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BREVET D' t I1TVENT l ON Procédé et Appareil perfectionnés pour la fabrication de
CORPS CREUX SCELLÉS DE VERRE.
L'invention a trait à la fabrication de corps creux de verre, et elle a plus particulièrement pour objet un procédé et un appareil perfectionnés pour la fabrication d'objets clos ou scellés de verre tel que blocs ou briques de construction se prêtant à être utilisés pour la con- struction de murs,
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CXA,.*&,wb,4 jR<I?titiol1.!! et plafonds.
On connaît dejà des corps creux scellés en verre qui sont ordinairement constitués par des parties complémentaires ayant des brides droites formées sur la périphérie des parties complémentaires, ces corps étant formés en
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pressant les parties constituantes ensemble,, chauffant les bords des brides et ..unissant les parties. Bien que donnant des résultats généralement satisfaisants, on a néanmoins trouvé qu'il était difficile d'obtenir par ce prodedé dps corps creux ayant la pression interne Voulue.
Dans la fabrication de corps en verre suivant ce procédé connu, l'air ou les autres gaz emprisonnés dans l'intérieur du corps ont rarement la même température que celle du verre même, de sorte que l'élévation subséquente de la température de ces gaz à celle des parties scellées de verre résulte en une augmentation de pression qui peut être assez importante pour provoquer la déformation ou même la dislocation ou la rupture aes parois du produit fini, ceci plus spécialement dans les environs de la zone d'assemblage fortement chauffée.
La présente invention prévoit la production d'un corps creux scellé de verre à résistance améliorée et ayant emprisonné en lui une atmosphère de nature et caractéristiques reglables, et aont la conformation extérieure est correctement moulée à une forme préalablement déterminée. D'autres objets de l'invention consistent dans la prévision de dispositifs et procédés pour régler la pression et la nature de l'atmosphère à l'intérieur d'objets scellés creux de verre, et en adjonction, de dispositifs et procédés pour assembler des parties complémentaires de verre à fin de constituer des corps creux, et pour refroidir et mouler la ligne de jointure de ces parties complémentaires.
Les objets précités, ainsi que d'autres objets encore, sont réalisés par le procédé suivant l'invention consistant principalement dans le chauffage d'une paire de parties com- plémentaires en verre ; maintien de celles-ci en alignement avec leurs bords respectifs étroitement rapprochés entr'eux
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pendant une durée de temps suffisante pour permettre le chauffage et l'expansion de l'air ou d'autres gaz emprisonnés en elles; l'évacuation de ces gaz à travers l'espace libre entre les parties en verre;. pressant ensemble les bords adjacents des parties pour les fusionner et former ainsi un corps creux scellé; le refroidissement rapide de ce corps, et, dans quelques cas, le moulage de la ligne de jointure des parties.
Dans certains cas, l'invention prévoit encore le contrôle de l'atmosphère à l'intérieur du bloc terminé en effectuant l'opération de scellage à l'intérieur d'un écran de délimitation, la nature et la pression de l'atmosphère à l'inté- ;rieur de cet /écran étant contrôlées de façon à fournir pré- cisement les gaz désirés à l'intérieur du bloc terminé.
D'autres caractéristiques de l'invention consistent en la prévision d'un dispositif agencé pour maintenir en alignement les parties de verre complémentaires, d'un dispositif poue le chauffage des bords adjacents, et d'un dispositif pour refroidir ces parties le long de leur ligne de jointure subséquemment à l'opération de scellage. Ce dernier dispositif peut être combiné avec et former partie d'un mécanisme approprié pour mouler ou délimiter physiquement une zone périphérique le long de la ligne de jointure du bloc de verre.
L'invention est encore caractérisée par un dispositif qui peut être adjoint à l'appareil ci-dessus ou en former partie et qui est destiné à protéger les parties en verre, avant,pendant, ou après l'opération de scellage, et par un mécanisme coopérant avec ce dispositif pour contrôler la nature de l'atmosphère à l'intérieur de l'écran. Ces particularités ainsi que d'autres caractéristiques ressortiront plus clairement de la description ci-après de l'appareil et de sa manière de fonctionnement.
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Sur les dessins annexes:
La fig. 1 est une élévation, partiellement en coupe transversale d'une forme ae construction de l' appareil suivant l'invention ; la fig. 2 est une vue verticale suivant la ligne 2 - 2 ae la fig. 1; la fig. 3 est une coupe horizontale suivant la ligne 3 - 3 de la fig. 1; la fig. 4 est une coupe, à plus grande échelle, de la partie de la fig.l montrant le fonctionnement du dispositif combiné ae refroidissement et de moulage: la fig. 5 est une coupe d'une autre form ae construction du dispositif de moulage montrée dans la fig. 4 ; la fig. 6 montre une autre forme ae construction du diso- sitif ae refroidissement qui peut être adjoint à l'appareil suivant l'invention;
la f ig. 7 est une vue en perspective d'une partie en verre préalablement façonnée et adaptée à être jointe à une partie analogue pour former le bloc creux; la fig. 8 est une vue en plan d'une forme ae construction alternative de l'appareil qui peut être utilisé en mettant l'invention en pratique; et la fig. 9 est une vue en élévation verticale, et partiellement en coupe, de l'appareil illustré dans la fig.8.
.Bien que les principes de l'invention soient d'importance égale pour la fabrication de divers types d'objets creux de verre
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scellés, l'invention se prête plus particulièrement, et ses principes s'appliquent plus particulièrement à la fabrication de blocs creux, ou briques de construction et l'invention est, par conséquent, décrite et illustrée avec cet objet en vue. Il est également à remarquer, bien qu'on ait montré certains appareils spécifiques pour mettre le procédé en pratique, qu'il est bien entendu que l'on pourra évidemment, sans sortir du cadre de l'invention, substituer à ces appareils de simples outils à main ou encore un type d'appareil plus complexe et entièrement automatique .
