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La présente invention se rapporte d'une manière générale à la produc- tion du verre en feuilles ou verre à vitres et est relative plus particulièrement à des méthodes et appareils perfectionnés pour produire un tel verre avec un minimum de distorsion.
Le terme "verre à vitres" ou "verre en feuilles", tel qu'utilisé ici, est appelé à désigner un verre étiré plat, présentant des surfaces polies à la flamme, obtenues pendant la formation de la feuille, par opposition au "verre à glaces", qui présente des surfaces doucies et polies mécaniquement.
Comme on le sait, le verre en feuilles ou en vitres du commerce est produit en étirant une feuille ou un ruban à partir d'une masse de verre fondu, cela directement sous sa forme finale utilisable, ce verre ne nécessitant pas un traitement de doucissage ultérieur destiné à lui imprimer l'uni et la trans- parence requis. Or, un des inconvénients du verre étiré plat est constitué par les ondes ou ce qu'il est convenu de nommer "distorsion", qui apparaissent dans le produit fini. Cette distorsion est due à une épaisseur non uniforme, soit, en d'autres termes, à la présence de zones alternatives épaisses et minces dans la lame de verre. On connaît diverses variétés de distorsion sous diverses dé- nominations, qui ont été adoptées pour désigner des types de distorsion particu- liers.
Parmi ceux-ci on citera :"distorsion à grande longueur d'onde", "distor- sion à petite longueur d'onde"; on connait en outre le "martelage", le "battage", etc.
On est enclin à admettre que ces défauts de distorsion dans le verre en feuilles sont dus à la présence de conditions non uniformes et non contrôlées dans les fours à fabriquer le verre à vitres ; plusparticulièrement, on suppose qu'ils sont dus à l'absence d'un régime de température suffisamment uniforme d'un côté à l'autre du courant ou flux de verre en fusion qui s'écoule vers et dans la zone de formation de la feuille, ainsi qu'à l'influence nuisible de cou- rants d'air d'origine thermique ou de convection, qui se meuvent vers, le long et autour de la feuille nouvellement formée.
De plus, il a été démontré que les difficultés dues à la distorsion et, qui étaient jusqu'à présent considérées pour ainsi dire comme une caractéris- tique, ainsi que comme un mal nécessaire, inhérents à la production industrielle du verre à vitres, peuvent être éliminées moyennant un réglage approprié des conditions atmosphériques et de température à l'intérieur du four.
Partant de ce qui précède, le principal objet de la présente inven- tion consiste à réduire notablement, voire à éliminer complètement, les défauts dus à la distorsion dans le verre à vitres, ainsi que les problèmes que pose une telle distorsion pendant la fabrication du verre.
Un autre objet de la présente invention consiste à atteindre le but assigné plus haut, moyennant un contrôle spécial des déplacements de l'air à l'in- térieur du four à verre à vitres.
Un autre objet de l'invention consiste à favoriser la réalisation des objectifs recherchés, par un réglage correct des températures au sein du verre en fusion, dans toute la largeur du four.
Un autre objet consiste à améliorer de façon générale l'uniformité de la température dans les fours à verre à vitres, ainsi qu'à prévenir les ban- des, lignes, points, etc., chauds et froids alternatifs, dans le verre en fusion.
Dans les dessins annexés:
La fig. 1 est une vue partielle en plan d'un four à verre à vitres ou en feuilles, en particulier l'extrémité d'affinage et de travail de ce four.
La fig. 2 est une vue en coupe transversale et verticale par la chambre de refroidissement du four de la fig. 1, cette coupe étant pratiquée sensiblement le long de la ligne 2-2 de la fig. 1.
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La fig. 3 est une vue partielle, en coupe transversale et verticale, de la chambre d'étirage de la fig. 1, cette coupe étant pratiquée suivant la lignE 3-3 de cette dernière figure.
La fig. 4 est une vue en coupe longitudinale prise essentiellement le long de la ligne 4-4 de la fig. 1.
La fig. 5 est une vue en coupe longitudinale du prolongement de la chambre d'étirage représentée dans la fig. 4, ainsi que de l'extrémité avant du tunnel de recuisson ou carcaise.
La fig. 6 est une vue en plan, en coupe horizontale prise suivant la ligne 6-6 de la fig. 4.
La fige 7 est une vue de détail, à plus grande échelle, des rouleaux entraîneurs-calibreurs spéciaux suivant l'invention.
La fig. 8 est une vue partielle en coupe, prise à l'extrémité de la chambre de refroidissement, cette vue montrant un mode de réalisation de variante de la construction; et
Les figs. 9, 10 et 11 sont des vues en coupe longitudinâles par les chambres de refroidissement et les creusets d'étirage, suivant trois variantes d'exécution de l'invention.
Suivant la présente invention, il est prévu - dans un four continu à verre à vitres comprenant une chambre de fusion, une chambre d'affinage, une chambre de refroidissement et une chambre de formation comportant un compartiment de travail, le tout disposé bout à bout et de façon que toutes les chambres com- muniquent entre elles =.un.canal pour le verre en fusion prévu dans la chambre de refroidissement et s'étendant entre la chambre d'affinage susdite et le com- partiment de travail précité, canal dont la profondeur va en diminuant en direc- tion du oompartiment de travail, ainsi que des moyens pour isoler au moins une partie de l'atmosphère, située au-dessus du verre en fusion, contenu dans la chambre de refroidissement ci-dessus, d'avec l'atmosphère située au-dessus du verre en fusion dans la chambre d'affinage susdite.
Dans les dessins annexés, et plus particulièrement dans la fig. 1, on a représenté l'extrémité d'affinage et de travail d'un four continu à verre en feuilles, four dont l'ensemble est désigné par le chiffre de référence 18.
Les fours classiques de cette espèce comprennent en général un bassin de fusion 19 du type à récupération, chauffé au gaz, qui alimente en verre en fusion une ou plusieurs chambres d'affinage ou de conditionnement. Comme on le voit dans les dessins, on a prévu ici deux chambres d'affinage séparées par une paroi en fourche 20, une de ces chambres d'affinage étant représentée en 21. Bien que n'y étant pas limitée, la présente invention convient plus particulièrement en vue de son application à une machine à étirer le verre en feuilles, dite du type Colburn, et sera décrite à propos de cette machine. Ainsi, l'extrémité avant de la chambre d'affinage 21 est reliée par une chambre de refroidissement 22 à un creuset d'étirage 23, situé au-dessous d'une chambre d'étirage ou de formation 24 (figs. 3 et 4).
Dans le cas d'un four continu à bassin, tel que celui qui vient d'être décrit, une masse de verre 25 est mise en fusion dans le bassin de fusion 19 et s'écoule à partir de l'extrémité de fusion de ce bassin, vers et à travers la chambre d'affinage 21, à l'intérieur de laquelle ce verre est convenablement conditionné. Partant de la chambre d'affinage, la masse en fusion se meut à travers la chambre de refroidissement 22, où elle est ramenée progressivement à la température de travail et, finalement, parvient dans le compartiment de tra- vail ou creuset d'étirage 23, d'où une feuille ou un ruban de verre peut être étiré d'une manière continue .
Dans une machine classique à fabriquer le verre à vitres du type
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Colburn, le creuset d'étirage 23 est supporté sur des consoles 27 à l'intérieur d'un foyer de creuset 28 chauffé par les flammes de gaz fournies par les brûleurs 29 montés dans les parois 30 et traversant celles-ci.
Une feuille ou un ruban de verre 31 est étiré de façon continue vers le haut, à partir de la surface du bain de fusion, à l'intérieur du creuset d'éti- rage, avec ceci que, tout en étant encore à l'état semi-plastique, bien que sen- siblement constituée sous sa forme finale en tant que feuille, cette dernière est déviée vers le plan, horizontal, autour d'un tambour d'inflexion 32, pour passer ensuite sur un cylindre 33, dit fou ou intermédiaire, et traverser une chambre d'aplanissement 34, où ledit ruban est supporté et entraîné vers l'avant sur une série de rouleaux 35 de la machine, alignée horizontalement. En avançant, le ru- ban passe de la chambre d'étirage et d'aplanissement 34, dans une carcaise 36, où il est supporté et entraîné au moyen d'une série de rouleaux 35, alignés horizon- talement, jusqu'à ce qu'il soit convenablement recuit.
Dans la plupart des essais effectués jusqu'à présent et visant à améliorer le verre à vitres en ce qui concerne la distorsion, etc., on s'en est tenu à des mesures de correction uniquement dans et autour de la zone de forma- tion de la feuille. Bien que l'on soit enclin à admettre que ces mesures sont d'un intérêt considérable, on a constaté d'autre part que, pour obtenir les meil- leurs résultats, certaines mesures peuvent, et, plus exactement, doivent être prises loin en amont de cet endroit.
