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" Appareil et procédé pour régler le niveau d'un liquida "
La présente invention concerne un régulateur perfectionne du niveau d'un liquide etplus particuliè- rement, un régulateur du niveau*du verre fondu, et un procède pour régler le niveau du verre.fondu contenu dans un four de fusion du verre à partir duquel le -verre fondu est constamment enlevé, et dans lequel des matiè- res formant le verre sont constamment ajoutées.
Dans la fabrication du verre, il est souhaita- ble de maintenir une charge ou un niveau sensiblement constant du vere fondu dans un four de fusion. Une raison importante pour laquelle on désire obtenir un
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sensiblement constant est de réduire l'action de lavage vers le haut et vers le bas de la surface du verre par rapport au réfractaire.
Etant donné que l'action de lavage provoque la
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chute de particu106 du réfractaire dans la masse fondue, ' et Par conséquent? sa con taraina:t1 on , l'élimination de l'action de lavage se traduit par un$ élimination de la formation de pierres dans la masse fondue par érosion et
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écail1agG du x'.xaata.re.
Une autre raison importante du maintien d'un niveau sensiblement constant du verre dans le four de
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est d'obtan4".:r une charge de verre constante oaoi, fournissant une augmentation constante en verre.
Lorsque la température, la viscosité et la charge sont maintenues sensiblement constantes, l'écoulement du verre à partir du four est constant, et ceoi contribue, sans une large masure, à l'uniformité du produit.
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Lorsque le taux de chauf.14'agu dépend des flua- tuaions du niveau, ;'ast-.d5e lorsque le chauffage est rêdu3,- ,ue,nc 7 e niveau du verre diminue et est aug- mentd quand le nîvqa u du verre augmentze en vaigon de l'addition d'une nouvelle chadg4, il se forme des gra- 4i#hts,theriiqués dans le vre fondu, et ils provoquent Une alimentation non uniforme. Pour empêcher les gra- dients, il est souhaitable de maintenir le niveau du verre constant et de conserver ainsi le taux de chauf- :Page, constant.
Cependant, au cours de la fabrication pendant laquelle le verre fondu est constamment enlevé d'un four, il est nécessaire d'ajouter des matières formant
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le verre pour remplacer le verre enlevé. Dans ces con-
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ditions t l'addition des matières formant la verre néoes. site un réglase 0 trêoeaant minutieux pour maintenir le niveau du verre sensiblement constant.
Par conséquent, la présente invention se pro- pose notamment de fournir .
- un nouveau régulateur du niveau d'un li- quide ayant une précision et une sensibilité plus gran- des ; - un nouveau procédé pour régler le niveau d'un liquide - un régulateur du niveau d'un liquide das-
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.'iJ:L1'iÓ tà être .2Éâ:i'.N. duas das fours de fusion du verre am1;:; lesquels le :r.1'.1la1jur compense les variations do 1,;j, :roo::I"m'1 de .'r.;roealx aoet 1nt de chauffage au- ûoaaus du verre fondu - un r.1::uJ.a teuX' du niveau du verre pour rô- ij;1 lo t.1,VGt1U qu verre fondu dane un four do fusion du "Gl'::"O ê.Q1JEJ letl1J'J1 un courant constant de petites bulles ft0 Q8 unt c;aE;Ycr3Eu au-desaous du nivaau du verre fondu, le );n'eo9icm nécess9.i:t' pour émettre les bulles indiquant QXtiOt!:'JITH31J't le niveau du verre fondu ;
- un procédé pour rdsler le niveau d'une E1P,St?ú {1 liquide b. :')artip de laquelle le liquide est CÓ:tmtahu!.'.'31'lt 4vùcuO, et .Jans laquelle des matières de l'em:!lace!H61'lt liquides ou des matières de remplacement formant 10 liquide sont constamment ajoutées, dans le- quel un gaz ost admis dans des conditions d'écoulement volumétrique constantes en un point fixe au-dessous de la surface de la masse de liquide sous forme de bulles
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individuelles d'une dimension maximum inférieure à la distance comprise entre l'extrémité de la sonde et la surface de la massa fondue et à des pressions qui dépen- dent de la charge du liquide au-dessus du point fixe,
et dans lequel les matières de remplacement sont admises dans la niasse on réponse aux variations de pression de la charge du liquide au-dessus du point fixe.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessina annexés dans lesquels les numéros de référence analogues désignent des pièces oor- respondantes sur les diverses figures.
Brièvement, 'appareil de la présente inven- tion comprend une première sonde conductrice d'un gaz qui est destinée à être plongée par son extrémité ouverte jusqu'en un point déterminé dans une masse de liquide comme du verre fondu.
Le gaz passe à travers la sonde POUR s'échapper de bas en haut à partir de 1'extrémité submergée de la. sonde à travers la masse fondue sous forme d'une série de petites bulles individuelles suc- cessives ayant une dimension maximum inférieure à la dis- tance comprise antre l'extrémité de la sonde et la sur- face do la masse fondue qu'on appellera oi-apres "dis- Innée de la pointa à la surface,,. Le gaz passe à tra- vers la sonde à partir d'un dispositif à écoulement volumétrique constant sous des pressions variant suivant ls variations de la charge du liquide au-dessus de l'extrémité submergée de la sonde.
On prévoit un moyen pour mesurer ou détecter les variations de pression pro- voquées par les fluctuations du niveau ou de la charge
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du fluideet ces variations sont transformées en un si- gnal de commande. Le signal de commande est utilisé pour commander le mécanisme d'alimentation pour rempla- cer le fluide qui est évacué de la masse,
Lorsque le régulateur do niveau de la présente invention est utilisé pour régler le niveau du verre dans un four de fusion du verre chauffé par un gaz, cù l'atmosphère située au-dessus du verre fondu subit de légères variations de pression en raison des variations du chauffage, on prévoit une sonde supplémentaire en combinaison avec la première sonde,
et cette scande sup- plémentaj.re est placée dans l'atmosphère au-dessus du verre fondu pour détecter les variations de la pression de l'atmosphère. Attendu que la première sonde qui est plongée dans le verre f'.du a pour effet non seulement de détecter les changements du niveau du verre, mais également de détecter lus changements de la pression at- mosphérique régnant au-dessus du verre, par sa réaction sur la surface du verre, l'effet de l'atmosphère doit être compensé ou soustrait de la lecture de la sonde im- mergée pour donner une lecture exacte de le charge de verre. Par conséquent, grâce à la présente invention, la pression atmosphérique régnant au-dessus du verre est détectée-et équilibrée en fonction de la pression totale détectée par l'intermédiaire de la sonde immergée.
Ainsi, on obtient une lecture exacte de la charge de verre. Par conséquent, les fluctuations de la charge de verre seulement sont transformées en un signal de com- mande qui est utilisé pour commander un dispositif d'a- limentation par charges individuelles pour introduire
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des matières formant le verre dans la masse fondue du verre 4 un débit proportionnel au débit d'évacuation du verre fondu 4 partir de la dite masse.
Lorsque l'atmosphère se trouvant au-dessus du verre fondu a une valeur constante, c'est-à-dire que sa pression n'est pas soumise a. des variations, l'appareil de la présenta invention n'utilise que la sonde submer- gée pour mesurer les fluctuations de la charge de verre.
Ces fluctuations sort transformées en un signal qui est utilise pour admettre les matières formant le verre dans la masse fondue à mesure que le verre fondu est évacué.
