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"Perfectionnements aux appareillages,et procédés pour la production de fibres de verre et minérales par centrifugation".-
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La présente invention est relative à des perfec- tionnements apportés aux appareillages et procédés pour la fabrication par centrifugation de fines fibres de verre et de fibres minérales. L'invention se rapporte particulière- ment à des perfectionnements aux rotors de production de fi- bres et aux couronnes percées d'orifices utilisés avec ces appareillages, à des dispositifs de garnissage des orifi- ces de ces couronnes de rotors ainsi qu'à des moules pour la fabrication de ces couronnes percées d'orifices fins.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 060 774 "Core shearing device" décrit un dispositif pour cisailler des noyaux, utilisé dans des moules de coulée centrifuge, propres à produire des couronnes métalliques finement perforées.
La brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 040 398, "Method and Apparatus for forming finely perforated rings", décrit un moule de coulée centrifuge pour la production de couronnes finement perforées, propres à être utilisées dans des rotors de fabrication de fibres. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 233 992 " Apparatus for production of fine glass fibers" et le brevet n 3 233 990,"Method and apparatus for forming fibers by spinning fluid blast and rotor , décrivent un pro- cédé de formage de fibres par centrifugation et un roter pro- pre à produire de fines fibres de verre et similaires.
Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3 040 395, " Mold core Loading device improvement" et le n 3 035 317 "Mold core loading device" décrivent tous deux des dispositif et des
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procédés pour y:. .. '':i coulée centr:t , . rit pîirfor", z.. ",r, : r, oent : ¯ . .'::..,.=' bzz:...: de fabrication. dl'Amérique nl' 2 "' bzz ,bzz d'Amérique nQ : -."-' rings., décrit. :-o;j- " :j,4.. , n¯x !,o¯,"- de couronne& m¯u ,il. J^"yt..--,,,n;;.
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prolongée de ce rotor en abaisse le prix de revient, mais des rotors dont les perforations sont usées au cours d'un long service produisent des fibres de qualité médiocre. Il n'est pas souhaitable d'avoir un pourcentage élevé de rotors en s ervice durant des périodes dépassant le maximum requis pour un produit de qualité élevée.
Cependant, des restric- tions en matière de durée maximum de service d'un rotor ne sont que partiellement avantageuses en ce qui concerne l'amé- lioration de la qualité du produit, du fait que la période de service au cours delaquelle il est possible de produire des fibres de qualité élevée varie largement d'un type de rotor à l'autre. Bien des rotors devraient être mis hors service lorsqu'ils sont arrivés au quart de leur durée de'service maximum permise. Le terme indéfini de la production de fibres do qualité élevée au moyen d'un rotor donné quelconque pose un problème d'organisation difficile au département de fabri- cation. Une solution évidente à ce dilemme serait l'utilisa- tion d'un rotor bon marché, qui donnerait des produits de qualité élevée durant toute sa période de service.
Cette solution a pu être trouvée grâce au perfectionnement du rotor et de la couronne à orifices utilisée conjointement et décrite ci-après.
L'idée de pourvoir les orifices d'une garniture en métal résistant à l'érosion n'est pas neuve. La technique fait état d'une tentative de perfectionnement des filières statiques à rayonne et qui consistait à introduire à force dans chaque orifice une fine collerette usinée, réalisée en platine. Aucun de'ces procédés n'est réalisable pratiquement en présence des températures et des tensions élevées inhérentes
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à la fabrication de fibres de verre par centrifegation.
Le présent perfectionnesent implique l'utilisation de tubulures de faible diaètre, réalioés en une matière résistant à l'érosion afin de remplacer les noyaux en graphite/argile utilisés dans les procédés do coulée des couronnes à orifl- ces selon les brevets cités ci-avant. Ces tubulures font @ en effet soldées dans la couronne à orifices gu cours de la coulée. Ceci força un lien capable de résister aux tempe- ratures et aux tensions élevées rencontrées dans la prodietien de fibres par centrifugation. On a choisi le platine celle matière pour les tubulures du fait de ses possibilités proptse derésitance à l'érosion au contact du verre en fusion.
Un alliage comportant 90 % de platine et 10 % de rhodium a été utilisé avec succbs depuis de nombreuses années pour le réa- lisation de manchons perforés au calibre 204. Los orifices de ces manchons présentaient un très faible degré d'élargls- sement par usure, même après un service prolongé.
Un objet de la présente invention est .do proc@@@@ dos rotors de fabrication de fibres, des courones à orifices pour ces rotors de fabrication de fibres, des manchons ra@@@ tés, destinés à définir les orifices dans les couronnes, des rotors de fabrication de fibres améliorés, ainsi qu'un dispo- sitif pour la coulée des couronnes à orifices destinées à ces rotors, ces perfectionnements faisant que les fibros et les mats produits par ces rotors soient égaux en qualité et en résistance aux produits réalisés au moyen de rotors neufs résultant de l'ancienne technique, avec en plus lofait que le rotor amélioré conserve ces propriétés tandis que le pro duit du rotor anci.en se détériore avec le vieillissement 12 rotor.
