, 155b) également disposé parallèlement aux dites faces latérales (151) et correspondant à ladite gorge.

18. Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que ladite cloison est l'un des murs transversaux (4) dudit four.

19. Four selon la revendication 18, caractérisé en ce que ledit mur transversal (4) comporte des échancrures (5') dans lesquelles sont encastrées des cloisons creuses (3), et en ce que lesdites première (15a), deuxième (15b) et troisième (15c) briques sont placées en tout ou partie dans les échancrures (5').

20. Brique (15, 15', 15") en matériau réfractaire, susceptible d'être utilisée dans des cloisons intérieures (3, 4) d'un four à feu tournant, comportant au moins deux faces latérales opposées (151), une première face d'extrémité (152), une deuxième face d'extrémité (152') opposée à la première face d'extrémité (152), une première face d'assemblage (153) comprenant au moins une surface plane (154) et au moins un premier bossage (155d) et une deuxième face d'assemblage

(156) opposée à la première face d'assemblage et comprenant au moins une surface plane (157) et au moins un premier évidement (158d), ledit bossage

(155d) ayant une dimension B dans une direction parallèle aux dites faces latérales (151), ledit évidement (158d) ayant une dimension E dans une direction parallèle aux dites faces latérales (151), caractérisé en ce que la dimension E est plus grande que la dimension B, et en ce que ledit évidement (158d) est espacé d'une distance déterminée Se de l ' a première face d'extrémité (152).

21. Brique selon la revendication 20, caractérisée en ce que le centre dudit premier évidement (158d) est décalé d'une distance Cp par rapport au centre dudit premier bossage (155d).

22. Brique selon l'une quelconque des revendications 20 ou 21, caractérisée en ce que la distance de décalage Cp est comprise entre 5 et 12 mm.

23. Brique selon l'une quelconque des revendications 20 à 22, caractérisée en ce que la différence D entre ladite dimension E et ladite dimension B est supérieure à

10 mm.

24. Brique selon l'une quelconque des revendications 20 à 23, caractérisée en ce que la distance déterminée Se est comprise entre 10 et 30 % de la longueur Ll de la brique.

25. Brique selon l'une quelconque des revendications 20 à 24, caractérisée en ce que ledit premier bossage (155d) est également espacé d'une distance déterminée Sb de la première face d'extrémité (152).

26. Brique selon l'une quelconque des revendications 20 à 25, caractérisée en ce que ledit premier bossage (155d) est un premier cordon droit, qui est disposé perpendiculairement aux dites faces latérales (151) et dont la largeur est égale à ladite dimension B, et en ce que ledit premier évidement (158d) est une première gorge droite, qui est disposée perpendiculairement aux dites faces latérales (151) et dont la largeur est égale à ladite dimension E.

27. Brique selon la revendication 26, caractérisée en ce que ladite gorge (158d) possède un fond sensiblement plat de largeur déterminée P.

28. Brique selon l'une quelconque des revendications 26 ou 27, caractérisée en ce qu'elle comporte une deuxième gorge droite (158c), disposée perpendiculairement aux dites faces latérales (151), et en ce que la largeur E' de cette deuxième gorge est plus petite que ladite dimension E.

29. Brique selon l'une quelconque des revendications 26 ou 27, caractérisée en ce qu'elle comporte une deuxième gorge droite (158'd), disposée perpendiculairement aux dites faces latérales (151), et en ce que la largeur E' de cette deuxième gorge est sensiblement égale à ladite dimension E.

30. Brique selon l'une quelconque des revendications 28 ou 29, caractérisée en ce que la deuxième gorge droite est espacée d'une distance déterminée Se' de la deuxième face d'extrémité (152').

31. Brique selon la revendication 30, caractérisée en ce que la distance déterminée Se' est comprise entre 10 et 30 % de la longueur Ll de la brique.

32. Brique selon l'une quelconque des revendications 20 à 31, caractérisée en ce qu'elle comporte un deuxième cordon droit espacé d'une distance déterminée Sb' de la deuxième face d'extrémité (152').

33. Brique selon l'une quelconque des revendications 28 à 32, caractérisée en ce que la deuxième gorge droite est située sur la même face d'assemblage (153) que la première gorge droite.

34. Brique selon l'une quelconque des revendications 20 à 33, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un cordon droit (155a, 155b) disposé parallèlement aux faces latérales (151) sur une face d'assemblage et au moins une gorge droite

(158a, 158b), correspondant au dit cordon droit, également disposée parallèlement aux faces latérales (151) sur la face d'assemblage opposée.

35. Procédé de fabrication de blocs carbonés (31) dans lequel : - on introduit des blocs carbonés crus dans un four selon l'une quelconque des revendications 1 à 19 ;

- on effectue un cycle de cuisson déterminé ;

- on retire les blocs carbonés cuits du four.

36. Procédé de fabrication selon la revendication 35, dans lequel les blocs carbonés sont des anodes de cellule d'électrolyse destinée à la production d'aluminium.