Dans l'appareil montré dans les fig. 1 à6 inclusivement le chiffre 11 indique une table portant, lié à elle, un prisonnier central 12 sur lequel est monté un brûleur, indiqué généralement par le chiffre 13, qui est adapté pour pouvoir décrire un mouvement rotatoire dans un plan horizontal entre un nombre de stations d'opération. Dans la forme de construction de l'invention illustrée sur le dessin, deux stations d'opération, sont prévues, dont chacune comporte un élément support 14 pour l'ouvrage,agencé pour recevoir et porter librement sous l'effet de gravité une partie en verre préalablement formée G. Un poussoir 15 est monté sur chacun des éléments support 14 pour faciliter le démoulage du corps de verre fini de l'élément support.
Monté réciproquement au-dessus de l'élément porteur 14 se trouve Lui autre élément porteur 16 adapté pour recevoir librement une partie en verre G complémentaire. L'élément porteur 16 pourra être pourvu d'un mandrin mécanique pour agripper détachablement la partée ae verre G ou, comme montré sur le dessin, il peut comporter un dispositif dtaspiration multiplex 17 percé d'un nombre d'orifices débouchant à la face de l'élément porteur et communiquant avec la partie en verre G.
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L'élément porteur 16 peut être déplace par rapport à l'élément porteur 14 en se rapprochant ou en s'éloignant de celui-ci au moyen d'un plongeur 19, dont l'extrémité inférieure est liée à l'élément porteur et qui est adapté de glisser dans une rainure 20 s'étendant verticalement dans une console-support 21.
Une plaque de recouvrement 22 fixée à la console-support 21 par des vis à chapeau 22 sert à maintenir le plongeur 19 dans la rainure 20. Comme il est montré dans la fig. 2 la face arrière du plongeur 19 est formée en cremaillière 23 adaptée à être engagée par un pinion 24 qui est fixe sur un arbre 25 horizontal monté dans la console-support 21. Une roue à main 26, fixée sur l'arbre 25, permet de tourner le pinion 24 et faire ainsi monter ou descendre, suivant les besoins, le plongeur 19 de l'élément porteur 16. Le plongeur 19 est alésé axialement, cet alésage 27 s' etendant, d'une part au dispositif d'aspiration 17 et débouchant, d'autre part, à une soupape 28 au moyen de laquelle la communication avec la sous-pression atmosphérique peut être établie et contrôlee.
Le brûleur 13 est généralement au genre adapté pour brûler un mélange de gaz combustible comme, p.e., le gaz oxy-acétylé- nique qui est amené à travers un conduit 29 dans une chambre 30 formée à l'intérieur du brûleur. Les parois supérieures et inférieures de la chambre 30, juxtaposées aux parties de verre G qui doivent être cnauffées avant d'être amenées sous pression en position de scellage, sont percées d'un nombre de trous.
Quand le plongeur 19 se trouve dans la position la plus haute pour tenir Isolément 16 avec la partie ae verre G dans sa position la plus élevée, le brûleur 13 peut être pivoté en 12 pour venir se placer entre les parties en verre fin d'en chauffer les régions complémentaires opposées. Quand, après avoir chauffé les diverses parties des parties en verre G, le brûleur 13 en
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est retiré, l'élément porteur supérieur 16 peut être déplacé vers le bas pour amener les parties en verre en position relative de scellage. Une traverse 32, liée de préférence à la tête du plongeur 19, porte des vis à chapeau réglables 33 par lesquelles, comme on le comprendra facilement, le mouvement vers le bas de l'élément porteur 16 peut être délimité.
Le plongeur. 19 peut encore être pourvu d'un dispositif pour indiquer quand il se trouve dans la position verticale appropriée pour tenir les parties de verre chauffées en une position laissant un léger espace libre entr'elles à fin de permettre aux gaz chauds de s'échapper, comme il sera décrit plus explicitement ci-après; ce dispositif peut être sous forme d'un simple marqueur 34 ou être constitué par tout autre moyen indi- cateur établi à la tête du plongeur 19 qui enregistre avec la tête du montant 21 quand les parties de verre se trouvent dans la position appelée "position de maintien".
Le fonctionnement de l'appareil décrit ci-aessus est le suivant: Des parties complémentaires G en verre sont introduites dans deux éléments porteurs 14 et, respectivement, 16 et chauffées le long de leurs bords adjacents par le brûleur 13 qui est pivoté sur la tige 12 pour amener les orifices 31 en alignement avec les brides des parties G. Des flammes sont ensuite dirigées par le brûleur sur ces brides pour les porter à une température de fusion après quoi le brûleur, pivotant en 12, est amené entre une deuxième paire de parties complémentaires placées à la deuxième station de manipulation.
Les parties en verre ainsi chauffées sont ensuite amenées par la manoeuvre d'une roue à main 26 en une position laissant un passage étroit libre 'entr'elles, cette position étant déterminée par l'alignement du marqueur 34 du plongeur 19 avec le haut du bâti 21. Les parties en verre sont maintenues dans cette position pendant un
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laps de temps prédéterminé aurant lequel l'atmosphère emprisonnée en elles est chauffée par transmission ae la chaleur inhérente aux parties de verre et se détend, par conséquent, et les gaz en excès échappent par l'espace libre entre les bords adjacents aes parties en verre.
Après la période "de maintien" désirée des parties en verre dans cette position et dont la durée est déterminée par la pression finale que l'on désire établir dans le bloc fini, la roue à main 26 est manoeuvrée à fin de mouvoir les parties en verre G et les amener en contact réciproque, ce mouvement étant limité par engagement des vis à chapeau 33 avec l'extrémité supérieure du bâti 21. Les parties en verre sont maintenues dans cette position jusqu'au moment où les parties ramollies contactantes sont intégralement fusionnées et que le verre suit pris en lu ligne ae jointure.
Il est oien entendu que les parties, au lieu d'être tenues immobiles pendant l'échappement des gaz, pourraient être rapidement amenées en position adjacente tanais que le mouvement vers la position de scellage pourrait s'effectuer àune allure moins rapide.
