Procédé pour la fabrication de verre bulleux et appareillage pour la misé en oeuvre de ce procédé. La présente invention, due à la collabo ration de 1VI. Ivan Peyches, comprend un pro cédé de fabrication de verre bulleux, dit verre multicellulaire ou verre mousse, et un appa reillage pour la mise en #uvre de ce procédé.
Le procédé que comprend l'invention con- siste. à provoquer la formation de bulles dans un bain de verre par l'action d'une, surchauffe réalisée dans. ce bain au voisinage de la paroi d'un élément chauffant immergé dans celui- ci. De préférence, cette surchauffe est réalisée de telle façon que l'élévation de température qu'elle produit dans le verre aille en décrois sant à partir de la paroi dudit élément.
On constate alors que des bulles gazeuses pren nent naissance dans le verre qui est au con tact de la paroi :de l'élément et que ces bulles s'élèvent et viennent se rassembler dans. une zone supérieure du bain, dans des conditions telles que, à l'endroit où ces bulles se rassem- blent, l'on obtient un verre chargé de bulles qui sont de dimensions pratiquement identi ques et sont réparties très régulièrement dans la masse.
On peut expliquer ce résultat en observant que chaque bulle, qui prend naissance au contact de la paroi de l'élément, se trouve, dès ce moment, soumise, d'une part, à une force ascensionnelle qui tend à la détacher de cette paroi et, d'autre part, à une force capillaire qui la maintient au contact de celle-ci. Quand la bulle grossit, au contact de la paroi, la force ascensionnelle croît plus rapidement que la force capillaire.
Les deux forces arrivent à s'équilibrer pour un certain diamètre atteint par la bulle, de sorte que., -dès que .ce diamètre est dépassé, la bulle se détache de la. paroi. Les diverses bulles qui s'élèvent dans le bain ont donc des diamètres pratiquement égaux. Par suite, lorsque ces bulles se rejoignent successivement et se grou pent suivant les lois de la capillarité, elles constituent en raison de leur égalité un ré seau régulier dans la masse du verre.
Le procédé présente l'avantage de ne pas exiger de composition spéciale de verre et de pouvoir être utilisé en combinaison avec cer tains procédés de fusion connus, sans qu'il soit nécessaire de prévoir d'organes particu liers. Il permet, d'autre part, l'évacuation aisée du produit fabriqué. Le verre bulleux et surchauffé s'élève en effet de lui-même dans le bain environnant en créant un circuit sur lequel il est facile de disposer, à l'endroit con venable, des organes appropriés de prélève ment.
L'appareillage que comprend aussi l'in vention, pour la mise en oeuvre du procédé, comporte au moins. un élément chauffant pré sentant une surface de chauffe, cet élément étant, par exemple, un résistor, un tube à flapmes ou autres, .disposé dans un récipient destiné à contenir du verre fondu et de ma nière à être immergé :dans le verre.
Dans une mise' en oeuvre particulière du procédé, suivant laquelle on élabore le verre au four électrique en mettant en oeuvre l'effet Joule dans .la masse pour le chauffage du bain, ,on. peut utiliser. les.. électrodes,
pour pro duire la surchauffe de la gaine de verre qui las entoure si leur .diamètre a7 été prévu suf fisamment faible, pour que l'énergie dévelop pée à leur voisinage ,immédiat par unité de volume ait une valeur assez élevée. On a ob tenu en pratique de bons résultats avec une densité d'énergie :de l'ordre de 2 à 3 watts par cm3 .de verre.
Le verre bulleux obtenu peut être re cueilli parles divers: procédés habituels, mais on peut aussi, dans une mise en oeuvre parti culière .du procédé, utiliser un tube vertical pénétrant dans le bain de verre par le fond du récipient et débouchant sous la surface libre, dans la partie supérieure du bain où se rassemble le verre bulleux.
Ce tube peut être éventuellement réglable en hauteur. Le prélèvement peut être effectué d'une manière continue -ou par .intermittence en réglant l'écoulement du verre bulleux dans le tube au moyen d'un dispositif permettant d'obturer :celui1ci plus ou moins complète ment.
Dans -le but :de faciliter le prélèvement du verre bulleux, la surchauffe du verre peut être réalisée dans la partie du bain qui est en contact avec .la paroi extérieure du tube- de prélèvement.
A .cet :effet, celui-ci peut, par exemple, jouer le rôle d'une électrode, tout au moins sur une partie de sa surface externe. - Le dessin annexé représente, à titre d'exemples; deux formes d'exécution -de l'ap pareillage, que comprend l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe d'une première forme d'exécution de cet appareil- lage-.
