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La présente invention concerne l'étirage continu d'une feuille de verre à partir de la' surface libre d'un bain de faible profondeur. Elle a pour objet un procédé d'étirage et un dispositif permettant de régulariser l'é- paisseur moyenne de la feuille et de réduire, en même temps, l'importance des accidents locaux de sa surface connus sous le ncm d'ondulations.
On sait que, dans l'étirage continu à partir de la surface libre d'un bain de faible profondeur, tel qu'il est réalisé, par exemple, dans le procédé LIBBEY-OWENS, le verre qui pénètre dans le récipient ou pot d'étirage passe inté- gralement dans la feuille.
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On sait aussi que cette feuille es nourrie non seulement par du verre venant en ligne directe de l'entrée' ou¯partie avant du pot, mais aussi, pour une part importan- te, par du verre qui, après avoir longé le fond du pot sur une certaine partie de sa largeur et après être passé sous le pied de la feuille, va buter contre la paroi arrière du pot, est fortement dévié de sa direction primitive et vient s'incorporer dans le pied de la feuille en se déplaçant, en surface du bain, dans la direction opposée à celle du verre qui s'y incorpore en ligne¯directe.
On conçoit aisément que l'incorporation dans le pied de la feuille de ce verre de l'arrière du pot, après avoir subiun renversement total de direction, complique considérablement la formation de la feuille, c'est-à-dire la juxtaposition de veines de verre de diverses directions en vue de réaliser une épaisseur moyenne régulière sur toute la largeur.
Dans l'étirage à partir de la surface libre d'un pot de faible profondeur, tel qu'il est pratiqué actuelle- ment, la proportion de verre en provenance de l'arrière du pot qui entre dans la feuille peut varier notablement suivant les conditions thermiques régnant dans le bain aux différents niveaux et suivant que les refroidisseurs qui raffermissent le verre du pied de la feuille sont plus ou moins actifs, mais il convient de souligner que cette propos tion est toujours importante.
On sait aussi que le pied de la feuille du côté de l'avant du pot se raccorde, en général, avec la surface li- bre du bain d'étirage de façon plus progressive que du c8té de l'arrière du pot.
Dans des conditions normales d'étirage, il est profil du permis d'avancer que la grandeur du rayon de courbure profil du du
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pied de la feuille au voisinage de la surface fibre du bainde pend directement, d'un côté comme de l'autre, de l'importance de l' alimentation en verre. Ainsi, une fai- bl.e alimentation par du verre venant de l'arrière se tra- duit par un raccordement abrupt du pied de la feuille avec la surface libre du bain du côté arrière.
Il convient de rappeler également que les ondula- tions superficielles des faces de la feuille, connues sous le nom de martelage, ont pour origine des actions convecti- ves irrégulières de l'atmosphère de la chambre d'étirage s'exerçant sur la surface libre du bain et sur la surface du pied de la feuille ou ménisque.
Pour réaliser l'objet principal de l'invention, c'est-à-dire pour obtenir la régularisation de l'épais- seur moyenne de la feuille, on fait en sorte que le flux de verre qui renouvelle sans cesse le bain soit canalisé jusqu'à la base du pied de la feuille sans avoir heurté la paroi réfractaire du pot et sang qu'aucune partie de sa masse ait subi de brusque changement de direction; ain- si l'apport à la feuille de verre, en provenance de l'ar- rière du pot, est faible et même pratiquement insignifiant,
Pour réduire, en même temps, l'importance du mar- teinte, on fait en sorte que la surface libre du bain du côté de l'arrière du pot soit pratiquement supprimée.
L'invention consiste essentiellement à donner au bain d'étirage une profondeur diminuant progressivement depuis son entrée jusqu'à son extrémité, et à étirer ver- ticalement ou obliquement la feuille de manière que la face arrière de son pied (ou ménisque) se raccorde direc- tement avec la paroi réfractaire qui contient l'extrémité du bain.
