<Desc/Clms Page number 1>
"Four de fusion du verre"
Cette invention a trait aux fours de fusion du verre et plus spécialement à un avant-creuset destiné à ces fours.
Dans la fabrication des bouteilles de verre par le procédé basé sur la distribution de charges ou parai- sons, le réglage de la température est d'importance primordiale, étant donné que, si la température peut être réglée exactement et automatiquement, un grand nombre des problèmes afférents à la fabrication des bou- teilles se trouvent résolus,,
Pour faire ressortir les résultats dtun réglage in- correcte on considérera ce qui suit:
Une des caractéristiques les plus importantes d'u- ne bouteille réside dans sa contenance* Pendant les premières phases de la fabrication, une charge de verre fondu est introduite dans les moules de la machine ébau-
<Desc/Clms Page number 2>
oheuse; et comme les moules pnt une contenance fixe, la contenance d'une bouteille de dimensions données est correcte si cette bouteille a été établie de façon quel" le possède un poids déterminé; par contre les écarts par rapport à ce poids déterminé ont comme résultat que les contenances sont incorrectes. Si la charge de verre est plus lourde que la valeur prédéterminée, la bouteille obtenue aura une faible contenance, Inverse. ment, si la charge est faible, la contenance de la bouteille sera grands.
En outre, les différences de contenance pour un écart donné du poids augmentent dune façon disproportionnée à mesure que la contenant ce normale des bouteilles diminue
Le rôle de la température dans cette action est très importante Le premier point à noter est que la viscosité dépend directement de la température, La vis- cosité est dautant plus grande que la température est plus basse, la limite finale étant la température sm- biante à laquelle le verre est solide.
D'autre part, la viscosité diminue à mesure que les températures aug- mentent, jusqu'au moment où le verre possède la flui- dité de 1eau* On remarquera en outre que, dans l'échel- le des températures qui interviennent dans la fabrica- tion des bouteilles, la courbe des viscosités est très raide, ce qui veut dire qu'une faible variation de l a température entraîne une variation relativement grande de la viscosité...
En tenant compte des faits ci-dessus, on considé- rera le fonctionnement du dispositif d'alimentation.
Le premier facteur à considérer est peut-être le dia- mètre de la charge ou paraison. Ce diamètre est déter- miné par la section de couverture du moule ébaucheur de la machine, et il faut par conséquent que la charge soit juste assez grande pour glisser à l'intérieur du
<Desc/Clms Page number 3>
moule êbaucheur, Des difficultés évidentes sont éprou- vées si la paraison est trop grosse et des ennuie tout aussi sérieux sont éprouvés si elle est au contraire
EMI3.1
trp prtiteb Pour obtenir le diamètre correct, on fait usage dune série dianneau à orifices qui sont assez jettls à ltouverttre d'échappement du dispositif da- limentation et qui varient par échelons de 1.5 milita mètre, On choisit l'anneau à orifice convenable et la phase suivante consiste à obtenir le poids convenable
EMI3.2
de, verre,
ce qui aobtient en réglant la longueur de la paraison* Cette longueur est déterminée, entre des limites dune échelle assez étroite, par la longueur du moule ébaucheur. On obtient la longueur convenable de verre en réglant lsinstant auquel fonctionne la oui- saille qui coupe le filet de verre sortant de 1*orifi8 ce, Tant que le diamètre et la longueur de la paraison restent constants,, le poids de verre reste le même puisque le poids spécifique du verre ne varie pas. Dans ce qui précède, on a supposé que des réglages sont ef- feotués à une température donnée et il en résulte que toutes les conditions ont été réalisées si la tempé- rature est restée constante..
On supposera maintenant que la température tombe de quelques degrés Dans ce cas, il ntest plus possible de faire passer la même quantité de vetre à travers ltorifice parce que la viscosité a augmenté; il en résulte que la parais on se raccourcit et que son poids diminue,, Bans la par-
EMI3.3
tique, on poeut remédier à cet état de choses en aug- mentant ltintervalle de temps qui sépare les coupes de la cisaille de façon à permettre au verre de couler à travers l'orifice pendant un temps plus long et à assurer ainsi le poids de verre correct dans la parai-* son.
Comme toutes les opérations de façonnage de la
EMI3.4
paraison jusque la forme d'une bouteille sont nêc6s,-,
<Desc/Clms Page number 4>
sairement rendues synchrones, ce changement de temps entraîne un ralentissement de la production. D'autre part, si la température augmente, la viscosité diminue et le poids augmente en même temps que la paraison s'allongé et se rétrécit en section, Pour remédier à cet état de choses, on augmente la vitesse. On arouvé dans la pratique que toutes les pièces mobiles du dis- positif d'alimentation et de la machine façonneuse ont un rapport entre elles en ce qui concerne leurs actions et que si, après avoir effectué des réglages pour une vitesse, on change cette vitesse,, le rapport entre les actions change,.
Il conviendrait par conséquent d'ef- feotuer un nouveau réglage du dispositif dtalimentation, mais ceci n'est pas pratique parce que, dans les opé- rations manuelles, les changements de vitesse sont fréquents. Le résultat net est de maintenir le poids, moyen des bouteilles approximativement constant, mais des défauts de construction sont créés à un degré plus ou moins grand à cause des variations fréquentes de la forme de la paraison, Four obtenir une bouteille bien construite, il faut que la forme de la paraison . @ ne varie jamais et diffère très peu de celle du moule ébaucheur.
Ainsi quon la dit précédemment, les chan- gements de vitesse changent la forme de la paraison.
Par conséquent; il n'est possible de fabriquer des bou- teilles uniformément bonnes que si la vitesse de tra- vail reste constante et à la valeur pour laquelle tous les réglages ont été convenablement effectués*
Conjointement avec l'accélération ou le ralentis- sement, louvrier desservant le dispositif dalimenta tion a aussi la possibilité de régler jusque un cer- tain point la température en réglant la flamme employée pour chauffer le bain de verre fondu* Ceci steffectue de la manière usuelle en admettant une quantité plus
<Desc/Clms Page number 5>
ou moins grande de combustible à l'aide des distribu- teurs usuels En service réel, aussitôt que 1?ouvrier voit que son verre est trop chaud,
il réduit la flamme et accélère la machine, Dans ces nouvelles conditions de travail, le verre se refroidit graduellement et la vitesse de la machine devient alors trop grande, Cette succession de variations de vitesse et de température seffectue continuellement pendant toute la durée du fonctionnement de l'appareil*
Il ressort de ce qui précède quil est important de pouvoir régler exactement la température,
Le but de la présente invention est de perfection- ner et simplifier généralement la construction et le fonctionnement des fours à verre et spécialement de ltavant-creuset de ces fours et dtétablir un avant-creu- set divisé en deux chambres ou zones principales dans lesquelles le verre fondu est d'abord refroidi,
puis élevé à une température supérieure prédéterminée avant de sortir de l'avant-creuset.
L'invention a en outre pour objet un dispositif permettant de chauffer électriquement le verre dans la zone de chauffage; un dispositif qui empêche le ver- re fondn de se stratifier sous forme de zones ou cou- ches de différentes températures; et un dispositif servant à maintenir automatiquement le verre fondu à une température prédéterminée au point de sortie,
Suivant la présente invention, l'avant-creuset par lequel le verre est dirigé du four à un orifice de sortie est muni d'uno. chambre de refroidissement placée près du four et dune chambre de chauffage si- tuée à lavant,
un dispositif étant prévu dans la cham- bre de chauffage pour faire passer un courant électri- que à travers le verre dans le but d'élever sa tempé- rature à une valeur prédéterminée avant qu'il sorte par
<Desc/Clms Page number 6>
l'orifice.
