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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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