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PERFECTIONNEMENTS AUX FOURS POUR LA FABRICATION DU VERRE ET LES
APPLICATIONS SIMILAIRES. ,
La présente invention a trait aux fours, et plus particulièrement aux fours de verrerie, qui comprennent une voûte flottante reposant sur des culées et recouvrant un bassin de fusion.
Au cours du chauffage ou du refroidissement d'un four du genre ci-dessus, les briques de la voûte subissent des modifications selon la température à laquelle elles sont portées et, comme la face intérieure de la voûte peut être portée à une température de 15000C alors que la température à laquelle sa face extérieure est portée peut ne pas excéder environ 300 C, les briques de la voûte se divisent en zones possédant différentes aaracté- ristiques de dilatation et de contraction thermiques. Ces briques ont par conséquent tendance à se fendre à un certain niveau de l'épaisseur de la voûte, de sorte qu'un morceau de brique est susceptible de se détacher de la voûte et de tomber à l'intérieur du bassin.
Le fendillement ou l'éclatement des briques de la voûte en quelque point de l'épaisseur de la voûte peuvent aussi être occasionnés par l'effet d'écrasement d'une trop forte résistance mécanique à la dilatation; ou bien ils peuvent résulter du choc thermique occasionné par des actions brusques de chauffage ou de refroidissement.
La présente invention a pour objet, entre autres, un procédé grâce auquel la dilatation et la contraction latérales de la voûte flottante peuvent être contrôlées de telle manière que les mouvements latéraux auxquels la voûte est soumise du fait d'une telle dilatation ou contraction, n'entralnent pas le mouvement de certains éléments du four, tels que des éléments ayant pour rôle de supporter le.poids de la :voûte et de résister à ses poussées latérales.
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Un autre but de l'invention est d'appliquer ledit procédé de manière à établir dans la voûte une ligne de poussée qui, au cours de la dilatation et de la contraction de cette voûte, maintienne assemblés les éléments de cette voûte qui se trouvent près de la paroi intérieure de ladite voûte, afin de réduire au minimum les fendillements auxquels ladite face est soumis e au cours de la dilatation et de la contraction.
Conformément à la présente invention, on diminue le fendillement qui se produit au cours de la dilatation ou de la contraction d'une voû- te flottante destinée à un four de verrerie par un procédé qui consiste à @ maintenir le contact entre les interfaces des côtés de la voûte et des culées au cours des actions variables de dilatation ou de contraction auxquelles sont soumises les faces intérieure et extérieure de la voûte et à incliner les culées, au cours des mouvements latéraux différentiels des faces intérieure et extérieure de la voûte, de manière à restreindre la poussée de réaction à un plan horizontal qui intersecte le plan des interfaces,
à l'effet d'engendrer une poussée s'exerçant suivant une ligne occupant à l'intérieur de la voûte une position telle que ladite poussée maintienne assemblés ceux des éléments de cette voûte qui sont situés près de sa face intérieure.
En outre, conformément à la présente invention, il est prévu dans une structure de four de verrerie comprenant une voûte flottante reposant sur des culées et recouvrant un bassin de fusion, une série de montants ou éléments similaires érigés le long de la voûte et du bassin et dont un des rôles est de supporter le poids de la voûte, une ossature destinée à supporter la voûte et comprenant des organes propres à supporter des culées et destinés à être suspendus auxdits montants de manière qu'ils puissent s'in- cliner en pivotant autour d'axes s'étendant dans la direction longitudinale de la voûte, des organes de réaction de poussée, ajustables axialement et destinés à entrer en contact avec les supports des culées,
des portées pour supporter lesdits organes de réaction et ayant leurs axes situés dans un plan horizontal qui intersecte les faces par lesquelles les côtés de la voûte butent contre les culées, des moyens pour relier ces portées auxdits montants de manière qu'on puisse régler leur position dans la direction longitudinale desdits montants,
et des moyens permettant d'effectuer un réglage de la position des organes de réaction dans la direction axiale afin de restreindre la poussée de réaction audit plan horizontal de manière à produire dans la voûte une poussée s'exerçant suivant une ligne dont la position est telle que ladite poussée maintienne les éléments de la voûte appliqués l'un contre l'autre pendant les mouvements latéraux différentiels qu'effectuent les parois intérieure et extérieure de la voûte sous l'influence de la dilatation ou de la contraction de cette voûte.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on en décrira maintenant, à titre d'exemple, une forme de réalisation préférée, en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue en élévation, avec arrachement partiel, d'un des côtés d'une structure de four de verrerie établie conformément à l'invention, les parties de ladite structure étant représentées dans les positions qu'elles occupent au cours de la construction de la voûte flottante.
