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La présente invention se rapporte à la fabrication du verre en feuille par étirage vertical à partir de la surface d'un bain de verre en fusion.
Suivant les procédés connus de fabrication du verre en feuille par étirage vertical, le verre est étiré, à partir d'un bain de verre en fusion, dans une chambre d'étirage.
La feuille de verre étirée verticalement passe entre des re- froidisseurs situés dans la chambre d'étirage à une certaine distance de chaque face de la feuille, ces refroidisseurs possédant, ordinairement, la forme de caissons à eau de forme rectangulaire disposés à une faible distance au-dessus de la surface du bain de verre en fusion et epproxima- tivement parallèlement à la feuille de verre.
Ces refroidisseurs servent à accélérer la solidification de la feuille directement au-dessus du bulbe ou du ménisque formé à l'endroit de la jonction de la feuille à la surface du bain de verre fondu, solidifi- cation provoquée par le refroidissement de la feuille dû à la radiation de sa chaleur en direction des refroidisseurs. Aussi, ces derniers sont disposés par rapport à la feuille de verre de façon à assurer le refroi- dissement voulu par radiation.
Dans certains cas, la feuille étirée continue à monter de la chambre d'étirage dans un puits d'étirage vertical à l'extrémité supérieure duquel la feuille est coupée à dimension. Dans d'autres cas, la feuille étirée passe sur un rouleau de courbure situé dans la chambre d'étirage et avance ensuite à travers un caisson horizontal, pour être coupée à dimension à sa sortie de ce caisson.
Les procédés bien connus d'étirage vertical du verre en feuilles sont : le procédé "Fourcault", suivant lequel la feuille est étirée à partir d'une masse de verre qu'on fait passer par une fente prévue dans le fond d'une débiteuse et soumise à une pression hydrostatique, ainsi que les procédés "Pittsburgh" et "Colburn" suivant lesquels la feuille de verre est étirée directement à partir de la surface du verre en fusion.
Le procédé "Pittsburgh" diffère du procédé "Colburn" par l'utili- sation d'une barre d'étirage submergée dans le bain de verre en fusion, au-dessous de la ligne d'étirage, de façon à stabiliser la position du bulbe.
Afin d'obtenir du verre exempt de déformations, il faut éviter les différences de température locales dans le verre, à l'endroit de la formation de la feuille.
Les déformations de la feuille de verre produites par des diffé- rences de température locales, se présentent sous forme d'ondulations qui se succèdent dans le sens longitudinal de la feuille de verre montante, et si l'on regarde des objets à travers une feuille de verre ainsi déformée, notamment à un angle aigu par rapport aux ondulations, ils apparaissent déformés.
On connaît et on a proposé de nombreux dispositifs destinés à conférer à la surface du bain de verre en fusion une homogénéité déterminée d'avance au voisinage de.la ligne d'étirage, mais des phénomènes se Dro- duisant dans la chambre d'étirage elle-même s'opposent à un succès complet de ces dispositifs et de ces propositions.
En termes généraux, l'une des raisons principales du manque d'une
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homogénéité thermique continue à la surface du verre en fusion de chaque côté de la ligne d'étirage, est la tendance des courants irréguliers d'air froid à tomber des refroidisseurs sur la surface du verre en fusion.
Cet air froid, tombant des refroidisseurs, a tendance par suite de l'effet de cheminée régnant dans la chambre d'étirage au voisinage de la feuille de serre, à s'écouler vers le bulbe le long du verre plastique montant du bulbe, en troublant ainsi la régularité de la vitesse de refroi- dissement de la feuille de verre dans le sens de sa largeur, régularité requise pour l'obtention d'une feuille de verre exempte de déformations, de sorte que la feuille de verre ainsi obtenue présente des variations d' épaisseur.
Plus les refroidisseurs sont près de la feuille de verre en étirage, plus grande est le danger auquel la feuille est exposée par la chute du courant d'air froido
Pour éviter la chute d'air froid des refroidisseurs vers la sur- face du bain de verre en fusion, on a proposé de disposer une source de cha- leur en dessous des refroidisseurs, dans le but de renvoyer l'air froid vers le haut, de façon qu'il soit repris dans le courant ascensionnel normal du côté respectif de la feuille de verre, grâce à l'effet de cheminée régnant dans la chambre d'étirage.