En plus de la orévision de la périooe de maintien des parties en verre en position étroitement rapprochées entr'elles, on peut ménager dans les parties de verre elles-mêmes des orifices d'échappement, ceci, ou en replacement de, ou en complément à l'espace d'évacuation existant entreles bords adjacents des parties pendant qu'elles se trouvent en position de maintien.
Un modèle partiel d'un bloc de ce @enre est montré sur la fig.7.
De telles parties en verre peuvent être rapprochées entre'elles ensemble dès le début de façon à ce que leurs bords, en position de maintien, se touchent pratiquement tanais que les encoches servent à l' évacuation des gaz emprisonnes à l'intérieur des parties en verre. Il est bien évicient que le hombre, ainsi que la conformation des échancrures montrées sur la fig.7 peuvent varier à volonté pour effectuer l'évacuation des gaz. Les échan-
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crures peuvent, p.e., revêtir une forme de section semi-cylindrique ou semi-carrée, ou encore, la marge entière de la bride pourra être formée de façon à présenter des ondulations formant un nombre de passages d'échappement de section réduite.
Les brides peuvent encore être façonnées de manière à présenter aux endroits dans lesquels la section la plus épaisse de scellage devra être formée, p.e., dans les coins, des protubérances. Toutes des vaiiations du contour des brides étant ménagées dans la région la plus fortement chauffée, il est évident qu'elles seront complètement éliminées lors du mouvement des parties en position de scellage de sorte que la partie scellée sera d'épaisseur pratiquement uniforme.
La pression interne existant dans le bloc subséquemment au scellage étant matériellement réduite par suite de 1' évacuation des gaz chauds d'entre les parties en verre avant l'opération de scellage, il peut, dans certains cas, être avantageux de prévoir des blocs ayant une pression finale légèrement supérieure à celle que l'on pourrait ainsi obtenir avec augmentation résultant de danger de déformation ou de brisure éventuelle dans la partie scellée. Dans ce cas on a. trouvé qu'il est désirable de refroidir et, dans beaucoup de cas, de supporter et, ou, mouler la zone dans la ligne de jointure des parties en verre immédiatement après qu'elles ont été pressées ensemble.
Divers dispositifs peuvent être utilisés pour réaliser les différentes fonctions et opérations décrites ci-dessus. Un de ces dispositifs, montrée plus spécialement sur le dessin, comporte un moule 34 pouvant s'ouvrir et se fermer lequel,' comme on le voit sur la fig.S, comporte deux parties pivotant sur un arbre vertical 35 et pouvant être déplacéesde la position de fermeture montrée en lignes pleines en la position d'ouverture montrée en lignes pointillées; cette manipulation peut être exécutée par des moyens appropriés, p.e., un moteur à fluide comprimé 36 connecté par
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des coulisseaux 38 aux oreilles 39 furmées sur le moule 34.
Le moteur fluide comprime et la tige 35 sont liés à la table 11 par l'intermédiaire d'une console 40, et ]'arrangement aes parties du moule 34 et au moteur à fluiae comprimé 36, par raort à la console-support 21 et le brûleur 13, est tel que le moule ne peut gêner le mouvement de balancement normal du brûleur tout en permettant, néanmoins, la fermeture facile autour de la zone de jointure des parties en verre immédiatement après que cellesci ont été amenées sous pression dans une position respective de scellae. Comme on le voit, te temps exact durant lequel le moule façonneur et refroidisseur 34 reste fermé sur la ligne de jointure des parties peut varier dans des limites assez grandes,
et la durée de temps pendant lequel le moule reste appliqué aux parties de verre peut, également, varier.
L'action exercée par le moule 34 sur la ligne de jointure aes parties en verre G ressort de la fig.4 sur laquelle on peut voir que le moule passe à proximité étroite des éléments porteur 14 et 16. Le moule 34 possède, de préférence, une cavité intérieure 37 à travers laquelle un fluiae refroidisseur peut circuler pendant l'opération de moulage. Le moule, si on le préfère, peut être formé sans posséder de cavité, mais il exerce, en tous cas, une action combinée de refroidissement et de moulage dans la zone de jointure des parties.
Le moule 34, en engageant la zone ae jointure des parties en verre, pousse toute bavure ou arrête qui pourrait être formée sur la face, vers l'intérieur du corps creux de sorte que la face extérieure dans la zone de jointure sera rendue pratiquement lisse. Comme montré sur la fig.5, le moule 34 peut comporter des moyens ae façonnage formés, p.e., par une nervure 41 au moyen de laquelle la zone de jointure aes parties en verre pourra être rainurée ou indentée. Des blocs ou briques de construction fa-
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fabriqués dans le moule illustré sur la fig.5 possèdent,dans leur zone de jointure, une rainure qui permet d'y loger une tige métallique de renforcement ou un mastic ou ciment liant pour faciliter la fabrication d'ensembles de blocs.
Une nouvelle caractéristique de cette méthode consiste dans l'utilisation du moule 34 pour enduire la surface extérieure des bords du bloc creux ou.celle d'autres objets fabriqués, d'une matière granulée à fin de favoriser ou d'améliorer la liaison du bloc avec un autre matériau, tel que le ciment.
A cet effet la face intérieure du moule peut être enduite d'une couche d'une matière granulée ou en poudre, p.e., du verre, de la porcelaine ou toute autre matière analogue, qui est transférée à la surface relativement molle et plastique des parties de verre dans la zone de jointure quand le moule est refermé sur celle-ci.
Dans la forme de construction modifiée, montrée sur la f ig.6, des parties en verre G sont logées dans des éléments porteur 42 et 43 qui, eux-mêmes, sont portés par la table 44 et,respectivement, le plongeur 45. Au lieu de fermer le moule en le faisant décrire un mouvement horizontal, le dispositif de moulage et de refroidissement 46 est monté sur des pivots horizontaux et permet ainsi au moule de se renfermer sur les quatre côtés de.la zone de jointure en un mouvement vertical. Un dispositif particulier quelconque peut être utilisé pour effectuer la fermeture des moules 46 sur la ligne de jointure, le dispositif illustré comportant une traverse 48 se déplaçant verticalement et muniede bras verticaux 49 qui passent à traversdes ouvertures appropriées aménagées dans la table 44 pour venir engager les moules 46.
