Appareil d'étirage vertical du verre en feuille à partir d'une masse de verre en fusion La présente invention se rapporte à un appareil d'étirage vertical du verre en feuille à partir d'une masse de verre en fusion.
Dans les procédés connus de fabrication du verre en feuille par étirage vertical, le verre est étiré, à partir d'un bain de verre en fusion, dans une cham bre d'étirage.
La feuille de verre étirée verticalement passe entre des refroidisseurs situés dans la chambre d'étirage à une certaine distance de chaque face de la feuille, ces refroidisseurs possédant, ordinairement, la forme de caissons à eau de forme rectangulaire disposés à une faible distance au-dessus de la surface du bain de verre en fusion et approximativement parallèlement à la feuille de verre.
Ces refroidisseurs connus servent à accélérer la solidification de la feuille directement au-dessus du bulbe ou ménisque formé à l'endroit de la jonction de la feuille à la surface du bain de verre fondu, solidification provoquée par le refroidissement de la feuille dû à la radiation de sa chaleur en direction des refroidisseurs. Aussi, ces derniers sont disposés par rapport à la feuille de verre de façon à assurer le refroidissement voulu par radiation.
Dans certaines mises en couvre connues, la feuille étirée continue à monter de la chambre d'étirage dans un puits d'étirage vertical à l'extrémité supé rieure duquel la feuille est coupée à dimension. Dans d'autres cas, la feuille étirée passe sur un rouleau de courbure situé dans la chambre d'étirage et avance ensuite à travers un caisson horizontal, pour être coupée à dimension à sa sortie de ce caisson.
Les procédés bien connus d'étirage vertical du verre en feuilles sont: le procédé Fourcault , sui vant lequel la feuille est étirée à partir d'une masse de verre qu'on fait passer par une fente prévue dans le fond d'une débiteuse et soumise à une pression hydrostatique, ainsi que les procédés Pittsburgh et Colburn suivant lesquels la feuille de verre est étirée directement à partir de la surface du verre en fusion.
Le procédé Pittsburgh diffère du procédé Colburn par l'utilisation d'une barre d'étirage submergée dans le bain de verre en fusion, au- dessous de la ligne d'étirage, de façon à stabiliser la position du bulbe.
Afin d'obtenir du verre exempt de déformations, il faut éviter les différences de température locales dans le verre, à l'endroit de la formation de la feuille.
Les déformations de la feuille de verre produites par des différences de température locales se présen tent sous forme d'ondulations qui se succèdent dans le sens longitudinal de la feuille de verre montante, et si l'on regarde des objets à travers une feuille de verre ainsi déformée, notamment à un angle aigu par rapport aux ondulations, ils apparaissent déformés.
On connaît et l'on a proposé de nombreux dis positifs destinés à conférer à la surface du bain de verre en fusion une homogénéité déterminée d'avance au voisinage de la ligne d'étirage, mais des phéno mènes se produisant dans la chambre d'étirage elle- même s'opposent à un succès complet de ces -dispo- sitifs et de ces propositions.
En termes généraux, l'une des raisons principa les du manque d'une homogénéité thermique conti nue à la surface du verre en fusion de chaque côté de la ligne d'étirage, est la tendance de l'air froid à exercer une action trop rapide sur les surfaces de la feuille de verre à la sortie du bain.
Cet air froid, formé à partir des refroidisseurs, a tendance, par suite de l'effet de cheminée régnant dans la chambre d'étirage au voisinage de la feuille de verre, à s'écouler vers le bulbe le long du verre encore à l'état plastique montant du bulbe, en trou blant ainsi la régularité de la vitesse de refroidisse ment de la feuille de verre dans le sens de sa largeur, régularité requise pour l'obtention d'une feuille de verre exempte de déformations, de sorte que la feuille de verre ainsi obtenue présente des variations d'épaisseur.
Plus les refroidisseurs sont près de la feuille de verre en étirage, plus grand est le danger auquel la feuille est exposée par le courant d'air froid.
Pour éviter ce courant d'air froid des refroidis seurs vers la surface du bain de verre en fusion, il est connu de disposer une source de chaleur en dessous des refroidisseurs, dans le but de renvoyer l'air froid vers le haut, de façon qu'il soit repris dans le courant ascensionnel normal du côté respectif de la feuille de verre, grâce à l'effet de cheminée régnant dans la chambre d'étirage.
On conçoit cependant que le renvoi de l'air froid peut avoir pour conséquence que le courant d'air froid renvoyé atteigne la feuille de verre et, bien que dans ce cas le choc thermique subi par le verre de la feuille ne sera pas aussi grand que dans le cas où cet air froid atteint la feuille dans le voisinage du bulbe, il se produira néanmoins, nécessairement, une variation de vitesse du refroidis sement dans le sens de la largeur de la feuille à l'en droit de l'impact.
Il est également connu d'empêcher la formation d'air froid autour des refroidisseurs, en provoquant un courant ascensionnel d'air le long de chaque face des refroidisseurs, mais ce moyen tend à perturber sérieusement les courants de convection normaux, dans la chambre d'étirage, par la production de cou rants d'air froid, réfléchis, incontrôlables, dans le voisinage de la feuille de verre et à engendrer ainsi des vitesses de refroidissement irrégulières et une diminution de toute amélioration de l'uniformité de l'épaisseur, tout en donnant naissance à des tensions dans la feuille,
ces tensions étant dangereuses notam ment au moment du découpage de la feuille.
