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La présente,invention se rapporte d'une manière générale au domaine de la fusion du verre et concerna plus particulièrement un .procéda et un appareil per- fectionnés pour augmenter la capacité de fusion d'un four pour la'fusion du -verre et pour améliorer la qua- lité du verre produit dans un tel four.
Dans un procédé bien connu pour la fabrication continue du verre, les matières brutes du verre appe- lées à être fondues sont introduites dans une extrémité
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d'un four de fusion du type à bassin et subissent pro- gressivement une fusion et un affinage à mesure qu' elles avancent lentement dans le sens longitudinal du bassin, vers l'extrémité de cueillage de celui-ci, d'où la charge est extraite sous la forme de verre fondu dé- finitif. La fusion de la charge est assurée par la chaleur qui est le plus souvent appliquée sous la forme de flam- mes ou de gaz de combustion, dirigés sur la surface de la charge susdite à travers des ouvertures qui débouchent dans le compartiment de fusion, au-dessus du niveau du verre.
D'une manière générale, quatre à six ouvertures sont prévues à intervalles, dans le sens longitudinal. dans chacune des deux parois latérales opposées d'un four à bassin classique, chauffé au gaz.
Il va de soi. que, dans toute opération'de fabri- cation du verre, il est essentiel que les matières brutes du verre soient complètement fondues, avant la délivrance du verre par l'extrémité de cueillage ou de travail du four. Un des facteurs les plus importants qui intervien- nent pour empêcher que des constituants non fondus ou non affinés ne parviennent jusqu'à l'extrémité de travail, et donc pour assurer la production d'une masse en fusion de consistance uniforme et homogène, est représenté par un contrôle précis des courants de convection qui, comme on le sait, existent au sein du verre en fusion.
De tels courants sont généralement d'origine thermique et, tout . en étant d'une intensité assez faible, influencent dans une mesure importante l'homogénéité de la masse.
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@@rsque, en vue de l'élaboration, du verre, la charge de @@Tières brutes est introduite, dans l'extrémité de chargement ouarrière du bassin, le verre en fusion, qui se trouve déjà dans le compartiment de fusion, est refpoi- di par la charge froide, de sorte qu'il s'établit un gra- dient de température, orienté dans le sens longitudinal du four. Par suite, on constate qu'il existe une région de température maximum dans le bain, soit essentiellement à l'endroit où se situe la troisième ouverture d'un four à cinq ouvertures tel qu'employé dans l'industrie.
D'autre part, la température qui règne à l'extrémité ar- rière ou de chargement du four et celle qui existe à l'ex- trémité avant ou de cueillage sont toutes deux inférieures à la température existant à l'endroit ou dans la région qui avoisine l'emplacement de la troisième ouverture.
Etant donné que le verre est à sa température maximum dans cette zone, il se dilate jusqu 6 au volume maximum dans celle-ci et y est relativement moins dense que le verre qui se trouve dans les zones situées de part et d'autre de ladite région de température maximum. De plus, et vu que'les courants thermiques se dirigent des zones relativement chaudes vers les zones relativement froides, on pourrait considérer que le verre "descend" des zones relativement chaudes, où il subit la dilatation maximum, vers les zones relativement froides, où il se dilate au minimum.
La région relativement chaude est souvent désig- née par l'expression "point chaud"; d'autre parte elle peut aussi être désignée par le terme de "fontaine", étant donné le bouillonnement du liquide dans cette zone,
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Le fait que le verre enfusion descend réellement, en d'autres termes, le fait qu'il existe dans le bain une circulation effective dirigée vers l'arrière et vers l'a- vant à partir de la région du poin-c chaud, peut être aisé- ment démontré en plaçant des fragments de brique de silice sur la surface du verre.
On constatera que ces fragments se déplacent vers l'arrière dans le four, s'ils ont été placés à l'arrière par rapport au point chaud, mais qu'ils progressent vers l'avant, s'ils ont été disposés en avant par rapport à ce point. On constatera que les fragments de silice effectuent non seulement ce mouvement longitu- dinal, mais qu'ils se déplacent en outre vers l'extérieur, en direction des parois latérales du bassin, ce qui est dû au fait que le verre est plus froid sur les côtés du bassin qu'il ne l'est dans la région située sensiblement au centre de ce dernier. Ces phénomènes démontrent claire- ment que des courants thermiques existent et que le verre contenu dans le four circule constamment suivant certains circuits.