Sur les dessins annexés ; la figure 1 est une vue schématique montrant une cuve de fusion du verre et des sondes détectrices du niveau avec un mécanisme de commande associé pour intro- duire des matières de charge formant le verre dans la cuve de fusion en réponse aux changements du niveau du verre contenu dans la cuve ;
la figure 2 montre d'une façon schématique un élément détecteur et un émetteur sous la forme d'un détecteur de différence de pression du type à diaphragme avec une résistance et une chambre de compensation asso- ciées qui sont contenues dans l'émetteur de la figure 1 la figure 3 est une vue à plus'grande échelle montrant la façon dont on obtient le barbotage intermit- tent du gaz ;
la figure 4 est un graphique montrant l'en- ragistrement régulier fourni par la présente invention en comparaison d'un enregistrement non ajusté ou modulé
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produit par l'écoulement - et la figure 5 est un schéma d'une seconde forme de réalisation de l'invention convenant pour être utilisée avec un four de fusion du verre présentant une atmosphère maintenue 4 un niveau de pression constant.
En se référant à la figure 1, une cuve 10 de fusion du verre présentant un fond en matière réfrao- taire 12, un sommet ou voûte en matière réfractaire 14, et des parois 16 et 18, contient une masse de verre fondu 20.
La paroi 16 du four présente une ouverture 22 disposée au-dessus du niveau du verre. Une sonde 24, sous la forue d'un tube métallique résistant aux hautes températures, s'étend à traver l'ouverture 22 et verti- calement vers le bas, son extrémité ouverte étant plon- gée au-dessous du niveau 26 de la masse de verre fondu 20. La sonde 24 est fixée en position de façon que l'extrémité terminale 25 soit en un point fixe dans la masse fondue.
Cette forme de réalisation de l'invention est destinée à. être utilisée dans un four qui est chauffé par la combustion d'un combustible approprié comme un gaz combustible. Suivant les conditions de chauffage, l'atmosphère située au-dessus de la masse du verre fondu 20 est soumise à de légères fluctuations de pression, à mesure que le taux de chauffage varie. Par conséquent, la forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 1 comporte une sonde pour détecter les varia- tions de cette atmosphère de chauffage. Ainsi, une sonde détectrice de l'atmosphère 28 est également intro-
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duite dans la cuve 10 de fusion du verre par l'ouverture 22.
La sonde 28 a également la forme d'un tube métalli- que résistant aux hautes températures présentant une courte extrémité 29 rabattue vers le bas pour empêcher l'entrée/des matières étrangères particulaires.
La sonde 24. dont l'extrémité ouverte est plon- gée au-dessous de la surface 26 de la masse de verre fondu 20 reçoit un courant d'air ou autres gaz appro- priés de volume constant, la pression du gaz variant suivant la charge du verre ou la distance du niveau 26 du verre au-dessus de l'extraite inférieure fixe 25.
Dans ce but, une conduite 30 d'alimentation en air, re- liée à une source d'alimentation appropriée (non repré- sentée) est reliée à une conduite d'alimentation 32 qui est reliée à une conduite de branchement 34 par un rac- cord 36. La conduite de branchement 34 est reliée à la sonde 24 en un point désigné par 38 situé à l'extérieur de la paroi 16 du four. La jonction est effectuée au point 38 à l'extérieur du four de façon que la conduite d'alimentation 34, qui est en une matière moins coûteuse et ayant un point de fusion inférieur comme le cuivre, ne fonde pas.
Dans la conduite d'alimentation 32, il est prévu d'abord un robinet de service 39, et deuxièmement un filtre 40 pour éliminer les matières étrangères comme des particules de poussière et d'humidité de l'air d'a- limentation. Après le filtre 40, il est prévu un régu- lateur de pression 42. Le régulateur de pression a pour but de stabiliser l'entrée du régulateur d'écoulement et de l'isoler des variations de pression de la conduite
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d'alimentation principale. Après le régulateur de pres- sion, on prévoit un manomètre 44 pour permettre à un opérateur de régler le régulateur de pression 42 à un niveau voulu. Après le manomètre/44 se trouve un régula- teur d'écoulement à volume, constant 46.
Les ensembles 39 à 46 prévus dans la conduite d'alimentation 32 ont pour but de fournir un écoulement constant du gaz à une pression suffisante pour satis- faire à toutes les conditions. Dans la présente inven- tion, la mesure du niveau du verre est basée sur le fait que la pression de formation des bulles à partir de l'extrémité submergée de la sonde 24 dans la masse de verre fondu 20 dépend principalement de la pression (charge) exercée à l'encontre de l'écoulement du gaz.
Lorsqu'il se produit un changementdu niveau 26 du verre, il se produit un changement correspondant de la pression nécessaire pour former des bulles. Ainsi, les éléments 39 à 46 fournissent un écoulement constant du gaz sous une pression qui varie mais qui est suifisante pour satisfaire à toutes les conditions dues aux varia- tions du niveau 26 du verre.
Au raccord 36, une conduite de branchement 46' s'étend vers un émetteur désigné par le numéro de réfé- rence 48. La conduite de branchement 46' présente un filtre ou étranglement 50 qui coopère avec une chambre de compensation , qui sera décrite plus loin, pour égaliser les fluctuations de pression.
La sonde 28 détectant l'atmosphère est égale-- ment reliée à l'émetteur 48 par une conduite 52, pré- sentant un étranglement ou filtre 54 pour égaliser les
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fluctuations de pression.
On va. décrire maintenant les détails de l'émet- leur 48 en se référant à la figure 2 sur laquelle le couvercle ou carter de l'émetteur 48 de la figure 1 est représenté comme étant enlevé pour montrer les éléments qu'il contient.
Un élément principal de l'émetteur 48 est un détecteur de différence de pression 56 du type à dia- phragme comprenant un 'boîtier 58 comportant des rebords 60 entre lesquels un diaphragme 62 est supporté. Le diaphragme est scellé en relation étanche au gaz aux rebords 60. Le diaphragme présente, dans sa partie mé- diane, un bras de liaison vertical 64 relié à pivot en 66' à un bras horizontal 68, Le boîtier 58 présente une paroi flexible 70 à travers laquelle le bras 68 s'étend en relation hermétique par rapport à l'atmosphère, le dit bras étant supporté par un pivot 71.
La conduite 46 reliée à la sonde immergée 24 par la conduite 34 et le raccord 36, et présentant un étranglement 50, est reliée au boîtier 58 du détecteur de différence de pression 56 du type à diaphragme d'un côté du diaphragme 62. Comme représenté sur la figure
2, le raccord est effectué sur le coté inférieur du diaphragme.
Une chambre de compensation 72 est reliée à la conduite 46 par une conduite 74. Cette chambre coo- père avec l'étranglement 50 pour effectuer une action de "filtration" pour égaliser les "sautes" ou les chutes de pression qui se produisent à mesure que chaque bulle de gaz s'échappe de la sonde immergée 24, en empêchant
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ainsi l'émetteur de suivre chaque "saute" ou diminution de pression.
La sonde 28 est reliée à l'autre côté du dia- phragme 62 par una conduite 52 gui présente l'étrangle- ment 54. Suivant la figure 2, la sonde 28 est reliée au côté supérieur du diaphragme 62.
Le bras horizontal 68 s'étendant à l'extérieur du boîtier 58 est mobile dans le sens de la flèche 76.