La figure 2 est une vue en plan par dessus correspondant à la figure 1, mais dans laquelle certaines parties ont été omises dans un but de clarté.
La figure 3 est une vue de côté dune partie de la figure 1, en regardant dans le sens de la flèche III de cette figure.
La figure 4 représente à plus grande échelle une partie des organes de suspension de la voûte qui ont été représentés à la figure 1.
La figure 5 est une partie de la figure 1 et représente les éléments dans les positions intermédiaires qu'ils occupent pendant la période d'échauffement du four.
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La figure 6 est une vue semblable à la figure 5, mais repré- sentant les éléments dans \Les positions qu'ils occupent à la fin de lé pério- de d'échauffement.
La figure 7 est une vue semblable à la figure 6 mais représen- tant les éléments pendant le fonctionnement normal du four.
Ainsi qu'on l'a déjà mentionné, la figure 1 ne représente qu'un des côtés d'un four de verrerie, et il est évident que le côté opposé est de construction identique. Dans les figures 1, 5, 6 et 7, l'ouvrage en maçonne- rie du four a été esquissé par des traits mixtes.
Comme représenté à la figure 1, le four comprend un bassin de fusion 1, dont les parois latérales la sont maintenues en position par des cales 2, supportées par des consoles 3 assujetties à des jambes 4, elles-mê-' mes assujetties à l'aide de boulons (non représentés) à des éléments 5, repré- sentés dans cet exemple sous forme de montants qui sont érigés le long des côtés du bassin à un certain écartement desdits côtés, de la manière habituel- le; et une voûte flottante 6 recouvrant le bassin. Les jambes 4 sont en ou- tre supportées par des consoles 5a fixées aux montants 5.
Les montants 5 sont disposés par paires, dont les éléments sont situés de part et d'autre du bas- sin 1 et, comme dordinaire, ces éléments entretoisés par des tirants 7 et 8, qui s'étendent respectivement au-dessus de la voûte 6 et au-dessous du bassin 1
La voûte 6 du four repose sur des culées 9, supportées par des sommiers 10 constitués par des consoles composées de cornières. Chaque sommier 10 est suspendu à une paire de bielles 11, elles-mêmes suspendues aux montants 5 et parallèles les unes aux autres, de telle sorte que la voûte peut être considérée comme étant une voûte flottante.
Les liaisons entre les divers sommiers 10 et les bielles respectives 11 sont assurées par des axes-pivots 12 qui sont disposés suivant le même axe et s'étendent à travers les extrémités inférieures des bielles 11 et à travers les joues de consoles 13, rivetées ou convenablement assujetties de quelque autre manière à chaque côté de la cornière-support 10, les axes des pivots 12 s'étendant dans la direction longitudinale de la voûte.
A son extrémité supérieure, chacune des bielles 11 est reliée par un joint à rotule à un montant 5,ce joint étant constitué par un collet 14 monté sur sa bielle de façon à pouvoir être déplacé suivant l'axe de cette bielle et dont la face inférieure est convexe et s'appuie dans un siège concave (voir figure 4) constitué dans une planque d'assise 15 supportée par une console 16 qui est assujettie, à l'aide de rivets ou de quelque autre manière appropriée, à un montant 5. La longueur effective de chacune des bielles 11 est déterminée par les contre-écrous 17 prévus à l'extrémité supérieure des bielles.
Ainsi qu'il a déjà été mentionné, la figure 1 illustre les positions qu'occupent les diverses parties de la structure de support pendant la construction de la voûte. A ce moment, il est nécessaire que des moyens soient prévus pour empêcher le pivotement des consoles ou sommiers 10, et de tels moyens comprennent des barres de maintien 18 reliées chacune, à l'une de leurs extrémités, par un axe 19, à un oeil 20 s'étendant vers le haut à partir des côtés respectifs des sommiers ou cornières 10. A leur extrémité opposée, les barres 18 sont filetées et traversent des plaques 21 convenablement assujetties aux montants 5; et lesdites barres sont maintenues dans leur position réglée par des écrous 22, 23.
