BE380315A - - Google Patents

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BE380315A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • C03B5/027Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by passing an electric current between electrodes immersed in the glass bath, i.e. by direct resistance heating
    • C03B5/0275Shaft furnaces

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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  DEMANDE DE BREVET D'INVENTION Procédé et appareil de fusion éleotrique du verre 
Cette invention a trait à la fabrioation du verre par le procédé basé sur l'application d'un courant élec- trique comme agent de fusion et d'affinage, et a pour objet un procédé et un appareil perfectionnés pour cet- te fabrication. 



   Les buts principaux de l'invention sont   dassurer:   1) une fusion très rapide de la charge; 2) une sépara- tion complète du verre réduit et fini d'avec le verre partiellement fini ; 3) une circulation du verre dans la cuve de fusion d'une manière telle que la charge in- troduite dans cette cuve se meuve vers les électrodes, ce qui refroidit et protège celles-ci; 4) légalisation de la quantité de courant électrique passant à travers   les différentes parties de la charge de verre ;

   5) le   maximum de réduction de charge par unité   dnergie   éleo-   trique appliquée,    

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En vue de réaliser ces buts, la présente invention a pour objet un procédé de fusion du verre dans un four de fusion électrique vertical consistant à maintenir une masse de verre fondu qui, entre ses extrémités supé- rieure et inférieure, possède une partie rétrécie dont la section transversale horizontale est plus petite que celle:

   des extrémités, à faire passer un courant   électri-   que à travers la masse, entre des électrodes situées au- dessus et au-dessous de ladite section transversale ré-   tréaie,   la surface d'zlectrode prévue l'un des   cotés   de ladite partie rétrécie étant sensiblement plus grande que la section transversale de cette partie de façon à pro- duire une action   débullition   dans le verre situé dans la dite partie rétrécie  Ce mode d'action favorise une sépa- ration effective du verre fini d'avec le verre qui con- tient encore de la charge non fondue et une grande quan- tité de   gaz.   Le verre fini, relativement exempt de gaz et de poids spécifique élevé, descend de la zone extrême- ment chauffée et agitée,

   tandis que le verre non fini   -..   plus léger -- s'élève et est maintenu dans la zone de cha- leur maximum jusqu'à ce qu'une nouvelle réduction ait eu lieu. En temps normal, la montée du verre s'effectus au centre de la section transversale de la partie rétré- oie et sa descente a'effectue dans les parties de cette section qui entourent la zone centrale.

   Ceci produit une circulation très désirable du verre dans   lextrémi-   té supérieure de la cuve,   lorsque on   fait usage de pla- ques comme électrodes, comme résultat   dun   mouvement du verre superficiel vers les électrodes, la charge intro- duite dans la partie supérieure de la cuve (et flottant sur le contenu de la cuve) étant par suite entraînée vers les électrodes, en combinaison avec un courant de sens inverse, au-dessous de ce courant de surface.

   La charge contribue ainsi à refroidit les électrodes près de la surface du verre. endroit où le   surohauffage   et 

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 la corrosion sont susceptibles d'être maximum, et la circulation du verre en regard des électrodes contri- bue aussi à maintenir les électrodes à une température plus basse que dans les cas où il ne S'effectue aucun mouvement du verre près de cette surface. On augmente aussi 'effe t de refroidissement de la charge en in-   troduisant   celle-ci relativement près des électrodes. 



  Certains modes de réalisation   d'appareils   permettant de mettre en pratique le présent procédé perfectionné sont représentés dans les dessins annexés dans lesquels: 
Fig. 1 est une coupe verticale d'une construction de four suivant I-I, fige 2. 



   Fige 2 est une coupe suivant   IIII,   fige 1. 



   Fig. 3 est une coupe verticale d'une autre   construc-   tion de four suivant III-III, fig. 4. 



   Fig. 4 est une coupe suivant IV-IV, fig. 3. 



   Fig. 5 est une coupe verticale d'un autre mode de réalisation suivant V-V. fige 6. 



   Fig. 6 est une coupe suivant VI-VI,   fige   5. 



     Fige 7   est une coupe verticale   dtune   autre disposa tion de four suivant VII-VII, fig. 8. 



   Fig. 8 est une coupe suivant   VIII-VIII.   fige 7. 



   Fig. 9 est une coupe verticale schématique   d'un   autre mode de réalisation du four. 



   Dans la disposition des fige 1 et 2, la cuve de   fu   sion représentée est construite avec des parois en ma- tière réfractaire et comprend une chambre supérieure 1 et une chambre inférieure 2 reliées par une partie ré-   trécie   ou col 3 dont la section transversale horizontale est plus petite que celle des deux cambres.

