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LIBBEY-OWENS-FORD GLASS COMPANY Procédé et appareil pour l'amenée de matières à fondre.
La présente invention est relative d'une manière géné- rale au domaine de la fabrication du verre et se rapporte pl@@ particulièrement à un procédé et à un appareil perfec- tionnés pour l'amenée continuelle de matières à fondre à un four à bassin pour la fusion du verrs.
L'alimentation d'un four à bassin en matières à fondre pour la fabrication du verre, alimentation effectuée confor- mément à une pratique courante, consiste à amener du verre cassé ou fragmenté, connu sous la dénomination de groisil, sur toute la largeur, pratiquement, de l'avant-corps d'en- fournement ou de l'extrémité de chargement, située dans une position médiane, du four, à une cadence continue et dosée en vue d'assurer une couche répartie de façon sensiblement uniforme sur la surface de la masse de verre en fusion pré- sente dans le four.
Comme-la couche de groisil est entra!- née vers l'avant sur la surface de la masse de verre en fu-
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sion qui se meut, à partir de la zone de chargement, vera l'intérieur du four proprement dit, les matières pulvéru- lentes ou granulaires de la composition pour la fabrication du verre sont amenées, à partir d'une trémie d'alimentation, à un cylindre compartimenté ou rouleau à ailettes, entraîne en rotation continue et sont déposées par celui-ci sur la couche de groisil, pour former une couche relativement épais- se, en forme de tapis, constituée par les matières à fondre combinées, sur la surface du verre en fusion, sensiblement sur toute la largeur de l'avant-corps de chargement.
D'une manière générale, l'amenée d'une couche relative- ment épaisse, en forme de tapis, constituée par le groisil et la composition, sur la masse de verre en fusion, n'a pas donné entièrement satisfaction, étant donné que la couche de groisil réduit le rayonnement de la chaleur depuis le ver- re en fusion jusqu'aux matières de la composition, ce qui augmente la durée de la fusion des matières de la composition et empêche l'échappement rapide des gaz ou vapeurs dévelop- 'pés dans les matières de la composition lorsque ceux-ci se réchauffent.
La présente invention vise à établir un procédé et un appareil nouveaux, destinés à éliminer ces désavantages, en assurant l'amenée des matières de composition granulaires ou pulvérulentes, dans l'extrémité de chargement du four, sous la forme de deux couches continues, relativement minces, espacées de l'axe longitudinal du four, tandis que le groisil est amené, en quantités proportionnées, à la zone médiane du four, entre les couches espacées de matières de composition.
On a constaté que, lorsque les matières de la composition pour la fabrication du verre et le groisil sont amenées dans le four de cette manière, la rapidité de la fusion des matiè- res à fondre augmente et le verre fondu ainsi obtenu est
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plus homogène. Ceci peut être attribué au fait que les cou- ches, plus minces, de matières de la composition opposent une moindre résistance à la transmission de la chaleur, tant depuis le verre en fusion qu'à partir de l'atmosphère haute- ment chauffée du four. Ceci permet une augmentation de la cadence de l'amenée des matières à fondre, dans le four et, par conséquent, une élévation du tonnage de verre produit par le four.
Dans les dessins annexés :
La fig. 1 est une vue en élévation en bout d'un four à bassin et d'un appareil d'amenée de matières à fondre ou ali- mentateur, construit conformément à la présente invention.
La fig. 2 est une vue en co@@e longitudinale et vvrti- cale du four et de l'alimentateur à matières à fondre, cette coupe étant prise suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en plan de l'extrémité de charge- ment du four à bassin.
La fig. 4 est une vue en coupe transversale et vertica- le du four, prise suivant la ligne 4-4 de la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en élévation latérale d'un mode de réalisation de variante du plateau de déversement pour l'alimentateur à matières à fondre.
La fig. 6 est une vue générale, en plan, d'une forme de variante d'un alimentateur à matières à fondre.