Une fois la voûte préparée, et avant de commencer à chauffer le four, on enlève les barres de maintien 18 de façon que les culées 9 et leurs supports 10 puissent pivoter au cours de la dilatation de la voûte.
La position approximative de la ligne de poussée que l'expérience a montrée comme étant celle qui convient pour maintenir assemblés les éléments de la voûte situés près de sa face intérieure a été indiquée sur les dessins par les lettres TL, et elle passe approximativement par le
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sommet ou arête d'angle de la cornière 10.
Pendant la période de chauffage, chacun des sommiers 10 est maintenu au contact d'un organe de réaction de poussée axialement ajustàble, qui fait partie d'un ensemble dont la position est réglable en hauteur sur les montants respectifs. Dans la construction représentée, chaque organe de poussée comprend deux vis à tête carrée 24, traversant des écrous formant portées, 25, dont le réglage vertical est tel que les extrémités 24a dès vis 24 prennent appui contre les sommiers 10 approximativement aux points où ces sommiers sont traversés par la ligne de poussée TL, de sorte que la poussée de réaction est située dans un plan horizontal qui intersecte le plan des-interfaces 6a, 9a du côté de la voûte et des culées.
Les organes de réaction' de poussée 24 et les écrous 25 sont supportés dans une position prédéterminée par rapport aux montants 5 par des plaques de serrage 26, 27, 28, maintenues en position par quatre boulons 29 qui traversent lesdites plaques de part et d'autre d'un montant, et l'on peut régler le niveau auquel les sommiers sont soumis à l'action des organes de réaction de poussée 24, en desserrant les boulons 29 et en faisant coulisser l'ensemble des plaques 26, 27, 28, de la vis 24 et de l'écrou 25 le long du montant. Les plaques 27, 28 sont maintenues convenablement espacées l'une de l'autre par des fers à U 29a opposés (figures 1 et 2),ces fers empêchant aussi la rotation des éorous 25.
Lorsque la période de chauffage a commencé et que les barres de maintien 18 ont été enlevées, la voûte 6 se dilate progressivement dans la direction latérale, et l'on tient compte de cette dilatation en dévissant progressivement les organes de réaction de poussée 24 par la manoeuvre d'une clé de serrage ou d'un autre outil convenable appliqué sur la tête 24b dèsdits organes, de sorte que les sommiers 10 ont la possibilité de se rapprocher des montants en pivotant grâce aux joints à rotule 14, 15 et de s'incliner autour des extrémités 24a des organes de réaction 24. La figure 5 représente un stade intermédiaire de la période de chauffage;
et il ressort de cette figure que, bien que la position de l'organe de réaction 24 ait été réglée, le degré de pivotement est très faible, en dépit du fait que, grâce aux joints à rotule, les sommiers 10 se sont rapprochés des montants.
Toutefois, vers la fin de la période de chauffage, le pivotement des sommiers 10 autour des extrémités 24a des organes de réaction 24 est plus marqué, et les positions qu'occupent alors les organes de réaction 24 et les sommiers 10 sont approximativement celles qui ont été représentées à la figure 6.
Comme la période de travail du four est considérable, l'intervalle entre la face inférieure des blocs extrêmes de la voûte et la face supérieure de la superstructure 30 du bassin, est à peu près fermé par une garniture réfractaire 31 (figure 7), ce qui empêche le risque de déformation des sommiers 10 par des jets de flamme. Les portions extrêmes de la voûte 6 et de la superstructure 30 reçoivent aussi une forme appropriée, comme indiqué en 32, 33, afin de former écran pour l'intervalle par lequel les flammes auraient tendance à s'échapper.
Une fois terminée la période de chauffage, on peut faire descendre légèrement les bielles 11 en ajustant les boulons 17 de ces bielles.