Pour mieux faire comprendre l'invention et facili- ter sa mise en pratique, on la décrira ci-après dune façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés dans lesquels:
Fig. 1 est une coupe longitudinale verticale cen- trale de ltavant-creuset et de l'extraite avant du four auquel cet avant-creuset est assujetti*
Fig. 2 est une coupe transversale suivant II-II (fig. 1).
Fige 3 est une coupe transverqale suivant III-III (fig. 1).
Fig. 4 est une vue en plan avec coupe horizontale partielle de l'avant creuset.
Fig. 5 est une vue schématique représentant la ré- gulation électrique automatique assurant le maintien de la température du verre fondu au point de distribu- tion.
Fig. 6 est une vue analogue à fig. 5 représentant schématiquement un autre système de régulation électri- que.
Fig; 7 est une coupe centrale verticale du cylin dre à grande échelle+
Fig. 8 est une coupe transversale suivant VIII-VIII (fig. 7).
Fig, O et 10 représentent un cylindre dont l'ex- trémité inférieure est modifiée en ce sens qu'elle pré- sente des orifices de section inégale.
Fig. 11 et 12 représentent une variante comportant trois orifices par lesquels le verre fondu pénètre dans le cylindre.
Fig. 13 et 14 représentent une autre variante ne comportant qu'un seul orifice Dans ces dessins, et en particulier dans les fil. ,1
<Desc/Clms Page number 7>
à 4 inclus, on voit que l'avant-creuset est constitué par une auge en fonte composée d'une section inférieur re 1, de deux sections latérales 2 et dune section a- vant ou extrême 3. Cette auge est garhie d'une matière réfractaire telle que l'argile réfractaire résistant à Inaction du verre et de la chaleur Elle est suppor- tée par des barres stétendant à partie des armatures du four de fusion, généralement indiqué en A, ou par des consoles ou organes analogues, non représentés.
Elle est divisée en deux zones ou chambres généralement in- diquées en B et C et qu'on appellera ci- après 'chambre de refroidissement" et "chambre de chauffage"
Pour assurer un réglage convenable du verre dis- tribué par l'avant-creuset, il est nécessaire que le verre qui se trouve derrière la chambre de chauffage ait une température inférieure à celle qu'on désire pour la paraison, étant donnée qu'on peut effectuer un réglage plus précis en chauffant le verre quen le re- froidissant.
Comme le verre peut être plus chaud quil n'est désirable au soment où il passe du four à 1+avant- creuset, il est nécessaire de le refroidir dtabord lé- gèrement et délever ensuita sa température au point requis avant sa distribution*
La chambre de refroidissement B est garnie d'une matière réfractaire indiquée en 4. L'extrémité arrière, la plus rapprochée du four de fusion, va en s'inclinant comme indiqué en 5, jusquà un orifice noyé et de fai- ble section 6, ménagé dans la paroi antérieure A du four.
La paroi recouvrant la chambre de refroidisse- ment est constituée par une Toute en brique 7 dans la- quelle sont placés deux brûleurs à gaz de combustion du type superficiel tels que ceux indiqués en 8 et 9.
On emploie ces brûleurs pour chauffer l'auge à la mise enmarche ainsi que pour porter la température du ver-
<Desc/Clms Page number 8>
re au point où il se comporte à la façon d'un conduc- teur de l'électricité. Ils sont aussi employés comme source auxiliaire de chaleur si la température que pos- sède le verre à son entrée dans l'auge est si basse que le verre ne peut pas être traversé par le courant élec- trique nécessaire pour produire un effet de chauffa
Si le courant électrique venait à manquer, on utilise- rait ausi ces brûleurs pour maintenir le verre et l'au- ge à l'état chaud. Le couvercle 7 présente une ouver ture 10 qui est destinée à être reliée à une cheminée (non représentée) pour évacuer les gaz de combustion dans l'atmosphère extérieure.
Lorsque les brûleurs ne sont pas en service, cette ouverture constitue aussi un dispositif permettant de régler le degré de refroi- dissement du verre lorsque cela est nécessaire. Dans la fabrication d'objets en verre de grandes dimensions, le passage dtun plus grand volume de verre à travers levant-creuset entraîne la nécessité de dissiper une quantité de chaleur plus grande. Dans ce cas, on enlè- ve le brûleur 8, et, par le tirage naturel créé par la cheminée, on laisse pénétrer de l'air froid qui re- froidit le verre. Il est bien.entendu que la cheminée devra 'être munie d'un registre permettant de régler le débit de l'air réfrigérant ainsi introduit.
A l'extra mité avant de la chambre de refroidissement se trouve un bloc 11 qui sert à dévier le courant de verre vers le haut. Le verre pénétrant par l'orifice 6 est usuel- lement plus chaud qu'il n'est désirable, et-il peut arriver que du verre chaud passant le long de la paroi inférieure de l'auge atteigne finalement l'orifice de sortie et nuise ainsi au réglage. Le bloc déflecteur 11 dirige le courant de verre vers le haut. de sorte quil empêche le. verre fondu de se stratifier en couches de différentes, températures.
<Desc/Clms Page number 9>
Directement au-dessus du bloc déflecteur 11 se trouve un autre bloc déflecteur 12 qui descend à l'inté- rieur du verre. Ce bloc joue un triple rôle: 1) Il di- rige la partie supérieure du courant de verre fondu vers la partie inférieure, en provoquant ainsi un malen- ge des verres chaud et froid; 2) il se comporte à la façon d'un organe écumeur retenant les matières nuisi blés susceptibles de s'être formées à la surface du ver- re ou toute matière qui pourrait avoir été précédemment introduite dans le verre et qui s'élèverait ultérieure- ment à la surface; 3) il sépare la partie supérieure de la zone de refroidissement d'avec la zone de chauf- fage, arrêtant ainsi les courants dmair qui pourraient autrement pénétrer dans cette dernière zone.
Les rôles des deux blocs déflecteurs sont très importants, étant donné quil est nécessaire que le courant de verre se meuve suivant le chemin convenable, leur rôle principal étant d'empêcher la stratification due aux différences de température des éléments du courant de verre.
Le verre froid, pénètre dans la chambre de chauf- fage et de régulation, indiquée en C. Cette chambre est divisée en trois ou plus de trois zones 30, 40 et 50 qui sont réglées indépendamment. La zone 30 est la première en venant de la chambre de refroidissement et est isolée de toutes parts* Le but de cet isolement est d'Une part de conserver la chaleur et dautre part de stabiliser les conditions de température. Si l'on introduisait du verre fondu dans un four parfaitement isolé, toutes les parties du courant de verre posséderaient la même empérature et l'on a donc cherché à réaliser cette con- dition aussi exactement que possible, car il est excès.. sivement important d'avoir une température constante dans toutes les parties du courant de verre.
En effet,
<Desc/Clms Page number 10>
ceci empêche dtune part le verre de se stratifier en zones de températures différentes et évite le réglage incorrect qui en résulterait; d'autre part, on évite une distribution irrégulière des températures de la pa- raison. Une telle distribution irrégulière donnerait une bouteille d'épaisseur de paroi irrégulière. Cette dernière caractéristique est presque aussi essentielle que celle.du réglage des poids,.
Somme représenté dans les fig. 1, 3 et 4, des élec- trodes telles que celles indiquées en 14 sont insérées dans les parais latérales de la zone 30. Ces électrodes sont placées en regard les unes des autres et il en existe trois paires dans la présente construction, mais il est bien entendu quton pourrait'pn prévoir un nombre plus grand ou plus petit, suivant que les conditions l'exigeraient. Dans la pratiquet ces électrodes sont composées dune plaque en graphite telle que celle in- - diquée en 15 dans laquelle est vissée une tige de gra- phite 16. Autour de cette tige est contracté un tube 17 en acier ou autre matière résistant à la chaleur, Le rôle de ce tube est d'empêcher la trge de graphite de ,s'oxyder.
