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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION " LES GLACERIES DE LA SAMBRE " "Installation pour la fabrication continue du verre"
La présente invention est relative à une installation pour la fabrication continue du verre comprenant un four de fusion en communication avec un bassin d'affinage dans lequel le verre, qui chemine vers une chambre de travail, est chauffé et sort de ce bassin d'affinage par le fond de celui-ci.
On connaît des installations de ce genre dans lesquelles le bassin d'affinage, qui sert en même temps à la braise du verre, est en communication avec le four de fusion par un déversoir ou un seuil ménagé dans une des parois de ce four.
Ces installations ont été conçues dans le but de supprimer les courants thermiques.entre le four de fusion et le bassin d'affinage et de braise. Par courants thermiques, il faut comprendre dans le présent brevet les courants de convection du verre provoqués par les différences de température, d'une part, dues au refroi- dissement des parois et, d'autre part, conditionnées
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par le régime thermique propre à chacune des zones où se produisent la fusion, l'affinage, la braise et le travail du verre.
Les installations connues susdites n'ont pas donné des résultats satisfaisants parce que si le bassin d'affinage et de braise avait des dimensions suffisantes pour obtenir du verre de qualité, il s'y produisait des courants thermiques encore importants tandis que si ce bassin était de dimensions restreintes et/ou était pourvu de moyens de refroidissement rapide pour amener le verre à une viscosité s'opposant aux courants thermiques, le verre obtenu n'était pas d'une grande pureté.
La présente invention a pour but de'remédier à ces inconvénients.
A cet effet, dans l'installation suivant l'invention, entre le bassin d'affinage et la chambre de travail est disposé au moins un compartiment de braise dont la longueur est telle que les courants thermiques y restent faibles par suite d'une faible différence de température entre son entrée et sa sortie.
Le nombre de compartiments de braise parcourus en série par le verre qui chemine du bassin d'affinage vers le bassin de travail dépend de la différence entre les températures d'affinage et de travail, du débit de l'installation, de la section transversale de ces compartiments et du degré d'isolation thermique de ceux-ci
De préférence, dans le cas de plusieurs compartiments de braise traversés en série par le verre qui ohemine du bassin d'affinage vers la chambre de travail, l'ouverture de communication entre l'un quelconque de ces compartiments de braise et le suivant est établie par la partie inférieure du premier compartiment considéré et un barrage formant seuil ou déversoir est établi dans
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chaque compartiment près de l'entrée de celui-ci.
La disposition des communications entre les différents compartiments de braise à la partie inférieure de ces compartiments et celle d'un barrage du genre susdit près de l'entrée a pour but d'éviter sûrement la formation de courants entre les différents compartiments.
De plus, l'évacuation du verre de chaque compartiment de braise par la partie inférieure de ce compartiment a comme effet de faire passer dans le compartiment suivant le verre le plus froid du premier compartiment qui s'est amassé au fond de celui-ci par suite de sa plus grande densité.
Suivant une autre particularité avantageuse, les différents compartiments de braise sont calorifugés. Pendant le/refroidissement lent du verre qui en résulte, les bulles gazeuses qui restent malgré tout dans la masse de verre à la fin de l'affinage trouvent le temps nécessaire pour se redissoudre en partie dans le verre qui les entoure et, de ce fait, leur volume, qui a déjà subi une contraction du fait du refroidissement, diminue ainsi encore davantage.
Il est possible aussi d'obtenir avec une série de compartiments de braise dont le volume ne représente qu'une fraction du débit journalier, un verre aussi pur que dans les bassins généralement utilisés dans lesquels le refroidissement lent et progressif est dû aux grandes masses de verre ainsi qu'aux courants thermiques qui amènent constamment du verre plus chaud à ces masses.
Suivant une autre particularité de l'installation selon l'invention, le bassin d'affinage est en communication avec plusieurs compartiments de braise alimentés en parallèle. On peut ainsi, à l'aide d'une seule installation, fournir du verre fini à des organes de travail
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fonctionnant à des températures différentes ou n'exigeant pas du verre d'égale pureté.
