Procédé pour éliminer les bulles qui s'introduisent dans le verre après son affinage et dispositif pour la mise en aeuvre du procédé La présente invention a pour objet un pro cédé pour éliminer les bulles qui s'introduisent dans le verre après son affinage, par suite de son contact avec les matériaux réfractaires qui constituent les parois de la cuve qui contient le verre pendant son conditionnement ther mique en vue de son travail, ainsi qu'un dis positif pour la mise en aeuvre de ce procédé.
On sait qu'à la fin de l'affinage le verre se trouve à une température trop élevée, c'est-à- dire présente une viscosité insuffisante, pour pouvoir être travaillé correctement par les ma chines. Au cours du processus de refroidisse ment, dénommé conditionnement thermique qu'il doit nécessairement subir pour devenir apte à être travaillé, les matériaux réfractaires qu'il baigne donnent naissance à des bulles qui sont d'autant plus indésirables que l'affinage a précédemment été plus poussé.
Le problème des bulles occasionnées par les matériaux réfractaires après l'affinage revêt une importance particulière dans le cas de la fabrication du verre étiré parce que le condi tionnement thermique, tel qu'il est encore pra tiqué actuellement, nécessite un contact par ticulièrement long avec des matériaux réfrac taires.
Jusqu'ici, on a considéré que le problème des bulles qui s'introduisent dans le verre en tre la cuve d'affinage et le compartiment de travail devait être résolu par la mise en aeuvre de matériaux réfractaires convenablement choi sis ; mais, étant donné que les divers proces sus de formation des bulles dans la zone de contact verre-matériau réfractaire sont encore mal connus, il est difficile sinon impossible de déterminer les critères devant servir à sélec tionner judicieusement les matériaux réfrac taires.
On a actuellement tendance à adopter dans le compartiment de conditionnement ther mique des matériaux qui offrent de sérieuses garanties de résistance à la corrosion pour l'emploi dans le compartiment de fusion, mais de nombreux exemples prouvent que ces maté riaux sont susceptibles d'occasionner autant, sinon plus, de bulles que des matériaux moins résistants à la corrosion.
On voit donc que le seul choix des maté riaux réfractaires, tel qu'on le pratique ac tuellement, ne permet pas de résoudre le pro blème des bulles d'une manière satisfaisante.
Ce procédé suivant l'invention est carac térisé en ce qu'on prélève du verre en fusion de manière continue, au voisinage des murs la- téraux qui limitent le compartiment de condi tionnement thermique, ce prélèvement étant effectué au niveau de la zone calme qui existe à une certaine profondeur au-dessous de la sur face du bain et où se rencontrent le courant ascendant et le courant descendant contenant les bulles provoquées par les matériaux réfrac taires.
Le dispositif pour la mise en aeuvre du procédé indiqué ci-dessus est caractérisé en ce que les murs latéraux d'un compartiment de conditionnement thermique sont munis d'ou vertures destinées à prélever, lors de l'emploi, du verre en fusion au niveau de la zone calme qui existe à une certaine profondeur au-des sous de la surface du bain et où se rencontrent le courant ascendant et le courant descendant contenant les bulles provoquées par les maté riaux réfractaires.
Il est connu que, dans le compartiment de conditionnement thermique d'un four à bas sin, le verre qui se trouve à la surface du bain se déplace transversalement depuis la zone axiale jusqu'au murs latéraux, puis arrivé à leur contact, ce verre de surface descend le long de ces murs latéraux.
La demanderesse a découvert que, dans le compartiment de conditionnement thermique des verres clairs (tels que le verre à glaces, le verre à vitres, le verre de flaconnage, etc.), qui contient des bains de verre de grande largeur et de grande profondeur, il existe, partant du fond, un courant vertical ascendant le long des murs latéraux lorsque ces murs sont, comme c'est le cas général, constitués de matériaux ré fractaires absorbant fortement les radiations infrarouges proches du spectre visible.
