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BREVET D' I N V E N T I O N .Société dite : SOCIETE ANONYME DES MANUFACTURES DES GLACES ET PRODUITS CHIMIQUES DE SAINT-GOBAIN,CHAUNY & OIREY. lbis, Place des Saussaies, Paris 8 - France.
PROCEDE ET DISPOSITIFS .POUR LA FABRICATION DU VERRE.
Ayant fait l'objet d'une'demande de brevet en France, en date du. 7 juin-1944, N 401.828,
La présente invention, à laquelle ont collaboré Messieurs P,AR BEIT, R.DUBOIS et R.LAMBERT, concerne la fabrication du verre et a pour objet'un procédé et des dispositifs pour réaliser d'une manié- ,re' avantageuse l'ensemble des différentes opérations à haute tem- pérature quei conduisent à l'obtention du verre. Elle se rapporte spécialement au mode de fabrication continu dans lequel, comme on le sait, le verre.circule à travers un ou plusieurs compartiments pour y subir successivement les différentes opérations thermiques que comporte la fabrication du verre.
Comme il est connu, ces opérations qui sont essentiellement, la fusion des matières premières, l'affinage des matières fondues, le conditionnement ou mise à bonne température du verre' pour son travail, tout en exigeant toutes les trois des températures éle- vées, demandent toutefois des températures différentes. C'est ainsi que tandis que l'affinage exige la température la plus éle- vee atteignant ou même dépassant 1450 . la fusion commence déjà lorsque la température'dépasse 900 , en donnant lieu à ce que l'on peut. appelerla profusion du verre. Quant à la mise en condition du verre, elle consiste à ramener le verre de la température d'af-
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finage à une température plus modérée qui est pratiquement de l'ordre de 1200 .
On a donc généralement recours pour chacunede ces phases de l'élaboration du verre, soit à des-' moyens de chauffage différents,soit à un même moyen de chauffage utilisé pour toutes les phimess, mais ré-. glé de facon différente d'un compartiment à l'autre.
Par ailleurs, il est connu de réaliser un chauffage particulière- ment énergique pour fondre ou affiner le verre en faisant agir simulta- nément sur le verre deux moyens de chauffage distincts, l'un intérieur à la masse de verre et réalisé par passage du courant électrique au sein de cette masse, l'autre extérieur à cette masse et réalisé par tout mode de chauffage approprié (,voir procédé décrit par la demande- resse dans sa demande de brevet belge du 27 avril 1945,N 355.329)
L'invention consiste à réaliser le chauffage du verre au meyen d'un chauffage extérieur maintenu à la valeur relativement modérée qui convient au conditionnement du verre et agissant avec cette même va- leur sur l'ensemble de tous les compartiments,
tandis qu'on développe un appoint de chaleur au sein du verre dans les compartiments d'affi- nage et de fusion par le passage d'un courant électrique localisé dans ces compartiments.
Grâce à l'invention on peut réaliser la préfusion, le chauffage extérieur des compartiments de fusion et d'affinage ainsi que la mise en condition du verre par un moyen de chauffage, qui, d'une part, est le même pour l'ensemble des compartiments et qui, d'autre part, est ré- glé à la même valeur. Dans ces cond-itions le chauffage'peut être réa- lisé au moyen d'un four de construction simple, puisqu'il ne comporte qu'une seule enceinte renfermant les trois compartiments et que cette enceinte est pratiquement portée, -',dans toute son étendue, à la même température. Comme il s'agit par ailleurs d'un procédé continu, la température de l'enceinte, qui est la même dans toute son étendue, est en outre constante dans le temps.
Cette permanence dans les conditions de chauffage de l'enceinte qui contient les compartiments facilite la conduite du chauffage. D'autre part, la consommation de combustible est elle-même réduite et la conservation du four bien assurée du fait que l'enceinte qui entoure l'ensemble 'des compartiments peut être de for-
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me simple et n'est en outre.soumise qu'à la température.relativement ',' r-"tt!.,(' . ". "IIi.ht modérée qui doit suffire pour i;è' çompartiïent ^.dë"ëôiid:,;iôziiëment. Les 'fx ' H . ..i ', i a M V:^dumr,*rlr' v ,,i^^II,r6 ',^tn
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températures élevées nécessaires à l'affinage ou ] la fusion sont en effet localisées dans le verre à l'intéieur des compartiments corres- pondants et n'influencent pratiquement pas la température des parois de l'enceinte.