L'invention a également comme objet une installation qui diffère des installations du type connu susdit par certaines particularités relatives à l'affinage du verre.
Dans l'installation suivant l'invention, un barrage formant seuil ou déversoir est disposé près de l'entrée du bassin d'affinage à un niveau tel que le verre soit obligé d'y passer en lame mince pour cheminer vers la chambre de travail.
De préférence, le chauffage du verre est réalisé par l'atmosphère qui surmonte le barrage disposé à l'entrée du bassin d'affinage, par son passage en lame mince sur ce barrage et par son chauffage au moyen de l'atmosphère qui le surmonte, le verre à affiner est porté sûrement et sous un faible volume à la température d'affinage sur toute l'épaisseur de la lame susdite. Comme il est d'autant plus chaud qu'il se trouve plus près de la surface du bain, la résistance à l'ascension des bulles qui commen- cent à se dégager à partir du niveau supérieur du barrage décroît vers le haut.
Après avoir dépassé le barrage susdit, le verre peut commencer immédiatement à se refroidir en cheminant vers la chambre de travail. Le dégagement des bulles qui se fait avec facilité dès le passage du barrage par suite des dispositions prises pour effectuer l'affinage, contribue, avec le refroidissement, à faire descendre le verre au fond du bassin d'affinage d'où il peut avantageusement être évacué conformément à l'invention.
Suivant une autre particularité de l'installation suivant l'invention, la communication entre le four de fusion et le bassin d'affinage est établie sous le niveau
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de la zone agitée par la fonte dans le four de fusion.
Grâce à cette particularité, c'est le verre le plus pur dans le four de fusion qui est introduit dans le bassin d'affinage. Ce verre est moins chaud que celui se trouvant à la surface du bain dans ce four et qui aurait pu être évacué par un déversoir mais il est réchauffé par l'atmosphère chaude du bassin d'affinage pendant tout le temps où il remonte depuis l'ouverture de communication entre le four de fusion et le bassin d'affinage jusqu'au niveau supérieur du barrage fixe prévu près de cette ouverture.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, une forme de réalisation d'une installation suivant l'invention.
La figure 1 est une coupe verticale par un plan désigné par la ligne I-I de la figure 2.
La figure 2 est une coupe horizontale par un plan désigné par la ligne II-II de la figure 1.
L'installation représentée aux dessins comprend un four de fusion dont une partie est représentée en 2.
Ce four est en communication par une ouverture 3 ménagée en dessous de la zone agitée par la fonte du verre avec un bassin d'affinage 4 dans lequel le chauffage du verre nécessaire à l'affinage est réalisé par l'atmosphère qui surmonte le bain. L'atmosphère au-dessus du bain de verre est, par exemple, chauffée par un brûleur à gaz 5 disposé au-dessus d'un barrage fixe 6 situé près de l'entrée du bassin d'affinage, c'est-à-dire près de l'ouverture 3. Le niveau supérieur du barrage 6 est tel que le verre soit obligé d'y passer en lame mince, par exemple, de l'ordre de grandeur de dix à vingt centimètres, pour
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cheminer vers une chambre de travail 7 en passant d'abord par des compartiments de braise 8 et 9.
L'épaisseur de ce barrage est choisie en fonction du temps pendant lequel le verre doit.être chauffé en lame mince pour permettre l'affinage.
Le bassin d'affinage 4 communique avec le premier compartiment de braise 8 par une ouverture 10 ménagée à sa partie inférieure et un barrage 11 est disposé à l'entrée de ce compartiment. De façon semblable, le premier compartiment de braise 8 communique avec le deuxième compartiment de braise 9 par une ouverture !2 ménagée à sa partie inférieure et un barrage 13 est disposé à l'entrée de ce dernier compartiment. De même, la communication entre le compartiment 9 et la chambre de travail 7 est établie par une ouverture 14 à la partie inférieure de ce compartiment, en regard de laquelle un barrage 15 est dispo se dans la chambre de travail. Le verre s'écoule de celleci vers un outil de travail 16 représenté sous la forme d'un laminoir.
