Procédé pour la fusion continue de mélanges vitrifiables et l'affinage du verre formé par chauffage électrique, et four pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait que l'élaboration d'un verre homo gène par l'action de la chaleur sur un mé lange vitrifiable comprend deux opérations principales, savoir: d'une part, la fusion au cours de laquelle les matières du mélange fondent, se combinent et se dissolvent réci proquement et, d'autre part, l'affinage au cours duquel le verre s'homogénéise par 1e dégagement des bulles et par des échanges entre couches de compositions chimiques dif férentes.
Il est connu de fondre d'une manière con tinue des mélanges vitrifiables et affiner le verre formé da-ns@ un four comprenant au moins deux enceintes juxtaposées qui com muniquent entre elles à leur partie inférieure et dont la première sert au moins à la. fu sion des mélanges introduits à sa partie supé rieure, tandis que la seconde sert au moins au cueillage du verre affiné, à sa partie supé rieure, en chauffant les matières traitées au moyen de courants électriques circulant entre des électrodes qui sont plongées dans ces ma tières et qui sont légèrement inclinées sur la verticale de manière à converger vers le bas.
L'invention comprend un procédé de ce genre utilisant un four dont une enceinte au moins est munie d'électrodes, ces électrodes étant déplaçables en hauteur, pour permettre de régler à volonté le niveau de la région la plus chaude du bain de verre, située à l'extré- mité inférieure des électrodes où elles sont le plus rapprochées l'une de l'autre.
L'invention comprend encore un four pour la. mise en oeuvre de ce procédé compre nant au moins deux enceintes juxtaposées qui communiquent entre elles à leur partie infé rieure, et dont la première sert au moins à la fusion des matières vitrifiables, et une autre sert au moins au cueillage du verre affiné, l'une au moins de ces enceintes étant munie d'électrodes de chauffage légèrement inclinées sur la verticale de manière à con verger vers le bas. Ce four est caractérisé par le fait que les électrodes sont guidées de ma nière à pouvoir se déplacer à volonté dans des supports munis de moyens de refroidis sement.
Le nombre des enceintes du four peut être limité à deux, dont la première seule est mu nie d'électrodes pour effectuer la fusion et l'affinage du verre, qui est cueilli dans la deuxième enceinte. Les mélanges vitrifiables, chargés à la partie supérieure de la, première enceinte, fondent progressivement en com mençant par leurs couches inférieures.
Au fur et à mesure de la fusion, les parties fon dues descendent dans l'espace compris entre les électrodes et les parois de l'enceinte; il se produit ainsi dans le bain de fusion, un double courant vertical, c'est-à-dire un cou rant descendant autour des électrodes et un courant ascendant entre celles-ci, l'affinage du verre commençant par l'expulsion des bulles gazeuses pendant le trajet ascendant que suit le bain de fusion entre les électrodes.
L'affinage est achevé dans cette même enceinte au-dessous de la région la plus chaude, qui coïncide avec le bas des élec trodes, le verre dépouillé de ses bulles des cendant dans le fond de l'enceinte jusqu'au. canal de communication qui le conduit dans la deuxième enceinte calorifugée où il s'élève de manière qu'on puisse l'extraire au niveau supérieur de celle-ci.
Lorsque la composition du verre est plus dure, et lorsque le verre exige un affinage prolongé, celui-ci peut s'achever dans une deuxième enceinte constituée comme la pre mière et munie comme elle d'électrodes légè rement inclinées sur la verticale, de manière à être plus rapprochées .les unes des autres à leur partie inférieure et déplaçables en hauteur.
Dans ce cas, le verre fondu passe du fond de la première enceinte dans le fond de la deuxième où il s'élève dans la partie centrale, comprise entre les électrodes pour redescendre le long des parois.
Le four est ainsi constitué par deux en ceintes qui sont munies chacune d'électrodes, le verre étant cueilli, après affinage, dans une zone de la deuxième enceinte délimitée par un barrage. ' Le four peut aussi comporter plusieurs enceintes munies d'électrodes pour la fusion des mélanges vitrifiables, communiquant toutes avec une même enceinte qui est munie d'électrodes pour l'affinage du verre formé, et dans laquelle un barrage délimite un com partiment de cueillage.