Un bras vertical 78, provenant d'un amplificateur 80, est relié à pivot en 82 au bras horizontal 68 du détec-' teur de pression 56. L'amplificateur 80 est destiné à emplifier un signal engendra par le détecteur de pres- sion 56 dont le rôle sera décrit plus loin.
En so référant de nouveau à la figure 1, on voit que la conduite d'alimentation 30 est reliée à une conduite d'alimentation 84 qui s'étend jusqu'à l'ampli... ficateur 80. Dans la conduite d'alimentation 84 se trouve un robinet de service 86, qui est suivi par un filtre 88, et un régulateur de pression 90. Un manomè- tre 92 est également prvu de façon à pouvoir régler la régulateur de pression 90 à un niveau voulu. Ainsi, de l'air ou gaz propre est admis à une pression voulue dans l'amplificateur 80, de sorte que le signal provenant-de l'émetteur 48 est amplifié et transmis par une conduite 94 à un régulateur-enregistreur 96.
Grâce à un raccord en ,1 98 prévu dans la con- duite 84, une conduite de branchement 100 est reliée au régulateur-enregistreur 96 pour fournir une source d'é- nergie. A partir du régulateur-enregistreur 96, un si- gnal de commande est transmis par une conduite 102 à un
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dispositif do manoeuvre pneumatique 4 piston 104. La tige de liaison 106 du dispositif de manoeuvre pneumati-. que 104 est reliée à pivot en 108 à l'extrémité supé- rieure d'un bras de commande 110 faisant partie d'une transmission 112 à vitesse variable, bette dernière peut comprendre un moteur électrique commande par rhéostat ou dispositif équivalent à vitesse variable.
A partir de la transmission 112, s'étend un arbre 114 sur lequel est .formée une vis transporteuse 116. La vis transporteuse fonctionne dans une enveloppe tubulaire allongée 118 dans laquelle les matières en poudra de charge pour for- nier le verre descendent sous l'effet: 4 de la pesanteur à partir d'une trémie 120. L'enveloppe tubulaire allon- gée 118 est reliée et est alignée avec une ouverture
122 ménagée dans la paroi 118 du four 10. La rotation
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de la vis'transporteuse 116 provoque l'admission des matières en poudra provenant de la trémie 120 dans la masse de verre fondu 20 à des débits qui dépendent du réglage du bras de commande 110.
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'OTC.L'TOTtTr.:'Jt,EPT'1. ?:F TA .'?.'iFT2.û FQ?,V't; bI"Ai'TOI#
D'après la description ci-dessus, il ressort que l'air ou autre gaz approprié est introduit à un dé- bit volumétrique constant en un point fixe dans la masse de verra fondu 20 contenue dans le four 10. Comme re- présenté sur la figure 3, il se forme des bulles de gaz individuelles .intermittentes 124 qui montent successive- ment jusqu'à la surface 26 de la masse de verre 20 ces bulles présentant une dimension maximum inférieure à la distance comprise entre l'endroit d'où elles s'é- chappent et la surface du verre..
Ainsi, l'extrémité
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ouverte de la. sonde Li7l.ergée n'est jamais exposée à l'ai" oosphère pour provoquer d fortes chutes de pression ; par conséquent) la charge de verre ext enregistrée sous t i'ori0 d'une courbe St:lJ:lsible nent régulière dans une forme d<3 réalisation particulière de l présente invention) 1'ùxtn.àùiilzà s'etMidnt vers le bas 25 de la sonde 1.1:1erge 24 comprend un tube résistant aux t; .;pôr itur3x élevées ayant un fî.îEid.s,' externe ..l\,;; bzz ."1. 4' une épaisseur de paroi de 0)5 ..1.:. En dis3:,sçnt .' extx xit: inférieure du tube une CU;t:ÜlOC oÔ,ài;k1910 JYltI'(J 25 et 50 ..1.:1 environ s:U...c1\;)S8iJUIJ du la surface bzz du br1.in de verre f.)ndu 0, 7.
air est 4..., , Ji. un .lbi t formant de 20 à 30 bulles individuelles environ par .:iinute ':. t ayant un diamètre .,i'.:4.,x la distance co.tprice entre 1'oxbrù .ii%é de la sondo 'se 1..'. surf'c.J.c0 du verre de façon que les bulles ne s'teDd0nt B sur t0ut0 la distance co,.#>risa entre l' e:xtr..1it( de la sonde vt la suràce du verre. Les bulles d'3 C'J d:1 o...lètrc août for 1':::3 par suite de la re- lation. (;:ntt'13 la 't'.i. 7 1; v, du v#ri<c fondu, la t>e- , titt, d"l.,lGw.!ion de ld sonde 'jt b.. faibli pression à la.. quelle le ë'M ot ad lis dans li sonde.
A tesure que le niveau du 1rorI't change: il se produit un changement correspondant de la :.>res=11.*n nécessaire pour forcer les bulles. 0 IJh:nl!3ût;1ell"C de pression se rJporcute par \ 1'intermédiaire dz la. conduits 46' du côte inférieur du ü..,.aphl'..1g,1(;: 62 du détecteur ;iL Z'x'cwo.cxx 56 de l'émetteur 48. Dans le four 1L dans lequel lithosphère situé au-dessus du verre est chauffée tur l.a combustion d'un g;;- , l' :1ij..loslJhtr\ est w'4iu.Ll:iE" '.t dé 1±Sè.rf)8 variations de t.resoion qui d;;e:ac;.2t des fluctuations do oe chaut...
.4;L; aus "'3.' ':i:.7.rd:7.û se l'0T'Crcutcnt contre la surface
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26 du verre et sont enregistras par conséquent par l'é- metteur qui mesure les fluctuations de pression dans la sonde immergée 24.
La sonde détoctrice de l'atmosphère 28 a pour but de compenser les effets de l'atmosphère sur les me- sures fournies par la sonda 24, et de faire ainsi en sorte que la mesure du niveau du verre dans l'installa- tion ne soif basée que sur la charge du verre exercée à l'encontre de l'écoulement du gaz dans la sonde 24.
Comme indiqué ci-'dessus, la sonde 29 ast ouverte de fa- çon à communiquer avec l'atmosphère contonue dans la four 10. La dite sonde est relira par uno conduite 52 et Un étranglement 54 au coté supérieur du diaphragma 62 du détecteur de pression 56. Cette configuration et cette liaison ont pour effet d'appliquer une force anta- goniste à la surface supérieure du diaphragme 62 qui est égaie à la force imposée par 1'atmosphère au niveau 26 du verre, et par suite, à la pression appliquée au côté inférieur du diaphragma 62.
Ainsi, la pression s'exer- çant contre le cote supérieur du diaphragme compense la pression atmosphérique appliquée à la charce de verre, et provoque ainsi la génération d'un signal dans le dé- tacteur de pression 56 qui n'est basé que sur la pres- sion exercée par la charge de verre à l'encontre de l'écoulement du gaz dans la sonde immergée 24.
Le signal engendré par 1'émetteur 48, comme représenté sur la figure 2, est appliqué à l'amplifioa- teur 80, et ainsi, il est dirigé sous forme d'un signal de sortie amplifié par la conduite 94 vers le régula.. teur-enregistreur 96. Ce dernier fournit un signal de
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commande pour charger les matières formant le verre dans le bain de verre 20, le débit d'admission étant précisé- ment en corrélation avec les changements du niveau.
L'appareil de la présente invention fournit un réglage trèssensible du niveau du verre. Au cours du fonctionnement réel d'une cuve d'une capacité de 100 ton- nes, on obtient un réglage jusqu'à une précision de
0,25 mm;ainsi, la présente invention fournit une sen- sibilité 10 fois supérieure au moins ou de 0,025 mm.