Il est évident que de tels courants thermiques, ainsi que .eur action qui consiste à déterminer un écoule- ment en retour du verre de surface, à partir du point chaud, vers l'arrière du four, produisent des effets importants, en ce sens qu'ils empêchent la charge non fondue de se diriger vers l'aval du four, c'est-à-dire, vers l'extrémité de travail de celui-ci.,
On a déjà suggéré un certain nombre de divers procé- dés pour contrôler et accroître l'intensité des courants de convection. Par exemple, on a brûlé des quantités de combustible plus élevées dans la troisième ouverture, ce qui a pour résultat d'élever la température dans la région du point chaud et d'augmenter l'intensité des courants
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thermiques.
Selon une au 'ariante, on a brûlé à La quatrième ouverture une quantité de combustible plus grande qu'aux autres ouverture;', de sorte que l'empla- cement du point chaud a été reporté vers l'aval du bas- sin, en direction de la quatrième ouverture. Toutefois, et bien que ces dispositions aient donné certains résul- tats favorables, il est difficile de maintenir une posi- tion constante du point chaud par de tels moyens et, par conséquent, on risque de voir se produire des courants de convection variables dans le bassin.
En plus des solutions préconisées ci-dessus, on a construit des fours comportant des cloisons ou barrages, destinés à séparer mécaniquement la zone dite "de fusion" d'avec la zone d'affinage du bassin. Il est vrai que cette disposition peut être utilisée avec efficacité pour re- streindre les courants thermiques et pour les maintenir dans les limites voulues;cependant, Inadaptation de telles cloisons à un bassin existant représente une opé- ration relativement fastidieuse et onéreuse. Selon une autre solution, on peut introduire dans le fond du four des brûleurs à gaz à haute pression qui fournissent des mélanges de combustible et d'air, de telle façon que les gaz combustibles s'élèvent à travers le verre et chauffent ce dernier par suite de leur combustion.
Toutefois, l'uti... lisation de ces gaz combustibles présente l'inconvénient de limiter les additions gazeuses aux produits de la com- bustion des gaz combustibles,alors qué.,dans certains cas) il est désirable d'éviter des additions supplémentaires de vapeur d'eau ou d'autres produits de combustion.
Il est vrai que l'on peut affirmer qu'une ou plusieurs des méthodes ci-dessus ont parfois facilité dans une cer- taine mesure le contrôle de la circulation des courants
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thermiques de verre fondu, cependant, aucune de ces méthodes n'a eu pour effet d'augmenter la capacité de fusion du four. Tout homme de métier sait évidemment qu'un chauffage par résistance du verre en fusion dans un four à chauffage par dessus augmente la capacité de fusion du four, étant donné qu'une plus grande quantité d'énergie est libérée sous forme de chaleur et fournie au verre en fusion.
Toutefois, on ne s'était pas aperçu à ce jour que le verre en fusion peut être chauffé par résistance d'une manière capable de favoriser et de con- trôler les courants thermiques normaux du verre en fusion, en augmentant ainsi la capacité du fusion du four, tout en améliorant la qualité du verre produit dans celui-ci.
Partant de ce qui précède, un objet important de la présente invention consiste à établir un procédé pour . le chauffage par l'intérieur du verre en fusion dans un four de fusion de verrerie, ainsi qu'un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé, ce procédé'et cet appareil étant de nature à augmenter la capacité de fusion du four.
Un autre objet de la présente invention (consiste à contrôler avec précision et à élever la température des courants thermiques du verre en fusion dans un four de ver- rerie, tout en augmentant sensiblement la capacité de fu- sion du bassin.
Un autre objet de l'invention consiste à élever à la fois la température et la vitesse des courants de sur- face de verre en fusion qui se dirigent vers l'arrière et qui entrent en contact avec les matières brutes non fondues contenues dans le four.
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en autre objet de la présente invention consiste à accroîter la température du verre dans la région du point chaud du four de fusion en pratiquant un chauffage interne du verre dans toute l'étendue de la région de point chaud, cela au moyen d'un système d'électrodes inédit).