Ces dispositions présentent les avantages suivants: Dans le cas où la fusion et l'affinage sont effectués dans la première enceinte, le réglage du niveau de la région la. plus chaude du bain de verre, joint à celui de la tempé rature de cette région, permet de fixer, pour chaque composition de verre, la proportion convenable entre les dimensions des deux zones situées au-dessus et au-dessous de l'extrémité inférieure des électrodes,
de telle manière que l'affinage soit achevé au-dessus du canal de communication des deux enceintes et que le verre affiné pénètre dans ce canal à la température voulue pour être assez chaud au niveau supérieur de la deuxième enceinte où s'effectue le cueillage.
Dans le cas où l'affinage est effectué dans la deuxième enceinte, le réglage des ni veaux des régions les plus chaudes dans les deux enceintes, joint à celui des températures de ces. régions, permet d'assurer, dans la pre mière, la fusion complète des mélanges vitri- fiables au-dessus du canal de communication et dans la deuxième l'achèvement de l'affi nage jusqu'au barrage qui protège la zone de cueillage; il procure en outre la tempéra ture du verre convenable pour le cueillage.
Dans les deux cas, les mouvements qui se produisent entre les différentes couches du bain de verre, par suite de la concentration de la chaleur dans les couches internes, sont réglés de manière à produire un brassage con tinu et énergique qui accélère la fusion des mélanges vitrifiables et l'affinage du verre formé, ce qui augmente le rendement du four et améliore la qualité du verre.
Le dessin annexé représente, schématique ment et à titre d'exemple, plusieurs modes de réalisation du four pour la mise en #uvre du procédé spécifié ci-dessus.
La fig. 1 est une coupe verticale longi tudinale axiale d'un four comprenant une enceinte de fusion et d'affinage et une en ceinte de cueillage.
La fig. 2 est une vue en plan avec coupe partielle suivant la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe verticale longitu dinale axiale d'un four comprenant une en ceinte de fusion et une enceinte d'affinage avec une zone de cueillage.
La fig. 4 est une vue en plan avec coupe horizontale faite sensiblement suivant la ligne IV-IV de la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en plan avec coupe partielle d'un four comprenant trois enceintes de fusion combinées- avec une enceinte unique d'affinage qu'elles alimentent, enceinte d'af finage qui est suivie d'un compartiment de cueillage.
La. fi-. 6, enfin, est une vue en élévation, c à plus grande échelle, avec coupe partielle verticale d'un support d'électrode.
Dans l'exemple de réalisation que mon trent les fig. 1 et 2, le four comporte une enceinte de fusion et d'affinage 1 dont la i partie inférieure est reliée par un canal 2 à une enceinte de cueillage 3 comportant des ouvreaux de cueillage 4. Le canal 2 et l'en ceinte de cueillage 3 sont convenablement isolés ou calorifugés à l'aide d'une couche appropriée 3'. A la partie supérieure de l'en ceinte de fusion 1 se trouve le tas de matières vitrifiables. A qui se trouve au-dessus de la zone de fusion B.
Les électrodes 5, qui plongent dans l'en ceinte 1, sont inclinées sur la verticale et convergent vers le bas de manière que la température aille en augmentant de haut en bas, cette température étant maximum à l'en droit (extrémités) où les électrodes 5 sont le plus rapprochées l'une de l'autre.
Dans cet exemple, on a, comme on le voit plus particulièrement sur la fig. 2, prévu trois électrodes 5 permettant l'alimentation du four à l'aide de courant triphasé.
Dans la variante de réalisation que mon trent les fig. 3 et 4, on a ajouté. à. l'enceinte de fusion 1 munie d'électrodes 5 qui plongent dans la masse A de matières vitrifiables, une enceinte d'affinage spéciale 7 comportant des i électrodes 5' également inclinées les unes par rapport aux autres sur la verticale, comme c'est le cas pour les électrodes 5. L'enceinte d'affinage 7 comprend une zone de cueillage 3 délimitée par un barrage 8. Dans cette va riante de réalisation, le canal 2, l'enceinte d'affinage 7 et la zone de cueillage 3 sont également calorifugés par une couche isolante appropriée 3'.
Le four selon l'invention peut également comporter, comme le montre notamment la fi-. 5, plusieurs enceintes de fusion l', 1", 1"', etc. ayant chacune ses électrodes de chauffage et reliées à une enceinte d'affinage commune 7' également munie de ses élec trodes de chauffage 5', cette enceinte d'affi nage unique comprenant un compartiment de cueillage 3 muni des ouvreaux habituels.
