la SOCIETE ANONYME DES MANUFACTURES DES GLACES ET PRODUITS CHIMIQUES DE
SAINT-GOBAIN, CHAUNY ET CIREY, résidant à PARISo
PROCEDE ET DISPOSITIF DE TREMPE D'OBJETS EN VERRE, POUR LEUR CONFERER UNERESISTANCE MAXIMUM AUX CHOCS ET BRUSQUES ECARTS DE TEMPERATURE, AINSI QU'AUCONTACT DIRECT DES FLAMMES ET CORPS CHAUDS.
(ayant fait l'objet d'une demande de brevet déposée en Italie le 11 mars 1953 aux noms de A. Quentin
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Le problème, consistant à obtenir une trempe énergique sur des objets en verre ayant un bas coefficient de dilatation, résistant au feu
où à la flamme directe, a fait jusqu'à présent l'objet d'études sans arriver à des résultats pratiques.
Les objets en verre à base de borosilicates utilisés pour la cuisine et la table, généralement connus sous le nom "PYREX", se rompent facilement, surtout aux bords, même s'ils sont soumis à des chocs légers,
et une plaque isolante doit les protéger du contact direct de la flamme.
La présente invention, fruit de longues expériences, a résolu industriellement le problème; elle concerne le procédé et l'appareillage qui permettent d'obtenir de la verrerie culinaire, des assiettes,des ustensiles, etc... résistant aux chocs mécaniques et thermiques et qui présentent une rupture (qui a lieu seulement avec des chocs de violence exceptionnelle) caractérisée par des fragments minimes, similaires à ceux des feuilles de verre trempées de sécurité, rupture qui ne se produit en aucun cas sous l'action directe des flammes.
La présente invention concerne également d'autres perfectionnements pour la trempe d'objets présentant des zones de section variable, comme par exemple les isolateurs, ou parties d'isolateurs.
Conformément à l'invention, les objets en verre à bas coefficient de dilatation sont, alors que le verre est à l'état dit critique, prépâteux, déplacés très rapidement, tandis qu'on leur fait subir les trois opérations suivantes : uniformisation de leur température,trempe proprement dite, puis équilibrage et stabilisation du degré de trempe.
La trempe proprement dite est de préférence exécutée, devant
des appareils de projection (ou d'aspiration) d'air sous forme subdivisée, les jets ou filets d'air étant, en règle générale, dirigés perpendiculairement vers la ou les surfaces de l'objet.
Pendant leur transport et leur traitement, la sustentation des objets- est assurée avec interposition de tissu de verre entre les objets
et leur support.
Dans certains cas, notamment pour des objets présentant des épaisseurs variables et des formes allongées, la trempe est de préférence exécutée sur les objets suspendus et maintenus en rotation autour de leur axe.
Dans la composition du verre pair la confection des objets auxquels s'applique l'invention, la teneur en silice doit atteindre , en règle générale, 80 % alors que le bore doit représenter environ 13% et le nitrate
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Selon un mode de réalisation de l'invention, l'objet en verre sera extrait du moule à l'état, dit critique, prépâteux du verre, et sera détaché du moule avec les précautions indiquées plus loin, et transporté très rapidement et sans être déformé à l'appareil de trempe attenant. Dans les machines automatiques tournantes, de fabrication, l'extraction peut se faire au troisième ou au quatrième poste du moule formateur.
Ainsi l'objet en verre, s'il est de forme ronde ou même ovale
et s'il a une épaisseur uniforme, pourra passer, tout en conservant une certaine uniformité de chaleur dans ses diverses parties, directement
sur le transporteur continu qui le portera au poste de refroidissement.
En règle générais ce transporteur sera revêtu extérieurement de tissu de verre à larges mailles, dans le double but d'éviter à l'objet de verre chaud de s'attacher au support et d'en prendre l'empreinte à ses points de contact avec lui. Le dit tissu de verre à larges mailles a de plus pour but de permettre l'arrivée de l'air (ou autre fluide de trempe) contre
la surface d'appui de l'objet de verre sur le transporteur dans la phase suivante de refroidissement (trempe). Le verre passera donc sur le même transporteur au refroidissement brusque déterminé par des courants d'air
(ou d'autre fluide, par exemple l'acide carbonique) projeté ou soufflé ou aspiré. Après cette opération, il est prévu un stationnement éventuel de
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régler les tensions internes, d'une manière permanente.
La température du dit four et le temps de stationnement de l'objet en verre dépendent du type d'objet, de sa forme et de son épaisseur ainsi que de l'emploi auquel il est destiné.
