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PERFECTIONNEMENTS AUX FOURS A BASSIN POUR LA FABRICATION DU VERRE
La présente invention se rapporte à la fabrication continue du ver- re ou des matières vitreuses dans un four à bassin.
On sait que dans cette fabrication, on réalise en trois zones suc- cessives spécialisées du four, d'une part l'élaboration du verre brut par la fusion des constituants et leurs réactions, d'autre part l'évacua- tion des gaz en vue de l'affinage du verre, et enfin le refroidissement du verre fondu jusqu'à la température convenable pour son travail par coulée, cueillage, évacuation par feeder, etc...
Pour réaliser l'augmentation de température nécessaire au dégazage du verre et à l'évacuation des gaz en vue de son affinage,on a déjà pro- posé d'appliquer à la zone d'affinage, de préférence délimitée sous forme d'un compartiment ou d'une cellule, des moyens de chauffage parti- culiers. Notamment, la Demanderesse a déjà proposé d'utiliser dans le compartiment d'affinage le chauffage électrique par effet Joule, avec électrodes noyées, seul ou en combinaison avec un chauffage de surface.
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Les électrodes peuvent être par exemple horizontales ou verticales, voisines de la surface libre ou du fond du bain.
La présente invention a pour objet une disposition permettant d'é- viter tous mouvements de retour, vers le bassin de fusion, du verre déjà affiné contenu dans la cellule ou le compartiment d'affinage ou, vers la cellule ou compartiment d'affinage, du verre déjà refroidi con- tenu dans le compartiment de refroidissement. En effet ces mouvements de retour tendent à diminuer la qualité du verre en ne permettant plus qu'un affinage désordonné, et sont la cause d'une augmentation inutile de la dépense en calories, laquelle devient de leur fait nettement supé- rieure à celle qu'exigerait la simple élaboration du verre.
La présente invention, relative aux fours à bassin pour la fabri- cation continue du verre qui comportent une ou plusieurs cellules ou compartiments d'affinage chauffés électriquement par effet Joule, con- siste en ce que, pour le passage du verre fondu d'un compartiment au suivant, on prévoit dans le compartiment d'amont, un ou plusieurs con- duits disposés au-dessous de la surface libre du bain de verre et dont la section droite totale est suffisamment faible pour assurer au verre qui s'écoule du fait du prélèvement, une vitesse suffisamment grande pour qu'aucun courant en sens inverse ne puisse s'établir.
Les conduits ainsi disposés entre les compartiments permettent le passage du verre d'un compartiment au suivant tout en s'opposant au retour du verre d'un compartiment postérieur à un compartiment antérieur sous l'action des courants de convection.
On sait que, d'une façon générale, la naissance de courants de convection est inévitable dans une masse de verre en fusion à chauffage localisé en qu'elle est nécessaire pour réaliser l'homogénéité des bains, en particulier dans la cellule ou le compartiment d'affinage dont le rôle est de délier au compartiment de travail un verre exempt de bulles gazeuses et parfaitement homogène. Le perfectionnement visé ne s'oppose pas aux courants de convection utiles à l'intérieur du compartiment d'af- finage mais barre les courants de retour entre les compartiments voisins, qui seraient dus à la convection.
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La Demanderesse a constaté qu'il est avantageux d'utiliser des conduits dont la section est telle que la vitesse moyenne du verre en- gendrée par le prélèvement soit, entre le compartiment d'affinage et le compartiment de refroidissement, de l'ordre de 1 centimètre par seconde ou supérieure et, entre le compartiment de fusion et le compartiment d'affinage, de l'ordre de quelques millimètres par seconde ou supérieure.
Suivant une autre caractéristique de l'invention on rend réglable le débit de ces conduits, en prévoyant en particulier la possibilité de régler leur section. En effet, on peut être amené, suivant le programme de fabrication, à augmenter ou à diminuer la quantité de verre présente dans la cellule d'affinage sans interrompre la production du verre brut dans le compartiment de fusion. D'autre part, on peut être amené à fai- re varier momentanément la quantité de verre affiné présente dans le ou les compartiments de travail sans faire diminuer la masse du bain d'affinage.
