EP4688674A1 - Four de verrerie suivi par reflectometrie electrique - Google Patents

Four de verrerie suivi par reflectometrie electrique

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Publication number
EP4688674A1
EP4688674A1 EP24716740.6A EP24716740A EP4688674A1 EP 4688674 A1 EP4688674 A1 EP 4688674A1 EP 24716740 A EP24716740 A EP 24716740A EP 4688674 A1 EP4688674 A1 EP 4688674A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waveguide
target
less
measuring part
conductors
Prior art date
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Pending
Application number
EP24716740.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Isabelle Anne CABODI
Olivier Citti
Thierry Consales
Emile Lopez
Zi Kang LOW
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Original Assignee
Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS filed Critical Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Publication of EP4688674A1 publication Critical patent/EP4688674A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/42—Details of construction of furnace walls, e.g. to prevent corrosion; Use of materials for furnace walls
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K2007/166—Electrical time domain reflectometry

Definitions

  • the present invention relates to a glassmaking furnace equipped with a device for monitoring the condition of a part of such a furnace, in particular the condition of the refractory lining of the furnace enclosure.
  • It also relates to a method of manufacturing such a furnace and a method of monitoring the condition of the refractory lining of such a furnace.
  • Glass furnaces are manufactured by melting and refining a verifiable mixture of raw materials including compounds such as oxides, carbonates, sulfates and nitrates. These two steps are carried out in furnaces whose main constituent elements are refractory products that can withstand the thermal and mechanical stresses encountered in these furnaces, and in particular high temperatures. Glass furnaces thus generally include a very large number of refractory products, arranged in different places according to their properties. For each part of the furnace, the product chosen is the one that does not cause defects that make the glass unusable (which would reduce production yields) and that resists long enough to give the furnace a satisfactory service life.
  • FIG. 1 schematically represents a half-cross section of a glass furnace 10.
  • a tank 11, a metal structure 13 and a superstructure 16 can be seen.
  • the tank 11, intended to contain the molten glass, comprises a vertical side wall 22 and a base 4L.
  • the side wall 22 is conventionally made up of lateral tank blocks which extend over the entire height of the tank, up to an upper edge 29.
  • the superstructure 16 conventionally comprises, at its base, an intermediate layer 17 by which it rests on the metal structure, a side wall 26 resting on the intermediate layer 17, and a vault 28 also formed of refractory blocks.
  • the heating system comprising for example burners, is generally arranged in the side wall 26.
  • the tank 11 and the superstructure 16 are the parts of the furnace which define the enclosure in which the glass is melted. They define a hot face 37 in contact with the molten glass or with its gaseous environment.
  • the tank 11 and the superstructure 16 conventionally comprise several layers, namely
  • a first refractory layer of dense blocks preferably having a porosity of less than 10%, preferably less than 5%, defining the hot face in contact with the glass or its gaseous environment;
  • back layer made of a different material from that of the first layer, and more porous.
  • the back layer may comprise a first refractory sub-layer, called a “barrier layer”, intended to stop glass infiltration or to condense glass vapor, and/or a second refractory sub-layer or “insulating layer”, preferably comprising a porous refractory material, in order to achieve a suitable thermal profile in service.
  • a first refractory sub-layer called a “barrier layer”
  • insulating layer preferably comprising a porous refractory material
  • the barrier layer is preferably a layer of unshaped refractory product, in particular concrete or rammed earth.
  • the chemical composition can be adapted according to the type of glass in order to be able to sufficiently resist the molten glass.
  • the insulating layer typically consists of an unshaped silico-aluminous insulating refractory material and/or refractory bricks or blocks.
  • the thermal conductivity measured at 1000°C of the insulating refractory material is less than 7 W/m.K, preferably less than 5 W/m.K, preferably less than or equal to 3 W/m.K.
  • the insulating refractory material has a porosity greater than 15%, preferably greater than 20%, more preferably greater than 30%. The porosity and thickness of the insulating layer are adapted according to the desired thermal profile.
  • the dense blocks of the first layer are made of a material resistant to contact with glass at temperatures above 600°C, or even above 1000°C, or even greater than 1200°C. They may consist, for more than 90% of its mass, of one or more oxides chosen from the group consisting of ZrCh, AI2O3, SiCL, CnCL, Y2O3, and CeO2. They preferably comprise more than 90% of ZrCU, AI2O3 and SiCL.
  • the furnace enclosure In service, the furnace enclosure is subjected to extreme conditions, and in particular to a corrosive and abrasive environment which causes progressive wear. In regions in contact with molten glass in particular, the state of wear cannot be assessed visually.
  • a hook To measure the residual thickness of a refractory block, i.e. the distance between its hot face and its cold face, opposite the hot face, a hook is therefore conventionally used at the waterline. This method has the disadvantage of requiring dismantling and partial reassembly of the furnace and of providing only a one-off measurement.
  • WO2015147827 mentions a device that sends waves, and in particular radar waves, through the block. The reflected waves are analyzed when possible. In practice, this procedure is long to implement and does not allow real-time monitoring.
  • W02020025493 discloses an optical waveguide comprising a Bragg grating for measuring the residual thickness of a glass furnace floor.
  • the present inventors tested the use of optical fibers and unexpectedly found the appearance of crystallization detrimental to the accuracy of the measurements and the mechanical strength of the optical fibers.
  • JPH11264706A or JP3395886B2 also includes a device for measuring the residual thickness of the coating of a blast furnace. This device is very invasive, increases the risk of pollution of the molten glass and significantly the risk of breakthrough of the first layer.
  • One aim of the invention is to meet, at least partially, this need.
  • each waveguide comprising, between an input end and an output end, first and second electrical conductors, preferably metallic, electrically insulated from each other, preferably by a dielectric material, a measuring portion of the waveguide comprising a plurality of impedance discontinuities and extending parallel to the hot face and at a depth (distance behind said hot face relative to the interior of the enclosure) greater than 10 cm, preferably greater than 15 cm, greater than 20 cm, and preferably less than 200 cm, preferably less than 100 cm,
  • the waveguide network also makes it possible to track a target of any size, and in particular the furnace floor.
  • the target preferably comprises an assembly of refractory blocks defining the hot face of the side wall, the roof or the hearth of the furnace, preferably the hearth and/or the roof.
  • said impedance discontinuities comprise “basic discontinuities”:
  • secondary basic echoes which, in particular when the length of the measuring part is less than 10 metres, are capable of generating, in response to the injection of the interrogation signal, echoes having a amplitude greater than 0.5%, preferably greater than 1%, and preferably less than 30% of the amplitude of the bottom echo reflected by the output end of the waveguide, called “secondary basic echoes”, and/or
  • cleats made of a dielectric material, the cleats preferably having a length of less than 10 cm, preferably less than 5 cm, preferably less than 3 cm, more preferably less than 2 cm and/or greater than 0.5 cm, and/or
  • variations in the structure and/or composition of the environment around the first and second electrical conductors or between the first and second electrical conductors preferably variations in the structure and/or composition of a dielectric material of a support, preferably in a ceramic matrix composite, preferably by the random dispersion of particles and/or fibers in a dielectric material within the support, and in particular within the matrix of the ceramic matrix composite, or between the first and second electrical conductors.
  • the basic discontinuities are capable of generating basic secondary echoes in response to the injection of the interrogation signal, i.e. in service, to track the state of the target.