Cette action vient en aide à la garniture 31 pour obturer l'intervalle entre la voûte et la superstructure 3 0. De plus, des coins 34 (figure 7) peuvent être insérés entre les sommiers 10 et les montants 5 afin de permettre l'enlèvement des organes de réaction de poussée 24 et de leurs écrous 25, ces pièces étant graissées et conservées jusqu'à ce qu'on en ait de nouveau besoin au cours de la période de refroidissement qui précède les opérations d'entretien à froid du four, étant donné que, s'il en était autrement, ces pièces risqueraient de s'oxyder et de devenir inopérantes en raison des températures élevées régnant aux endroits où elles sont utilisées sur le four.
Lorsqu'il s'agit de refroidir le four, on remet en place les barres de réaction de poussée 24 de façon à les amener en contact avec les sommiers 10, on enlève les coins 34 et on réajuste les bielles 11, si néces- saire. Pendant la période de refroidissement, on visse progressivement les
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barres 24 vers l'intérieur à mesure que les sommiers 10 s'inclinent en pivo- tant autour de leurs extrémités 24a, les bielles 11 pivotant elles-mêmes grâ- ce aux joints à rotule 14, 15 vers leurs positions initiales.
Il ressort de la description qui précède que le fait de suppor- ter une voûte de four de la manière qui a été exposée et de telle sorte que le contact des interfaces entre les côtés de la voûte et les culées soit main- tenu, et que les sommiers porte-culée puissent pivoter tout en restant en con- tact avec les culées de la voûte au cours des mouvements de dilatation ou de contraction de cette voûte, c'est-à-dire des mouvements latéraux différentiels des faces intérieure et extérieure de la voûte, restreint la poussée'de réac- tion à un plan horizontal qui intersecte le plan des interfaces, ce qui crée une poussée s'exerçant le long d'une ligne dont la position est telle que la- dite poussée maintient assemblés les éléments de la voûte situés près de sa - face intérieure,
ceci ayant comme conséquence que les effets résultant du fen- dillement de la maçonnerie de la voûte sont réduits au minimum et que la voû- te est maintenue en bon état.
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IMPROVEMENTS IN OVENS FOR THE MANUFACTURE OF GLASS AND
SIMILAR APPLICATIONS. ,
The present invention relates to furnaces, and more particularly to glass furnaces, which comprise a floating vault resting on abutments and covering a melting basin.
During the heating or cooling of a furnace of the above kind, the bricks of the vault undergo changes depending on the temperature to which they are brought and, as the inner face of the vault can be brought to a temperature of 15000C while the temperature to which its outer face is raised may not exceed about 300 ° C, the bricks of the vault divide into zones having different characteristics of thermal expansion and contraction. These bricks therefore tend to split at a certain point in the thickness of the arch, so that a piece of brick is liable to detach from the arch and fall inside the basin.
The cracking or bursting of the bricks of the vault at some point of the thickness of the vault can also be caused by the crushing effect of too high mechanical resistance to expansion; or they may result from thermal shock caused by sudden heating or cooling actions.
The present invention relates, inter alia, to a method whereby the lateral expansion and contraction of the floating arch can be controlled in such a way that the lateral movements to which the arch is subjected due to such expansion or contraction, n 'entralnent not the movement of certain elements of the furnace, such as elements whose role is to support le.weight de la: vault and to resist its lateral thrusts.
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Another object of the invention is to apply said method in such a way as to establish in the arch a line of thrust which, during the expansion and contraction of this arch, keeps the elements of this arch which are located close together. of the interior wall of said arch, in order to minimize the cracks to which said face is subjected during expansion and contraction.
In accordance with the present invention, the cracking which occurs during expansion or contraction of a floating arch for a glass furnace is reduced by a method of maintaining contact between the interfaces of the sides. of the vault and the abutments during the variable actions of expansion or contraction to which the interior and exterior faces of the arch are subjected and to incline the abutments, during the differential lateral movements of the interior and exterior faces of the arch, so to restrict the reaction thrust to a horizontal plane which intersects the plane of the interfaces,
for the effect of generating a thrust exerted along a line occupying inside the arch a position such that said thrust keeps assembled those elements of this arch which are located near its interior face.