37. Utilisation d'un four selon l'une quelconque des revendications 1 à 19 pour la cuisson de blocs carbonés.

Description:

FOUR à CHAMBRES AVEC DES JOINTS DE DILATATION AMéLIORéS ET BRIQUES DESTINéES à SA RéALISATION

Domaine de l'invention

L'invention concerne le domaine des fours à chambres dits « à feu tournant » (« ring furnace » en anglais) pour la cuisson de blocs carbonés, et notamment les fours à chambre de type ouvert. L'invention concerne plus particulièrement les cloisons de ces fours (notamment les cloisons creuses et les murs transversaux) et les briques utilisées dans ces cloisons.

Etat de la technique

Les fours à feu tournant à chambres de type ouvert sont bien connus en eux-mêmes et décrits notamment dans les demandes de brevets français FR 2 600 152 (correspondant au brevet américain US 4 859 175) et FR 2 535 834 (correspondant à la demande britannique GB 2 129 918).

Un four à feu tournant comprend une succession de chambres alignées, chaque chambre étant délimitée par des murs transversaux et comprenant une pluralité d'alvéoles de forme allongée séparées par des cloisons chauffantes creuses. Les cloisons de chambre sont formées de briques réfractaires, telles que celles décrites dans les demandes internationales WO 95/22666 et WO 97/35150.

La montée en température des chambres lors des cycles de cuisson de blocs carbonés provoque une dilatation des cloisons, qui peut les endommager ou les déformer ou encore déformer le cuvelage du four. Afin d'éviter cette difficulté, il est connu de laisser certaines briques libres de glisser les unes sur les autres et d'aménager un petit espace, appelé "joint de dilatation", entre certaines briques. Ces joints absorbent les dilatations des cloisons. Certains joints sont en outre remplis d'un matériau réfractaire compressible afin de les rendre étanches et d'empêcher le passage du matériau de remplissage (appelé "poussier") contenu dans les alvéoles lors de la

cuisson des blocs carbonés. Ce type de joint étanche est notamment utilisé à la jonction entre les cloisons creuses et les murs transversaux.

Toutefois, les joints de dilatation ne fonctionnent plus de manière satisfaisante lorsque les fours atteignent de très grandes dimensions car les mouvements relatifs entre certaines briques deviennent suffisamment important pour affecter la cohésion de la cloison et dégrader l'étanchéité des joints de dilatation étanches. Dans ce dernier cas, du poussier peut s'introduire dans les cloisons par les joints de dilatation, ce qui peut conduire à une obturation du passage des fumées, et entre les cloisons creuses et les murs transversaux, ce qui limite encore davantage le mouvement de dilation de ces cloisons.

Ces difficultés freinent l'augmentation de capacité des fours à feu tournant, l'amélioration de leur performance énergétique et l'abaissement des coûts d'investissement.

La demanderesse a recherché des moyens pour résoudre ces inconvénients de l'art antérieur.

Description de l'invention

L'invention a pour objet un four à feu tournant comportant une pluralité de cloisons intérieures formant une série de chambres de cuisson distinctes et des alvéoles à l'intérieur de ces chambres, lesdites cloisons comportant des murs transversaux pour séparer lesdites chambres et des cloisons creuses pour séparer les alvéoles, au moins une desdites cloisons intérieures étant formée d'une pluralité de briques en matériau réfractaire incluant au moins une première, une deuxième et une troisième briques, comportant chacune au moins deux faces latérales opposées, disposées parallèlement au sens long L de la cloison, deux faces d'extrémités opposées et deux faces d'assemblage opposées et comprenant chacune au moins une surface plane, la première et la deuxième briques étant situées au-dessus ou au-dessous de la troisième brique et placées de manière à ce que leur face d'extrémité en regard l'une de l'autre

soient séparées d'un espace de largeur J, caractérisé en ce que la première brique comporte au moins un premier évidement sur sa face d'assemblage en regard de la troisième brique, ledit évidement ayant une dimension E dans le sens long L de la cloison, en ce que la troisième brique comporte au moins un premier bossage sur sa face d'assemblage en regard de la première brique, ledit premier bossage ayant une dimension B dans le sens long L de la cloison et étant engagé dans ledit évidement, en ce que, de manière à permettre des déplacements relatifs entre la première et la troisième brique dans le sens long de la cloison en cours d'utilisation du four, ladite dimension E dudit évidement est plus grande que ladite dimension B dudit premier bossage, et en ce que, de manière à former une butée pour ledit bossage du côté dudit espace, ledit évidement est espacé d'une distance déterminée Se de la face d'extrémité adjacente audit espace.