La fig. 2 est un:g vue en plan d'une se cônde forme d'exécution de cet appareillage, dans laquelle le verre bulleux est produit -au voisinage .de la paroi. extérieure d'un tube de prélèvement, celui@ci jouant le rôle d'élec trode sur une partie de sa surface extérieure.
La fig. 3 est une vue :en élévation-coupe, selon le plan x-x de la fig. 2.
Dans la fig. 1, on a représenté, en 1, des électrodes :de petit diamètre destinées au chauffage dû verré par effet Joule -dans la masse.
Le verre bulleux 2, produit par surchauffe du bain au contact des électrodes, s'élève dans la masse environnante et se rassemble dans la partie supérieure 3 de la- zone qui est hachurée sur la figure.
Il se déverse alors dans un tube vertical 4 pénétrant par le fond 5 :de lw cuve 6 et débouchant sous la sur face libre du bain dans la région supérieure où se réunit le verre bulleux. Ce tube de pré lèvement 4 peut être obt-#tré. par un dispositif approprié 7; permettant de régler et d'arrêter l'écoulement du verre bulleux.
Il est à remarquer que, pour réaliser la surchauffe, on pourrait utiliser, au lieu des électrodes, !des corps chauffants, semblable- ment disposés, par exemple des résisto.rs, des tubes à flammes, -etc.
Dans l'\appareillage des fig. 2 et 3, cons- titue par un four électrique alimenfé par trois électrodes en courant triphasé, 8 et 9 sont deux électrodes :de fusion; 10 et 11 est une électrode double de surchauffe du bain. Les deux électrodes de fusion ont un diamètre re- lativement grand.
L'électrode double .de sur chauffe est constituée par une petite partie de la surface de deux tubes de prélèvement 12 et 13. L'enfournement des matières vitri- fiables a lieu dans les régions 1:4 et 15.
Le verre fondu passe par des. orifices <B>16</B> et 17, situés dans la région inférieure du bain, et parvient ensuite -dans les compartiments 18 et 19 où il se surchauffe au voisinage de l'élzctrode double 10 et 11. Le verre bulleux s'élève dans ces compartiments. et il est re cueilli par les. tubes de prélèvement 12 et 13.
Ceux-ci peuvent être .obturés par des dispo sitifs quelconques, tels que celui représenté en 20, permettant le réglage et l'arrêt de l'éco:
uleanent du verre bulleux. Dans le but d'éviter -l'affaissement des bulles pendant le début .du refroidissement ou de les dilater pour l'obtention d'un pro duit très léger, on peut soumettre la parai- son à l'action d'une certaine dépression, im médiatement après soutirage.
On peut ajouter à l'effet de surchauffe di verses autres actions susceptibles de provoquer, pour leur part, un dégagement .de bulles. Ces actions peuvent être notamment: l'électrolyse du verre en courant de fré quence suffisamment basse ou même nulle, ce courant pouvant éventuellement se confondre avec celui qui assure le :chauffage du bain ou être un courant auxiliaire; une action chimique provoquée par la nature de la paroi de l'élément produisant la surchauffe;
une action physique telle que l'injection d'un gaz ou d'une vapeur dans le verre à travers la paroi de l'élément produisant la surchauffe.
Process for the manufacture of bubbling glass and apparatus for implementing this process. The present invention, due to the collaboration of 1VI. Ivan Peyches, includes a process for manufacturing bullous glass, called multicellular glass or foam glass, and a device for implementing this process.
The process which the invention comprises consists of. to cause the formation of bubbles in a glass bath by the action of an overheating carried out in. this bath in the vicinity of the wall of a heating element immersed therein. Preferably, this overheating is carried out in such a way that the rise in temperature which it produces in the glass decreases from the wall of said element.
It is then observed that gas bubbles originate in the glass which is in contact with the wall of the element and that these bubbles rise and come together in. an upper zone of the bath, under conditions such that, at the place where these bubbles gather, a glass loaded with bubbles is obtained which are of practically identical dimensions and are distributed very regularly in the mass.
We can explain this result by observing that each bubble, which originates in contact with the wall of the element, is, from this moment, subjected, on the one hand, to an upward force which tends to detach it from this wall. and, on the other hand, to a capillary force which maintains it in contact with it. When the bubble grows, in contact with the wall, the upward force increases more rapidly than the capillary force.