Pour mettre en oeuvre 1 r invention, on peut donner
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â 1.a -t .q 'èf li, *te 1 intérieure du fond du récipient ou pot dans leque,;.,;,e trouve le bain d'étirage des profils divers.
\ On , ' peut, par exemple, donner à cette surface in- térieure la forme d'un simple plan'incliné sur l'hori- zontale allant de l'extrémité avant plus à l'ex- trémité arrière plus haute. On peut également adopter, pour réaliser cette surface intérieurè, une surface courbe;
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de préférence, on adopte une surface cQ1,1rbe tournant sa cop, cavité vers le haut et dont je profil ,1 ést tei que le ravon ayant 1'extrémité6 de courbure d:t,m1nue progressivement de 1 extxëm.±'e'àrrâ.re.
Etant donné que la face arrière du pied de la feuil- le doit être être en contact avec l'extrémité arrière du récipient d'étirage, cette disposition du fond fait que le plan médian de la feuille est tris près de cette extré-.. mité..
En effet, on sait que, dans l'étirage sur bain de faible profondeur, c'est au contact du fond du récipient qui contient le bain que chemine le verre le plus chaud., Les dispositif particulières de l'invention font que ce verre est amené directement, et sans être raffermi, à la face arrière du pied de la,feuille qui nourrit la partie arrière de l'épaisseur de la feuille. Par suite de sa viscosité relativmeent faible, ce verre subit un fort éti-
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rage et #'apporte qu'un mince rçvétement arrière à la feuil- le; par conséquent, le prof:tl: arr3.ère de la feuille est ex- trémement abrupt, Le raccordement avec le bain, donc 51ïrec 1t extrm3.td du ,pot , est d'autant plus courte d'après ce qui précède, que4 l'entrée dans le récipieni; d'étirage le vel'r': du fond est à une température plus élevée.
Il est évident qu'on raccourcira encore plus le raccordement en question en augmenetant le chauffage du fond
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du po' notamment dans sa partie extrême, c'est-à-dire @ l'@@@oit où la profondeur du bain devient nulle.
Le procédé suivant l'invention conduit dont à for- mer la presque totalité de l'épaisseur de la feuille par du verre arrivant dans son pied du côté avant du poi: par rap- port son plan médians autrement dit., le verre du côté arrière n'apporte qu'un léger plaquage de verre de faible viscosité sur une feuille essentiellement faite de verre raffermi à la surface du bain du côté avant.
On pourrait croire que la suppression presque to- tale de l'alimentation côté arrière doit nécessairement conduire à une, diminution importante de la production par rapport aux procédés actuels d'étirage sur bain de faible profondeur. Ce n'est là qu'une apparence car, dans le pro- cédé selon l'invention, il devient possible de pousser beaucoup plus. le raffermissement de la "peau" du bain et du pied de la feuille côté avant et de déplacer cette "peau" à grande-vitesse au contact de verre sous-jacent de plus faible viscosité.
Ce raffermissement plus poussé peut s'obtenir au moyen de refroidisseurs à circulation d'eau du type habi- fuel, mais il est plus indiqué de l'obtenir en soufflant de l'air µ la surface du bain et du pied de la feuille.
La réduction considérable de l'alimentation arrière et la suppression de la surface libre horizontale du bain côté arrière, conformément à l'invention, concourent à di- minuer les risques d'ondulations sur la face arrière.
En effet, en procédant ainsi, là face arrière de la feuille ne reçoit pratiquement plus de verre thermiquement hétérogène et le verre qui la forme est, avnat de se figer, exposé pendant moins de temps à l'action convective irré- entière de l'atmosphère de la chambre d'étirage.
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Il est connu que le pliage sur rouleau horizontal que lion fait habituellement subir à la feuille avant de la recuire tend à niveler les ondulations de la face ar- rière mais il n'en demeure pas moins que ce nivellement repousse les ondulations de la face arrière sur la face avant.