  • the amplitudes of the echoes are preferably measured in conditions similar or identical to those experienced by the measuring part in the operating position, preferably at a temperature above 500°C, preferably above 600°C, preferably above 700°C, preferably above 800°C and/or below 1300°C, preferably below 1200°C, more preferably below 1100°C.
  • the basic discontinuities are randomly distributed at least along the measurement portion of the waveguide, or even along the entire length of the waveguide.
  • the random distribution avoids interference resonance phenomena.
  • the basic discontinuities are:
  • cleats for example in the form of beads or cylinders, preferably with a circular base
  • the cleats preferably having a length of less than 10 cm, preferably less than 5 cm, preferably less than 3 cm, more preferably less than 2 cm and/or greater than 0.5 cm, and/or
  • the conductors may be sandwiched between two textiles made of a ceramic matrix composite or may be attached to the surface of a ceramic matrix composite textile, a dielectric material, for example in the form of a regular pattern, preferably extending over a surface of one or more of said textiles.
  • the dielectric material may for example result from a deposit of a slip and then a hardening of the slip.
  • the aforementioned sandwiches have a thickness greater than 5 mm, greater than 8 mm, greater than 10 mm and/or less than 50 mm.
  • a textile preferably each of the aforementioned textiles, has a thickness greater than 0.5 mm, greater than 1 mm, and/or less than 10 mm, less than 5 mm or less than 2 mm.
  • the basic discontinuities generated by texturing generate more than 80% of said basic secondary echoes.
  • the cleat(s) are preferably arranged less than 1 mm from the first and/or second electrical conductor, preferably in contact with the first electrical conductor and/or the second electrical conductor.
  • the cleat(s) are threaded, in the measuring part, onto the first electrical conductor and/or onto the second electrical conductor.
  • bead-shaped lugs made of a dielectric material are threaded, in the measurement portion, onto the first electrical conductor and/or the second electrical conductor, and the lugs are arranged to together form a segmented protective sheath extending throughout the measurement portion of the waveguide.
  • the cleat(s) are preferably spacers, made of a dielectric material, arranged so as to keep the first electrical conductor at a distance from the second electrical conductor.
  • the cleat(s) are movable relative to the first electrical conductor and/or the second electrical conductor.
  • the cleat(s) are made of a thermally and electrically insulating material.
  • the thermally insulating material preferably has a thermal conductivity of less than 30 W/m.K, less than 20 W/m.K, less than 10 W/m.K, or even less than 5 W/m.K, at a temperature between 20°C and 1000°C.
  • the cleat(s) have a melting point greater than 300°C, greater than 500°C, or greater than 1000°C, and preferably are made of a material selected from mica, mica derivatives, titanium, barium, mullite, cordierite and alumina.
  • discontinuities are created by making said measuring portion integral with a said support.
  • the support may surround the measuring portion, in the manner of a sheath, or sandwich the measuring portion.
  • the measuring portion may be sandwiched between two textiles, preferably woven, stiffened by a ceramic matrix. The irregularities of the textiles and the matrix of such a ceramic matrix composite advantageously and unexpectedly allow the creation of basic discontinuities.
  • the impedance discontinuities are spaced apart from each other by a distance, measured along the waveguide, at least 10 times, preferably at least 15 times, preferably at least 20 times less than the reference wavelength, equal to the propagation speed of the interrogation signal, of approximately 200,000 km/s for an electromagnetic wave, divided by the frequency of the highest peak of the frequency spectrum of the interrogation signal.
  • the invention further relates to a method for manufacturing a furnace according to the first main embodiment, said method comprising the following steps: i) modifying a measuring part of at least one waveguide, preferably a coaxial cable, so as to create basic discontinuities randomly distributed along the waveguide; ii) integrating said at least one modified waveguide obtained in or against a wall of an enclosure of a glassmaking furnace; iii) connecting a said interrogator to an input end of said at least one modified waveguide, said at least one modified waveguide constituting a said wired electromagnetic waveguide, so as to obtain a glassmaking furnace according to the first main embodiment.
  • the person skilled in the art knows how to modify a waveguide, and in particular a coaxial cable, to create basic discontinuities. By simple tests, he can easily verify whether the echoes returned by discontinuities constitute basic secondary echoes and adapt said discontinuities, for example by reinforcing the texturing if the discontinuities return echoes of insufficient amplitude for said echoes to be basic secondary echoes.
  • step i) comprises, preferably consists of, a modification of the outer surface of a waveguide, preferably of a coaxial cable, preferably by texturing the outer surface of the waveguide and/or segmentation, for example by threading cleats.
  • the waveguide that is the subject of the modification in step (a) may be a commercial waveguide.
  • Step i) may be replaced by a step i') in which the basic discontinuities are created simultaneously with the manufacture of the waveguide. They may be created, in particular, by texturing the outer surface of the waveguide and/or segmentation, for example by threading cleats onto the waveguide, but also by modifying the composition of the dielectric interposed between the first and second electrical conductors and/or by modifying the composition of at least one of the first and second electrical conductors, and/or by creating reliefs on the surface of said dielectric material and/or at least one of the first and second electrical conductors.
  • the furnace further comprises one or more of the following optional features, preferably all of the following optional features: a) the measuring part of each of the waveguides of said network extends parallel to the hot face and at a distance adapted so that in service, that is to say when the furnace is in normal operation, said measuring part is at a temperature greater than 500°C, preferably greater than 600°C, preferably greater than 700°C, preferably greater than 800°C and/or less than 1300°C, preferably less than 1200°C, more preferably less than 1100°C; b) the maximum distance between two measuring parts of any two waveguides of the array is greater than 20 cm, preferably greater than 30 cm, preferably greater than 50 cm, preferably greater than 70 cm, preferably greater than 90 cm, and preferably less than 500 cm; c) at least one, preferably each waveguide of the array is inserted into an orifice of the target, the orifice being configured to provide a thermal expansion space for the waveguide; d) the equivalent diameter
  • the measuring part of the measuring part of a waveguide preferably of each waveguide, preferably not having a bend;
  • the maximum curvature of the measuring part is such that its radius of curvature is at least 3 times, preferably at least 5 times, preferably at least 10 times, greater than the equivalent diameter of said measuring part, which reduces the mechanical stresses on the measuring part.
  • the measuring part of at least one waveguide is slidably mounted relative to the target and/or relative to the support.
  • the first and second conductors are fixed to or integrated into a support, preferably in the form of a plate, preferably consisting of a ceramic matrix composite, preferably are fixed by means of an interfacing layer or refractory tapes, staples or wires or are integrated into said composite.
  • a support preferably in the form of a plate, preferably consisting of a ceramic matrix composite, preferably are fixed by means of an interfacing layer or refractory tapes, staples or wires or are integrated into said composite.
  • integrated is meant that they are incorporated into the composite, for example by being weft or warp threads of the textile of the composite.
  • the support is preferably arranged between the first layer and the back layer.
  • the support preferably comprises, is constituted by a ceramic matrix composite, and the first and second conductors are integrated within the textile of the ceramic matrix composite, preferably.
  • the conductive threads preferably arranged substantially parallel at a predetermined distance, can for example constitute a part of the weft threads.
  • the other threads of said textile are preferably made of a dielectric material, so as to avoid any contact or electrical short circuit between said conductive threads.
  • the other wires of a dielectric material may be randomly modified, for example by abrasion or chemical etching to generate random base discontinuities.