En particulier, on peut, comme la Demanderesse l'a proposé, munir le four de plusieurs cellules d'affinage alimentées par un bassin de fusion commun, ces cellules permettant d'incorporer aux bains respec- tifs d'affinage des additions qui leur confèrent des couleurs ou des natures différentes. De même il existe de nombreux fours à plusieurs compartiments partiels de travail. L'obturation totale ou partielle des conduits intermédiaires permet d'alimenter respectivement toutes les cellules ou tous les compartiments partiels suivant le régime qui con- vient à chacun d'eux d'après le programme de fabrication.
L'invention comprend également la constitution des conduits eux- mêmes.
La Demanderesse a constaté qu'il est possible d'exécuter ces con- duits sous la forme de tubes de section transversale réduite, de préfé- rence cylindrique, rapportée, engagea dans l'épaisseur des parois des deux compartiments à raccorder. Les tubes peuvent être exécutés par exemple en un réfractaire de très haute qualité notamment sous la forme d'une pièce obtenue par coulée ou encore en graphite. Dans ce dernier cas, il est avantageux de revêtir, sur sa surface extérieure en contact avec l'atmosphère, le tube, de graphite d'un manchon, par exemple en ma- tière réfractaire ,qui l'isole thermiquement et le met à l'abri de l'oxy- dation. Les conduits ainsi constitués peuvent être facilement enlevés
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et remplacés, même en laissant le verre fondu dans les bassins.
Dans ce cas, on solidifie, selon un procédé connu, le verre autour de la ré- gion intéressée, en y plongeant des tubes métalliques parcourus par un courant d'eau froide.
Le dessin annexé représente schématiquement à titre d'exemple non limitatif deux modes de réalisation de l'invention. Sur ce dessin :
La fig. 1 représente un four à trois compartiments séparés, avec dispositif de réglage de la section des conduits et par suite des débits;
La fig. 2 représente un four à trois compartiments avec conduits cylindriques ;
La fige 3 représente un conduit de communication formé par un tube en graphite avec un manchon protecteur.
La fig. 1 représente schématiquement en coupe longitudinale par- tielle un four continu de verrerie et montre la partie finale du compar- timent de fusion 1, la cellule d'affinage 2 et une partie du comparti- ment de refroidissement 3. Les compartiments 1 et 2 sont reliés par le conduit 4, les compartiments 2 et 3 par le conduit 5, les conduits 4 et 5 ayant des sections transversales réduites par rapport à la section droite de la cellule. Le conduit 4 dans l'exemple considéré est situé à un niveau tel par rapport au niveau normal du verre dans la cellule d'affinage 2, que le niveau du bain 6 dans le compartiment de fusion 1 est au-dessus du niveau du bain 7 dans la cellule d'affinage 2.
Le conduit 5 est disposé de même, de façon.telle par rapport au niveau normal du verre dans le compartiment de refroidissement 3, que le niveau du bain 7 dans la cellule d'affinage 2 est au-dessus du niveau du bain 8 dans le compartiment de refroidissement 3.
Les conduits 4 et 5 sont pourvus dans leur plan inférieur d'orifi- ces 10 et 11 dont les axes sont verticaux.
La cellule d'affinage 2 est chauffée électriquement au moyen, par exemple, d'électrodes horizontales, ou par des électrodes verticales 9 comme représenté.
Le verre brut du bain 6, produit dans le compartiment 1 par la fu- sion et les réactions des constituants, s'écoule par le conduit 4 dans
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le compartiment 2 où il se mêle au bain d'affinage 7 ; le verre du bain d'affinage 7 arrive par le conduit 5 au bain 8 du compartiment de travail 3. Au fond du compartiment 2 sont motéesles électrodes 9 qui traversent des boîtes d'étanchéité non représentées et qui pénètrent jusqu'à une hauteur réglable dans le bain 7, pour y amener le courant électrique qui par effet Joule provoque l'élévation de température du bain, nécessaire pour son affinage. On n'a représenté que deux électro- des verticales, mais les électrodes peuvent évidemment être en plus grand nombre.
