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Fabrication de verre en feuille.
L'invention concerne en général le support et le transport d'une feuille ou d'un ruban de verre à l'état plastique, à haute température, et plus particulière ment,le réglage de la température à laquelle cette feuille ou ce ruban est dévié autour d'un organe de déflexion, sur une pellicule de fluide, tandis qu'il est étiré vers le hauts hors d'une masse de verre fondu. On a constaté que les différences de températures cons- tatées dans la feuille, par suite de courants thermiques et d' un transfert de chaleur inégal dans la zone de formation de celle-ci, peuvent l'amener à traîner dans certaines parties de
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l'organe de déflexion, de sorte que sa surface se détériore du point de vue optique..
Comme expliqué dans le brevet américain N 3.137.556, accordé le 16 juin 1964 à A.E. Badger et autres,
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le verre à vitro ou verre en feuille, qui est étiré à plat et présente des faaes polies au feu pendant sa formation, est fabriqué suivant un procédé bien connu, en étirant de manière continue, vers le haut, une feuille ou un ruban sortant d'une masse de verre fondu maintenue dans un bassin de travail ou un pot d'étirage, et en 13 déviant par-dessus un
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cylindre dit *de déflexion" a. l'état plastique, très chaud, pour le faire passer dans une galerie de recuhson essen.. tiellement horizontale. Un grave inconvénient de ce procédé est l'effet défavorable éventuel du cylindre de déflexion sur la qualité de la surface de la feuille.
Quand celle-ci, portée à haute température, arrive au contact direct du cylindre, les
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légères imperfections de la surface de celui-ci se reprisent dans la surface de la feuille, avec la conséquence indésirable de l'apparition de *crasse de fond"; la combinaison de ces im-
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perfections avec les conditions de température du cylindre et de l'état de surface du ruban influence de manière défavorable la face inférieure de la feuille connue sous le non de "lustre"* Afin d'éviter ce contact direct entre le cylindre
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de déflexion et la feuille et éliminer ainsi ses effets indé" sirables sur celles-ci, on a proposé de former una pellicule ou : un coussin d'un fluide adriforme, tel queho l'air chauffé, en... tre la feuille et le cylindre.
Le cylindre resta donc station naire, tandis que la feuille passe par-dessus la pellicule de fluide.
¯ ¯ ¯ la chaleur est extraite de la fouille montante
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pour la figer essentiellement sous sa. :forme finale avant de la dévier autour de l'organe de déflexion. Les refroi... disseurs généralement employés dans ce but fonctionnent à des températures superficielles relativement basses et ont donc tendance à créer des courants de convexion à l'inté- rieur de la chambre de formation, de sorte que des tempéra- tures non uniformes s'établissant dans le verre fondu et dans le ruban. Des températures irrégulières à la surface de la masse de verre fondu entraînent des variations d'épaisseurs dans la feuille.
Les parties du ruban refroidies de façon excessive deviennent trop rigides et ne suivent pas adéquat tement le contour de l'organe de déflexion pendant qu'elles sont dées autour de celui-ci. En conséquence, la feuille. peut traîner sur certaines parties de 1..organe de déflexion, au contact de sa surface au lieu d'en être séparée par la pellicule de fluide, de aorte que des défauts superficiels apparaissent dans les parties correspondantes de la feuille.
Suivant la présente invention, la température de la feuille est réduite à un niveau uniforme auquel on peut la dévier autour de l'organe de déflexicn, sur la pelli- cule de fluide, sans qu'aucune de ses parties traîne au con- tact de l'organe. :Le réglage de la température de la fouilla est réalisé en positionnant, près de ses faces, des échangeurs de chaleur et des dispositifs conservant celle-ci, prévus pour fonctionner à des températures superficielles relativement élevées afin de réduire à un minimum 'la formation de courante de convexion à l'intérieur de la zone d'étirage.
