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PERFECTIONNEMENTS AUX FOURS ELECTRIQUES DESTINES NOTAMMENT A LA
FABRICATION DU VERRE.
L'invention se rapporte aux foursà bassin destinés à la fusion de matières pulvérulentes, et notamment à, la fabrication du verre, dans lesquels le chauffage est effectué par le passage de courant électrique à travers la masse du bain, et a pour objet un four et une disposition d'électrodes permettantde réaliser dans des conditions de rendement favorables la transformation des matières enfournées.
Elle est applicable au type de four électrique où les électrodes sont placées dans le courant des matières entre le compa.rti- ment ou la matière brute est enfournée et celui où la, matière fondue est extraite et créent des zones chaudes qui s'étendent trans- versa,lement au courant des matières, substantiellement sur toute la largeur du four.
Dans l'élaboration des dites matières, en particulier dans la fabrication du verre, le traitement de la matière consiste en une série d'opération qui se font suite et qui sont, d'une manière générale, les opérations de fusion, d'affinage et de mise à bonne
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température de la matière fondue pour son utilisation.
Dans le four à bassin ces différentes opérations s'effectuent par le passage de la matière au travers d'une série de comparti- ments correspondant à ces opérations et qui se font suite horizontalement les uns aux autres. Dans chacun de ces compartiments la matière se présente sous des états différents. C'est ainsi que dans le cas du verre, dans la zône d'enfournement, les matières qui sont généralement à l'état pulvérulent sont plus légères que le verre fondu et en général plus ou moins opaques aux rayons calorifiques. Dans la zône de fusion les matières pulvérulentes fondent, mais la matière ainsi fondue contient une forte proportion de gaz emprisonnés et de ce fait continue à être plus légère que la matière complètement traitée.
Enfin dans la zône dite d'affinage la matière fondue se libère de ses bulles gazeuses et passe de ce fait à l'état homogène et presque transparent, en même temps que sa densité augmente. En dernier lieu, dans la zône de mise à bonne température, les dernières bulles gazeuses a.chèvent de se dégager du verre, en même temps que celui-ci se refroidit graduellement de la température d'affinage à celle de l'utilisation.
Comme on le sait, il est possible de réaliser des zones à température particulièrement élevée dans la masse du bain, au moyen d'électrodes transversales au courant des matières, s'étendant sensiblement sur toute la largeur de ce courant et situées sur son trajet, c'est à dire entre la zône d'enfournement et celle de l'extraction.
Ces zones chaudes peuvent être produites soit par une paire d'électrodes de polarités opposées, séparées par une faible distance, de sorte que pratiquement toute l'énergie'fournie par les électrodes est dépensée pour chauffer une masse de matière de volume réduit, ou bien on peut produire la zone chaude par une électrode unique disposée dans la zone à chauffer, et dont la surface de contact avec la matière est assez petite pour que la densité du courant soit particulièrement élevée au voisinage de cette
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surface et que, par suite, une grande partie de l'énergie fournie par l'électrode soit dépensée dans une zone de dimension réduite, celle qui entoure l'électrode.
Dans les applications oui ont été faites de ce type de four on a tiré parti des électrodes en les répartissant dans les compartiments de fusion et d'affinage.
Or la demanderesse a reconnu qu'en consacrant les zones à haute température entièrement à la fusion au lieu de les répartir dans diverses parties du four, on obtenait, énergie égale dépensée, une fusion plus active, grâce à laquelle l'affinage lui-même peut s'effectuer dans la zone qui fait suite à celle de fusion, ce résultat étant obtenu malgré l'absence d'électrodes dans la zône d'affinage.
La présente invention consiste par conséquent à localiser l'ensemble des électrodes dans une zone ayant une faible longueur dans le sens du courant de matières ou longitudinal, cette zone faisant suite à la zône d'enfournement. Grâce à cette disposition la totalité de la chaleur développée au voisinage immédiat de toutes les électrodes est consacrée à la fusion de la matière enfournée. Celle-ci bénéficie donc de la chaleur engendrée dans toutes les zônes du bain qui sont en contact avec les électrodes, ces zones étant celles, comme indiqué ci-dessus, où l'énergie du courant électrique engendre la température la plus élevée.
Dans certains cas on pourra, égalité de puissance électrique dépensée, obtenir avec un four conforme à, l'invention de meilleurs résultats en ce qui concerne la quantité de matière traitée ou la qualité du produit final obtenu qu'avec les dispositions réalisées jusqu'ici comportant des électrodes prévues à la. fois dans les zones de fusion et d'a.ffinage.
Dans l'application de l'invention, il est avantageux de disposer les électrodes au voisinage de la surface libre du bain de manière à, ce que ces électrodes, et par suite les zones très chaudes qu'elles engendrent leur surface, soient placées au sein de la motte de matière à fondre. Cette disposition a également
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l'avantage que l'effet de l'obstacle matériel formé par les élec- trodes s'ajoute à celui de la température élevée en ce sens qu'il retient dans la zone chaude les matières tant qu'elles ne sont pas fondues puis assure la désagrégation de la motte au fur et à mesure de la fusion de cette dernière.
