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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.