La fige 7 est une vue en élévation latérale de l'appa- reil représenté dans la fig. 6, le four étant représenté en coupe ; et
La fige 8 est une vue perspective d'un guide pour matiè" res à fondre, appelé à être utilisé dans le four suivant l'in- vention.
Suivant la présente invention, il est prévu un procédé pour charger un four à bassin pour la fusion du verre, carao-
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térisé en ce que les matières de la composition pour la fa- brication du verre sont déversées, dans l'extrémité de char- gement du four, sur une masse de verre en fusion contenue dans celui-ci, sous la forme de deux couches espacées trans- versalement l'une de l'autre, tandis que le groisil est dé- versé simultanément sur la masse de verre en fusion contenue dans le four, entre les deux couches de matières de la com- position,
D'autre part, suivant l'invention, il est prévu un ap- pareil pour le chargement d'un four à bassin pour la fusion du verre, four présentant une extrémité de chargement et con- tenant une masse de verre en fusion,
cet appareil étant ca- ractérisé en ce qu'il est prévu des moyens pour déverser des matières de la composition pour la fabrication du verre dans l'extrémité de chargement du four, sous la forme de deux cou- ches espacées transversalement l'une de l'autre, des moyens étant prévus pour déverser séparément du groisil dans ladite extrémité de chargement du four, entre les couches espacées de matières de la composition.
Ainsi qu'on le voit dans les dessins annexés, et en par.. ticulier dans les figs. 1 à 4, le four à bassin pour la fu- sion du verre, désigné dans son ensemble par le chiffre de référence 15, comporte deux zones de chargement ou d'enfour- nement espacées 16 et 17. A chacune de ces zones est adjoint un alimentateur ou chargeur 18, comprenant un rouleau d'ali- mentation à ailettes 19, animé d'une rotation continue.
Ain- si qu'il est courant dans les chargeurs de ce type, le cy- lindre compartimenté ou rouleau à ailettes 19 reçoit des quan- tités dosées de matières granulaires ou pulvérulentes de la composition à partir d'une source d'alimentation et dépose ces matières, sous la forme d'une couche, sur la surface de la masse de verre en fusion 20, cette couche étant entrainée
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vers l'avant, dans l'intérieur de la zone de fusion M du four. Toutefois, contrairement à la pratique antérieure, où le groisil était initialement déversé sur la masse de ver- re en fusion, tandis que la composition était déversée sur le groisil, la présente invention envisage la formation de couches séparées de matières de la composition et de groi- sil, déposées directement sur le verre en fusion.
Les deux couches de composition sont espacées l'une par rapport à l'autre, le groisil étant chargé dans le four entre les cou- ches de composition espacées. Il en résulte que les matiè- res de la composition sont soumises directement à l'action thermique du verre en fusion, ainsi qu'à celle de l'atmos- phère échauffée du four, ce qui favorise une transmission plus rapide de la chaleur à travers la masse de composition, tandis que le groisil, qui se trouve dans la zone centrale ou médiane, est également réduit à la consistance de fusion..
Lors de l'application pratique de l'invention, un char- geur ou alimentateur, désigné dans son ensemble par le chif- fra de référence 21, est disposé entre les avant-corps d'en- fournement 16 et 17, de façon à recevoir du groisil d'une source d'alimentation et à déverser celui-ci dans un four à bassin, en substance dans l'axe longitudinal de celui-ci.
Le four à bassin continu 15 comprend les parois habi- tuelles, à savoir, les parois latérales inférieures 22, les parois latérales supérieures de protection 23, la paroi en bout inférieure 24 et la paroi en bout de protection supé- rieure 25, la sole 26 et la voûte 27. La paroi d'extrémité inférieure 24, située à l'extrémité de chargement du four, présente une ouverture débouchant à l'extérieur, afin de constituer les zones effectives de chargement ou d'enfourne- ment 16 et 17, qui sont délimitées par les parois latérales 29 et les parois 30, ainsi que la sole 26 du four. De même
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les parois de protection en bout 25 sont pourvues d'ouvertu- res voûtées 31, dont l'ouverture de passage est limitée par des écrans ou déflecteurs 32, réglables verticalement.