Pour mettre en évidence ce qui précède, on notera qu'il a été consi- déré à ce jour comme impossible de produire du verre à vitres exempt d'ondes ou stries transversales (ream), si l'on ne prévoyait pas de barres d'écumage dans la chambre d'affinage; en effet, il est devenu courant de prévoir ce qu'il est convenu d'appeler des poches à écume 38 dans les parois latérales 39 du four, poches qui remplissaient un rôle fonctionnel dans le four. De telles barres d'écu- mage remplissent un rôle utile; cependant, jusqu'à présent elles comportaient certains inconvénients et, de plus, il y a un arrêt de production de vingt minu- tes environ chaque fois que ces barres doivent être nettoyées.
Suivant la présente invention, il a été constaté qu'en introduisant l'air de refroidissement dans les poches d'écumage 38 à l'aide de tuyaux 40, on pouvait supprimer les barres d'écumage, tout en éliminant les stries transversa- les dans cette zone. De plus, l'air de refroidissement agit également dans le sens de la stabilisation de la température du verre en amont de la chambre de refroidissement, de façon à équilibrer les filets chauds et froids et à améliorer à la fois le rendement et la qualité du verre en fusion.
L'importance attribuée à l'élimination des stries transversales dans n'importe quelle opération visant à éliminer la distorsion se justifie évidem- ment par la présence de diverses espèces de verre, qui apparaissent comme un produit à stries, et sont la cause de l'apparition de cordes ou ondes dans la feuille de verre finie.
Une autre caractéristique importante de l'invention, et qui est en relation directe avec l'introduction de l'air de refroidissement dans la chambre d'affinage, consiste à disposer une barre d'arrêt 41, située en partie au-dessus, et en partie au-dessous du verre en fusion, à l'entrée de la chambre de refroi- dissement 22. Cette barre - qui, telle que représentée ici, affecte un profil de forme générale en L, peut comporter un renflement 42 sur l'extrémité supéri- eure de la branche verticale et un épaulement 43, de préférence oblique, sur la face supérieure de la branche horizontale - agit de façon à assurer un joint, à la fois hermétique et étanche, entre les chambres de refroidissement et d'affi- nage.
Cette obturation permet d'introduire dans la chambre d'affinage des quantités d'air de refroidissement suffisamment importantes pour atteindre le but déjà exposé, ainsi que pour neutraliser les effets nuisibles des variations
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de la pression dans la chambre d'affinage, variations qui résultent du renverse- ment de la flamme dans les récupérateurs. On a déterminé que ces variations de pression étaient jusqu'à présent largement responsables de la formation de zones de rayures transversales, en raison de l'alternance de courants d'air froid et chaud qui se suivent et de gaz de combustion d'un côté à l'autre du four.
Un autre avantage résultant de la possibilité d'introduire des quan- tités d'air de refroidissement accrues dans la chambre d'affinage réside dans le fait que cette disposition permet d'éliminer certains refroidisseurs à tubes, qui étaient utilisés antérieurement à proximité immédiate du verre, au voisinage de la zone de formation de la feuille, en vue de maintenir la vitesse d'étirage, mais qui, comme on l'admet généralement, déterminaient un "martelage" dans la feuille finie.
Etant donné sa forme particulière, la barre 41 produit également un reflux de verre chaud vers les bords latéraux des chambres de refroidissement et d'affinage, au voisinage de la surface du verre, reflux qui favorise l'éta- blissement d'un régime de température plus uniforme dans le verre dans toute l'étendue de la chambre de refroidissement. Ainsi, grâce à sa forme, cette barre détermine un flux descendant et ensuite un flux montant du verre en fusion, lors- que celui-ci pénètre dans la chambre de refroidissement 22, ce qui a pour résul- tat un refoulement continuel du verre en direction du rebord 43 de la barre et, dans le sens latéral, le long de ce rebord.
Lorsque le flux latéral diminue, le verre s'écoule à nouveau vers le bas et, en ce faisant, détermine un flux en retour du verre refroidi dans les zones marginales et au voisinage des parois latérales des chambres, de sorte que ce verre est soumis à un courant qui se di- rige vers Barrière et qui agit de façon à ramener le verre refroidi à la chambre d'affinage 21 et jusqu'au verre en fusion à haute température continu dans la zone de fusion du four.
Bien qu'étant généralement désignée par le terme de chambre de "re- froidissement", la chambre 22 pourra être plus correctement dénommée une chambre d"'évacuation de chaleur", vu que la température du verre traversant cette cham- bre est généralement abaissée, par suite d'un rayonnement de chaleur à partir de cette chambre, dans une mesure qui correspond au moins à un refroidissement positif . Par conséquent, on peut atteindre une meilleure uniformité de la tem- pérature en isolant les bords longitudinaux de la voûte 47 et les parois laté- rales 48, comme représenté en 47' et 48', respectivement.
De cette façon, le rayonnement à partir des zones latérales normalement plus froides, du courant de verre, sera retardé, et il est évident que l'isolant peut présenter une épais- seur et une superficie graduées de manière à assurer un retard contrôlé du rayon- nement thermique. La température dans la chambre 22 peut être encore mieux sta- bilisée par l'introduction de l'air de refroidissement dans cette chambre, éga- lement à travers les tubes 44, 45 et 46.
Comme montré de façon particulièrement claire dans la fig. 2, le tube 44 est disposé dans la voûte ou le toit 47 de la chambre, tandis que les tubes 45, placés en opposition, sont montés de manière à introduire de l'air à travers les parois latérales 48 de la chambre. Le tube 46 règne transversalement dans la chambre au voisinage de la surface du verre et est muni d'une fente 49 alignée dans le sens axial, formée dans la face inférieure de ce tube et dispo- sée de manière à diriger un courant d'air vers le bas, sur le verre.
En introduisant l'air de cette façon dans la chambre de refroidisse- ment, on peut "pressuriser" quelque peu cette dernière, de façon à empêcher l'en- trée de l'air extérieur. En d'autres termes, la pression de l'air introduit à travers les tubes 44, 45 et 46 peut être proportionnée de façon à établir un état statique le long des parois 48 de la chambre. D'autre part, les tubes 45 et 44, étant sous une même pression, stabilisent l'air ambiant à l'intérieur de la cham- bre et d'un côté à l'autre de la surface du verre. Ceci tend à égaliser la tem- pérature de la surface, tandis que l'air émanant de la fente 49 du tube 46 peut
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être réglé de façon à réduire uniformément la température de la surface du verre en fusion qui s'écoule au-dessous, et à contribuer à l'égalisation de cette tem- pérature.
L'intérêt de cette introduction réglée de volumes d'air dans la cham- bre de refroidissement et de la pressurisation plus ou moins effective de l'at- mosphère dans cette chambre, sera mieux compris si l'on considère que les influ- ences extérieures, telles que la pression barométrique, qui varient d'heure en heure, agissent normalement de façon à susciter des conditions de pression non équilibrées entre l'atmosphère extérieure et celle qui règne dans le four. Ceci entraînait jusqu'à présent, du moins périodiquement, un influx préjudiciable d'air chargé de poussières, venant de l'extérieur, à travers les éléments de la paroi du four, en créant ainsi une turbulence indésirable dans l'atmosphère de ce four.
De plus, et vu que l'intensité de l'action due à l'état non équilibré. de la pression varie d'un bout à l'autre de la zone de la voûte de la chambre, il en résulte des courants d'air dirigés vers le bas, qui modifient les carac- téristiques thermiques de la surface du verre, de façon à les rendre non unifor- mes, ce qui aboutit à la formation de zones de verre relativement froid, même dans les régions à température normalement élevée.
L'introduction de l'air de refroidissement dans les chambres d'affi- nage et de refroidissement par les divers trajets qui viennent d'être décrits, ainsi que la manière particulière dont cet air est contrôlé et appliqué, entrent dans le cadre de l'objectif général de la présente invention, lequel consiste à égaliser la température du courant de verre en circulation, dans toute la lar- geur de ce courant, en assurant ainsi une consistance sensiblement uniforme dans le courant de verre en fusion, dans toutes les couches de celui-ci, dans n'impor- te quelle tranche transversale.
Une autre disposition qui concourt dans ce sens et qui agit également de façon à déterminer, sur la surface du verre, ce qu'on peut dénommer "une couche refroidie", constribuant ainsi à maintenir la vitesse d'étirage requise, consiste en la série de tubes de refroidissement superposés 50, voisins de l'ex- trémité de sortie et très proches de la paroi en bout 51 de la chambre de refroi- dissement. Comme montré de façon particulièrement claire dans les figs. 2 et 4, ces tubes sont formés de manière à présenter une section centrale 52 incurvée vers le bas et qui se rapproche très fortement de la surface du verre en fusion, ces tubes comportant en outre des tronçons latéraux 53, disposés à une distance légèrement plus grande au-dessus du courant en fusion.
Ces tubes sont de préfé- rence refroidis à l'eau, et agissent de façon à évacuer de la chaleur de la zone centrale, relativement plus chaude du flux en fusion et à réduire ainsi la tem- pérature de cette zone, cela à un degré plus important que la température des zones latérales, relativement plus froides.