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L'invention vise également au perfectionnement des rotors de fabrication de fibres et des éléments consti- tutifs de ceux-ci afin de permettre la production en continu de fibres de qualit é élevée avec une vitesse de rotor moins élevée afin de réduire la t ension subie par la couronne à orifices de prolonger la durée de service du palier, de la matière réfractaire et de la courroie d'entraînement.
L'invention vise encore une construction perfec- tionnée de rotor exigeant, sous des conditions identiques, à peu près la même pression dans la cavité du brûleur, afin de produire un diamètre de fibre donné comme le fait un rotor neuf de l'ancienne technique mais n'exigeant cependant pas la pression additionnelle dans la cavité du brûleur qui d evient nécessaire au cours de son vieillissement dans un ancien rotor, une pression inférieure ;tant ainsi établie pour une certaine périme de temps.
L'invention vise encore un rotor et une couronne à orifices destinée à un rotor à orifices permanents, afin de prévoir la durée de service moyenne des rotors de manière plus précise et d'éli- miner essentiellement toute la variable d'érosion, afin de créer un état de choses dans lequel la durée de service du rotor soit une fonction connue de la performance des matières sous tension à température élevée.
L'invention vise encore un rotor et une couronne à orifices perfectionnés, capables d'assurer.une durée de service qui soit environ 9 fois supérieure à la duré^ de servide des rotors réalisés selon l'ancien système sous le même débit de verre, afin de réduire considérablement le nombre de rotors à produire au cours d'un mois et de minimiser
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l'importance de l'équipement et du personnel requis pour la fabrication de ceux-ci.
L'invention vise encore à réaliser un perfection- nement dans l'appareillage et les procédés afin de diminuer le t emps perdu pour la production, absorbé par le changement des rotors d ans une chaine de production de fibres de verre.
L'invention vise encore la production de cou- ronnes métalliques coulées comportant une série de perfo- rations ou orifices uniformément espacés et de diamètre inter- ne uniforme très petit, les couronnes elles-mêmes étant réa- lisées en une matière à résistance très élevée & la traction ou en métal ayant une longue durée de service sous des con- ditions extrêmement dures, les perforations ménagées dans cette couronne étant garnies intérieurement d'une matière minimisant l'érosion au contact avec le verre es fusion.
L'invention vise encore des procédés et appareil- lages pour la coulée par centrifugation, de couronnes perfo- rées autour de tubes en matière résistante à l'érosion au contact du verre en fusion, les tubes précités délimitant les perforations dans les couronnes et demeurant enchâssés en permanence dans la couronne ainsi coulée. Les tubes cont .enchâssés de manière suffisamment ferene pour promettre faci- lement l'usinage d'une ou de plusieurs surfaces do la couron- ne afin de l'amener à l'épaisseur souhaitée et permettre cinri égelement l'adaptation de l'une ou do plusieurs des surface: de la couronne.
D'autres objets do l'invention comprcanent la production d'un rotor à fond plat susceptible d'être usé. los caractéristiques de rosis tance et de durée de service
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sont optimales et ajustable pour faire face à l'érosion du fond plat du rotor due à son usure par le verre fondu.
La figure 1 est une vue en plan d'une construction de moule perfectionné pour la coulée par centrifugation avec certaines parties éclatées et en coupe pour mieux montrer les relations entre les divers éléments constitutifs; - la figure 2 est une.'-vue prise le long de la ligne 2-2 de la figere 1 en suivant le sens des flèches; - la figure 3 est une vue latérale, essentielle- ment en coupe, d'un rotor de fabrication de fibres par voie centrifuge de construction perfectionnée, le rotor comprenant une couronne finement perforée perfectionnée, disposée péri- phériquement par r apport au rotor en vue du passage du verre en fusion ou de la matière minérale dans le processus de fa- brication de fibres.
Dans les représentations en coupe laté- rale de la couronne et considérées au centre de celle-ci, les orifices garnis tie tubes en platine/rhodium sont repré- sentés à échelle relativement plus grande pour une représen- tation plus détaillée;
- la figure 4 est une vue en plan de la couronne finement perforée utilisée avec le rotor de la figure 3, avec arrachement partiel, afin de montrer les orifices pratiqués dans la couronne ( le détail de cette figure n'est pas suffi- sant pour distinguer la garniture de ces 'orifices); - la figure 5 est une vue agrandie, considérée suivant la ligne 5-5 de la figure 4, dans lésons des flèches, en regardant radialement de l'extérieur de la couronne vers l'intérieur cet agrandissement devant être associé à un second agrandissement relatif tel que celui de la figure 3 pour repré- senter des détails du revêtement des orifices de la courroie.
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- la figure 6 est une vue prise le long de la ligne 6-6 de la figure 5 en suivant le sens des flèches*, - la figure 7 est une vue en perspective de 3/4 de l'un des tubes de platine/rhodium utilisés pour le gar- nissage des orifices de la couronne des figures 3 à 6 in- clusivcment.