La température est ainsi progressivement réduite à mesure que la. faille s'étira vers le haut, tandis qu'une température essentiellement uniforme est maintenue transversalement à celle-ci, de aorte qu'à mesure
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qu'elle s'infléchit, elle possède le degré de plasticité voulu pour suivre le contour de l'organe de déflexion* sur toute sa largeur, pendant qu'elle est supportée par la pelli.... ouïe de fluide. De même, par suite de l'élimination des cou- xants de convexion, la déformation due aux variations d' épaisseur en travers de la feuille est considérablement ré- duite.
Un but principal de l'invention est dono d'elle miner les défauts due à la traînée de la feuille ou du ruban en travers de l'organe de déflexion, au coure de la fabrica- tion du verre en fouille ou du verre à vitre avec 'Un organe de déflextion dit "à flottement sur l'air", au cours de laquelle une feuille est étirée verticalement vers le haut, hors d' un bain de métal fondu, et déviée autour d'un organe de dé- flexion, sur une pellicule de fluide, dans un plan essentielle- ment horizontale
Un autre but de l'invention est de réduire pro- gressivement et uniformément la température du ruban de verre en cours d'étirage vers le haut, hors de la casse de verre fon- du,
de manière que sa température soit essentiellement uniforme sur toute la largeur, quand il est dévié autour de l'organe de déflexion.
L'invention a aussi pour but de diminuer la tem- pérature/du ruban de verre, touten réduisant à un minimum les courants de convexion nuisibles dans la chambre d'étirage*
Dans les dessins annexée : la figura 1 est une coupe verticale longitudinale dans la partie de la chambre d'étirage d'un foru à verre plat à laquelle s'applique -invention la figure 2 est une coupe vorticale 'transversale
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dans la chambre d'étirage,
essentiellement suivant la ligne 2-2 de la figure 1 la figure 3 est une coupe verticale transversale similaire à la figure 2 cale montrant une autre forme de réa- lisation de l'écran thermique la figure 4 est une coupe verticale transversale partielle dans une partie de la chambre d'étirage, montrant une autre forme encore de l'écran thermique, la figure 5 est une coupe transversale, à glus grande échelle, dans un échangeur de chaleur de l'invention - prévu pour fonctionner à une haute température superficiels le, et la figure 6 est une coupe verticale longitudinale dans la chambre d'étirage,
montrant une autre force de réalieation de l'invention*
Suivant la présente invention, il est fourni un procédé de fabrication de verre en feuille dans lequel un ru- ban de verre est étiré de manière continue vers le hast, boxe d'un bain de métal fondu, à travers une zone de formation, et dévié autour d'un organe de déflexion dans un plan essentiel- lèsent horizontal, tandis qu'il est séparé de cet organe par une pellicule de fluide;
ce procédé se caractérise par le transfert de la chaleur de la fouille, nouvelle formée au-dessus de ce bain de verre fondu, à une surface adjacente à cette feuille, maintenue à une température relativement il*- vies inférieure à la sienne, et par la dissipation de la cha- leur de cette surface à une vitesse suffisante pour la tain:- tenir à cette température.
L'invention fournit de même un appareil pour fabriquer le verra en feuille, comprenant un bassin de travail
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contenant une (Basse de verra fondu, ,zn 411 etirsst ".c' feuille continue vers le haut, hors de masse,, un zre-7,ne de déflexion autour duquel la feuille es's dâëe dans j el&a essentiellement horizontal, pour la taira casser dans une gp-.
lerie de recuisson, et un dispositif interdisant une pellicule dxagosiiâ vue pe'..:.i.uie de fluide entre la feuille et l'organe de 6éflexionr oez nappareil ne caractérise par un échangeur le chaLir s'etendast
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1- transvarsa2esiant la feuille;, près de La, Essae de verre fondu>
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i avec une surface opposée à la feuille, absorbant la chaleur,, e mxs température relativement élevée, et un dispositif fai sent circuler un fluide absorbant la chsiesc dans cet echangeur
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pour dissiper la chaleur de la surface absorbé celle-ci.
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Les dessins annexés, et en .s;u.!er la figure 19 montrent en 10 l'extrémité de sortie f le. chèvre de refroidisseeent d'un four à cuve continus 2 construction classique quelconque, dans lequel une -m-2ze de verre fondu est produite de manière continue, affinée et #fciâie à la tempd..¯ ratuze de travail correcte.