Le procédé de l'invention s'applique principale- ment à l'étirage vertical à partir du bain, suivi de pliag.'-. horizontal et de recuisson de la feuille en position ho-
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rizontale corme c'est le cas dans le procédé LIBBEY-0PIEN80
Le procédé de l'invention procure des avantages plus importants encore lorsque l'étirage à partir du bain est effectué dans une direction faisant un certain angle avec la verticale.
En effet, le pied de la feuille offre alors une ouverture beaucoup mieux appropriée au départ des veines étirées,
Etant donné que l'effet de la gravité sur le pied de la feuille se trouve notablement réduit, l'étirage obli- que permet de diminuer l'effort appliqué à la "peau" de la feuille pour réaliser une épaisseur et une vitesse d'éti-
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rage dgnndese par conséquent, il permet d'atténuer les acv cidents ,de la surface,. notamment le martelage.
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L'étirage oblique facilite le pliage en citracciotl hOri5Ontale et tend à diminuer l'importance des défauts que ce a7.3.sge occasionne, mais ce pliage n'est pas une Y cn7.igdt i:n Lès quelle est llff:Lsamm8nt :raffermis, la feuille, étrét obliquement peut être figée au contact d'une tablu inclinée- ou d'une succession de roules'ax formant ham qui asu'ore sa plana-îté, puis être recuite dans u.n canal. in- cliné.
Le dispositif selon 1,'invetifi.<Jn pour 1.s mise en
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couvre du procédé précité est caractérisé par le fait que la surface intérieure du fond du récipient ou pot dans le- quel se trouve le bain d'étirage est constitué par une surface plane ou courbe allant de l'extrémité avant plus basse à l'extrémité arrière plus haute.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on va d'abord expliquer, en se référant aux deux première fi- gures de dessin annexé, les inconvénients de l'alimenta- tion arrière de la feuille dans l'étirage sur bain de fai- ble profondeur tel qu'il est pratiqué actuellement, puis on décrira, à titre d'exemples non limitatifs, un certain nombre de modes de mise en oeuvre de l'invention représenté sur les autres figures du dessin annexé sur lequel ; la fig. 1 est une coupe verticale suivant l'axe longitudinal d'un récipient ou pot d'étirage ordinaire et de la feuille en cours d'étirage vertical à partir du' bain < de verre qui y est contenu;
la fig.2 est une vue,en plan du pot d'étirage de la fig. 1, sur laquelle on a représenté la coupe du pied de la feuille par le plan horizontal des bords du pot; la fig. 3 représente,en coupe verticale suivant l'axe longitudinal, un récipient d'étirage selon l'inven- tion dont la profondeur diminue progressivement et qui com- porte, à son extrémité, une feuille étirée verticalement la fig. 4 représente à plus grande échelle l'extré- mité du récipient d'étirage de la fig. les fig.
5 et 6 représentent deux dispositions par- ticulières (suivant deux autres modes de mise en oeuvre de l'invention) du profil de la surface intérieure du pot d'ét@@ rage à l'endroit où la face arrière du pied de la feuille s'y raccorde; la fig. 7 représente, en coupe verticale, l'extra-'
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mité arrière d'un pot d'étirage selon un autre mode de réalisation de l'invention, caractérisée par une diminu- tion plus rapide du rayon de courbure du profil intérieur que dans le cas de la fige 3; la fige 8 représente, en coupe verticale longitu- dinale, une chambre d'étirage fonctionnant suivant le pro- cédé de l'invention;
la fig. 9 est une coupe longitudinale partielle de la chambre de la fig. 8 dans laquelle on utilise des moyens différents pour refroidir le pied de la feuille; la fige 10, enfin, est une coupe verticale longi- tudinale d'un bain d'étirage à.partir duquel on étire obli- quement une feuille qui adhère à son e xtrémité.
Sur les fige 1 et 2, le .récipient ou "pot" d'éti- rage 1 est du type employé habituellement. Il repose sur des briques 11 et le bain de verre 2 qu'il contient présen te la même profondeur depuis son entrée jusqu'à la paroi verticale extrême qui limite sa longueur.