Ledit espace de largeur J forme un joint de dilatation, qui absorbe les déplacements relatifs entre la première brique et la troisième brique dans le sens long de la cloison, qui se produisent lorsque les briques se dilatent ou se contractent sous l'effet des variations de température du four en cours d'utilisation, et évite ainsi la mise sous contrainte de la cloison. Les déplacements relatifs étant limités par la butée du côté du joint, la cohésion et la solidité de la cloison sont maintenues lors des mouvements provoqués par la dilatation et la contraction des briques. Le bossage et l'évidement selon l'invention agissent comme des éléments de verrouillage souple des briques.

L'invention a également pour objet une brique en matériau réfractaire, susceptible d'être utilisée dans des cloisons intérieures d'un four à feu tournant, comportant au moins deux faces latérales opposées, une première face d'extrémité, une deuxième face d'extrémité opposée à la première face d'extrémité, une première face d'assemblage comprenant au moins une surface plane et au moins un premier bossage et une deuxième face d'assemblage opposée à la première face d'assemblage et comprenant au moins une surface plane et au moins un premier évidement, ledit bossage ayant une dimension B dans une direction parallèle aux dites faces latérales, ledit évidement ayant une dimension E dans une direction parallèle aux dites faces latérales, caractérisé en ce que la dimension E est plus grande que la dimension B, et

en ce que ledit évidement est espacé d'une distance déterminée Se de la première face d'extrémité. Le premier évidement est typiquement sensiblement en regard dudit premier bossage. Ledit premier bossage est typiquement espacé d'une distance déterminée Sb de la première face d'extrémité. De préférence, le centre dudit premier évidement est décalé d'une distance Cp par rapport au centre dudit premier bossage.

Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, ledit premier bossage est un premier cordon droit, qui est disposé perpendiculairement aux dites faces latérales et dont la largeur est égale à ladite dimension B, et ledit premier évidement est une première gorge droite, qui est disposée perpendiculairement aux dites faces latérales et dont la largeur est égale à ladite dimension E. Selon une variante de ce mode de réalisation, la brique comporte en outre une deuxième gorge droite, disposée perpendiculairement aux dites faces latérales, et la largeur E 1 de cette deuxième gorge est plus petite que ladite dimension E. Cette variante permet d'associer une brique selon l'invention à une ou plusieurs briques standards dans une cloison. Selon une variante alternative de l'invention, la brique comporte en outre une deuxième gorge droite, disposée perpendiculairement aux dites faces latérales, et la largeur E 1 de cette deuxième gorge est sensiblement égale à ladite dimension E. Cette variante permet d'obtenir un verrouillage souple selon l'invention aux deux extrémités de la brique. Dans ces variantes, la deuxième gorge est typiquement sur la même face d'assemblage que la première gorge droite, mais peut éventuellement se situer sur la face d'assemblage opposée. La deuxième gorge droite est typiquement espacée d'une distance déterminée Se' de la deuxième face d'extrémité. La brique selon ces variantes comporte typiquement, en outre, un deuxième cordon, disposé perpendiculairement aux dites faces latérales et situé sur la même face d'assemblage que le premier cordon. La largeur B' de ce deuxième cordon est typiquement sensiblement égale à ladite dimension B. Le deuxième cordon droit est typiquement espacé d'une distance déterminée Sb' de la deuxième face d'extrémité.

L'invention a encore pour objet l'utilisation d'un four à feu tournant selon l'invention pour la cuisson de blocs carbonés.

L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication de blocs carbonés dans lequel :

- on introduit des blocs carbonés crus dans un four selon l'invention ;

- on effectue un cycle de cuisson déterminé ; - on retire les blocs carbonés cuits du four.

L'invention est décrite en détail ci-après à l'aide des figures annexées relatives à des modes de réalisation préférés de l'invention.

La figure 1 illustre une vue en perspective, partiellement éclatée, d'un four à feu tournant à chambres ouvertes.

La figure 2 illustre, vue du dessus, une travée de four à feu tournant.

La figure 3 illustre un assemblage de briques selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 4 illustre un mode de réalisation avantageux des bossages et évidements de briques réfractaires selon l'invention.

La figure 5 illustre la structure d'un mur transversal d'un four selon l'invention vue en perspective.

Les figures 6 et 7 illustrent des briques réfractaires selon un mode de réalisation de l'invention, vues dans différentes directions.

Tel qu'illustré aux figures 1 et 2, un four à feu tournant comprend une succession de chambres (10, 11, 12,...) disposées en série. Chaque chambre comprend une alternance, dans le sens transversal (axe Y), d'alvéoles (2) de forme allongée et de cloisons creuses (3) disposées dans le sens longitudinal (axe X). A titre d'illustration, la ligne pointillée (1) de la figure 2 délimite une des chambres et montre qu'elle

comprend plusieurs alvéoles (2) disposées en parallèle et séparées par des cloisons creuses (3). Les murs transversaux (4) séparent les chambres les unes des autres.

