Procédé pour la fabrication électrique de verre, et installation pour la mise en aeuvre du procédé. Les fours de verrerie à bassin actuelle ment utilisés dans la pratique sont, pour la plupart, quel que soit leur mode de chauf fage, formés de zones dans lesquelles s'effec tuent, respectivement, la fusion des matières chargées, l'affinage du verre et son refroidis sement en vue de sa. délivrance aux organes de travail, cueilleurs ou machines.; ces zones sont appelées, respectivement, les zones de fusion, d'affinage et de travail.
Ces zones sont soit en communication com plète entre elles et, dans ce cas, présentent des températures différentes dans des fours d'un seul tenant, soit délimitées par des bar rages flottants ou fixes. De toute façon, les courants de convection dus au refroidisse ment provoqué par les parois et par les diffé rences de température entre les trois zones., ainsi que les courants, dus à l'apport des matières et à l'épuisement du verre par des cueilleurs ou machines, provoquent des: mou vements d'aller du verre de la zone de fusion à la zone de travail et des mouvements de retour de la zone de travail vers la zone de fusion en passant par la zone d'affinage;
ces mouvements de flux et de reflux du verre s'appliquent, par unité de temps, à une quan tité de matières beaucoup plus grande que celle qui est épuisée par les, cueilleurs ou machines et qui est compensée par l'apport de nouvelles matières soumises à la fusion.
On a donné jusqu'ici aux zones d'affi- na.ge et de travail des dimensions importantes par rapport à celles de la zone .de fusion, car on considérait jusqu'ici que le verre ne peut s'affiner que dans des bassins dans les quels il est en masse importante avec une surface de contact, étendue et dégagée de mousse, avec l'atmosphère chaude qui le sur monte, et cela quel que soit le mode de chauffage employé. On considérait, en effet, que l'affinage exige un cheminement hori zontal du verre pendant une durée assez longue.
On connaît également déjà des fours avec bassin d'affinage distinct du bassin de fu- lion; mais, dans ces fours, l'affinage a lieu également par un cheminement du verre en surface, et il se produit également une stagna tion d'assez longue durée, d'une grande masse de verre dans le bassin d'affinage.
En effet, dans ces fours à grande masse de verre, soumise à des mouvements circu latoires intenses et présentant une grande surface de contact avec l'atmosphère, on cherche à éviter que le verre bulleux par vienne vers des zones où, la température étant moindre, il ne peut plus être affiné et où, du fait des courants jouant dans la masse de verre, celui-ci risque d'être entraîné dans cet état non affiné, vers les organes de tra vail. C'est pourquoi on a toujours recom mandé et considéré nécessaire, jusqu'à pré sent, d'avoir toujours,, à l'extrémité de la.
zone d'affinage et entre celle-ci et .la zone de travail, une surface étendue de verre chaud et tranquille, exempt de bulles et formant miroir. L'invention comprend un procédé pour la fabrication électrique de verre, carac térisé en ce que l'on fait arriver par un dé versoir le verre bulleux, fourni par un four de fusion distinct, à la partie supérieure d'une cellule de finition, dans une zone s'étendant pratiquement sur toute la section horizontale de la cellule-et de profondeur limitée et por tée par chauffage électrique à la tempéra ture élevée nécessaire pour l'affinage du verre, zone à partir de laquelle le verre,
rendu plus dense par dégagement de ses bulles ga- zeuses, descend dans la zone située immé diatement au-dessous de la précédente, où le verre affiné se rassemble et se refroidit et d'où il passe dans un compartiment d'extrac tion du verre, sans possibilité de retour dans la cellule de finition.
L'invention comprend aussi une installa tion pour la mise en oeuvre du procédé, carac térisée en ce qu'elle comporte un four de fu sion, une cellule de finition et un comparti ment d'extraction du verre, qui comprend un conduit vertical raccordé à un autre conduit horizontal aboutissant à au moins un feeder, le volume de la cellule de finition étant petit par rapport à son volume débité moyen,
et sa partie inférieure étant reliée au com partiment d'extraction par au moins un con duit horizontal de section réduite.
Il est décrit ci-après, à titre d'exemple, en référence au dessin ci-joint, une forme d'exécution de l'installation permettant lie réalisation du procédé que comprend l'inven tion, constituée par un four pour l'alimen tation de machines de verrerie au moyen de "feeders".
La fig. 1 est une vue en coupe verticale longitudinale axiale de ladite forme d'exé- cutïon suivant la, ligne 1-1 de la fig. 2, et la fig. ? est une coupe horizontale sui vant la ligne 2-2 de la, fig. 1.