Pour permettre le réglage du débit de verre fondu par les conduits et 5, les ouvertures 10 et 11 peuvent être plus ou moins obturées par des organe s correspondants 12 et 13. Les ouvertures 10 et 11 peuvent être de section allongée et dans ce cas les organes 12 et 13 sont en forme de registres plats, ou peuvent avoir une section circulaire, les organes 12 et 13 étant alors en forme de poinçons comme illustré. Ces organes d'obturation 12 et 13 peuvent être commandés par un dispositif mécanique convenable non représenté, pour le réglage du débit de verre fondu dans les conduits 4 et 5 suivant le programme de fabrication. Par suite de la chute du verre s'écoulant d'un compartiment dans le suivant, toute possibilité du retour du courant de verre est exclus.
Il est à remarquer que même si les orifices étaient noyés, tout re- tour en arrière d'une partie du verre à travers les conduits serait im- possible en raison de la faible section de ceux-ci, la vitesse du verre qui les traverse étant supérieure à celle des courants de convection é- ventuels et pouvant, en particulier, répondre à la condition de vitesse indiquée ci-dessus.
Dans la fig. 2, les trois compartiments de fusion, d'affinage et de travail sont désignés respectivement par les références 14, 15, 16 ; ils sont réunis par les conduits 17 et 18 de faible section, chacun d' eux étant exécuté d'une seule pièce, en un produit réfractaire. Ces conduits sont plaSés en dessous de la surface libre des bains 19, 20 et 21, Par suite de leur faible section, les conduits 17 et 18 livrent passage à un courant de verre relativement rapide de l'amont à l'aval,
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courant qui s'oppose au retour en arrière du verre.
Cette disposition a en outre l'avantage d'empêcher le passage éventuel des constituants non fondus qui flottent sur le bain de fusion 19, dans le compartiment d'affinage 15, et celui des mousses qui peuvent se former à la surface libra du bain d'affinage 20, par suite du dégagement gazeux provoqué par le chauffage intense dû au passage du courant électrique entre les électrodes 22, dans le compartiment de travail 18.
Dans la fig. 3, la tube en graphite 23 forme la partie intérieure en contact avec le verre fondu d'un conduit de communication de section est récite entre deux compartiments successifs. Le tube 23/revêtu d'un manchon 24 en produit réfractaire, destiné à le protéger d'une oxydation éventuelle par l'air ambiant et à le calorifuger. L'utilisation d'un tube en graphite ainsi calorifugé présente l'avantage d'uniformiser les températures en tous les points du conduit et d'éviter toute tendance à la formation de courants de convection.
REVENDICATIONS.
1. Un perfectionnement aux fours à bassin pour la fabrication con- tinue du verre, ou des matières vitreuses, qui comportent une ou plusieurs cellules ou compartiments d'affinage chauffés électriquement par effet Joule au moyen d'électrodes prévues dans le bain de la ou des dites cel- lules ou compartiments, ce perfectionnement consistant en ce que pour le passage du verre fondu d'un compartiment au suivant , on prévoit dans le compartiment d'amont un ou plusieurs conduits disposés au-dessous de la surface libre du bain et dont la section droite est suffisamment faible pour assurer au verre, qui s'écoule du fait du prélèvement, une vitesse suffisamment grande pour qu'aucun courant en sens inverse ne puisse s'établir, c'est-à-dire supérieure à la vitesse des courants de convec- tion d'un compartiment d'aval à un compartiment d'amont.
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IMPROVEMENTS IN BASIN OVENS FOR GLASS MANUFACTURING
The present invention relates to the continuous manufacture of glass or vitreous materials in a basin oven.
It is known that in this production, three specialized successive zones of the furnace are carried out, on the one hand the production of the raw glass by the melting of the constituents and their reactions, on the other hand the evacuation of the gases in view of the refining of the glass, and finally the cooling of the molten glass to the temperature suitable for its work by casting, picking, evacuation by feeder, etc ...