Dans les dessins annexés
La Fig 1 est une vue en coupe longitudinale et verti- cale d'un four pour la fusion du verre, dans lequel est in- stallé l'appareil selon l'invention.
La Fig 2 est une vue en coupe transversale, à une échelle plus grande, prise le long de la ligne 2-2 de la Fig. 1
La Fig 3 est uhe 'vue en plan du four représenté dans la Fig 1, et où l'on a tracé le gradient de température qui existe au sein du verre en fusion, à l'intérieur du four.
La Fig 4 est une vue en plan analogue à celle de la Fig 3, où l'on voit le trajet du courant électrique entre les diverses électrodes du nouveau système d'électrodes selon l'invention.
La présente invention vise à établir un procédé pour traiter le verre en fusion dans un four pour la fusion du verre, chauffé de manière à constituer en un point intermé- diaire entre les extrémités du four, une région où il existe des courants thermiques ascendants au sein du verre en fusion,, une partie de ces courants étant entraînée vers l'arrière du four, en direction de l'extrémité de celui-ci au voisi- nage de laquelle les matières brutes du verre sont intro- duites dans le four, ce procédé étant caractérisé par une résistance qui chauffe le verre en fusion dans la région des courants thermiques ascendants, en faisant passer à travers cette région des courants à effet Joule, dans une
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zone de largeur limitée qui s'étend de part et d'autre de l'axe transversal de ladite région.
L'invention vise en outre à établir un four pour la fusion du verre, ce four contenant une masse de verre en fusion et comportant des parois latérales opposées et un% paroi en bout au voisinage de laquelle les matières prê- mières du verre sont introduites dans le bain de verre en fusion, ce four étant chauffé de manière à déterminer, en un point intermédiaire entre les extrémités du.four, une région où des courants thermiques ascendants se manifes- tent au sein du verre en fusion, ainsi qu'un système d'ê- lectrodes pour faire passer des courants à effet Joule à travers le verre en fusion, dans la région de courants thermiques ascendants, ce four étant caractérisé par le fait que ledit système d'électrodes comprend : une premiers électrode disposée sur un côté de l'axe transversal des courants thermiques ascendants de verre en fusion;
une se-. conde électrode située sur le coté opposé de l'axe trans- versal ci-dessus ; unesourcè d'énergie électrique polypha.. sée ; et un dispositif pour connecter chacunedes électrodes ci-dessus à une phase différente de la source d'énergie précitée.
En résumé, la présente invention permet d'établir un procédé et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé, en vue d'augmenter la capacité de fusion d'un four pour la fusion du verre, moyennant chauffage par ré- sistance des couches supérieures du verre en fusion, dans une zone délimitée de celui-ci, au sein de la région de point chaud du verre en fusion.
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Dans les dessins annexés, plus particulièrement dans la Fig 1 de ceux-ci, on a représente un four continu 10 pour la fusion du verre, du type à bassin, auquel la présente invention est particulièrement applicable. Il convient toutefois de noter que le système inédit de contrôle et de chauffage par électrodes selon l'invention, décrit ici, peut aussi être employé pour des matières autres que le verre et dans des fours de fusion autres que ceux du type continu à bassin.
Le four à bassin 10 comporte un toit ou voûte 11, des parois latérales opposées 12, des parois en bout 13 et un fond ou sole 14, le tout étant établi en une matière réfractaire appropriée. Les constituants du verre ou la charge de matières brutes sont introduits à l'extrémité de chargement 15 du four par un dispositif d'alimentation' (non représenté) et réduits à l'état de fusion dans la zone de fusion 16 du. four, d'où le verre s'écoule vers la zone d'affinage 17 et est ensuite soutiré à l'extrémité opposée ou extrémité de sortie ou de travail du four, sous la forme d'une matière en fusion homogène.
La ligne de partage entre la zone de fusion et la zone d'affinage est indiquée par l'axe x-x, lequel représente également l'axe 'de la région de point chaud dont l'emplacement est con- trôlé, comme il sera décrit dans la suite. On conçoit aisément que, quoique la zone 16 soit dénommée "zone de fusion'!, une partie du phénomène d'affinage se déroule également dans cette zone.