Ce courant ascendant, dont l'existence a été constatée par la demanderesse, s'oppose au courant descendant mentionné précédemment et qui n'existe que sur une hauteur relative ment faible à partir de la surface du bain et non sur toute la hauteur du bain comme on le croyait précédemment.
La rencontre des deux courants ascendant et descendant a pour effet de créer, au contact ries murs latéraux, une zone de verre à peu près calme où viennent séjourner toutes les bulles provoquées par les matériaux réfrac taires puisque les deux courants en question balaient complètement leur surface baignée par le verre.
Dans tous les fours à verres clairs dont les murs latéraux sont construits en matériaux ré fractaires silico-alumineux contenant un cer tain pourcentage d'impuretés fortement absor bantes (notamment des oxydes de fer ou en core des carbures et des siliciures dans le cas des matériaux électro-fondus à base de mullite et de corindon), la zone calme précitée se ren contre à une profondeur (au-dessous de la sur face du bain) comprise, entre environ 15 et environ 25 centimètres, cette profondeur di minuant à mesure que le verre se refroidit et que la profondeur totale du bain diminue.
La demanderesse a également constaté que la zone dite calme se trouve dans le prolonge ment de la région de plus haute température existant dans le bain à un certain niveau au- dessous de la surface du bain, ce qui permet de situer cette zone comme cela sera expliqué ci-après.
La zone calme existe évidemment tout le long des murs latéraux depuis la fin du com partiment d'affinage jusqu'au compartiment de travail. Sous l'effet d'un gradient transversal de température, des veines de verre bulleux s'en détachent et vont s'incorporer au verre affiné, mais la majeure partie du verre bul- leux de cette zone calme obéit au gradient lon gitudinal de température et se dirige lentement vers le compartiment de travail tout en demeu rant au contact des parois.
Il convient de souligner que le verre bul- leux de la zone calme provient du balayage des murs latéraux par les deux courants ascen dant et descendant précédemment mentionnés. Ce verre non seulement contient des bulles, mais il contient aussi en dissolution une quan tité non négligeable de matériaux réfractaires, ce qui a pour effet d'élever notablement sa viscosité. En se déplaçant le long des parois, il ne peut que continuer à dissoudre les maté riaux réfractaires et il apporte de notables dé fauts d'homogénéité aux produits fabriqués, no tamment au verre étiré en nappe libre dans le- quel ces défauts se manifestent sous la forme de lignes de bord .
Le dessin annexé illustre, à titre d'exem ple, quelques mises en ceuvre du procédé sui vant l'invention, au moyen de formes d'exécu tion particulières du dispositif que comprend également l'invention.
La fig. 1 représente, en coupe transversale, une partie du compartiment de conditionne ment thermique d'un four à bassin ; la fig. 2 représente, en élévation et vu de l'intérieur du four, un des murs latéraux du compartiment de conditionnement thermique précédent ; la fig. 3 est une coupe par un plan perpen diculaire au mur latéral d'une ouverture cylin drique d'écoulement du verre munie de son bouchon d'une première forme d'exécution du dispositif ; la fig. 4 représente, vu en élévation de l'ex térieur du four, un bloc du mur latéral, le bou chon d'écoulement de l'ouverture cylindrique et son dispositif de blocage écarté de la po sition normale, dans cette première forme d'exécution ;
les fig. 5 et 6 représentent, respectivement en élévation et en coupe, par<I>VI-VI</I> de la fig. 5, un bloc spécial de flottaison possédant un canal cylindrique d'écoulement qui, du côté du bain, se prolonge par un évasement qui facilite la prise du verre bulleux selon une seconde forme d'exécution du dispositif ; la fig. 7 représente en coupe une troisième forme d'exécution comportant un récipient auxiliaire destiné à recevoir et à laisser écou ler ensuite, à l'extérieur du four, le verre qui a traversé le mur latéral dans un canal en forme de fente pratiqué sur la majeure partie de la largeur d'un bloc de flottaison ;
la fig. 8 est une vue en perspective cava lière du récipient auxiliaire de la fig. 7 à une échelle plus réduite ; la fig. 9 enfin, montre comment se pré sente la fente de sortie du verre vue du côté du bain de verre. Sur les fig. 1 et 2, la masse dé verre du compartiment de conditionnement thermique 1 est contenue par le mur latéral 2 sur lequel s'ap puie le mur de superstructure 4.