  • first and second conductors are randomly modified, for example by abrasion or chemical etching to generate random base discontinuities.
  • At least one of the first and second conductors is physically associated with one or more wires made of a dielectric material, for example randomly wound to generate random base discontinuities.
  • yarns of a dielectric material are added to the textile in a random manner.
  • the first and second conductors are integrated into the textile by weaving so that the distance between said conductors is variable along the conductors.
  • the distance between two said basic discontinuities is then less than 10 cm, preferably less than 5 cm and/or greater than 0.5 cm, preferably greater than 1 cm.
  • the distance between two crossing points successive first and second conductors over or under the sheet of weft threads or the sheet of warp threads of the woven textile, optionally overlapping several weft or warp threads, preferably the distance between two successive picks is less than 10 cm, preferably less than 5 cm and/or greater than 0.5 cm, preferably greater than 1 cm.
  • particles and/or fibers of random size and/or random shape and/or random dimensions and/or randomly spatially distributed are arranged in contact with said textile before impregnation by the matrix precursor.
  • An irregularly textured fabric web can also be used as a textile.
  • the first and second conductors are fixed to the surface of the support and, preferably, the support comprises, preferably is constituted by a ceramic matrix composite.
  • the conductors, preferably the measuring part, of at least one waveguide, preferably of each waveguide are fixed on the support by means of an interface layer.
  • An interface layer is a layer made of a material having a coefficient of thermal expansion (CTE) intermediate between that of the support, in particular that of the ceramic matrix of the support, and that of the material constituting the conductors.
  • the interface layer comprises, or is even made of, a NiCrAlY.
  • the conductors, preferably the measuring part, of at least one waveguide, preferably of each waveguide are attached or fixed to the support, preferably in the form of a plate, by means of refractory tapes, staples or wires.
  • the measuring part is protected by a sheath made of a dielectric material, preferably polymer or more preferably ceramic, said sheath surrounding the conductors, the conductors preferably being separated by a dielectric material.
  • Said sheath can be straight or curved. It can be flexible, or rigid to give a shape to the measuring part, or even to the transmission part.
  • a support precursor preferably comprised of a ceramic matrix composite precursor 40', conventionally a prepreg, is wound around the first and second conductors, at least in the measuring portion.
  • the instrumented support precursor or the instrumented support is preferably inserted into a protective sheath 27, preferably ceramic.
  • Attaching to or embedding the measuring portion of a waveguide in a ceramic matrix composite is particularly advantageous, not only because the ceramic matrix composite protects the measuring portion, but also because, by construction, even when the ceramic matrix composite includes a woven fabric, it has an irregular microstructure that generates many basic discontinuities.
  • the measuring part of at least one waveguide is movable so that its dimensions can change under the effect of a temperature variation in service.
  • the measuring part is mounted sliding relative to the target, preferably sliding in a housing, in particular an orifice, provided in the target or, preferably, in the support.
  • the housing provides a thermal expansion space, preferably generated by removal of a sacrificial material around which at least a portion of the target or support has been formed.
  • Sliding can also result from the presence of a solid lubricant, preferably graphite, around the measuring part.
  • a solid lubricant preferably graphite
  • the lack of adhesion of the measuring part to the wall of the housing may also result from an incompatibility between the material of the target or the support defining the housing on the one hand and the measuring part on the other hand, for example from high porosity of the material of the target defining the housing.
  • Sliding can also result from the insertion of the measuring part into a protective sheath, preferably not segmented.
  • the segmentation of a protective sheath by the succession of dielectric beads along the measuring part tends to increase the attenuation of the signals.
  • the invention also relates to a method of manufacturing an oven according to the invention, said method comprising, for at least one, preferably for each waveguide of the network, the following successive steps:
  • the sacrificial material is the material of a sacrificial sheath sheathing the measuring portion, and, to interpose the sacrificial material,
  • the target or support is manufactured around the measuring part, preferably by casting and then sintering a precursor of the target around the measuring part, or by inserting the measuring part into a precursor of the support and then sintering the support precursor around the measuring part;
  • a housing in the form of a groove or a hole (or "orifice"), passing through or not, in the target or in a precursor of the target or in the support or in the support precursor, then the measuring part is inserted into the housing, then the housing is filled with an unshaped refractory product (i.e. a powder or a paste) containing a binder, preferably a hydraulic binder, preferably a cement, and capable of setting into mass by activation of the binder, preferably a refractory concrete, then the unshaped refractory product is hardened.
  • an unshaped refractory product i.e. a powder or a paste
  • the target precursor may be a preform intended to be sintered or a powder mixture capable of setting by chemical reaction.
  • the support precursor may be a ceramic matrix composite precursor comprising a textile and a matrix precursor impregnating the textile, or “prepreg”.
  • the measuring portion provided with the sacrificial sheath may be embedded in the target or support precursor at the time of its manufacture.
  • a housing may be provided in the target or target precursor or support or support precursor, and the measuring portion provided with the sacrificial sheath be embedded in the unshaped refractory material.
  • the sacrificial material is a filling material independent of the waveguide, i.e. which, unlike a sacrificial sheath, is not initially integral with the waveguide and, in order to interpose the sacrificial material,
  • a housing in the form of a groove or a hole, through or not, in the target or in a precursor of the target or in a support or in a precursor of a support, then
  • the housing is filled with the filling material so as to drown the measuring part, the quantity of filling material being adapted to provide the expansion space, then
  • the housing is filled with a so-called unshaped refractory product, preferably refractory concrete, then
  • the sacrificial material is preferably removed by heat treatment, preferably by consolidation heat treatment of the target precursor or support, preferably by sintering.
  • the sacrificial material is preferably removed by heat during quenching of the furnace and/or during sintering of the unshaped refractory product or target precursor or support precursor at a temperature preferably between 400°C and 1200°C. Sintering may result from quenching of the furnace.
  • Removal of the sacrificial material can be accomplished by vaporization or combustion.
  • the sacrificial material thus leaves room for thermal expansion.
  • the sacrificial material is an organic material, preferably a polymer.
  • a sacrificial material advantageously generates residual carbon which limits the oxidation of the first and second conductors, which allows its use in an oxidizing atmosphere.
  • the manufacturing process may further include one or more of the following optional and preferred features:
  • step 1) and/or step 2) are carried out in situ, i.e. at the location of the furnace at which the measuring part is intended to be used in the furnace;
  • the housing is provided in the support or in a precursor of the support, but can also be provided in a rear layer of the target or in a precursor of the layer back ;
  • the sacrificial sheath of a waveguide is made of a polymer, preferably a polymer not comprising halogen and/or nitrogen and/or silicon, preferably a polyalkylene, preferably a polyethylene or one of its derivatives;
  • the filling material is a resin
  • the removal of the sacrificial material is simultaneous with a hardening of the precursor of the target or of the support leading to said target or said support, respectively.
  • step 1) comprises the following steps:
  • At least one, preferably each measuring part is protected by a protective sheath, preferably ceramic.
  • the sacrificial sheath then covers the protective sheath.
  • the waveguide comprises a protective sheath for the first and second electrical conductors.
  • the protective sheath may be rigidly secured to the conductors, provided that it is segmented, or constitute a rigid sheath serving as a housing for the waveguide.
  • the waveguide may be inserted into the sheath after the sheath has been placed in the service position.
  • the sheath may be included in the target at the time of manufacture of said target, for example placed in position before being embedded in a concrete constituting the target.