Un autre moyen pour élever la température du verre marginal jusqu'à celle du courant médian peut être constitué par des électrodes 55 disposées dans les zones latérales du verre en fusion, au-dessous de la paroi 51 et de chaque côté de celle-ci, ces électrodes étant suffisamment espacées pour déterminer la passage d'énergie électrique à travers le verre en fusion qui s"écoule entre elles, de façon à chauffer ce verre par effet Joule. Les électrodes 55 sont de préférence logées légèrement au-dessous de la surface du verre, et leur nombre peut éventuellement aller en augmentant le long des parois de la chambre de re- froidissement.
En effet, des électrodes supplémentaires, comme indiqué en 56, peuvent être employées à une plus grande profondeur dans le verre, pour produire l'effet de chauffage et pour porter plus rapidement le verre marginale à la tem- pérature voulue.
On peut considérer que la caractéristique de réglage la plus impor- tante, relative à la chambre de refroidissement, consiste à munir celle-ci d'un fond incliné ou oblique 57 qui, comme montré ici, s'étend de préférence sur la majeure partie de la longueur de la chambre de refroidissement. Afin de mieux
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comprendre la fonction de ce fond incliné, il convient de noter qu'une des carac- téristiques des machines à étirer le verre en feuilles, du type Colburn, réside dans un creuset d'étirage ou réceptacle de travail, relativement peu profond, à partir duquel est étiré le ruban de verre.
Une des fonctions principales de la chambre dite de refroidissement, en corrélation avec une telle machine - en plus de sa fonction principale, qui consiste à réduire la température du verre jusqu'à un niveau correspondant à l'étirage - est de constituer un canal à travers lequel le verre en fusion s'écoule d'une chambre d'affinage relativement profonde vers un creuset d'étirage relativement peu profond.
Jusqu'à présent, cette différence de niveau se traduisait par la présence d'un gradin abrupt à l'extrémité de sortie de la chambre d'affinage et d'un second gradin, légèrement plus progressif, mais cependant encore assez raide, généralement sous la forme dite en "col d'oie", entre la sole de la cham- bre de refroidissement et le fond du creuset d'étirage.
Cependant, on a constaté que des résultats améliorés de.façon surpre- nante, à tous les points de vue, y compris ceux qui concernent les problèmes de distorsion, ont été obtenus par le remplacement de l'ancien fond à gradin de'la chambre de refroidissement par un fond long et incliné. Le premier effet de cette disposition inclinée consiste à permettre un écoulement uniforme et calme du verre de la chambre d'affinage vers et à travers la chambre de refroidissement ainsi que vers le creuset d'étirage, ce qui élimine efficacement toute formation importante de verre dévitrifié ou de rebut dans la chambre de refroidissement et autour de celle-ci.
Comme il a été indiqué plus haut, la caractéristique essentielle.. de la disposition suivant l'invention semble résider dans le fait que le change- ment de niveau entre la paroi de fond de la chambre d'affinage et la paroi de fond du creuset soit progressif et continu et ne comporte pas de différences de niveau brusques ni de solutions dans la continuité du flux du verre à mesure que la profondeur du canal décroît depuis celle de la chambre d'affinage jusqu'à celle du creuset d'étirage.
La longueur proprement dite du fond incliné de la chambre de refroidissement semble avoir une importance moindre, vue que d'excel- lents résultats ont été obtenus dans les cas où le fond incliné 57 de la chambre de refroidissement s'étendait à partir du tronçon de fond 58, ayant la même obli- quité, de la chambre d'affinage, et aboutissant lui-même au fond qui correspond à la pleine profondeur de la chambre d'affinage, comme montré dans la fig. 9 ;
on a également obtenu de bons résultats là ou le fond incliné 57 de la chambre de refroidïssement se terminait à l'extrémité d'admission de la chambre de refroi- dissement, comme montré dans la fig. 10, ainsi que là ou ce fond se terminait à une certaine distance vers l'intérieur par rapport à cette extrémité de la chambre de refroidissement, par un tronçon plan ayant la même profondeur que la chambre d'affinage, comme représenté dans la fig. 11.
En tout cas, il existe une corrélation définie entre l'inclinaison de la chambre de refroidissement et l'emplacement de la barre 41. Ainsi, il ap- paraît que cette barre doit être disposée par rapport au fond incliné 57 de fa- çon à assurer une profondeur de verre suffisante au-dessous de la barre. Les résultats pratiques indiquent qu'il faut au moins 12 pouces (30,48 cm) de verre entre la face inférieure de la barre 41 et le fond de la chambre de refroidisse- ment, mesurés à l'aplomb de cette barre, pour assurer un fonctionnement tout à fait satisfaisant.
Il ressort, de ce qui précède que le fond incliné de la chambre de re- froidissement et les électrodes latérales à l'extrémité de sortie de la chambre de refroidissement exercent des fonctions quelque peu analogues et de double emploi. En d'autres termes, chacune de ces différentes caractéristiques agit de manière à éliminer le verre de rebut et à réduire le traînage marginal. Cette disposition est extrêmement importante en ce qui concerne l'élimination de la distorsion, vue qu'elle permet de réaliser un écoulement uniforme du verre le
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long du canal à profondeur décroissante, qui existe entre la chambre d'affinage et le creuset d'étirage et, par conséquent, contribue à maintenir une température uniforme sur toute la largeur du verre en fusion qui se meut à travers le canal rétréci.
L'effet cumulatif des divers éléments de réglage qui ont été décrite jusqu'ici consiste à amener le courant de verre en fusion au creuset d'étirage 23 à l'état proprement conditionné, exempt de défauts et à une température uni- forme d'un degré compatible avec l'épaisseur et la vitesse avec lesquelles la feuille ou le ruban de verre 3*! est étiré.
Il convient de souligner une fois de plus l'extrême importance que présentent, en vue de la prévention des défauts de distorsion dans le ruban de verre fini, le traitement contrôlé décrit ci-dessus et la manière dont est cana- lisé le courant de verre. Il convient d'admettre que les dispositions adoptées à partir de ce point, en particulier dans la zone proprement dite de la forma- tion de la feuille et dans la région dans laquelle le verre étiré passe de l'état de fusion à l'état solide, jouent également un rôle extrêmement important et que leur action, dans certains cas du moins, peut même être considérée comme étant plus critique que celle des dispositions relatives au pré-façonnage.
D'autre part, il a été découvert que les meilleurs résultats en ce qui concerne la prévention des défauts de'distorsion dans la fabrication indus- trielle du verre à vitres ont été obtenus lorsqu'on a appliqué une combinaison appropriée de techniques de pré-étirage, d'étirage et de post-étirage.
On peut admettre qu'une des dispositions les plus importantes, en ce qui concerne l'étirage proprement dit ou le façonnage du ruban de verre - pour autant qu'elles se rapportent à la prévention des défauts de distorsion dans le verre en cours de fabrication - consiste dans le fait de maintenir la chambre de formation ou d'étirage 24, dans laquelle a lieu l'étirage du verre, aussi close que possible. De cette façon, on peut maintenir une atmosphère essentielle- ment calme dans et autour de la feuille nouvellement formée et contrôler conve- nablement tous les mouvements de l'air qui peuvent être provoqués dans cette zone.
Comme montré dans les figs. 3, 4 et 6, la chambre d'étirage 24 et la chambre d'aplanissement 34, qui lui fait suite, sont normalement délimitées et partiellement closes par une paroi en bout 51, qui constitue également la pa- roi en bout de la chambre 22, par des parois latérales 59, disposées l'une en face de l'autre et par une voûte ou toit 60. Le fond de la chambre d'aplanisse- ment 34 est obturé par une paroi 61, tandis que le fond de la chambre d'étirage 24 est essentiellement isolé parrapport au creuset d'étirage par des auvents classiques 62 et 63 respectivement antérieur et postérieur, auvents qui agissent également de'façon à délimiter, entre leurs faces opposées 64 et 65, la zone de formation proprement dite 66 de la feuille dans la chambre d'étirage 24.
Des regards ou ouvertures d'observation 67 sont prévus dans les pa- rois latérales 59, ces ouvertures pouvant également servir à relier certains des mécanismes de travail de la machine à étirer aux organes de commande situés à l'extérieur de cette chambre. Il est toutefois courant de munir ces ouvertures de parois d'obturation transparentes (non représentées), comportant des parties qui s'adaptent intimement autour de n'importe quel organe traversant ces parois, en isolant la chambre d'étirage efficacement contre tout déplacement important ou tout laminage d'air vers cette chambre, ou hors de celle-ci, en ces points de traversée.
Dans la pratique des machines du type dit Colburn, il convient de prendre des mesures pour empêcher la dévitrification du verre dans l'extrémité arrière ou close, relativement stagnante, du creuset d'étirage. Jusqu'à présent, il était courant de conformer la face intérieure de la paroi postérieure du foyer 28 du creuset et la face inférieure de l'auvent postérieur 63, de façon telle que les gaz chauds et les produits de la combustion, provenant du foyer du creuset,
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se dirigent latéralement, et ensuite vers le bas, par dessus de la paroi posté- rieure 68 du creuset d'étirage, jusque sur la surface du verre en fusion, voisine de cette paroi.