Le niveau de la surface du bain est figuré par la ligne horizontale 3.
Le mouvement transversal du verre de sur face s'effectue suivant la flèche 5 ; il se con tinue par le courant descendant schématisé par la flèche 6.
Le mouvement du verre venant du voisi nage du fond est indiqué par la flèche 7 ; il se continue par le courant ascendant schématisé par la flèche 8.
Les courants 6 et 8 se réunissent dans la zone dite calme 9 qui est hachurée. Elle se trouve sensiblement dans le prolongement de la couche de plus haute température 10, figu rée par une ligne en traits interrompus, qui s'écarte relativement peu d'un plan horizontal et qui est aisément repérable lorsqu'on mesure la température dans le bain de verre suivant les verticales à partir de la surface.
Les flèches 6' et 8' schématisent les cou rants résiduels qui entraînent le verre vers la zone axiale du bain dans un compartiment de conditionnement thermique.
Sur la fig. 2 on voit particulièrement bien les directions (flèches @6) des veines de verre qui plongent au-dessous de la surface du bain après qu'elles ont rencontré le mur latéral 2 et les directions (flèches 8) des veines de verre qui remontent le long de ce mur latéral au moment où elles vont fusionner avec les veines 6 dans la zone calme 9.
Les flèches 7 sont courbes et ont leur con cavité tournée vers le haut, tandis que les flè ches 8 qui les prolongent ont leur concavité tournée vers le bas. Ces deux orientations des veines de verre qui montent le long du mur vertical sont la simple conséquence du fait que le mouvement ascendant du verre se compose avec son mouvement longitudinal.
A partir de la surface et jusqu'à une cer taine profondeur, le mouvement longitudinal va du compartiment d'affinage vers le compar- timent de travail alors que, dans les couches profondes il se produit en sens inverse. Il est évident que, dans la zone dite calme 9, le verre se déplace longitudinalement au con tact du mur latéral 2 vers le compartiment de travail comme l'indiquent les doubles flèches de la fia. 2.
Ainsi qu'il a été dit précédemment, la zone dite calme est située à une profondeur moyenne au-dessous de la surface du bain qui, pour un verre donné, varie légèrement avec la tempéra ture et avec la profondeur du bain.
Pour les verres à vitres étirés, la profondeur moyenne est voisine de 20 centimètres au dé but du compartiment de conditionnement ther mique lorsque la hauteur du bain est comprise entre 120 et 150 centimètres. Lorsque cette hauteur n'est plus que de 60 à 80 centimètres, la profondeur moyenne en question s'établit aux environs de 15 centimètres.
Ces chiffres ne sont que des ordres de gran deur car il est certain qu'un facteur important de la position de la zone calme en profondeur est l'intensité de la déperdition calorifique vers la superstructure du compartiment de condi tionnement thermique, déperdition qui peut va rier notablement d'un type de four à un autre.
Sur les fia. 3 et 4, l'ouverture d'écoulement à travers le mur latéral 2 est constituée par un canal cylindrique 11 ménagé dans le mur 2 et fermé par un bouchon 12 réalisé en un pro duit réfractaire et percé par un orifice axial 13. Après avoir traversé cet orifice, le verre tombe à l'extérieur du four sous la forme d'un filet 14.
Le bouchon 12 est maintenu bloqué con tre le mur latéral par une pièce réfractaire 15 portée par une plaque métallique 16 qui est mobile autour d'une tige filetée 17 et qui peut être immobilisée sur elle au moyen de deux écrous 17a. La tige filetée 17 est soudée sur une des cornières 18 qui maintiennent le mur de superstructure 4.
La pièce réfractaire 15 n'a pas seulement pour mission d'appliquer un épaulement du bouchon 12 contre le mur latéral, elle sert aussi à éviter que le verre, qui s'écoule par l'orifice 13, ne se refroidisse trop par rayonnement.