  • the waveguide can move freely within the sheath.
  • the protective sheath may also provide an expansion space as described above.
  • a rigid sheath can advantageously guide the waveguide to give it a predetermined shape, for example straight or bent, or guide it over a long length during its insertion.
  • the waveguide is protected by two protective sheaths, namely a segmented protective sheath, preferably consisting of several cleats placed end to end, and a rigid protective sheath serving as housing for the waveguide.
  • the segmented protective sheath may for example result from a threading of a multitude of beads.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a glass furnace according to the invention, said method comprising, for at least one waveguide of the network, preferably for each waveguide of the network, the following steps:
  • step C) installation of the instrumented support if step C) is subsequent to step B) or installation of the instrumented support precursor if step C) is prior to step B), preferably between a rear layer defining the hot face and a heating system of the furnace, preferably substantially parallel to said hot face.
  • step A) preferably comprises the following steps: a) preparing the ceramic matrix precursor in the form of a slurry comprising ceramic particles and/or precursors of ceramic particles, the material of said ceramic particles having a dielectric constant or relative electrical permittivity with respect to vacuum at 25°C and atmospheric pressure, preferably measured at 1 MHz, greater than 3 and/or less than 30, preferably less than 15; b) independently of step a), fixing or integrating the first and second electrical conductors of said measuring part to a textile, preferably in the form of one or more fabrics or webs of threads, preferably ceramic threads, the material of said textile having a material with a dielectric constant or relative electrical permittivity with respect to vacuum at 25°C and atmospheric pressure, preferably measured at 1 MHz, MHz, greater than 3 and/or less than 30, preferably less than 15; c) impregnation of the textile with said slip.
  • a connector is fitted capable of electrically connecting said conductors to an interrogator.
  • the measuring part, or even the transmission part is protected by a said sheath, before fixing or integration into the support.
  • step B) the baking is such that the temperature of the instrumented support precursor is between 400 and 1200°C.
  • step B) is carried out, prior to step C), in an oven or furnace, preferably in air and preferably in a controlled atmosphere.
  • step C) the instrumented support or instrumented support precursor, preferably in the form of a plate, is disposed between
  • the waveguide network of a glassmaking furnace according to the invention may also include one or more of the following optional and preferred features:
  • the waveguide network extends at least partially, preferably completely, within
  • a refractory rear layer extending behind a first layer consisting of an assembly of refractory blocks defining the hot face of the target or
  • the measuring part of a waveguide extends in said back layer or in a sublayer of said back layer, preferably behind the barrier sublayer;
  • said undercoat is an insulating undercoat in contact with the cold face of the target, intended to define the thermal profile of the coating, or preferably, a barrier undercoat, intended to neutralize the molten glass in the event of a breakthrough of the furnace, and in particular of the furnace floor;
  • the measuring portion of a waveguide preferably of each waveguide, extends between the barrier sublayer and the insulating sublayer;
  • the thermal expansion space is adapted so that in service, the measuring part of the waveguide is not compressed by the target under the effect of dimensional changes of the target and of said measuring part resulting from temperature variations;
  • the ratio of the equivalent diameter of the housing to the equivalent diameter of the measuring part is greater than 1.05, preferably greater than 1.10, preferably greater than 1.20, and/or less than 3.00, preferably less than 2.50;
  • said housing is an orifice, the diameter of the orifice being less than the thickness of said layer or sub-layer in which said measuring part is placed;
  • the diameter of said orifice is less than 70%, or even less than 50% of the thickness of said layer or sub-layer;
  • the measuring part of a waveguide preferably of each waveguide, except the bends, extends at least partially, preferably completely parallel to the measuring part of another waveguide;
  • the measuring part of at least one waveguide, preferably of each waveguide of the network, is free of bends;
  • the maximum distance between the measuring parts of any two waveguides is less than 200 cm;
  • - parts of the waveguides together form a sheet extending along a curved or flat surface, preferably flat; - the measuring parts of said sheet are spaced from each other by a distance greater than 1 cm, greater than 5 cm, greater than 10 cm, greater than 20 cm, and/or less than 100 cm, less than 80 cm, or less than 50 cm;
  • the furnace comprises more than 1, more than 2, preferably more than 3, preferably more than 5 said layers, said layers being preferably parallel to each other, preferably parallel to the hot face, and preferably regularly spaced apart in a direction perpendicular to the hot face, the distance between two successive layers being preferably less than 10 cm, 5 cm, or 2 cm, which, advantageously, makes it possible to evaluate thermal flows through the target;
  • At least one measuring part preferably more than half of the measuring parts of the network extend in a direction perpendicular to the direction of flow of the molten glass in service;
  • the radius of curvature of the measuring part of a waveguide, preferably of each waveguide of the network is at any point at least 3 times, preferably at least 5 times, preferably at least 10 times, greater than the equivalent diameter of said measuring part;
  • each waveguide of the network opens onto a cold face of the target, opposite the hot face, or onto a side face of the target (in particular when the target is the bottom of the oven) colder than said hot face.
  • the skilled person knows how to determine the dimensions of a housing for a measuring part in order to reserve a suitable thermal expansion space. For example, for a sole, he will take into account the thermal gradient in the sole, the coefficient of thermal expansion of the slabs and the measuring part, as well as their dimensions.
  • the housing is also sized so that the target and the waveguide can expand independently of each other, and in particular so that an elongation or a narrowing of the target does not cause stresses on the waveguide, and vice versa.