Les compartiments de braise 8 et 9 sont entourés d'un calorifuge 17 et la chambre de travail 7 est entourée,, d'un calorifuge 18.
Chacun des barrages 6, 11, 13 et 15 peut jouer, soit le rôle d'un seuil, soit le tôle d'un déversoir suivant que le niveau du verre directement en aval de lui est respectivement supérieur ou inférieur au sien.
Dans le cas d'un barrage jouant le rôle d'un seuil, l'épaisseur de la lame de verre qui passe au-dessus de lui dépend donc non seulement du niveau supérieur du barrage, mais également du niveau du verre directement en aval de lui, tandis que dans le cas d'un barrage jouant le rôle d'un déversoir, l'épaisseur de la lame de verre qui passe au-dessus de lui dépend non seulement du niveau
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supérieur du barrage mais également du niveau du verre directement en amont de lui,
Par le fait que la communication entre le four de fusion 2 et le bassin d'affinage 4 est établie en dessous du niveau de la zone agitée par la fonte du verre, le verre de surface dans le four ne peut pas pénétrer dans le bassin d'affinage.
Le verre qui pénètre dans celui-ci est plus froid que le verre de surface susdit mais le brûleur 5 le réchauffe pendant sa remontée et pendant son passage sur le barrage 6. De préférence, on s'arrange pour que la lame de verre sur le barrage soit suffisamment mince pour que, sous l'effet du chauffage par rayonnement, à partir du brûleur 5, le verre soit, en principe, entièrement affiné quand il quitte le barrage.
Il est à noter toutefois que l'affinage peut être continué pendant tout le temps où le verre chemine en surface vers le compartiment de braise 8, grâce à un brûleur 19 disposé dans la voûte près de l'extrémité opposée à celle où se trouve le brûleur 5, ce brûleur 19 maintenant la température voulue pour que l'affinage se poursuive.
Chacune des parties de la masse de verre à affiner se présente successivement dans la remontée entre le four 2 et le barrage 6. Le verre est donc fortement réchauffé quand il s'engage au-dessus de ce barrage.
Le chemin que les bulles ont à parcourir pour se dégager lorsque le verre passe au-dessus du barrage est réduit à une très faible valeur tandis que la pellicule de verre à traverser est maintenue très fluide par le chauffage au moyen du brûleur 5. Par le fait que le verre est chauffé par le dessus, sa fluidité'va en augmentant de bas eh haut, ce qui facilite la montée des bulles. Le même résultat serait obtenu en combinaison avec un barrage tel que 6 si le chauffage par le haut, au lieu d'être
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réalisé par un brûleur, était réalisé par des résistances électriques au-dessus du verre, ou dans la voûte du four, ou par un courant de gaz chauds.
Etant donné que l'affinage est presque terminé, après passage du verre en couche mince sur le barrage 6, le volume du bain de verre dans la chambre d'affinage peut être réduit, ce qui permet de réduire la section horizontale, aussi bien que la section verticale transversale du bassin. Par conséquent, les risques de formation de courants thermiques dans le bassin d'affinage sont réduits.
A mesure que l'affinage s'avance, le verre, par suite de l'augmentation de sa densité, descend dans le bassin d'affinage pour s'écouler par l'ouverture inférieure 10 dans le compartiment de braise 8 vers la partie supérieure duquel il est forcé à remonter par le barrage voisin 11. La longueur de ce compartiment est choisie de façon à limiter les différences de température entre ses extrémités et à réduire les courants thermiques. Il en est de même de la longueur du compartiment de braise 9. Le nombre de compartiments de braise dépend de la différence entre les températures d'affinage et de travail, du débit de l'installation, de la section des compartiments et de leur degré d'isolation thermique.