Further, in accordance with the present invention, there is provided in a glass furnace structure comprising a floating vault resting on abutments and covering a melting basin, a series of posts or the like erected along the arch and the basin. and one of the roles of which is to support the weight of the vault, a framework intended to support the vault and comprising members capable of supporting abutments and intended to be suspended from said uprights so that they can tilt by pivoting around axes extending in the longitudinal direction of the arch, thrust reaction members, axially adjustable and intended to come into contact with the supports of the abutments,
spans for supporting said reaction members and having their axes located in a horizontal plane which intersects the faces by which the sides of the arch abut against the abutments, means for connecting these spans to said uprights so that their position can be adjusted in the longitudinal direction of said uprights,
and means for making an adjustment of the position of the reaction members in the axial direction in order to restrict the reaction thrust to said horizontal plane so as to produce in the arch a thrust exerted along a line whose position is such that said thrust maintains the elements of the arch applied against each other during the differential lateral movements effected by the interior and exterior walls of the arch under the influence of the expansion or contraction of this arch.
In order to better understand the invention, a preferred embodiment will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings in which:
Figure 1 is an elevational view, partially cut away, of one of the sides of a glass furnace structure established in accordance with the invention, the parts of said structure being shown in the positions they occupy during construction of the floating vault.
Figure 2 is a top plan view corresponding to Figure 1, but in which some parts have been omitted for the sake of clarity.
Figure 3 is a side view of part of Figure 1, looking in the direction of arrow III of this figure.
Figure 4 shows on a larger scale part of the suspension members of the vault which have been shown in Figure 1.
Figure 5 is part of Figure 1 and shows the elements in the intermediate positions they occupy during the heating period of the oven.
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Figure 6 is a view similar to Figure 5, but showing the elements in the positions they occupy at the end of the warm-up period.
Figure 7 is a view similar to Figure 6 but showing the components during normal oven operation.
As already mentioned, Figure 1 shows only one side of a glass furnace, and it is obvious that the opposite side is of identical construction. In figures 1, 5, 6 and 7, the masonry work of the furnace has been sketched by dashed lines.
As shown in Figure 1, the furnace comprises a melting tank 1, the side walls of which are held in position by wedges 2, supported by consoles 3 secured to legs 4, themselves subject to the using bolts (not shown) to elements 5, shown in this example as posts which are erected along the sides of the basin at a distance from said sides in the usual manner; and a floating vault 6 covering the basin. The legs 4 are also supported by consoles 5a fixed to the uprights 5.
The uprights 5 are arranged in pairs, the elements of which are located on either side of the basin 1 and, as usual, these elements braced by tie rods 7 and 8, which extend respectively above the vault. 6 and below basin 1
The vault 6 of the oven rests on abutments 9, supported by box springs 10 formed by consoles composed of angles. Each base 10 is suspended from a pair of connecting rods 11, themselves suspended from the uprights 5 and parallel to each other, so that the arch can be considered to be a floating arch.
The connections between the various bed bases 10 and the respective connecting rods 11 are provided by pivot pins 12 which are arranged along the same axis and extend through the lower ends of the connecting rods 11 and through the cheeks of consoles 13, riveted or suitably secured in some other manner to each side of the support angle 10, the axes of the pivots 12 extending in the longitudinal direction of the arch.
At its upper end, each of the connecting rods 11 is connected by a ball joint to an upright 5, this joint being constituted by a collar 14 mounted on its connecting rod so as to be able to be moved along the axis of this connecting rod and whose face lower is convex and rests in a concave seat (see figure 4) formed in a seat cover 15 supported by a bracket 16 which is secured, by means of rivets or some other suitable manner, to a post 5 The effective length of each of the connecting rods 11 is determined by the locknuts 17 provided at the upper end of the connecting rods.
As already mentioned, Figure 1 illustrates the positions occupied by the various parts of the support structure during construction of the arch. At this time, it is necessary that means be provided to prevent the pivoting of the consoles or bed bases 10, and such means comprise retaining bars 18 each connected, at one of their ends, by a pin 19, to a eye 20 extending upwardly from the respective sides of the springs or angles 10. At their opposite end, the bars 18 are threaded and pass through plates 21 suitably secured to the uprights 5; and said bars are held in their adjusted position by nuts 22, 23.
Once the arch has been prepared, and before starting to heat the oven, the retaining bars 18 are removed so that the abutments 9 and their supports 10 can pivot during the expansion of the arch.