On a cependant constaté que cette méthode antérieure, qui consiste à élever la température du verre dans l'extrémité postérieure du creuset d'étirage constitue une cause importante de souillures, de courants d'air non contrôlés et d'autres circonstances qui déterminent des défauts. Conformément à la présente invention, il est préconisé d'isoler complètement le foyer du creuset d'avec la zone située au-dessus du verre en fusion et à établir un trajet différent pour l'évacuation des produits de la combustion hors de ce foyer.
Comme indiqué d'une façon particulièrement claire dans la fig. 4, ceci peut être obtenu par la prévision d'une cloison ou paroi 69 en T renversé, qui s'étend entre la face supérieure de la paroi postérieure du creuset d'étirage et la face inférieure de l'auvent 63, cette paroi étant combinée avec des canaux 70 pratiqués dans la paroi inférieure 61 et reliés à un conduit approprié 71 (fig. 5) allant à un ventilateur-aspirateur classique ou à une cheminée (non re- présentés). Un thermocouple 71' peut être disposé dans les canaux 70, pour con- trôler la température des gaz qui traversent ceux-ci, en réglant le système d'as- piration.
Cette manière.d'aspirer les produits de la combustion hors du foyer du creuset sert en outre à s'opposer à la tendance qu'ont normalement les gaz chauds qui s'élèvent depuis ce foyer, à s'infiltrer dans la chambre d'étirage, en rai- son de l'action de "cheminée" qui s'exerce dans cette chambre.
La paroi verticale 72 de la cloison 69 est de préférence établie aus- si mince que possible, sans en diminuer la rigidité mécanique, afin que cette pa- roi puisse transmettre une aussi grande quantité que possible de chaleur radi- ante vers l'espace situé au-dessus de l'auvent 63, soit, sur la surface du verre en fusion contenu dans le creuset d'étirage. Cependant, et en dépit de cette mesure, l'isolement du verre contenu dans le creuset d'avec le foyer du creuset peut avoir pour résultat une température insuffisante du verre à l'arrière du creuset d'étirage.
Pour éliminer ce risque, et afin de mieux égaliser la température du verre en fusion dans le creuset d'étirage d'un bout à l'autre de celui-ci, on prévoit des électrodes 73. Ces électrodes sont de préférence disposées dans la zone des coins postérieurs du creuset d'étirage et peuvent être insérées à travers les parois latérales de ce dernier, ou bien, et comme montré dans la fig. 4, être supportées de manière à s'étendre vers le bas, pour plonger dans le verre en fusion. Le courant étant appliqué, l'énergie électrique est amenée à se diri- ger de l'électrode située dans un angle du creuset vers l'électrode placée dans l'autre angle de celui-ci, en chauffant ainsi le verre, le long de la partie postérieure du creuset, par effet Joule.
Toutefois, l'expérience a démontré que, lorsque les électrodes sont disposées de la manière indiquée dans les dessins, la majeure partie du courant s'écoule depuis les électrodes, à travers les por- tions marginales du verre contenu dans le creuset, à travers les dispositifs entraîneurs-calibreurs 74 et 75, à travers le ménisque de la feuille qui s'élève, jusqu'aux dispositifs entraîneurs-calibreurs correspondants prévus sur le côté opposé et, de là, à travers la masse de verre située dans le bord latéral du creuset, pour aboutir à l'autre électrode.
Ce sens d'écoulement du courant favorise notablement l'obtention de la température appropriée du verre en fusion dans et autour du ménisque, par le fait qu'il empêche le refroidissement excessif du verre par les dispositifs entraîneurs-calibreurs, tout en favorisant d'autre part le maintien d'une tem- pérature uniforme dans toute la masse du verre en fusion qui se transforme effec- tivement en feuille montante.
Dans ce même but, les auvents 62 et 63 peuvent être isolés, comme montré en 62' et 63', de manière à favoriser l'égalisation de la température d'un
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côté à l'autre du courant de verre, au-dessous de l'auvent 62, de façon à retar- der les pertes de chaleur par rayonnement à partir du verre, au-dessous de l'au- vent 63, dans l'extrémité stagnante du creuset d'étirage.
En plus de sa fonction consistant à séparer une partie de la section inférieure de la chambre d'étirage 24 d'avec le creuset d'étirage, la partie supérieure de l'auvent 63 exerce également celle qui consiste à séparer partiel- lement la partie de la chambre d'aplanissement 34 située au-dessous du brin ho- rizontal de la feuille de verre 31 d'avec la partie de la chambre d'étirage 24 située immédiatement au voisinage de la zone de formation de la feuille 66. Pour compléter la séparation dans cette zone, il est prévu une barre 76 montée sur l'auvent et présentant une surface supérieure courbe 77, dont la courbure est sensiblement conforme à celle du rouleau fou 33.
Comme montré dans la fig. 5 la partie inférieure de la chambre d'a- planissement 34 est séparée de la carcaise 36 par une paroi en'brique 78, tandis que la partie supérieure de cette chambre est séparée de la carcaise par un ri- deau 79 établi en une matière flexible, telle que des fibres de verre, ce rideau étant suspendu de façon à pouvoir être ajusté verticalement au moyen de câbles 80, depuis un arbre 81 monté à rotation. Un second rideau ajustable 79' peut être utilisé, seul ou conjointement avec le rideau 79, pour séparer la zone d'aplanis- sement et la carcaise d'avec la zone d'étirage, au-dessus du brin horizontal du ruban de verre.
Afin de permettre, le cas échéant, une évacuation d'air ou de gaz hors de la chambre d'étirage 24 et de la chambre d'aplanissement 34, il est pré- vu une cheminée ou un manche 82 (fig. 5) muni d'un clapet obturateur ajustable 83, permettant de régler avec précision l'échappement à travers cette cheminée.
En ajustant convenablement la plaque obturatrice 83, on peut empêcher des mouve- ments d'air non contrôlés, tout en établissant et en maintenant une action de "tirage" très minime à travers les chambres d'étirage et d'aplanissement. Tout en assurant l'évacuation requise de gaz ou d'air hors des chambres 24 et 34, la cheminée 82 constitue également un moyen pour dériver et évacuer l'air qui aurait pu sans cela s'infiltrer dans l'extrémité de décharge de la chambre d'aplanisse- ment, soit de l'extérieur, soit depuis la carcaise 36.
Une action analogue, consistant à dériver et à évacuer l'air entrant, qui aurait pu s'infiltrer à travers la carcasse de la machine par suite de vari- ations de pression dans l'atmosphère ambiante est exercée par des tubes d'échap- pement 84'disposés de part et d'autre de la chambre d'étirage, dans la zone de formation de la feuille (fig. 4). Il a été constaté qu'une telle disposition of- fre un intérêt considérable, étant donné qu'il est virtuellement impossible d'é- tablir une carcasse complètement hermétique dans les fours ou machines pour la fabrication du verre.
L'air peut être évacué de la chambre d'étirage 24 par divers moyens et à partir de divers points ; on a obtenu jusqu'à présent les meil- leurs résultats en utilisant une paire de tubes de purge contrôlés indépendamment, sur les côtés opposés de la chambre et disposés chacun sur un côté de la feuille, au voisinage immédiat de la surface du verre en fusion.
Il va de soi que la dérivation de l'air, comme décrit ci-dessus, ne représente qu'une des fonctions des tubes de purge d'air 84. Une autre fonction, plus importante encore, consiste à maintenir une pression statique, ou légère- ment inférieure à la pression atmosphérique, à l'intérieur de la chambre d'étira- ge, en particulier dans la zone de formation de la feuille. Ceci offre un inté- rêt considérable en ce qui concerne le maintien d'une atmosphère calme autour de la feuille fraîchement formée et la prévention de mouvements d'air indésirables et non contrôlés, ainsi que de courants de convection.
Dans le même ordre d'idées, l'aspiration exercée par les tubes 84 peut être réglée, en corrélation avec l'action de la cheminée 82, de façon à éliminer complètement tout effet de tirage
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à l'intérieur de la zone de formation proprement dite de la feuille et à mainte- nir une atmosphère relativement calme pour le ruban de verre, depuis son point de formation jusqu'à la carcaise.
Avant de clore le chapitre relatif aux carcasses des machines et au réglage des mouvements d'air à l'intérieur de ces carcasses, il convient de sou- ligner que, dans la marche des machines à étirer le verre du type dit Colburn, il est courant de diriger des flammes de gaz sur la feuille nouvellement formée, ou vers le voisinage de cette feuille dans le but de contrôler la température ou la plasticité du verre ; d'autre part, il a été constaté que la présence de telles flammes de gaz à l'intérieur de l'enceinte de la machine intervenait à un degré considérable dans l'apparition de mouvements d'air indésirables à l'intérieur de ces enceintes.
Néanmoins, il importe beaucoup de prévoir des moyens adéquats pour le chauffage localisé du ruban de verre, ce qui peut être réalisé en remplaçant les brûleurs par des moyens de chauffage électriques, chaque fois où il s'agit de chauffer sélectivement le ruban de verre à l'intérieur des enceintes, cette solution éliminant.d'autre part, les inconvénients dus aux brûleurs à gaz.