Ain- si, et comme on le voit dans les figs. 1, 3 et 4,,-les zones de chargement ou d'enfournement 16 et 17 sont sensiblement équidistantes de l'axe longitudinal du four, comme indiqué par la ligne en traits mixtes désignés par la lettre de ré- férence A. ;
Ainsi qu'il est courant dans les fours à bassin de fu- sion à régénérateurs, les parois de protection latérales su- périeures 23 sont pourvues d'ouvertures à brûleurs 33 dis- posées les unes à l'opposé des autres et convenablement es- pacées, ouvertures qui communiquent avec les chambres de ré- cupération (non représentées).
Ainsi qu'on le voit dans la fig. 3, l'atmosphère fortement chauffée de la zone de fusion M du four à bassin est maintenue à une température réglée grâce aux flammes de gaz fournies par des brûleurs disposés dans les ouvertures 33 sur un côté du four, tandis que les produits résiduels de la combustion s'échappent à travers les ouvertures opposées, de manière à réchauffer les chambres de récupération connexes. Après un laps de temps déterminé, on inverse le chauffage du four, de telle manière que les gaz enflammés sortent des ouvertures 33, du côté opposé du f our .
Une plate-forme élevée 36 est située en avant de l'ex- trémité de chargement du four, au-dessus du plancher 35 de l'usine. La plate-forme 36 peut être considérée comme une partie de la construction d'ensemble du bâtiment dans lequel est situé le four à bassin 15, cette plate-forme étant sup- portée par les poutres du toit et éléments analogues, à l'ai- de de solives telles que celles désignées par 37. C'est sur la plate-forme 36 que se trouvent les soutes et les disposi-
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tifs de pesage destinés à fournir les matières granulaires de la composition et le groisil.
A ce propos, on notera dans la fig. 1 que les zones situées au-dessus des avant - -corps d'enfournement 16 et 17 sont pourvues individuelle- ment de goulottes 38 et 39 pour les matières de la composi- tion qui sont dirigées vers des trémies 40, situées au-dessus des cylindres à ailettes ou rouleaux compartimentés 19 du chargeur 18. Ainsi qu'on le voit dans les figs. 1 et 2, cet appareil comprend un châssis de support 41, sur lequel sont montés une trémie 40, un rouleau à ailettes 19 et une source de force motrice 42, pour la commande de ce rouleau.
Le chargeur à groisil 21, qui sera décrit d'une façon plus détaillée dans la suite, am@@e le groisil d'une source d'alimentation unique ou multiple, vers un système à auge disposé dans la paroi de protection en bout 25 du four et d'où le groisil est déversé dans la région centrale de la zo- ne de fusion du four.
Ainsi qu'on le voit dans les figs. 1 et 2, le chargeur à groisil 21 comprend essentiellement un couloir d'écoule- ment 44, un système convoyeur 45 et un système à auge d'ali- mentation 46. Le couloir d'écoulement 44 reçoit le groisil des soutes 47 et à cette fin, est disposé transversalement à l'axe longitudinal du four et affecte en substance une forme en V. A cette fin, le couloir d'écoulement 44 est pourvu de trémies de chargement supérieures 48 et 49, fixées à - et supportées par - des châssis 50, sensiblement rectangulaires, eux-mêmes supportés par les solives 37.
Les trémies de char- gement 48 et 49 sont pourvues de parois de fond orientées obliquement vers le bas et vers l'intérieur, qui sont ali- gnées avec des parois de fond inclinées, d'auges 51. Ainsi qu'on le voit dans les figs. 1 et 3, les auges 51 convergent sensiblement vers la ligne médiane du four, et leurs extrémi-
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tés voisines ouvertes sont reliées à un élément de déchar- gement 52, pourvu d'un orifice de sortie 54, à travers le- quel le groisil est fourni au convoyeur sans fin 45. Cha- que auge 51 est de préférence munie d'un vibrateur 53 desti- né à assurer la chute libre du groisil et l'avancement con- tinu vers l'élément de déchargement, sans qu'il y ait obstruc- tion préjudiciable.