La chaleur nécessaire pour réduire la charge brute à l'état de verre fondu dans la zone de fusion 16 est fournie par des moyens appropriés, par exemple des récu- pérateurs qui débitent des flammes à haute température et
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des produits de combustion à travers les ouvertures 18 débouchant dans le bassin de fusiln au-dessus du niveau , du verre qui circule dans celui-ci. Comme c'est générale- ment le cas dans les fours de ce type, les ouvertures 18 sont disposées à intervalles sur les deux côtés du four 10, ce dernier four comportant cinq ouvertures de cette espèce dans chacune des parois latérales 12.
Lorsqu'une charge froide de matières brutes Z est introduite dans le four 10 à travers l'extrémité de char- gement 15 de celui-ci, il s'établit plusieurs températu- res différentes dans le sens de la longueur de ce four, les ouvertures 18 étant chauffées de manière à maintenir l'axe x-x du point chaud à ltendroit qui correspond es- sentiellement à l'emplacement de la quatrième ouverture.
Dans un four normal à cinq ouvertures, et vu les courants thermiques qui se dirigent vers l'avant et vers l'arrière, à partir du point chaud, vers les zones plus froides, la circulation du verre s'effectue de telle façon que les ma- tières à l'état de fusion complète sont entraînées vers l'avant, tandis que la charge non encore fondue est en- traînée vers l'arrière et est maintenue dans la zone com- prise à peu près entre la troisième ouverture et l'extré- mité de chargement, jusqu'à la fusion complète de cette charge, après quoi celle-ci descend dans la masse en fu- sion et est finalement entraînée vers le haut et puis vers l'avant, vers la chambre d'affinage.
Or, il arrive parfois que les courants de convection ne soient pas d'une inten- sité suffisante pour déterminer une circulation adéquate de la masse en fusion, ce qui a pour résultat que des constituants bruts passent au-delà de la troisième ouver-
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ture ou du point chaud, pour apparaître ultérieurement dans la masse finie sous la forme de défauts.
L'appareil selon. la présente invention comporte un système inédit d'électrodes qui se compose d'une série d'électrodes s'étendant à travers les parois latérales et inférieure du four de fusion et disposées, par rapport au point chaud, de manière à déterminer un chauffage local limité dans la région de point chaud X du verre en fusion, au moyen de courants électriques à effet Joule.
Le nouveau système d'électrodes comprend des paires opposées d'éléments d'électrodes 19, 20, et 21, 22, situées en amont de l'axe x-x du point chaud, ainsi que trois élé- ments d'électrodes sensiblement verticaux 23, 24 et 25, alignés dans le sens transversal et situés en aval par rap- port aux premiers, au-delà de l'axe du point chaud, ces éléments d'électrodes s'élevant à travers la sole 14 du four de fusion.
Comme montré dans la Fig 4, les diverses électrodes sont connectées à une source d'alimentation appropriée de courant triphasé, repré-sentée sous la forme d'un transfor- mateur polyphasé 26, les électrodes 19 et 20 des parois la- térales étant connectées chacune à la borne 27 du transfor- mateur 26, de manière à constituer une électrode A, tandis que les éléments d'électrode 21 et 22, de la paroi laté- rale opposée, sont connectés à la borne 28 du transformateur, pour former ltélectrode B, chafun des éléments d'électrode verticaux 23, 24 et 25 étant connecté à la borne 29 du transformateur 26, en vue de constituer l'électrode C.
Avec une telle disposition du circuit, lé courant se dirige
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de chacun des éléments de l'électrode A vers chacun des éléments de ;'électrode B et vers chacun des éléments de , l'électrode C. De même, le courant se dirige de chacun des éléments de l'électrode B vers chacun des éléments de l'électrode C et vers chacun des éléments de l'élec- trode A; d'autre part, le courant se dirige de chacun des éléments de l'électrode C vers chacun des éléments indi- viduels des électrodes B et A. Ainsi, une multitude de trajets de courant traversent le bain de.fusion de part et d'autre de l'axe du point chaud, la zone traversée par ces courants s'étendant vers l'extérieur, d'une dis- tance limitée, à partir de l'axe transversal x-x de cette zone.