Se verre du désigné par Il* et écoule dieune chasibre de 12 iar une ouverture 13, par-dessous une paroi d*r.x rr.é If, de la chamb-99 dans
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¯ua besoin de travail.15, pour :former une "zGe 161 relativaimat peu profonde, de verre fondu d'où l'on étire -le iitaniere confis %ne feuil> rnban nue une feuille ou un ruban 7
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Des blocs 18 et 9 en forme de lèvres, placée au--donnue du. verre fondu, à l* extrémité ,3..s s à 1'arriere du bassin de travail, créent su d . du verzfb fondu ' ,xute non* gdneralesent calme à travers 1.1 l feuille dot étirée vers le haut, au cours da stade do fcrsiation de celle-ci.
Des paires de cylindres woà4;T SO 2rzr,-a&ento, de la BaBiàre elaseique, la fsuilla le long ds 1":ra o% l'autre bords
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pour déterminer et maintenir sa Largeur correcte, et des refroidisseurs 21 sont installée à proximité de l'une et l'autre face pour absorber la chaleur de la feuille nou- vellement forcée et la figer, tandis qu'elle est étirée' vers le haut.
la feuille 17 est étirée verticalement, ouïr une courte distance, dans une chambre d'étirage désignée généralement par 22 et comprenant une paroi extrême 14, une voûte 23 et des parois latérales opposées 24, puis elle est déviée autour d'un organe de déflexion 25, avant de passer dans une galerie de recuisson 26, sur une série de cylindres 27 alignés de manière essentiellement horizontale.
Quoique la feuille 17 soit essentiellement figée. sous sa forme finale au point où elle est déviée autour de 1' organe de déflexion 25, elle est encore très chaude et très-- molle, de sorte que le contact avec cet organe peut affecter défavorablement non qualités optiques,. On a done proposé d' interposer un fluide ehtre l'organe de déflexion et la feuil- le, de manière que celle-ci flotte sur une pellicule de fluide, au-dessus de cet organe et sans contact avec celui-ci. A cet effet; l'organe de déflexion 25 comprend une section tubulaire centrai 28, présentant dans sa paroi une fente longitudinale
29.
Des tourillons 30, s'étendant à partir des extrémités de la section tubulaire. sont supportés de la manière classique pour permettre la rotation de l'organe de déflexion autour de son axe longitudinal,à la manière d'un cylindre de déflexion classique,, au moment où on le désire, au démarrage de la feuil- le ou lors du changement des organes de déflexion, par exemple*
Des manchons moletés 31, supportés par les tourillona, tour* nent librement et portent les bords marginaux de la feuille, tandis que celle-ci est déviée autour de l'organe de déflexion*
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Les inanchorL3 ont donc tendance E 'U:i:1é;'1." l3. :fe1li:"& yt;
à :L1}J. conserver sa largeur dans cette z2,Jivlla Des conduits 32, rmr3 aux extié3 dan touillonot aclnent d'une source zt6iea, non raprsenté à l'intérieur de l'organe do d6LPlv--ionl un fluide sous pros sion porté à la température vo-alue. 1-a fluide prsiauffé sou2 pression, venant de l'intérieur de la section tubulaire 28,
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passe par la fente 29 pour former la psJ.J.icu1e de fluide enira le ruban d3 verre et Ilorgar-9 dc déflexion* Comme indiqué précéâescsait lorsqu'on fabrique du verre en feuille selon ce procédé, on constata que, dans certaines circonstances, des parties localisées de la fouilla ou du ruban se refroidissent . dans une mesure telle qu'elles
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ne suivent pas adéquatement le contour de l'organe de 33.sx.on, tandis qu'elles sont déviées autour de celui-ci.
Ceci est particulièrement vrai des paxtien-ait-a6ea le long des bords du ru- ban, qui ont tendance à dissiper la chaleur le plus rarement par suite de leur proximité avec les parois latérales et où les courants de convexion peuvent avoir un effet des plus sé- rieux. On croit que par suite d'une trop grande rigidité de ces parties, la feuille montante ne prend pas la :t'or:ne géométrique correcte en passant par-dessus l'organe de déflexion.