L'opération de refroidissement de l'objet en verre, dénommée trempe, étant destinée à soustraire au verre même, dans le minimum de temps possible, le plus grand nombre de calories, peut se faire soit en enveloppant l'objet de courants d'air provenant de perforations ou de tuyaux rapprochés et tenus en mouvement relatif par rapport à l'objet, soit en aspirant l'air qui s'est échauffé au contact du verre, ou bien, par
un système mixte d'aspiration et de distribution de fluide, qui,pour
des objets déterminés, est celui qui a donné dans la pratique les meil-
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ple, on les fera tourner autour de leur axe en les tenant suspendus à un crochet revêtu de tissu de verre et déplacé par le transporteur continu.
Le cas de l'isolateur n'est pas limitatif, car l'on peut traiter de la même façon d'autres objets en verre de forme allongée, comme par exemple niveau d'eau ou de chaudières, ou toit autre objet pouvant être aisément suspendu en position verticale. Pour prévenir ou réduire l'allongement pendant l'opération de chauffage de certaines parties des objets, par exemple de la base d'un isolateur ou d'un tube de niveau, celles-ci pourront être garnies à l'aide de rubans de verre appropriés.
La rotation autour de l'axe prévue dans le cas de l'isolateur, peut être remplacée par un mouvement relatif équivalent communiqué aux organes amenant ou aspirant l'air, ou autre fluide.
Une variante de l'invention consiste à utiliser des verres recuits en les portant graduellement, dans un four électrique approprié, à l'état prépâteux, les soumettant alors à l'action brusque de jets d'air,
et les réchauffant ensuite éventuellement pour en équilibrer et stabiliser les tensions permanentes. On a toutefois constaté que les meilleurs résultats s'obtiennent en traitant les objets en verre dès leur sortie
du moule, donc avec un noyau plus chaud que les parois extérieures lors
du refroidissement. L'extraction rapide peut se faire en employant des outils revêtus de tissu de verre.
Dans les dessins annexés, on a représenté schématiquement quelques formes de dispositifs pour la réalisation du procédé de l'invention.
Les figures 1 et 2 montrent schématiquement une première forme de réalisation pour le traitement de la trempe d'objets plans, tels que des assiettes, casseroles et similaires en verre borosilicaté :
La figure 3 représente le schéma d'une installation de traitement pour la trempe d'objets creux d'une certaine hauteur par rapport à leur diamètre, également faits en verre borosilicaté, comme par exemple des verres à boire; La figure 4 est une variante, à plus grande échelle, du dispositif de la figure 3; et,
Les figures 5, 6 et 7 représentent respectivement en plan, en vue latérale et en section transversale, le dispositif de traitement pour la trempe d'objets de forme allongée, comme par exemple des isolateurs en verre.
En se référant aux figures 1 et 2 :
Le dispositif illustré permet de faire subir aux objets P de verre, par exemple des assiettes, trois opérations, savoir :
1. - l'uniformisation préliminaire de la température qui est effectuée dans le four 1;
2. - la trempe proprement dite qui est réalisée grâce au dispositif de distribution d'air indiqué en 2 conjugué avec le caisson aspirant 3 qui surmonte la bande transporteuse 4 portant les objets P;
3. - L'équilibrage des tensions qui est exécuté dans le four 5.
Les plats en verre P sont amenés par le plan incliné 6 sur la bande transporteuse sans fin 4 portée par deux poulies 7 et 7' dont la première, motrice, est commandée par le moteur M.
A la sortie du four d'équilibrage 5, les plats sont déchargés par exemple à l'aide du plan incliné 8.
Si l'on se réfère aux figures 3 et 4, illustrant la trempe des verres à boire indiqués par B dans le dessin :
4 indique une bande transporteuse qui passe sur une poulie motri-
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La bande permet d'amener en continu d'un mouvement synchronisé les verres entre des moules distribuant de l'air, lesquels moules viennent automatiquement se placer extrêmement près des gobelets à tremper et qui sont encore chauds.
Ces moules pourront souffler ou aspirer l'air réparti en jets très proches de la surface des gobelets en verre, de l'intérieur et/ou de l'extérieur de ceux-ci.
Dans ce but, on prévoit deux dispositifs continus, 31'un disposé
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l'autre en dessous de cette file.
Ces dispositifs continus sont indiqués respectivement par 9 et
10.
Le dispositif 9 porte des moules 11 venant se placer à l'extérieur des verres B, tandis qu'en même temps un élément central 11' (figuier) vient se placer automatiquement à l'intérieur et dans l'axe du verre. Les deux parties 11 et 11' sont perforées de façon à diriger respectivement vers la face extérieure et vers la face intérieure de la paroi du verre des jets subdivisés d'air, dirigés perpendiculairement aux dites faces.