Les alvéoles (2) sont délimitées par des cloisons creuses (3), des piliers (5) de murs transversaux (4) et un plancher (25). Les cloisons creuses (3) et les piliers (5) de murs transversaux (4) forment des parois sensiblement verticales ; le plancher (25) forme un fond sensiblement horizontal. Les cloisons creuses (3) comprennent des parois latérales (9) minces généralement séparées par des entretoises (7) et des chicanes (8). Les extrémités des cloisons creuses (3) sont encastrées dans des échancrures (5') des murs transversaux (4). Les échancrures (5') sont munies d'ouvertures ou "fenêtres" (6) afin de permettre Ie passage des gaz circulant dans les cloisons creuses (3) d'une chambre à la suivante. Les cloisons creuses (3) sont munies de moyens d'accès (20) appelés « ouvreaux » qui servent notamment à introduire des moyens de chauffage (tels que des injecteurs de brûleurs) (non illustrés) ou des ajutages d'aspiration (23) liés à une pipe (21) et raccordés à un conduit principal (22) longeant le four.

Les fours à feu tournant comportent donc une pluralité de cloisons intérieures (3, 4) qui forment une série de chambres de cuisson distinctes et des alvéoles à l'intérieur de ces chambres. Ces cloisons intérieures (3, 4) sont généralement essentiellement constituées de briques réfractaires (15, 16, 17). Les briques sont typiquement à base d'alumine et de silice. Les briques peuvent être directement en contact (montage "à sec") ou un matériau de scellement peut être interposé entre les briques. Plusieurs de ces briques comportent des bossages et des évidements de formes sensiblement complémentaires qui s'emboîtent les uns dans les autres, assurant ainsi un blocage des briques et une stabilisation de la cloison.

Les chambres forment une longue travée dans le sens F du feu. Un four à feu tournant comprend typiquement deux travées parallèles, chacune ayant une longueur de l'ordre d'une centaine de mètres. Les travées sont généralement délimitées par des murs latéraux (24).

Lors des opérations de cuisson, un flux gazeux constitué d'air, de gaz de chauffage, de vapeurs dégagées par les blocs carbonés ou de gaz de combustion (ou, le plus souvent, d'un mélange de ceux-ci) circule, dans le sens long du four (axe X), dans une succession de cloisons chauffantes creuses (3) qui communiquent entre elles. Ce flux gazeux est soufflé en amont des chambres actives et est aspiré en aval de celles- ci. La chaleur produite par la combustion des gaz est transmise aux blocs carbonés (31) contenus dans les alvéoles (2), ce qui entraîne leur cuisson.

Un cycle de cuisson de blocs carbonés, pour une chambre donnée, comprend typiquement le chargement des alvéoles de cette chambre en blocs carbonés crus, le chauffage de cette chambre jusqu'à la température de cuisson des blocs carbonés

(typiquement de 1100 à 1200 0 C), le refroidissement de la chambre jusqu'à une température qui permette d'enlever les blocs carbonés cuits et le refroidissement de la chambre jusqu'à la température ambiante. Le principe du feu tournant consiste à effectuer successivement le cycle de chauffage sur les chambres du four par un déplacement des moyens de chauffage (tels que des rampes de brûleurs) et des moyens d'aspiration. Ainsi, une chambre donnée passe successivement par des périodes de préchauffage, de cuisson et de refroidissement. La figure 1 montre un empilement typique de blocs carbonés (31) dans une alvéole (2), avec une poudre d'enrobage ou "poussier" (32), lors d'une opération de cuisson de ceux-ci. Le poussier est typiquement à base de poudre carbonée ou de silice.

La montée en température du four lors d'un cycle de cuisson provoque la dilatation des cloisons intérieures (3, 4) du four. Afin d'éviter l'endommagement du four lors de cette dilatation, les cloisons creuses (3) sont typiquement encastrées dans les échancrures (5') des murs transversaux (4) de façon à pouvoir se déplacer sans entrave significative dans les échancrures lors des montées et descentes en température du four. Par exemple, on peut laisser un espace, appelé "joint de dilatation", entre les cloisons creuses (3) et les parois des échancrures (5 1 ). Cet espace contient généralement un matériau réfractaire compressible, tel qu'une fibre céramique réfractaire, afin de le rendre étanche et d'éviter l'introduction de poussier entre les cloisons creuses (3) et les murs transversaux (4). Dans le même but, on peut

aménager dans les murs transversaux (4) des joints de dilatation (13, 14) formés par un espacement vide entre certaines briques.

Les briques (15, 15', 15") utilisées pour la réalisation des joints de dilatation (13, 14) comportent typiquement au moins :

- deux faces latérales (151) opposées, typiquement planes et généralement parallèles, qui sont destinées à être placées dans le sens long L d'une cloison ;

- deux faces d'extrémité (152, 152') opposées, qui sont typiquement perpendiculaires aux faces latérales (151), et destinées à être disposées chacune en regard d'une face d'extrémité de briques adjacentes dans ladite cloison ;

- une première face d'assemblage (153) comprenant au moins une surface plane (154) et au moins un bossage (155) de forme déterminée ;

- une deuxième face d'assemblage (156), opposée à la première face d'assemblage et comprenant au moins une surface plane (157) et au moins un évidement (158) de forme déterminée.