Une particularité importante le la présente invention peut être expliquée en se référant à la figure 4 qui mentre la façon dont le filtre comprenant l'étran- glement 50 et la chambre de compensation ..72 relié à la sonde immergée 24 empêche l'émetteur 48 de suivre chaque Ci saute ou diminution de pressi . qui se produit à mesure qu'une bulla s'échappe de la sonde dans la masse du verrefondu 20. Ainsi, on obtient un enregistrement régulier, comme indiqué par le tracé d'écoulement modulé de la figure 4 contrairement au tracé d'écoulement; non modulé ayant une forme sinusoïdale qui serait obtenu sans la présence du filtre.
Ainsi, on voit que l'invention fournit un ré.. gulateur du niveau du verre plus précis et plus simple, qui convient pour être utilisé dans un four ou une cuve de fusion du verre chauffé par un gaz, dans lequel l'atmosphère de chauffage est soumise à des variations de pression.
SECONDE FORME DE REALISATION
La seconde forme de réalisation de l'inven- tion est destinée à être utilisée dans un four dans le-
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quel l'atmosphère située au-dessus du verre ne subit pas de changements de pression. Elle comprend un four cons- truit en matière réfractaire et présentant des éléments de chauffage par résistance électrique espacés plongés dans la masse de verre qui y est contenue, le verre lui- même faisant partie du circuit de chauffage électrique.
Elle comprend également des chambres de fusion ou des extrudeuses comme celles utilisées dans la fabrication des fibres de verre dans laquelle l'extrudeuse est faite en un alliage métallique résistant aux hautes tempéra- tures, et l'électricité passe à travers elle pour fournir un chauffage par résistance et une fusion du verre
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contenu dans l' ext:rudtn:J8.
Par conséquent, étant donné qu'il n'est pas nécessaire de compenser les changements de la pression de l'atmosphère située au-dessus du verre, la seconde forme de réalisation de la présente invention n'utilise qu'une seule sonde immergée pour déterminer les fluctua- tions du niveau du verre.
On va décrire maintenant la seconde forma de réalisation de la présente invention en se référant à la figure 5. Attendu qu'un gaz propre est admis dans la sonde à un débit volumétrique constant et sous une pres- sion variable de la marne façon que celle décrite pour la forme de réalisation de la figure 1, et étant donné qu'un gaz propre est fourni sous une pression choisie l'amplificateur et au régulateur-enregistreur de la même façon qu'on l'a décrit en se référant à la figure 1, on a omis les éléments d'alimentation pour éviter une répétition. Comme représenté sur la figure 5, un four
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126 de fusion du verre comprend un fond 128, une voûte 130, et des parois d'extrémité 132 et 134 qui sont tous faits en una matière réfractaire appropriée.
Le four contient une masse de verre fondu 136 qui présente une surface ou niveau 138. La masse de verre fondu 136 est chauffée par résistance électrique, et dans ce but, des électrodes 140 et 142 sont introduites à travers les parois 132 et 134, ces électrodes étant connectées à une source appropriée de courant électrique. Lorsqu'un cou- rant est appliqué aux électrodes, l'énorgie électrique circule entre les électrodes à travers la masse de verre 136 et a pour effet de fournir, par la résistance du verre, une quantité de chaleur suffisante pour le faire fondre.
La paroi134 du four présente une ouverture 144 à travers laquelle est introduite une sonde 146 an un métal résistant aux hautes températures présentant un bout 148 dirigé vers le bas, do façon quo l'extrémité du bout dirigé vers le bas soit plongée au--dessous de la surface 136 de la masse de verra fondu 136. La sonde 146 est disposée de façon qui son extrémité terminale soit plongée dans la masse de verre fondu 136 et soit disposée en un point fixe. La sonde, comme dans la for- me de réalisation de la figure 1, a d'une façon appro- priée la forme d'un tube en un métal résistant aux hau- tes températures comme un alliage de platine.
De l'air propre ou autre gaz approprié est admis à un débit volumétrique constant et sous une pres- sion appropriée dans la sonde 146-148 par une conduite d'alimentation 150 présentant une conduite de branche-
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ment 152. Une seconde conduite de branchement 154 s'é- tend vers un émetteur-détecteur 156 contenu dans une enveloppe protectrice 158. L'émetteur-détecteur est analogue à celui de la forme de réalisation de la figure 1 et comprend un carter 160 contenant un diaphragme sen- sible à la pression et scellé 162. La conduite de bran- chement 154 est reliée au fond du carter 160 de façon que la pression engendrée dans la sonde 146-148 soit transmise au côté inférieur du diaphragme 162.
La ca- vité formée au-dessus du diaphragme 162 est reliée à l'atmosphère par des orifices 164 et 165. Le diaphragme est équipé au centre d'un bras vertical 166 relié à pi- vot en 168 à un bra.s 170 dispose d'une façon générale horizontalement, le bras 170 s'étendant vers l'extérieur à travers le carter 160 et étant supporté à pivoten 172. Par un pivot 174, le bras 170 est relié à un bras vertical 176 qui s'étend dans un amplificateur 178. Ce dernier est alimenté en gaz propre sous une pression choisie à partir d'une conduite d'alimentation 180 pour fournir un signal de sortie araplifié par la conduite 182 à un régulateur-enregistreur 184. Une conduite 186, reliée à la conduite d'alimentation 180, est reliée au régulateur-enregistreur 184 pour y fournir un gaz de puissance.
Un signal de commande engendré par le régu- lateur-enregistreur 184 est transmis par une conduite 188 à un dispositif de manoeuvre pneumatique à piston 190 qui actionne un bras de leviez 192 d'une transmis- sion 194 à vitesse variable pour commander une vis trans- porteuse 196 et pour déplacer les matières de charge de formation du verre dans la masse 136 du verre fondu à
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partir de la trémie 198 par un ouverture 200 ménagée dans la paroi 132 du four.
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'3T5C1 LÇJttiid' A,":: :.;' MALISÂTIOI:
COUPRNANT UN:3
SEULE SONDE
Le gaz propre est admis à un débit volume-brique constant et sous una pression variable dans une seule sonde 146-148 dont l'extrémité terminale est plongée dans le bain de verre 136 du four 126 en un point fixe.
La fluctuation du niveau 138 du bain de verre provoque une fluctuation correspondante de la pression du gaz ad- mis dans la sonde 146-148. Attendu que l'atmosphère si- tuée au-dessus de la masse fondue du verre 136 est cons- tante et ne subit pas de changement de pression, elle n'a aucun effet sur la charge du verre. Par conséquent, une sonde détectant 1'atmosphère au-dessus de la masse du verre n'est pas utilisée comme dans la forme de réa- lisation de la figure 1, étant donné que les variations de pression dans la sonde 146-148 sont uniquement dues à la charge du verre au-dessus de l'extrémité terminale de la sonde.
Par conséquent, le sijnal engendré par
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l'émetteur-détect3ur 156 n'est provoqué que par les changements de la pression exercée par la charge du verre sur la sonde 146--148, ce signal étant transmis à un amplificateur, puis dirigé vers un régulateur-enre- gistreur pour régler un dispositif de chargement de la même façon que dans la forme de réalisation de la fi- gure 1.