  • each waveguide of the array may further comprise one or more of the following optional and preferred features: - the waveguide satisfies the Rayleigh scattering condition, which facilitates the localization of the regions having reflected the basic secondary echoes;
  • At least one spacer made of an electrically insulating material and more deformable than the material of the cleats, is arranged between two adjacent cleats, preferably between the cleats of each pair of two adjacent cleats, at least in the measuring part;
  • each said spacer preferably each said spacer:
  • - is made of an elastically compressible material, like a spring and/or
  • - comprises and/or is made of an organic material, preferably a polymer material, for example based on polyethylene or silicone, preferably chosen from elastomers, thermoplastic materials and heat-shrinkable materials, for example in the form of a foam or a putty;
  • a polymer material for example based on polyethylene or silicone, preferably chosen from elastomers, thermoplastic materials and heat-shrinkable materials, for example in the form of a foam or a putty;
  • the length of the measuring part and/or the waveguide is greater than 1 meter, preferably greater than 2 meters, preferably greater than 3 meters, or even greater than 10 meters and/or less than 30 meters, preferably less than 20 meters;
  • the length of the transmission part is preferably greater than 0.1 m and/or less than 5 meters, or even less than 2 meters;
  • the first and second electrical conductors are coaxial, which limits the size and reinforces the stability of the inter-conductor distance, the dielectric material holding the two coaxial conductors in position;
  • the first and second electrical conductors are straight, which facilitates integration into the target;
  • the equivalent diameter of said first and second conductors is greater than 0.4 mm, greater than 0.5 mm, preferably greater than 1 mm and/or less than 50 mm, preferably less than 20 mm, preferably less than 10 mm, preferably less than 5 mm, which makes it possible to improve the quality of the signal (low attenuation) while reducing the risk of weakening or breaking the target;
  • the first and second electrical conductors are separated from each other by a dielectric material belonging to the target, for example an electrically insulating layer;
  • the first and second electrical conductors preferably comprise, made of a refractory metal or metal alloy, for example silver usable up to 800°C, for example inconel (for example alloys 625 and 690), usable up to 1100°C, Kanthal of the FeCr type, for example KANTHAL APM, usable up to 1425°C or a noble metal, preferably chosen from platinum, tungsten, gold, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, or an alloy of these elements, the platinum being able to be doped, preferably with 0.001% to 5% of zirconium oxide, hafnium, calcium, magnesium or yttrium;
  • a refractory metal or metal alloy for example silver usable up to 800°C, for example inconel (for example alloys 625 and 690), usable up to 1100°C, Kanthal of the FeCr type, for example KANTHAL APM, usable up to 1425°C or a noble metal
  • a dielectric material comprising, preferably consisting of an oxide of at least one element chosen from Al, Zr, Mg, Ca, Ti and Si, separates said first and second conductors;
  • the material constituting the first and second electrical conductors has an electrical resistivity of less than 10 micro-ohm.m in the temperature range of the environment of the measuring part in service, preferably between 20°C and 1000°C;
  • the dielectric material which separates the first and second conductors has a dielectric constant or relative electrical permittivity with respect to vacuum at 25°C and at atmospheric pressure, preferably measured at 1 MHz, greater than 3 and/or less than 30, preferably less than 15;
  • the dielectric material comprises an oxide of at least one element chosen from Al, Zr, Mg, Ca, Ti and Si;
  • a protective part for example in the form of a tube or a pierced or grooved brick, preferably a protective sheath, preferably ceramic, partially, preferably completely surrounding said measuring part;
  • said protective sheath is made of an oxide material of at least one element chosen from Al, Zr, Mg, Ca, Ti and Si;
  • the waveguide is connected to an interrogator at each of its two ends;
  • the waveguide opens onto a cold face of the target, opposite the hot face, or onto a lateral face of the target colder than said hot face;
  • the first and second conductors are fixed to a plate-shaped support, preferably made of a ceramic matrix composite, preferably by means of a interfacing layer or refractory tapes, staples or wires or are integrated into said composite.
  • At least one spacer made of a material more deformable than the material of the cleats is preferably arranged between two adjacent cleats.
  • a spacer is arranged between the cleats of each pair of adjacent cleats, at least in the measuring portion.
  • the material of the spacers is elastically compressible, in the manner of a spring.
  • a spacer, preferably each spacer preferably has the shape of a spring or the shape of a washer.
  • a spacer, preferably each spacer comprises or is made of an organic material, preferably a polymer material, preferably thermoplastic or heat-shrinkable, or a polymer foam.
  • the spacers are threaded, in the measuring part, onto the first electrical conductor and/or onto the second electrical conductor.
  • Inserting spacers between the cleats advantageously makes it possible to guarantee a minimum spacing between said cleats, in particular when said waveguide is curved.
  • the spacers limit the risk of breakage when winding the waveguide, for example on a mandrel or a reel, for its transport, and when placing it in the service position.
  • the interrogator may further include one or more of the following optional and preferred features:
  • the interrogator is configured to determine, based on the analysis of the response signals, a temperature, a wear level and/or a wear rate of the target;
  • the interrogator is configured to predict the occurrence of a breakthrough or infiltration of the target by molten glass, or of a sudden movement or degradation of the coating;
  • the oven preferably comprises at least one thermocouple arranged less than 10 cm from a waveguide, preferably from any waveguide, for example in a zone of the oven at a temperature between 500°C and 1500°C when the oven is in service, in order to calibrate said waveguide for an indirect measurement of the temperature.
  • the invention also relates to a method for monitoring the state of a target of a glassmaking furnace according to the invention, said method comprising the following steps: a. manufacturing a glass furnace according to the invention; b. for each waveguide, controlling the interrogator to which the waveguide is connected, so that it injects an interrogation signal through the input end of said waveguide; c. analyzing the response signal so as to determine information relating to the state of the target in the region of the measurement part of said waveguide.
  • the information relating to the state of the target is the residual thickness of refractory or a temperature at one or more points of the target.
  • Figure 1 represents a schematic half-cross section of a glassmaking furnace
  • Figure 2 schematically represents an example of a tracking device according to the invention, in a service position
  • Figure 3 illustrates different possible embodiments for a waveguide comprising beads
  • Figure 4 illustrates, seen from above, a floor of a glassmaking furnace according to the invention
  • Figure 5 illustrates, in cross section, the conventional structure of a glass furnace sole
  • Figure 6 illustrates, in cross section, a sole of a glassmaking furnace according to the invention, in a first, preferred embodiment
  • Figure 7 illustrates, in cross section, a sole of a glassmaking furnace according to the invention, in a second embodiment
  • Figure 8 illustrates a waveguide network in a glass furnace vault according to the invention, in cross section, in a preferred embodiment
  • Figure 9 shows an example of a response signal
  • Figure 10 illustrates a support plate integrating a measuring part according to an embodiment according to the invention
  • Figure 11 illustrates a support in the form of a plate, integrating a measuring part according to another embodiment according to the invention
  • Figure 12 illustrates the fabrication of a support by winding a support precursor around a measuring part.
  • target refers to a refractory part of the furnace equipped with a tracking device.
  • the target is preferably an element of the furnace lining or a so-called first (seen from inside the furnace) layer, conventionally obtained by assembling blocks, for example a side wall of a tank, a vault or a sole.
  • the first refractory layer is conventionally made of a molten material or a dense sintered material in order to resist the temperature but also corrosion by the molten glass and/or its vapors.
  • the “hot face” is the face of a target that is exposed to a space in the furnace that contains, in use, molten glass or is intended to contain molten glass.
  • the hot face may be in contact, or is intended to be in contact, with molten glass and/or with the gaseous environment that extends above the molten glass.
  • the hot face is thus the face of the target that is subjected to, or is intended to be subjected to, the highest temperatures.
  • the set of hot faces of the blocks of the side wall of the glass melting tank may also, by extension, be referred to as the “hot face”.
  • the upper surface of the hearth may also be referred to as the “hot face”.
  • the adjective “hot” is used for the sake of clarity.
  • the “thickness” of a target is its dimension measured in a direction perpendicular to its hot face, or “depth” direction.
  • depth direction perpendicular to its hot face
  • the thickness is measured in a substantially horizontal direction directed towards the molten glass bath.
  • the thickness is measured in a vertical direction.
  • Two objects have “substantially the same composition” when at least 80%, preferably at least 90%, of their components are identical.
  • Concrete is classically made up of a set of coarse grains, with a size greater than 50 pm, typically between 50 pm and 25 mm, bound by a matrix, said matrix providing a substantially continuous structure between the coarse grains.
  • the matrix consists of “matrix particles” having a size less than or equal to 50 pm.
  • Activation is the process of setting fresh concrete into mass. It typically results from moistening a particulate mixture containing a hydraulic binder, with water or another liquid, preferably by adding more than 3% water, as a percentage by mass.
  • fresh concrete is preferably poured, vibro-poured, if the mixture is not self-flowing, or even sprayed.
  • a "hydraulic binder” means a binder that, upon activation, generates a hydraulic setting and hardening, generally at room temperature.
  • a cement is a hydraulic binder.
  • An aluminous cement is an example of a cement.
  • a calcium aluminate cement is an example of an aluminous cement.