Le présent perfectionnement a trait à des amzlie- rations dans la construction de la paroi perforée d'un rotor pour la production de fibres de verre par centrifugation, ainsi qu'à des procédés pour la production de cette paroi et au rotor pouvant être réalisé à partir de cette dernière.
Le perfectionnement est relatif, en particulier, à un pro- cédé d'incorporation, par coulée dans une paroi annulaire perforée d'une série de garnitures, réalisées en une Matière choisie pour s es propriétés de insistance améliorées à l'éro- sion, à la corrosion et/ou à l'oxydation par le ver-e. Le procédé consiste à placer un tube de dimension adéquate, soit de 0,25 à 0,75 mm de diamètre intérieur et de 0,38 à 1,15 mm de diamètre extérieur et de longueur voisine de 19 mm au lieu des mines de plomb cassables utilisées dans le procé- dé de coulée de couronnes décrit dans certains des brevets cités ci-dessus.
Pour atteindre des résultats optimaux la matière du tube doit avoir un point de fusion élevé de maniè- re à pouvoir résister aux températures de coulée; elle devra en outre présenter une résistance élevée à l'érosion et à la
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corrosion causées par le verre', :..:::. Unè r ès1stance supê- rieure à l'oxydation. Une telle matière peut être trouvée dans la famille des métaux comprenant le platine. Un exemple d'une matière de ce genre, actuellement disponible sous forme de petits tubes est un alliage au platine comprenant 10 % de
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rhodium dont le point de fusion se situe à 1826 C.
Ces tubes sont retenus dans les orifices par la contraction ou le re- trait de la matière constituant la paroi, laquelle est gêné- ralement un.alliage d'acier inoxydable à base de nickel.
Ainsi donc, il est possible de bénéficier au maximum des avantages offerts par les propriétés d'un alliage au platine possédant une résistance élevée à l'érosion causée par le verre, mais ne possédant pas la résistance vitale à la trac- tion requise pour la matière de la paroi.
On se réfère à présent à la construction du moule représentée aux figures 1 et 2 dans le brevet n 2 991 519 de la demanderesse "Molds for forming finely perforated rings",, aussi bien qu'à certains des autres brevets mentionnée ci- dessus, qui montrent un appareillage pour la rotation d'un tel moule centrifuge aussi'bien que des constructions de moules analogues. La plaque de base 10 peut être formée de fonte ou matière similaire ét comporter un noyau 11 en son ,centre, pourvu d'une douille 12 ménagée à l'intérieur. Une vis de calage 13 est vissée dans l'ouverture 14 afin de serrer le moyeu 11 sur ltarbe 15. La plaque 10 est circu- laire lorsqu'elle est vue en plan et comporte un évidement périphérique 16.
L'évidement central 17, circulaire de préférence,reçoit le plateau de coulée rapporté 18 en acier laminé à froid, ce plateau ayant une hauteur légèrement supérieure à là profondeur de-l'évidement 17. Des ouver- tures sont formées au travers de la face inférieure de la plaque de base 10 afin de recevoir des boulons 19 qui sont vissés dans les ouvertures de la face inférieure du plateau
18. Des fentes radiales 20 sont distribuées autour, de la face inférieure de la plaque de base 10 de manière à permet-
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tre l'insertion de goupilles ou clavettes 21 en vue d'un calage qui sera décrit plus loin.
L'anneau de coulée ou collerette 22 est circu- laire dans la vue en plan et s'applique, par sa tranche inférieure dans l'évidement 16. L'épaisseur de l'anneau 22 est éale à la distance du bord extérieur de la plaque de base 10 au bord intérieur de l'évidement 16. Le diamètre extérieur de l'anneau 22 est de préférence sensiblement celui de la plaque de base 10. L'anneau est formé de fonte ou métal similaire. Une série d'orifices relativement petits 23 sont formés au travers de l'anneau 22. Cet anneau 22 est, de préférence, mais non nécessairement monté perpen- diculairement à la plaque de base 10,,mais les orifices 23 sont nécessairement radiaux par rapport à l'axe de l'arbru 15 et par rapport à la plaque de base 10.
Les orifices 23 sont de préférence fraisés ( ce qui n'est paa visible? sur la face extérieure de l'anneau 22. Une série do tubes creux allongés, résignés uniformément par la notation de réfé- rence 24 \voir figure 7) et ayant un diamètre extérieur sensi- blement égal ou légèrement inférieur au diamètre intérieur des orifices 23, sont Bontés dans ces orifices 23 do senière
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à s'étendre radialemont dans la cavité du moule liaitëa ru,r l'anneau 22 monté sur la plaque de base 10. Les orifices 23 pratiqués dans la collerette ou anneau 22 sont de préféuence
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de d1ezlôtre intérieur uniforaa et comportent rba oa crt;::
de diarôtre uniforme our les facez intérieure et oat î, do la collerette ou onnoau 22,sauf dana loo partios f: ,f # ¯ - do celle-ci.