Le convoyeur 45 comprend essentiellement un bâti de sup- port 56 supporté à l'aide de colonnes 57 sur le plancher 35 de l'usine et la plate-forme élevée 36, ce convoyeur traver- sant l'ouverture pratiquée dans la plate-forme élevée susdi- te. Ainsi qu'on le voit dans la fige 2, le bâti 56 est orien- té sous angle, son extrémité inférieure étant disposée au- -dessous de l'élément de déchargement 52 du couloir, tandis que son extrémité supérieure est située à proximité de l'ex- trémité réceptrice de l'auge d'alimentation 46. Le bâti sup- porte, à l'aide de galets 58, une courroie transporteuse sans fin 59, équipée de godets 60 destinés à recevoir le groisil.
Plus particulièrement, la courroie 59 est entraînée autour d'un rouleau inférieur 61 et d'un rouleau supérieur 62, le- quel est commandé par un moteur 63, supporté sur le bâti à l'aide d'une console 64. Ainsi qu'on le voit dans la fig. 2, lorsque les godets montants passent au-dessous de l'élément de déchargement 52 du couloir d'écoulement 44, ils reçoivent la quantité requise de groisil de cet élément et la trans- mettent à l'extrémité supérieure en forme d'entonnoir, d'une goulotte 65, qui fait partie du système à auge d'alimenta- tion 46. Pour protéger les godets descendants, portés par le brin de retou@ de la courroie transporteuse 59, contre la chaleur du four, on peut prévoir un panneau isolant 66,
supporté à l'aide d'entretoises 67 fixées aux colonnes 57.
La goulotte 65 est formée par des parois latérales 70,
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qui convergent vers le bas, ainsi que par des parois en bout connexes 71, qui se raccordent à un tronçon tubulaire infé- rieur oblong 72, essentiellement rectangulaire, dont ltextré- mité inférieure est disposée au-dessus d'un plateau de déver- sement incliné 73, lequel s'avance en saillie dans le four à travers une ouverture 80 prévue dans la paroi de protection en bout 25, La goulotte 65 est supportée à son extrémité supérieure par des supports 74 reposant sur la plate-forme et, à proximité de son extrémité inférieure, à l'aide de tirants 75 dont les extrémités supérieures sont supportées par des étais 76 de la construction du four.
Le plateau de déversement 73 est supporté à son extrémité supérieure par des éléments réglables 77, qui traversent des consoles 78 prévues sur le-? étais 76, ce plateau étant supporté, en un point situé entre ses extrémités, sur une console 79, En réglant convenablement les éléments 77, on peut faire varier l'angle du plateau de déversement 73 dans le sens vertical, afin d'obtenir la "chute" désirée du groisil, désigné par la lettre C, sur la surface de la masse de verre en fusion si- tuée au-dessous de ce plateau.
Ainsi qu'on le voit dans les figs. 3 et 4, les parois latérales 81 de l'ouverture du four divergent vers l'inté- rieur, afin que le plateau de déversement 73 puisse recevoir une forme évasée lorsqu'on désire augmenter la dimension la- térale ou largeur du jet constitué par le groisil, tel qu'il est chargé dans le four.
L'élargissement du jet formé par le groisil déversé peut aussi être obtenu en imprimant un mouvement d'oscillation transversal au plateau de déversement 73, à l'aide d'un mé- canisme de commande approprié. A cette fin, le plateau 73 (fig. 5) est monté à pivotement, par un point situé entre ses extrémités, sur un élément de support 84, monté à isolement
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thermique sur une plate-forme 85. Cette même plate-forme 85 supporte un moteur 86 muni d'une manivelle 87, Le pla- teau est muni à son extrémité extérieure d'un joint d'arti- culation 88, à l'aide duquel la manivelle 87 agit, lorsqu' elle est entraînée en rotation par le moteur 86, de manière à produire les oscillations du plateau autour de l'axe du joint d'articulation 84, de façon à déverser le groisil sur une zone médiane plus large du four.