Un mouvement dans une direction verticale de la traverse 48, mouvement qui peut être déclenché, p.e., par un
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moteur à fluide comprimé (pas représenté) entraîne la fermeture du moule 46 sur les quatre côtés ue la zone ue jointure des parties en verre. Un ressort ou tout autre dispositif approprié peut être utilisé pour ramener les moules 46 en position d'ouverture. Le fonctionnement de ce dispositif suivant l'invention est similaire à celui aécrit plus naut.
@uand les parties en verre sont entrescellées à la manière qui vient d'être décrite, les gaz emprisonnes à l'intérieur du corps creux scellé et ayant à l'origine une température relativement basse, sont chauffés par contact avec le verre, de sorte qu'il est possible de développer ainsi une pression considérable à l'intérieur du bloc après scellage de celui-ci et avant qu'il soit procédé à son refroidissement. Néanmoins, en utilisant le dispositif de moulage décrit ci-dessus, la zone de jointure des parties de verre est positivement tenue et supportée pnaant la prise du verre, de sorte que la pression considérable à l'intérieur du corps creux ne peut provoquer ni brisure ni arrachage dans la zone de jointure.
La pression existant à l'intérieur du bloc est encore utilisée pour etablir un contact étroit forcé du verre dans la région de la jointure avec les dispositifs de moulage par quoi la zone ae jointure est façonnée comme désirée et un échange rapide de chaleur entre le verre et le moule est assuré. Il en résulte que la zone de jointure du verre se trouve uniformément moulée, et, malgré cela, rapidement refroidie, et que des articles ainsi produits ne sont non seulement parfaitement formés mais leur fabrication peut se poursuivre rapidement et sans accroc.
Un appareil de construction modifiée et qui peut être utilisé pour la mise en pratique de la présente invention est illustré sur les fig.8 et 9. Ce mécanisme tout en comportant
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les dispositifs nécessaires pour porter les parties en verre complémentaires, et en chauffer les bords et les presser ensemble pour en effectuer le scellage, préconise des moyens pour contrôler la température et les propiétés physiques des parties de verre à partir du moment d'application jusqu'à terminaison de l'assemblage des parties. Ce mécanisme comporte un écran en matière réfractaire et des dispositifs pour le relever dans un emplacement autour des parties de verre chauffées immédiatement après que le dispositif de chauffage en a été retiré et simultanément au mouvement, ou précédant le mouvement des parties en position de scellage.
Des moyens sont prévus pour projeter un nombre de jets de gaz refroidisseur sur cet écran en alignement avec la ligne de jointure des parties de verre, permettant ainsi de refroidir ce plan aussi rapidement que désiré., les caractéristiques générales de température restant uniforme.
L' appareil montré sur les fig. 8 et 9 comporte un piédestal 50 portant un nombre de tables 51, 52 et 53 destinées à porter les diverses parties de l'appareil. A la face inférieure de la table 51 et à la face supérieure de la table 52 sont liés, en des points équidistants du piédestal 50, plusieurs éléments porteur 54, généralement deux paires comme montré, et qui sont de- stinés à recevoir les parties en verre à assembler. Les éléments 54 et, plus particulièrement, les éléments supérieurs peuvent être pourvus de mandrins mécaniques, mais ils sont, de préférence, constitués de façon à former des têtes d'aspiration dont le fonctionnement est réglé par des soupapes 55.
Les éléments inférieurs 53 ne devront pas nécessairement agripper positivement les parties en verre G, mais ils'les portent librement et les maintiennent en alignement approprié. Les éléments se trouvent en alignement vertical par rapport entre eux. L'élément de support inférieur 54 de chaque paire est porté par la table 52 et y,est monté de
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façon à pouvoir décrire un mouvement vertical par rapport à elle pour effectuer la réunion des parties en verre G. Ce mouvement vertical de la partie de verre G inférieure peut être déterminé par des moyens divers, un des plus simples et des plus positifs consistant en la prévision d'un moteur à air 56 qui peut être monté au fond de la. table 53, sa tige de piston 57 supportant l'élément porteur inférieur 54.
Un brûleur 58 est monté en pivotant sur le piédestal 50, qui peut, en manoeuvrant la roue à main 59, être balancé vers L'une ou l'autre des paires d'éléments porteur 54, Le brûleur est pourvu d'un nombre de jets ou orifices pouvant être placés en face oes brides des parties en verre G de sorte qu'un mélange de gaz et d'air ou d'oxygène amené au brûleur par le conduit 60 et la soupape de contrôle 61, peut servir pour chauffer les brides à la température de fusion (voir côté droit de la fig. 9).
Le mécanisme écran représenté comporte une pièce relativement courte en matière isolante 62 creuse, de longeur relativement courte, qui est fixée à la face inférieure ae la table 51 en encerclant l'élément porteur mais laissant dépasser la bride de la partie en verre vers le bas. Une pièce creuse complémentaire en matière isolante 63 est logée dans une ouverture appropriée aménagée dans la table 52 et adaptée à décrire un mouvement restreint vertical, mouvement qui, dans le présent cas, est déclenché par des moteurs à air 64 montés à la base de la table 53.
Les tiges de piston de ces moteurs sont liées à une plaque 65 qui sert à boucher l'extrémité inférieure ae la partie isolante 63. Des nervures étroites d'espacement 66, ménagées sur la périphérie de la matière isolante lui servent de guide pendant @ son mouvement vertical le long du porteur 54 et assurent, en collaboration avec les orifices 67 adjacents à la plaque 65, une distribution uniforme des gaz d'échappement sur la périphérie de
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l'élément porteur 54 et en dehors l'écran isolateur 63.