La surface plane (154) de la première face d'assemblage (153) est parallèle à la surface plane (157) de la deuxième face d'assemblage (156).

Ces briques ont une longueur Ll (définie comme étant la distance entre les deux faces d'extrémité opposées (152, 152')), une largeur L2 (définie comme étant la distance entre les deux faces latérales (151)) et une épaisseur L3 (définie comme étant la distance entre les surfaces planes (154, 157) des deux faces d'assemblage opposées (153, 156)). A titre d'exemple, les dimensions typiques des briques selon l'invention sont les suivantes : Ll de 200 à 400 mm, L2 de 200 à 300 mm et L3 de 80 à 150 mm lorsque les briques sont destinées à des murs transversaux (4) ; Ll de 200 à 400 mm, L2 de 80 à 150 mm et L3 de 80 à 150 mm lorsqu'elles sont destinées à des cloisons creuses (3).

Dans la cloison, les bossages (155) d'une brique sont insérés dans des évidements (158) correspondants d'une autre brique, située au-dessus ou au-dessous dans la cloison, ce qui permet de consolider la cloison.

Chacun des bossages (155) a une dimension B dans une direction parallèle aux faces latérales (151) de la brique. La dimension B peut être différente pour chaque bossage. La dimension B est typiquement donnée par rapport à la ligne de jonction de chaque bossage (155) avec la surface plane (154) de la face d'assemblage (153) correspondante ou par rapport à une ligne équivalente à la ligne de jonction. De façon similaire, chacun des évidements déterminés (158) a une dimension E dans une direction parallèle aux faces latérales (151) de la brique. La dimension E peut être différente pour chaque bossage. La dimension E est typiquement donnée par rapport à la ligne de jonction de chaque évidement (158) avec la surface plane (157) de la face d'assemblage (156) correspondante ou par rapport à une ligne équivalente à la ligne de jonction. Lorsque la brique est placée dans une cloison, les dimensions B et E sont dans le sens long L de celle-ci.

Selon l'invention, pour certaines briques, comme le montre notamment la figure 3, la dimension E ou E' d'au moins un desdits évidements (158d, 158'd) est supérieure à la dimension B ou B 1 correspondante du bossage correspondant (155d, 155'd) d'une brique adjacente, placée généralement en dessous de celle-ci, et le bord du ou de chaque évidement (158d, 158'd) est espacé d'une distance déterminée Se ou Se 1 (respectivement) d'au moins une des dites faces d'extrémité (152, 152'), à savoir au moins la face d'extrémité située du côté dudit espace (13, 14), de façon à former une butée. Les distances déterminées Se et Se' sont typiquement comprises entre 10 et 30 % de la longueur Ll des briques correspondantes (15a, 15b).

Le jeu entre un évidement (158d, 158d') et le bossage (155d, 155'd) correspondant, c'est-à-dire le supplément dimensionnel de l'évidement par rapport au bossage, permet des déplacements relatifs de la première brique par rapport à la troisième brique dans le sens long de la cloison lorsque les briques de la cloison se dilatent ou se contractent sous l'effet des variations de température du four en cours d'utilisation. Ces déplacements font varier la largeur du joint de dilatation, qui absorbe ainsi les variations de dimension des briques de la cloison.

Le ou chaque bossage correspondant (155d, 155'd) peut également être espacé d'une distance déterminée Sb ou Sb' (respectivement) de la face d'extrémité correspondante (152, 152'), qui est destinée à être adjacente audit espace (13, 14). Les distances déterminées Sb et Sb' sont typiquement comprises entre 10 et 30 % de la longueur Ll des dites briques (15a, 15b).

Dans le mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 3, ledit évidement (158d, 158'd) ne s'étend pas jusqu'à la face d'extrémité opposée au joint, c'est-à-dire qu'il ne débouche pas sur cette face d'extrémité.

Lesdites dimensions E et E' sont de préférence inférieures à environ 20 % de la longueur Ll des briques, et typiquement inférieures à 15 % de Ll environ, afin d'éviter de les fragiliser.

Dans les figures 3 et 5, les briques 15a, 15b et 15c correspondent respectivement aux dites première, deuxième et troisième briques.

Le joint de dilatation (13, 14) correspond à l'espacement, de largeur J, entre la face d'extrémité de la première brique (15a) et la face d'extrémité de la deuxième brique (15b) en regard de celle-ci. Le joint de dilatation (13, 14) est de préférence situé sensiblement au centre de la troisième brique (15c) afin de simplifier la réalisation de l'assemblage.

Une cloison comporte typiquement une pluralité de joints de dilatations (13, 14), de préférence au moins un joint de dilatation par rangée de briques continue.