Oe tube d'acier se.comporte aussi à la façon d'une borne pour les connexions électriques établies en 18. Il augmente aussi la résistance mécanique de l'électrode considérée dans son ensemble La plaque de graphie' 15 est revêtue dtune matière à électrode 19 qui recouvre complètement le graphite afin quTaucu ne partie de ce graphite ne soit exposée au oo-urant de verre.
Les faces 15 et 19 des électrodes sont pla- cées dans des creusures ménagées dans la matière ré- fractaire dans le but de protéger le revêtement 19 con- tre l'érosion par le courant de verre,.De cette façon; les faces 19 sont maintenues hors de contact du courant de verre principale ce qui prolonge la durée du revote-' ment,. L'espace entre la paroi latérale en fonte ¯2 de
<Desc/Clms Page number 11>
lauge et la plaque de graphite munie du tube 17 est rempli d'un ciment ou autre matière propre à protéger le. graphite et le tube contre une oxydation par l'air*
Au-dessus des électrodes 14 sont placés des sépa- rateurs d'ampoules. généralement indiqués en 20.
Lors- que le présent four fut mis en service pour la premiè- re fois, on constata que la paraison fournie contenait une traînée d'ampoules ou bulles*, Ces ampoules sont des bulles de gaz recueillies dans le verre etcons- tituent un grave défaut dans une bouteille de verre fi- nie. On constata que ces belles étaient produites sur les faces des électrodes. Des recherches permirent de déterminer que les bulles étaient engendrées par le ver- re surchauffé qui se trouve près des faces des électro- des. La température des faces des électrodes est supé- rieure de 93 C environ à celle du verre, et cette tem- pérature excessive est occasionnée soit par une résis tance de contact, soit par la résistance du revêtement de l'électrode.
La température élevée détruisait l'é- quilibre du gaz dissous dans le verre, de sorte quil se produisait un dégagement de gaz qui, arrêté par le verre relativement visqueux, était retenu sous forme de bulles ou d'ampoules.
Il semble qutil n'existe qu'un seul moyen possible d'empêcher la formation dampoules lorsque ce type d'ap- pareil de chauffage électrique est employé, savoir l'em- ploid'un verre exempt de tout gaz dissous, ce qui est pratiquement impossible à lheure actuelle. On remédie par conséquent à cet inconvénient en enlevant les ampoules aussitôt aptes quelles se sont formées et en les em- pêchant ainsi d'atteindre la paraison et la bouteille finie. Ceci stobtient à l'aide des séparateurs dtampou les représentés dont la caractéristique essentielle ré- side dans une lèvre ou chicane saillante telle que cel-
<Desc/Clms Page number 12>
le indiquée en 21, ce'tte lévre descendant dans la nappe de verre en mouvement en un point situé à ltavant des électrodes.
Chaque électrode comporte son propre sépa- rateur d'ampoules et tous les séparateurs sont reliés entre eux par un canal 22. Des ouvertures 23 vont de ce canal à l'atmosphère.
Lorsque l'auge est en service, les bulles montent sur les faces des électrodes et pénètrent dans le sépa- rateur. Le verre possède près de la surface de ltélec- trode une température plus élevée qu'en tous les autres points du courant de verre et, par conséquent, une vis- cosité plus faible,, En raison de cette viscosité plus faible, les bulles montent sur les faces des électrodes au fur et à mesure quelles se.'forment et atteignent la surface à l'intérieur de la chambre de séparation de bulles. En raison de la température élevée due à la surface surchauffée, les bulles crèvent et se sont complètement dispersées au moment où elles atteignent la surface, le gaz dégagé par les bulles passant à tra- vers les ouvertures pour se rendre à l'atmosphère.
Si les ouvertures notaient pas prévues, il se développe- rait une pression de gaz dans les chambres des sépara- teurs et les bulles seraient alors refoulées au-dessous de la chieane 21 et pénétreraient dans le courant de gaz principale S on le désire, il est possible de re- lier les ouvertures à quelquesource de pression rédui- te et faciliter ainsi ltélimination des bulles en per- mettant à la pression relativement augmentée qui règne à l'intérieur des bulles de provoquer plus facilement l'éclatement de la pellicule de verre qui les entoure,.
Toutefois, ceci n'a pas été trouvé nécessaire dans la pratique, étant donné que le can&l 22 est établi pour permettre l'introduction de brûleurs, de sorte que la surface .du verre' que renferment les séparateurs
<Desc/Clms Page number 13>
peut être chauffée à un degré tel que la viscosité du verre diminue, ce qui permet aux bulles d'éclater li- brement au moment où elle atteignent la surface,,
Les électrodes et les séparateurs dampoules ne se- ront décrits que d'une façon succinte, étant donné que ces organes font l'objet de demandes de brevet séparées,.
En ce qui concerne la zone 30 de la chambre de chauffage, on remarquera que la paroi supérieure est constituée par une dalle plate dans laquelle une fente
23 a été pratiquée pour permettre lintroduction d'un thermo-couple tel que celui indiqué en 34, ce thermo- couple faisant partie de l'appareil régulateur que lon va décrire. Cette dalle est faite en bonne matière iso- lante et le centre de la paroi supérieure est surbais- sé de façon quil soit placé juste à l'écart du courant de verre* Ceci a pour but de diminuer le volume d'air qui se trouve au-dessus du verre et, par suite, la pré- sence possible de courants de convection qui augmente- raient la perte de chaleur et pourraient aussi avoir tendance à refroidir la surface supérieure du vetre.
Le rôle de cette construction est de conserver toute la chaleur possible et de maintenir aussi toutes les par- ties du courant de verre autant que possible à la môme température.
A la sortie de la zone 30 est placé un bloc déflec- teur 25 dont le rôle est analogue à celui des blocs déflecteurs 5 et 6, savoir de diriger le courant de verre suivant le chemin voulu, Ce bloc 25 dirige le courant de verre latéralement vers le centre de l'auge et le dirige aussi de bas en haut vers lextrémité in- férieure de l'électrode 14. La surface supérieure du courant de verre n'est pas dirigée parce qu'il faut mé- nager une ouverture permettant au gaz chaud de péné- trer dans la zone 30 lorsqu*on se sert de gaz à titre decombustible auxiliaire.
<Desc/Clms Page number 14>
Tout ce qui a été dit au sujet de la zone 30 s'ap- plique à la zone 40. Cette dernière est de construction sensiblement identique à celle de la zone 30 en ce sens qu'on a applique les mêmes électrodes, le même mode d'i- solement et le même type de paroi supérieure. Toutefois dans ce cas, deux ouvertures allongées ont été prévues comme indiqué en 26 et 27 pour permettre l'insertion des thermo-couples représentés en 28 et 29, Deux élec- trodes sont prévues comme indiqué en 14a, et des sépa rateurs. dampoules sont aussi prévus.
La construction de la zone 50 est aussi sensible- ment identique à celle des zones 30 et 40, excepté qu'el- le ne comporte qutune paire d'électrodes* Une ouvertu- re est aussi prévue dans la.paroi-supérieure pour l'in- troduction d'un brûleur à gaz comme indiqué en 42, le rôle de ce brûleur étant de chauffer l'auge froide jus- qu'à ce que le verre soit devenu suffisamment chaud pour conduire le courant, Ce brûleur est aussi employé en cas d'urgence pour obvier aux pannes de courant élec- trique, etc. Une fente 32 est ménagée dans la paroi supérieure et un thermo-couple 33 traverse cette fente.