La zone de contact entre la matière à fondre et la zone chaude de fusion ayant une faible profondeur, il est avantageux pour que cette zone de contact ait une valeur suffisante de donner au four, à l'endroit de la fusion, une largeur suffisante, supérieure à la largeur du four dans les régions qui suivent la zone de fusion.
Cette disposition permet de réduire les pertes de chaleur dans les parties du four qui suivent la zone de fusion et par conséquent contribue à l'augmentation du rendement thermique de l'installation.
Pour obtenir une zone de fusion ayant un grand développement dans le sens transversal au mouvement des matières, le four, dans qui sa partie comprend l'enfournement et la fusion, sera de préférence divisé en une série de compartiments, par exemple convergents, abou- tissant dans une chambre commune. Dans chaque compartiment on pour- ra disposer une électrode constituée par une tige horizontale et dont la longueur correspond à la plus grande longueur acceptable pour un tel type d'électrode. On pourra multiplier le nombre de ces compartiments pour obtenir tout développement voulu de la zone de fusion.
On a décrit ci-après, simplement à titre d'exemple, deux for- mes d'exécution de fours suivant l'invention. Dans cette descrip- tion, se rapportant plus spécialement à la fabrication du verre, on se réfère aux dessins annexés qui montrent non 'limitativement un type de four comportant un certain nombre de compartiments débou- chant dans une chambre commune.
La fig.l est une vue en coupe horizontale d'une première forme d'exécution d'un four suivant l'invention.
La fig.2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1.
La fig.3 est une vue en coupe horizontale d'une autre forme d'exécution d'un four suivant l'invention.
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La fig.4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figure
Le four représenté sur les figs 1 et 2 comporte deux compartiments 1 et la débouchant dans une partie commune 2. Les matières à traiter sont introduites dans chacun des compartimente 1-la par des orifices de chargement 3 et le verre élaboré est extrait par les ouvreaux 4. Dans son parcours entre ces orifices, la matière doit subir les différents traitements thermiques successifs propres à l'élaboration du verre.
Dans ce but on prévoit dans chacun des compartiments 1-la, à la suite des orifices de chargement 3, une ou plusieurs paires d'électrodes, dont une seule est représentée en 5-5a, électrodes qui sont disposées chacune transversalement au trajet suivi par les matières et qui s'étendent d'un bord à. l'autre des dits compartiments; ces électrodes de fusion sont les seules que comporte le four. Les électrodes 5-5a de chaque couple d'électrodes sont de polarités opposées et leur distance est choisie à une valeur suffisamment faible pour que l'énergie électrique amenée par les dites électrodes dans le four produise une zone chaude 6 qui ait une faible longueur dans le sens compté suivant l'axe du compartiment correspondant.
Cette zone chaude estcomposée par la gafne chaude entourant les électrodes et par la partie du bain de longueur réduite comprise entre elles, cette gaîne constituant la zone de fusion.
Aussitôt après son enfournement la motte de matières brutes 7 pénètre dans la zone 6 ou sa fusion se produit dans d'excellentes conditions en raison de la concentration d'énergie dans la dite zone.
Quantà l'affinage il se produit lui-même aisément en raison de la haute température à laquelle sont portées les matières par leur passage dans la zône de fusion, température qu'elles conservent à la sortie de la dite zone.
Dans la forme d'exécution représentée fig.3 et 4, le four suivant l'invention comporte trois compartiments 1-1a-1b pourvus d'orifices de cha.rgement 3 et débouchant dans un canal unique 2 à
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l'extrémité duquel se trouvent les ouvreaux 4. Dans chaque compartiment se trouve une seule électrode, désignées respectivement par 5,-5a -5b. Ces électrodes sont reliées chacune à une phase d'une source de courants triphasés. Ces électrodes de fusion sont les seules que comporte le four.
La surface de contact de ces électrodes avec le verre est choisie à une valeur suffisamment faible pour que la densité du courant soit élevée à leur voisinage et qu'il se crée une zone très chaude entourant l'électrode.
Dans cette disposition la matière, dans son trajet, ne rencontre qu'une seule électrode. Autrement dit, toutes les électrodes sont en contact direct avec les mottes de matière brute, avant toute fusion de celle-ci. C'est lorsque cette matière se présente sous cet état de motte cohérente que sa fusion s'effectue dans les meilleures conditions, alors que la fusion est moins complète lorsque les matières qui abordent l'électrode sont à l'état dispersé dans le verre fondu.
Un autre avantage de cette disposition est qu'elle permet de réaliser facilement l'équilibrage des phases puisqu'il suffit d'agir sur la position des électrodes dans leurs' compartiments pour modifier les distances moyennes qui séparent les électrodes entre elles, et les rendre en particulier égales si cela est nécessaire
Comme on l'a déjà laissé entendre, l'invention n'est pas limitée aux dispositions de fours ni aux dispositions d'électrodes plus spécialement décrites, mais comprend également les variantes et les équivalents.
C'est ainsi que le four pourrait ne comprendre qu'un seul compartiment de fusion, avantageusement de largeur plus importante que le compartiment d'affinage qui y fait suite, tandis que les électrodes pourraient être constituées par des éléments verticaux, dont la pénétration dans le bain est avantageusement réglable, et qui ménagent entre eux des passages pour le courant des matières.