Le couvercle 25 comporte une ouverture centuele
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26, do préférence circulaire us-dessus du pletoau do cc'-1]? ' ,
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La paroi latérale 27 du couvercle 25 s'applique par sa par- tie inférieure sur la périphérie entière de l'anneau 22 et s'étend vers le bas, au moins pour certaines de ses parties, au-delà de la face inférieure de la plaque de base 10. Des ouvertures 28 s'étendent au travers de la paroi latérale 27 dans la zone située sous la face inférieure de la plaque de base 10 et ont, de préférence, une conicité résultant d'une plus grande épaisseur à l'intérieur et d'une épaisseur moindre à l'extérieur, de manière à recevoir les clavettes de posi- tionnement et de verrouillage 21.
Les ouvertures 28 sont distribuées sur la circonférence du bord du couvercle 27 pour former des rainures opposées 20 pour l'insertion des clavettes 21. Une rainure périphérique 29 est formée dans la face inférieure de la partie périphérique du couvercle 25 afin d'y recevoir la partie supérieure de l'anneau 22.
Les tubes 24 utilisés comme noyaux de coulée dans le moule sont de préférence coupés à une longueur uniforme de manière à s'étendre vers le centre de la cavité du moule sur une distance uniforme ainsi qu'on peut le voir à la figure 2. Les diamètres intérieur et extérieur des tubes en alliage platine-rhodium 24 ont été mentionnés plus haut. Le jeu entre les surfaces extérieures des tubes 24 et les surfaces intérieu- res des ouvertures 23 doit être aussi faible que possible c'est- à-dire de 50,8 maximum afin d'obtenir une fixation en posi- tion relativement sûre des tubes dans la collerette 22. Ce jeu ne doit toutefois pas être trop faible au point d'em- pécher l'insertion des tubes de l'extérieur dans la colle- rette 22. Une extension des tubes 24 de 12,7 mm vers l'in- térieur peut être considérée comme caractéristique.
L'ex- tension des tubes vers l'intérieur du moule et leur diamètre
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extérieur etc* sont plus ou moins variables. Dans le cas des présent3 tubes, leur diamètre intérieur définit la diren- sion des orifices de formation des fibres à l'opposé de ce qui était le c as avec les éléments de coulée centrifuge fra- giles selon l'ancienne technique. C'est pourquoi, les licites du diamètre extérieur des tubes sont essentiellement telles qu'elles rendent aussi petite que possible la rétontion du métal précieux à l'intérieur de l'anneau 22.
Les fibres de verre que l'on souhaite produire selon les procédés décrits par les brevets cités ci-dessus sont de l'ordre de 4 à 10 microns après extrusion par les orifices de l'anneau de cou- lée et amincissement par soufflage de gaz. Un alliage de composition typique pour la coulée centrifuge dans un moule comne décrit est composé de 20,5 à 23 % en poids de chroma 17 à 20 % en poids de fer, 8 à 10 % en poids de molybdène, 0,5 à 2,5 % en poids/la cobalt, 0, 20 à 1, 0 % en poids de tungstène, 0,05 à 1,0 % en poids de carbone, 0,5 à 1 % en poids de silicium, 1 % en poids de manganèse, le reste étant constitué de nickel.
Un tel alliage possède les caractéristiques de résistance aux températures élevées et à la traction souhaitées pour le procédé de fabrication de fibres de verre.
TOut ce-qui précède, exception faite de ce qui concerne l'utilisation de tubes creux 24, est essentielle- ment identique à ce qui est décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 2 991 519 ou 3 040 398 de la demanderesse. Un perfectionnement dans la construction du moule utilise l'addition d'une zone dégagée 30 à la face inférieure du couvercle 25. Une couronne ou pare-gouttes 31 s'étendant vers le bas et ayant une forme circulaire en coupe horizontale (figure 1) est prévue présentant de pré-
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férence un amincissement d'une épaisseur supérieure en haut à une épaisseur inférieure en bas.
La hauteur de la couronne 31 est légèrement inférieure à la distance comprise entre la face inférieure de la zone évidée 30 et la face supérieure ou intérieure de la plaque de base 10. Le diamètre intérieur de la couronne 31 à sa partie inférieure est nécessairement un tant soit peu supérieur au diamètre extérieur du plateau de coulée 18. La couronne 31 comporte des orifices taraudés 32 afin de recevoir des boulons 33 qui passent au travers d'orifices dans la zone évidée du couvercle 25 afin de positionner, rigidement quoique de manière amovible, la couronne 31 par rapport au plateau de coulée 18 et aux tubes 24.
Le but de la couronne ou pare-gouttes 31 est de réduire au minimum les exigences technologiques associées ou inhérentes à l'utilisation des tubes 24 afin que ces tubes ne soient pas bouchés par le métal versé au cours du procédé de coulée centrifuge. C'est pourquoi la couronne 31 doit s'étendre vers le bas au-delà de la rangée inférieure de tubes 24 de l'anneau de moulage 22. Le jeu au-dessus de la plaque 10 doit être suffisant pour que le métal puisse facilement passer en-dessous afin de s'écouler vers l'exté- rieur contre la surface intérieure de la bride annulaire 22 pour couler l'anneau.