Un cylindre 34 est placé entre les zones 40 et 50 mais ne les sépare pas Bomplètement Ce cylindre est fait dargile ou d'une matière réfractaire analogue et présente un ou plusieurs orifices d'entrée comme indi- qué en 35 et 36 Le verre passe à travers ces orifices, descend dans une cuvette 37 et s'échappe finalement par un orifice 38 ou. il est sectionné par la cisaille (non représentée)
pour constituer les paraisons. Le cylindre 34 entoure un plongeur 39 dont le rôle est ce- lui usuels Ce cylindre est ouvert à sa partie supérieu- re en vue de l'insertion du plongeur et son extrémité inférieure repose sur un anneau de support 43 qui est Lui-même supporté:
par la. matière isolante représentée*
<Desc/Clms Page number 15>
On peut remplacer la cuvette 37 sans déranger l'ensem- ble à cylindre, On remarquera en outre que ce cylindre n'est pas dune seule pièce avec l'anneau de support et quon peut par conséquent l'enlever ou le remplacer sans grande perte de temps ou sans déranger aucune autre partie de l'auge. Un dispositif de blocage, non repré- senté, entre en prise avec la partie supérieure du cy- lindre et maintient celui-ci rigidement sur l'anneau 43.
Le rôle du cylindre est de guider le verre à l'androit désiré pour permettre dmeffectuer les mesures convena- bles de la température.Avant Inapplication de ce cy- lindre, il n'était pas possible d'obtenir un bon régla- ge de la température du verre n-i de régler le poids de la paraison. Ceci était principalement dû à la dif- ficulté éprouvée pour placer les thermo-couples sur le chemin du verre traversant la cuvette.
Si lion plaçait le thermo-couple dans le courant allant à la cuvette, on pouvait obtenir de bons résultats mais, en raison de conditions impossibles à éviter , la température régnant dans la masse de verre elle-même variait dans le plan vertical et le cas échéant aussi dans le plan horizontale Dans ces conditions, la position du courant variait, étant donné que la viscosité dépend directement de la température et que le verre passe plus facilement à ltendroit où la viscosité est minimum, Si la position du courant changeait,
le thermo-couple cessait d'occu- per une position correcte et il devenait par conséquent impossible de régler la température du courant de ver- re Le cylindre et les déflecteurs présentent le grand avantage qutils obligent les différentes parties du verre à se mélanger et à passer par les ouvertures ou orifices 35 et 36,et, en plaçant les thermo-couples au centre de ces ouvertures,, il est possible de régler exactement la température et, par suite, de maintenir
<Desc/Clms Page number 16>
aette température. S'il existe une différence de tempé- rature, cette différence est si faible que le thermo- couple enregistre correctement la température moyenne.
Comme il ressort des dessins (fig. 2), le cylindre n'isole pas complètement les zones 40 et 50 l'une de ltautre car il reste de chaque côté de ce cylindre un espace permettant au verre de passet de la section 40 dans la section 50, le verre pénétrant par conséquent dans le cylindre en partie par les orifices 35 et une autre partie par l'orifice 36. La température du verre passant par l'orifice 35 peut être réglée dans la zone 40 et celle du verre pénétrant par l'orifice 36 peut être réglée dans la zone 50. Ceci permet de régler la distribution des températures, étant donné que si la température régnant à lavant de la paraison est trop basse, il est possible délever la température régnant dans la zone 50 et daugmenter ainsi dtune façon cor- respondante la température de la paraison.
Bien enten- du, il en est de même en ce qui concerne la partie ar rière de la paraison, qui est réglée dans la zone 40.
Dans la fig, 1, deux orifices de même section transver- sale ont été ménagés dans le cylindre, mais on pourrait prévoir trois orifices de diamètres différents ou même un seul orifice, ces caractéristiques étant représen- tées dans les fig. 6 à 13 inclus qui représentent diver- ses modifications de la disposition des orifices du cylindre.
Le circuit de commande électrique est représenté dans la fig. 5, On voit dans cette figure que les élec- trodes sont disposées par paires en travers de lavant- creuset. Le verre situé entre les électrodes constitue lagent de résistance servant à engendrer la chaleur et à établir le circuit électrique. L'énergie électri- que est fournie par une source de courant alternatif
<Desc/Clms Page number 17>
60 par l'intermédiaire d'un transformateur 61 muni d'un secondaire sectionné ou à prise multiple 62 qui permet de fournir un voltage variable aux conducteurs du four..
On a raprésenté dans cet exemple un transformateur mu- ni d'un secondaire à plusieurs prises fournissant de l'énergie pour toutes les zones qui, dans ce,cas, tra- vaillent toutes au même voltage. Une autre solution oon- sisterait à faire usage dun transformateur pour oha- que circuit et à permettre ainsi de régler le voltage des diverses zones séparément.
Comme représenté dans le schéma de montage de fig, 5, le circuit de commande électrique est le suivant: Le courant alternatif arrivant de la source 60 passe par le transformateur 61 dont le secondaire comporte plu- sieurs prises à voltage variable 62 destinées aux élec- trodes 14 du four. Le circuit de réglage est relié au primaire du transformateur 61.
Comme représenté,, un fil 68 est relié à deux bras contacteurs 64 et, par un fil 65, au plot à faible courant 66 du galvanomètre 670 L'autre côté de ce circuit est constitué par un fil 63 allant de la source 60 à la résistance 69 et de celle- ci, par un fil 70, à celui des cotée dun solénoide 71 qui est relié au plot à courant supérieur 72 du galva- nomètre 67 par un fil 73, ltautre côté du adénoïde 71 étant relié à l'un des contacts 74 du contaoteur 64 puis, par un fil 75, au bras de contact commun 76 du galvanomètre 67.
Lorsque la température du verre est inférieure à celle requise, le thermo-couple 77 provoque le passage dun courant électrique inférieur à travers le galva- nomètre 67, amenant ainsi le bras 76' au contact du plot 66, ce qui ferme le circuit suivant : source 60, fil 63, résistance 69, fil 70, solénoïde 71, contact 74, fil 75, contacts 76 et 66, fil 65, fil 68 et second
<Desc/Clms Page number 18>
côté de la source 60,. Le relais 71 ferme maintenant un circuit passant par le relais à électrode 80, en rai- son du passage dtun courant par le fil 68, le contac- teur 64, un contact 81, un fil 82. le relais 80, un fil 83 et le fil 63 relié à la source.
Le solénoïde 71 res- te excité même si le bras 76 du galvanomètre 67 a quitté le plot 66, étant donné que le courant passe par le circuit suivant: source 60, fil 68, bras 64 du contacteur, solénotde 71, contact 74, fil 70, résistan- ce 69, fil 63 et second côté de la source 60,
Lorsque la température du verre est supérieure à celle requise, le thermo-couple 77 provoque le passage dun courant plus élevé dans le galvanomètre 67, dont le bras 76' vient toucher le plot 72,.Ce circuit, qui a été maintenu depuis la source 60 par le solénoïde 71, le fil 70 et la résistance 69, nest pas coupé- mais court-circuite le solénolde 71 par le circuit suivant :
source 60, fil 68, bras de contact 64, contact 74, fil 75, plot 76 du galvanomètre 67, bras 760, contact 72, fil 73, fil 70, résistance 69, fil 63 et second coté de la source 60. Les bras contacteurs 64 se séparent alors des contacts 74 et 81 et coupent ainsi Le circuit de commande passant par les relais 80 des électrodes 14.
Comme il ne passe plus de courant, le verre commence alors à se refroidit. Lorsque la température s'est a- baissée de quelques degrés, l'inverse a lieu, c'est-à- dire que le circuit allant de la source de courant aux électrodes 14 se ferme en provoquant le chauffage du verre entre les électrodes. La température est ainsi ré- glée automatiquement à un degré prédéterminé compris en- tre les limites dune échelle déterminée par la eensibi- lité de l'appareil régulateur et la construction du four..