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Elle arrive donc dana cet organe et traîne au-dess,aa de celui- ci au lieu d'en être séparée par la pellicule de fluide. En conséquence, cette partie de la surface de la fouille se détériore.
La température du verre qui, au ménisque dans lequel la fouille est étirée, est de l'ordre de 900 c et est
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réduite à 500 C environ à l'or6aré de déflexion. La "tempéra'"* ture de la surface des refroidissez classiques est prootus
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da cella du fluide réfrigérant passant dans eaux-ci et de 1' ordre de 32 à 38 C.
On a constaté que les courants de con- vection et les pertes de chaleur irrégulières dus à ces corps relativement froide peuvent être substantiellement réduits, et éliminés en cas de besoin, en faisant fonctionner ces refroi- dieseurs 21, proches de la partie inférieure de la feuille,à des températures superficielles relativement élevées (par exemple, de l'ordre de 150 à 540 0,,de préférence 305 C envi- ron) et en suspendant des dispositifs conservant la chaleurs ou des écrans calorifuges, installes au moins partiellement en travers du ruban, au voisinage de l'organe de déflexion.
En d'autres mots, avec la réfrigérant à une température ap- proximative de 38 C environ, on maintient, entre l'intérieur du refroidisseur et sa surface extérieure, une différence de température allant de 93 à 480 C. Ainsi donc, l'installation des refroidisseurs et dispositifs conservateur-9 de la chaleur sert à abaisser la température de la feuille, tout en prévenant la formation et le mouvement des courants de convection dans la zone de formation de celle-ci, de sorts qu'un -refroidissement irrégulièrement localisé est empêchée
Suivant une forme d'exécution illustrés dans les figures 1 et 2, ce contrôle de la température est réalisa en revêtant au moins les surfaces principales des refroidisseurs 21 d'une couche 33 d'un matériau résistant à la chaleur,
essentiellement imperméable à la chaleur rayônnée, Maie -brans-, mettant la chaleur par conduction, à une allure contrôlée,et en positionnant des panneaux calorifuges . 34 près de la feuille, tandis que celle-ci est déviée par-dessus l'organe de déflexion. Un refroidisseur revêtu de cette manière et fonction-* nant, par exemple, à une température superficielle de 315 C
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possède 90 environ de la capacité de dissipation de la chaleur d'un refroidisseur traditionnel fonctionnant à une température superficielle de 38 C.
Les panneaux sont sus-
Pendus à une tringle 35 s'étendant en travers de la chambre . d'étirage 22, de sorte qu'on peut les déplacer axialement - le long de celle-ci et les amener dans la position opératoi- re désirée.- Tandis qu'ils peuvent être en un matériau appro- prié quelconque, résistant à la température régnant dans cet- te zone, et.servant à réduire la perte de chaleur dans lea sones voisines de la feuille, on a constaté qu'un matériau flexible comme un tissu de quartz convenait particulièrement.
Ainsi donc, si au cours d'une opération, on estime désirable de réduire l'effet conservateur de la chaleur des panneaux, on peut les enrouler partiellement ou complètement sur la ti- ge 35.
Les panneaux 34 sont illustrés à la figure 2 com- me étant de forme triangulaire, avec leur bord vertical 36 po- sitionné, de préférence, près de l'extrémité intérieure du man- chon moleté 31 sur lequel passent les bords de la feuille dé- viée par l'organe de déflexion. Ces bords qui passent sur le manchon moleté sont naturellement détachés de la feuille et c'est dans la partie située à l'intérieur de ceux-ci que 1' on désire éliminer la traînée. La forme triangulaire des pan- neaux, c'est-à-dire l'inclinaison des bords 37 de ceux-ci, et la diminution de leur profondeur qui en résulte, depuis les borda vers le milieu de la feuille,
sert à atténuer progressi- vement leur effet de conservation de la chaleur à l'intérieur des bords de celle-ci, afin qu'elle ne subisse aucun changement brusque au point où les panneaux se terminent.