Il est possible de procéder sans pare-gouttes 31, mais ceci n'est possible qu'avec l'utilisa- tion d'expédients tels que d es tubes en épingle à cheveux (tubes en forme de U), l'extrémité fermée du U étant dirigée vers l'intérieur du moule, ou en pinçant les extrémités des tubes ou en remplis sant ces tubes de graphite. De telles ma- nières de procéder sont possibles dans certains ou dans la plupart
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des cas, mais rendent généralement la charge de la bride annulaire beaucoup plus difficile, requièrent un traitement supplémentaire des tubes et les soumittent souvent à une déformation indésirable.
Il est très souhaitables d'utiliser des tubes ouverts aux deux bouts, vides avec le pare-gouttes comme représenté, afin qu'une inspection puisse être effectu- ée avant le processus de coulée et après l'insertion des tubes dans l'anneau de moulage 22 afin de s'assurer que tous les tubes sont libres et exempts de toute obstruction.
L'un des effets les plus souhaitables du présent procédé de coulée et des résultats de celui-ci est l'aptitude à produire des couronnes ou bandes à orifices plus épaisses uniformément réglées. Deux autres procédés communément utilisés pour obtenir d es anneaux de rotor perforée sont : le procédé de forage par arc électrique "Elox" dans lequel la structure optimale de l'anneau atteint une épaisseur de 2,54 mm et le procédé de coulée à minas de plomb cassa- bles tous coux décrits dans les brevets antérieurs de la demanderesse, le dernier procédé cité donnant des couronnes achevées de 3,17 mm d'épaisseur.
Dans le procédé de la présente invention, les couronnes peuvent être coulèes pratiquement à toute épaisseur souhaitée, mais il est cer- tain qu'une épaisseur de 3,90 mm est facilement réalisable.
Ceci se réalise sans'détérioration des orifices gernis ou des caractéristiques de la couronne elle-même. Les motifs de fabrication demandant des épaisseurs plus impertantes comprennent le raidissement de la paroi, une durée de plus longue avec mise hors service bien retardée, moins de cas de rupture aux soudures de la couronne au rotor, ainsi que dans los plana dos orifices et endroits similleires.
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La mise en pratique du présent procédé de coulée de la couronne est sensiblement identique à celui décrit dans les brevets antérieurs de la demanderesse. Les tubes 24, dont la longueur souhaitée est uniforme, sont placés dans les orifices 23 de l'anneau 22 et s'étendent à l'intérieur de la cavité du moule. Ce procédé peut s'effectuer à la main, mais de préférence avec l'aide d'appareillages tels que ceux montrés dans les brevets n 3 040 395 et 3 035 317 de la demanderesse cités ci-dessus. Le couvercle 25 est en- suite placé sur l'anneau 22 et les clavettes 21 sont insérées par pression à travers les rainures 20 dans les ouvertures 28 pour bloquer le couvercle en position dans le moule. Le couvercle 25 contient le pare-gouttes 31.
Un jeu suffisant doit exister entre les extrémités des tubes 24 et la surface extérieure du pare-gouttes 31 afin d'éviter toute déviation ou contact avec les tubes 24 et déformation de ceux-ci. Le moule est ensuite plaé sur un arbre 15 d'un.dispositif de rotation tel que celui décrit par le brevet n 2 991 519 de la d emandresse. La rotation du moule contenant les tubes 24 commence à ce moment au moyen de ce dispositif.
On entreprend de préférence un préchauffage du moule au moyen d'un four ou dispositif similaire, appliqué à la périphérie de ce moule afin d'éviter le.refroidissement brusque du métal en fusion lorsque celui-ci est versé dans le moule, une température de préchauffage typique étant de 538 C. Le métal e st versé comme décrit dans ,Le brevet n 2 991 519 de la demandresse cité ci-dessus, le régime de rotation typique du moule au cours de l'opération de coulée étant de 1 100 tours par minute.
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Le métal, à une température dépassant en l'es- pèce 1 650 C se dirige immédiatement par-dessous le pare- gouttes 31 vers la périphérie du moule et remonte le long de l'anneau 22, en entourant les tubes 24. La rotation du moule se poursuit durant une période de solidification quel- conque désirée. La rotation est ensuite arrêtée et le refroidissement de la couronne s'effectue durant une cer- taine période de deux heures par exemple, afin d'en permet- tre la manutention. Les liaisons entre les tubes et la couronne dans le moule sont ensuite, de préférence,, brisées par le passage d'un élément tranchant tel qu'une scie, péri- phériquement par rapport à la couronne, entre la couronne et l'anneau de moulage 22.
En se refroidissant, la couronne coulée s'écarte suffisamment de l'anneau de moulage 22 sous l'effet du retrait pour permettre cette opération. En va- riante, la couronne coulée peut être chassée de l'anneau de moulage par une opération de pression ou d'estampage, l'an- neau de moulage et la couronne coulée ayant été enleva ensemble du dispositif de moulage après enlèvement du cou- vercle 25. La couronne coulée est spécifiquement coulée en surépaisseur afin de permettre l'usinage de l'une ou l'autre ou de ses deux faces afin d'ajuster l'épaisseur de la cou- ronne et/ou les caractéristiques de surface de celle-ci.