<Desc/Clms Page number 19>
Si le verre sortant de la zone de refroidissement 40 était plus chaud que la température de réglage de l'ins- trument qui se trouve dans la zone 30, les opérations ne seraient plus réglables parce qu'on ne dispose d'aucun moyen pour refroidir le verre dans les zones 10, 20, et
30 à l'exception de la chaleur rayonnant naturellement de la ma sse de verre. Pour obtenir un réglage satisfai- sant, il faut donc que le verre qui pénètre dans la zone
30 possède en tout temps une température inférieure à celle désirée pour le réglage de la température en ce point. Il en est de même des zones 10 et 20, Comme l'a- vant creuset est divisé en zones, il est évident que les électrodes de chaque zone sont commandées séparément de la façon représentée dans la fig,, 5.
On a dit précédemment qu'on se sert d'un transfor- mateur à plusieurs prises dans le but de faire varier et régler le volta ge aux bornes des électrodes. Le but de cette variation du voltage est le suivant : L'effet de chauffage d'un courant électrique dans une résistance est proportionnel au carré du courant, de la résistance et du temps. la résistance du verre varie avec la tempéra- ture, étant donne que sa conductibilité est dautant meilleure que le verre est plus chaud et d'autant plus faible que le verre est plus froid. Un autre facteur qui cesse d'intervenir lorsque le four a été mis en service réside dans le fait que le verre suit aussi la loi d'Ohm, ce qui constitue une des;bases pour la détermination de la construction électrique du four.
Il s'ensuit que, sous certaines conditions définies, il est possible de calculer le voltage nécessaire pour faire passer à tra- vers le four un courant suffisant pour engendrer une cha- leur suffisante pour élever la température du verre au point désiré. Toutefois, étant donné que la résistance électrique du verre varie avec la température, il n'est
<Desc/Clms Page number 20>
pas toujours possible de remplir toutes les conditions de travail avec un seul voltage prédéterminé, et ctest pourquoi on fait usage d'un transformateur à plusieurs prises pour permettre de satisfaire à diverses condi- tions.
Par exemple, et il n'est pas possible de maintenir le'verre à la température désirée parce que ce verre ne laisse pas passer un courant suffisant à cette tempé- rature, il suffira d'effectuer la connexion avec d'autres plots du transformateur pour augmenter le voltage, de façon à faire passer-un courant plus intense à travers le verre et à engendrer une quantité de chaleur plus grande,
On remarquera que, dans certaines zones, deux ou plus de deux paires d'électrodes peuvent Être appliquées.
Dans ce cas, il suffit de monter les paires d'électrodes en parallèle comme représenté en 70. En d'autres termes, lorsque deux ou plus de deux paires délectrodes sont installées dans une même zone:, toutes sont reliées au même circuit et sont commandées par le thermocouple et le mécanisme actionné par ce dernier, toutes les paires étant mises en et hors circuit. simultanément. En dispo- sant ainsi plusieurs paires d'électrodes dans une même zone on peut augmenter la puissance fonie à cette zone. Par exemple, si l'une des paires possède une puis- sance donnée, trois paires auront approximativement le triple de cette puissance au même voltage. Ce système de commande est dit du type "tout ou rien", étant donné que la puissance est soit entièrement fournie, soit en- tièrement supprimée.
Bien entendu, ce système n'est pas le seul qui soit susceptible d'être appliqué. Par exem- ple, dans le système de commande de fig. 6, 75% de la puissance sont appliqués en tout temps et la températu- re finale est réglée par l'addition ou la suppression de
<Desc/Clms Page number 21>
la fraction de 25 % restante du courant.
Dans ce systè- me, il est nécessaire de régler la puissance constante fournie de façon quelle maintienne le verre juste à une température constante inférieure à celle désirée au point envisagé; si tel notait pas le cas, la températu- re continuerait à sélever et finirait par atteindré une valeur si grande que le réglage ne serait plus possible,,
Le circuit de commande de fig. 6 fonctionne de la même façon que celui de fig.
5, mais le circuit des élec- trodes est légèrement différente Lorsqu'on nta besoin que d'une faible quantité de courant, c'est-à-dire lors- que la température du verre fondu est supérieure à celle requise, le thermo-couple 77 engendre ou fait passer dans le galvanomètre un courant plus grand, ce qui a pour effet damener le bras 76 au contaot du plot 72 et, par suite, de court-circuiter le solénoïde 71 du relais de commande, qui coupe le circuit du relais à électrode 80, de sorte que le courant alimentant les électrodes passe par la résistance 90 Lorsque la température du verre est inférieure à la valeur requise, le thermo-cou- ple 77 engendre un courant moindre, de sorte que le bras 76' du galvanomètre vient toucher le plot 66, ce qui ferme le oontaoteur 64 qui ferme à son tour le circuit du solénoïde 80.
Excité, ce solénoïde relie entre eux les contacts 91 et 92 par l'armature 93, en permettant ainsi au courant entier de traverser les électrodes 14, la résistance 90 étant court-circuitée, Cette résistance permet à 75 % environ du courant de passer continuelle- ment à travers les électrodes et le verre fondu. Le thermo-coupleconjointement avec ltinstrument commandé par lui effectue ainsi automatiquement la fermeture et la rupture d'un circuit de façon à maintenir le verre à la température désirée.
<Desc / Clms Page number 1>
"Glass melting furnace"
This invention relates to glass melting furnaces and more particularly to a fore-crucible intended for these furnaces.
In the manufacture of glass bottles by the process based on the distribution of charges or parai- nons, the control of the temperature is of paramount importance, since, while the temperature can be regulated exactly and automatically, many of the problems relating to the manufacture of the bottles are solved ,,
To bring out the results of an incorrect adjustment, consider the following:
One of the most important characteristics of a bottle is its capacity * During the early stages of manufacture, a charge of molten glass is introduced into the molds of the blank machine.
<Desc / Clms Page number 2>
oheuse; and as the molds have a fixed capacity, the capacity of a bottle of given dimensions is correct if this bottle has been established in such a way that it has a determined weight; on the other hand, the deviations from this determined weight result in the capacities are incorrect If the glass load is heavier than the predetermined value, the resulting bottle will have a low capacity, Conversely, if the load is low, the capacity of the bottle will be large.
In addition, the differences in capacity for a given deviation in weight increase disproportionately as the normal container size decreases.
The role of temperature in this action is very important The first point to note is that the viscosity depends directly on the temperature, The viscosity is greater the lower the temperature, the final limit being the sm- biante temperature to which the glass is solid.
On the other hand, the viscosity decreases as the temperatures increase, until the moment when the glass has the fluidity of water. It will further be noted that, over the range of temperatures involved in bottle manufacture, the viscosity curve is very steep, which means that a small variation in temperature results in a relatively large variation in viscosity ...
With the above facts in mind, the operation of the feeder will be considered.
Perhaps the first factor to consider is the diameter of the filler or parison. This diameter is determined by the cover section of the blank mold of the machine, and therefore the load must be just large enough to slide inside the machine.
<Desc / Clms Page number 3>
rough mold, Obvious difficulties are experienced if the parison is too big and equally serious problems are experienced if it is on the contrary
EMI3.1
To obtain the correct diameter, use is made of a series of rings with orifices which are sufficiently thrown into the exhaust opening of the supply device and which vary in steps of 1.5 milita meter. The ring with suitable orifice is chosen and the next step is to get the right weight
EMI3.2
of glass,
what is obtained by adjusting the length of the parison * This length is determined, between limits of a fairly narrow scale, by the length of the blank mold. The correct length of glass is obtained by adjusting the time at which the aperture which cuts the glass stream exiting the port is operated. As long as the diameter and length of the parison remain constant, the glass weight remains the same. since the specific weight of the glass does not vary. In the above, it has been assumed that adjustments are made at a given temperature and it follows that all conditions have been met if the temperature has remained constant.
Now assume that the temperature drops a few degrees. In this case, it is no longer possible to pass the same amount of cloth through the orifice because the viscosity has increased; the result is that the body appears to be shorter and its weight diminished,
EMI3.3
tick, this state of affairs can be remedied by increasing the time interval between the cuts of the shears so as to allow the glass to flow through the orifice for a longer time and thus ensure the weight of the glass. correct in parai- * sound.