  • a refractory “rammed earth” is a refractory mixture containing a chemical and/or ceramic and/or organic binder, conventionally shaped after possible humidification, by tamping or compacting or beading, by hand or using appropriate mechanical means.
  • the particulate mixture is not humidified (“dry” implementation) or humidified with less than 3% water, in mass percentage).
  • the “support” is a part added to the target and on which or in which the measuring part of one or more waveguides is arranged.
  • the support physically protects the measuring part, preferably creates basic discontinuities and preferably allows sliding of the measuring part, in particular under the effect of temperature.
  • the support or support precursor is sometimes called “instrumented” when it carries the measurement part of at least one waveguide.
  • a plate typically has two substantially parallel large faces, the thickness between the two large faces being typically less than 1/2, or even less than 1/3, or even less than 1/5, or even less than 1/10, or even less than 1/100 of the width of the large faces.
  • a plate may be flat or curved.
  • the shape of a plate-shaped support is preferably adapted to match the shape of the target to which it is intended to be attached.
  • Ceramic Matrix Composite we classically mean a product composed of fibers and/or threads bonded together by a ceramic matrix, representing in volume preferably at least 30% of the CMC.
  • the fibers and/or wires are chosen according to the environment where the ceramic matrix composite is to be placed, in particular according to the conditions of temperature, corrosion, thermal cycling, expansion, and according to the nature of the refractory part of the furnace to be equipped.
  • the arrangement of the fibers and/or wires, which constitute the reinforcing structure for the matrix is chosen according to the desired shape for the ceramic matrix composite, and the ease of fixing the waveguide there.
  • a stack of woven fabrics or fiber sheets is well suited for simple plates
  • a filament winding is well suited for plates having a geometry of revolution
  • a filament placement is well suited for complex shapes of large dimensions.
  • a ceramic matrix composite is typically manufactured by heating, preferably to above 600°C, preferably to above 700°C, preferably by sintering.
  • the fibers and/or threads are classically in the form of a textile.
  • the CMC can then be described as a “ceramic matrix textile”.
  • a textile can be:
  • a textile is distinguished in particular from a fibrous mat, in which the organization of the fibers or threads is random in the three dimensions of space.
  • a “fiber” is a filament whose length is greater than 5 times its equivalent diameter.
  • the “diameter” of a fiber is the diameter of a disk of the same surface area as its cross-section at mid-length.
  • a “thread” is an assembly of fibers which, in cross-section, contains more than 10 and preferably less than 500,000 fibers, and whose length is greater than 5 times the diameter.
  • wire is meant “having the general shape of a wire”.
  • a cable has a wire shape.
  • a narrow strip, or “ribbon”, is considered wire.
  • An object having a wire shape preferably has a length greater than 10 times, 100 times or 1,000 times or 10,000 times its width (i.e. its largest dimension in a plane perpendicular to the direction of its length).
  • waveguide is meant a wired transmission line, different from the target, capable of guiding an electromagnetic wave from a very high frequency electrical signal in order to perform a measurement by time or frequency electrical reflectometry.
  • a waveguide conventionally comprises at least two electrical conductors electrically insulated from each other and which extend along the direction of the length of the waveguide.
  • the interrogation signal is conventionally a variation in the electrical potential difference between said electrical conductors.
  • the interrogation signal is injected at the input end of the waveguide, then propagates in the form of an electromagnetic wave.
  • a variation in electrical impedance causes a partial reflection of this wave.
  • the reflected response signal is also a temporal variation in the potential difference between the electrical conductors.
  • a secondary echo is thus a response of a discontinuity to the interrogation signal.
  • Secondary echoes can be “noise” secondary echoes 5, “basic” secondary echoes 6 or “clear” secondary echoes 7 (figure 9).
  • Secondary noise echoes are secondary echoes that have an amplitude less than or equal to 0.5% of the amplitude of the background echo and preferably greater than 0.0001%, preferably greater than 0.01%, preferably greater than 0.1% of the amplitude of the background echo. They are conventionally generated by “noise” discontinuities resulting from imperfections in the waveguide, generated in particular during the manufacture of the waveguide.
  • Basic secondary echoes are secondary echoes generated by "basic" discontinuities generally resulting from intentional modifications made to the waveguide, for example by texturing or adding cleats. They preferably have an amplitude lower than the amplitude of the bottom echo, preferably less than 90%, preferably less than 70%, preferably less than 50%, preferably less than 30% of the amplitude of the bottom echo. When the length of the measurement part is less than 10 meters, they preferably have an amplitude greater than 0.5%, preferably greater than 1% and less than 30% of the amplitude of the bottom echo.
  • the amplitude of the secondary base echoes can be greater than 2%, 3%, or 5%, or even 10% of the amplitude of the bottom echo reflected by the output end of the waveguide.
  • Sharp secondary echoes are secondary echoes that have an amplitude greater than or equal to 30% of the amplitude of the background echo. They are generally isolated and generated by “sharp” discontinuities, typically resulting from a significant or sudden variation in the structure of the waveguide, for example resulting from unintentional degradation of the waveguide, for example by cracking (without rupture). Such sharp, local discontinuities do not allow, by analysis of the sharp secondary echoes, to measure disturbances or modifications of the environment elsewhere than at the locations of the sharp discontinuities. They therefore do not allow to locate measurement variations over the entire length of the measurement part.
  • frank secondary echoes generated by discontinuities can constitute basic secondary echoes usable for monitoring, by time or frequency electrical reflectometry, the state of a part of the furnace if the number of discontinuities which generate them, per meter of waveguide measurement part, is greater than 10, greater than 15, greater than 20, greater than 30, greater than 40, greater than 50, and preferably less than 10,000, and if these discontinuities are distributed randomly.
  • a “discontinuity” or “impedance discontinuity” is a portion of the waveguide capable of returning a specific echo in response to an interrogation signal, preferably in the form of a small variation in electrical potential.
  • This echo is modified when the impedance of the discontinuity varies, in particular when it is subjected to a modification of a property of its local environment (i.e. in the region of the discontinuity).
  • the impedance of a discontinuity can in particular be modified when the shape and/or the local temperature of the waveguide, and/or the nature of the local environment, i.e. around the discontinuity, is/are modified. If only one of the discontinuity modification factors is modified, for example the local temperature, there is consequently a link between the impedance, and therefore the echo, and the value of this factor.
  • the discontinuity may in particular result from a local variation in the structure and/or composition of the waveguide, and in particular of one of the conductors of the waveguide and/or of a dielectric arranged between said conductors.
  • sacrificial sheath is meant a sheath capable of decomposing, at least partially, preferably by heat treatment.
  • the protective sheath intended to be kept in service and the sacrificial, or “temporary,” sheath, which is used to provide thermal expansion space for the waveguide, and which is therefore intended to be eliminated.
  • the equivalent diameter of a waveguide or measuring part or conductor or housing is the largest of the transverse diameters of that waveguide or measuring part or conductor or housing, respectively, considering all the transverse sections (i.e. perpendicular to the length direction) along that waveguide or measuring part or conductor or housing, respectively, a transverse diameter measured for a transverse section being the diameter of a disk having the same surface area as that transverse section.
  • a “bend” is a region of the measuring portion in which the measuring portion changes direction by more than 45° over a length of less than 80 cm.
  • the “precursor” of an element is an object that, during the manufacture of the furnace, transforms into that object.
  • the preform of a target is a precursor of the target, which transforms into the target during sintering.