.Des dispositifs appropriés pour effectuer le refroidissement dans la zone de jointure des parties sont conjoints au mécanisme écran et qui sont constitués, comme représenté, par un nombre d'orifices 68, uniformément espacée entre eux et s'étendant horizontalement à travers la paroi de l'écran sur toute la périphérie des parties en verre, ces orifices étant fermées extérieurement par,un dispositif multiplex qui est connecté par une tube flexible 70 à une source d'air comprimé ou autre fluide refroidissaur 71.
Bien qu' on ait indiqué un nombre de soupapes opérées manuellement pour effectuer le contrôle des divers conduits de fluide, il est évident que des soupapes opérées automatiquement pourraient être substituées et incorporées dans un dispositif multiplex approprié.
Le fonctionnement des parties principales de ce mécanisme ressort clairement de la description ci-dessus et des dessins annexés, les parties étant représentées, dans ltunité de gauche pendant l'opération d'assemblage, tandis que l'unité de droite montre l'emplacement des parties pendant l'opération de chauffage préliminaire des moitiés de blocs en verre.
Dans l'opération d'assemblage qui peut avoir lieu dans un intervalle de temps quelconque prédéterminé après que l'écran de chaleur a été mis en placeur élément-porteur inférieur 54 est relevé par le moteur à air 56 pour amener les parties de verre en contact forcée Les parties étant ainsi dûment pressées et fusionnées, la charge du fluide refroidisseur est dirigée a travers les orifices 68 sur la zone ou la ligne de jointure des parties en verre pour refroidir rapidement ou faire prendre la soudure par l'air déplacé s'échappant à travers les orifices 67: Il est également prévu qutun fluide refroidisseur peut être introduit dans l'écran à partir du dispositif multiplex 69 avant de joindre.
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les parties en verre.
De cette manière on peut contrôler la température, la densité et la quantité ae gaz emprisonnés entre les parties de verre pendant l'opération d'assemblage. La pres- sion interne voulue dans le produit fini peut ainsi être obtenue en variant l'intervalle de temps prédéterminé 'après la fermeture de l'écran et avant l'assemblage ues parties en verre, ou encore par la circulation alun fluide refroidisseur dans l'écran.
Ce procédé et cet appareil suivant l'invention élargissent ainsi considérablement de degré d'ajustement ou réglage possible de la pression dans le produit scellé de verre et permettent la fabrication de blocs à poids réduit sans limitation pratique des dimensions des faces de ceux-ci. On peut ainsi produire des blocs ou briques de verre plus résistants à un prix de revient réduit, plus facilement vendables et dans lesquels des pressions sousou super-atmosphériques sont inexistantes.
Au lieu d'amener à l'écran un fluide refroidisseur, comme il vient d'être décrit, l'intérieur ae l'écran peut être rempli d'un gaz ayant la température actuelle des parties en verre avant leur assemblage. Quand ceci est fait tout danger d'arrachage ou ae brisure dans la zone de jointure des parties de verre est évité puisque le gaz emprisonné dans l'objet creux scellé en train d'être fabriqué ; la même température que les parties de verre.
Bien que diverses méthodes modifiées de procédé et divers modes dé construction d'appareils aient été décrits ci-dessus en détail, il est évidemment apparent que les principes fondamentaux de contrôle des conditions atmosphériques du bloc fini sont intimement entreliés et forment un seul concept large de l'invention, q,ue ces principes de contrôle soient appliquée en réduisant la pression par l'incorporation d'une "période de maintien", ou par le développement de pressions anormales par l'introduction de gaz sous pression dans l'écran 63.
Similairement les moyens prévus
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pour le refroidissement de la ligne de jointure peuvent, ou bien être de nature mécanique comme dans la forme de construction illustrée sur les fig. 1 à 6, ou pneumatique, comme dans la construction des fig.8 et 9, bien que la première forme de construction devra être utilisée quand une action de moulage additionnelle est désirée. Il est, par la suite, bien entendu, que la deseription détaillée ci-dessus de procédé et d'appareil n'est donnée qu'à titre d'exemple et non de limitation et que le procédé et l'appareil pourront subir de nombreuses variations de détail sans sortir du cadre de l'invention.
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PATENT D 't I1TVENT l ON Improved process and apparatus for the manufacture of
HOLLOW BODY SEALED WITH GLASS.
The invention relates to the manufacture of glass hollow bodies, and it more particularly relates to an improved method and apparatus for the manufacture of closed or sealed objects of glass such as building blocks or bricks suitable for use. for the construction of walls,
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CXA,. * &, Wb, 4 jR <Titiol1. !! and ceilings.
Sealed hollow glass bodies are already known which are ordinarily constituted by complementary parts having straight flanges formed on the periphery of the complementary parts, these bodies being formed in
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pressing the component parts together, heating the edges of the flanges and ... uniting the parts. Although giving generally satisfactory results, it has nevertheless been found that it was difficult to obtain by this process a hollow body having the desired internal pressure.
In the manufacture of glass bodies by this known process, the air or other gases trapped in the interior of the body rarely have the same temperature as that of the glass itself, so that the subsequent rise in the temperature of these gases to that of the sealed portions of glass results in an increase in pressure which may be large enough to cause deformation or even dislocation or rupture of the walls of the finished product, especially in the vicinity of the highly heated assembly zone.
The present invention provides for the production of a sealed hollow body of glass of improved strength and having trapped therein an atmosphere of adjustable nature and characteristics, and having the outer conformation properly molded to a predetermined shape. Further objects of the invention consist in the provision of devices and methods for controlling the pressure and the nature of the atmosphere inside hollow sealed glass objects, and in addition, devices and methods for assembling them. complementary parts of glass to form hollow bodies, and to cool and mold the joining line of these complementary parts.
The aforementioned objects, as well as still other objects, are achieved by the method according to the invention consisting mainly in the heating of a pair of complementary glass parts; keeping them in alignment with their respective edges closely spaced together
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for a period of time sufficient to allow heating and expansion of the air or other gases trapped in them; the evacuation of these gases through the free space between the glass parts ;. pressing together the adjacent edges of the parts to merge them and thereby form a sealed hollow body; the rapid cooling of this body, and, in some cases, the molding of the parting line.