Le verre pénètre dans le "pot"de gauche à droite, comme l'indiquent les flèches 6 et 8, et il en sort sous forme de la feuille 3 qui est étirée verticalement (sui- vant la flèche F) à une distance relativement importante de l'extrémité arrière 12 du pot.
Sur le dessin les molettes chargées de maintenir les bords de la feuille sont désignées par 4 et la surface du bain est représentée par la ligne horizontale 5 qui est à une faible distance au-dessous du plan horizontal conte.- nant la partie supérieure 36 du bord du pot. La feuille 3 présente, à sa base, un évasement 3a dénommé couramment "pied,de feuille" ou "ménisque" et dont l'importance a été volontairement exagérée pour faciliter la lectu des fi- gures. Ce pied de feuille 3a se raccorde avec le bain:
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vers l'avant du pot,par une surface courbe représentée par la ligne courbe 9; vers l'arrière du pot, par une surface ccurbe représen tée par la ligne courbe 10.
Le verre qui, à l'entrée dans le pot d'étirago, est au contact du fond 37 chemine suivant les flèches 6.
On sait que ce verre est à température plus élevée que le verre voisin de la surface 5 du bain qui se déplace suivant les flèches 8.
Sur une partie de la largeur et sur une partie de la hauteur du bain, le verre qui avoisine le fond 37 pas- se sous le pied 3a de la feuille puis va rencontrer la paroi verticale arrière 12 du pot, ce qui a pour effet de le dévier vers les parois latérales du pot en même temps qu'il monte vers la surface pour s'incorporer à la feuille . La flèche 7 schématise le mouvement de la fraction de ce verre qui se répartit dans la partie arrière de la feuille 3 en favorisant ses zones moyennes. et marginales et en défavorisant sa zone centrale. Les lignes en traits fins schématisent les trajets ,suivis par les différentes veines de verre.
Sur les fige 3 à 10, on a représenté différents modes de mise en oeuvré de l'invention, les éléments ana- logues ou identiques des fig. 1 et 2 d'une part et 3 à 10 d'autre part portant les mêmes nombres de référence;, alors que les éléments modifies selon l'invention (pot et son extrémité arrière) comportent l'addition du signe "prime".
Sur les fig. 3 et 4, le pot d'étirage 1', conforme à l'invention, comporte un fond qui se relève grogressi- vement, depuis son extrémité avant (à gauche 'sur les fi- gures) jusqu'à son extrémité arrière (à droite sur les -figures) où la profondeur du main est nulle.
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Le verre plus chaud qui chemine au voisinage du fond suivant les flèches 6 aboutit à l'endroit où la'face arrière 10 du pied 3a de la feuille 3 se raccorde avec le fond devenu le bord 12') du pot 1'. Ce verre plus chaud .est entraîné sous forme de couche mince sur,la "peau" épaisse et fortement raffermie qui recouvre'la surface du tain et la surface avant 9 du pied 3a de 'la feuille. C'est pourquoi le profil arrière 10 du pied 3a de la- feuille est abrupt alors que le profil avant 9 ne se raccorde avec la surface libre horizontale 5 qu'à une distance.relativement grande du plan médian de la feuille 3.
La surface libre du bain n'existe pratiquement plas du c8té de l'arrière 12' du pot 1' puisque .le pied 3a de la feuille y adhère.
En supprimant pratiquement l'alimentation arrière de la feuille 3, la régularité de l'épaisseur sur toute la largeur de la feuille est évidemment plus facile,a obtenir puisqu'elle découle du seul réglage de l'alimentation avant
Sur les fig. 5 et 6, le profil de la surface inté- rieure du pot 1' conforme à l'invention présente un décro- chôment 13 à l'endroit où vient se raccorder le pied 3a de la feuille 3 avec le côté arrière 12' du pot.
,Au prolongement normal de cette surface intérieure (fig. 3 et 4), on a substitué : - dans la variante de la fig.5, un élément 14 de plan horizontal; @ - dans la variante de la fig.6, un élément 14a de plan incliné.