Dans certaines condi- tions il peut s'avérer désirable de déverser une plus grande quantité de groisil d'un côté de la ligne médiane du four que de l'autre côté de cette ligne, ce qui peut être réalisé en contrôlant le mouvement d'oscillation du plateau de déver- sement 73 de telle manière qu'il s'immobilise pendant une durée relativement courte à la limite de son mouvement laté- ral dans les deux sens.
En fonctionnement, les matières de la composition sont reçues par les trémies de chargement 40 depuis les goulottes respectives 38 et 39 et sont déchargées de ces trémies dans les compartiments des rouleaux à ailettes 19 animés d'une ro- tation continue, qui délivrent la composition au four sous la forme de couches espacées continues, relativement minces, désignées par la lettre B dans la fig. 3, Les couches de matières de la composition sont entratnées vers l'avant, à partir des zones d'enfournement, sur la surface de la masse de verre en fusion 20, pour arriver dans la zone de fusion M du four.
Lorsque les couches de composition relativement minces émergent des avant-corps de chargement respectifs, elles sont espacées l'une de l'autre et deviennent progressi- vement de plus en plus étroites, à mesure que les matières de la composition fondent et sont absorbées dans la masse de verre en fusion.
En même temps qu'a lieu l'amenée des matières de la com-
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position, le groisil est amené des soutes 47 vers le couloir d'écoulement 44, ainsi qu'on le voit dans les figs. l et 2, et est amené par le convoyeur 45 dans la trémie de charge- ment 65, d'où le groisil se dirige vers le plateau de déver- sement 73. Le groisil est déversé dans la zone de fusion M du four, entre les deux couches espacées B de matières de la composition, ce groisil étant désigné par la lettre C dans la fig. 3. Il est préférable, bien que non essentiel, que le groisil soit délivré au four sous la forme d'une couche essentiellement égale en largeur à la distance entre les deux couches de matières de la composition.
On a constaté qu'en faisant arriver les matières de la' composition et le groisil dans l@ four sous la forme de cou- ches séparées, il était possible d'obtenir une plus grande vitesse de fusion des matières granulaires de la composition, étant donné que celles-ci sont déposées directement sur la masse de verre en fusion et non pas sur une couche de groi- sil, ainsi qu'il était courant jusqu'à présent, laquelle couche de groisil agissait comme un isolant empêchant la transmission vers le haut de la chaleur à partir de la masse de verre en fusion. Ainsi, la rapidité accrue de la trans- mission de chaleur sert à abréger le temps requis pour fon- dre les matières et, par conséquent, permet de faire arriver les matières à fondre, à une vitesse accrue.
On a constaté en outre que le mode de chargement suivant l'invention accé- lère le dégagement de gaz à partir des couches des matières de la composition. De plus, et vu que la quantité de groisil chargée dans le four n'est plus tributaire d'une épaisseur tolérable de la couche pouvant être formée au-dessous de la couche de matières de la composition, la quantité fournie dé- sormais peut être augmentée jusqu'au rapport le plus élevé qui soit permis entre les matières de la composition et le
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groisil.
On a déterminé que la fusion d'une couche combinée de matières de la composition et de groisil est habituellement plus ou moins achevée au moment où cette couche atteint la zone de la quatrième ouverture de chauffage en partant de l'extrémité de chargement du four. Par contre, lorsqu'on charge séparément les matières de la composition et le groi- sil dans le four suivant la présente invention, ces produits sont complètement fondus au voisinage de la troisième ouver ture de chauffage.