Une rampe à gaz 19 est destinée à éviter que le verre ne se raffermisse trop dans son parcours à travers l'orifice 13 du bouchon 12 ; elle est alimentée par un tube 20 fixé sur une cornière 21 par une bride 22.
Lorsque du verre s'écoule à l'extérieur, le courant descendant 6 et le courant ascendant 8 sont, en fait, déviés et attirés dans le canal cylindrique 11. Si le débit est suffisant, le verre n'est plus sollicité vers le milieu du four suivant les flèches 6' et 8' (fia. 1) et la zone calme 9 ne s'allonge plus de ce côté<B>:</B> il n'y a plus mélange du verre bulleux avec le verre affiné.
Il paraît indiqué de ménager un canal de e drainage 11 dans chaque bloc de flot taison du compartiment de conditionnement thermique. .Si cette disposition est souhaitable au début, on peut, vers la fin du conditionne ment thermique, se contenter d'avoir un seul bloc percé d'un canal tous les deux ou trois blocs.
Sur la fia. 4 on voit le dispositif de blo cage 15 prêt à être rabattu dans sa position verticale et maintenu contre le bouchon 12 grâce aux écrous 17a portés par la tige file tée 17.
Les fia. 5 et 6 sont relatives à un bloc de flottaison 2a (faisant partie d'un mur latéral 2) comportant une conduite d'évacuation du verre de forme spéciale. Vers le milieu du bloc 2a, le canal cylindrique 11 présente un évasement 23 qui facilite le prélèvement du verre car il se termine par une ouverture rectangulaire 24 qui intéresse à peu près toute la largeur du bloc.
On voit que si tous les blocs de flottaison du compartiment de conditionnement thermi que sont du type,2a, l'évacuation du verre est réalisée de façon parfaite.
Sur les fia. 7, 8 et 9. on a représenté la troisième forme d'exécution du dispositif.
Sur la fia. 7 on voit que le verre de la zone calme 9 qui a traversé le canal à section rec tangulaire 11 pénètre dans un récipient 25 en un produit réfractaire silico-alumineux par une fente 26 ménagée dans les lèvres 27 du réci pient 25 engagées dans le canal 11.
Le récipient 25 est entouré d'une enveloppe isolante 28 et il est fermé à sa partie supérieure par un couvercle réfractaire 29. L'ensemble du récipient 25, de l'enveloppe isolante 28 et du couvercle 29 est porté par un support métal lique 30.
Le verre qui est entré dans le récipient 25 par la fente 26 s'écoule par un orifice circulaire 31 (ménagé dans le fond du récipient 25 et de l'enveloppe 28) sous la forme d'un filet 32 dont le débit peut être réglé par la montée ou la descente d'un poinçon 33 en un matériau ré fractaire, le poids du poinçon étant équilibré par un contrepoids 34.
Un brûleur 35, dont les gaz brûlés sont évacués par une ouverture 36 ménagée dans le couvercle 29, permet de chauffer, si besoin est la surface 37 du verre contenu dans le réci pient 25.
Lorsque le poinçon 33 obture complète ment l'orifice d'écoulement 31, la surface libre 37 du verre contenu dans le \récipient 25 est évidemment au même niveau que la surface li bre 3 du verre dans le four.
Afin d'empêcher toute fuite éventuelle de verre se produisant entre les parois intérieures du canal 11 et les parois extérieures des lèvres 27, la base des lèvres peut être entourée par une boucle 38 réalisée à partir d'un tube mé tallique dans lequel on peut faire circuler de l'eau.
Sur la fig. 8, qui montre en perspective cavalière le récipient intermédiaire 25, on aper çoit la fente d'entrée 26 du verre limitée par les lèvres 27, tandis que sur la fig. 9, on voit l'ou verture par laquelle le verre s'écoule de la zone de conditionnement thermique et qui est cons tituée par une fente rectangulaire 41 réalisée en plaçant le bloc réfractaire 2 sur deux bar res réfractaires 39 qui reposent sur un autre bloc réfractaire 40.