Le verre bulleux ou pâteux, venant d'un four de fusion a, arrive, en s'écoulant sur un seuil ou déversoir b, dans la partie supérieure d'une cellule de finition c; celle-ci est cons truite sous forme d'un bassin, distinct du bassin de fusion et dont les parois cl, la sole c2 et la. voûte c3 sont complètement exposées extérieurement à. l'air libre, de sorte que cette cellule est convenablement refroidie.
Dans la partie supérieure de la cellule c sont disposées, des électrodes d, <I>d,</I> en forme de barres horizontales, complètement immer gées dans le bain de verre et destinées à por ter rapidement celui-ci, par effet Joule, à. la. température élevée nécessaire pour l'affinage du verre.
Le verre affiné, rendu plus dense par le dégagement des. bulles gazeuses qu'il renfer mait, descend dans la partie inférieure de la. cellule c, d'où il s'écoule, saxes stagner dans la cellule, par un conduit horizontal e de sec tion transversale réduite, dans un comparti ment d'extraction qui comprend un conduit vertical f raccordé à. un autre conduit hori zontal g aboutissant à un ou plusieurs feeders la..
Les matières servant à la fabrication du verre sont, dans le four de fusion a, qui peut être un four à chauffage à flammes ou élec trique, soumises à une opération de préfu- sion et amenées ainsi sous forme de verre bulleux, pouvant éventuellement être sous forme de pâte visqueuse et pouvant même contenir des parties notables non fondues; la seule condition imposée à ces matières, à leur sortie du four de fusion, est de pouvoir être transférées par un courant d'alimentation à sens unique, en passant par le seuil ou -déver soir b, à la cellule de finition c qui termine la préparation du verre et le délivre aux or ganes ou appareils d'utilisation.
La cellule de finition a pour rôle: a) de parfaire éventuellement la fusion, d'affiner et d'homogénéiser la. matière venant du four de fusion, en un mot de "finir" le verre pour le délivrer aux appareils d'utili sation; b) de séparer le verre fini du verre en préparation, en empêchant, d'une part, le verre fini de revenir dans les zones où se font la. fusion et la finition et où il pourrait être souillé par les parties de verre dont la préparation n'est pas terminée, et en empê chant, d'autre part, le verre en préparation de gagner directement les organes ou appa reils d'utilisation.
La zone d'affinage proprement dite, à la partie supérieure de la cellule de finition, est, par exemple, portée à la température élevée d'affinage au moyen des électrodes d. complètement immergées dans le bain de verre.
Il se forme ainsi dans le verre, au niveau des électrodes et sous la surface du bain, une nappe concentrée de température très. élevée en raison du fait que le courant a tendance à circuler par .le chemin le plus court entre les électrodes, en réchauffant le verre situé à. ce niveau, et que, la résistivité électrique du verre diminuant à mesure que sa température s'accroît, plus le verre situé au niveau des électrodes s'échauffe, plus il y passe de cou rant et plus il reçoit ainsi d'énergie; les par ties les plus chaudes du verre ont, d'autre part, tendance à remonter vers la surface en raison de leur plus faible densité.
Cette zone à. température élevée, locali sée en profondeur à. la. partie supérieure de la cellule de finition, est ainsi parcourue par des courants de brassage intense, dus à la convection locale. Cette zone ne peut être traversée de haut en bas que par du verre affiné et dense. Toute la partie de verre bulleux, arrivant au contact de cette zone, est dilatée, en raison de l'accroissement de température auquel elle est soumise, et elle est obligée de remonter à la surface du verre dans la cellule jusqu'à dégagement complet des bulles. La masse de verre en cours de finition et le verre fini sont ainsi nettement séparés.
Le verre dont l'affinage est terminé. et qui est devenu plus dense du fait du dégage ment des bulles gazeuses qu'il contenait, des cend alors dans la cellule et se rassemble dans la partie inférieure de celle-ci, en se refroidissant graduellement. La masse de verre rassemblée dans cette zone sert de ré serve d'homogénéisation et s'oppose à l'éta blissement de courants de convection entre la.
zone d'affinage et la zone où s'alimentent les appareils d'utilisation, cette zone faisant partie du compartiment d'extraction.
De cette partie inférieure de la cellule de finition, le verre fini est immédiatement soutiré et passe, par un ou des conduits e, f, g, de section relativement réduite, aux appa reils d'utilisation. Ces conduits reliant la cellule de finition aux appareils d'utilisation, renforcent l'action de garde de la cellule en tendant à réduire, sinon à supprimer com plètement, la formation de courants, de con vection qui pourraient ramener le verre fini vers la zone chaude située en amont, à la partie supérieure de la cellule de finition.