In order to achieve the increase in temperature necessary for the degassing of the glass and for the evacuation of the gases for its refining, it has already been proposed to apply to the refining zone, preferably delimited in the form of a compartment or of a cell, special heating means. In particular, the Applicant has already proposed to use in the refining compartment electric heating by the Joule effect, with embedded electrodes, alone or in combination with surface heating.
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The electrodes can be for example horizontal or vertical, close to the free surface or to the bottom of the bath.
The object of the present invention is an arrangement which makes it possible to avoid any return movements, towards the melting basin, of the glass already refined contained in the cell or the refining compartment or, towards the cell or refining compartment, already cooled glass in the cooling compartment. In fact, these return movements tend to reduce the quality of the glass by allowing only a disorderly refining, and are the cause of an unnecessary increase in the expenditure in calories, which thereby becomes clearly greater than that which 'would require the simple elaboration of glass.
The present invention, relating to basin furnaces for the continuous manufacture of glass which comprise one or more refining cells or compartments electrically heated by the Joule effect, consists in that, for the passage of molten glass from a compartment in the next compartment, there is provided in the upstream compartment, one or more conduits disposed below the free surface of the glass bath and whose total cross section is sufficiently small to ensure the glass which flows from the fact of the sample, a speed sufficiently high so that no current in the opposite direction can be established.
The conduits thus arranged between the compartments allow the passage of glass from one compartment to the next while preventing the return of the glass from a rear compartment to a front compartment under the action of convection currents.
We know that, in general, the birth of convection currents is inevitable in a mass of molten glass with localized heating in which it is necessary to achieve the homogeneity of the baths, in particular in the cell or the compartment. refining whose role is to loosen a glass free of gas bubbles and perfectly homogeneous from the working compartment. The improvement aimed at does not oppose the useful convection currents inside the refining compartment but bars the return currents between the neighboring compartments, which would be due to the convection.
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The Applicant has observed that it is advantageous to use conduits whose section is such that the average speed of the glass generated by the sample is, between the refining compartment and the cooling compartment, of the order of. 1 centimeter per second or more and, between the melting compartment and the refining compartment, of the order of a few millimeters per second or more.
According to another characteristic of the invention, the flow rate of these ducts is made adjustable, in particular by providing for the possibility of adjusting their section. In fact, it may be necessary, depending on the production program, to increase or decrease the quantity of glass present in the refining cell without interrupting the production of raw glass in the melting compartment. On the other hand, it may be necessary to temporarily vary the quantity of refined glass present in the working compartment or compartments without reducing the mass of the refining bath.
In particular, it is possible, as the Applicant has proposed, to provide the furnace with several refining cells supplied by a common melting tank, these cells making it possible to incorporate into the respective refining baths additions which give them additions. different colors or natures. Likewise, there are many ovens with several partial working compartments. The total or partial closure of the intermediate conduits makes it possible to supply respectively all the cells or all the partial compartments according to the regime which is appropriate for each of them according to the production program.
The invention also comprises the constitution of the conduits themselves.
The Applicant has found that it is possible to execute these conduits in the form of tubes of reduced cross section, preferably cylindrical, attached, engaged in the thickness of the walls of the two compartments to be connected. The tubes can be made, for example, from a very high quality refractory, in particular in the form of a part obtained by casting or else in graphite. In the latter case, it is advantageous to coat the tube, on its outer surface in contact with the atmosphere, with graphite with a sleeve, for example made of a refractory material, which thermally insulates it and puts it at the temperature. free from oxidation. The ducts thus formed can be easily removed
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and replaced, even leaving the molten glass in the basins.
In this case, according to a known process, the glass is solidified around the region of interest, by immersing therein metal tubes traversed by a current of cold water.
The appended drawing shows schematically by way of nonlimiting example two embodiments of the invention. On this drawing :
Fig. 1 shows an oven with three separate compartments, with a device for adjusting the section of the ducts and consequently the flow rates;
Fig. 2 shows a three-compartment oven with cylindrical ducts;
Fig. 3 represents a communication duct formed by a graphite tube with a protective sleeve.