In certain cases, the invention also provides for the control of the atmosphere inside the finished block by carrying out the sealing operation inside a delimiting screen, the nature and the pressure of the atmosphere to be the interior of this / screen being controlled so as to deliver precisely the desired gases within the finished block.
Other features of the invention consist in the provision of a device arranged to keep in alignment the complementary glass parts, of a device for heating the adjacent edges, and of a device for cooling these parts along. their join line subsequent to the sealing operation. The latter device can be combined with and form part of a suitable mechanism for molding or physically delimiting a peripheral zone along the join line of the glass block.
The invention is further characterized by a device which can be added to the above apparatus or form part thereof and which is intended to protect the glass parts, before, during or after the sealing operation, and by a mechanism cooperating with this device to control the nature of the atmosphere inside the screen. These features and other features will emerge more clearly from the following description of the device and its manner of operation.
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On the accompanying drawings:
Fig. 1 is an elevation, partially in cross section, of one form of construction of the apparatus according to the invention; fig. 2 is a vertical view taken along the line 2 - 2 in FIG. 1; fig. 3 is a horizontal section taken along line 3 - 3 of FIG. 1; fig. 4 is a sectional view, on a larger scale, of the part of FIG. 1 showing the operation of the combined cooling and molding device: FIG. 5 is a sectional view of another form of construction of the molding device shown in FIG. 4; fig. 6 shows another form of construction of the cooling device which can be added to the apparatus according to the invention;
the f ig. 7 is a perspective view of a glass part previously shaped and adapted to be joined to a similar part to form the hollow block; fig. 8 is a plan view of an alternative form of construction of the apparatus which may be used in practicing the invention; and fig. 9 is a view in vertical elevation, and partially in section, of the apparatus illustrated in FIG.
Although the principles of the invention are of equal importance for the manufacture of various types of glass hollow articles
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sealed, the invention lends itself more particularly, and its principles apply more particularly to the manufacture of hollow blocks, or building bricks and the invention is, therefore, described and illustrated with this object in view. It should also be noted, although certain specific apparatuses have been shown for putting the process into practice, that it is of course understood that it is obviously possible, without departing from the scope of the invention, to substitute for these apparatus simple hand tools or a more complex and fully automatic type of device.
In the apparatus shown in fig. 1 to 6 inclusive the number 11 indicates a table carrying, linked to it, a central prisoner 12 on which is mounted a burner, generally indicated by the number 13, which is adapted to be able to describe a rotary movement in a horizontal plane between a number of operating stations. In the form of construction of the invention illustrated in the drawing, two operating stations are provided, each of which comprises a support element 14 for the work, arranged to receive and freely support under the effect of gravity a part thereof. previously formed glass G. A pusher 15 is mounted on each of the support elements 14 to facilitate demoulding of the finished glass body from the support element.
Reciprocally mounted above the carrier element 14 is another carrier element 16 adapted to freely receive a complementary glass part G. The carrier element 16 may be provided with a mechanical mandrel for detachably gripping the part of the glass G or, as shown in the drawing, it may include a multiplex suction device 17 pierced with a number of orifices opening out to the face of the the supporting element and communicating with the glass part G.
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The carrier element 16 can be moved relative to the carrier member 14 by moving towards or away from the latter by means of a plunger 19, the lower end of which is linked to the carrier element and which is adapted to slide in a groove 20 extending vertically in a support bracket 21.
A cover plate 22 fixed to the support bracket 21 by cap screws 22 serves to hold the plunger 19 in the groove 20. As shown in FIG. 2 the rear face of the plunger 19 is formed as a rack 23 adapted to be engaged by a pinion 24 which is fixed on a horizontal shaft 25 mounted in the support bracket 21. A hand wheel 26, fixed on the shaft 25, allows to turn the pinion 24 and thus make the plunger 19 of the carrier element 16 rise or fall, as required. The plunger 19 is axially bored, this bore 27 extending, on the one hand to the suction device 17 and opening, on the other hand, to a valve 28 by means of which the communication with the atmospheric sub-pressure can be established and controlled.
Burner 13 is generally of the kind suitable for burning a mixture of combustible gases such as, e.g., oxy-acetylene gas which is supplied through conduit 29 into a chamber 30 formed inside the burner. The upper and lower walls of the chamber 30, juxtaposed with the parts of glass G which must be cnauffées before being brought under pressure into the sealing position, are pierced with a number of holes.
When the plunger 19 is in the highest position to hold in isolation 16 with the glass part G in its highest position, the burner 13 can be rotated in 12 to come to be placed between the end glass parts of heat the opposing complementary regions. When, after having heated the various parts of the glass parts G, the burner 13 in
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is removed, the upper support member 16 can be moved downward to bring the glass parts into a relative sealing position. A cross member 32, preferably linked to the head of the plunger 19, carries adjustable cap screws 33 by which, as will easily be understood, the downward movement of the carrier element 16 can be limited.
The plunger. 19 may still be provided with a device to indicate when it is in the appropriate vertical position to hold the heated glass parts in a position leaving a slight free space between them in order to allow the hot gases to escape, as will be described more explicitly below; this device can be in the form of a simple marker 34 or be constituted by any other indicating means established at the head of the plunger 19 which registers with the head of the post 21 when the glass parts are in the position called "position. maintenance ".
The operation of the apparatus described above is as follows: Complementary glass parts G are introduced into two supporting elements 14 and, respectively, 16 and heated along their adjacent edges by the burner 13 which is pivoted on the rod 12 to bring the orifices 31 into alignment with the flanges of the parts G. Flames are then directed by the burner on these flanges to bring them to a melting temperature after which the burner, pivoting at 12, is brought between a second pair of additional parts placed at the second handling station.
The glass parts thus heated are then brought by the operation of a hand wheel 26 into a position leaving a free narrow passage between them, this position being determined by the alignment of the marker 34 of the plunger 19 with the top of the tube. frame 21. The glass parts are held in this position for a period of
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predetermined period of time during which the atmosphere trapped in them is heated by transmitting the heat inherent in the glass parts and therefore expands, and the excess gases escape through the free space between the edges adjacent to the glass parts .