Il ne subsiste ainsi, en dehors des courants locaux violents de brassage et de convection. qui se développent dans la partie supérieure de la cellule de finition ou zone d'affinage proprement dite, qu'un courant descendant continu, traversant la cellule de finition et emportant vers l'aval la quantité de verre débité par l'installation; en raison de la faible section horizontale de la. cellule, ce courant est pratiquement uniforme dans toute la section.
On pourrait craindre que la nécessité de réduire la section de la. cellule de finition, pour réduire les courant de con vection venant de l'aval, soit en contradiction avec la nécessité de ne pas entraîner, par le mouvement de descente accéléré par la faible section de la cellule de finition, le verre en préparation situé à la partie supérieure de celle-ci.
Il n'en est rien, car cette partie supé rieure de la cellule est portée à une tempé- rature suffisamment élevée pour réaliser l'affinage du verre en un temps très court et, d'autre part, il ne peut pas passer de verre encore bulleux, c'est-à-dire non affiné, dans la partie inférieure de la cellule.
Les conduits ou parties de l'installation, faisant suite à la cellule de finition, sont de section transversale et de volume relativement réduits et ne constituent pas la zone d'homo- généisation et de repos du verre, mais servent à amener le verre, dont le travail d'affinage est achevé dans la cellule de finition, à la température appropriée aux appareils d'utili sation;
le refroidissement du verre, déjà pro duit en grande partie à la partie inférieure de la cellule de finition, jusqu'à la tempéra ture convenant aux appareils d'utilisation, s'achève dans ces conduits reliant ceux-ci à la cellule de finition.
La section horizontale de la cellule de finition est déterminée en premier lieu par la nécessité de recevoir le verre bulleux ou pâteux, passant sur le seuil ou déversoir entre le four de fusion et la cellule de finition, et de placer les électrodes de manière à per mettre le développement de la température d'affinage dans la partie supérieure de la cellule de finition. En second lieu,
on doit faire en sorte que les dimensions de cette section de la cellule restent dans des limites telles que le travail d'affinage s'effectue uni formément sur toute la section. Ce résultat est atteint lorsqu'on constate que la surface du verre à la partie supérieure de la cellule reste, pour un tirage donné de verre, cons tamment recouverte de mousse due au déga gement des bulles de gaz.
On peut réaliser dans cette cellule, isolée de la zone de fusion, une température telle que le verre est affiné dans des conditions de rapidité non atteintes jusqu'ici dans les fours connus. A titre d'exemple, on peut réduire la sec tion transversale de la cellule de finition à 1 m\ pour une quantité de verre affiné, extra-blanc, égale à 7-8 tonnes par 24 heures, fournie aux appareils d'utilisation. Le volume total de la. cellule de finition et des conduits reliant celle-ci aux appareils d'utilisation représente, par exemple, le tiers environ de la quantité moyenne de verre extra-blanc, complètement affiné, délivrée en 24 heures aux appareils d'utilisation.
La cellule de finition ne contient donc qu'une masse de verre extrêmement réduite par rapport à celle qui est utilisée à débit quotidien égal, dans les bassins ou zones d'af finage des fours actuels. Mais, dans la cel lule de finition du verre, non seulement la masse de verre est très réduite par rapport à son débit, mais encore la surface de contact entre le verre chaud à la partie supérieure de la cellule de finition et l'atmosphère ga zeuse qui la surmonte est également très ré duite et, d'autre part, cette surface de con tact peut, contrairement à l'expérience et à l'opinion admises jusqu'à présent,
être entière ment couverte de mousse due au dégagement des bulles gazeuses du verre, sans que ces caractéristiques empêchent, bien au contraire, l'affinage parfait du verre en un temps très court.
La cellule de finition peut et doit de. préférence être construite comme un petit four à bassin isolé du four de fusion et com portant des parois, une sole et une voûte entièrement exposées extérieurement à l'air libre, de manière à faciliter leur refroidisse ment et leur conservation, malgré la tempé rature élevée à laquelle est soumis le verre que cette cellule contient. Cette indépendance de la cellule de finition par rapport au bas sin de fusion, jointe à sa section horizontale relativement réduite, permet d'obtenir un re froidissement pratiquement uniforme du verre dans le sens horizontal pendant tout son cheminement dans le sens vertical.