La disposition d'un calorifuge très efficaoe 17 autour des compartiments 8 et 9 assure un refroidissement lent du verre. Par conséquent, les bulles gazeuses qui restent malgré tout dans la masse à la fin de l'affinage trouvent le temps nécessaire pour se redissoudre en partie dans le verre qui les entoure ; leur volume, qui a déjà subi une contraction du fait du refroidissement, diminue ainsi davantage.
Il est possible ainsi d'obtenir à l'aide de compartiments de braise dont le volume ne représente qu'une
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fraction du débit journalier, un verre aussi pur que dans les bassins généralement utilisés dans lesquels le refroidissement lent et progressif est dû aux grandes masses de verre ainsi qu'aux courants thermiques qui amènent constamment du verre plus chaud à ces masses.
Le bassin d'affinage 4 pourrait aussi alimenter deux ou plus de deux compartiments de braise débitant en parallèle du verre fini à des chambres de travail distinctes. Une telle disposition serait, par exemple, choisie lorsque les organes de travail devraient tra- vailler à des températures différentes ou traiter du verre de différentes puretés.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusi- vement limitée à la forme de réalisation représentée et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de cerrains des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.
Il va de soi, par exemple, qu'on pourrait également réaliser le chauffage du verre à affiner par le passage d'un courant électrique dans la masse de verre, notamment dans la partie de la masse de verre qui monte depuis l'ou- verture 3 jusqu'au-dessus du barrage 6.
Il est évident également que le bassin d'affinage 4 pourrait être calorifugé pour autant que la résistance ne pas des matériaux réfractaires/soit/mise en péril.
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PATENT OF INVENTION "LES GLACERIES DE LA SAMBRE" "Installation for the continuous manufacture of glass"
The present invention relates to an installation for the continuous manufacture of glass comprising a melting furnace in communication with a refining basin in which the glass, which travels towards a working chamber, is heated and leaves this refining basin. through the bottom of it.
Installations of this type are known in which the refining basin, which is used at the same time for the embers of the glass, is in communication with the melting furnace via a weir or a threshold formed in one of the walls of this furnace.
These installations were designed with the aim of suppressing thermal currents between the melting furnace and the refining and embers pond. By thermal currents, it is necessary to understand in the present patent the convection currents of the glass caused by the temperature differences, on the one hand, due to the cooling of the walls and, on the other hand, conditioned.
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by the thermal regime specific to each of the zones where melting, refining, embers and glasswork take place.
The aforementioned known installations have not given satisfactory results because if the refining and embers basin had sufficient dimensions to obtain quality glass, there were still significant thermal currents produced there, while if this basin was of small dimensions and / or was provided with rapid cooling means to bring the glass to a viscosity opposed to thermal currents, the glass obtained was not of high purity.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks.
For this purpose, in the installation according to the invention, between the refining basin and the working chamber is arranged at least one ember compartment, the length of which is such that the thermal currents there remain low as a result of a low temperature difference between its inlet and outlet.
The number of ember compartments passed through in series by the glass which travels from the refining basin to the working basin depends on the difference between the refining and working temperatures, the flow rate of the installation, the cross section of these compartments and the degree of thermal insulation thereof
Preferably, in the case of several ember compartments crossed in series by the glass which runs from the refining basin to the working chamber, the communication opening between any one of these ember compartments and the next is established. by the lower part of the first compartment considered and a dam forming a weir or weir is established in
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each compartment near the entrance to it.
The arrangement of communications between the various ember compartments at the lower part of these compartments and that of a dam of the aforementioned type near the entrance is intended to surely avoid the formation of currents between the different compartments.
In addition, the evacuation of the glass from each ember compartment through the lower part of this compartment has the effect of passing into the next compartment the coldest glass from the first compartment which has collected at the bottom of the latter by result of its greater density.