L'utilisation de plusieurs joints de dilatation pour une même rangée de briques permet de répartir la compensation des dilatations et d'éviter ainsi une grande ouverture entre les deux briques qui délimitent le joint, ce qui pourrait fragiliser la cloison. En pratique, comme le montre la figure 5, il est suffisant de n'aménager des joints de dilatation que dans les rangées de briques qui ne sont pas interrompues par une ouverture (6) (rangées Cl à C4 dans la figure 5).

Les joints de dilatation d'une cloison peuvent être de différentes largeurs J. Par exemple, la cloison illustrée à la figure 5 comprend des joints de dilatation de deux largeurs différentes, à savoir les joints 13 ayant une première largeur Jl et les joints 14 ayant une deuxième largeur J2. Afin d'obtenir le même degré de liberté pour absorber la dilatation des briques dans ce cas particulier, la première largeur Jl des joints 13 est égale à environ la moitié de la deuxième largeur J2 des joints 14 car les rangées Cl et C3 comportent un nombre de joints de dilatation (13) égal au double du nombre de joints de dilatation (14) des rangées intermédiaires C2 et C4.

La largeur J des joints de dilatation est de préférence faible par rapport à la longueur Ll des briques afin de ne pas affecter sensiblement la solidité de la cloison. La largeur J est typiquement 5 mm à 20 mm. Dans le cas illustré à la figure 5 où les joints ont deux largeurs différentes, la première largeur Jl est typiquement comprise entre 10 à 20 mm et la deuxième largeur J2 est typiquement comprise entre 5 et 10 mm.

Selon l'invention, lesdites première, deuxième et troisième briques ne sont pas scellées rigidement l'une à l'autre afin de permettre leur déplacement relatif lors de l'utilisation du four. En particulier, il est préférable de ne pas introduire de matériau de scellement entre ces briques. Un matériau réfractaire non-scellant peut avantageusement être interposé entre ces briques pour faciliter leurs déplacements relatifs, pour ajuster le niveau et/ou pour augmenter l'étanchéité.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la deuxième brique (15b) comporte également au moins un évidement (158'd) sur sa face d'assemblage en regard de la troisième brique (15c), ledit évidement (158'd) ayant une dimension E' dans le sens long L de la cloison, la troisième brique (15c) comporte au moins un deuxième bossage (155'd) sur sa face d'assemblage en regard de la deuxième brique

(15b), ledit deuxième bossage (155'd) ayant une dimension B' dans le sens long L de la cloison et étant engagé dans ledit évidement, la dimension E' dudit évidement

(158'd) est plus grande que la dimension B' dudit deuxième bossage (155'd), et ledit évidement (158'd) est espacé d'une distance déterminée Se' de la face d'extrémité

(152') adjacente audit espace (13, 14). Cette configuration préférentielle permet de simplifier sensiblement la conception et la réalisation de la cloison.

La figure 3 illustre un mode de réalisation dans lequel chacune des deux briques qui délimitent le joint de dilatation (13, 14), c'est-à-dire lesdites première (15a) et deuxième (15b) briques, possède un élément de verrouillage selon l'invention, à savoir un évidement (158d, 158'd) plus large que le bossage correspondant (155d,

155'd) sur ladite troisième brique (15c) et espacé d'une distance déterminée (Se, Se') de l'espace (13, 14) formant le joint de dilatation. Dans ce mode de réalisation, les dimensions (E et E', B et B') et les distances (Se et Se', Sb et Sb') sont typiquement sensiblement égales, respectivement.

La différence D ou D' entre ladite dimension E ou E' et ladite dimension B ou B', respectivement, est de préférence supérieure à 10 mm, de préférence encore supérieure à 12 mm, et typiquement comprise entre 14 et 20 mm. Une différence inférieure à 10 mm ne permet pas d'assurer une marge de déplacement relatif desdites briques suffisante pour compenser la dilatation de la cloison.

Dans les figures 3 et 5, ladite première brique (15a) se situe au-dessus de ladite troisième brique (15c), ledit évidement (158d) est tourné vers le bas et se situe sur ladite première brique (15a) et ledit premier bossage correspondant (155d) est tourné vers le haut et se situe sur ladite troisième brique (15c). La configuration est de préférence la même dans la variante de l'invention selon laquelle la deuxième brique

(15b) comporte un évidement (158'd) et la troisième brique (15c) comporte un deuxième bossage (155'd).

Avantageusement, les briques peuvent être superposées de manière à ce que, à froid (au moment du montage de la cloison), le centre dudit premier et/ou deuxième bossage (155d, 155'd) soit décalé d'une distance déterminée C ou C, respectivement, par rapport au centre de l'évidement correspondant (158d, 158'd). Par exemple, comme illustré aux figures 3 et 5, le centre de l'évidement (158d, 158'd) est plus éloigné du joint de dilatation (13, 14) que le centre du bossage (155d, 155'd) ;

l'espace A entre la surface du bossage (155d, 155'd) et la surface de l'évidement correspondant (158d, 158'd) est alors plus faible du côté du joint de dilatation (et donc dudit espace (13, 14)) que du côté opposé. Cette disposition permet de limiter efficacement l'ouverture du joint de dilatation en cours d'utilisation du four.