De la sorte, le procédé suivant.l'invention permet d'obtenir, dans une fabrication continue, au moyen d'une installation simple et dans des conditions économiques avantageuses, un verre qui, à tous les instants de sa fabrication, a été porté à la température la plus favo- rable et qui, par. suite, au moment où on le recueille, est du verre fin et à bonne température.
Des résultats intéressants, notamment au point de vue de l'écono- mie de combustible, sont obtenus en disposant dans la même enceinte, c'est à dire en soumettant au même moyen de chauffage extérieur,plu- sieurs ensembles distincts de compartiments permettant chacun une fabri- cation distincte de verre. Toit en'ayant un-moyen de chauffage uniforme et commun tous ces ensembles, il est possible, d'obtenir un traite- ment thermique différent d'un ensemble à un autre, grâce à l'appoint de chaleur donné par voie électrique et qui peut être facilement réglé à des valeurs différentes d'un ensemble à un autre.
Certains'avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront clairement, dans la description qui suit, de différents modes de réali- sation donnés à titre d'exemple. Dans cette description on se réfère au dessin ci'* joint qui montre: Fig.I une vue en coupe longitudinale d'une première forme d'exécu- tion comportant un bassin analogue à celui des fours pour la fabrica- tion continue du verre, fig.II une vue en plan, avec arrachements partiels de la fig.I. suivant III-III fig. IV Fig.III une vue en plan, avec arrachement partiel/, d'une autre forme d'exécution comportant des pots dans lesquels l'introduction des matières premières, l'élaboration du verre, son affinage et son souti- rage s'effectuent de façon continue.
Fig.IV une vue en coupe verticale suivant IV-IV de la fig.III, Fig.V une vue en coupe verticale d'une variante..
Fig.VI une vue de détail, à échelle agrandie, du dispositif de re- froidissement des électrodes par circulation d'eau représenté dans la fig.V.
Dans la fig.I on a représenté en 1 un ensemble de compartiments
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constituant un bassin, Le compartiment de préfusion est figure en 2, le compartiment de fusion et d'affinage en 3 et celui de conditionnement en 4. Ce bassin est placé dans l'enceinte 5 dans laquelle des brûleurs 6, du type à renversement, font circuler des flammes assurant le chauf- fage uniforme et à température relativement modérée qui convient pour donner au verre dans le compartiment 4 la température favorable à l'ex- traction ou au travail du verre. Cette même température suffit à r6ali- ser la profusion dans le compartiment 2. Quant à la haute température nécessaire au compartiment 3, elle est obtenue par passage du courant électrique dans la masse de verre entre les électrodes 7.
La chaleur développée par ce courant reste pratiquement localisée à l'intérieur de la masse de verre occupant le compartiment 3. On peut d'ailleurs, comme représenté sur le dessin, disposer dans ce but une voûte 8 pour concos- rirtevec les autres parois du compartiment 3 à la localisation de la haute température dans ce compartiment. On notera que l'existence d'une telle voûte, portée sur sa face intérieure à une très haute temuérature, est rendue pratiquement possible parole fait qu'elle n'est portée sur sa face supérieure qu'à une température modérée, ce qui permet la con- servation de la dite voûte.
Pendant le fonctionnement du four, les matières premières sont in- trodui.tes par l'ouvreau9 et extraites par l'ouvreau 10.
Les figs III et IV se rapportenttan cas où plusieurs ensembles 1 sont disposés dans une même enceinte 5 chauffée par des brûleurs 6, de manière à bénéficier d'un chauffage commun pour le chauffage extérieur aux compartiments de chacun des ensemblls. Ceux-ci sont constitués par des pots 1 présentant, à la manière connue, une cloison intermédiaire 11 qui détermine à l'intérieur de ces pots, un compartiment de fusion et d'affinage 3 et un compartiment de conditionnement 4. A la partie infé- rieure de cette cloison est ménagé un orifice 12 établissant la communi- cation entre ces deux compartiments.
Des électrodes 7 du type vertical, assurent le passage du courant dans le compartiment 3. La matière première, introduite par les ouvreaux 9, est déposée à la surface du compartiment 3, dont la partie supérieure, qui joue le rôle de zone de.préfusion est exposée à la flamme des brû- leurs 6. Le prélèvement du verre s' effectue par 10 à l'intérieur de la pipe 13.