The approximate position of the line of thrust which experience has shown to be that which is suitable for holding together the elements of the vault situated near its interior face has been indicated in the drawings by the letters TL, and it passes approximately through the
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top or corner edge of the angle iron 10.
During the heating period, each of the springs 10 is kept in contact with an axially adjustable thrust reaction member, which is part of an assembly whose position is adjustable in height on the respective uprights. In the construction shown, each thrust member comprises two square head screws 24, passing through nuts forming bearings, 25, the vertical adjustment of which is such that the ends 24a of the screws 24 bear against the bed bases 10 approximately at the points where these bed bases are crossed by the thrust line TL, so that the reaction thrust is located in a horizontal plane which intersects the plane of interfaces 6a, 9a on the side of the vault and the abutments.
The thrust reaction members 24 and the nuts 25 are supported in a predetermined position relative to the uprights 5 by clamping plates 26, 27, 28, held in position by four bolts 29 which pass through said side and side plates. another by an amount, and the level at which the springs are subjected to the action of the thrust reaction members 24 can be adjusted by loosening the bolts 29 and sliding the assembly of the plates 26, 27, 28 , screw 24 and nut 25 along the upright. The plates 27, 28 are kept suitably spaced from each other by opposing U-shaped irons 29a (Figures 1 and 2), these irons also preventing rotation of the coils 25.
When the heating period has started and the retaining bars 18 have been removed, the arch 6 gradually expands in the lateral direction, and this expansion is taken into account by progressively unscrewing the thrust reaction members 24 through the operation of a tightening key or other suitable tool applied to the head 24b from said members, so that the springs 10 have the possibility of approaching the uprights by pivoting thanks to the ball joints 14, 15 and of s' tilt around the ends 24a of the reaction members 24. Figure 5 shows an intermediate stage of the heating period;
and it emerges from this figure that, although the position of the reaction member 24 has been adjusted, the degree of pivoting is very low, despite the fact that, thanks to the ball joints, the bed bases 10 have moved closer to the amounts.
However, towards the end of the heating period, the pivoting of the springs 10 around the ends 24a of the reaction members 24 is more marked, and the positions then occupied by the reaction members 24 and the springs 10 are approximately those which have. been shown in figure 6.
As the working period of the furnace is considerable, the interval between the lower face of the end blocks of the vault and the upper face of the superstructure 30 of the basin, is almost closed by a refractory lining 31 (figure 7), this which prevents the risk of deformation of the springs 10 by flame jets. The end portions of the arch 6 and of the superstructure 30 also receive an appropriate shape, as indicated at 32, 33, in order to form a screen for the gap through which the flames would tend to escape.
Once the heating period is over, the connecting rods 11 can be lowered slightly by adjusting the bolts 17 of these connecting rods.
This action helps the trim 31 to close the gap between the arch and the superstructure 30. In addition, wedges 34 (Figure 7) can be inserted between the springs 10 and the uprights 5 to allow removal. thrust reaction members 24 and their nuts 25, these parts being greased and kept until needed again during the cooling period which precedes the cold maintenance operations of the oven, since, otherwise, these parts could oxidize and become inoperative due to the high temperatures prevailing in the places where they are used on the oven.
When it comes to cooling the oven, the thrust reaction bars 24 are put back in place so as to bring them into contact with the springs 10, the wedges 34 are removed and the connecting rods 11 are readjusted, if necessary. . During the cooling period, the
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bars 24 inwardly as the springs 10 tilt by pivoting about their ends 24a, the connecting rods 11 themselves pivoting through the ball joints 14, 15 to their initial positions.
It will be seen from the above description that the fact of supporting a furnace vault in the manner which has been discussed and in such a way that the contact of the interfaces between the sides of the vault and the abutments is maintained, and that the abutment-support bases can pivot while remaining in contact with the abutments of the vault during the expansion or contraction movements of this vault, that is to say differential lateral movements of the inner and outer faces of the vault. the arch, restricts the reaction thrust to a horizontal plane which intersects the plane of the interfaces, which creates a thrust acting along a line whose position is such that said thrust keeps the elements assembled. of the vault located near its interior face,
this has the consequence that the effects resulting from the cracking of the masonry of the vault are reduced to a minimum and the vault is maintained in good condition.