The two forces manage to equilibrate for a certain diameter reached by the bubble, so that., -As soon as this diameter is exceeded, the bubble is detached from the. wall. The various bubbles which rise in the bath therefore have practically equal diameters. Consequently, when these bubbles come together successively and group together according to the laws of capillarity, because of their equality, they constitute a regular network in the mass of the glass.
The process has the advantage of not requiring any special glass composition and of being able to be used in combination with certain known melting processes, without it being necessary to provide special members. It allows, on the other hand, easy evacuation of the manufactured product. The bubbling and superheated glass in fact rises by itself in the surrounding bath, creating a circuit on which it is easy to place, in the appropriate place, the appropriate sampling devices.
The apparatus which the invention also comprises, for implementing the method, comprises at least. a heating element having a heating surface, this element being, for example, a resistor, a tube with flaps or the like, .disposed in a receptacle intended to contain molten glass and so as to be immersed: in the glass.
In a particular implementation of the process, according to which the glass is produced in an electric oven by using the Joule effect in the mass for heating the bath,,. can use. the .. electrodes,
to produce the overheating of the glass sheath which surrounds them if their .diameter has been provided sufficiently low, so that the energy developed in their vicinity, immediate per unit of volume, has a sufficiently high value. Good results have been obtained in practice with an energy density: of the order of 2 to 3 watts per cm 3 of glass.
The bullous glass obtained can be collected by the various: usual methods, but it is also possible, in a particular implementation of the method, to use a vertical tube entering the glass bath through the bottom of the container and opening below the surface. free, in the upper part of the bath where the bubbling glass gathers.
This tube can optionally be adjustable in height. Sampling can be carried out continuously - or intermittently by regulating the flow of the bullous glass in the tube by means of a device making it possible to seal: the latter more or less completely.
With the aim of: facilitating the removal of the bubbling glass, the superheating of the glass can be carried out in the part of the bath which is in contact with the outer wall of the sampling tube.
A .cet: effect, it can, for example, play the role of an electrode, at least on a part of its external surface. - The appended drawing represents, by way of examples; two embodiments of the apparatus, which the invention comprises.
Fig. 1 is a sectional view of a first embodiment of this apparatus.
Fig. 2 is a: g plan view of a second embodiment of this apparatus, in which the bubbling glass is produced in the vicinity of the wall. exterior of a sampling tube, the latter playing the role of an electrode on part of its exterior surface.
Fig. 3 is a view: in sectional elevation, along the x-x plane of FIG. 2.
In fig. 1, there is shown, at 1, electrodes: of small diameter intended for heating due to the Joule effect -in the mass.
The bullous glass 2, produced by overheating the bath in contact with the electrodes, rises in the surrounding mass and collects in the upper part 3 of the zone which is hatched in the figure.
It then pours into a vertical tube 4 penetrating through the bottom 5: of the tank 6 and emerging under the free surface of the bath in the upper region where the bubbling glass meets. This pick-up tube 4 can be obtained. by an appropriate device 7; making it possible to regulate and stop the flow of the bubbling glass.
It should be noted that, in order to achieve the superheating, one could use, instead of the electrodes, heating bodies, similarly arranged, for example resistors, flame tubes, -etc.
In the apparatus of fig. 2 and 3, consisting of an electric furnace supplied by three electrodes with three-phase current, 8 and 9 are two electrodes: melting; 10 and 11 is a double bath overheating electrode. The two fusion electrodes have a relatively large diameter.
The double overheating electrode is formed by a small part of the surface of two sampling tubes 12 and 13. The batching of the vitrifying materials takes place in regions 1: 4 and 15.
The molten glass goes through. orifices <B> 16 </B> and 17, located in the lower region of the bath, and then reaches the compartments 18 and 19 where it overheats in the vicinity of the double electrode 10 and 11. The bubbling glass s' pupil in these compartments. and it is picked up by them. collection tubes 12 and 13.
These can be closed by any devices, such as that shown at 20, allowing the adjustment and stopping of the eco:
uleanent of the bullous glass. In order to avoid the collapse of the bubbles during the onset of cooling or to expand them to obtain a very light product, the parai- son can be subjected to the action of a certain depression. , im immediately after racking.
Various other actions may be added to the overheating effect which may cause, for their part, a release of bubbles. These actions can be in particular: the electrolysis of the glass with a current of sufficiently low or even zero frequency, this current possibly being confused with that which ensures the: heating of the bath or be an auxiliary current; a chemical action caused by the nature of the wall of the element producing the overheating;
a physical action such as injecting a gas or vapor into the glass through the wall of the element producing the superheat.