According to another advantageous feature, the various ember compartments are heat insulated. During the slow cooling of the glass which results therefrom, the gas bubbles which nevertheless remain in the mass of glass at the end of the refining find the time necessary to redissolve in part in the glass which surrounds them and, therefore , their volume, which has already undergone a contraction due to cooling, thus decreases even further.
It is also possible to obtain with a series of ember compartments whose volume represents only a fraction of the daily flow, a glass as pure as in the basins generally used in which the slow and progressive cooling is due to the large masses of glass as well as the thermal currents which constantly bring hotter glass to these masses.
According to another feature of the installation according to the invention, the refining basin is in communication with several ember compartments supplied in parallel. It is thus possible, with the aid of a single installation, to supply finished glass to working bodies.
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operating at different temperatures or not requiring glass of equal purity.
The subject of the invention is also an installation which differs from installations of the aforementioned known type by certain features relating to the refining of glass.
In the installation according to the invention, a dam forming a threshold or weir is placed near the entrance to the refining basin at a level such that the glass is obliged to pass through it as a thin blade to move towards the working chamber. .
Preferably, the heating of the glass is carried out by the atmosphere which surmounts the dam placed at the entrance of the refining basin, by its passage in a thin strip over this dam and by its heating by means of the atmosphere which surmounts it. , the glass to be refined is brought safely and in a small volume to the refining temperature over the entire thickness of the aforesaid slide. As it is all the hotter the closer it is to the surface of the bath, the resistance to the rise of the bubbles which begin to emerge from the upper level of the dam decreases upwards.
After passing the aforementioned barrier, the glass can immediately begin to cool as it moves towards the working chamber. The release of the bubbles, which is done with ease as soon as the dam has passed, as a result of the arrangements made to effect the refining, contributes, with the cooling, to lowering the glass to the bottom of the refining tank from where it can advantageously be evacuated in accordance with the invention.
According to another feature of the installation according to the invention, the communication between the melting furnace and the refining basin is established below the level
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of the area agitated by the melt in the melting furnace.
Thanks to this feature, it is the purest glass in the melting furnace which is introduced into the refining tank. This glass is less hot than that found on the surface of the bath in this furnace and which could have been evacuated by a spillway, but it is warmed by the hot atmosphere of the refining basin throughout the time it rises from the communication opening between the melting furnace and the refining basin up to the upper level of the fixed dam provided near this opening.
Other features and details of the invention will become apparent from the description of the drawings appended hereto, which schematically represent, and by way of example only, one embodiment of an installation according to the invention.
Figure 1 is a vertical section through a plane designated by the line I-I of Figure 2.
Figure 2 is a horizontal section through a plane designated by the line II-II of Figure 1.
The installation shown in the drawings comprises a melting furnace, part of which is shown at 2.
This furnace is in communication by an opening 3 made below the zone agitated by the melting of the glass with a refining basin 4 in which the heating of the glass necessary for the refining is carried out by the atmosphere which overcomes the bath. The atmosphere above the glass bath is, for example, heated by a gas burner 5 placed above a fixed barrier 6 located near the entrance to the refining basin, that is to say say near opening 3. The upper level of the dam 6 is such that the glass is forced to pass through it in a thin strip, for example, of the order of magnitude of ten to twenty centimeters, to
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walk towards a working chamber 7, first passing through ember compartments 8 and 9.
The thickness of this barrier is chosen as a function of the time during which the glass must be heated in a thin strip to allow refining.
The refining basin 4 communicates with the first ember compartment 8 through an opening 10 made in its lower part and a dam 11 is placed at the entrance to this compartment. Similarly, the first ember compartment 8 communicates with the second ember compartment 9 through an opening! 2 provided in its lower part and a dam 13 is disposed at the entrance of the latter compartment. Likewise, the communication between the compartment 9 and the working chamber 7 is established by an opening 14 in the lower part of this compartment, opposite which a barrier 15 is available in the working chamber. Glass flows from it to a working tool 16 shown in the form of a rolling mill.
The ember compartments 8 and 9 are surrounded by a heat insulator 17 and the working chamber 7 is surrounded by a heat insulator 18.