Bien qu'on se soit référé en particulier à une sonde constituée par un tube résistant aux hautes températures ayant un diamètre extarne de 6,35 mm et
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présentant une épaisseur de. paroi de 0,5 mm, on ne doit pas le considérer comme limitant la présente description.
Ainsi, par exemple, on a utilise avec succès suivant la présente invention une sonde souc forme d'un tube ayant un diamètre externe de 3,18 mm et ayant une épaisseur de paroi de 0,5 mm. Egalement, on a utilisé avec succès un tube ayant un diamètre externe de 9,5 mm. Par con- . séquent, des sondes ayant un diamètre externe compris entre 3,18 et.9,5 mm constituent des exemples particu- liers de l'application de l'invention, et par conséquent, la dimension de la sonde ne doit pas être considérée comme étant un facteur limitatif du cadre de la présente invention.
Comme décrit plus haut, un débit de gaz suffi- sant pour former des bulles dans une gamme comprise entre
20 et 30 bulles par minute fournit une gamme de fonction- nement préférée, dans laquelle il existe une plage sta- ble de mesure dans laquelle la formation dus bulles est relativement peu sensible aux changements de la visco- site, et on peut obtenir des mesures très précises. On a trouvé qu'au-dessous de 20 impulsions par minute, la mesure du niveau du verre est moins stable et qu'au-des- sus de 30 bullas ou impulsions par minute, la viscosité constitue un facteur important et qu'il peut se produire une erreur dans la mesure du niveau.
Ainsi, une gamme préférée comprise entre 20 et 30 impulsions environ par minute est utilisée dans l'application de la présente invention, les taux d'impulsions légèrement au-dessus et au-dessous de cette gamme entrant dans le cadre de l'in- vention.
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Des profondeurs d'immersion des sondes compri- ses entre 25 et 50 mm environ ont été utilisées avec succès dans la présente invention, et montrent la sou-
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plesse du proc6d5 et do pour mesurer de fai- blea pyofondaure du vorra, par exemple dane l'avant-' oreunet d'un four. Touofo13f on peut effectuer doo -.o- sures dans doit zones plus profondes dou fours avec un acard àl>#v6 dj ev-vcision en utilisnnt une plus grande profondeur d'immersion, si on le d6aire.
Bien qui., le description ci-dessus concerne un
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appareillage actionne lmeumatiqu13l.1ent pour commander l'admission de la charge, la présent invention envisage d'utiliser tout apparaillaga 6lootrïque h partir de 1 émetteur sur li circuit. Uu coricaande pour commander le débit d' admitw i 011 <ioz N;;tiérJB ioriUan'l; le verre dans le feux*. Cotto du ocns-b:ruotïon a été mise en oeu- vre avec Ducon suivant l'invention.
AVANTAG3S, PS LA ?Ji13gz(± INVENTION
Grâce à la présente invention, on fournit un appareil et un procède pour régler le niveau de fluides, et plus particulièrement du verre fondu dans un four ou
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une cuve de fusion du -"0:1:'1"'::. L'appareil est de osons- truetios simple, n':. nécessitant pas de ièoes mobiles dans le four. -En outre, l'appareil de la présente inven- tion est destine fonctionner aous des charges de verre
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extrô,enen.1 iaibles, que l'on peut intro- duire la sonde jusqu'à une profondeur de 25 mm pour me- surer de faibles profondeurs du verre comma dans l'avant- creuset d'un four.
Dans les zones plus profondes, on peut naturellement utiliser une plus grande profondeur,
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si on le désire. Toutefois, en raison du fait que l'en- semble peut fonctionner à une profondeur comprise entre 25 et 50 mm environ, on se rend compta de la souplesse
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du dîopositif de la présente invention. Jn outre, l'ap- J1a!11l et le proo3dd de la pra\"3nt j invantion fournie.. o(nt un' degr4 très élcv± dw précision de commande de la charge de verre fondu dans le four de fusion du verre.
Ainsi, la présenta invention a,it auscep'tibla de régler le niveau du verra 4ans un four de fusion jusqu'4 plus nu môins oe 25 ni, En çutre, le procédé et l'appareil de la pr68anto invantion sont aùuJjtE3 aux conditions do fu- sion du verre dans lesquelles il existe une atmosphère souniima soit à una prosl3ion variabla, soit à uno pres- sion stable au-dessus du verre. Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que les fluctua- tions de pression provoquées par le dégagement des bul- les à partir de la '3 01'1 du sont éliminéss du signal de commande pour fournir un enregistrement uniforme.
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"Apparatus and method for regulating the level of a liquida"
The present invention relates to an improved regulator of the level of a liquid and more particularly to a regulator of the level of molten glass, and to a method of regulating the level of molten glass contained in a glass melting furnace from which the molten glass is constantly removed, and in which glass-forming materials are constantly added.
In the manufacture of glass, it is desirable to maintain a substantially constant charge or level of molten glass in a melting furnace. An important reason why we want to obtain a
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substantially constant is to reduce the upward and downward washing action of the glass surface relative to the refractory.
Since the washing action causes the
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particle drop from the refractory into the melt, and therefore? sa con taraina: t1 on, the elimination of the washing action results in a $ elimination of the formation of stones in the melt by erosion and
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scale1agG of x'.xaata.re.
Another important reason for maintaining a substantially constant level of glass in the
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is obtan4 ".: r a constant glass load oaoi, providing a constant increase in glass.
When the temperature, viscosity and load are kept substantially constant, the flow of glass from the furnace is constant, and this contributes, without a large margin, to product uniformity.
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When the heating rate 14'agu depends on the level flua- tuaions,; 'ast-.d5e when the heating is reduced3, -, ue, nc 7th level of the glass decreases and is increased when the level of the Glass increases in size with the addition of a new chadg4, there are crystals formed, thermic in the molten glass, and they cause a non-uniform supply. To prevent gradients, it is desirable to keep the level of the glass constant and thus to keep the heating rate constant.
However, during manufacture in which molten glass is constantly removed from a furnace, it is necessary to add forming materials.
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glass to replace the removed glass. In these con-
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ditions t the addition of the materials forming the neo glass. carefully regulate 0 to keep the level of the glass substantially constant.
Consequently, the present invention proposes in particular to provide.
- a new regulator of the level of a liquid with greater precision and sensitivity; - a new process for regulating the level of a liquid - a regulator of the level of a liquid das-
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.'iJ: L1'iÓ tà be .2Éâ: i'.N. duas das glass melting furnaces am1;:; where the: r.1'.1la1jur compensates for the variations do 1,; j,: roo :: I "m'1 de .'r.; roealx aoet 1nt of heating over the molten glass - un r.1: : uJ.a teuX 'of the level of the glass for ro- ij; 1 lo t.1, VGt1U that molten glass in a melting furnace of "Gl' ::" O ê.Q1JEJ letl1J'J1 a constant current of small bubbles ft0 Q8 unt c; aE; Ycr3Eu below the level of the molten glass, the); n'eo9icm necess9.i: t 'to emit the bubbles indicating QXtiOt!:' JITH31J't the level of the molten glass;
- a method for determining the level of an E1P, St? ú {1 liquid b. : ') artip of which the liquid is CÓ: tmtahu!.'. '31'lt 4vùcuO, and .Where liquid em:! lace! H61'lt materials or liquid-forming substitutes are constantly added, in which a gas is admitted under constant volumetric flow conditions at a fixed point below the surface of the liquid mass in the form of bubbles
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individual of a maximum dimension less than the distance between the end of the probe and the surface of the molten mass and at pressures which depend on the charge of the liquid above the fixed point,
and wherein the replacement materials are admitted to the mass in response to pressure variations of the liquid charge above the fixed point.