Afin de limiter les échanges gazeux à travers la cloison, lesdits bossages (155d, 155'd) et lesdits premier et deuxième évidements (158d, 158'd) peuvent ne pas s'étendre jusqu'à au moins une desdites faces latérales (151), c'est-à-dire qu'ils peuvent ne pas déboucher sur au moins une des faces latérales (151).

Les bossages (155) et les évidements (158) peuvent prendre différentes formes. Tels qu'illustrés aux figures 3 à 7, les bossages (155) prennent typiquement la forme de cordons et les évidements (158) prennent la forme de gorges. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, ledit premier bossage (155d) est un premier cordon droit, disposé perpendiculairement aux faces latérales de la brique (et donc perpendiculairement au sens long L de la cloison), et ledit premier évidement (158d) est une première gorge droite, disposée perpendiculairement aux faces latérales de la brique (et donc perpendiculairement au sens long L de la cloison). La largeur du premier cordon droit correspond à ladite dimension B et la largeur de la première gorge droite correspond à ladite dimension E. De façon similaire, le cas échéant, ledit deuxième bossage (155'd) est avantageusement un deuxième cordon droit, disposé perpendiculairement aux faces latérales de la brique (et donc perpendiculairement au sens long L de la cloison), et ledit évidement correspondant (158'd) est avantageusement une gorge droite, disposée perpendiculairement aux faces latérales de la brique (et donc perpendiculairement au sens long L de la cloison). La largeur du deuxième cordon droit correspond à ladite dimension B' et la largeur de la gorge droite correspondante correspond à ladite dimension E'.

De manière avantageuse, lesdites première (15a) et deuxième (15b) briques comportent en outre au moins une gorge droite (158a, 158b) disposée parallèlement aux faces latérales (151) (et donc parallèlement au sens long de la cloison) et ladite troisième brique (15c) comporte au moins un cordon droit (155a, 155b) également

disposé parallèlement aux faces latérales (151) (et donc parallèlement au sens long de la cloison) et correspondant au dit cordon droit. Ces cordons et ces gorges peuvent ainsi guider le déplacement des briques les unes par rapport aux autres lors des dilatations thermiques et maintenir la cohésion de la cloison. Afin de simplifier leur réalisation et leur utilisation, les briques selon cette variante de l'invention comportent avantageusement au moins un cordon droit (155a, 155b) disposé parallèlement aux faces latérales (151) sur une face d'assemblage (typiquement sur la première face d'assemblage (153)) et au moins une gorge droite (158a, 158b), correspondant au dit cordon droit (et en regard de celui-ci), également disposée parallèlement aux faces latérales (151) sur la face d'assemblage opposée (typiquement sur la deuxième face d'assemblage (156)).

Afin d'obtenir de manière simple le supplément dimensionnel selon l'invention, la ou chaque gorge droite (158d, 158'd) peut posséder un fond sensiblement plat de largeur déterminée P ou P', cette largeur étant typiquement supérieure ou égale à ladite différence D ou D', respectivement. Cette variante de l'invention présente l'avantage de permettre d'éviter de diminuer l'épaisseur de la brique au niveau de la ou des gorges (158d, 158'd). Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 4, le centre de l'évidement destiné à être situé du côté dudit espace (13, 14) est alors à une distance Sc (typiquement égale à d2 + P/2) de la face d'extrémité (152) correspondante. La distance Sc est typiquement comprise entre 15 et 30 % de la longueur Ll de la brique.

Comme illustré dans l'exemple de la figure 4, le centre dudit bossage (155d) peut être décalé d'une distance déterminée Cp par rapport au centre de l'évidement correspondant (158d). La distance de décalage Cp est faible par rapport à la longueur Ll de la brique ; elle est typiquement comprise entre 5 et 12 mm. Dans cet exemple, le décalage Cp est sensiblement égal à la moitié de la largeur P du fond plat des gorges correspondantes et correspond typiquement à moitié de ladite différence D.

L'invention s'applique avantageusement aux cas où ladite cloison est l'un des murs transversaux (4) dudit four car ces murs ont généralement une grande longueur.

L'invention est particulièrement avantageuse dans les cas où lesdits murs (4) comportent des échancrures (5 1 ) dans lesquelles sont encastrées des cloisons creuses (3) car la limitation des déplacements relatifs des briques permet de limiter les variations de largeur de l'échancrure (5') et de préserver l'étanchéité des joints de dilatation étanches entre les cloisons creuses (3) et le bord des échancrures (5 1 ). Dans cette application, le mur comporte typiquement des briques selon l'invention (15', 15") et des briques connues (16, 17). Les briques (15', 15") selon l'invention, et plus précisément lesdites première (15a), deuxième (15b) et troisième (15c) briques, sont placées en tout ou partie dans les échancrures (5'). Les figures 5 à 7 concernent plus spécifiquement cette application avantageuse de l'invention.