Each of the dams 6, 11, 13 and 15 can play either the role of a threshold or the sheet of a weir depending on whether the level of the glass directly downstream from it is respectively higher or lower than its own.
In the case of a dam playing the role of a threshold, the thickness of the glass slide which passes above it therefore depends not only on the upper level of the dam, but also on the level of the glass directly downstream of it. him, while in the case of a dam playing the role of a spillway, the thickness of the glass slide which passes above it depends not only on the level
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upper dam but also the level of the glass directly upstream of it,
By the fact that the communication between the melting furnace 2 and the refining tank 4 is established below the level of the zone agitated by the melting of the glass, the surface glass in the furnace cannot enter the tank d 'refining.
The glass which penetrates into it is colder than the aforesaid surface glass but the burner 5 heats it during its ascent and during its passage over the barrier 6. Preferably, it is arranged so that the glass slide on the dam is thin enough so that, under the effect of radiant heating, from the burner 5, the glass is, in principle, fully refined when it leaves the dam.
It should be noted, however, that the refining can be continued throughout the time when the glass travels on the surface towards the embers compartment 8, thanks to a burner 19 arranged in the vault near the end opposite to that where the burner 5, this burner 19 maintaining the desired temperature for the refining to continue.
Each of the parts of the mass of glass to be refined is presented successively in the rise between the furnace 2 and the barrier 6. The glass is therefore strongly heated when it engages above this barrier.
The path which the bubbles have to travel to escape when the glass passes over the barrier is reduced to a very low value while the film of glass to be passed through is kept very fluid by heating by means of the burner 5. By the because the glass is heated from above, its fluidity increases from low to high, which facilitates the rise of bubbles. The same result would be obtained in combination with a dam such as 6 if the heating from the top, instead of being
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produced by a burner, was produced by electric resistances above the glass, or in the roof of the oven, or by a current of hot gases.
Since the refining is almost complete, after passing the glass in a thin layer over the dam 6, the volume of the glass bath in the refining chamber can be reduced, which makes it possible to reduce the horizontal section, as well as the transverse vertical section of the pelvis. Consequently, the risks of thermal currents forming in the refining tank are reduced.
As the refining advances, the glass, due to the increase in its density, descends into the refining basin to flow through the lower opening 10 into the ember compartment 8 towards the upper part. which it is forced to go up by the neighboring dam 11. The length of this compartment is chosen so as to limit the temperature differences between its ends and to reduce thermal currents. The same applies to the length of the ember compartment 9. The number of ember compartments depends on the difference between the refining and working temperatures, the flow rate of the installation, the section of the compartments and their degree. thermal insulation.
The arrangement of a very efficient heat insulator 17 around the compartments 8 and 9 ensures slow cooling of the glass. Consequently, the gas bubbles which nevertheless remain in the mass at the end of the refining find the time necessary to redissolve in part in the glass which surrounds them; their volume, which has already undergone a contraction due to cooling, thus decreases further.
It is thus possible to obtain using embers compartments whose volume represents only one
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fraction of the daily flow, a glass as pure as in the basins generally used in which the slow and progressive cooling is due to the large masses of glass as well as to the thermal currents which constantly bring warmer glass to these masses.
The refining tank 4 could also feed two or more ember compartments delivering finished glass in parallel to separate working chambers. Such an arrangement would, for example, be chosen when the working members would have to work at different temperatures or to treat glass of different purities.
It is obvious that the invention is not exclusively limited to the embodiment shown and that many modifications can be made in the form, the arrangement and the constitution of certain elements involved in its realization, provided that these modifications are not inconsistent with the purpose of each of the following claims.
It goes without saying, for example, that one could also heat the glass to be refined by passing an electric current through the mass of glass, in particular in the part of the mass of glass which rises from the hole. verture 3 to the top of the dam 6.
It is also obvious that the refining tank 4 could be heat insulated as long as the resistance of the refractory materials is not / endangered.
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