Grâce à ce temps de fusion raccourci, on peut augmenter la quantité de matières à fondre chargée, et ces matières seront néanmoins réduites à une consistance fon- due au voisinage de la quatrième ouverture de chauffage: De plus, la quantité de groisil employée avec les matières de la composition peut être augmentée d'un tiers environ.,
Les fige. 6 et 7 représentent une variante du chargeur à groisil destiné à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Ainsi qu'on le voit, le groisil est amené, à partir d'une source d'alimentation 90, dans une trémie de chargement 91, d'où il est déchargé, à travers une ouvertu- re 92 prévue dans le fond de cette trémie, dans une extrémi- té d'un convoyeur 93 du type vibrant.
Le convoyeur 93 est disposé dans l'axe longitudinal du four à bassin 15 et son extrémité opposée ou de déchargement débouche dans l'extré- mité supérieure d'une goulotte tubulaire 94, d'où le groisil tombe sur un plateau de déversement 95, qui est similaire au plateau de déversement 73 de la fig. 2. En substance, le convoyeur 93 est supporté au-dessus de la plate-forme 36 par des ressorts 96 disposés aux angles de ce convoyeur et mis en mouvement par un vibrateur approprié 97.
Outre le fait que la trémie 91 et le convoyeur 93 sont disposés sui- vant la ligne médiane du four 15 et reçoivent du groisil
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d'une seule source d'alimentation 90, l'arrivée du groisil du plateau de déversement 95 jusqu'à la zone centrale du four, entre les couches espacées de matières de la composi- tion, s'effectue de la même façon, sous tous les rapports, que celle décrite ci-dessus.
Afin de limiter l'étalement des matières de la composi- tion jusque dans les zones d'angle du four, à la jonction des parois latérales et en bout 22 et 24, respectivement, du four, on prévoit des éléments de guidage fixes 98, afin d'empêcher l'incorporation inopportune de ces matières dans le verre, animé d'un mouvement plus lent, contenu dans ces angles ou le long des parois latérales. Les éléments de gui- dage 98 sont disposés de la façon représentée dans la fig. 3 et sont supportas au-dessus de la surface du verre en fusion de la manière représentée dans la fig. 2.
Ainsi qu'on le voit dans la fig. $, chaque élément de guidage comprend un caisson rectangulaire relativement mince 99 comprenant des parois en bout 100 et 101, des parois latérales, disposées verticalement, 102 et 103 et des parois supérieure et infé- rieure, 104 et 105, respectivement. L'élément de guidage est maintenu à une température relativement peu élevée, grâce à la présence d'une cloison 106, logée à l'intérieur du caisson 99, entre les parois latérales 102 et 103, de manière à former un canal sinueux destiné à la circulation continue d'un ré- frigérant, l'eau par exemple.
A cette fin, la paroi 106 est avantageusement conformée de manière à diriger le réfrigérant, qui afflue à partir d'un tube d'arrivée 107 débouchant à travers la paroi en bout 100, le long - et contre - la paroi supérieure 104, la paroi latérale 102 et la paroi inférieure 105, pour s'évacuer de la zone centrale du caisson à travers le tube de sortie 108, raccordé à la paroi latérale 103.
Les tubes 107 et 108 sont supportés sur la face supérieure
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d'une paroi latérale voisine 29, faisant partie d'un avant- corps de chargement et traversent les ouvertures 31, pour pénétrer dans l'intérieur du four.
Dans la fig. 4, X désigne le niveau du verre en fusion,
REVENDICATIONS
1, Procédé pour charger un four à bassin pour la fusion du verre, caractérisé en ce que les matières de la composi- tion pour la fabrication du verre sont déversées, dans l'ex- trémité de chargement du four, sur une masse de verre en fu- sion contenue dans celui-ci, sous la forme de deux couches espacées transversalement l'une de l'autre, tandis que le groisil est déversé simultanément sur la masse de verre en fusion contenue dans le four, entre les deux couches de ma- tières de la composition.