Les refroidisseurs 21 mêmes peuvent être d'une
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construction quelconque classique ou préférée et présentent, par exemple, quatre à dix passages pour la circulation du fluide absorbant la chaleur. Dans ces refroidisseurs, un mi- lieu absorbant la chaleur, généralement de l'eau, pénètre à l'extrémité par un conduit d'alimentation 38, circule dans des canaux interconnectés 39 et en sort. à la même extrémité par une canalisation d'effluent 40.
Tandis que la couche 33 de matériau résistant à la chaleur peut entourer complètement le refroidisseur, on a constaté que la paroi intérieure faisant face au bain de verre fondu 16 ne contribue pas dans une me- sure importante aux courants de convection se formant dans la zone d'étirage et l'effet de cette partie du refroidisseur sur la surface du bain¯tondu joue un rôle important dans la forma- tion de la feuille. La couche 33 peut donc avantageusement ne couvrir que les parois supérieure et latérales du refroidisseur et être omise de la paroi inférieure, comme illustré à la figure 5.
La matière de la couche 33 peut avoir un pouvoir calorifuge suffisant pour que sa face extérieure puisse se main.,- tenir à une température relativement élevée, tandis que la chaleur se dissipe de sa face arrière à travers la paroi adjacente du refroidisseur sans que le fluide absorbant la chaleur fcirculant dans celui-ci s'échauffe de cancre excessive, jusqu'au: point où pourrait se produire l'ébullition.
Il s'établit ainsi un équilibre avec la face extérieure de la couche 33, à la température opératoire désirée, la chaleur se dissipant de la face arrière à la même vitesse qu'elle est absorbée par la face ex- térieure. On a obtenu, par exemple, d'excellents résultats avec une couche 33 formée d'un tissu d'asbeste de 1,6 mm d' épaisseur adhérant aux refroidisseurs. Apres séchage, le tissu
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d'asbeste est peint au moyen d'une peinture noire résistant . aux hautes températures. On laisse sécher la peinture pen- dent 12 heures environ, puis les refroidisseurs sont chauf- fée dans un four à une température de 816 à 871*0 pour éli- miner le liant de l'asbeste et de la peinture.
On leur appli- que une seconde fois le même traitement et ils sont ensuite prêts à l'installation dans la machine fabriquant le verre à vitre,
On comprendra que la haute température superflu oielle désirée pour les refroidisseurs de la feuille, en vue de leur exposition à l'atmosphère de la zone d'étirage, peut aussi s'obtenir d'autres façons. Les surfaces intérieures - des parois des refroidisseurs peuvent donc être revêtues d' un matériau retardant réchauffement, ou encore, on pourrait employer un fluide de transfert de la chaleur pouvant resta-* ter aux hautes températures, tel que le "Dowtherm" fabriqué par la Dow Chemical Co. de Midland, dans le Michigan.
Les parois mêmes des refroidisseurs pourraient aussi être en un matériau ayant un pouvoir de transmission de la chaleur approprié, pour permettre le maintien d'une haute température superficielle sans surchauffe du milieu transférant la chaleur,*
La figure 3 montre une variante de l'invention dans laquelle un seul panneau calorifuge 41, ou conservant la chaleur, s'étend complètement entravera de la feuille. Ce . panneau est en principe rectangulaire, avec un segment enle- vé de sa partie inférieure, entre les extrémités. Son bord inférieur 42 est profilé de manière que l'effet de conserva. tion de la chaleur en travers de la fauille soit essentielles ment proportionnel à la tendance naturelle de celle-ci à - perdre sa chaleur.
C'est à une courte distance à proximité
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des bords de la feuille,, qui ont tendance à perdre la chaleur la plus rapidement, que le panneau présente sa largeur maxi- mâle. Le bord inférieur s'infléchit ensuite vers le haut, pour diminuer progressivement la largeur du panneau jusqu'à un minimum atteint dans la région intermédiaire où 'la vitesse - de dissipation de :La chaleur est moindre. Les parties cour- bées assurent une transition graduelle dans l'effet de conser- vation de la chaleur,, entre les extrémités et la zone inter- médiaire. Ainsi qu'on le verra, le panneau peut être enroulé sur la tringle 35,, pour faire varier son effet d'ensemble sur la feuille suivant lers conditions opératoires.