Comme on le voit dans la Fig 2, les extrémités su- périeures des électrodes sensiblement verticales sont situées relativement près de la surface du verre en fusion.
On a constaté que l'on obtient les conditions de fusion optima, qui permettent d'obtenir les meilleurs résultats d'exploitation, lorsque les extrémités supérieures des électrodes de la sole se trouvent à une distance non su- périeure à environ six à douze pouces (15,24 à 30,48 cm) de la surface du verre en fusion, lorsque la profondeur totale du verre est de l'ordre de 48 pouces (121,92 cm) environ. On obtiént un emplacement avantageux lorsque la distance entre les pointes des électrodes inférieures, d'une part et la surface du verre d'autre part, est de huit pouces (20,32 cm) environ.
En d'autres termes, les caractéristiques de fonctionnement les plus favorables du système d'électrodes sont obtenues lorsque le rapport . entre la profondeur de submersion des électrodes verti- cales., d'une part, et la profondeur du verre dans le four
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est d'environ 1:4 à 1 : 8, ce rapport étant de 1 :6 environlorsque la profondeur de submersion est de huit pouces (20,32 cm). Les électrodes 19 à 22,inclus, de la paroi latérale, sont situées essentiellement à la même profon- deur une submersion de six à douze pouces (15,24 à 30,48 cm) dans le verre ayant donné des résultats satisfaisants.
Lorsqu'elles sont submergées à cette profondeur, ces élec- trodes pénètrent de préférence dans le verre sur une dis- tance de yingt-et-un à vingt-huit pouces (53,34 à 71,12 cm) environ.
Tout homme de métier sait que des fragments de brique réfractaire et d'autres souillures sont générale- ment présents dans la couche la plus basse de verre en fusion et que, si l'on déloge ces corps de cet endroit, ils circulent à travers le bassin et, finalement apparais- sent dans le verre à glaces produit par ce four, en donnant ainsi lieu à un verré défectueux.
On a constaté qu'en main- tenant les électrodes de la paroi latérale, ainsi que les pointes des électrodes verticales, à une hauteur relative-' ment élevée dans le bain de fusion, il s'établit un écart de température plus important entre, d'une part, les couches supérieures du verre en fusion et, d'autre parte la sole du four, de sorte que la partie la plus profonde du verre ne risque pas d'être troublée et perturbée, comme ce serait le cas si l'on employait des électrodes verticales de longueur relativement réduite.
Un autre avantage, que l'on peut considérer comme plus important encore et qui, comme on l'a constaté, est dû au système d'électrodes selon la présente invention, consiste dans le fait que, en limitant le chauffage in- terne du verre à la zone voisine du point chaud du bassin
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et distante de la paroi en bout, on imprime une pente plus rapide à la partie du gradient de température du verre en fusion, qui retend entre l'extrémité ou hotte de charge- ment et le point chaud.
En d'autres termes, grâce au fait que la zone du bain de fusion chauffée par résistance est maintenue écartée de l'extrémité de chargement, la tempéra- ture du bain au voisinage de cette extrémité est inférieure à ce qu'elle serait si le verre au voisinage de la hotte était également chauffé par résistance ; la tem- pérature du verre dans la région du point chaud est accrue, ce qui donne lieu à une-plus grande élévation de tempéra-,- ture par unité de longueur dans le gradient de température.
Comme mentionné plus haut, le verre en fusion dans la ré- gion du point chaud est moins dense et tend à dexcendre vers la hotte de chargement et vers la paroi arrière du four. En déterminant un plus grand écart de température entre le verre au voisinage de la hotte de chargement et celui du point chaud, on augmente la vitesse du flux du, verre en fusion vers l'arrière, de sorte que les matières brutes non encore fondues et l'écume peuvent plus diffici- lement se déplacer vers l'avant en suivant la surface du bain de fusion et parvenir jusqutà l'extrémité de travail du bassin.