   La charge est introduite à travere la voûte 4 du four par des goulottes 5, 5, et le verre fondu est retiré de la oham- bre inférieure 8 par un conduit   d'échappement   6 et passe sous forme d'une feuille ou ruban entre des rouleaux 7,7 

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 refroidie par de l'eau, puis sur un tablier à rouleaux 8, par lequel il est conduit à travers un four à recuire., non représenté,, Il va de soi que tout dispositif appro- prié peut être prévu pour utiliser le Terre de la   charnu   bre inférieure 2, la présente invention ayant trait au dispositif servant à fondre le verre et à   l'amener 4,   l'état prit à servir et non au dispositif d'utilisation. 



   Le courant appliqué au verre que renferme la cuve est formni par trois électrodes 9, 10 et 11 en forme de plaques.' Ces électrodes sont reliées à l'enroulement de transformateur 12 par des conducteurs 13,   14,   15 et 16, 
On remarquera que les électrodes supérieures sont incli- nées, de aorte que les chemins décrits par le courant à travers le verre sont plus courts entre les parties supérieures desdites électrodes et l'électrode, inférieu- re qu'entre leurs parties inférieures et l'électrode inférieure.

   De cette façon, la majeure partie de l'éner- gie électrique émane de la partie supérieure desdites électrodes, et c'est cette partie des   électrodes   qui est refroidie par la change   admise..   Un   auto**transformateur   
16a est de préférence intercalé entre le   conducteur   14 et les conducteurs 15 et 16, afin d'assurer automatique- ment un effet   d'équilibrage   entre les deux électrodes 10 et 11 et l'électrode 9, le courant   passant   entre les deux électrodes 10, Il et l'électrode 9 étant divisé également. Ceci rend plus uniforme les conditions de chauffage qui règnent dans le four et diminue le risque de surohauffage de l'une ou ltautre des électrodes 10, 11. 



  Somme représenté, un courant monophasé est appliqué,, et ce courant passe entre les électrodes 10,11 d'une part et   l'électrode   9 d'autre part, de sorte que la totalité du courant traverse le. col 3 de la cuve. La somme des surfaces des électrodes 10, 11 en contact avec le verre est plus grande que la section transversale du col 3, 

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 et il en est de même de la surface de l'électrode 9. 



   En raison de cette section transversale réduite du col 3 en comparaison avec les chambres 1 et 8 et de la grande surface de 1'électrode 9 en comparaison avec la section transversale réduite du, col 3, l'intensité de courant est maximum et exerce son maximum   deffet   de chauffage dans le col et il se produit une action d'ébullition énergique à. cet endroit et dans la masse de terre qui se trouve immédiatement au-dessus du col. 



  Ceci produit une température suffisante pour réduire complètement la charge dans un temps très court, l'ac- tion d'ébullition qui a.lieu dans le col et immédiate- ment au-dessus de lui ayant pour effet de séparer les parties non fondues de là, charge des parties complète- ment fondues. Le verre complètement fini descend et s'accumule dans la chambre 8 en raison de son poids spécifique plus élevé, tandis que le verre non fini, dont le poids spécifique est beaucoup plus faible en raison de la présence des gaz en solution et de la charge non fondue mélangée avec lui, tend à   délever   dans la chmmbre 1 où sa réduction   s'achève   au bout d'un certain temps.

   L'action   d*ébullition,   combinée avec les différences de température du verre que renferme la cuve, provoque une circulation intense le long du trajet indiqué par lesflèches de fig, 1. L'échauffement du verre dans le col 3 a pour effet de faire monter ce verre suivant la ligne axiale de ce col jusqu'à la surface, où il est dévié latéralement vers les électro- des 10 et   11.   Arrivé à ces électrodes, le verre est dévié vers le bas comme indiqué par les flèches, puis repasse au milieu de la cuve, de sorte qu'Un mouvement descendant s'effectue le long des parois du col, le verre qui descend ainsi étant le verre fini dont les gaz contenus ont été expulsés dans une grande mesure,,

   

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La température qui règne dans la chambre 2 est sensi-   @lement   inférieure à celle qui règne dans le col 3 et dans la chmabre 1, la différence de température variant de 93  à 204  C. A ces températures inférieures, le gaz libre susceptible de rester dans le verre est ab- sorbé par lui, de aorte que le verre est sensiblement exempt de bulles lorsqu'il émerge de l'orifics   6,,   
Le courant superficiel du verre dans la chambre 1 vers les électrodes 10, 11 a pour effet d'amener la charge admise par les goulottea 5, 5 au contact des électrodes, ce qui refroidit celles-ci et les protège contre le chauffage et la corrosion à la surface du verre, endroit où,   ordinairement   une corrosion ou un surchauffage   destructifs   sont susceptibles de se pro- duire.