Selon l'invention, on pourrait faire tourner ces parties, 11 et il' autour de leur axe XX pendant le soufflage des verres.
L'air soufflé (ou aspiré) arrive par le tube 12 et se subdivise dans les tubulures secondaires 12' et 12" pour aller dans les parties 11
et 11'. Le dispositif inférieur 10 porte des organes soufflants 13 en forme de disque, qui reçoivent l'air des tubes 14 et le dirige suivant des jets subdivisés par la paroi perforée 13' de manière à frapper normalement le fond des gobelets B.
Les chaînes sans fin 9 et 10 passent sur des poulies 15-16 et
17-18, et chacune d'elles est commandée de manière à se mouvoir d'un mouvement synchrone du mouvement d'avancement du tapis transporteur 4.
Le tapis 4 est revêtu extérieurement de tissu de verre à larges
mailles.
En référence aux figures 5 à 7, illustrant la trempe de corps allongés comme par exemple les isolateurs 1 :
Les isolateurs 1 sont suspendus verticalement par l'une de leurs extrémités à un crochet 20 (ou à une bride) revêtu dans ses points de contact, de tissu de verre.
Les crochets 20 sont soutenus par un support à articulations
21 faisant partie d'une chaîne sans fin 22 qui passe sur deux roues 23-23' dont la roue 23' est motrice et commandée par le moteur M par l'intermédiaire de l'engrenage à roues d'angle 24.
25 est un petit arbre sur lequel est calé un pignon denté 26,
et qui tourne librement par rapport au support 21 dans lequel il est monté et sur lequel il fait saillie; ce petit arbre 25 se termine par un oeillet 27 dans lequel est engagé le crochet 20.
Dans la zone où se produit la trempe et devant la chaîne 22 correspondante, est disposée une crémaillère 28 qui fait tourner les pignons
26 et par conséquent les isolateurs qui y sont suspendus, tandis que les isolateurs tout en tournant passent devant la batterie des souffleurs
(indiqués en 3 dans la figure 6).
Selon l'invention, des bouches de soufflage 29 sont prévues devant la zone de plus grand diamètre, et par conséquent de plus grande épaisseur, des isolateurs; tandis que devant les extrémités de ceux-ci,
qui ont un plus petit diamètre, sont disposées des bouches d'aspiration
30 (voir figure-7).
L'air peut être soufflé par les bouches 29 en même temps qu'il est aspiré par les bouches 30, ou bien le soufflage peut être intermittent, mais à cadence rapide, et l'aspiration effectuée pendant les intervalles du soufflage.
On n'a pas représenté sur le dessin, dans un souci de simplifi-cation, les fours pro- et post- trempe (indiqués dans les figures 1 e t 2) qui seront également appliqués ici.
Le four post- trempe peut être utilisé indépendamment du système continu; il peut être placé dans des locaux séparés et employé, dans certains cas, plusieurs jours ou plusieurs heures après les opérations de trempe. Le traitement, dans ce four, peut être réalisé dans un court laps de temps, ou avec de longues pauses, à des températures établies d'avance qu'on déterminera dans chaque cas selon la forme et l'épaisseur de l'objet et l'emploi auquel il est destiné.
On peut également prévoir une immersion rapide dans des huiles, des sels fondus, etc... pour refroidir le verre, sans pour cela sortir du domaine de l'invention.
REVENDICATIONS.
1. - Des objets trempés en verre à bas coefficient de dilatation, en particulier des objets de cuisine ou/et de table, présentant un maximum de résistance aux écarts brusques de température et au contact direct de flammes et/ou de corps très chauds, ainsi qu'aux chocs, et donnant une rupture en petits fragments si les objets étaient soumis à des chocs de violence exceptionnelle.
THE SOCIETE ANONYME DES MANUFACTURES DES GLACES AND CHEMICALS OF
SAINT-GOBAIN, CHAUNY ET CIREY, residing in PARISo
PROCESS AND DEVICE FOR TEMPERING GLASS OBJECTS, TO CONFER THEM MAXIMUM RESISTANCE TO SHOCKS AND Sudden TEMPERATURE DIFFERENCES, AS WELL AS DIRECT CONTACT OF FLAMES AND HOT BODIES.
(having been the subject of a patent application filed in Italy on March 11, 1953 in the names of A. Quentin
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The problem of obtaining a vigorous tempering on glass objects having a low coefficient of expansion, resistant to fire
where by direct flame, has so far been the subject of studies without arriving at practical results.