Like all the shaping operations of the
EMI3.4
parison up to the shape of a bottle are needed, -,
<Desc / Clms Page number 4>
sarely made synchronous, this change of time leads to a slowdown in production. On the other hand, if the temperature increases, the viscosity decreases and the weight increases at the same time as the parison elongates and shrinks in section. To remedy this state of affairs, the speed is increased. It has been found in practice that all the moving parts of the feeder and of the shaping machine are related to each other as regards their actions and that if, after having made adjustments for a speed, this speed is changed. ,, the ratio between the actions changes ,.
Re-adjustment of the feed device should therefore be attempted, but this is impractical because in manual operations speed changes are frequent. The net result is to keep the average weight of the bottles approximately constant, but construction defects are created to a greater or lesser degree due to frequent variations in the shape of the parison. To obtain a well-constructed bottle, it is necessary to than the shape of the parison. @ never varies and differs very little from that of the blank mold.
As stated earlier, changes in speed change the shape of the parison.
Therefore; uniformly good bottles can only be produced if the working speed remains constant and at the value for which all settings have been properly made *
Together with the acceleration or deceleration, the worker serving the feed device also has the possibility of adjusting the temperature up to a certain point by adjusting the flame used to heat the bath of molten glass * This is done in the usual way. admitting a quantity more
<Desc / Clms Page number 5>
or less fuel using the usual distributors In real service, as soon as the worker sees that his glass is too hot,
it reduces the flame and accelerates the machine, Under these new working conditions, the glass gradually cools and the speed of the machine then becomes too high, This succession of speed and temperature variations takes place continuously throughout the operation of the the device *
It emerges from the above that it is important to be able to regulate the temperature exactly,
The object of the present invention is to improve and generally simplify the construction and operation of glass furnaces and especially of the fore-crucible of such furnaces and to establish a pre-pit divided into two chambers or main zones in which the molten glass is first cooled,
then raised to a predetermined higher temperature before leaving the fore-crucible.
The invention further relates to a device for electrically heating the glass in the heating zone; a device which prevents molten glass from stratifying in the form of zones or layers of different temperatures; and a device for automatically maintaining the molten glass at a predetermined temperature at the exit point,
According to the present invention, the fore-crucible through which the glass is directed from the furnace to an outlet orifice is provided with an o. cooling chamber placed near the oven and a heating chamber located in front,
a device being provided in the heating chamber for passing an electric current through the glass for the purpose of raising its temperature to a predetermined value before it exits through
<Desc / Clms Page number 6>
the orifice.
In order to better understand the invention and to facilitate its practice, it will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 is a central vertical longitudinal section of the fore-crucible and of the front extract of the furnace to which this fore-crucible is attached *
Fig. 2 is a cross section along II-II (fig. 1).
Fig. 3 is a cross-section along III-III (fig. 1).
Fig. 4 is a plan view with partial horizontal section of the front crucible.
Fig. 5 is a schematic view showing the automatic electrical control ensuring the maintenance of the temperature of the molten glass at the point of distribution.
Fig. 6 is a view similar to FIG. 5 schematically showing another electrical control system.
Fig; 7 is a vertical central section of the large-scale cylinder +
Fig. 8 is a cross section along VIII-VIII (fig. 7).
Figs, 0 and 10 show a cylinder the lower end of which is modified in the sense that it has orifices of unequal section.
Fig. 11 and 12 show a variant comprising three orifices through which the molten glass enters the cylinder.
Fig. 13 and 14 show another variant comprising only one orifice in these drawings, and in particular in the wires. , 1
<Desc / Clms Page number 7>
with 4 included, we see that the fore-crucible is constituted by a cast iron trough made up of a lower section re 1, two side sections 2 and a front or end section 3. This trough is fitted with a refractory material such as refractory clay resistant to the inaction of glass and heat It is supported by bars extending from the reinforcements of the melting furnace, generally indicated at A, or by consoles or similar members, not shown .
It is divided into two zones or chambers generally indicated at B and C and which will hereinafter be referred to as “cooling chamber” and “heating chamber”.
To ensure proper regulation of the glass dispensed by the fore-crucible, it is necessary that the glass which is behind the heating chamber has a temperature lower than that which is desired for the parison, since can make a more precise adjustment by heating the glass than by cooling it.
As the glass may be hotter than desirable at the top where it passes from the 1 + pre-crucible furnace, it is necessary to cool it slightly first and then raise its temperature to the required point before dispensing *
The cooling chamber B is lined with a refractory material indicated at 4. The rear end, closest to the melting furnace, slopes as indicated at 5, to a flooded orifice and of small section 6 , provided in the front wall A of the oven.
The wall covering the cooling chamber is formed by a whole brick 7 in which are placed two combustion gas burners of the surface type such as those indicated at 8 and 9.
These burners are used to heat the trough on switching on as well as to raise the temperature of the worm.
<Desc / Clms Page number 8>
re to the point where it behaves like a conductor of electricity. They are also used as an auxiliary source of heat if the temperature which the glass possesses as it enters the trough is so low that the glass cannot be traversed by the electric current necessary to produce a heating effect.
If the electric current were to fail, these burners would also be used to keep the glass and the trough hot. The cover 7 has an opening 10 which is intended to be connected to a chimney (not shown) for discharging the combustion gases into the outside atmosphere.
When the burners are not in use, this opening also constitutes a device for adjusting the degree of cooling of the glass when necessary. In the manufacture of large-sized glass objects, passing a greater volume of glass through the leavening pot results in the need to dissipate a greater amount of heat. In this case, the burner 8 is removed and, by the natural draft created by the chimney, cold air is allowed to enter which cools the glass. It is of course understood that the chimney will have to be provided with a register making it possible to regulate the flow of the refrigerant air thus introduced.
At the front end of the cooling chamber is a block 11 which serves to deflect the glass stream upward. Glass entering through orifice 6 is usually hotter than desirable, and it may happen that hot glass passing along the bottom wall of the trough will eventually reach the exit and thus adversely affects the adjustment. The deflector block 11 directs the flow of glass upwards. so that it prevents the. molten glass to stratify in layers of different temperatures.
<Desc / Clms Page number 9>
Directly above the baffle block 11 is another baffle block 12 which descends into the interior of the glass. This block plays a threefold role: 1) It directs the upper part of the stream of molten glass towards the lower part, thus causing the hot and cold glasses to melt; 2) it behaves like a skimmer unit retaining harmful materials which may have formed on the surface of the glass or any material which may have been previously introduced into the glass and which would subsequently rise. lying on the surface; 3) It separates the upper part of the cooling zone from the heating zone, thus stopping air currents which might otherwise enter the latter zone.
The roles of the two baffle blocks are very important, since it is necessary for the glass stream to move in the proper path, their main role being to prevent stratification due to the temperature differences of the elements of the glass stream.
The cold glass enters the heating and regulation chamber, indicated in C. This chamber is divided into three or more zones 30, 40 and 50 which are regulated independently. Zone 30 is the first coming from the cooling chamber and is isolated from all sides * The purpose of this isolation is On the one hand to conserve heat and on the other hand to stabilize the temperature conditions. If molten glass were introduced into a perfectly insulated furnace, all parts of the glass stream would have the same temperature, and it was therefore sought to achieve this condition as exactly as possible, since it is excessively. important to have a constant temperature in all parts of the glass stream.
Indeed,
<Desc / Clms Page number 10>
this prevents on the one hand the glass from stratifying into zones of different temperatures and avoids the incorrect adjustment which would result therefrom; on the other hand, an irregular distribution of the surface temperatures is avoided. Such irregular distribution would result in a bottle of irregular wall thickness. This last feature is almost as essential as that of adjusting weights.