After the desired period of "holding" the glass parts in this position and the duration of which is determined by the final pressure which it is desired to establish in the finished block, the hand wheel 26 is operated to move the parts in motion. glass G and bring them into reciprocal contact, this movement being limited by engagement of the cap screws 33 with the upper end of the frame 21. The glass parts are kept in this position until the contacting softened parts are fully fused. and that the glass follows taken in read line ae join.
It is understood that the parts, instead of being held stationary during the exhausting of the gases, could be quickly brought into an adjacent position, but the movement towards the sealing position could take place at a slower rate.
In addition to the opening of the period for maintaining the glass parts in a position closely spaced together, it is possible to provide in the glass parts themselves exhaust ports, either as a replacement for, or in addition to. the exhaust space existing between the adjacent edges of the parts while they are in the holding position.
A partial model of a block of this @enre is shown in fig. 7.
Such glass parts can be brought together from the start so that their edges, in the holding position, almost touch each other, but the notches serve to evacuate the gases trapped inside the parts. glass. It is obvious that the hombre, as well as the conformation of the notches shown in fig.7 can vary at will to effect the evacuation of gases. The samples
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crures may, for example, take the shape of a semi-cylindrical or semi-square section, or the entire margin of the flange may be formed so as to present undulations forming a number of exhaust passages of reduced section.
The flanges can still be shaped so as to have protrusions where the thickest section of seal is to be formed, e.g. at the corners. As all of the variations in the contour of the flanges are in the most highly heated region, it is evident that they will be completely removed upon movement of the parts into the sealing position so that the sealed part will be of substantially uniform thickness.
Since the internal pressure existing in the block subsequent to the sealing being materially reduced as a result of the evacuation of hot gases from between the glass parts before the sealing operation, it may in some cases be advantageous to provide blocks having a final pressure slightly higher than that which could thus be obtained with an increase resulting from danger of deformation or possible breakage in the sealed part. In this case we have. have found it desirable to cool and, in many cases, support and / or mold the area in the seam of the glass parts immediately after they have been pressed together.
Various devices can be used to perform the various functions and operations described above. One of these devices, shown more specifically in the drawing, comprises a mold 34 which can be opened and closed which, as can be seen in FIG. S, comprises two parts pivoting on a vertical shaft 35 and being able to be moved from the base. closed position shown in solid lines in the open position shown in dotted lines; this manipulation can be performed by suitable means, e.g., a compressed fluid motor 36 connected by
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slides 38 with ears 39 furmed on the mold 34.
The compressed fluid motor and the rod 35 are linked to the table 11 by means of a console 40, and the arrangement of the parts of the mold 34 and to the compressed fluid motor 36, by raort to the support console 21 and burner 13, is such that the mold cannot interfere with the normal rocking movement of the burner while still allowing easy closing around the joint area of the glass parts immediately after they have been pressurized into a position respective of scellae. As can be seen, the exact time during which the shaper and cooler mold 34 remains closed on the parting line of the parts can vary within fairly large limits,
and the length of time that the mold remains applied to the glass parts may also vary.
The action exerted by the mold 34 on the joining line of the glass parts G emerges from FIG. 4 in which it can be seen that the mold passes in close proximity to the supporting elements 14 and 16. The mold 34 preferably has , an interior cavity 37 through which a cooling fluid can flow during the molding operation. The mold, if preferred, can be formed without having a cavity, but in any case exerts a combined cooling and molding action in the region where the parts join.
The mold 34, by engaging the joint area of the glass parts, pushes any burrs or ridges which may be formed on the face, towards the interior of the hollow body so that the outer face in the joint area will be made practically smooth. . As shown in fig.5, the mold 34 may include ae shaping means formed, eg, by a rib 41 by means of which the joint zone to the glass parts may be grooved or indented. Building blocks or bricks fa-
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manufactured in the mold illustrated in fig.5 have, in their joint zone, a groove which allows to accommodate a reinforcing metal rod or a mastic or binding cement to facilitate the manufacture of sets of blocks.
A novel feature of this method is the use of the mold 34 to coat the outer surface of the edges of the hollow block or other manufactured articles with a granulated material in order to promote or improve the bond of the block. with another material, such as cement.
For this purpose the inner face of the mold can be coated with a layer of a granulated or powdered material, eg, glass, porcelain or any other similar material, which is transferred to the relatively soft and plastic surface of the parts. glass in the joint area when the mold is closed over it.
In the modified form of construction, shown in fig. 6, glass parts G are housed in supporting elements 42 and 43 which, themselves, are carried by the table 44 and, respectively, the plunger 45. Au Instead of closing the mold in a horizontal movement, the molding and cooling device 46 is mounted on horizontal pivots and thus allows the mold to be enclosed on all four sides of the joint area in a vertical movement. Any particular device may be used to effect the closing of the molds 46 on the seam line, the device illustrated comprising a cross member 48 moving vertically and provided with vertical arms 49 which pass through suitable openings in the table 44 to engage the molds. mussels 46.
A movement in a vertical direction of the crosshead 48, which movement can be initiated, e.g., by a
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Compressed fluid motor (not shown) causes the mold 46 to close on all four sides ue the area where the glass parts join. A spring or any other suitable device can be used to return the molds 46 to the open position. The operation of this device according to the invention is similar to that aécrit plus naut.
@When the glass parts are interlocked in the manner just described, the gases trapped inside the sealed hollow body and originally having a relatively low temperature, are heated by contact with the glass, so that it is thus possible to develop a considerable pressure inside the block after sealing the latter and before it is cooled. However, by using the molding device described above, the joint area of the glass parts is positively held and supported by the setting of the glass, so that the considerable pressure inside the hollow body can neither cause nor break. no tearing in the joint area.
The pressure existing inside the block is still used to establish close forced contact of the glass in the region of the seam with the molding devices whereby the seam zone is shaped as desired and a rapid exchange of heat between the glass. and the mold is insured. As a result, the seam area of the glass is uniformly molded, and despite this rapidly cooled, and articles so produced are not only perfectly formed but their manufacture can proceed quickly and smoothly.