Un tel décrochement 13 permet de ..réaliser un profil de l'arrière 10 du pied de la feuille 3 pratiquement verti@ cal, ce qui favorise l'entrée dans le pied'3a de feuille du verre qui remonte la pente du fond 37 du pot suivant 1. flèche 6.
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Sur la fig. 7, le fait que l'extrémité arrière 12' du pot 1' conforme à un nouveau mode de réalisation de l'in vention tend progressivement à devenir verticale a pour conséquence que les filets de verre plus chaud se dépla- çant au contact du fond 37 suivant la flèche 6 viennent se plaquer de façon parfaite sur la face arrière 10 du pied de la feuille 3a.
Sur la fig. 8, le pot d'étirage 1', qui contient le bain de verre 2 conforme à l'invention, est supporté par des briques 11 qui reposent sur une dalle 15 en un matériau réfractaire isolant. Cette dalle comporte des saignées semi-cylindriques 16a dans lesquelles reposent des résistances électriques 16 en forme .de boudins.
Le chauffage de la partie arrière 12' du pot 1' est renforcé par des résistances électriques 17 logées dans des alvéoles 17a pratiqués dans un mur 20 qui ferme, vers l'arrière, le dessous du pot d'étirage.
La dalle 15, le mur 20 et le pot 1' délimitent une chambre 18 qui est fermée vers le haut par des brique,, ré- fractaires 19 qui prennent appui sur le bord du pot ainsi que sur le mur 20 et qui surplombent le raccordement de la face arrière 10 du pied 3a de la feuille 3 avec le pot.
La surface 5 du bain 2 est couverte, près de l'en- trée du pot, c'est-à-dire sur la gauche de la figure,par un écran 21 en matériau réfractaire.
La formation d'une "peau" fortement raffermie à la surface du bai.n est obtanue grâce à un refroidisseur he- rizontal 22 et à un refroidisseur vertical 23, ces refroi- disseurs étant'du type connu à circulation d'eau.
Pour éviter toute action convective irrégulière de l'atmosphère de la chambre d'étirage sur la "peau" du bain 2 et même sur du"peau" de la face avant 9 du pied
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3a de la¯feuille 3, on fait circuler entre les refroidis.. seurs 22, 23 et la surface 5 du bain 2 une nappe d'air au moyen d'un tube souffleur 24, qui est en acier inoxydable et dont on réduit l'échauffement par un tube 24a à circu lation d'eau qui lui est associé.
Cette nappe d'air est reprise par un tube aspira- teur 25 muni également d'un tube refroidisseur 25a à cir- culation d'eau.
Pour être suffisamment régulière, cette nappe d'air figurée par des flèches doubles F', doit résulter du mélan- ge de nombreux jets émanant de plusieurs rangées de trous en quinconce percés dans le tube 24.
On peut régler le refroidissement par rayonnement exercé par les refroidisseurs 22 et. 23 en faisant varier leur inclinaison.
La mince couche de verre relativement fluide doni: se recouvre, .du côté arrière 10, la "peau" fortement raf- fermie qui a été formée à la surface 5 du bain est figée grâce à une nouvelle nappe d'air, figurée par des fiches triples Fil, qu'émet un tube-souffleur 26, en acier inoxy.. dable, percé, comme le tube 24, de plusieurs rangées de trous disposés en quinconce. Cette nouvelle nappe d'air est reprise par un tube-aspirateur 27. Sur la fig. 8 on a également représenté les tubes refroidisseurs 26a et 27a des tubes 26 et 27 respectivement..
Grâce aux briques 19 qui débordent légèrement vers l'intérieur du pot 1' et à la nappe d'air (F") émise par le souffleur 26, la face prière 10 du pied de feuil-le est soustraite aux courants de convection régnant dans la cha bre d'étirage.
Etant donné que la pellicule de verre relativement chaude qui forme cette face arrière 10 est soudainement fi-
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gée par le souffleur 26,on comprend aisément qu'aucun martelage n'affecte ladite face, même si le rouleur plieur
28 comporte un refroidisseur horizontal 29 à circulation d'eau.