Sum represented in fig. 1, 3 and 4, electrodes such as those indicated at 14 are inserted in the side walls of zone 30. These electrodes are placed opposite each other and there are three pairs of them in the present construction, but there are of course, a larger or smaller number could be provided, as conditions require. In practice, these electrodes are composed of a graphite plate such as that shown at 15 into which is screwed a graphite rod 16. Around this rod is contracted a tube 17 of steel or other heat-resistant material. The role of this tube is to prevent the graphite trge from oxidizing.
This steel tube also acts as a terminal for the electrical connections established at 18. It also increases the mechanical resistance of the electrode considered as a whole. The writing plate 15 is coated with an electrode material. 19 which completely covers the graphite so that no part of this graphite is exposed to the glass oo-urant.
The faces 15 and 19 of the electrodes are placed in recesses made in the refractory material for the purpose of protecting the coating 19 against erosion by the current of glass, in this way; the faces 19 are kept out of contact with the main stream of glass, which prolongs the duration of the coating. The space between the cast iron side wall ¯2 of
<Desc / Clms Page number 11>
lauge and the graphite plate provided with the tube 17 is filled with a cement or other material suitable for protecting the. graphite and the tube against oxidation by air *
Above the electrodes 14 are placed bulb separators. generally indicated in 20.
When the present furnace was put into service for the first time, it was found that the parison supplied contained a trail of blisters or bubbles *. These blisters are gas bubbles collected in the glass and constitute a serious defect. in a finished glass bottle. It was found that these beauties were produced on the faces of the electrodes. Investigation determined that the bubbles were generated by the superheated glass that is found near the faces of the electrodes. The temperature of the electrode faces is about 93 ° C higher than that of glass, and this excess temperature is caused either by contact resistance or by the resistance of the electrode coating.
The high temperature destroyed the equilibrium of the gas dissolved in the glass, so that gas was evolved which, stopped by the relatively viscous glass, was retained in the form of bubbles or bulbs.
It seems that there is only one possible means of preventing the formation of bulbs when this type of electric heating appliance is employed, namely by using a glass free of any dissolved gas, which is practically impossible at the present time. This drawback is therefore remedied by removing the ampoules as soon as they have formed and thus preventing them from reaching the parison and the finished bottle. This is obtained by means of the separators dtampou those represented, the essential characteristic of which resides in a protruding lip or baffle such as that
<Desc / Clms Page number 12>
indicated at 21, this lip descending in the sheet of glass in motion at a point situated in front of the electrodes.
Each electrode has its own bulb separator and all the separators are interconnected by a channel 22. Openings 23 lead from this channel to the atmosphere.
When the trough is in use, the bubbles rise on the faces of the electrodes and enter the separator. The glass has a higher temperature near the surface of the electrode than at any other point in the glass stream and, therefore, a lower viscosity. Due to this lower viscosity, bubbles rise. on the faces of the electrodes as they form and reach the surface inside the bubble separation chamber. Due to the high temperature due to the superheated surface, the bubbles burst and have completely dispersed by the time they reach the surface, with the gas given off by the bubbles passing through the openings to the atmosphere.
If the openings were not provided, gas pressure would develop in the chambers of the separators and the bubbles would then be forced back below channel 21 and enter the main gas stream. If desired, it It is possible to connect the openings at some reduced pressure source and thus facilitate the removal of bubbles by allowing the relatively increased pressure inside the bubbles to more easily cause the glass film to burst. that surrounds them ,.
However, this has not been found necessary in practice, since the tube 22 is established to allow the introduction of burners, so that the surface of the glass' which the separators contain
<Desc / Clms Page number 13>
can be heated to such a degree that the viscosity of the glass decreases, allowing the bubbles to burst freely as they reach the surface ,,
The electrodes and the bulb separators will only be briefly described, since these members are the subject of separate patent applications.
With regard to zone 30 of the heating chamber, it will be noted that the upper wall is constituted by a flat slab in which a slit
23 has been made to allow the introduction of a thermocouple such as that indicated at 34, this thermocouple forming part of the regulating apparatus which will be described. This slab is made of good insulating material and the center of the top wall is lowered so that it is placed just away from the glass stream * This is to reduce the volume of air that is above the glass and hence the possible presence of convection currents which would increase heat loss and could also tend to cool the upper surface of the glass.
The role of this construction is to conserve as much heat as possible and also to maintain all parts of the glass stream as much as possible at the same temperature.
At the exit of zone 30 is placed a deflector block 25 whose role is similar to that of deflector blocks 5 and 6, namely to direct the glass stream along the desired path. This block 25 directs the glass stream laterally. towards the center of the trough and also directs it from the bottom upwards towards the lower end of the electrode 14. The upper surface of the glass stream is not directed because an opening must be made for the electrode. hot gas to enter zone 30 when gas is used as an auxiliary fuel.
<Desc / Clms Page number 14>
Everything that has been said about zone 30 applies to zone 40. The latter is of substantially identical construction to that of zone 30 in that the same electrodes have been applied, the same mode. of isolation and the same type of top wall. However, in this case, two elongated openings have been provided as indicated at 26 and 27 to allow the insertion of the thermocouples shown at 28 and 29. Two electrodes are provided as indicated at 14a, and separators. bulbs are also provided.
The construction of zone 50 is also substantially identical to that of zones 30 and 40, except that it only has a pair of electrodes. An opening is also provided in the top wall for the. introduction of a gas burner as indicated at 42, the role of this burner being to heat the cold trough until the glass has become hot enough to conduct the current. This burner is also used in emergency cases to prevent power outages, etc. A slot 32 is formed in the upper wall and a thermocouple 33 passes through this slot.
A cylinder 34 is placed between zones 40 and 50 but does not separate them Completely This cylinder is made of clay or similar refractory material and has one or more inlet ports as shown at 35 and 36 The glass passes through through these orifices, descends into a bowl 37 and finally escapes through an orifice 38 or. it is cut by the shears (not shown)
to constitute the parisons. The cylinder 34 surrounds a plunger 39 whose role is the usual This cylinder is open at its upper part for the purpose of inserting the plunger and its lower end rests on a support ring 43 which is itself supported. :
over there. insulating material shown *
<Desc / Clms Page number 15>
The cup 37 can be replaced without disturbing the cylinder assembly. It will also be noted that this cylinder is not in one piece with the support ring and that it can therefore be removed or replaced without great loss. time or without disturbing any other part of the trough. A locking device, not shown, engages with the upper part of the cylinder and holds the latter rigidly on the ring 43.
The role of the cylinder is to guide the glass to the desired location to allow suitable temperature measurements to be taken. Before the application of this cylinder, it was not possible to obtain a correct adjustment of the temperature. glass temperature nor to adjust the weight of the parison. This was mainly due to the difficulty experienced in placing the thermo-couples on the path of the glass passing through the cuvette.
If lion placed the thermo-couple in the current going to the cuvette, good results could be obtained but, due to conditions impossible to avoid, the temperature prevailing in the glass mass itself varied in the vertical plane and the case applicable also in the horizontal plane Under these conditions, the position of the current varied, since the viscosity depends directly on the temperature and the glass passes more easily to the place where the viscosity is minimum, If the position of the current changed,
the thermo-couple ceased to occupy a correct position and it therefore became impossible to regulate the temperature of the glass stream The cylinder and the deflectors have the great advantage that they force the different parts of the glass to mix and pass through the openings or orifices 35 and 36, and, by placing the thermo-couples in the center of these openings, it is possible to precisely regulate the temperature and, consequently, to maintain
<Desc / Clms Page number 16>
at this temperature. If there is a temperature difference, this difference is so small that the thermocouple correctly registers the average temperature.