Ainsi, les éléments de chauffage à résistances électriques 85 peuvent être prévus sur les côtés opposés de la feuille montante, au voisinage des bords de celle-ci, dans le but de chauffer les bords de la feuille immédiatement avant que cette dernière n'atteigne le tambour d'inflexion. Des éléments de chauffe analogues 86 peuvent être prévus de manière à agir sur les bords de la feuille au moment où le verre subit effectivement une inflexion qui le fait passer du plan vertical dans le plan horizontal ; corps de chauffe 87, de même espèce, peuvent être employés pour contrôler la température des bords de la feuil le, pendant que ceux-ci pénètrent dans la chambre d'aplanissement.
On notera qu'un grand nombre de détails de la machine classique à étirer le verre en feuilles, du type Colburn n'ont pas été représentés dans les dessins annexés à la présente demande de brevet, tandis que de nombreux autres détails ont été représentés, mais n'ont pas été décrits, vu qu'ils n'ont pas été créés par les auteurs de la présente demande et qu'ils ne sont pas indispensa- bles à la mise en oeuvre de l'invention. A cette dernière catégorie appartiennent les refroidisseurs de ruban 88 et le refroidisseur de rouleau d'inflexion 89, tous ces refroidisseurs étant employés couramment, sous une forme ou une autre, lors de la production du verre à vitres par la méthode Colburn.
Ceci s'applique également aux rouleaux entralneurs-calibreurs dont il est question plus haut, pour autant qu'il s'agisse de la sujétion de la présente invention vis-à-vis d'une forme déterminée quelconque de dispositifs entraîneurs- calibreurs. En effet, on a expérimenté un grand nombre de divers types de dispo- sitifs entraîneurs-calibreurs, qui ont même été employés sur une chaîne indus- trielle dans les machines du type Colburn. Dans tous les cas ces dispositifs saisissent les bords de la feuille de verre montante au niveau du ménisque et agissent de manière à vaincre la tendance, manifestée par la feuille, à se ré- trécir jusqu'à ne former qu'un filament.
Il semble que la forme de construction la plus répandue et la mieux connue des dispositifs entraîneurs-calibreurs com- porte des cylindres dits "moletés"; il est préférable d'employer des dispositifs entraîneurs-calibreurs de ce type général lors de la mise en oeuvre de l'inven- tion.
D'autre part, l'emploi d'une exécution nouvelle et particulière du dispositif entraîneur-calibreur, sous la forme de cylindres ou rouleaux, en com- binaison avec d'autres caractéristiques de l'invention, peut effectivement avoir une part dans l'élimination de certains défauts de distorsion qui, sans cela, se présenteraient dans la feuille finie. Ceci provient de ce que ces divers cy- lindres entraîneurs-calibreurs éliminent - comme on l'a constaté - les rayures ou les ondes au voisinage des bords de la feuille, ondes qui caractérisaient la
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feuille produite à l'aide des cylindres moletés classiques, tout en agissant dans le sens de l'élargissement, de la feuille, ce qui constitue leur objectif principal.
Ce dispositif entraîneur-calibreur spécial, représenté de façon par- ticulièrement claire dans la fig. 7, comprend une paire de cylindres moletés 74, analogues aux cylindres moletés classiques, ainsi qu'une paire de cylindres lis- ses 75, d'un diamètre moindre que les précédents, disposés au voisinage de la ra- cine de la feuille 31.Les paires de cylindres 74 et 75 peuvent être refroidies à l'eau ou à l'air, de tels cylindres fonctionnant cependant de façon satisfai- sante sans aucun refroidissement. Les cylindres 75 de la paire auxiliaire ou in- férieure sont écartés suffisamment pour ramener l'épaisseur du ménisque, désignée par A, à une épaisseur moindre, désignée par la lettre B. Les cylindres lisses 75 et les cylindres moletés 74 sont entraînés de façon positive, de préférence à la même vitesse de rotation.
Cependant, les vitesses périphériques des deux paires de cylindres sont différentes, et le bord C de la feuille sera soumis .à un "étirage" défini, imposé par le fait que les cylindres 75 possèdent un diamètre inférieur à celui des cylindres moletés, supérieurs, 74, Ainsi, les cylindres 74 sont amenés à étirer et à étendre le verre entre les paires de cylindres, afin d'amincir le bord C. Dans la pratique, ceci donne lieu à une feuille de verre offrant une plus grande largeur de verre pouvant être accepté pour l'emploi, tout en réduisant notablement les défauts dus aux rayures ou ondes.
Un mode de réalisation de variantes du système de clôture pour l'ex- trémité de sortie de la chambre de refroidissement 22 a été représenté dans la fig. 8. Cette solution consiste principalement en ce que le refroidisseur tubu- laire 50, représenté dans la fig. 4, est remplacé par un bloc 90 affectant une forme générale en L. Le bloc 90 ressemble beaucoup au bloc 41 prévu à l'extré- mité d'entrée de la chambre de refroidissement, sauf que, comparativement à celui-ci, il est légèrement plus petit, présente une face postéro-inf érieure 91 arrondie, en vue de faciliter le mouvement du verre en fusion qui s'écoule sous lui, et est muni d'un orifice 92 destiné à accueillir une barre de support 93.
Le bloc 90 fonctionne de la même manière que le bloc 41, c'est-à-dire, de façon à établir un joint ou "bourrage", hermétique et étanche, pour l'extrémité de sortie de la chambre de refroidissement, et à canaliser le verre relativement chaud, au milieu du courant, vers les parties marginales, ainsi que vers l'ar- rière, entre celles-ci, en un flux latéral et dirigé vers l'arrière, de verre de surface, le,long de l'épaulement 94.
Pour assurer un écartement suffisant entre la paroi de fond du bloc 90 et le fond continu de la chambre de refroidissement (écartement qui ne doit pas être inférieur à 6 pouces (15,24 cm), on peut se trouver dans l'obligation, non seulement de réduire les dimensions du bloc, mais aussi de prévoir des angles d'inclinaison différents pour les plans inclinés 95 et 96 de la sole de la cham- bre de refroidissement, les deux pentes se raccordant exactement à l'aplomb du bloc 90, comme indiqué en 97.
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The present invention relates generally to the production of sheet glass or window glass and more particularly relates to improved methods and apparatus for producing such glass with a minimum of distortion.
The term "window glass" or "sheet glass", as used herein, is referred to as flat drawn glass, exhibiting flame polished surfaces, obtained during sheet formation, as opposed to "glass. ice cream ", which has smoothed and mechanically polished surfaces.
As is known, commercial sheet or window glass is produced by stretching a sheet or tape from a mass of molten glass, this directly in its final usable form, this glass not requiring a smoothing treatment. later intended to give it the smoothness and transparency required. Now, one of the drawbacks of flat drawn glass consists of waves or what is commonly called "distortion", which appear in the finished product. This distortion is due to a non-uniform thickness, ie, in other words, to the presence of thick and thin alternating zones in the glass slide. Various varieties of distortion are known under various names, which have been adopted to denote particular types of distortion.
Among these are: "long wavelength distortion", "short wavelength distortion"; we also know "hammering", "threshing", etc.
We are inclined to admit that these distortion defects in sheet glass are due to the presence of non-uniform and uncontrolled conditions in the furnaces for making window glass; more particularly, it is assumed that they are due to the absence of a sufficiently uniform temperature regime across the stream or stream of molten glass flowing to and in the zone of formation of the glass. sheet, as well as the deleterious influence of thermal or convective air currents which move towards, along and around the newly formed sheet.
In addition, it has been shown that the difficulties due to distortion and, which were heretofore considered so to speak a characteristic, as well as a necessary evil, inherent in the industrial production of window glass, can be eliminated by appropriate adjustment of the atmospheric and temperature conditions inside the oven.
Based on the foregoing, the main object of the present invention is to significantly reduce, if not completely eliminate, distortion defects in window glass, as well as the problems posed by such distortion during manufacture of the window glass. glass.
Another object of the present invention is to achieve the aim assigned above, by means of special control of the movements of the air inside the window glass furnace.
Another object of the invention consists in promoting the achievement of the desired objectives, by correct adjustment of the temperatures within the molten glass, across the entire width of the furnace.
Another object is to generally improve the temperature uniformity in window glass furnaces, as well as to prevent alternating hot and cold bands, lines, dots, etc., in molten glass. .
In the accompanying drawings:
Fig. 1 is a partial plan view of a window glass or sheet glass furnace, in particular the refining and working end of this furnace.
Fig. 2 is a cross-sectional and vertical view through the cooling chamber of the oven of FIG. 1, this section being taken substantially along the line 2-2 of FIG. 1.
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Fig. 3 is a partial view, in transverse and vertical section, of the stretching chamber of FIG. 1, this cut being made along line 3-3 of the latter figure.
Fig. 4 is a longitudinal sectional view taken substantially along line 4-4 of FIG. 1.
Fig. 5 is a view in longitudinal section of the extension of the drawing chamber shown in FIG. 4, as well as the front end of the annealing or carcass tunnel.
Fig. 6 is a plan view, in horizontal section taken along line 6-6 of FIG. 4.
