<B>Procédé de production de fibres de matière minérale, notamment de fibres de verre,</B> <B>et appareil pour la réalisation de ce procédé.</B> La présente invention se rapporte à la production de fibres de matière minérale, notamment de fibres de verre, à l'aide d'un fluide gazeux soufflé de façon à étirer de minces filets de la matière fondue dans le sens général de leur écoulement.
Dans les systèmes d'étirage connus, en général le fluide gazeux est soufflé à une cer taine distance au-dessous de la filière; il se produit alors au-dessus du souffleur une dé pression ayant pour effet de mettre en mou vement de l'air atmosphérique ambiant qui contribue à l'entraînement des filets de ma tière sortant de la filière. Cet entraînement s'effectue ainsi en relation avec une baisse de pression (à partir de la pression atmosphé rique) en allant de la filière au souffleur.
Dans un autre système d'étirage, au lieu d'utiliser, pour la mi, e en vitesse du courant d'étirage, une baisse de pression partant de la pression atmosphérique, on part d'une pression supérieure à celle-ci en entourant le bloc-filière-réfractaire d'une atmosphère gazeuse sous pression qui s'exerce à la fois au-dessus du bain et autour de la sortie de la filière et qui entraîne les filets de matière en passant avec eux à travers un orifice étranglé débouchant à l'air libre.
La présente invention comprend un pro cédé de production de fibres en matière mi- nérale, caractérisé en ce que l'on étire de minces filets de la matière fondue sortant d'une filière au moyen d'un fluide gazeux sous pression dont on utilise toute l'énergie interne sous forme de vitesse, en le soufflant de façon à entraîner et étirer ces filets direc tement à leur sortie de la filière, par le canal d'une soufflerie convergente-divergente par lequel le courant d'étirage est précipité à une vitesse croissante, la longueur du divergent étant suffisante pour éviter des risques d'onde de choc. Ce procédé permet d'obtenir des rendements qui n'avaient pu être atteints par les procédés antérieurs.
Il est avantageux de créer, au-dessus du bain à fibrer une pression statique réglable à volonté, indépendamment de la pression du fluide gazeux de soufflage et, par consé quent, aussi élevée que l'on veut par rapport à celle-ci. On peut obtenir ainsi un relève ment de la pression sous laquelle les filets de matière à étirer s'écoulent hors de la filière, ce qui facilite grandement l'entraînement de ces filets par le canal de la soufflerie d'étirage.
En outre, au lieu d'être limité, pour la pres sion d'amenée du courant d'étirage au- dessous de la filière, par la nécessité de ne pas dépasser la pression d'écoulement du bain de matière, on est maître, en élevant celle-ci par l'accroissement de pression statique au- dessus du bain, d'augmenter à volonté la pression d'amenée du courant d'étirage.
Le fonctionnement de la soufflerie con- vergente-divergente (qui se distingue, d'une façon générale, par un accroissement continu de vitesse poussé au-delà du col, c'est-à-dire dans le divergent, toutes les baisses de pres sion se trouvant transformées en accroisse ments de vitesse) assure la mise en vitesse du courant gazeux avant son arrivée au contact des filets sortant de la filière et précipite à une vitesse accrue le courant d'étirage entraînant ces filets. On prolonge ce régime de grande vitesse d'étirage en prévoyant une longueur de divergent suffi sante pour éviter les risques d' onde de choc ,
phénomène se traduisant par un brus que abaissement de vitesse qui pourrait se produire dans le divergent, d'autant plus loin du col que la pression amont est plus élevée par rapport à la pression aval.
L'invention comprend aussi un appareil pour réaliser le nouveau procédé, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'amenée de fluide gazeux surpressé pour créer une surpression statique au-dessue du bain con tenu dans une filière, un système d'étirage formé par une paire de tuyères symétriques d'arrivée de fluide gazeux surpressé pour amener celui-ci de chaque côté des orifices de la filière, et un conduit de passage ménagé juste au-dessous de ces orifices et dont les parois forment convergent à leur partie supé rieure et divergent à leur partie inférieure,
celui-ci se prolongeant vers le bas par une jupe de longueur suffisante pour assurer la grande vitesse d'étirage en évitant les risques d'onde de choc.
Le dessin ci-joint représente, partie en élévation et partie en coupe verticale, et cela à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil que comprend l'invention, des tinée à la fabrication de fibres de verre.
Une filière 1, chauffée électriquement et entourée par un bloc réfractaire 2, reçoit du verre à fibrer et présente à sa partie infé rieure une rangée d'orifices la par lesquels le verre fondu s'écoule en minces filets. Une chambre 3 formée par l'espace situé au-dessus du bain est soumise à une surpression statique obtenue au moyen d'air surpressé qui est amené par une tuyauterie 4, à partir d'un ensemble surpresseur-collecteur (non repré senté), dans un conduit intérieur débouchant dans la chambre 3.
Grâce à ce dispositif, la surpression statique exerce sur le verre une poussée descendante très régulière, d'ail leurs réglable au moyen d'une vanne disposée sur la tuyauterie 4, alors qu'une surpression dynamique, qui serait créée, par exemple, au moyen de jets d'air frappant la surface supérieure du bain, provoquerait des bouil lonnements et des irrégularités dans la des cente du verre.