Other advantages and characteristics of the invention will emerge from the description which will follow, given with reference to the appended drawings in which similar reference numbers designate corresponding parts in the various figures.
Briefly, the apparatus of the present invention comprises a first gas conductive probe which is intended to be immersed at its open end to a determined point in a mass of liquid such as molten glass.
The gas passes through the probe to escape from the bottom upwards from the submerged end of the. probe through the melt in the form of a series of successive individual small bubbles having a maximum dimension less than the distance between the end of the probe and the surface of the melt which will be called The gas passes through the probe from a constant volumetric flow device under varying pressures according to variations in the charge of the liquid above. from the submerged end of the probe.
A means is provided for measuring or detecting the pressure variations caused by the level or load fluctuations.
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of the fluid and these variations are transformed into a control signal. The control signal is used to control the feed mechanism to replace the fluid which is discharged from the mass,
When the level regulator of the present invention is used to regulate the level of glass in a gas heated glass melting furnace, the atmosphere above the molten glass undergoes slight pressure variations due to the variations. heating, an additional probe is provided in combination with the first probe,
and this additional scande is placed in the atmosphere above the molten glass to detect changes in atmospheric pressure. Whereas the first probe which is immersed in the glass f '. Du has the effect not only of detecting changes in the level of the glass, but also of detecting changes in the atmospheric pressure prevailing above the glass, by its reaction on the glass surface, the effect of the atmosphere must be compensated for or subtracted from the reading of the submerged probe to give an accurate reading of the glass charge. Therefore, by virtue of the present invention, the atmospheric pressure prevailing above the glass is detected and balanced according to the total pressure detected through the submerged probe.
Thus, an exact reading of the glass charge is obtained. Therefore, fluctuations in the glass charge alone are transformed into a control signal which is used to control an individual charge feeder to introduce.
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materials forming the glass in the molten mass of the glass 4 a flow rate proportional to the discharge rate of the molten glass 4 from said mass.
When the atmosphere above the molten glass has a constant value, i.e. its pressure is not subject to. variations, the apparatus of the present invention uses only the submerged probe to measure fluctuations in the glass load.
These fluctuations come out transformed into a signal which is used to admit the glass forming materials into the melt as the molten glass is discharged.
In the accompanying drawings; Fig. 1 is a schematic view showing a glass melting vessel and level sensing probes with an associated control mechanism for introducing glass forming fillers into the melting vessel in response to changes in glass level contained in the tank;
Figure 2 schematically shows a detector element and an emitter in the form of a diaphragm type pressure difference detector with an associated resistor and compensating chamber which are contained in the emitter of the diaphragm. Figure 1 Figure 3 is a larger scale view showing how the intermittent bubbling of gas is achieved;
Fig. 4 is a graph showing the smooth recording provided by the present invention as compared to unadjusted or modulated recording
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produced by the flow - and Figure 5 is a schematic of a second embodiment of the invention suitable for use with a glass melting furnace having an atmosphere maintained at a constant pressure level.
Referring to Figure 1, a glass melting vessel 10 having a refractory bottom 12, a refractory top or vault 14, and walls 16 and 18, contains a mass of molten glass 20.
The wall 16 of the furnace has an opening 22 disposed above the level of the glass. A probe 24, under the forue of a metal tube resistant to high temperatures, extends through the opening 22 and vertically downwards, its open end being immersed below the level 26 of the mass. of molten glass 20. Probe 24 is fixed in position so that terminal end 25 is at a fixed point in the melt.
This embodiment of the invention is intended for. be used in a furnace which is heated by the combustion of a suitable fuel such as a combustible gas. Depending on the heating conditions, the atmosphere above the mass of molten glass 20 is subject to slight pressure fluctuations as the rate of heating varies. Accordingly, the embodiment of the invention shown in Figure 1 includes a probe for detecting changes in this heating atmosphere. Thus, an atmosphere detecting probe 28 is also introduced.
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pumped into the glass melting tank 10 through opening 22.
Probe 28 is also in the form of a high temperature resistant metal tube having a short end 29 folded down to prevent the entry of particulate foreign material.
The probe 24, the open end of which is immersed below the surface 26 of the mass of molten glass 20, receives a current of air or other suitable gases of constant volume, the pressure of the gas varying according to the temperature. glass load or the distance of the glass level 26 above the fixed lower extract 25.
For this purpose, an air supply line 30, connected to a suitable power source (not shown) is connected to a supply line 32 which is connected to a branch line 34 by a plug. - cord 36. The branch line 34 is connected to the probe 24 at a point designated by 38 located outside the wall 16 of the oven. The junction is made at point 38 outside the furnace so that the feed line 34, which is of a less expensive material and having a lower melting point like copper, does not melt.
In the supply line 32, there is provided first a service valve 39, and secondly a filter 40 for removing foreign matter such as dust and moisture particles from the supply air. After the filter 40, a pressure regulator 42 is provided. The purpose of the pressure regulator is to stabilize the inlet of the flow regulator and to isolate it from variations in pressure in the line.
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main power supply. After the pressure regulator, a pressure gauge 44 is provided to allow an operator to adjust the pressure regulator 42 to a desired level. After the pressure gauge / 44 is a constant volume flow regulator 46.
The assemblies 39 to 46 provided in the supply line 32 are intended to provide a constant flow of gas at a pressure sufficient to satisfy all conditions. In the present invention, the measurement of the glass level is based on the fact that the pressure of forming the bubbles from the submerged end of the probe 24 in the molten glass mass 20 depends mainly on the pressure (load ) exerted against the flow of gas.
When there is a change in the level 26 of the glass, there is a corresponding change in the pressure required to form bubbles. Thus, elements 39-46 provide a constant flow of gas at a pressure which varies but which is sufficient to meet all conditions due to variations in the level 26 of the glass.
At connection 36, a branch line 46 'extends to an emitter designated by the reference numeral 48. The branch line 46' has a filter or constriction 50 which cooperates with a compensation chamber, which will be described in more detail. away, to even out pressure fluctuations.
The probe 28 detecting the atmosphere is also connected to the emitter 48 by a pipe 52, having a throttle or filter 54 to equalize the
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pressure fluctuations.
We go. Now describe the details of the transmitter 48 with reference to Figure 2 in which the cover or housing of the transmitter 48 of Figure 1 is shown as removed to show its components.
A main element of the transmitter 48 is a diaphragm type pressure difference detector 56 comprising a housing 58 having flanges 60 between which a diaphragm 62 is supported. The diaphragm is sealed in gastight relation to the flanges 60. The diaphragm has, in its middle part, a vertical link arm 64 pivotally connected at 66 'to a horizontal arm 68. The housing 58 has a flexible wall 70. through which the arm 68 extends in hermetic relation to the atmosphere, said arm being supported by a pivot 71.
Line 46 connected to submerged probe 24 through line 34 and fitting 36, and having a constriction 50, is connected to housing 58 of diaphragm type pressure difference detector 56 on one side of diaphragm 62. As shown. on the face
2, the connection is made on the lower side of the diaphragm.
A compensating chamber 72 is connected to line 46 by line 74. This chamber co-operates with throttle 50 to perform a "filtering" action to equalize "surges" or pressure drops that occur as they occur. that each gas bubble escapes from the submerged probe 24, preventing
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thus the transmitter to follow every "jump" or decrease in pressure.