   Le courant descendant de verre au contact des électrodes tend aussi 4 protéger celles-ci contre le surchauffage. Ainsi   quil   a été indiqué précédemment,, le courant inverse du verre dans la chambre supérieu- re 1   ramène   ce verre au col   3 et   la partie du verre qui est finie et possède un poids spécifique relativement élevé descend à travers le col comme indiqué par les flèches, Par contre, la partie du verre qui nest pas finie ne descend pas à travers le col et continue au contraire à circuler dans la partie supérieure de la cuve jusqu'à ce qu'elle ait été complètement réduite* Le fonctionnement efficace de la cuve dépend de l'ac- tion d'ébullition énergique produite dans le col 3 en combinaison avec la circulation qui vient d'être décri- te,

   et   lon   assure ce résultat en réglant le courant de façon à obtenir la densité nécessaire par unité de section transversale, Dans ces conditions, on peut fai- re travailler la four au maximum de sa capacité de tra- vail sans surchauffer les électrodes 10,   Il*   En servi- ce, la température du verre traversant la partie cen- 

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 trale du col 3 et de celui situé à la surface du bain que renferme la chambre 1 est plus grande que dans les autres parties de la cuve, de sorte que le verre se mou- vant entre les électrodes 9 et 10, 11 suit le trajet indiqué et que la corrosion des parois qui a lien aux angles   17,

     17 du col est moindre que celle à laquelle on croirait devoir   stattendre     lorsquon   considère que le trajet le plus court entre les électrodes 10, 11 et l'électrode 9 passe par ces angles. Si on le désire, on peut introduire la charge à travers la partie cen- trale de la voûte 4, mais la disposition indiquée dans la fig, 1 dans laquelle la charge est introduite près des électrodes 10, 11 est préférable car on constate qu'on améliore l'effet de refroidissement inhérent à l'introduction de la charge en plaçant les électrodes dans la position représentée dans cette figure. 



   Les électrodes 9 et 10, 11 sont de préférenae en alliage de nickel et de chrome qui ne décolore pas le verre dans les conditions de chaleur régnant normale-- ment dans la cuve et l'on maintient ces plaques à l'é- tat refroidi en les exposant directement à l'atmosphè- re sur leurs faces externes. Pour supporter   l'électro-   de inférieure 9, qui pourrait autrement   s'infléchir     lorsqu'elle   estchhuffés, on dispose une série de pla- ques 18 supportées entre des fers à U 19, 19, eux-mê- mes supportés par des fers à U transversaux 20. 



   Fig. 3 et 4   représentent   une variante dans laquel- le la construction est conforme à celle des fig. 1 et   2,   excepté   quton   ne prévoie qu'une seule électrode 10a dans la chambre supérieure 1, au lieu des deux électron des 10, 11 de fig. 1, Aux autres égards, cette   construc-   tion est la même que celle des fige 1   et 8   et les mê- mes   nombres   de référence ont été employée pour désigner les pièces semblables. 



   Les fige 5 et   6   représentent un mode de réalisation -IL- 

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 légèrement modifié qui ressemble généralement à celui des   fige 3   et 4 mais dans lequel on prévoit une élec- trode d'arc supplémentaire 11a qui peut être considé- rée comme substituée à l'électrode-plaque 11 des fig. 



  1 et   2,,   On remarquera que les connexions électriques sont semblables   à.   celles indiquées au sujet des fig. 1 et 2. Dans les fig,   7   et 8, on a représenté une autre variante dans laquelle on ne prévoit qu'une seule élec- trode supérieure constituée par un charbon   à   arc 11a, 
Fig. 9 représente   schématiquement   un autre mode de réalisation qui diffère des modes de réalisation précédemment décrits principalement par Inapplication de deux électrodes-plaques   9   à l'extrémité inférieure de la cuve au lieu de l'électrode   @   des fig. 1 à 8. 



  Comme représenté, les électrodes   9a   sont situées sur les   cotés   de la cuve dans des plane sensiblement paral-   lèles     à   ceux des électrodes 10, 11, Dans cette disposi- tion, la charge est introduite par la goulotte 5 au centre de la paroi supérieure de la cuve et le verre fondu est retiré par l'ouverture 6a de la paroi infé- rieure. 