Le procédé selon l'invention et la disposition iné- dite du système d'électrodes perfectionné selon l'invention seront mieux compris et mieux appréciés si l'on considère l'allure des courants thermiques dans le four 10. Comme montré dans la Fig 1, le verre en fusion s'élève depuis la sole du bassin de fusion, dans la région du point chaud, ce dernier point étant maintenu en un emplacement relativement
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constant dans le bain de fusion grâce à un chauffage sélectif a niveau des ouvertures 18 du bassin, en vue de maintenir l'axe x-x du point chaud X entre les électrodes opposées A et B, d'une part, et l'électrode C, d'autre part.
A mesure que le verre en fusion est entraîné vers le haut dans la région X du point chaud, une par- tie de ce verre (désignée par des flèches pleines) se dirige vers l'arrière en suivant la surface du bain et à l'encontre du sens de déplacement de la charge de matières brutes Z. Lorsque le verre en fusion qui se dirige vers l'arrière entre en contact avec les matières de la charge brute, relativement froides, ce verre en .f u s i o nes refroidit, en apportant de la cha- leur à la charge brute et se dirige ensuite vers le bas, pour s'écouler le long de la sole du bassin, en revenant vers le point chaud, où il est à nouveau entraîné vers le haut, de sorte que le cycle se répètee Une certaine partie du verre ascendant dans la région du point chaud se dirige vers l'avant, sous l'effet de L'"aspiration" du bassin, pénètre dans la zone d'affinage,
afflue à l'extrémité de travail du bassin et retourne de là, le long de la sole du bassin, pour être à nouveau entraînée vers le haut dans la région du point chaud, après quoi le cycle se répète.
Etant donné l'emplacement particulier de chacune des électrodes A, B et C, et la manière dont le courant circule entre celles-ci, le système d'électrodes a pour effet non seulement d'accroître la capacité de fusion du bassin, mais aussi de constituer un barrage ou une
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barrière thermique de courants d'électricité en circu- lation, de aorte que les matières brutes non fondues et l'écume sont empêchées de passer au-delà de la région du point chaud et d'être emportées vers l'aval, c'est-à- dire, l'extrémité de travail du bassin.
La capacité de fusion du bassin est accrue grâce au chauffage par résistance du verre en fusion qui se dirige vers l'arrière, cela depuis le moment où il at- teint la couche la plus haute du bain de fusion, au voi- sinage de l'axe x-x du point chaud X - couche dans laquelle ce verre est chauffé d'une manière très efficace par les flammes issues desouvertures 18- jusqu'au moment où le verre en fusion a pris la direction de l'arrière, au-delà des électrodes A et B.
Grâce au fait qu'il est soumis à un chauffage par l'intérieur, le verre en fusion qui se dirige vers l'arrière est à une température plus élevée qu'il ne le serait normalement, et est à même de communi- quer une plus grande quantité de chaleur aux matières brutes z, non fondues, ce qui offre la possibilité de fondre une plus grande quantité de matières brutes en un laps de temps donné, d'où, évidemment, une augmentation de la production du bassin.
Etant donné que le trajet le plus court entre le groupe d'électrodes A et le groupe d'électrodes B est re- présenté par une ligne droite, la valeur du flux de courant qui se dirige d'un de ces groupes dtélectrodes vers l'autre est maximum entre les éléments d'électrode 19 et 21, res- pectivement des électrodes A et B, ainsi qu'entre les éléments d'électrode 20 et 22, respectivement des élec- trodes A et B.
D'autre part, un flux de courant d'une intensité moindre traverse le verre en fusion entre les
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éléments d'électrodes 19 et 22 et entre les éléments d'électrode 20 et 21.Ainsi, ' ' le flux de courant primaire d'intensité maximum se manifeste entre les parois laté- rales du bassin, à un angle sensiblement droit par rap- port au trajet d'écoulement du verre en fusion dans le bassin de fusion et assure, en combinaison avec les cou- rants qui se manifestent entre les autres électrodes, une barrière thermique efficace et localisée, dans les couches supérieures du verre en fusion, barrière qui empêche les matières brutes non fondues ou l'écume de passer dans la zone d'affinage du bassin.
Etant donné que l'électrode C est située dans la zone d'affinage, le verre en fusion qui se déplace le long de la sole du bassin dans la zone d'affinage et qui se dirige vers la région du point chaud est soumis à un chauffage interne après avoir été aspiré vers le haut dans la région du point chaud et pendant qu'il se déplace vers l'extrémité de travail du bassin, le long de la sur- face du bain de fusion, préalablement à son passage au- delà de l'électrode C.