Probe 28 is connected to the other side of diaphragm 62 by a conduit 52 which has constriction 54. According to Figure 2, probe 28 is connected to the upper side of diaphragm 62.
The horizontal arm 68 extending outside the housing 58 is movable in the direction of arrow 76.
A vertical arm 78, from amplifier 80, is pivotally connected at 82 to horizontal arm 68 of pressure sensor 56. Amplifier 80 is for amplifying a signal generated by pressure sensor 56. whose role will be described later.
Referring again to Figure 1, it can be seen that the supply line 30 is connected to a supply line 84 which extends to the amplifier 80. In the supply line 84 is a service valve 86, which is followed by a filter 88, and a pressure regulator 90. A pressure gauge 92 is also provided so that the pressure regulator 90 can be set to a desired level. Thus, clean air or gas is admitted at a desired pressure into amplifier 80 so that the signal from transmitter 48 is amplified and transmitted through line 94 to regulator-recorder 96.
By means of a connector at, 1998 in line 84, a branch line 100 is connected to regulator-recorder 96 to provide a source of energy. From regulator-recorder 96, a control signal is transmitted through line 102 to a
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4-piston pneumatic maneuvering device 104. The connecting rod 106 of the pneumati- maneuvering device. that 104 is pivotally connected at 108 to the upper end of a control arm 110 forming part of a variable speed transmission 112, the latter may include an electric motor controlled by a rheostat or equivalent variable speed device.
From the transmission 112 extends a shaft 114 on which is formed a conveyor screw 116. The conveyor screw operates in an elongated tubular casing 118 in which the powder materials of charge to form the glass descend below it. The effect of gravity from a hopper 120. The elongated tubular casing 118 is connected and is aligned with an opening
122 provided in the wall 118 of the furnace 10. The rotation
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of the screw conveyor 116 causes the admission of the powdered materials from the hopper 120 into the mass of molten glass 20 at rates which depend on the setting of the control arm 110.
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'OTC.L'TOTtTr.:' Jt, EPT'1. ?: F TA. '?.' iFT2.û FQ?, V't; bI "Ai'TOI #
From the above description it will be seen that air or other suitable gas is introduced at a constant volumetric flow rate at a fixed point in the mass of molten glass 20 contained in furnace 10. As shown in In FIG. 3, individual intermittent gas bubbles 124 form which successively ascend to the surface 26 of the mass of glass 20, these bubbles having a maximum dimension less than the distance between the point from which they escape and the surface of the glass.
So the end
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open from the. Li7l.ergée probe is never exposed to the airosphere to cause strong pressure drops; therefore) the external glass charge recorded under t i'ori0 of a St: lJ: lsible curve is not regular in a A particular embodiment of the present invention) the downward extension of the probe 1.1: 1erge 24 comprises a tube resistant to high t;.; pôr itur3x having a fî.îEid.s, 'external ..l \, ;; bzz. "1. 4 'a wall thickness of 0) 5 ..1.:. In dis3:, sçnt. ' extx xit: lower of the tube a CU; t: ÜlOC oÔ, ài; k1910 JYltI '(J 25 and 50 ..1.: 1 approximately s: U ... c1 \;) S8iJUIJ of the bzz surface of the strand of glass f.) ndu 0, 7.
air is 4 ...,, Ji. un .lbi t forming about 20 to 30 individual bubbles per.: iinute ':. t having a diameter., i '.: 4., x the distance co.tprice between the oxbrù .ii% é of the probe 1 ..'. surf'c.J.c0 of the glass so that the bubbles do not stop at B over all the distance co,. #> risa between the e: xtr..1it (of the probe vt the surace of the glass. d'3 C'J d: 1 o ... lètrc August for 1 '::: 3 as a result of the relation. (;: ntt'13 la' t'.i. 7 1; v, du v #ri <c melted, the t> e-, titt, d "l., lGw.! ion of the probe 'jt b .. weakened the pressure to which the ë'M ot ad lis in the probe.
As the level of 1rorI't changes: a corresponding change occurs in:.> Res = 11. * n necessary to force the bubbles. 0 IJh: nl! 3ût; 1ell "C of pressure is distributed through the. Duct 46 'of the lower side of the ü ..,. Aphl' .. 1g, 1 (;: 62 of the detector; iL Z 'x'cwo.cxx 56 from transmitter 48. In furnace 1L in which lithosphere above the glass is heated by the combustion of a g ;; -, l': 1ij..loslJhtr \ est w ' 4iu.Ll: iE "'.t de 1 ± Sè.rf) 8 variations of t.resoion which d ;; e: ac; .2t fluctuations of oe chaut ...
.4; L; aus "'3.' ': i: .7.rd: 7.û get the 0T'crcutcnt against the surface
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26 of the glass and are therefore recorded by the transmitter which measures the pressure fluctuations in the submerged probe 24.
The purpose of the atmospheric detector 28 is to compensate for the effects of the atmosphere on the measurements provided by the probe 24, and thus to ensure that the measurement of the level of the glass in the installation does not thirst based only on the glass charge exerted against the gas flow in probe 24.
As indicated above, the probe 29 is open so as to communicate with the atmosphere contonue in the furnace 10. Said probe is read again by a pipe 52 and a constriction 54 at the upper side of the diaphragm 62 of the detector. pressure 56. This configuration and connection has the effect of applying an antagonistic force to the upper surface of the diaphragm 62 which is equal to the force imposed by the atmosphere at the level 26 of the glass, and hence to the pressure. applied to the lower side of the diaphragm 62.
Thus, the pressure exerted against the upper side of the diaphragm compensates for the atmospheric pressure applied to the glass charce, and thus causes the generation of a signal in the pressure sensor 56 which is based only on. the pressure exerted by the glass charge against the flow of gas in the submerged probe 24.
The signal generated by emitter 48, as shown in Figure 2, is applied to amplifier 80, and thus, is directed as an amplified output signal through line 94 to the regulator. recorder-96. The latter provides a
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control to load the glass forming materials into the glass bath 20, the inlet flow rate being precisely correlated with changes in level.
The apparatus of the present invention provides very sensitive adjustment of the glass level. During the actual operation of a tank with a capacity of 100 tons, an adjustment up to a precision of
0.25mm, thus the present invention provides a sensitivity 10 times greater than or 0.025mm.
An important feature of the present invention can be explained by referring to Figure 4 which shows how the filter comprising the choke 50 and the compensation chamber. 72 connected to the submerged probe 24 prevents the transmitter 48. to follow each Ci jumps or decrease of pressi. which occurs as a bulla escapes from the probe into the bulk of the molten glass 20. Thus, a regular recording is obtained, as indicated by the modulated flow plot of Figure 4 unlike the flow plot; unmodulated having a sinusoidal shape which would be obtained without the presence of the filter.
Thus, it is seen that the invention provides a more precise and simpler glass level regulator, which is suitable for use in a gas-heated furnace or glass melting vessel, in which the atmosphere of heating is subjected to pressure variations.
SECOND FORM OF ACHIEVEMENT
The second embodiment of the invention is for use in an oven in the
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which the atmosphere above the glass does not undergo pressure changes. It comprises a furnace constructed of refractory material and having spaced electric resistance heating elements immersed in the mass of glass contained therein, the glass itself forming part of the electric heating circuit.
It also includes melting chambers or extruders like those used in the manufacture of glass fibers in which the extruder is made of a metal alloy resistant to high temperatures, and electricity is passed through it to provide heating. by resistance and fusion of glass
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contained in ext: rudtn: J8.