   Le terme "verre" est appliqué ici dans son sens gé- néral et s'entend pour toutes les matières qui possèdent beaucoup sinon la totalité des caractéristiques du ver- re ordinaire mais qui ne sont usuellement pas désignées sous cette appellation, comme c'est le cas des émaux vitreux qui sont une sorte de verre et du silicate de soude quelquefois appelé verre soluble. Dans toutes ses phases, le procédé est aussi bien. applicable à la fu- sion de ces matières   quaux   matières qui sont toujours désignées sous   l'appellation   de verre.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS 1. Procédé de fusion du verre dans un four de fu- sion électrique vertical, ce procédé consistant à main- tenir une masse de verre fondu possédant, entre ses ex- trémités supérieure et inférieure, une partie rétrécie dont la section transversale horizontale est plus peti- te que celle de ses extrémités, à faire passer un cou- rant électrique à travers la masse, entre des éleotro- des situées au-dessus et au-dessous de ladite partie rétrécie, l'étendue de la surface d'électrode située d'un des côtés de ladite partie rétrécie étant sensible- ment plus grande que la section transversale de la par- tie rétrécie, de façon à produire une action d'ébulli- tion dans le verre situé dans cette partie, 2.
    Procédé selon la revendication 1. dans lequel Inaction débullition est accompagnée d'un mouvement aseendant du verre à travers la zone centrale de la partie rétrécie et d'un mouvement descendant du verre à travers les parties externss de cette zone, 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le courant électrique est appliqué à l'extrémité infé- rieure de la masse de verre et sur le coté de la partie de cette masse située au-dessus de la partie rétrécid, de sorte qu'il passe verticalement à travers la partie rétrécie, puis latéralement vers le coté de la masse, à son extrémité supérieure, 4, Procédé selon l'une quelconque des revendioa- tions précédentes, dans lequel la oharge de verre est admise à la partie supérieure de la masse,
    près de la ou des électrodes supérieures.
    5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la température du verre qui se trouve au-dessous de la partie rétrécie est Maintenue sensiblement au-dessous <Desc/Clms Page number 10> de la température du verre situé au-dessus de ladite partie.
    6, Procédé selon les revendications 1 et 3, dans lequel la quantité de courant fournie est telle qu'el- le provoque une action d'ébullition dans le verre de la partie rétrécie, accompagnée d'un mouvement asoen- dant du verre à travers une zone de ladite partie ré- trécie, d'un mouvement latéral du verre de surface vers l'électrode supérieure, d'un second mouvement latéral du verre, en sens inverse du premier et au-dessous de lui, et d'un mouvement descendant du verre à travers une zone de la partie rétrécie située sur un des côtés de la zone dans laquelle s'effectue le mouvement ascendant,,
    7.Procédé selon la revendication 1. consistant à maintenir la masse de verre en contact avec plusieurs électrodes dont deux travaillent en opposition et sont reliées à un auto-transformateur et dont une troisième est en contact avec le verre à un endroit éloigné des deux susdites électrodes et à appliquer un courant al- ternatif à cette troisième électrode et au susdit auto- transformateur,, 8.
    Un four de fusion électrique du verre du type vertical pour la mise en pratique du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, ce four comprenant des chambres supérieure et inférieure reliées par une partie rétrécie ou col, un dispositif pour introduire les charges de verre dans la chambre supérieure et des électrodes en contact avec le verre dans les deux chambres, l'étendue de la surface d'élec- trode d'une des chambres étant sensiblement plus gran- de que la section transversale du col, 9, Un four selon la revendication 8, dans lequel l'électrode de la chambre inférieure constitue le fond de cette chambre et possède une surface sensiblement <Desc/Clms Page number 11> plus grande que la section transversale du col.
    10. Un four selon la revendication 8, ce four com- portant deux électrodes-plaques situées sur les o8tés de la chambre supérieure et des dispositifs pour admet- tre la charge près de ces électrodes.
    11. Un four selon la revendioation 8. ce four com- prenant une électrode-plaque unique disposée sur un des côtés de la chambre supérieure, la charge étant admise à cette chambre près de ladite éleotrode.
    12. Un four selon la revendication 8, ce four com portant une électrode daro dans la chambre supérieure en un point situé au-dessus de la surface du verre et éloigné des parois latérales de la chambre.
    13. Un four selon la revendication 12, ce four comportant une électrode-plaque en contact avec le verre et une électrode d'arc située au-dessus de la surface au verre que renferme la chambre supérieure, 14. Un four selon la revendication 8, ce four com- portant une série d'électrodes dont deux travaillent en opposition àt sont reliées à un auto-transformateur et dont une troisième est en contact avec le verre à un endroit éloigné des deux susdites électrodes, et un dis- positif pour fournir du courant alternatif à cette troi- sième électrode et à l'auto-transformateur.
    15. Un four selon la revendication 8, dans lequel une ou chacune des électrodes supérieures est disposée obliquement par rapport à la verticale.
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