Il a été dit plus haut qu'une portion du verre en fusion, en provenance de la zone de fusion, se dirige vers le haut dans la zone du point chaud et passe dans la zone d'affinage au voisinage de la surface du verre en fusion contenu dans cette zone, pour se mélanger au verre qui se dirige vers le haut à partir de la zone d'affinage.
Ce mélange de deux courants de verre en fusion a lieu entre l'électrode verticale C et l'axe x-x du point chaud, de sorte que les courants mélangés sont chauffés par l'inté- rieur à une température sensiblement uniforme, ce qui leur permet de se mélanger d'autant plus rapidement.
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D'autre part, on a indiqué plus haut qu'un des avantages de l'invention réside dans le fait que la pente du gradient thermique entre, d'une part, la paroi en bout du bassin voisin de la hotte de chargement, et d'autre part, le point chaud, a été rendue plus raide par le fait que le chauffage local du verre est concentré dans la région du point chaud et que, de la sorte, la température de cette région est désormais plus élevée, ce qui, à son tour, en- traîne une augmentation de la vitesse du verre qui s'écoule vers l'arrière.
Dans la Fig 3, on a représenté une partie du gra- dient de température rectiligne qui se présente au sein du verre en fusion contenu dans un four de fusion réalisé selon la présente invention. La ligne en traits interrom- pus représente le gradient de température dans le verre en fusion, depuis la paroi arrière du four jusqu'au voi- sinage de l'axe x-x du point chaud X, lorsque le système d'électrodes n'est pas en service, tandis que la ligne pleine représente le gradient de température pour.la même région du verre, lorsque le système d'électrodes est excité et que le verre en fusion dans la région du point chaud est chauffé par résistance.
Aux fins de démonstration et vu que seule une comparaison entre les températures res- pectives de la paroi arrière et du point chaud est néces- saire, les gradients de température ont été représentés par des lignes droites. Cependant, dans la plupart des fours, la courbe réelle du gradient de température aura une forme convexe.
Il convient de noter que la température du verre en fusion ne subit en substance aucune modification au voisinage de la paroi arrière lorsque les électrodes ne
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boni pas mises en service,pas plus que lorsqu'elles sont excitées, la température du verre étant dans chaque' cas de 2,500 F (1371 C) environ. Toutefois, il existe une différence marquée entre la température qui règne dans la région de point chaud lorsque les électrodes sont excitées et celle qui y existe lorsque le courant est coupé.
Lorsque le courant est branché, la température au voisinage de l'axe du point chaud est de 2,930 F (1610 c) environ, tandis que, lorsque le courant est débranché, la température au voisinage de l'axe du point chaud est de
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$60 1' (1571 C) environ, soit inférieure de j0 F' (.;1 C) Tout homme de métier conçoit aisément qu'une élévation de température de 70 augmente la capacité de fusion du four et que, en fait, le système d'électrodes selon la présente invention est à même de maintenir un écart de températures d'environ 70 F (21,1 C) quelle que soit la quantité de matières brutes introduites dans le four.
Dans un four de fusion conduit conformément à l'invention, l'axe x-x du point chaud était d.istant de 37 pieds (11,277 m) environ de la paroi d'extrémité voi- sine de la hotte de chargement, les températures mention- nées ci-dessus ayant été constatées en procédant à des relèvements optiques, au pyromètre, sur les parois laté- rales du bassin, immédiatement au-dessus du verre en fusion.
Les relèvements de température, si l'on considère la dis- tance entre l'axe du point chaud x-x et la paroi en bout, indiquent une élévation de température de 9,7 F (5,38 C) environ par pied (0,3048 m), lorsque le courant est débranché contre 11,6 F (6,438 C) par pied, lorsque le courant est branché, le four étant considéré comme fonc- tionnant avec rendement optimum dans les deux cas, c'est-
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à-dire, tant avec le courant branché qu'avec le courant débranché.