Grâce à l'appoint de chaleur donné par le courant électrique,on
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peut différencier, si on le désire, la température du verre d'un pot à un autre et en particulier obvier aux légères différences de chauffage que présentent fréquemment lea flamme notamment dans les fours de gran- de longueur. On peut également .obtenir dans un même four des verres de naturesdifférentes, nécessitant par suite des températures différentes.
La fig.V représente une variante dans laquelle les matières pre- mières 14 subissent une préfusion sur une dalle 15, les matières premié- res froides étant placées à la partie supérieure et le verre formé par fusion s'écoulant dans le compartim/ent d'affinage 3 du pot par suite de la pente de la dalle. Du compartiment 3 le verre passe par l'ouver- ture 12-dans le compartiment de conditionnement 4 d'où il peut être cueilli à travers l'ouvreau de travail 10.
Les électrodes 7 sont constituées par des cylindres en graphite maintenus par un tube métallique 16 vissé dans la partie supérieure du cylindre et dans lequel on étab.lit, au moyen d'un tube intérieur 17 (fig.VI), une circulation d'eau qui refroidit le tube 16. La protection de ce tube peut en outre être assurée par des pièces annulaires 18 en matière réfractaire recouvrant les parties du tube exposées à la flamme.
On pleut descendre l'électrode de manière telle que toute la partie en graphite soit immergée et que le niveau du bain vienne couper un des éléments annulaires 18. Mais on peut aussi, comme il est représenté sur la fig.V, laisser une partie du graphite émerger au-dessus du bain de verre. La demanderesse'a constaté 'que cette disposition ne donnait pas lieu à une attaque préjudiciable du graphite dans sa partie exposée à la flamme. On peut penser que ce résultat est dü au refroidissement 'énergique que subit le graphite grâce à la tubulure 16, dans cette par- ' tie supérieure de l'électrode. ;
Les électrodes reçoivent le courant par l'intermédiaire de la tubu-j lure 16.
Elles sont retirées du bain;lorsqu'il faut changer le cylindre-' 7 ou lorsqu'il est devenu nécessaire d'opérer le remplacement du pot 1 lui m-même. Cette dernière opération se fait à la manière habituelle en ouvrant l'enceinte 5 sur une de ses parois, par exemple la paroi 19.
Bien entendu, on peut raccorder le compartiment de conditionnement 4 à l'ouvreau 10 au moyen d'une pipe comme dans le cas des figs III et IV. Egalement le pot peut comporter au-dessus du compartiment d'affina- ge 3 une voûte analogue à la voüte 8 de la fig. I. Dans ce cas la voûte, non représentée sur-la fig.V, comporterait des orifices pour le passage
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des électrodes et de la matière fondue venant de la dalle de préfu- sion 15.
REVENDICATIONS.
1 Un procédé pour la fabrication continue de verre.circulant à travers un ou plusieurs compartimente pour y subir successivement les opérations de fusion, d'affinage et de conditionnement, oe procé- dé consistant en ce que l'on réalise le chauffage du verre au moyen d'un chauffage extérieur maintenu à la valeur relativement modérée qui convient au conditionnement du verre, et agissant avec cette même valeur sur l'ensemble de tous les compartiments, tandis qu'on dévelop- pe un appoint de chaleur au sein du verre dans les compartiments d'af- finage et de fusion par le passage d'un courant électrique localisé dans ces compartiments.
2 Un four pour la réalisation du procédé suivant l'invention comportant une enceinte, chauffée par des flammes, à l'intérieur de laquelle est disposé l'ensemble des compartimente contenant le verre à traiter, des électrodes étant disposées à l'intérieur du oomparti- ment de fusion et d'affinage et des moyens étant prévus pour amener, au travers des parois de l'enceinte, le courant électrique destiné aux électrodes.
3 Un four suivant 2 , comportant à l'intérieur de l'enceinte plusieurs ensembles de compartiments, ces ensembles, distincts les uns des autres, étant soumis au même chauffage extérieur et étant alimentés chacun en soi en courant électrique.
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PATENT OF I N V E N T I O N. Company known as: SOCIETE ANONYME DES MANUFACTURES DES GLACES ET CHEMIQUES DE SAINT-GOBAIN, CHAUNY & OIREY. lbis, Place des Saussaies, Paris 8 - France.
PROCESS AND DEVICES FOR THE MANUFACTURE OF GLASS.