La partie supérieure de chaque électrode 5 (5', etc.) est, comme le montre la fig. 6, munie d'une poignée de manceuvre 10 per mettant de faire monter ou descendre l'élec trode, cette poignée étant isolée de l'électrode proprement dite grâce à un fourreau 11 en matière isolante interposée entre l'électrode et la poignée. Une pièce de connexion 12 permet de raccorder l'électrode à l'extrémité du câble d'amenée de courant 13.
A son entrée dans l'enceinte chauffante, l'électrode traverse un manchon de refroidissement 14 logé dans une banquette 15 du four, manchon qui est par couru par un courant d'eau amené par une tubulure 16 et évacué par une tubulure 17.
Sur les différentes figures du dessin, les courants de convection au sein du bain de verre sont indiqués par des flèches.
Il est évident que les exemples de réali sation du four selon l'invention, exemples dé crits ci-dessus et représentés sur le dessin annexé, ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif et que le four peut subir des modifications de détail sans que l'on s'écarte de l'esprit de l'invention. C'est ainsi, par exemple, que les dimensions et les formes des compartiments de cueillage varient suivant les exigences locales du service; les électrodes peuvent être disposées par groupes de deux pour l'emploi de courant monophasé; les organes de fixation et le support des élec trodes peuvent comporter des parties articu lées permettant de modifier l'inclinaison des électrodes dans le bain, etc.
Process for the continuous melting of vitrifiable mixtures and the refining of the glass formed by electric heating, and furnace for the implementation of this process. We know that the production of a homogeneous glass by the action of heat on a vitrifiable mixture comprises two main operations, namely: on the one hand, the melting during which the materials of the mixture melt, combine and dissolve reciprocally and, on the other hand, the refining during which the glass homogenizes by the release of bubbles and by exchanges between layers of different chemical compositions.
It is known to melt in a continuous manner vitrifiable mixtures and refine the glass formed da-ns @ a furnace comprising at least two juxtaposed enclosures which communicate with each other at their lower part and the first of which serves at least for the. fusion of the mixtures introduced at its upper part, while the second serves at least for picking the refined glass, at its upper part, by heating the treated materials by means of electric currents circulating between electrodes which are immersed in these ma thirds and which are slightly inclined on the vertical so as to converge downwards.
The invention comprises a method of this type using an oven at least one enclosure of which is provided with electrodes, these electrodes being movable in height, to make it possible to adjust the level of the hottest region of the glass bath, located at will. at the lower end of the electrodes where they are closest to each other.
The invention further comprises an oven for the. implementation of this method comprising at least two juxtaposed enclosures which communicate with each other at their lower part, and the first of which is used at least for the melting of the vitrifiable materials, and another serves at least for the picking of the refined glass, the 'at least one of these enclosures being provided with heating electrodes slightly inclined on the vertical so as to con verge downwards. This oven is characterized by the fact that the electrodes are guided in such a way as to be able to move at will in supports provided with cooling means.
The number of enclosures of the furnace can be limited to two, the first of which alone is provided with electrodes for melting and refining the glass, which is picked in the second enclosure. The vitrifiable mixtures, charged to the upper part of the, first enclosure, gradually melt, starting with their lower layers.
As the melting progresses, the dark parts descend into the space between the electrodes and the walls of the enclosure; a double vertical current is thus produced in the molten bath, that is to say a downward current around the electrodes and an upward current between them, the refining of the glass starting with the expulsion of the bubbles gaseous during the upward path that the molten bath follows between the electrodes.
The refining is completed in this same enclosure below the hottest region, which coincides with the bottom of the electrodes, the glass stripped of its bubbles from the ash in the bottom of the enclosure to. communication channel which leads it into the second thermally insulated enclosure where it rises so that it can be extracted to the upper level thereof.
When the composition of the glass is harder, and when the glass requires prolonged refining, this can be completed in a second enclosure formed like the first and provided like it with electrodes slightly inclined to the vertical, so to be closer .les to each other at their lower part and movable in height.
In this case, the molten glass passes from the bottom of the first enclosure into the bottom of the second where it rises in the central part, between the electrodes, to descend along the walls.
The furnace is thus formed by two enclosures which are each provided with electrodes, the glass being collected, after refining, in a zone of the second enclosure delimited by a barrier. The furnace can also include several enclosures provided with electrodes for melting the vitrifiable mixtures, all communicating with the same enclosure which is provided with electrodes for refining the glass formed, and in which a barrier delimits a picking compartment. .