The rod 7 is a detail view, on a larger scale, of the special drive-sizing rollers according to the invention.
Fig. 8 is a partial sectional view, taken at the end of the cooling chamber, this view showing an alternative embodiment of the construction; and
Figs. 9, 10 and 11 are longitudinal sectional views through the cooling chambers and the drawing crucibles, according to three variant embodiments of the invention.
According to the present invention, there is provided - in a continuous window glass furnace comprising a melting chamber, a refining chamber, a cooling chamber and a forming chamber comprising a working compartment, all arranged end to end and so that all the chambers communicate with each other = .a channel for the molten glass provided in the cooling chamber and extending between the aforesaid refining chamber and the aforementioned working compartment, channel of which the depth decreases in the direction of the working compartment, as well as means for isolating at least part of the atmosphere, located above the molten glass, contained in the cooling chamber above, from with the atmosphere located above the molten glass in the aforementioned refining chamber.
In the accompanying drawings, and more particularly in FIG. 1 shows the refining and working end of a continuous sheet glass furnace, the whole of which is designated by the reference numeral 18.
Conventional furnaces of this kind generally include a gas-heated recovery-type melting tank 19 which supplies molten glass to one or more refining or conditioning chambers. As seen in the drawings, there are provided here two refining chambers separated by a forked wall 20, one of these refining chambers being shown at 21. Although not being limited thereto, the present invention is suitable. more particularly with a view to its application to a machine for drawing sheet glass, said to be of the Colburn type, and will be described in connection with this machine. Thus, the front end of the refining chamber 21 is connected by a cooling chamber 22 to a drawing crucible 23, located below a drawing or forming chamber 24 (figs. 3 and 4 ).
In the case of a continuous basin furnace, such as that which has just been described, a mass of glass 25 is melted in the melting basin 19 and flows from the melting end of this. basin, to and through the refining chamber 21, inside which this glass is suitably conditioned. Starting from the refining chamber, the molten mass moves through the cooling chamber 22, where it is gradually brought back to working temperature and, finally, arrives in the working compartment or drawing crucible 23 , whereby a sheet or ribbon of glass can be continuously stretched.
In a conventional window glass machine of the type
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Colburn, the drawing crucible 23 is supported on brackets 27 within a crucible hearth 28 heated by the gas flames supplied by the burners 29 mounted in and passing through the walls 30.
A sheet or ribbon of glass 31 is continuously drawn upwardly from the surface of the molten bath into the drawing crucible, whereby while still in the middle of the drawing crucible. semi-plastic state, although substantially constituted in its final form as a sheet, the latter is deflected towards the plane, horizontal, around an inflection drum 32, to then pass over a cylinder 33, said mad or intermediate, and pass through a leveling chamber 34, where said tape is supported and driven forward on a series of rollers 35 of the machine, aligned horizontally. As it advances, the band passes from the stretching and flattening chamber 34 into a casing 36, where it is supported and driven by means of a series of rollers 35, aligned horizontally, until that it is suitably annealed.
In most of the tests carried out so far aimed at improving window glass with regard to distortion, etc., corrective measures have been taken only in and around the forming area. of the sheet. Although one is inclined to admit that these measures are of considerable interest, on the other hand it has been found that, in order to obtain the best results, certain measures can, and, more exactly, must be taken far in upstream of this place.
To highlight the above, it will be noted that it has been considered to date as impossible to produce window glass free from transverse waves or streaks (ream), if no bars of d are provided. skimming in the refining chamber; indeed, it has become common practice to provide what is commonly called foam pockets 38 in the side walls 39 of the oven, pockets which fulfilled a functional role in the oven. Such foam bars fulfill a useful role; however, heretofore they have had certain drawbacks and in addition there is a production shutdown of about twenty minutes each time these bars have to be cleaned.
According to the present invention, it has been found that by introducing the cooling air into the skimming pockets 38 by means of pipes 40, it is possible to eliminate the skimming bars, while eliminating the transverse streaks. in this area. In addition, the cooling air also acts in the direction of stabilizing the temperature of the glass upstream of the cooling chamber, so as to balance the hot and cold threads and to improve both the efficiency and the quality of the glass. molten glass.
The importance attributed to the removal of transverse streaks in any operation aimed at eliminating distortion is obviously justified by the presence of various species of glass, which appear to be a streaked product, and are the cause of the appearance of cords or waves in the finished sheet of glass.
Another important characteristic of the invention, and which is directly related to the introduction of cooling air into the refining chamber, consists in placing a stop bar 41, located partly above, and partly below the molten glass at the entrance to cooling chamber 22. This bar - which, as shown here, has a generally L-shaped profile, may have a bulge 42 on the bar. upper end of the vertical branch and a shoulder 43, preferably oblique, on the upper face of the horizontal branch - acts in such a way as to ensure a seal, both hermetic and watertight, between the cooling and affi - swimming.
This sealing makes it possible to introduce into the refining chamber quantities of cooling air large enough to achieve the goal already explained, as well as to neutralize the harmful effects of variations.
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of the pressure in the refining chamber, variations which result from the reversal of the flame in the recuperators. It has been determined that these pressure variations have heretofore been largely responsible for the formation of transverse scratch zones, due to the alternation of cold and hot air currents which follow one another and combustion gases on one side. to the other of the oven.
Another advantage resulting from the possibility of introducing increased quantities of cooling air into the refining chamber resides in the fact that this arrangement makes it possible to eliminate certain tube coolers, which were previously used in the immediate vicinity of the refining chamber. glass, in the vicinity of the sheet forming zone, in order to maintain the drawing speed, but which, as is generally accepted, caused "hammering" in the finished sheet.
Due to its particular shape, the bar 41 also produces a reflux of hot glass towards the side edges of the cooling and refining chambers, in the vicinity of the surface of the glass, which reflux promotes the establishment of a cooling regime. more uniform temperature in the glass throughout the entire cooling chamber. Thus, by virtue of its shape, this bar determines a downward flow and then an upward flow of the molten glass, when the latter enters the cooling chamber 22, which results in a continual discharge of the glass in direction of the rim 43 of the bar and, in the lateral direction, along this rim.
When the lateral flow decreases, the glass flows down again and in doing so determines a return flow of the cooled glass in the marginal areas and in the vicinity of the side walls of the chambers, so that this glass is subjected to a current which flows towards Barrier and which acts to return the cooled glass to the refining chamber 21 and to the continuous high temperature molten glass in the melting zone of the furnace.
Although generally referred to as a "cooling" chamber, chamber 22 may be more properly referred to as a "heat removal" chamber, since the temperature of the glass passing through this chamber is generally lowered. , as a result of heat radiation from this chamber, to an extent which corresponds at least to positive cooling. Therefore, better temperature uniformity can be achieved by insulating the longitudinal edges of the arch 47 and the side walls 48, as shown at 47 'and 48', respectively.
In this way, the radiation from the normally cooler side areas, of the glass stream, will be delayed, and it is evident that the insulator can be of graduated thickness and area so as to provide a controlled delay of the ray. - thermal development. The temperature in chamber 22 can be further stabilized by introducing cooling air into this chamber, also through tubes 44, 45 and 46.
As shown particularly clearly in fig. 2, the tube 44 is arranged in the vault or the roof 47 of the chamber, while the tubes 45, placed in opposition, are mounted so as to introduce air through the side walls 48 of the chamber. The tube 46 reigns transversely in the chamber in the vicinity of the surface of the glass and is provided with an axially aligned slot 49, formed in the underside of this tube and arranged so as to direct a current of air. down, onto the glass.
By introducing air in this way into the cooling chamber, the latter can be "pressurized" somewhat, so as to prevent the entry of outside air. In other words, the pressure of the air introduced through the tubes 44, 45 and 46 can be proportioned so as to establish a static state along the walls 48 of the chamber. On the other hand, the tubes 45 and 44, being under the same pressure, stabilize the ambient air inside the chamber and from one side to the other of the surface of the glass. This tends to equalize the temperature of the surface, while the air emanating from slot 49 of tube 46 can
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be set so as to uniformly reduce the temperature of the surface of the molten glass flowing below, and to help equalize that temperature.
The interest of this controlled introduction of volumes of air into the cooling chamber and of the more or less effective pressurization of the atmosphere in this chamber, will be better understood if we consider that the influences such as barometric pressure, which vary from hour to hour, normally act in such a way as to create unbalanced pressure conditions between the external atmosphere and that prevailing in the furnace. Until now, at least periodically, this has resulted in a detrimental influx of dust-laden air from the outside through the elements of the furnace wall, thereby creating undesirable turbulence in the atmosphere of this furnace. .
In addition, and seen that the intensity of the action due to the unbalanced state. pressure varies from one end of the vault area of the chamber to the other, resulting in air currents directed downwards, which modify the thermal characteristics of the glass surface, so making them non-uniform which results in the formation of areas of relatively cold glass, even in areas of normally high temperature.
The introduction of the cooling air into the refining and cooling chambers by the various paths which have just been described, as well as the particular way in which this air is controlled and applied, come within the scope of the The general object of the present invention, which is to equalize the temperature of the circulating glass stream, throughout the width of this stream, thereby ensuring a substantially uniform consistency in the molten glass stream, in all layers. of this, in any transverse section.