L'appareil suivant l'invention comporte des re froidisseurs à eau et des brûleurs, ces refroidisseurs étant disposés des deux côtés de la feuille en étirage, de façon à amorcer la solidification de la feuille au- dessus du bulbe. Cet appareil est caractérisé en ce que les refroidisseurs sont munis desdits brûleurs qui sont disposés de façon à engendrer par des flammes de gaz en combustion, réparties dans le sens de la longueur des refroidisseurs, des couches de gaz chauds qui montent le long des surfaces des refroidis seurs.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil suivant l'inven tion.
La fig. 1 en est une coupe verticale longitudinale montrant également le bassin du four de fusion du verre.
La fig. 2 est une vue en bout, à plus grande échelle, des refroidisseurs représentés sur la fig. 1. La fig. 3 est une vue latérale partielle d'un refroidisseur suivant les fig. 1 et 2, faisant voir la continuité dans le sens longitudinal du brûleur de la couche ascendante de gaz chauds.
Les fig. 4, 5 et 6 sont des vues similaires à la fig. 2, représentant des variantes des refroidisseurs. La fig. 7 est une coupe détaillée transversale, à plus grande échelle, dans un brûleur suivant les fig. 5 et 6.
Suivant la fig. 1, l'extrémité du bassin de fusion du four de verrerie est désignée par 1, sa voûte par 2, un prolongement du bassin par 3, la paroi d'ex trémité dudit prolongement par 4, et la sole du pro longement par 5. A la partie supérieure du prolon gement 3 sont prévus les éléments constitutifs usuels avant, médian et arrière de la voûte dudit prolonge ment désignés respectivement par 6, 7 et 8, ainsi qu'une chambre d'étirage 9 s'ouvrant dans un puits d'étirage vertical 10, dans lequel est montée une série de rouleaux tracteurs 11, dont une paire seulement est représentée sur le dessin.
Au moyen de ces rou leaux, la feuille de verre 12 est tirée vers le haut à partir de la surface 13 du bain de verre en fusion 14 se trouvant en 3.
Les parois de la chambre d'étirage comprennent les écrans usuels en forme de L, 15, et les parois inclinées 16 reliant l'extrémité supérieure des écrans 15 au puits 10, en complétant ainsi la chambre d'éti rage.
Entre les éléments médian et arrière 7 et 8 de la voûte du prolongement du bassin est disposé le mur plongeant usuel 17, qui sert à exclure du pro longement 3 les gaz de fumée du bassin de fusion et à les empêcher ainsi d'atteindre la surface du verre dont la feuille 12 est tirée.
Dans la chambre d'étirage sont disposés des refroidisseurs 18 montés de façon usuelle entre les écrans 15 et la feuille de verre 12, ces refroidisseurs étant cependant exécutés, de la façon spéciale dé taillée plus bas. Pour maintenir en position voulue la ligne d'étirage, c'est-à-dire la ligne d'engendrement de la feuille de verre 12, et pour aider le réglage de la viscosité du verre atteignant la feuille de verre, il est fait usage d'une barre réfractaire, dite barre d'éti rage, désignée par 19, submergée dans le verre en fusion 14. Comme le fait voir la fig. 1, le dessus de la barre d'étirage peut présenter deux faces concaves contiguës 20 se rencontrant mutuellement immédia tement au-dessous de la ligne d'étirage.
Suivant la fig. 1, le bulbe ou ménisque, formé sur la ligne d'étirage et duquel émane la feuille de verre est désigné par 21. La barre d'étirage, au lieu d'être une barre massive en matière réfractaire, peut être fendue longitudinalement à sa partie médiane de façon connue.
Pendant le travail, la feuille de verre 12 est étirée depuis la surface 13 du verre en fusion 14, à travers l'ouverture de sortie désignée par 22 de la chambre d'étirage 9, dans la cheminée d'étirage 10, à l'intérieur de laquelle la feuille de verre est recuite, pour être, lors de sa sortie de l'extrémité supérieure de la che minée d'étirage, coupée aux dimensions voulues.
Les refroidisseurs sont munis de brûleurs 23 susceptibles de produire des flammes pratiquement continues dans le sens longitudinal des refroidisseurs, de façon à former de chaque côté des refroidisseurs des couches de gaz chauds qui, en vertu de leur poussée ascensionnelle, montent en suivant les parois verticales des refroidisseurs.
Les refroidisseurs 18 sont combinés avec des brûleurs 23 soudés de chaque côté du refroidisseur, ces brûleurs produisent les courants ascensionnels de gaz chauds, les orifices 24 des brûleurs étant dis posés de façon à produire un courant de gaz chauds 25 continu dans le sens de la longueur des refroidis seurs, comme ceci ressort clairement de la fig. 3 des dessins.