Après pliage sur le rouleau plieur 28, la feuille
3 passe sur le rouleau porteur 30 puis sur les rouleaux
31 formant table, sur lesquels elle se fige avant de s'en... gager dans la galerie de recuisson (non représentée).
Sur la fige 9 qui est une variante de la fig. 8, le raffermissement de la "peau" 5 du bain et de la zone avant 9 du pied 3a de la feuille 3 est principalement réali- sé par convection de masses d'air représentées par des flè- ches doubles F' au moyen d'un tube souffleur 32, d'un dis-. positif aspirateur et souffleur 33, d'un petit refroidis- seur à circulation d'eau 34, qui a pour mission.de raffer- mir par rayonnement, à hauteur du sommet du pied 3a de la feuille, le verre sous-jacent plus mobile entraîné par le frottement de la "peau" raffermie, et enfin d'un tube as- pirateur 35.
Il n'est pas inutile de souligner ici que le mode de formation de la feuille 3 conformément à l'invention, c'est-à-dire une alimentation forte du côté avant 9 et une alimentation faible sinon négligeable du côté arrière 10, permet de déplacer rapidement la "peau" 5 fortement raf-, fermie du bain 2 Et par conséquent d'augmenter notablement la vitesse d'étirage pour une épaisseur donnée.
Il convient de rappeler qu'il s'agit simplement là d'une mise en oeuvre du procédé décrit dans le brevet Cran-. çais n 1.050.922 du 16 février 1952, mais limitée à une face (côté avant) du pied 3a de la feuille.
On peut encore augmenter la vitesse d'étirage en augmentant le chauffage électrique du fond 37 du pot 1'
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par le résistances 16 et 17. On augmente ainsi sensible- ment la température des veines inférieures de verre repré. sentées par les flèches 6 et aussi le gradient de tempéra; ' cure en profondeur dans le bain de verre 2.
Sur la fig. 10, qui représente une autre variant du dispositif de la fig. 8, la feuille 3 est étirée dans une direction F faisant un angle important (de l'ordre de 45 par exemple) avec la verticale, avant d'être pliée sur le rouleau plieur 280 Une peau épaisse et fortement raffer- mie est réalisée à la surface 5 du bain 2 grâce à l'action conjuguée du refroidissement par rayonnement dû au refroi- disseur à circulation d'eau 22, du refroidissement par con-= vection dû. au tube souffleur 24 et du dispositif 33 formé d'un tube aspirateur et d'un tube souffleur accolés à un tube à circulation d'eau 33a (comme dans le mode de réali sation de la fig. 9); de même, le petit refroidisseur 34 à circulation d'eau est chargé de raffermir le sommet du pied 3a de la feuille.
Comme conséquence de l'étirage oblique suivait' F, la face avant 9 du pied de la feuille 3 se raccorde avec la surface 5 du bain 2 par un arc de grand rayon de courbure ce qui facilite le passage dans le pied 3a de la feuille du flux de verre qui arrive dans.le pot d'étirage 1'; er outrecomme l'influence de la gravité sur le verre se trou. vant dais le coeur du pied 3a de la feuille 3 est notable... ment diminuée, la vitesse d'étirage, pour une épaisseur don- née, est notablement augmentée.
La nappe d'air soufflée par le tube 24 suit sché- matiquement le parcours indiqué par les flèches doubles F' avant d'être aspirée par le tube a.spirateur du dispositif 33. La nappe d'air émise par le tube souffleur du disposi tif 33 est reprise par le tube aspirateur 35. De même. le
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tube souffleur 26 refroidit la face arrière 10 de la feuil- le 3 par une nappe d'air qui suit schématiquement le par. cours indiqué par les flèches triples F" avant d'être as pirée par le tube aspirateur 27.
Il est bien entendu qu'on peut apporter aux modes de réalisation décrits et représontés divers changements, perfectionnements ou additions, ou remplacer certains dis positifs par des dispositifs équivalents,sans altérer pour cela l'économie générale de l'invention.