Des épaisseurs caractéristiques d'une couronne coulée peuvent se situer entre 2,54 et 5,08 mm après usinage.
On se réfère à présent à la figure 3, qui montre un rotor de fabrication de fibres constituant un perfectionnement par rapport au rotor décrit dans les bre- vets n 3 233 992 et 3 233 990 cités ci-dessus. Ainsi ou'il est décrit dans ces brevets, le rôle du rotor de fabreca-
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tion de fibres est de recevoir un débit sensiblement continu de verre en fusion (spécifiquement une colonne de coulée, reçue au centre de la plaque inférieure du rotor) et de
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distribuer- périphériquement ce verre en fusion sous l'effet de la force centrifuge vers une couronne périphérique per- forée au travers de laquelle le verre passe sous la forme de fins jets.
Au moment où les courants de verre émergent de la périphérie du rotor, entraînés par celui-ci mais diri- gés en sens contraire à celui de sa rotation, ils sont amin- cis davantage par un gaz soufflé arrivant à vitesse élevée et passant immédiatement au pourtour du rotor, vers le bas et de façon générale dans le sens de rotation du rotor.
La construction du rotor doit, pour cette raison, tenir compte des capacités et fonctions ci-après.
-Le rotor doit donc recevoir un courant continu de v erre en fusion en provenance d'un manchon. Ceci est réalisé en ménageant, dans la paroi supérieure 40, une ouverture agran- die 41 de diamètre considérablement plus grand que celui de la source de courant d'alimentation en verre en fusion, qui est versé, de manière caractéristique, au centre et au travers de l'ouverture agrandie sans toucher une partie quelconque du rotor, sauf en ce qui concerne le plateau de fond 42 de ce dernier.
En second lieu, la rotation du rotor doit s'effectuer à grande vitesse, ceci étant réalisé au moyen d'un cillier allongé vertical de grand diamètre 43, fixé rigidement à la paroi 40 et pourvu extérieurement d'un filetage à sa partie supérieure, indiqué par la nota- tion de référence 44, pour être relié au moyen d'un tube entraîneur de la manière décrite dans l'un des brevets men- tionné ci-dessus. Le diamètre intérieur du collier 43 est
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le même que le diamètre intérieur de l'ouverture 41.
La périphérie du rotor est formée par les bordµ circulaires des plaques supérieure et inférieure 40 et 42, qui sont réunies par des cordons de soudure 45 et 46 à une couronne finement perforée désignée dans son ensemble par 47. Cette dernière comporte des perforations 48 garnies do tubas unifor- mément réparties sur le pourtour de la couronne en étant espacées des bords de celle-ci.
Cette construction de cou- ronne est montrée en détails dans les figures 4 à 6, avec cette exception.qu'aux figures 5 et 6 le bord inférieur de la couronne été enlevé pour des raisons d'encombrenent et les parties exemptes de perforations ou d'orifices des extrémités supérieure et inférieure de la couronne doivent être dans les figures 5 et 6 cisentiellement 6;ales cn longueur (comme dans la figure 3).
Dans toutes les vues des figures 3 à 6 inclusivement, la dimension dos orifices a été exagérée dans un but illuatratif. Les dimensions spé- cifiquos de ces éléments ont été données plus heut, telles que définies par les tubes en platine-rhodium 49, lesçucls ont lté agrandie dans chacune de ces vuea, la dimension relative des orifices étant donc agrandie par rappore à la couronne. Ainsi donc, une couronne peut comporter 2 600 orifices ou tubes.
Un écrou 50, de fora-,-, hexagerie, prévu pour contribuer à la fixation du reter à un tabe
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situé au-dessus de l'écrou 50. Les soudures 45 et 46 sont, de préférence, continues sur toute la périphérie de la cou- ronne 47, et s'étendent vers l'intérieur sur toute la pro- fondeur de la couronne 47, en sorte d'être visibles tout autour du rotor au moyen d'un miroir introduit au centre par un collier 43.
Au cours du fonctionnement du rotor, essentiel- lement comme décrit d ans les brevets précités, le rotor étant monté sur un tube d'entraînement ou de transmissions de couple comme décrit dans les brevets prémentionnés, on procède au préchauffage et à la mise en rotation du rotor. On fait ensuite parvenir par gravité un courant continu de verre en fusion vers le bas, au centre du collier 43 et à partir d'une source d'alimentation en v erre, laquelle peut être un four réfractaire classique relié à un manchon de platine à un seul orifice. Le courant de verre tombas sur le pla- teau de fond 42 du rotor, juste au-dessus de 1'écrou 50 point à partir duquel le verre se'déplace immédiatement sous l'effet dela force centrifuge vers la périphérie du rotor.