Les orifices 24 des brûleurs peuvent être dis posés de façon que les flammes qui en sortent se touchent, ou soient légèrement espacées l'une de l'au tre, voir fig. 3, pourvu qu'il y ait formation d'un courant ascensionnel de gaz chauds, continu dans la direction de la longueur des refroidisseurs, de façon à empêcher la chute d'air froid, de n'importe quelle partie du refroidisseur, vers la surface 13 du verre fondu.
Ainsi, moyennant un réglage des flam mes, on peut former des couches continues de gaz chauds sur chaque côté des refroidisseurs, la poussée ascensionnelle de ces couches obligeant celles-ci à monter ou à établir un courant ascensionnel, en empêchant ainsi, d'une façon permanente, la forma tion d'une couche limitrophe froide sur les refroi disseurs.
Etant donné que dans ce dispositif les gaz chauds sont engendrés par des flammes, il suffit d'un volume des gaz chauds relativement faible pour empêcher un refroidissement brusque de la feuille de verre et pour assurer, en même temps, qu'un effet thermique de cheminée règne continuellement dans la chambre d'étirage, comme les flèches 26 l'indi quent clairement dans la fig. 1.
En soudant les brûleurs 23 d'une façon conve nable aux refroidisseurs 18, on peut déterminer avec précision la direction des flammes et assurer en même temps aux brûleurs une protection par l'effet réfrigérant des refroidisseurs sur lesquels ils sont montés.
Au lieu d'utiliser des refroidisseurs à eau du type caisson, comme représenté dans les fig: 1 et 2, on peut faire usage de refroidisseurs à tubes, par exem ple en forme de serpentin, ou à tubes parallèles con nectés à chaque extrémité à des collecteurs.
Les fig. 4 à 7 représentent schématiquement dif férents types de refroidisseurs tubulaires munis de brûleurs agencés de manière à assurer, sur chaque côté du refroidisseur la formation d'une flamme et l'engendrement, à l'aide de celle-ci, d'un courant ascensionnel de gaz chauds empêchant la formation d'une couche limitrophe froide sur le refroidisseur, tout en assurant en même temps la protection des brûleurs par les refroidisseurs contre les déformations par une chaleur excessive.
Dans la variante de la fig. 4, le refroidisseur est constitué par un groupe de cinq longueurs de tube 27 qui peuvent être montées en continu ou indivi duellement raccordées à des collecteurs d'extrémité, comme il a été clairement expliqué plus haut, et entre les longueurs inférieures 27 de ces tubes du refroidisseur sont disposés des brûleurs 24' qui peu vent être soudés aux tubes voisins du refroidisseur, ou être montés, en contact avec ces tubes, au moyen de raccords supportés par les collecteurs.
Dans la construction suivant la fig. 4, les flam mes sortant des brûleurs sont divergentes par rap port aux plans verticaux des refroidisseurs, mais, par suite de la nature effleurante des flammes, celles-ci se dirigent immédiatement vers le haut sous l'influence du courant de convection naturel régnant dans la chambre d'étirage, en formant ainsi sur chaque côté des refroidisseurs les couches désirées de gaz chauds qui,
par leur poussée ascensionnelle, montent en contiguïté avec les surfaces correspondantes du refroidisseur, ce mouvement des gaz chauds étant indiqué par les flèches 25.
En plaçant les brûleurs 24' entre les deux lon gueurs de tube inférieures du refroidisseur, les brû leurs sont non seulement refroidis par ces deux lon gueurs de tube, mais sont en outre protégés, dans une forte mesure, par la longueur de tube inférieure con tre la chaleur rayonnée par la surface du verre en fusion.
Dans la variante de la fig. 5, chaque brûleur est constitué par un tube 28 disposé concentriquëment autour d'un tube à eau 27' de plus petit diamètre que les autres tubes à eau constituant le refroidisseur, l'espace annulaire 2.9 entre ces tubes 27' et 28 for mant un conduit de gaz, alimentant en gaz combus tible les orifices 24" formés dans les tubes 28, de façon à produire des flammes qui, à leur tour, for ment sur chaque côté des refroidisseurs, les couches ascendantes requises de gaz chauds de façon à empê cher la formation de couches limitrophes froides sur les refroidisseurs.
Dans cette variante, le tube inférieur 27 est suf fisamment près du verre en fusion pour empêcher la formation autour de ce tube d'une couche limitrophe froide. Mais, dans tous les cas, le mouvement ascen sionnel des gaz sur chaque côté du refroidisseur pro voque l'entraînement de toute couche gazeuse for mée autour du tube inférieur 27. Cependant, la dis position concentrique du tube brûleur et du tube à eau peut aussi être utilisée pour former le tube infé rieur du refroidisseur, comme ceci est représenté, à titre d'exemple, dans la fig. 6.
La fig. 7 montre plus clairement, en coupe trans versale et à une échelle agrandie, la variante à tube brûleur et à tube d'eau concentriques du type repré senté dans les fig. 5 et 6.
L'appareil décrit offre des moyens pour suppri mer la formation de courants d'air froid au voisinage des refroidisseurs et permet d'établir ainsi les condi tions nécessaires à l'obtention d'une homogénéité thermique à la surface du verre en fusion.