  • preform is meant a part shaped or prefabricated from a particulate mixture, such as for example concrete (classically by casting and vibration) or a rammed earth (conventionally by tamping) and intended to be consolidated by heat treatment, for example by sintering.
  • a particulate mixture such as for example concrete (classically by casting and vibration) or a rammed earth (conventionally by tamping) and intended to be consolidated by heat treatment, for example by sintering.
  • the processes for manufacturing a preform are well known to those skilled in the art. Conventionally, the particles of a refractory powder are mixed with a temporary binder and the mixture is put into the desired shape.
  • conductor means the first or second electrical conductor of a waveguide.
  • “Local” or “locally” is used to describe a characteristic or action that only affects a fraction of the waveguide, for example a fraction of a length less than 5 cm, 1 cm or 1 mm.
  • a “local” variation of a property thus means that the value of this property varies in this fraction, for example by more than 5% or more than 10%. This variation can be, for example, less than 500%.
  • ceramic material is conventionally understood to mean a material that is neither metallic nor organic.
  • an oxide glass and carbon in different forms, crystallized or not are considered as ceramic materials.
  • the invention uses the well-known principles of electrical time domain reflectometry or electrical frequency domain reflectometry respectively, or “E-TDR” or “E-FDR”, respectively.
  • a transmitter emits an interrogation signal, in the form of a pulse, into the electrically conductive medium.
  • the latter returns a reflected response signal, which is then analyzed to deduce information about the conductive medium.
  • a measuring part is subjected to a temperature which depends on the environment of the target, in particular the molten glass or its vapors, but also on the thickness of material which separates it from this environment.
  • the measuring part can modify its reaction locally to the reception of the interrogation signal. This local reaction allows the interrogator to be informed of a reduction in the thickness of the target, or even of a breakthrough by the molten glass in the target at this location.
  • the waveguide 12 ( Figure 2) has the shape of a transmission line, for example the general shape of a strip or a cable, which extends from an input end 12e to an output end 12s. It comprises:
  • the measuring part is designed to withstand the temperatures to which it is subjected in service, preferably to withstand a temperature of 200°C, preferably a temperature of 300°C, 400°C, 500°C, 600°C, 700°C, 800°C, 900°C, 1000°C, 1100°C, or 1200°C.
  • the length of the waveguide, and preferably of the measuring part is preferably greater than 1 m, preferably greater than 2 m, preferably greater than 5 m, preferably greater than 10 m, greater than 15 m, greater than 20 m, and/or less than 200 m, or even less than 100 m, preferably less than 50 m.
  • each conductor Preferably one conductor, preferably each conductor, or even the waveguide
  • - for a conductor or waveguide having the shape of a strip has a thickness of less than 10 millimeters, less than 5 mm, and/or preferably greater than 0.4 mm, preferably greater than 0.5 mm, preferably greater than 1 mm.
  • the waveguide comprises first and second electrical conductors, 12i and 122 respectively, for example in the form of a cable comprising one or more wires, a cable assembly or a strip.
  • Each driver includes:
  • the output ends are not electrically connected to each other, so the conductors do not form an electrical circuit, as in a resistive measuring device, in which direct or alternating current flows.
  • the material of the conductors is preferably a conductive metal such as Al, Cu or a steel or a metal alloy. It can also be a ceramic or a cermet. In particular, for an application in a high temperature environment, the conductors can be
  • inconel for example alloys 625 and 690, usable up to 1100°C,
  • Kanthal type FeCr for example KANTHAL APM, usable up to 1425 °C,
  • a conductor made of a metal coated with conductive refractory oxide of SnCL or Spinel CnCL-MgO or perovskite or metalloid or metal carbide can be suitable for very high temperatures.
  • the material of the conductors is a noble metal, preferably chosen from Platinum, Gold, Palladium, Rhodium, iridium.
  • the electrical resistivity of the first and second conductors is preferably less than 10 micro-ohm. m in the temperature range of the environment, preferably between 20°C and 1000°C.
  • each conductor is formed of a cable formed of one or more wires.
  • the first and second conductors are non-coaxial and kept at a distance from each other by a dielectric insulator, preferably having an electrical resistivity greater than 10, 50, 100 or 1000 times that of the conductors.
  • the waveguide is formed of a coaxial cable, for example of BNC type connection, comprising an internal wire or sleeve forming the first conductor and an external sleeve forming the second conductor, the two sleeves being separated by an electrically insulating intermediate sleeve.
  • the material of the intermediate sleeve comprises, preferably is made of an oxide of at least one element chosen from Al, Zr, Mg, Ca, Ti and Si.
  • said waveguide is formed of at least two linear conductors, preferably platinum wires, for example FKS platinum wires supplied by Ogussa, parallel and spaced apart by a distance greater than 1 mm, preferably greater than 2 mm, and/or preferably less than 20 mm.
  • Refractory beads preferably alumina beads, are threaded onto the conductors, preferably by first and second through-holes through which the first and second conductors pass.
  • the length of the waveguide, and preferably of the measuring part, is preferably greater than 1 m, preferably greater than 2 m, preferably greater than 3 m, or even greater than 10 m, and/or less than 30 m, or even less than 20 m.
  • the two conductors are preferably parallel except, possibly, in the areas of discontinuities. Local defects of parallelism can be provided to create discontinuities, and in particular basic discontinuities.
  • the waveguide and/or each conductor can be inserted into a protective sheath, possibly segmented, in order to protect the conductors from heat and/or corrosion and/or chemical attacks.
  • the protective sheath may be made of ceramic, particularly alumina, particularly for an environment at a temperature above 400°C.
  • the protective sheath is preferably made of a material having a coefficient of thermal expansion substantially identical to that of the material of the conductors.
  • the thermal expansion coefficient of the waveguide, preferably at least of the measuring part is substantially identical to that of the part of the target which receives the measuring part (+/-20%, preferably +/-10%).
  • Said protective sheath may be straight or curved, and extends around the measuring part. This sheath may be useful for giving a curved shape to the measuring part, or even to the transmission part.
  • the waveguide, and in particular at least the measuring part, can also be fixed on a support 40 (see figure 10 or 2), preferably in the form of a plate, itself in contact with the target 30.
  • a single support particularly in the form of a plate, can support several measuring parts, or even all of the measuring parts of the waveguide network.
  • the support is preferably at least partly made of a material consisting of threads and/or fibers bonded together by a ceramic matrix, called a “ceramic matrix composite”.
  • the fibers and/or wires and the ceramic matrix will be chosen according to the environment where the ceramic matrix composite is to be placed, in particular according to the conditions of temperature, corrosion, thermal cycling, expansion, and according to the nature of the target to be followed.
  • the coefficient of thermal expansion of the ceramic matrix composite can be adjusted by techniques well known to those skilled in the art, in particular by adapting the composition of the ceramic matrix composite.
  • the ceramic matrix composite has a 3-point bending tensile strength, measured according to ASTM C1341-13, greater than 3 MPa, preferably greater than 6 MPa, preferably greater than 10 MPa.
  • the mechanical strength, in particular its impact resistance, is improved.
  • a stack of woven fabrics or sheets of fibers or yarns is well suited for simple plates, a filament winding is well suited for plates with a geometry of revolution, a filament placement is well suited for complex shapes of large dimensions.
  • a support is particularly useful when the target is part of or forms the side wall of the tank.