Ainsi, grâce à la présente invention, on a obtenu un accroissement de la pente du gradient de tempé- rature d'environ 1,9 F (1,05454 C) par pied dans la zone de fusion du four, c'est-à-dire, là où une élévation de la température du verre en fusion est de la plus haute impor- tance, étant donné qu'une élévation de la température du bain de fusion a fatalement pour résultat une augmentation de la capacité de fusion du bassin. D'autre part, le verre est considérablement plus chaud dans la région de point chaud du bain: de fusion et est en fait plus dilaté compara- tivement à la région du bain voisine de la paroi en bout du bassin.
Par conséquent, l'écoulement "descendant" du verre en fusion vers l'arrière est intensifié lorsque la tempéra- ture dans la région de point chaud s'élève, étant donné que la température au voisinage de la paroi en bout du bassin demeure relativement constante. Comme indiqué plus haut, une élévation de la vitesse du verre qui se dirige vers l'arrière fait en sorte que les matières brutes du verre ou l'écme peuvent plus difficilement passer au-delà de la région de point chaud et parvenir à l'extrémité de travail du bassin.
On a constaté - sans que l'on puisse en expliquer clairement la raison - que l'on obtient des résultats optima lorsqu'il existe un certain rapport de grandeur entre la superficie du verre en fusion soumis à un chauffage à ré- sistance, d'une part, et la superficie du verre en fusion soumis aux flammes venant des ouvertures 18, soit en d'autres termes, la superficie du four chauffée par les flammes.
Dans l'installation mentionnée plus haut, dans laquelle l'invention a été utilisée avec succès, la super-
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ficie totale du bain de fusion soumise aux flammes pro- venant des ouvertures 18, (c'est-à-dire la distance entre la paroi arrière du four et la paroi la plus éloig.. née a de la dernière ouverture 18,multipliée par la lar- geur du four) était de 1.344 pieds carrés (124,862 m2) environ, tandis que sa superficie soumise au . chauffage par résistance (c'est-à-dire la superficie d'un polygone formé en reliant les pointes des électrodes verticales et les bases des électrodes de la paroi latérale, cette su- perficie étant enclavée dans celle soumise aux flammes) était de 435 pieds carrés (40,313 m2) environ.
En d'autres termes le rapport entre la superficie du verre chauffé par résistance et celle qui est chauffée à la fois par résistance et par les flammes est de 1:3 environ.
En plus du rapport cité plus haut entre les super- ficies du bain, on a découvert que la disposition géomé- trique particulière des électrodes, telle que représentée, ainsi que la manière particulière dont le courant est amené à se diriger à travers le bain, influencent notablement le rendement global du four,bien que, ici également, on ne soit pas non plus en mesure d'expliquer les raisons exactes du phénomène. Cependant, on a essayé plusieurs dispositions d'électrodes, ce qui a permis de constater que la disposi- tion "en pyramide", représentée dans les dessins, a fourni des résultats notablement meilleurs que ceux obtenus avec n'importe quelle autre disposition.
On suppose que ceci est dû au fait que la plus forte concentration de trajets de courant est immédiatement vilsine de l'axe du point chaud et forme un angle par rapport à l'axe transversal x-x de ce point. A ce prppos, on obtient des résultats particulièrement favorables lorsque l'écartement entre
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les divers éléments de l'électrode C représente à peu près un tier de la largeur du four; d'autre part, ce système d'électrodes fournit un certain nombre de tra- jets de courant espacés de l'axe du point'chaud en direc- tion de la paroi en bout du bassin, trajets qui, comme indiqué plus haut, constituent une barrière thermique avancée qui prévient ou empêche l'écoulement de matières brutes ou d'écume au-delà de cette barrière.
Bien que le four-10 représenté dans les dessins soit du type généralement employé pour la fabrication du verre à glaces, la présenté invention pewt être aussi bien employée dans les fours pour verre à vitres, ainsi que dans les fours de petites dimensions, que l'on emploie habituellement dans l'industrie des récipients en verre et qui, dans de nombreux cas, comportent des brûleurs dans leurs parois en bout. de plus, l'invention peut être utilisée dans tous lesours électriques ans lesquels on emploie des électrodes pour assurer le chauffage de base du bain de fusion, la présente invention pouvant être utilisée pour augmenter la capacité de fusion de tels fours.
REVENDICATIONS.
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