An apparatus of modified construction which may be used for the practice of the present invention is illustrated in Figs. 8 and 9. This mechanism while comprising
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the devices necessary for carrying the complementary glass parts, and heating the edges and pressing them together to seal them, recommends means for controlling the temperature and the physical properties of the glass parts from the moment of application until at the end of the assembly of the parts. This mechanism includes a refractory screen and means for raising it into a location around the heated glass parts immediately after the heater has been removed therefrom and simultaneously with movement, or preceding movement of the parts in the sealing position.
Means are provided for projecting a number of jets of cooling gas on this screen in alignment with the joint line of the glass parts, thus allowing this plane to be cooled as quickly as desired, the general temperature characteristics remaining uniform.
The apparatus shown in figs. 8 and 9 comprises a pedestal 50 carrying a number of tables 51, 52 and 53 intended to carry the various parts of the apparatus. To the lower face of the table 51 and to the upper face of the table 52 are linked, at points equidistant from the pedestal 50, several supporting elements 54, generally two pairs as shown, and which are intended to receive the parts in. glass to assemble. The elements 54 and, more particularly, the upper elements may be provided with mechanical mandrels, but they are preferably constructed so as to form suction heads whose operation is regulated by valves 55.
The lower elements 53 need not necessarily positively grip the glass parts G, but they carry them freely and keep them in proper alignment. The elements are in vertical alignment with each other. The lower support member 54 of each pair is carried by the table 52 and is mounted therein.
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so as to be able to describe a vertical movement with respect to it to effect the reunion of the glass parts G. This vertical movement of the lower glass part G can be determined by various means, one of the simplest and most positive consisting of the provision of an air motor 56 which can be mounted at the bottom of the. table 53, its piston rod 57 supporting the lower support element 54.
A burner 58 is pivotally mounted on the pedestal 50, which can, by maneuvering the hand wheel 59, be swung towards either of the pairs of carrier elements 54. The burner is provided with a number of jets or orifices which can be placed opposite the flanges of the glass parts G so that a mixture of gas and air or oxygen supplied to the burner through the pipe 60 and the control valve 61, can be used to heat the flanges at melting temperature (see right side of fig. 9).
The screen mechanism shown comprises a relatively short piece of hollow insulating material 62, of relatively short length, which is fixed to the underside of the table 51 by encircling the supporting element but leaving the flange of the glass part protruding downwards. . A complementary hollow piece of insulating material 63 is housed in an appropriate opening made in the table 52 and adapted to describe a restricted vertical movement, movement which, in this case, is triggered by air motors 64 mounted at the base of the table. table 53.
The piston rods of these motors are linked to a plate 65 which serves to plug the lower end of the insulating part 63. Narrow spacing ribs 66, formed on the periphery of the insulating material, serve as a guide during its operation. vertical movement along the carrier 54 and ensure, in conjunction with the orifices 67 adjacent to the plate 65, a uniform distribution of the exhaust gases on the periphery of
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the supporting element 54 and outside the insulating screen 63.
Appropriate devices for effecting cooling in the joint area of the parts are joined to the screen mechanism and which are constituted, as shown, by a number of orifices 68, uniformly spaced from one another and extending horizontally through the wall of the the screen around the entire periphery of the glass parts, these orifices being closed externally by a multiplex device which is connected by a flexible tube 70 to a source of compressed air or other fluid cooled 71.
Although a number of manually operated valves have been indicated to effect control of the various fluid conduits, it is evident that automatically operated valves could be substituted and incorporated into a suitable multiplex device.
The operation of the main parts of this mechanism is clear from the above description and the accompanying drawings, the parts being shown, in the left unit during the assembly operation, while the right unit shows the location of the parts. parts during the preliminary heating operation of the glass block halves.
In the assembly operation which can take place in any predetermined time interval after the heat shield has been placed in the lower carrier element 54 is raised by the air motor 56 to bring the glass parts into place. forced contact With the parts thus duly pressed and fused, the charge of the coolant is directed through the orifices 68 on the area or the joint line of the glass parts to cool rapidly or cause the solder to set by the displaced air. escaping through orifices 67: It is also expected that a coolant fluid can be introduced into the screen from the multiplex device 69 before joining.
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the glass parts.
In this way it is possible to control the temperature, the density and the quantity of gas trapped between the glass parts during the assembly operation. The desired internal pressure in the finished product can thus be obtained by varying the predetermined time interval after the screen is closed and before the glass parts are assembled, or by the circulation of coolant alum through the screen. 'screen.
This method and apparatus according to the invention thus considerably widens the degree of adjustment or adjustment possible of the pressure in the sealed product of glass and allows the manufacture of low weight blocks without practical limitation of the dimensions of the faces thereof. It is thus possible to produce more resistant blocks or bricks of glass at a reduced cost price, more easily salable and in which sub-atmospheric or super-atmospheric pressures are non-existent.
Instead of supplying the screen with a coolant fluid, as just described, the interior of the screen can be filled with a gas having the current temperature of the glass parts before their assembly. When this is done any danger of tearing or breaking in the area of joining of the glass parts is avoided since the gas trapped in the sealed hollow object being manufactured; the same temperature as the glass parts.
Although various modified methods of process and modes of construction of apparatus have been described above in detail, it is obviously apparent that the fundamental principles of controlling the atmospheric conditions of the finished block are intimately intertwined and form a single broad concept of the invention, that these control principles are applied by reducing the pressure by the incorporation of a "hold period", or by the development of abnormal pressures by the introduction of gas under pressure in the screen 63 .
Similarly the means planned
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for cooling the joint line can either be of a mechanical nature as in the form of construction illustrated in FIGS. 1-6, or pneumatic, as in the construction of Figs. 8 and 9, although the first form of construction should be used when additional molding action is desired. It is, hereafter, of course, that the description detailed above of method and apparatus is given only by way of example and not of limitation and that the method and the apparatus could undergo numerous variations in detail without departing from the scope of the invention.