On conçoit cependant que le renvoi de l'air froid peut avoir pour conséquence que le courant d'air froid renvoyé atteigne la feuille de verre et, bien que dans ce cas le choe thermique subi par le verre de la feuille ne sera pas aussi grand que dans le cas où cet air froid atteint la feuille dans le voisinage du bulbe, il se produira néanmoins, nécessairement, une variation de vitesse du refroidissement dans le sens de la largeur de la feuille à l'endroit de l'impact.
On a également proposé d'empêcher la formation d'air froid autour des refroidisseurs, afin d'éliminer ainsi la possibilité d'une chute d' air froid des refroidisseurs sur le verre en fusion. A cet effet on a pro- posé d'appliquer un soufflage ascensionnel d'air le long de chaque face des refroidisseurs, mais ce moyen tend à perturber sérieusement les courants de convection normaux dans la chambre d'étirage, par la production de cou- rants d'air froid, incontrôlables, dans la voisinage de la feuille de verre et à engendrer ainsi des vitesses de refroidissement irrégulières et une diminution de toute amélioration de l'uniformité de l'épaisseur tout en donnant naissance à des tensions dans la feuille, ces tensions étant dangereuses notamment au moment du découpage de la feuille.
Le but principal de la présente invention est d'empêcher la for- mation de courants irréguliers d'air froid tombant des refroidisseurs et descendant sur la surface du verre en fusion ou se dirigeant vers le bulbe, et de fournir en même temps un maximum de perméabilité aux radiations de la feuille de verre dans la direction des refroidisseurs, de façon à maintenir à une vitesse voulue le refroidissement de la feuille de verre à l'endroit du bulbe et immédiatement au-dessus de ce dernier, et d'assurer par cette vitesse voulue du refroidissement,l'obtention de l'épaisseur dé- sirée et de l'uniformité de cette épaisseur de la feuille de verre.
Ainsi, la présente invention a pour objet un appareil d'étirage vertical du verre en feuille à partir d'une masse de verre en fusion, comportant des refroidisseurs à eau, disposés des deux côtés de la feuille en étirage, de façon à amorcer la solidification de la feuille au-dessus . du bulbe ou du ménisque par la radiation de la chaleur du verre en direction des refroidisseurs, caractérisé en ce que les refroidisseurs sont combinés avec des éléments métalliques ajourés disposés sous les refroidisseurs de façon à retenir de la chaleur rayonnée par le verre en fusion et à créer
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une couche d'air chaud de chaque côté ou au moins d'un côté des refroidis- seurs, cet air chaud engendrant, par sa poussée ascensionnelle, des couches montantes d'air chaud entre les refroidisseurs et le verre,
ces couches étant perméables aux radiations du verreo
Les éléments métalliques ajourés peuvent être constitués par du treillis métallique, ou par de la toile métallique, ou par de la tôle ou des plaques ajourées. Ces éléments métalliques ajourés peuvent être suspen- dus au moyen de tringles supportées par les parois du four ou être sus- pendues aux refroidisseurs.
Si la quantité de chaleur absorbée par les éléments métalliques ajourés engendre un courant ascendant d'air chaud insuffisant pour empêcher la chute d'une couche limitrophe d'air froid des refroidisseurs, on peut incorporer aux éléments métalliques ajourés de la chaleur auxiliaire, soit par voie électrique, soit par des flammes de gaz.