Borosilicate-based glassware used for cooking and dining, generally known as "PYREX", break easily, especially at the edges, even if subjected to light impacts,
and an insulating plate must protect them from direct contact with the flame.
The present invention, the fruit of long experience, has industrially solved the problem; it concerns the process and the apparatus which make it possible to obtain culinary glassware, plates, utensils, etc ... resistant to mechanical and thermal shocks and which exhibit rupture (which only takes place with shocks of exceptional violence ) characterized by minimal fragments, similar to those of toughened safety glass sheets, breaking which does not occur under any direct action of flames.
The present invention also relates to other improvements for the hardening of objects having areas of variable cross-section, such as for example insulators, or parts of insulators.
According to the invention, the glass objects with a low coefficient of expansion are, while the glass is in the so-called critical state, prepaste, moved very quickly, while they are subjected to the following three operations: standardization of their temperature, actual quenching, then balancing and stabilization of the quenching degree.
The actual quenching is preferably carried out, before
devices for projecting (or sucking) air in subdivided form, the jets or streams of air being, as a general rule, directed perpendicularly towards the surface or surfaces of the object.
During their transport and their treatment, the sustenance of the objects is ensured with the interposition of glass fabric between the objects
and their support.
In certain cases, in particular for objects having variable thicknesses and elongated shapes, the quenching is preferably carried out on the objects suspended and kept in rotation around their axis.
In the composition of the glass even the making of the objects to which the invention applies, the silica content must reach, as a general rule, 80% while the boron must represent about 13% and the nitrate
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According to one embodiment of the invention, the glass object will be extracted from the mold in the so-called critical state, pre-pasty of the glass, and will be detached from the mold with the precautions indicated below, and transported very quickly and without being deformed at the adjoining quenching device. In automatic rotating machines, the extraction can be done at the third or fourth station of the forming mold.
Thus the glass object, if it is round or even oval in shape
and if it has a uniform thickness, will be able to pass, while maintaining a certain uniformity of heat in its various parts, directly
on the continuous conveyor which will take it to the cooling station.
As a rule, this carrier will be coated on the outside with large mesh glass fabric, with the double aim of preventing the hot glass object from attaching to the support and taking the imprint at its points of contact with him. The said glass fabric with wide mesh is also intended to allow the arrival of air (or other quenching fluid) against
the bearing surface of the glass object on the conveyor in the following cooling phase (tempering). The glass will therefore pass on the same conveyor with sudden cooling determined by drafts.
(or other fluid, for example carbonic acid) projected or blown or sucked. After this operation, a possible parking of
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regulate internal tensions permanently.
The temperature of said furnace and the parking time of the glass object depend on the type of object, its shape and its thickness as well as the use for which it is intended.
The operation of cooling the glass object, called tempering, being intended to remove from the glass itself, in the minimum possible time, the greatest number of calories, can be done either by enveloping the object in currents of air coming from perforations or pipes close together and kept in relative movement with respect to the object, either by sucking in the air which has heated up in contact with the glass, or, by
a mixed fluid suction and distribution system, which, for
determined objects, is the one who in practice has given the best
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ple, they will be rotated around their axis by holding them suspended from a hook covered with glass cloth and moved by the continuous conveyor.
The case of the insulator is not limiting, because other elongated glass objects can be treated in the same way, such as for example water level or boiler level, or another object roof that can be easily suspended in vertical position. To prevent or reduce the elongation during the heating operation of certain parts of the objects, for example of the base of an insulator or of a level tube, these can be lined with glass ribbons appropriate.
The rotation around the axis provided in the case of the insulator can be replaced by an equivalent relative movement communicated to the members bringing in or sucking in air, or other fluid.
A variant of the invention consists in using annealed glasses by gradually bringing them, in a suitable electric furnace, to the pre-pasty state, then subjecting them to the sudden action of air jets,
and then reheating them if necessary to balance and stabilize the permanent tensions. However, it has been found that the best results are obtained by treating glass objects as soon as they come out.
of the mold, therefore with a core hotter than the outer walls during
cooling. Rapid extraction can be accomplished using tools coated with glass cloth.
In the accompanying drawings, there is schematically shown some forms of devices for carrying out the process of the invention.
Figures 1 and 2 show schematically a first embodiment for the treatment of hardening of flat objects, such as plates, saucepans and the like made of borosilicate glass:
FIG. 3 represents the diagram of a treatment installation for tempering hollow objects of a certain height relative to their diameter, also made of borosilicate glass, such as, for example, drinking glasses; FIG. 4 is a variant, on a larger scale, of the device of FIG. 3; and,
FIGS. 5, 6 and 7 represent respectively in plan, in side view and in cross section, the treatment device for the toughening of elongated objects, such as for example glass insulators.