Le seuil ou déversoir entre le four de fusion et la cellule de finition, sur lequel passe d'ail leurs du verre dégrossi de fusion à tempéra- turc relativement basse, peut, dans ces condi tions, être facilement refroidi et conservé.
Comme conséquence des faibles dimen sions, tant en surface qu'en volume, de la cel lule de finition, la dépense d'énergie néces saire à l'affinage du verre est extrêmement réduite. Le verre qui doit alimenter la cel lule de finition peut être fondu dans les con ditions les plus favorables, sans que les con ditions de réalisation du chauffage pour l'affinage dans la cellule de finition et du refroidissement ultérieur du verre fini réagis sent sur la réalisation et la conduite du chauf fage dans le four de fusion, cette fusion pou vant ainsi être produite de manière entière ment indépendante.
La faiblesse de la dépense d'énergie né cessaire pour la finition du verre donne une grande souplesse dans le régime économique de l'installation, dont la production peut va rier largement sans que les dépenses relatives à l'affinage varient notablement.
D'autre part, la suppression presque to tale des. courants de convection, ainsi que la séparation assurée entre le verre fini et le verre en travail, permettent de faire varier dans de larges limites le débit de l'installa tion en verre fondu, délivré aux appareils d'utilisation, sans que la qualité de ce verre soit affectée par des changements de débit qui peuvent être brusques, C'est ainsi, à titre d'exemple, qu'une forme d'exécution de l'ins tallation selon l'invention a pu passer sans transition d'un débit égal à la moitié du dé bit maximum, à ce débit maximum, puis, après deux journées,
de fonctionnement à ce débit, revenir aux trois-quarts du débit maxi mum, sans que la qualité du verre délivré aux appareils d'utilisation ait été influencée par ces variations brusques de débit.
En outre, le verre est fourni aux appareils d'utilisation sans que les courants d'aller et de retour, qui se produisent nécessairement dans sa masse, mais qui se localisent dans un espace beaucoup plus réduit que dans les bassins d'affinage ordinaires, puissent ris quer de provoquer des juxtapositions, dans une même quantité ou paraison délivrée aux machines d'utilisation, de parties de verre fondu présentant des compositions différentes. On sait que, dans les fours à bassin dans les quels on produit, par les procédés actuelle ment connus, du verre fondu, et particulière ment du verre teinté, les courants de verre de l'avant vers l'arrière et de l'arrière vers l'avant du bassin provoquent,
dans le cas d'une variation dans les quantités de verre prélevées par les cueilleurs ou machines d'uti lisation, ou dans le cas de modifications acci dentelles dans. le régime de chauffe, des mé langes da parties de verre présentant des compositions ou natures différentes; ces mé langes, à leur tour, provoquent des défec tuosités graves, ou des casses des objets fabri qués avec les paraisons ou quantités de verre fondu non homogènes ainsi utilisées.
Cet in convénient est évité par la phase d'affinage effectuée dans la cellule de finition de l'ins tallation décrite, grâce à la localisation des courants de verre dans une zone d'affinage très réduite.
On peut en outre prévoir une forme d'exé cution de l'installation dans laquelle un même four de fusion alimente plusieurs cellules de finition; dans chacune de celles-ci, on peut ajouter un colorant approprié, qui se mélange au verre dans l'opération d'affinage et qui ne réagit pas sur la masse d'alimentation contenue dans le four de fusion. On. peut donc produire, à partir d'un four de fusion unique, des verres de couleurs différentes.
On peut également modifier la composi tion du verre par une ou des additions dans la cellule de finition. Il est à remarquer que la rapidité d'écoulement du verre, dans la partie supérieure de la cellule de finition, évite la réaction des électrodes sur les colo rants ou autres matières ajoutées au verre dans cette cellule de finition.
On peut aussi, en utilisant plusieurs cel lules de finition alimentées par un four de fusion unique, conduire chacune des cellules de finition avec un régime de température approprié à une fabrication particulière, sans que les opérations dans ces cellules réagissent les unes sur les autres. On a donc ainsi la. possibilité de fabri quer, à partir d'un four de fusion unique, des objets de natures différentes sans que les nécessités de fabrication des uns viennent influencer sur les possibilités de fabrication des autres. Les objets fabriqués peuvent être non seulement de natures, mais de couleurs différentes.
Bien entendu, on pourrait prévoir des formes d'exécution de l'installation dans les quelles le chauffage serait réalisé par d'au tres moyens électriques, par exemple par induction, permettant de localiser la chaleur développée dans la masse de verre dans la. partie supérieure et, pratiquement, dans toute la section horizontale de la cellule de fini tion.