L'invention est décrite ci-après plus en détail avec référence au dessin annexé, représentant, à titre d'exemple, plusieurs formes d' exécution de l'appareil suivant l'invention, à savoir :
Figure 1, une coupe verticale longitudinale dans le prolongement d'un bassin de four de fusion de verrerie et dans la partie inférieure de la superstructure comprenant une chambre d'étirage et un puits d'étirage vertical à travers lesquels le verre est étiré verticalement, la chambre d'étirage comprenant des refroidisseurs combinés avec des éléments métalli- ques ajourés constitués, suivant l'invention, par du treillis métallique;
Figure 2, une vue d'extrémité, à une échelle agrandie, de l'un des refroidisseurs représentés dans la figure 1, montrant plus clairement la combinaison de l'élément ajouré avec le refroidisseur;
Figure 3, une vue latérale en élévation d'un refroidisseur sui- vant les figures 1 et 2, montrant la continuité du courant ascendant d'air chaud au voisinage de l'une des surfaces du refroidisseur ;
Figure 4 une vue similaire à celle de la figure 2, montrant une variante d'exécution de l'élément en treillis métallique combiné avec les refroidisseurs, cet élément métallique ajouré s'étendant, du côté du re- froidisseur tourné vers la feuille de verre sur la majeure partie de la hauteur du refroidisseur;
Figure 5, une vue similaire à celle de la figure 2, montrant l'utilisation d'un élément en tôle ajourée sous le refroidisseur;
Figure 6, une vue latérale partielle correspondante, en élévation;
Figure 7, une vue similaire à celle de la figure 2, montrant un élément en treillis métallique suspendu au refroidisseur;
Figure 8, une vue similaire à celle de la figure 7, montrant un élément ajouré en tôle perforée, suspendu au refroidisseur;
Figure 9, une vue latérale partielle correspondante, en éléva- tion du dispositif suivant la figure 8e
Les mêmes chiffres de référence sont utilisés pour désigner des parties identiques ou similairese
Suivant la figure 1, l'extrémité du bassin de fusion d'un four de verrerie est désignée par 1, sa voûte par 2, un prolongement du bassin par 3, la paroi d'extrémité dudit prolongement par 4, et la sole du
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prolongement par 5.
A la partie supérieure du prolongement 3 sont prévus les éléments constitutifs usuels avant médian et arrière de la voûte dudit prolongement désignés respectivement par 6,7 et 8, ainsi qu'une chambre d'étirage 9 s'ouvrant dans un puits d'étirage vertical 10, dans lequel est montée une série de rouleaux tracteurs 11, dont une paire seulement est représentée dans le dessine Au moyen de ces rouleaux, la feuille de verre 12 est tirée vers le haut à partir de la surface 13 du bain de verre en fusion 14 se trouvant en 30
Les parois de la chambre d'étirage comprennent les écrans usuels en forme de L, 15, et les parois inclinées 16 reliant l'extrémité supérieure des écrans 15 au puits 10,
en complétant ainsi la structure de la chambre d'étirageo
Entre les éléments médian et arrière 7 et 8 de la voûte du pro- longement du bassin est disposé le mur plongeant usuel 17, qui sert à exclure du prolongement 3 les gaz de fumée,du bassin de fusion et à les empêcher ainsi d'atteindre la surface du verre dont la feuille 12 est tirée.
Dans la chambre d'étirage sont disposés des refroidisseurs 18 montés de façon usuelle entre les écrans 15 et la feuille de verre 12, ces refroidisseurs étant cependant exécutés, conformément à la présente inven- tion, de la façon spéciale détaillée plus bas. Pour maintenir enposition voulue la ligne d'étirage, c'est-à-dire la ligne d'engendrement de la feuille de verre 12, et pour aider le réglage de la viscosité du verre atteig- nant la feuille de verre, il est fait usage d'une barre réfractaire, dite barre d'étirage, désignée par 19, submergée dans le verre en fusion 14.
Comme le fait voir la figure 1, le dessus de la barre d'étirage peut pré- senter deux faces concaves contiguës 20 se rencontrant mutuellement immé- diatement au-dessous de la ligne d'étirageo
Suivant la figure 1, le bulbe ou ménisque, formé sur la ligne d'étirage et duquel émane la feuille de verre est désigné par 21, La barre d'étirage, au lieu d'être une barre massive en matière réfractaire, peut être fendue longitudinalement à sa partie médiane de façon connue.
Pendant le travail la feuille de verre 12 est étirée depuis la surface 13 du verre en fusion 14, à travers l'ouverture de sortie désignée par 22 de la chambre d'étirage 9, dans la cheminée d'étirage 10, à l'inté- rieur de laquelle la feuille de verre est recuite, pour être, lors de sa sortie de l'extrémité supérieure de la cheminée d'étirage, coupée aux di- mensions voulueso
Dans l'appareil représenté aux figures 1 à 4, les refroidisseurs 18 sont combinés avec des éléments 23 en treillis ou en toile métallique affectant, sous les refroidisseurs, une forme de panier.