Having been the subject of a patent application in France, dated. June 7, 1944, N 401.828,
The present invention, in which Messrs P, AR BEIT, R.DUBOIS and R.LAMBERT have collaborated, relates to the manufacture of glass and relates to a process and devices for carrying out in an advantageous manner the all of the different high temperature operations which lead to obtaining the glass. It relates especially to the continuous manufacturing method in which, as is known, the glass circulates through one or more compartments in order to undergo there successively the various thermal operations involved in the manufacture of the glass.
As is known, these operations which are essentially, the melting of the raw materials, the refining of the molten materials, the conditioning or bringing the glass to the right temperature for its work, while all three requiring high temperatures, however, require different temperatures. Thus, while refining requires the highest temperature reaching or even exceeding 1450. melting begins already when the temperature exceeds 900, giving rise to what can be. call for the profusion of glass. As for the conditioning of the glass, it consists in bringing the glass back to the ambient temperature.
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fining at a more moderate temperature which is practically of the order of 1200.
We therefore generally have recourse for each of these phases of the production of the glass, either to different heating means or to the same heating means used for all the phimess, but re-. glued differently from one compartment to another.
Furthermore, it is known practice to carry out particularly vigorous heating in order to melt or refine the glass by causing two distinct heating means to act simultaneously on the glass, one inside the mass of glass and produced by passing the current. electric within this mass, the other external to this mass and produced by any suitable heating method (see process described by the applicant in its Belgian patent application of April 27, 1945, N 355,329)
The invention consists in heating the glass by means of an external heating maintained at the relatively moderate value which is suitable for conditioning the glass and acting with this same value on all of all the compartments,
while additional heat is developed within the glass in the refining and melting compartments by the passage of an electric current localized in these compartments.
Thanks to the invention, it is possible to carry out the pre-fusion, the external heating of the melting and refining compartments as well as the conditioning of the glass by a heating means, which, on the one hand, is the same for the whole. compartments and which, on the other hand, is set to the same value. In these cond-itions the heating 'can be achieved by means of a simple construction oven, since it has only one enclosure containing the three compartments and that this enclosure is practically carried, -', in any its extent, at the same temperature. As this is also a continuous process, the temperature of the enclosure, which is the same throughout its entire extent, is also constant over time.
This permanence in the heating conditions of the enclosure which contains the compartments facilitates the conduct of the heating. On the other hand, the fuel consumption is itself reduced and the conservation of the furnace is well ensured because the enclosure which surrounds all of the compartments can be formed.
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me simple and is moreover.submitted only to the temperature.relatively ',' r- "tt!., ('.". "IIi.ht moderate which must be sufficient for i; è' çompartiïent ^ .dë" ëôiid:,; iôziiëment. The 'fx' H. ..i ', ia MV: ^ dumr, * rlr' v ,, i ^^ II, r6 ', ^ tn
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The high temperatures necessary for refining or melting are in fact localized in the glass inside the corresponding compartments and practically do not influence the temperature of the walls of the enclosure.
In this way, the method according to the invention makes it possible to obtain, in continuous manufacture, by means of a simple installation and under advantageous economic conditions, a glass which, at all times of its manufacture, has been worn. at the most favorable temperature and which, by. following, when it is collected, is fine glass and at the right temperature.
Interesting results, in particular from the point of view of fuel economy, are obtained by placing in the same enclosure, that is to say by subjecting to the same external heating means, several distinct sets of compartments each allowing a separate manufacture of glass. The roof having a uniform and common heating means for all these assemblies, it is possible to obtain a different heat treatment from one assembly to another, thanks to the additional heat given electrically and which can be easily set to different values from set to set.
Certain advantages and characteristics of the invention will emerge clearly, in the description which follows, of various embodiments given by way of example. In this description, reference is made to the attached drawing which shows: Fig.I a longitudinal sectional view of a first embodiment comprising a basin similar to that of furnaces for the continuous manufacture of glass, fig. II a plan view, with partial cutouts of fig.I. according to III-III fig. IV Fig.III a plan view, with partial cut away /, of another embodiment comprising pots in which the introduction of the raw materials, the production of the glass, its refining and its withdrawal take place continuously.
Fig.IV a vertical sectional view along IV-IV of Fig.III, Fig.V a vertical sectional view of a variant ..
Fig.VI a detail view, on an enlarged scale, of the device for cooling the electrodes by circulating water shown in fig.V.