Therefore, since it is not necessary to compensate for changes in the pressure of the atmosphere above the glass, the second embodiment of the present invention uses only a single submerged probe for determine the fluctuations in the level of the glass.
The second embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. 5. Whereas a clean gas is admitted into the probe at a constant volumetric flow rate and under a variable pressure of the marl such as that described for the embodiment of Figure 1, and since clean gas is supplied at a selected pressure to the amplifier and to the regulator-recorder in the same way as described with reference to Figure 1, the feed elements have been omitted to avoid duplication. As shown in Figure 5, an oven
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Glass melting 126 includes a bottom 128, an arch 130, and end walls 132 and 134 which are all made of a suitable refractory material.
The furnace contains a mass of molten glass 136 which has a surface or level 138. The mass of molten glass 136 is heated by electrical resistance, and for this purpose, electrodes 140 and 142 are introduced through the walls 132 and 134, these electrodes being connected to a suitable source of electric current. When a current is applied to the electrodes, the electrical energy flows between the electrodes through the mass of glass 136 and has the effect of providing, through the resistance of the glass, a sufficient quantity of heat to melt it.
The furnace wall 134 has an opening 144 through which a probe 146 of high temperature resistant metal with a downward end 148 is inserted, so that the end of the downward end is dipped below. of the surface 136 of the mass of molten glass 136. The probe 146 is arranged so that its terminal end is immersed in the mass of molten glass 136 and is arranged at a fixed point. The probe, as in the embodiment of Fig. 1, is suitably shaped as a tube of a high temperature resistant metal such as a platinum alloy.
Clean air or other suitable gas is admitted at a constant volumetric flow rate and at an appropriate pressure into the probe 146-148 through a supply line 150 having a branch line.
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ment 152. A second branch line 154 extends to an emitter-detector 156 contained in a protective casing 158. The emitter-detector is similar to that of the embodiment of FIG. 1 and comprises a housing 160 containing a pressure sensitive diaphragm and sealed 162. Branch line 154 is connected to the bottom of housing 160 so that pressure generated in probe 146-148 is transmitted to the underside of diaphragm 162.
The cavity formed above the diaphragm 162 is connected to the atmosphere through orifices 164 and 165. The diaphragm is equipped in the center with a vertical arm 166 connected to a pivot at 168 to a bra.s 170 arranged. generally horizontally, the arm 170 extending outwardly through the housing 160 and being pivotally supported 172. By a pivot 174, the arm 170 is connected to a vertical arm 176 which extends in a amplifier 178. The latter is supplied with clean gas at a pressure chosen from a supply line 180 to supply an output signal amplified by line 182 to a regulator-recorder 184. A line 186, connected to the line supply 180, is connected to the regulator-recorder 184 to supply a power gas thereto.
A control signal generated by regulator-recorder 184 is transmitted through line 188 to a pneumatic piston actuator 190 which operates a lever arm 192 of a variable speed transmission 194 to control a trans screw. - carrier 196 and for moving the glass forming fillers in the mass 136 of molten glass to
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from the hopper 198 through an opening 200 formed in the wall 132 of the furnace.
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'3T5C1 LÇJttiid' A, ":::.; ' MALISATION:
COVERING ONE: 3
SINGLE PROBE
The clean gas is admitted at a constant volume-brick flow rate and under a variable pressure in a single probe 146-148, the terminal end of which is immersed in the glass bath 136 of the furnace 126 at a fixed point.
The fluctuation in the level 138 of the glass bath causes a corresponding fluctuation in the pressure of the gas admitted into the probe 146-148. Since the atmosphere above the glass melt 136 is constant and does not undergo a pressure change, it has no effect on the glass charge. Therefore, a probe detecting the atmosphere above the mass of the glass is not used as in the embodiment of Figure 1, since the pressure changes in probe 146-148 are only. due to the glass charge above the terminal end of the probe.
Therefore, the sijnal generated by
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the transmitter-sense3 on 156 is only caused by changes in the pressure exerted by the glass charge on the probe 146--148, this signal being transmitted to an amplifier, then directed to a regulator-recorder to adjust a loading device in the same way as in the embodiment of figure 1.
Although reference has been made in particular to a probe constituted by a tube resistant to high temperatures having an outer diameter of 6.35 mm and
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having a thickness of. wall of 0.5 mm, it should not be considered as limiting the present description.
Thus, for example, a tube-shaped probe having an outer diameter of 3.18 mm and a wall thickness of 0.5 mm has been successfully used in accordance with the present invention. Also, a tube having an outer diameter of 9.5mm has been successfully used. By con-. sequent, probes having an outer diameter between 3.18 and 9.5 mm are particular examples of the application of the invention, and therefore the size of the probe should not be considered to be. a factor limiting the scope of the present invention.
As described above, a sufficient gas flow rate to form bubbles in a range between
20 and 30 bubbles per minute provides a preferred operating range, within which there is a stable range of measurement in which bubble formation is relatively insensitive to changes in viscosity, and measurements can be obtained. very precise. It has been found that below 20 pulses per minute the measurement of glass level is less stable and that above 30 bullas or pulses per minute viscosity is an important factor and can occur an error in the measurement of the level.
Thus, a preferred range of between about 20 and 30 pulses per minute is used in the application of the present invention, with pulse rates slightly above and below this range falling within the scope of the scope. vention.
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Immersion depths of the probes of between about 25 and 50 mm have been used successfully in the present invention, and demonstrate the sufficiency.
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pless of the procedure and do to measure low pyofondure of the vorra, for example in the front of an oven. Touofo13f we can do doo -.o- sures in must deeper areas or ovens with an emphasis on l> # v6 already ev-vcision using a greater depth of immersion, if it is not necessary.
Although, the description above relates to a
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apparatus actuates lmeumatiqu13l.1ent to control the admission of the charge, the present invention contemplates using any apparatus 6lootrïque from 1 transmitter on li circuit. Uu coricaande to control the flow of admitw i 011 <ioz N ;; tiérJB ioriUan'l; the glass in the lights *. Cotto du ocns-b: ruotïon was implemented with Ducon according to the invention.
AVANTAG3S, PS LA? Ji13gz (± INVENTION
By means of the present invention there is provided an apparatus and method for controlling the level of fluids, and more particularly molten glass in a furnace or
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a melting tank of - "0: 1: '1"' ::. The apparatus is simple osons- truetios, n ':. requiring no moving parts in the oven. In addition, the apparatus of the present invention is intended to operate under loads of glass.
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Extrô, enen.1 iaibles, that one can insert the probe to a depth of 25 mm to measure small depths of the glass as in the fore-crucible of a furnace.
In deeper areas, we can naturally use a greater depth,
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if desired. However, due to the fact that the assembly can operate at a depth of between about 25 and 50 mm, flexibility has been realized.
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of the positive of the present invention. In addition, the apparatus and the proo3dd of the pra \ "3nt j invantion provided .. o (has a very high degree of control precision of the load of molten glass in the glass melting furnace .
Thus, the present invention also has the ability to adjust the level of the glass in a melting furnace to less than 25%. In addition, the method and apparatus of the pr68anto invention are also under the conditions specified. fusion of the glass in which there is an atmosphere which is either a variable prosl3ion or a stable pressure above the glass. Another advantage of the present invention is that the pressure fluctuations caused by the release of the bubbles from the '301'1 are removed from the control signal to provide uniform recording.