Another arrangement which contributes in this direction and which also acts in such a way as to determine, on the surface of the glass, what may be called a "cooled layer", thus helping to maintain the required drawing speed, consists of the series superimposed cooling tubes 50, adjacent to the outlet end and very close to the end wall 51 of the cooling chamber. As shown particularly clearly in Figs. 2 and 4, these tubes are formed so as to have a central section 52 curved downwards and which closely approximates the surface of the molten glass, these tubes further comprising lateral sections 53, arranged at a distance slightly more large above the molten stream.
These tubes are preferably cooled with water, and act to remove heat from the central, relatively hotter zone of the molten stream and thereby reduce the temperature of this zone to a degree. more important than the temperature of the side zones, relatively cooler.
Another means of raising the temperature of the marginal glass up to that of the median current can be constituted by electrodes 55 arranged in the lateral zones of the molten glass, below the wall 51 and on each side thereof, these electrodes being sufficiently spaced to determine the passage of electrical energy through the molten glass which flows between them, so as to heat this glass by the Joule effect. The electrodes 55 are preferably housed slightly below the surface glass, and their number may possibly increase along the walls of the cooling chamber.
Indeed, additional electrodes, as indicated at 56, can be employed at a greater depth in the glass, to produce the heating effect and to bring the marginal glass to the desired temperature more rapidly.
It can be considered that the most important adjustment feature relating to the cooling chamber consists in providing the latter with an inclined or oblique bottom 57 which, as shown here, preferably extends over the major part. the length of the cooling chamber. To better
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To understand the function of this inclined bottom, it should be noted that one of the characteristics of sheet glass stretchers, of the Colburn type, resides in a drawing crucible or working receptacle, relatively shallow, from from which the glass ribbon is stretched.
One of the main functions of the so-called cooling chamber, in correlation with such a machine - in addition to its main function, which consists in reducing the temperature of the glass to a level corresponding to the drawing - is to constitute a channel to through which molten glass flows from a relatively deep refining chamber to a relatively shallow drawing crucible.
Until now, this level difference has resulted in the presence of a steep step at the outlet end of the refining chamber and a second step, slightly more progressive, but still quite steep, generally under the so-called "goose neck" shape, between the bottom of the cooling chamber and the bottom of the drawing crucible.
However, it has been found that surprisingly improved results from all points of view, including those relating to distortion problems, have been obtained by the replacement of the old stepped bottom of the chamber. cooling by a long and inclined bottom. The first effect of this inclined arrangement is to allow a uniform and calm flow of the glass from the refining chamber to and through the cooling chamber as well as to the drawing crucible, which effectively eliminates any significant formation of devitrified glass. or waste in and around the cooling chamber.
As indicated above, the essential characteristic of the arrangement according to the invention seems to lie in the fact that the change in level between the bottom wall of the refining chamber and the bottom wall of the crucible is progressive and continuous and does not include abrupt differences in level or solutions in the continuity of the flow of the glass as the depth of the channel decreases from that of the refining chamber to that of the drawing crucible.
The actual length of the inclined bottom of the cooling chamber appears to be of less importance, since excellent results have been obtained in cases where the inclined bottom 57 of the cooling chamber extended from the section of the cooling chamber. bottom 58, having the same obliqueness, of the refining chamber, and itself terminating at the bottom which corresponds to the full depth of the refining chamber, as shown in fig. 9;
Good results have also been obtained where the inclined bottom 57 of the cooling chamber terminates at the inlet end of the cooling chamber, as shown in FIG. 10, as well as where this bottom ends at a certain distance towards the interior with respect to this end of the cooling chamber, by a flat section having the same depth as the refining chamber, as shown in FIG. 11.
In any case, there is a definite correlation between the inclination of the cooling chamber and the location of the bar 41. Thus, it appears that this bar must be disposed with respect to the inclined bottom 57 so as to ensure sufficient glass depth below the bar. Practical results indicate that at least 12 inches (30.48 cm) of glass is needed between the underside of bar 41 and the bottom of the cooling chamber, measured directly above this bar, to ensure completely satisfactory operation.
It emerges from the above that the inclined bottom of the cooling chamber and the side electrodes at the outlet end of the cooling chamber perform somewhat similar and duplicative functions. In other words, each of these different characteristics works to eliminate waste glass and reduce marginal drag. This arrangement is extremely important as regards the elimination of the distortion, since it allows to achieve a uniform flow of the glass.
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along the decreasing depth channel, which exists between the refining chamber and the drawing crucible and, therefore, helps maintain a uniform temperature across the width of the molten glass moving through the constricted channel.
The cumulative effect of the various control elements which have been described heretofore is to bring the stream of molten glass to the drawing crucible 23 in a properly conditioned, defect-free state and at a uniform temperature of. a degree compatible with the thickness and speed with which the sheet or glass ribbon 3 *! is stretched.
It should be stressed once again the extreme importance of the controlled treatment described above and the way in which the glass stream is channeled for the prevention of distortion defects in the finished glass ribbon. . It should be admitted that the arrangements adopted from this point onwards, in particular in the area proper of the formation of the sheet and in the area in which the drawn glass passes from the molten state to the state. solid, also play an extremely important role and that their action, in some cases at least, can even be considered to be more critical than that of the provisions relating to pre-shaping.
On the other hand, it has been found that the best results with regard to the prevention of distortion defects in the industrial manufacture of window glass have been obtained when an appropriate combination of precautionary techniques has been applied. stretching, stretching and post-stretching.
It can be assumed that one of the most important provisions, with regard to the actual drawing or shaping of the glass ribbon - as far as they relate to the prevention of distortion defects in the glass during manufacture - consists in keeping the forming or drawing chamber 24, in which the drawing of the glass takes place, as closed as possible. In this way, one can maintain an essentially calm atmosphere in and around the newly formed sheet and properly control any movement of air which may be caused in this area.
As shown in figs. 3, 4 and 6, the drawing chamber 24 and the flattening chamber 34, which follows it, are normally delimited and partially closed by an end wall 51, which also constitutes the end wall of the chamber. 22, by side walls 59, arranged one opposite the other and by an arch or roof 60. The bottom of the leveling chamber 34 is closed off by a wall 61, while the bottom of the drawing chamber 24 is essentially isolated from the drawing crucible by conventional canopies 62 and 63 respectively anterior and posterior, canopies which also act to define, between their opposite faces 64 and 65, the actual formation zone 66 of the sheet in the drawing chamber 24.
Lookouts or viewing openings 67 are provided in the side walls 59, these openings also being able to serve to connect some of the working mechanisms of the stretching machine to the control members located outside this chamber. However, it is common practice to provide these openings with transparent sealing walls (not shown), comprising parts which fit intimately around any member passing through these walls, by isolating the drawing chamber effectively against any significant displacement. or any air lamination towards or out of this chamber, at these crossing points.
In the practice of machines of the so-called Colburn type, measures should be taken to prevent devitrification of the glass in the rear or closed, relatively stagnant end of the drawing crucible. Until now, it was common to shape the inner face of the rear wall of the hearth 28 of the crucible and the underside of the rear canopy 63, so that the hot gases and the products of combustion, coming from the hearth of the crucible,
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run laterally, and then downward, over the posterior wall 68 of the drawing crucible, to the surface of the molten glass adjacent to this wall.
However, it has been found that this earlier method of raising the temperature of the glass in the posterior end of the drawing crucible is an important cause of soiling, uncontrolled drafts and other circumstances which determine defects. . In accordance with the present invention, it is recommended to completely isolate the hearth of the crucible from the zone situated above the molten glass and to establish a different path for the evacuation of the products of combustion out of this hearth.
As shown particularly clearly in fig. 4, this can be obtained by providing a partition or wall 69 in an inverted T, which extends between the upper face of the rear wall of the drawing crucible and the lower face of the canopy 63, this wall being combined with channels 70 made in the bottom wall 61 and connected to a suitable duct 71 (fig. 5) going to a conventional fan-vacuum cleaner or to a chimney (not shown). A thermocouple 71 'may be disposed in the channels 70, to control the temperature of the gases passing through them, by adjusting the suction system.
This manner of sucking the products of combustion out of the hearth of the crucible further serves to counteract the tendency which the hot gases which rise from this hearth normally have to infiltrate into the combustion chamber. stretching, due to the "chimney" action exerted in this chamber.
The vertical wall 72 of the partition 69 is preferably made as thin as possible, without reducing its mechanical rigidity, so that this wall can transmit as large a quantity of radiant heat as possible to the space situated. above the canopy 63, ie on the surface of the molten glass contained in the drawing crucible. However, and despite this measure, isolation of the glass contained in the crucible from the crucible hearth may result in insufficient temperature of the glass behind the drawing crucible.