Referring to Figures 1 and 2:
The device illustrated makes it possible to subject the glass objects P, for example plates, to three operations, namely:
1. - the preliminary standardization of the temperature which is carried out in the oven 1;
2. - the actual hardening which is carried out by means of the air distribution device indicated at 2 combined with the suction box 3 which surmounts the conveyor belt 4 carrying the objects P;
3. - The balancing of the tensions which is carried out in the furnace 5.
The glass dishes P are brought by the inclined plane 6 on the endless conveyor belt 4 carried by two pulleys 7 and 7 ', the first of which, driving, is controlled by the motor M.
On leaving the balancing oven 5, the dishes are unloaded for example using the inclined plane 8.
Referring to Figures 3 and 4, illustrating the tempering of the drinking glasses indicated by B in the drawing:
4 indicates a conveyor belt which passes over a motor pulley.
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The belt allows the glasses to be brought continuously in a synchronized movement between molds distributing air, which molds automatically come to be placed extremely close to the dip cups and which are still hot.
These molds will be able to blow or suck the air distributed in jets very close to the surface of the glass cups, from the inside and / or from the outside thereof.
For this purpose, two continuous devices are provided, 31 'one arranged
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the other below this line.
These continuous devices are indicated respectively by 9 and
10.
The device 9 carries molds 11 which are placed outside the glasses B, while at the same time a central element 11 '(fig tree) is placed automatically inside and in the axis of the glass. The two parts 11 and 11 'are perforated so as to direct respectively towards the outer face and towards the inner face of the glass wall subdivided jets of air, directed perpendicularly to said faces.
According to the invention, these parts, 11 and 11 could be rotated around their axis XX during the blowing of the glasses.
The blown (or sucked) air arrives through the tube 12 and is subdivided into the secondary pipes 12 'and 12 "to go into the parts 11
and 11 '. The lower device 10 carries disc-shaped blowing members 13, which receive the air from the tubes 14 and direct it along jets subdivided by the perforated wall 13 'so as to strike the bottom of the cups B normally.
Endless chains 9 and 10 run over pulleys 15-16 and
17-18, and each of them is controlled so as to move in a synchronous movement with the advancement movement of the conveyor belt 4.
Mat 4 is coated on the outside with wide glass fabric
mesh.
With reference to Figures 5 to 7, illustrating the hardening of elongated bodies such as for example insulators 1:
The insulators 1 are suspended vertically by one of their ends from a hook 20 (or from a flange) coated in its contact points with glass fabric.
20 hooks are supported by a hinge support
21 forming part of an endless chain 22 which passes over two wheels 23-23 ', the wheel 23' of which is driving and controlled by the motor M via the angle wheel gear 24.
25 is a small shaft on which is wedged a toothed pinion 26,
and which rotates freely relative to the support 21 in which it is mounted and on which it protrudes; this small shaft 25 ends with an eyelet 27 in which the hook 20 is engaged.
In the zone where the quenching takes place and in front of the corresponding chain 22, a rack 28 is arranged which turns the pinions.
26 and consequently the insulators which are suspended from it, while the insulators while rotating pass in front of the battery of the blowers
(indicated in 3 in figure 6).
According to the invention, blowing outlets 29 are provided in front of the area of greater diameter, and consequently of greater thickness, of the insulators; while in front of the ends of these,
which have a smaller diameter, there are suction ports
30 (see figure-7).
Air may be blown through vents 29 at the same time as it is drawn in through vents 30, or the blowing may be intermittent, but at a rapid rate, and the aspiration performed during the intervals of the blowing.
For the sake of simplification, the pro- and post-quenching furnaces (shown in Figures 1 and 2) which will also be applied here have not been shown in the drawing.
The post-quench furnace can be used independently of the continuous system; it can be placed in separate rooms and used, in certain cases, several days or several hours after the quenching operations. The treatment in this oven can be carried out in a short period of time, or with long pauses, at temperatures established in advance which will be determined in each case according to the shape and thickness of the object and the job for which it is intended.
It is also possible to provide for rapid immersion in oils, molten salts, etc. to cool the glass, without thereby departing from the scope of the invention.
CLAIMS.
1. - Tempered glass objects with a low coefficient of expansion, in particular kitchen and / and table objects, offering maximum resistance to sudden temperature changes and direct contact with flames and / or very hot bodies, as well as shocks, and breaking into small fragments if the objects were subjected to shocks of exceptional violence.