La quantité de verre introduite dans le rotor doit être ajustée selon la quantité extrudée par les orifices 48 pratiqués dans la paroi latérale ou couronne 47. L'usure de la surface supérieure du plateau 42 peut entamer consi- dérablement l'écrou de manière à former une dépression dans ce dernier, dépression pouvant amener la formation d'un courant de verre analogue à celui réalisé dans le rotor décrit dans les brevets précités.
Cependant, la fonction de l'écrou du rotor, outre sa fonction évidente de fixation et de désserage du
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rotor sur le tube d'entraînement ou de transmiseion de couple n'est pas de fournir directement cet effort afin de former une dépression, mais de fournir do la matière deerésorve au point du rotor le plus fortement usé par le frottement du verre dans le rotor.
Lorsque le courant do verre s'écoulent vers l'em@@- rieur dopuis le point d'impact situé au-dessus do l'écrou 50 se dirige en remontant le long do la couronne 47, il eat chas- se vers l'extérieur sous l'effet de la force centrifuge et passe par les orifices 48 sous forme d'une série de jets de verre en fusion de faible diamètre. A la sortie des jeta de la face extérieure de la couronne, ils s'écoulemt dans un sens opposé à celui de sa rotation. Le gaz soufflé (non représenté} amincit ensuite les fibres ou au degré voulu.
Il est éminemment souhaitable qu'un rotor à durée de service prolongée ait une configuration rigide et stable.
Il est éGalement souhaitable que le verre se?place aussi ra- pidement que possible depuis le point d'impact dans le rotor vers la couronne et à travers celle-ci. Il est encore zminet- nent désirable d'avoir une configuration de rotor qui rende aussi petit que possible tout travail ou mouvement de ses par- ties sous l'influence des tensions des vitesses de rotation et des températures élevées du procédé. Il est de plus déci- rable d'avoir une dimension d'orifice stable dans la co@@@@@ du rotor de srote -^-'il pas lieu d'effectuer des va- riations dans le courant de gaz soufflé lors du vieillissement du rotor, de la température, de la quantité de verre amenée au rotor etc.
Il est enfin désirable de disposer d'un rotor de configuration la plus simple pour des raisons de fabrica- tion et qui soit composé d'éléments coopérante à auto-compen-
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sation afin de diminuer les effets de l'érosion ou de l'usure d'éléments individuels sur la durée de service du rotor. Ces résultats sont atteints avec le rotor selon la présente invention.
Ainsi donc, la plaque supérieure 40 et la plaque inférieure 42 sont essentiellement planes. Le léger bombement de la plaque 40 vers le haut est le produit d'un procédé parti- culier de fabrication et d'attache du collier 43 par soudage ou autre moyen de fixation de celui-ci à la plaque.
Pour des raisons praticp es, il est éminemment sou- haitable que les éléments 40 et 42 soient essentiellement droite ou plans. Ceci diminue la quantité de matière à utiliser pour leur réalisation, la courbure et la fluctuation de celle-ci sous des tensions de rotation élevées à températures élevées, et augmente autant que possible leur résistance. De même, ceci permet la réalisation d'une paroi droite, plane et conti- nue vers la couronne 47, la couronne elle-même ayant la di- mension verticale totale de 1a paroi latérale.
Les cordons de soudure 45 et 46 du fait des bords supérieur et inférieur de la couronne 47 formant la paroi latérale, peuvent être véri- fiés depuis l'intérieur du rotor en ce qui concerne leur inté- grité au moyen d'un miroir, ce qui permet une fixation opti- male et complète. Ainsi donc, les surfaces supportant le verre, c'est-à-dire la plaque ou plateau plan 42 et la couronne 47 ont un minimum le surface exposée au verre et, par là-m8me, seule une quantité minimale de verre amenée au rotor mouillera directement la couronne et touchera les orifices supérieurs de la couronne le plus rapidement possible.
Il est nécessaire que tous les orifices soient ainsi mouillés, sans quoi, il y aurait tendance à ce que la production s'accompagne de cra-
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chotements et d'à-coups. Cette construction permet également un chargement plus uniforme du rotor. Les plaques droites et planes 40 et 42 diminuent le travail des soudures 45 et 46.
La présence d'un plus grand écrou 50, présentant une surface plus étendue que le diamètre fluctuant du courant de verre en fusion amené au rotor permet l'utilisation d'une plaque 42 d'épaisseur minimale, étant donné que l'érosion du métal de la plaque 42 au-dessus de 'l'emplacement de l'écrou peut péné- trer dans c et écrou sur une distance considérable sans affec-. ter en aucune manière la fonction du roter.
Etant donné que les orifices ou perforations gar- nies de la couronne sont essentiellement permanents (c'est-à- dire que, sauf dans le cas de l'expulsion possible d'un ou de plusieurs tubes, ceux-ci durent plus longtemps que la couronne elle-même ou que les soudures 45 et 46) il ne se produit pas d'usure par frottement des perforations ou orifi- ces 48 au cours de la durée de service effective du rotor il il n'y a donc pas detransformation entre un rotor à perforations de dimension minimale et un rotor à perforations de dimensions maximales ayant pour résultat une variation nécessaire de la température et de la quantité de verre en fusion ni du volune de gaz soufflé amené au rotor, ni encore de la position de l'amenée de gaz à l'extérieur du rotor ou variation similaire.