To eliminate this risk, and in order to better equalize the temperature of the molten glass in the drawing crucible from one end of the latter to the other, electrodes 73 are provided. These electrodes are preferably placed in the zone. of the rear corners of the drawing crucible and can be inserted through the side walls of the latter, or, and as shown in fig. 4, be supported so as to extend downward, to dive into the molten glass. The current being applied, the electrical energy is made to flow from the electrode situated in one corner of the crucible towards the electrode placed in the other corner thereof, thus heating the glass, along its length. the rear part of the crucible, by the Joule effect.
However, experience has shown that when the electrodes are arranged as shown in the drawings, most of the current flows from the electrodes, through the marginal portions of the glass contained in the crucible, through the driver-sizer devices 74 and 75, through the meniscus of the rising sheet, to the corresponding driver-sizer devices provided on the opposite side and, from there, through the mass of glass in the lateral edge of the crucible, to end at the other electrode.
This direction of current flow significantly promotes the achievement of the appropriate temperature of molten glass in and around the meniscus, by the fact that it prevents excessive cooling of the glass by the driving-sizing devices, while promoting on the other hand, maintaining a uniform temperature throughout the mass of the molten glass which effectively turns into a rising sheet.
For the same purpose, the canopies 62 and 63 can be insulated, as shown at 62 'and 63', so as to promote the equalization of the temperature of a
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side to side of the stream of glass, below the canopy 62, so as to delay radiation heat loss from the glass, below the canopy 63, into the stagnant end of the drawing crucible.
In addition to its function of separating a part of the lower section of the drawing chamber 24 from the drawing crucible, the upper part of the canopy 63 also performs the function of partially separating the part. of the planarizing chamber 34 located below the horizontal strand of the glass sheet 31 with the part of the stretching chamber 24 located immediately adjacent to the sheet forming zone 66. To complete The separation in this zone, there is provided a bar 76 mounted on the awning and having a curved upper surface 77, the curvature of which substantially conforms to that of the idler roller 33.
As shown in fig. 5 the lower part of the carcass 34 is separated from the carcass 36 by a brick wall 78, while the upper part of this chamber is separated from the carcass by a curtain 79 made of a material. flexible, such as glass fibers, this curtain being suspended so as to be able to be adjusted vertically by means of cables 80, from a shaft 81 mounted to rotate. A second adjustable curtain 79 'can be used, alone or in conjunction with curtain 79, to separate the flattening area and carcass from the draw area, above the horizontal strand of the glass ribbon.
In order to allow, if necessary, an evacuation of air or gas out of the drawing chamber 24 and of the leveling chamber 34, a chimney or a handle 82 (fig. 5) is provided with an adjustable shutter valve 83, making it possible to precisely adjust the exhaust through this chimney.
By properly adjusting the shutter plate 83, uncontrolled air movement can be prevented while establishing and maintaining very minimal "pull" action through the stretching and planar chambers. While providing the required evacuation of gas or air from chambers 24 and 34, chimney 82 also provides a means for bypassing and discharging air which might otherwise have infiltrated the discharge end of the chamber. flattening chamber, either from the outside or from the casing 36.
A similar action of bypassing and removing incoming air which might have seeped through the machine frame as a result of pressure variations in the ambient atmosphere is exerted by exhaust tubes. element 84 'arranged on either side of the stretching chamber, in the sheet formation zone (fig. 4). It has been found that such an arrangement is of considerable interest, since it is virtually impossible to establish a completely hermetic carcass in furnaces or machines for the manufacture of glass.
Air can be exhausted from the stretching chamber 24 by various means and from various points; The best results so far have been obtained using a pair of independently controlled purge tubes on opposite sides of the chamber and each arranged on one side of the foil in close proximity to the surface of the molten glass .
It goes without saying that the bypass of air, as described above, is only one of the functions of the air purge tubes 84. Another, even more important function is to maintain a static pressure, or slightly below atmospheric pressure, inside the stretching chamber, particularly in the sheet forming area. This is of considerable benefit in maintaining a calm atmosphere around the freshly formed sheet and in preventing unwanted and uncontrolled air movements, as well as convection currents.
In the same vein, the suction exerted by the tubes 84 can be adjusted, in correlation with the action of the chimney 82, so as to completely eliminate any draft effect.
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within the actual sheet forming area and to maintain a relatively calm atmosphere for the glass ribbon from its point of formation to the carcass.
Before closing the chapter relating to the casings of machines and the regulation of the air movements inside these casings, it should be pointed out that, in the operation of glass stretching machines of the so-called Colburn type, it is current of directing flames of gas on the newly formed sheet, or towards the vicinity of this sheet for the purpose of controlling the temperature or plasticity of the glass; on the other hand, it has been observed that the presence of such gas flames inside the enclosure of the machine intervened to a considerable degree in the appearance of undesirable air movements inside these enclosures. .
Nevertheless, it is very important to provide adequate means for the localized heating of the glass ribbon, which can be achieved by replacing the burners with electric heating means, whenever it is a question of selectively heating the glass ribbon to. inside the enclosures, this solution eliminating the other hand, the drawbacks due to gas burners.
Thus, the electric resistance heating elements 85 may be provided on the opposite sides of the riser sheet, in the vicinity of the edges thereof, for the purpose of heating the edges of the sheet immediately before the latter reaches the top. inflection drum. Similar heating elements 86 can be provided so as to act on the edges of the sheet when the glass actually undergoes an inflection which causes it to pass from the vertical plane into the horizontal plane; Heater 87, of the same kind, can be employed to control the temperature of the edges of the film, as these enter the planarizing chamber.
It will be noted that a large number of details of the conventional machine for stretching sheet glass, of the Colburn type have not been shown in the drawings appended to the present patent application, while many other details have been shown, but have not been described, since they were not created by the authors of the present application and that they are not essential for the implementation of the invention. To the latter category belong the ribbon coolers 88 and the inflection roll cooler 89, all of these coolers being widely employed in one form or another in the production of window glass by the Colburn method.
This also applies to the drive-sizer rollers referred to above, insofar as it is the subject of the present invention to any given form of driver-sizer devices. Indeed, many different types of trainer-sizer devices have been tested, which have even been employed on an industrial line in Colburn-type machines. In all cases, these devices grip the edges of the rising glass sheet at the level of the meniscus and act in such a way as to overcome the tendency, manifested by the sheet, to shrink until it forms only a filament.
It seems that the most widespread and best-known form of construction of trainer-sizer devices comprises so-called "knurled" cylinders; it is preferable to employ such general type trainer-sizer devices when practicing the invention.
On the other hand, the use of a new and particular embodiment of the driving-calibrating device, in the form of cylinders or rollers, in combination with other features of the invention, can effectively have a part in the process. elimination of certain distortion defects which would otherwise be present in the finished sheet. This is due to the fact that these various driving-calibrating cylinders eliminate - as has been observed - the scratches or waves in the vicinity of the edges of the sheet, waves which characterized the
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sheet produced using conventional knurled rollers, while acting in the direction of widening, of the sheet, which is their main purpose.
This special trainer-calibrator device, shown particularly clearly in fig. 7, comprises a pair of knurled rolls 74, analogous to conventional knurled rolls, as well as a pair of smooth rollers 75, of a smaller diameter than the preceding ones, arranged in the vicinity of the root of the sheet 31. The pairs of rolls 74 and 75 may be water or air cooled, however such rolls function satisfactorily without any cooling. The cylinders 75 of the auxiliary or lower pair are spaced sufficiently apart to reduce the thickness of the meniscus, denoted by A, to a lesser thickness, denoted by the letter B. The smooth cylinders 75 and the knurled cylinders 74 are driven in such a manner. positive, preferably at the same rotational speed.
However, the peripheral speeds of the two pairs of rolls are different, and the edge C of the sheet will be subjected to a defined "stretch" imposed by the fact that the rolls 75 have a smaller diameter than that of the upper, knurled rolls. 74. Thus, the cylinders 74 are caused to stretch and expand the glass between the pairs of cylinders, in order to thin the edge C. In practice, this results in a sheet of glass having a greater width of glass which can be accepted for use, while significantly reducing defects due to scratches or waves.
An alternative embodiment of the enclosure system for the outlet end of the cooling chamber 22 has been shown in FIG. 8. This solution consists mainly in that the tube cooler 50, shown in fig. 4, is replaced by a block 90 having a general L-shape. The block 90 closely resembles the block 41 provided at the inlet end of the cooling chamber, except that, compared to the latter, it is slightly smaller, has a rounded postero-inferior face 91, in order to facilitate the movement of the molten glass which flows under it, and is provided with an orifice 92 intended to receive a support bar 93.
Block 90 operates in the same manner as block 41, i.e., to provide a seal or "packing", airtight and tight, for the outlet end of the cooling chamber, and to channeling the relatively hot glass, in the middle of the stream, to the marginal parts, as well as backwards, between them, in a lateral and backward flow, of surface glass, along shoulder 94.
To ensure sufficient spacing between the bottom wall of block 90 and the continuous bottom of the cooling chamber (spacing which must not be less than 6 inches (15.24 cm), it may be necessary, not only to reduce the dimensions of the block, but also to provide different angles of inclination for the inclined planes 95 and 96 of the floor of the cooling chamber, the two slopes being exactly in line with the block 90, as indicated in 97.
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