As can be seen from the drawings (fig. 2), the cylinder does not completely isolate the zones 40 and 50 from each other because there remains on each side of this cylinder a space allowing the passet glass of section 40 into the chamber. section 50, the glass therefore entering the cylinder partly through the orifices 35 and another part through the orifice 36. The temperature of the glass passing through the orifice 35 can be regulated in zone 40 and that of the glass entering through orifice 36 can be set in zone 50. This allows the temperature distribution to be adjusted, given that if the temperature prevailing at the front of the parison is too low, it is possible to raise the temperature prevailing in zone 50 and increase thus correspondingly the temperature of the parison.
Of course, the same applies to the rear part of the parison, which is regulated in zone 40.
In FIG. 1, two orifices of the same cross-section have been made in the cylinder, but it would be possible to provide three orifices of different diameters or even a single orifice, these characteristics being shown in FIGS. 6 to 13 inclusive which represent various modifications of the arrangement of the orifices of the cylinder.
The electrical control circuit is shown in fig. 5. It can be seen in this figure that the electrodes are arranged in pairs across the crucible. The glass between the electrodes constitutes the resistance agent used to generate heat and establish the electrical circuit. Electric power is supplied by an alternating current source
<Desc / Clms Page number 17>
60 via a transformer 61 fitted with a cut secondary or multiple tap 62 which allows a variable voltage to be supplied to the conductors of the oven.
In this example, we have shown a transformer with a secondary to several taps providing energy for all the zones which, in this case, all work at the same voltage. Another solution would be to make use of a transformer for each circuit and thus to allow the voltage of the various zones to be regulated separately.
As shown in the assembly diagram of FIG. 5, the electrical control circuit is as follows: The alternating current arriving from the source 60 passes through the transformer 61, the secondary of which comprises several variable voltage taps 62 intended for electricity. trodes 14 from the oven. The adjustment circuit is connected to the primary of transformer 61.
As shown, a wire 68 is connected to two contactor arms 64 and, by a wire 65, to the low current pad 66 of the galvanometer 670 The other side of this circuit is formed by a wire 63 going from the source 60 to the resistance 69 and from the latter, by a wire 70, to that of the sides of a solenoid 71 which is connected to the upper current pad 72 of the galva- nometer 67 by a wire 73, the other side of the adenoid 71 being connected to one contacts 74 of the contactor 64 then, by a wire 75, to the common contact arm 76 of the galvanometer 67.
When the temperature of the glass is lower than that required, the thermocouple 77 causes a lower electric current to pass through the galva- nometer 67, thus bringing the arm 76 'into contact with the pad 66, which closes the following circuit: source 60, wire 63, resistor 69, wire 70, solenoid 71, contact 74, wire 75, contacts 76 and 66, wire 65, wire 68 and second
<Desc / Clms Page number 18>
side of the source 60 ,. Relay 71 now closes a circuit through electrode relay 80, due to current passing through wire 68, contactor 64, contact 81, wire 82. relay 80, wire 83, and the wire 63 connected to the source.
The solenoid 71 remains energized even if the arm 76 of the galvanometer 67 has left the stud 66, since the current flows through the following circuit: source 60, wire 68, arm 64 of the contactor, solenot 71, contact 74, wire 70, resistance 69, wire 63 and second side of the source 60,
When the temperature of the glass is higher than that required, the thermocouple 77 causes the passage of a higher current in the galvanometer 67, whose arm 76 'comes into contact with the pad 72,. This circuit, which has been maintained from the source 60 through solenoid 71, wire 70 and resistor 69, is not cut - but short-circuits solenoid 71 through the following circuit:
source 60, wire 68, contact arm 64, contact 74, wire 75, pin 76 of the galvanometer 67, arm 760, contact 72, wire 73, wire 70, resistance 69, wire 63 and second side of the source 60. The arms contactors 64 then separate from contacts 74 and 81 and thus cut off the control circuit passing through the relays 80 of the electrodes 14.
As there is no more current, the glass then begins to cool. When the temperature has dropped by a few degrees, the reverse takes place, ie the circuit from the current source to the electrodes 14 closes causing the glass between the electrodes to heat up. The temperature is thus automatically regulated to a predetermined degree between the limits of a scale determined by the sensitivity of the regulating apparatus and the construction of the furnace.
<Desc / Clms Page number 19>
If the glass coming out of the cooling zone 40 were hotter than the setting temperature of the instrument which is in the zone 30, the operations would no longer be adjustable because there is no means available to cool. glass in zones 10, 20, and
30 except for the heat radiating naturally from the glass mass. In order to obtain a satisfactory adjustment, it is therefore necessary that the glass which enters the zone
30 has at all times a temperature lower than that desired for the temperature regulation at this point. The same is true of zones 10 and 20. As the front crucible is divided into zones, it is evident that the electrodes of each zone are controlled separately as shown in Fig. 5.
It has been said previously that a multi-tap transformer is used for the purpose of varying and adjusting the voltage across the electrodes. The purpose of this voltage variation is as follows: The heating effect of an electric current in a resistance is proportional to the square of the current, the resistance and the time. the resistance of the glass varies with the temperature, since its conductivity is all the better as the glass is hotter and all the less so as the glass is colder. Another factor which ceases to intervene when the furnace has been put into service is that the glass also follows Ohm's law, which is one of the bases for determining the electrical construction of the furnace.
It follows that, under certain defined conditions, it is possible to calculate the voltage required to pass sufficient current through the furnace to generate sufficient heat to raise the temperature of the glass to the desired point. However, since the electrical resistance of glass varies with temperature, it is not
<Desc / Clms Page number 20>
It is not always possible to fulfill all working conditions with a single predetermined voltage, and this is why a transformer with several taps is used to allow various conditions to be satisfied.
For example, and it is not possible to keep the glass at the desired temperature because this glass does not allow sufficient current to pass at this temperature, it will suffice to make the connection with other terminals of the transformer. to increase the voltage, so as to pass a more intense current through the glass and to generate a greater quantity of heat,
It will be appreciated that in some areas two or more pairs of electrodes may be applied.
In this case, it suffices to mount the pairs of electrodes in parallel as shown at 70. In other words, when two or more pairs of electrodes are installed in the same zone :, all are connected to the same circuit and are controlled by the thermocouple and the mechanism actuated by the latter, all pairs being switched on and off. simultaneously. By thus placing several pairs of electrodes in the same zone, it is possible to increase the power fired at this zone. For example, if one of the pairs has a given power, three pairs will have approximately three times that power at the same voltage. This control system is said to be of the "all or nothing" type, given that the power is either entirely supplied or entirely removed.
Of course, this system is not the only one which can be applied. For example, in the control system of FIG. 6, 75% of the power is applied at all times and the final temperature is regulated by adding or removing
<Desc / Clms Page number 21>
the remaining 25% fraction of the current.
In this system, it is necessary to regulate the constant power supplied so that it maintains the glass just at a constant temperature lower than that desired at the point envisaged; if this was not the case, the temperature would continue to rise and eventually reach a value so great that adjustment would no longer be possible.
The control circuit of fig. 6 operates in the same way as that of FIG.
5, but the circuit of the electrodes is slightly different When only a small amount of current is needed, that is, when the temperature of the molten glass is higher than that required, the thermo- torque 77 generates or makes pass in the galvanometer a greater current, which has the effect of bringing the arm 76 in contact with the stud 72 and, consequently, of short-circuiting the solenoid 71 of the control relay, which cuts the circuit of the electrode relay 80, so that the current supplied to the electrodes passes through resistor 90 When the temperature of the glass is lower than the required value, the thermocouple 77 generates a lower current, so that the arm 76 'of the galvanometer comes into contact with stud 66, which closes oontaoteur 64 which in turn closes the circuit of solenoid 80.
When energized, this solenoid connects the contacts 91 and 92 together through the armature 93, thus allowing the entire current to flow through the electrodes 14, the resistor 90 being short-circuited, This resistor allows about 75% of the current to flow continuously - ment through the electrodes and molten glass. The thermo-coupling together with the instrument controlled by it thus automatically closes and breaks a circuit so as to maintain the glass at the desired temperature.