These arrangements have the following advantages: In the case where the melting and refining are carried out in the first chamber, the adjustment of the level of the region la. warmer of the glass bath, together with that of the temperature of this region, makes it possible to fix, for each glass composition, the suitable proportion between the dimensions of the two zones located above and below the lower end electrodes,
in such a way that the refining is completed above the communication channel of the two enclosures and that the refined glass enters this channel at the temperature desired to be hot enough at the upper level of the second enclosure where the picking takes place.
In the case where the refining is carried out in the second chamber, the adjustment of the levels of the hottest regions in the two chambers, together with that of the temperatures of these. regions, ensures, in the first, the complete fusion of the vitrifying mixtures above the communication channel and in the second, the completion of refining up to the dam that protects the harvesting area; it also provides the glass temperature suitable for picking.
In both cases, the movements which take place between the different layers of the glass bath, as a result of the concentration of heat in the internal layers, are regulated in such a way as to produce a continuous and vigorous stirring which accelerates the melting of the mixtures. vitrifies and the refining of the formed glass, which increases the efficiency of the furnace and improves the quality of the glass.
The accompanying drawing shows, schematically and by way of example, several embodiments of the furnace for carrying out the process specified above.
Fig. 1 is a longitudinal axial vertical section of a furnace comprising a melting and refining chamber and a picking chamber.
Fig. 2 is a plan view partially sectioned along the line II-II of FIG. 1. FIG. 3 is a vertical longitudinal axial section of a furnace comprising a melting chamber and a refining chamber with a picking zone.
Fig. 4 is a plan view with horizontal section taken substantially along the line IV-IV of FIG. 3.
Fig. 5 is a plan view in partial section of an oven comprising three melting chambers combined with a single refining chamber which they feed, a fining chamber which is followed by a picking compartment.
The. Fi-. 6, finally, is an elevational view, c on a larger scale, with partial vertical section of an electrode support.
In the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the oven comprises a melting and refining chamber 1, the lower part of which is connected by a channel 2 to a picking chamber 3 comprising picking openers 4. The channel 2 and the picking chamber 3 are suitably insulated or heat-insulated using a suitable layer 3 '. At the top of the melting chamber 1 is the pile of vitrifiable materials. A which is above the fusion zone B.
The electrodes 5, which plunge into the enclosure 1, are inclined on the vertical and converge downwards so that the temperature goes by increasing from top to bottom, this temperature being maximum at the right (ends) where the electrodes 5 are closest to each other.
In this example, as can be seen more particularly in FIG. 2, provided three electrodes 5 allowing the supply of the furnace using three-phase current.
In the variant embodiment shown in FIGS. 3 and 4, we added. at. the melting chamber 1 provided with electrodes 5 which immerse in the mass A of vitrifiable materials, a special refining chamber 7 comprising i electrodes 5 ′ also inclined relative to each other on the vertical, as is the case for the electrodes 5. The ripening chamber 7 comprises a picking zone 3 delimited by a barrier 8. In this variant embodiment, the channel 2, the ripening chamber 7 and the picking zone 3 are also heat insulated by a suitable insulating layer 3 '.
The furnace according to the invention can also comprise, as shown in particular in fi-. 5, several fusion chambers l ', 1 ", 1"', etc. each having its heating electrodes and connected to a common refining enclosure 7 'also provided with its heating electrodes 5', this single refining enclosure comprising a picking compartment 3 provided with the usual openers.
The upper part of each electrode 5 (5 ', etc.) is, as shown in fig. 6, provided with a handle 10 allowing the elec trode to be raised or lowered, this handle being isolated from the electrode proper by virtue of a sheath 11 of insulating material interposed between the electrode and the handle. A connection piece 12 is used to connect the electrode to the end of the current supply cable 13.
On entering the heating chamber, the electrode passes through a cooling sleeve 14 housed in a bench seat 15 of the oven, which sleeve is run by a stream of water supplied by a pipe 16 and discharged by a pipe 17.
In the various figures of the drawing, the convection currents within the glass bath are indicated by arrows.
It is obvious that the exemplary embodiments of the furnace according to the invention, examples described above and shown in the appended drawing, are given only as an indication and are not limitative and that the furnace may undergo detailed modifications. without departing from the spirit of the invention. Thus, for example, the dimensions and shapes of the picking compartments vary according to the local requirements of the service; the electrodes can be arranged in groups of two for the use of single-phase current; the fasteners and the support of the electrodes may include articulated parts making it possible to modify the inclination of the electrodes in the bath, and the like.