La forme de réalisation du panneau isolant illustrée à la figure 4 est similaire à celle des figures 1 et 2, sauf qu'elle permet de conserver quelque peu plus de chaleur aux . bords de la feuille. Le panneau 43 présente donc un segment rectangulaire 44, pour la conservation maximale de la cha- leur au bord de la feuille, combiné avec un autre segment "mélangeur" triangulaire 45 réduisant progressivement l'effet de conservation de la température.
Quoique les panneaux conservant la chaleur proposés par l'invention aient été décrits jusqu'ici comme constitués d'un tissu résistant aux hautes températures, tel qu'un tissa de quarts,, il est entendu qu'on peut aussi employer pour leur fabrication tout autre matériau approprié. On peut les fabri- quer, par exemples en acier inoxydable ou en un matériau céramique de poids réduit. Au cas où un chauffage supplémentaire serait nécessaire dans cette zone, les panneaux peuvent aussi étra formés d'un matériau rayonnant la chaleur, de sorte qu'on peut diriger sélectivement les brûleurs vers ceux-ci pour leur faire rayonner la chaleur vers la fouille adjacente.
En variante, les -panneaux mêmes peuvent être constitués par des éléments
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Chauffants électriques résistance.
D'autres contrôles de la température du ruban de verre peuvent être exercésen positionnant des panneaux calorifuges près de sa face arrière, comme indiqué à la figure 6. Les re- froidisseurs 21, munis, d'un revêtement, sont placés enface des surfaces de la feuille, à la base de celle-ci, et les pan- neaux calorifuges 34, 41 ou 43 sont suspendus à proximité de la face avant, comme décrit plus haut. Un refroidisseur clan- nique 46, pour cylindre de déflexion, s'étend en travers de la chmbre d'étirage, en-dessous de l'organe de déflexion 25, afin d'absorber la chaleur de celui-ci et l'empêcher ainsi de se gauchir et pour contribuer à la maintenir à la température opératoire correcte.
Des panneaux calorifuges 47 sont suspen- dus sous l'organe de déflexion 25 ainsi qu'entre le refroidis- seur 46 et la feuille ou le ruban 17. Les panneaux 47 peuvent être d'une forme généralement similaire à celle des panneaux illustrés en 34, 41 ou 43 et être en un matériau résistant aux hautes températures, tel que le tissu de quartz, comme décrit précédemment.
On a aussi obtenu de bons résultats en empêchant le traînage de la feuille au moyen du panneau 47, formé d'une tôle d'acier inoxydable de 4,75 x 305 x 152,5 mm, positionné à 5 cm environ de la feuille, avec son axe longitudinal,, trans- vernal à celle-ci et son bord extérieur, à peu près au même niveau que l'extrémité intérieure du manchon moleté. Les pan- neaux 34 peuvent être ensuite manipulés en les enroulant sur la tringle 35, pour assurer les conditions opératoires optima- les.
En contrôlant la température du ruban de verrs conformément à la présente invention, on peut virtuellement éliminer la traînée sur l'organe de déflexion, dans des zones localisées, résultant d'un refroidissement irrégulier. En conséquence, la
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rendement en verre acceptable est considérablement accru, ce qui permet de réaliser de substantielles économies, tant en ce qui concerne la verre mime que la manutention..
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B E Y N D I C A T I 0 ! S .
1. Procède de fabrication de verre en feuille, dans lequel un ruban de verre est étiré de manière continue, vers le haut, hors d'un bain de verre fondu, à travers une zone de formation, et dévié dans un plan essentiellement horizontal, autour d'un organe de déflexion dont il est séparé par une pellicule de fluide, caractérisé par le transfert de chaleur de la feuille nouvellement formée au-dessus de ce bain de métal fondu à une surface adjacente à cette feuille, maintenue à une température relativement élevée, inférieure A la température de celle-ci, et l'évacuation de la chaleur de cette surface à une vitesse suffisante pour la maintenir à
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