La figure 5(A) montre une disposition des briques d'un mur transversal (4) selon l'invention, représenté en vue partielle et en perspective. La figure 5(B) illustre l'emboîtement desdites première (15a), deuxième (15b) et troisième (15c) briques. Dans cet exemple, la brique 15c est une brique "à double joint" (15'), comme celle illustrée à la figure 6, et les briques 15a et 15b sont des briques "mixtes" ou "à joint unique" (15"), comme celle illustrée à la figure 7.

Dans les figures 6 et 7, la figure (A) correspond à une face latérale (151) de la brique, la figure (B) correspond à une face d'assemblage (153 ou 156), la figure (C) correspond à une face d'extrémité (152) et la figure (D) correspond à la face d'assemblage opposée à celle de la figure (B).

Les briques (15') situées au centre des échancrures (5'), et représentées à la figure 6, possèdent, sur une face d'assemblage (153), deux cordons (155a, 155b) droits parallèles aux faces latérales (151) et disposés à la même distance dl des faces latérales (151), et, sur la face d'assemblage opposée (156), deux gorges (158a, 158b) droites, parallèles aux faces latérales (151), sensiblement en regard des cordons correspondants (155a, 155b) et sensiblement complémentaires à ceux-ci. Ces briques (15') possèdent également, sur une face d'assemblage (153), deux cordons (155d,

155'd) droits perpendiculaires aux faces latérales (151) et disposés à une même distance d2 des faces d'extrémité (152, 152'), et, sur la face d'assemblage opposée

(156), deux gorges (158d, 158'd) droites, perpendiculaires aux faces latérales (151), sensiblement en regard des cordons correspondants (155c, 155d) et sensiblement complémentaires à ceux-ci. La largeur E et E 1 de ces deux dernières gorges (158d, 158'd) a un supplément P et P 1 par rapport à la largeur B et B' des deux cordons (155d, 155'd) correspondants.

Les briques (15") situées sur le côté des échancrures (5 1 ), et représentées à la figure 7, possèdent, sur une face d'assemblage (153), un premier cordon (155d) droit, perpendiculaire aux faces latérales (151) et disposé à une distance d2 d'une première face d'extrémité (152), et, sur la face d'assemblage opposée (156), une première gorge (158d) droite, perpendiculaire aux faces latérales (151), sensiblement en regard du cordon correspondant (155d) et sensiblement complémentaire à celui-ci. La largeur E de cette première gorge (158d) a un supplément de largeur P par rapport à la largeur B du premier cordon (155d) correspondant. Ces briques (15") possèdent également, sur la même face d'assemblage (153) que le premier cordon, un deuxième cordon (155c) droit, perpendiculaire aux faces latérales (151) et disposé à une même distance d2 de la face d'extrémité (152') opposée à la première face d'extrémité (152), et, sur la face d'assemblage opposée (156), une deuxième gorge (158c) droite, perpendiculaire aux faces latérales (151), sensiblement en regard du cordon correspondant (155c) et sensiblement complémentaire à celui-ci. La largeur E' de la deuxième gorge (158c) est plus petite que ladite dimension E. La largeur B' du deuxième cordon (155c) est sensiblement égale à ladite dimension B. La configuration des cordons 155a, 155b et 155c et des gorges 158a, 158b et 158c les rend compatibles avec les briques (16) utilisées pour la construction des autres éléments du mur (4). Ces briques (15") possèdent en outre, sur une face d'assemblage (153), deux cordons (155a, 155b) droits, parallèles aux faces latérales (151) et disposés à la même distance dl des faces latérales (151), et, sur la face d'assemblage opposée (156), deux gorges (158a, 158b) droites, parallèles aux faces latérales (151), sensiblement en regard des cordons correspondants (155a, 155b) et sensiblement complémentaires à ceux-ci.

Les briques (15') et (15") possèdent entre outre des surfaces planes (154, 157) entre les cordons et les gorges qui servent de surface de glissement (19) des briques les unes sur les autres (voir la figure 3).

Tels qu'illustrés aux figures 5 à 7, les briques selon l'invention, y compris leurs bossages et évidements, peuvent être symétriques par rapport à un plan parallèle aux faces latérales (151) afin de simplifier leur utilisation.

Les briques selon l'invention possèdent typiquement une forme sensiblement hexaédrique, et en particulier une forme sensiblement parallélépipédique.

Lesdits bossages et évidements ont typiquement une forme arrondie. Par exemple, tel qu'illustré à la figure 4, cette forme arrondie peut être définie en tout ou partie par des rayons de courbures Rl, R2, R3 et R4, dont le centre peut se situer dans le plan de la surface plane de la face d'assemblage ou être décalé d'une distance X par rapport à cette surface.

Le four à feu tournant selon l'invention est destiné à la cuisson de blocs carbonés, notamment les anodes de cellule d'électrolyse ignée destinées à la production d'aluminium.