Ceci signifie également et c'est très importes!., que l'on peut travailler avec une chargo minimale do verre sur la sur- face intérieure de la couronne périphéries et qus la dimension originale doo perforations (ou du diamètre intérice des tubeo placés dans los perforations) peut être prévue pour une charge de verra minimale pour un soufflets du roter et pour uno alimantetion en verre donnde de celui-ci pour @
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vitesse de rotation donnée et une dimension donnée du rotor, etc.
Il y a donc en tout temps une quantité min imale de verre dans le rotor et une charge minimale sur tous ses éléments constitutifs, plus spécialement sur la couronne 47, lorsqu'on connaît à l'avance le comportement de la couronne. Ceci dimi- nue le bombement de la couronne 47 elle-même du rotor du fait de la charge exercée par le verre (voussure en section trans- versale), cette modification de construction est également réduite du fait de la configuration stable des plaques supérieu- re et inférieure 40 et 42.
L'épaisseur de la charge de verre dans un rotor donné peut être déterminée par l'inspection après coup ( revêtement des surfaces intérieures des plaques supérieure et inférieure 40 et 42) ou en fonctionnement au cours duquel l'épaisseur peut être vue sous forme d'ombre au travers du rotor incandescent lui-même.
Un cordon de soudure 51 est prévu autour de l'écrou 50 afin de retenir ce dernier contre la plaque de fond 42 après que celle-ci ait été entièrement rongée au-dessus du point central de l'écrou 50. Il y a lieu de noter que l'éro- sion agit généralement de manière non localisée sur la plaque 10 si l'arrivée de verre est centrée. Si elle est décentrée ou fluctuante, il y a tendance à ce que le centre se corrode du fait des vapeurs corrosives du verre ou de la production de fumée, Etc. La possibilité de couler ou de fabriquer la pré- sente couronne de rotor en épaisseurs plus importantes augmen- te également l'efficacité du rotor ainsi que sa durée de ser- vice, étant donné qu'une telle épaisseur plus importante a ten- dance à conférer de la rigidité au point de charge le plus important, c'est-à-dire la périphérie de circulation du verre du rotor.
Il y a également lieu de noter que le diamètre du
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rotor demeure pratiquement contant lorsque les plaques 40 et 42 sont planes et droites,
Le diamètre fluctuant du courant de verre amené au rotor doit se comprendre comme mouvement latéral ou de transla- tion de ce dernier par rapport à son point d'impact dans le rotor.
Il est nécessaire que la température de préchauffée du moule soit suffisante pour que les surfaces des tubes se soudent dans le métal de la couronne coulée. Il est aussi nécessaire que la chaleur ou température du métal versé dans le moule centrifuge soit inférieure ou proche du point de fusion des tubes. Ainsi donc, il est requis de préchauffer le moule avant la coulée avec les tubes mis en place, à 538 C environ.
Le point de fusion des tubes se situe à environ 1 826 C. Le point de fusion de l'alliage est d'environ 1 344 C. Latempé- rature de coulée de l'alliage est d'environ 1 753 C, soit environ 400 C au-dessus du point de fusioa. Si ce dernier eat sensiblement abaissé, les tubes auront tendance à ressortir de la couronne coulée en cours d'utilisation. Dans un tel cas, le soudage à la surface entre tubes et couronne coulée, souhaitée et nécessaire n'existera pas. Cette soudure est plus forte que le métal qui l'entoure, ainsi que celapeut être démontré en brisant la couronne soulés en travers des tubes pris par la coulée. Dans de tels cas, les tubes restent dans la coulée malgré que cette dernière et les tubes se brisent.
L'amincissement vers le bas et vers l'extérieur de la surface intérieure du pare-gouttes contribue à diriger le métal vers l'extérieur. Le pare-gouttes peut faire partie intégrante du couvercle.
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Une épaisseur typique de la coulée avant usinage serait de 9,52 mm.
On voit donc que de grands avantages sont obtenus à tous les points de vue dans les rotors de fabrication de fibres : leurs couronnes perforées, les orifices eux-mêmes dea couronnes, les procédés et appareillages de production de ces éléments et autres.
Il résulte de ce qui précède que cette invention est parfaitement propre à atteindre tous les buts et objectifs énumérés ci-dessus, en même temps que d'autres avantages qui appraissent évidents et qui sont inhérents à cette construction.
Il est évident que certaines caractéristiques et sous-combinaisons peuvent 3'avérer utiles et peuvent être uti- lisées sans se référer à d'autres caractéristiques ou sous- combinaisons.
Des modes de r éalisation aussi nombreux que possible peuvent être réalisés sans s'écarter du cadre de la présente invention décrite ci-avant avec référence aux dessins qui ne sont en aucun cas limitatifs.
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