La filière est alimentée en éléments de verre à fondre, par exemple sous forme de billes, au moyen d'un dispositif de distribu tion à sas évitant toute libre communication avec l'atmosphère. Ce distributeur est cons titué par deux vannes 5 et 6 coulissant à la manière de tiroirs et permettant, en ouvrant d'abord la vanne supérieure 5 et fermant la vanne inférieure 6, puis en fermant la vanne 5 et ouvrant la vanne 6, de faire tomber à la cadence voulue les éléments à fondre dans le four, tout en assurant l'étanchéité néces saire.
Bien entendu, ce dispositif à tiroirs pourrait aussi bien être remplacé par un dis positif à barillet ou analogue.
Alors que l'ensemble filière-réfractaire décrit ci-dessus constitue un équipage inter changeable, la partie inférieure de l'appareil, dont la description va suivre, constitue une monture fixée à demeure. Tout l'appareil étant, bien entendu, rendu étanche à l'atmo sphère, on dispose ainsi d'une véritable boîte à air de montage très pratique et permettant en particulier de remplacer très facilement le bloc-filière au-dessus de la monture fixe.
Celle-ci comprend deux tuyères symé triques 7 par lesquelles l'air (ou autre fluide gazeux) surpressé, amené par des tuyauteries appropriées, à partir d'un collecteur central, est soufflé avec un débit égal et réglable, sur les deux côtés des filets de verre sortant de la filière, en suivant le trajet indiqué par les flèches f .
Les tuyères 7 présentent, de préfé rence, un profil délimité à sa partie inférieure par des parois sensiblement. horizontales, bien planes et lisses, de façon à amener sans remous ni tourbillons l'air surpressé au contact des filets de verre à étirer, et à permettre la mise en vitesse du courant gazeux, avant son passage à l'endroit des orifices de la filière, tout en évitant le refroi dissement de ceux-ci.
A l'aplomb des orifices de la filière, à une très faible distance (réglable à l'aide de vis ou autrement) au-dessous de ceux-ci, se pré sente un conduit de passage 8, dont la partie supérieure 8a forme convergent et la partie inférieure divergent, et par lequel sont pré cipités les filaments de verre qu'entraîne et étire l'air surpressé; ce conduit est formé par l'intervalle séparant deux parties d'un mors que présente la monture fixe, intervalle étroit. et réglable au moyen de vis 9 permet tant d'élargir ou de rétrécir plus ou moins la section du convergent avant le passage dans le divergent.
Les parois de celui-ci se prolongent vers le bas par une jupe 10 d'une longueur importante, formant avec les parois latérales une étroite enceinte trapé zoïdale qui constitue la partie inférieure de la soufflerie à la sortie de laquelle les fibres poursuivent leur chute jusqu'à un transpor teur ou support ajouré, où elles se déposent en nappe de façon continue.
La longueur de la jupe ainsi que son angle de divergence sont déterminés de telle sorte que le régime de fonctionnement de la soufflerie ainsi créée (dit régime supersoni que , dans le cas de l'air, parce que la vitesse du fluide dans le divergent dépasse la vitesse du son dans l'air), se distingue par un accrois sement continu de vitesse particulièrement bien assuré et prolongé grâce notamment à la longueur de la jupe, permettant de réaliser des vitesses d'étirage notablement plus éle vées que jusqu'ici et par suite des gains de production considérables.
Cet étirage à grande vitesse s'obtient même en n'utilisant que des pressions d'air remarquablement faibles, très inférieures a 0,2 kg1em2, ce qui représente une économie considérable par rapport à la technique connue; on a même l'avantage de pouvoir récupérer l'air sur pressé ayant servi à l'étirage, par exemple au moyen d'un ventilateur placé au-dessous du transporteur, et de profiter de l'énergie thermique emmagasinée pendant les phases de compression et d'étirage.
L'appareil représenté convient particu lièrement bien pour la production de fibres schappe très fines et relativement longues, servant à la, fabrication des mèches ou filés et produits textiles correspondants, par traction exercée sur un faisceau de ces fibres se déposant en couche mince sur le transpor teur.
Il va de soi que l'appareil représenté n'est qu'un exemple de réalisation particulier, et est susceptible de perfectionnements. C'est ainsi qu'il y aurait intérêt à remplacer la soufflerie à jupe divergente unique par une série de cônes de Venturi, correspondant cha cun à un orifice de la filière.
Pour se rappro cher de cette solution, on pourra adapter à la soufflerie, en combinaison avec une ou plusieurs paires de tuyères convergentes, une série de jupes formant divergents et présentant des surfaces latérales de conoïdes (engendrées par des droites s'appuyant, par leur extrémité inférieure, sur des segments de cercles horizontaux et, par leur extrémité supérieure, sur une droite horizontale paral lèle à la rangée d'orifices correspondants de la filière), chaque conoïde intéressant alors plusieurs orifices consécutifs.