Fig. 1 schematically represents in partial longitudinal section a continuous glass furnace and shows the final part of the melting compartment 1, the refining cell 2 and a part of the cooling compartment 3. The compartments 1 and 2 are connected by conduit 4, compartments 2 and 3 by conduit 5, conduits 4 and 5 having reduced cross sections compared to the cross section of the cell. The duct 4 in the example considered is located at such a level with respect to the normal level of the glass in the refining cell 2, that the level of the bath 6 in the melting compartment 1 is above the level of the bath 7 in the refining cell 2.
The duct 5 is arranged in the same way, so with respect to the normal level of the glass in the cooling compartment 3, that the level of the bath 7 in the refining cell 2 is above the level of the bath 8 in the cooling compartment. cooling compartment 3.
The conduits 4 and 5 are provided in their lower plane with orifices 10 and 11, the axes of which are vertical.
The refining cell 2 is heated electrically by means, for example, of horizontal electrodes, or by vertical electrodes 9 as shown.
The raw glass from bath 6, produced in compartment 1 by the fusion and the reactions of the constituents, flows through line 4 into
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compartment 2 where it mixes with the refining bath 7; the glass of the refining bath 7 arrives through the pipe 5 to the bath 8 of the working compartment 3. At the bottom of the compartment 2 are motéesles the electrodes 9 which pass through sealing boxes not shown and which penetrate to an adjustable height in the bath 7, to bring there the electric current which by Joule effect causes the temperature rise of the bath, necessary for its refining. Only two vertical electrodes have been shown, but the electrodes can obviously be in greater number.
To allow adjustment of the flow rate of molten glass through the conduits and 5, the openings 10 and 11 can be more or less closed by corresponding members 12 and 13. The openings 10 and 11 can be of elongated section and in this case the openings. members 12 and 13 are in the form of flat registers, or may have a circular section, the members 12 and 13 then being in the form of punches as illustrated. These closure members 12 and 13 can be controlled by a suitable mechanical device, not shown, for adjusting the flow rate of molten glass in the conduits 4 and 5 according to the production program. As a result of the fall of the glass flowing from one compartment into the next, any possibility of the return of the glass stream is excluded.
It should be noted that even if the orifices were flooded, any return back of part of the glass through the conduits would be impossible because of the small section of these, the speed of the glass passing through them. being greater than that of the possible convection currents and being able, in particular, to meet the speed condition indicated above.
In fig. 2, the three melting, refining and working compartments are designated respectively by the references 14, 15, 16; they are joined by conduits 17 and 18 of small section, each of them being made in one piece, in a refractory product. These conduits are placed below the free surface of the baths 19, 20 and 21, As a result of their small section, the conduits 17 and 18 provide passage to a relatively fast glass current from upstream to downstream,
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current which opposes the return of the glass.
This arrangement also has the advantage of preventing the possible passage of unmelted constituents which float on the molten bath 19, into the refining compartment 15, and that of the foams which may form at the free surface of the bath. refining 20, as a result of the release of gas caused by the intense heating due to the passage of electric current between the electrodes 22, in the working compartment 18.
In fig. 3, the graphite tube 23 forms the inner part in contact with the molten glass of a section communication duct is recited between two successive compartments. The tube 23 / coated with a sleeve 24 of refractory product, intended to protect it from possible oxidation by the ambient air and to insulate it. The use of a graphite tube thus insulated has the advantage of making the temperatures uniform at all points of the duct and of avoiding any tendency for the formation of convection currents.
CLAIMS.
1. An improvement in tank furnaces for the continuous manufacture of glass, or vitreous materials, which comprise one or more refining cells or compartments electrically heated by the Joule effect by means of electrodes provided in the bath of the or said cells or compartments, this improvement consisting in that for the passage of the molten glass from one compartment to the next, one or more conduits are provided in the upstream compartment, arranged below the free surface of the bath and the cross section of which is small enough to ensure the glass, which flows due to the sampling, a sufficiently high speed so that no current in the opposite direction can be established, that is to say greater than the speed convection currents from a downstream compartment to an upstream compartment.