In fig.I there is shown at 1 a set of compartments
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constituting a basin, the pre-melting compartment is shown in 2, the melting and refining compartment in 3 and the conditioning compartment in 4. This basin is placed in the enclosure 5 in which the burners 6, of the inversion type, circulate flames ensuring uniform heating and at a relatively moderate temperature which is suitable to give the glass in compartment 4 the temperature favorable to the extraction or the working of the glass. This same temperature is sufficient to achieve the profusion in compartment 2. As for the high temperature necessary for compartment 3, it is obtained by passing the electric current through the mass of glass between the electrodes 7.
The heat developed by this current remains practically localized inside the mass of glass occupying the compartment 3. It is also possible, as shown in the drawing, to arrange for this purpose a vault 8 to concrirte with the other walls of the chamber. compartment 3 to the location of the high temperature in this compartment. It will be noted that the existence of such a vault, carried on its inner face at a very high temperature, is made practically possible because it is only worn on its upper face at a moderate temperature, which allows the preservation of the said vault.
During the operation of the furnace, the raw materials are introduced by the quill 9 and extracted by the quill 10.
Figs III and IV relate to the case where several assemblies 1 are arranged in the same enclosure 5 heated by burners 6, so as to benefit from a common heating for external heating to the compartments of each of the assemblies. These consist of pots 1 having, in the known manner, an intermediate partition 11 which determines inside these pots, a melting and refining compartment 3 and a conditioning compartment 4. In the lower part. - The top of this partition is provided with an orifice 12 establishing communication between these two compartments.
Electrodes 7 of the vertical type ensure the passage of the current in the compartment 3. The raw material, introduced by the openings 9, is deposited on the surface of the compartment 3, the upper part of which acts as a pre-melting zone. is exposed to the flame of the burners 6. The glass is taken out through 10 inside the pipe 13.
Thanks to the additional heat given by the electric current, we
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can differentiate, if desired, the temperature of the glass from one pot to another and in particular obviate the slight differences in heating which the flame frequently presents, especially in ovens of great length. It is also possible to obtain, in the same oven, glasses of different natures, requiring different temperatures as a result.
Fig.V shows a variant in which the raw materials 14 are pre-melted on a slab 15, the cold raw materials being placed at the top and the glass formed by fusion flowing into the compartment. refining 3 of the pot as a result of the slope of the slab. From compartment 3 the glass passes through the opening 12-into the conditioning compartment 4 from where it can be picked up through the work tube 10.
The electrodes 7 are formed by graphite cylinders held by a metal tube 16 screwed into the upper part of the cylinder and in which is established, by means of an inner tube 17 (fig.VI), a circulation of water which cools the tube 16. The protection of this tube can also be ensured by annular pieces 18 of refractory material covering the parts of the tube exposed to the flame.
It rains down the electrode in such a way that the entire graphite part is submerged and the level of the bath cuts through one of the annular elements 18. But we can also, as shown in fig.V, leave part of the graphite emerge above the glass bath. The Applicant 'has found' that this arrangement does not give rise to a detrimental attack on the graphite in its part exposed to the flame. It may be assumed that this result is due to the drastic cooling which the graphite undergoes thanks to the tubing 16, in this upper part of the electrode. ;
The electrodes receive the current through the tubu-j lure 16.
They are removed from the bath, when the cylinder 7 has to be changed or when it has become necessary to replace the pot 1 itself. This last operation is carried out in the usual manner by opening the enclosure 5 on one of its walls, for example the wall 19.
Of course, the packaging compartment 4 can be connected to the quill 10 by means of a pipe as in the case of Figs III and IV. Also, the pot can include above the refining compartment 3 a vault similar to the vault 8 of FIG. I. In this case the vault, not shown in fig.V, would have orifices for the passage
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electrodes and molten material from prefusion slab 15.
CLAIMS.
1 A process for the continuous manufacture of glass flowing through one or more compartments in order to undergo successively the operations of melting, refining and conditioning, oe process consisting in the heating of the glass with means of an external heating maintained at the relatively moderate value suitable for conditioning the glass, and acting with this same value on all of all the compartments, while additional heat is developed within the glass in the refining and melting compartments by the passage of an electric current located in these compartments.
2 An oven for carrying out the process according to the invention comprising an enclosure, heated by flames, inside which is arranged all the compartments containing the glass to be treated, electrodes being arranged inside the oomparti - Melting and refining ment and means being provided to bring, through the walls of the enclosure, the electric current intended for the electrodes.
3 A following oven 2, comprising inside the enclosure several sets of compartments, these sets, distinct from each other, being subjected to the same external heating and each being supplied in itself with electric current.