Ces éléments 23 sont disposés immédiatement sous les refroidis- seurs et s'étendent à une certaine hauteur de chaque côté de ces derniers, la maille de ces éléments possédant des dimensions suffisantes pour laisser passer une quantité convenable de la chaleur rayonnée par le ruban de verre en direction des refroidisseurs, tout en laissant une quantité de métal suffisante pour absorber suffisamment de chaleur rayonnée par le verre en fusion, de façon à assurer un chauffage, par contact, de l'air voisin et de former ainsi, de chaque côté des refroidisseurs, une couche d'air chaud, cet air engendrant, par sa poussée ascensionnelle,
des couches qui montent entre les refroidisseurs et le verre et sont perméables à la radiation du verreo
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Les éléments en treillis métallique 23 peuvent être suspendus à une distance convenable des refroidisseurs au moyen de tringles 24 suppor- tées à leur tour, à chacune de leurs extrémités, par les parois correspon- dantes de la chambre d'étirage.
Ayu lieu de monter les éléments ajourés sur des tringles supportées par les parois de la chambre 9, ces éléments peuvent être suspendus direc- tement aux refroidisseurs, par exemple au moyen de crochets 28 espacés les uns des autres le long des refroidisseurs, comme représenté sur la figure 7, ces crochets pouvant être reliés, par exemple par soudure, à l'un des bords du treillis 23, comme indiqué en 29, ou descendre jusqu'à des éléments en treillis horizontaux 26, voir figures 8 et 9, auxquels les crochets 28 peuvent être rivetés ou soudés en 29
Afin d'assurer une radiation uniforme de la chaleur de la feuille de verre en direction des refroidisseurs, les crochets sont suspendus aux refroidisseurs du côté qui n'est pas en regard de la feuille de verre 120
Si c'est nécessaire,
les éléments ajourés peuvent être raccordés à un circuit électrique dans lequel ils constituent une résistance, en subissant de ce fait un chauffage additionnel à celui assuré par la chaleur de radiation du verreo
De plus, les éléments ajourés peuvent recevoir de la chaleur tour- née par des brûleurs disposés de façon que la chaleur engendrée par les flammes de ces brûleurs lèchent la surface extérieure des éléments ajouréso Suivant une variante d'exécution de ce genre la source de chaleur auxiliaire peut être constituée par un brûleur disposé sous la partie inférieure des éléments en treillis ou ajourés, comme représenté en 30 sur la figure 2.
Des éléments en treillis métallique exécutés suivant la présente invention fournissent un courant d'air chaud, continu dans la direction longitudinale des refroidisseurs, comme ceci est clairement représenté par les flèches 31 sur les figures 3 et 5, et grâce à la capacité d'absorption thermique de la masse métallique constituant les éléments ajourés, l'intensi- té dudit courant est telle que la formation de couches d'air froid limi- trophes aux refroidisseurs en est empêchée. D'autre part, ladite intensité du courant ascendant d'air chaud ne sera jamais suffisante pour diminuer la perméabilité de ce courant aux radiations de chaleur que la feuille de verre émet en direction des refroidisseurs.
De plus, l'utilisation des éléments ajourés objet de l'invention, empêche un refroidissement local inadmissible de la surface du verre en fusion située au-dessous des refroidisseurs. De ce fait, l'homogénéité thermique requise de la surface du verre est assurée. En outre, la suppres- sion par le courant ascendant d'air chaud de la formation de couches froides limitrophes aux refroidisseurs assure une protection du verre en fusion contre les effets des chutes d'air froid, mais sans que cela dérange les courants normaux de convection dans la chambre d'étirage, indiqués par les flèches 320
On peut admettre, suivant les expériences exécutées, qu'en utili- sant des éléments métalliques ajourés suivant l'invention, une ouverture de maille inférieure à environ 12,5 mm et une section des fils métalliques non inférieure à environ 0,
8 mm donneront des résultats satisfaisants dans le sens de ce qui a été décrit plus haut, et il est à remarquer que dans le dessin explicatif annexé, les dimensions des ouvertures de mailles des éléments 23 sont exagérées pour plus de clarté.