  • the arrangement of the fibers or wires is chosen according to the desired shape of the ceramic matrix composite, and the ease of fixing or inserting the conductors.
  • the ceramic matrix composite preferably has a compressive strength greater than 5 MPa, preferably greater than 10 MPa, and/or a thermal conductivity between 20°C and 500°C greater than 2.0 W.m'fK 1 .
  • the ceramic matrix composite comprises, in mass percentage, more than 80%, more than 90%, more than 95%, or even substantially 100% of one or more of the following oxides: AI2O3, Z1O2. HIO2. CnCL, MgO, CaO, SiCL.
  • the ceramic matrix composite has a chemical composition, in mass percentage based on the oxides, such that AI2O3 + SiCL > 80%, preferably greater than 85%, preferably greater than 90%, or even greater than 95%.
  • the matrix comprises, preferably consists of, for more than 80%, more than 90%, more than 95%, preferably substantially 100% of its mass, one or more compound(s) chosen from the group formed by AI2O3, ZrCL, CnCL, MgO, CaO and SiO 2 .
  • the volume of the fibers or yarns represents more than 25%, preferably more than 30%, preferably more than 40%, preferably more than 50%, preferably more than 60% and/or less than 70% of the volume of the CMC material, i.e. without taking into account its porosity, the remainder to 100% being constituted by the ceramic matrix binding said fibers together.
  • the diameter of the fibers, measured at mid-length of the fibers and on average over the set of fibers, is preferably between 3 and 30 micrometers, preferably between 5 and 25 micrometers.
  • the support is in the form of a plate, flat or non-flat, and has, between its large faces, an average thickness which is preferably constant, preferably less than 40 mm, preferably less than 32 mm, preferably less than 28 mm, preferably less than 22 mm, preferably less than 20 mm, or even less than 18 mm or 15 mm or 10 mm, and/or preferably greater than 1 mm, preferably greater than 2 mm, or even greater than 3 mm, or greater than 5 mm.
  • the surface area of a large face of the support is preferably greater than 100 cm 2 , preferably greater than 200 cm 2 , preferably greater than 300 cm 2 , preferably greater than 400 cm 2 , and/or less than 20,000 cm 2 , preferably less than 15,000 cm 2 or even less than 10,000 cm 2 .
  • the support is in the form of a roll before being affixed to the target.
  • the support is fixed to a cold face of the target and, preferably, the support comprises an openwork zone, i.e. crossed by a plurality of orifices in order to facilitate heat exchanges with the cold face.
  • the target can be in particular a first layer made up of dense, melted or sintered blocks.
  • the support is bonded to the cold face of the target.
  • the adhesive used to attach the waveguide to the support and/or the support to the target is selected from mixtures of ceramic powders and binders, preferably applied in a liquid form.
  • the powders are alumina and/or silica and/or mullite powders.
  • the binders are chosen from colloidal silica, sodium silicate, organic resins, organic glues and mixtures thereof.
  • the adhesive used may also be a commercial adhesive such as Fixwool FX adhesives from Unifrax.
  • the measuring portion of the waveguide is embedded within the ceramic matrix composite or the precursor of said ceramic matrix composite, preferably sandwiched between two textiles of said composite.
  • the measuring part of the waveguide is fixed on the support by means of an interface layer.
  • the interface layer may be, in particular if the temperature of the face of the target which receives the support, in particular the cold face, is less than or equal to 400°C, an adhesive comprising a thermosetting, thermoplastic or elastomeric polymer.
  • the measuring portion of the waveguide is secured to the support using refractory tapes, staples or wires.
  • the first and second conductors of the measuring portion are integrated into the wire arrangement of the matrix composite.
  • ceramic or the precursor of said ceramic matrix composite for example as a weft yarn, warp yarn or knitting yarn. They extend substantially parallel and at a predetermined distance.
  • the distance separating the conductors is greater than 0.3 mm, preferably greater than 0.4 mm, preferably greater than 0.5 mm and less than 30 mm, preferably less than 10 mm, preferably less than 5 mm, preferably less than 3 mm.
  • At least one wire, or even a plurality of wires made of a dielectric material may be interposed between the first and second conductors of the waveguide.
  • a single support may support several measuring parts of different waveguides.
  • the measuring portion is housed in a ceramic protective sheath incorporated into the support during its manufacture, or in a channel formed in the support during or after the manufacture of said support.
  • a dielectric insulator 25 for example made of mica, a mica derivative, titanium, barium, mullite, cordierite or alumina.
  • the dielectric insulator may be a single piece or may consist of an assembly of several dielectric cleats.
  • the dielectric cleats are interposed between the conductors, the cleats preferably having the form of beads threaded on at least one of the conductors, preferably on both conductors.
  • the predetermined distance between the two electrical conductors is preferably substantially constant.
  • the separator may be constituted by threads made of a dielectric material also constituting the textile.
  • the first and second conductors are weft or warp threads, they can be separated by one or more other weft or warp threads, respectively made of a dielectric material (thread 25 in figure 11).
  • the number of discontinuities, in particular basic discontinuities, per meter of waveguide measuring portion is preferably greater than 10, greater than 15, greater than 20, greater than 30, greater than 40, greater than 50, and/or less than 10,000, less than 1,000, less than 500, less than 100.
  • the distance between any two discontinuities 24, in particular any two basic discontinuities, successive along the waveguide 12 is less than 1/100 of the wavelength of the interrogation signal (equal to the propagation speed of the interrogation signal, approximately 200,000 km/s for an electromagnetic wave, divided by the frequency of the highest peak of the frequency spectrum of the interrogation signal).
  • This distance is preferably greater than 10 mm, 15 mm or 20 mm and/or less than 100 mm or 50 mm.
  • the sensitivity of the information provided by the interrogator is advantageously improved.
  • discontinuities returning a small variation in electric potential makes it possible to avoid having to create large discontinuities, which could significantly dampen the interrogation signal, and therefore prevent tracking over the entire length of the measurement part of the waveguide.
  • more than 50%, preferably more than 80%, preferably more than 90% of the discontinuities return secondary basic and/or noise echoes, preferably secondary basic echoes.
  • discontinuities are added randomly in the waveguide.
  • the discontinuities are variable, that is, they do not all return the same echo when they receive the same interrogation signal.
  • the variation of the discontinuities, particularly of the basic discontinuities is random.
  • the discontinuities 24, in particular the basic discontinuities can be obtained by modification of the surface and/or of the constituent material of one or both conductors and/or of the dielectric insulator, for example by a surface modification by abrasion, by a chemical attack, by the addition of a dopant in the material, or by the addition of cleats.
  • the waveguide is formed of a coaxial cable, for example of type B NC connection, comprising a wire forming the first conductor and an external sleeve forming the second conductor, the two sleeves being separated by a separator in the form of an electrically insulating intermediate sleeve.
  • discontinuities 24, in particular basic discontinuities by modifying the surface state of the insulating sleeve, for example by creating roughness.
  • Another way consists in creating random discontinuities, in particular basic discontinuities, on the external sleeve, for example by abrasion (without stopping the electrical conduction within the external sleeve).
  • discontinuities are surface irregularities on the separator, preferably arranged opposite the conductors, preferably in at least one area of the separator in contact with the conductors. Texturing said area advantageously makes it possible to generate random discontinuities.
  • discontinuities 24, in particular basic discontinuities, preferably random by modifying the surface state of the dielectric insulator 25 (texturing), for example by creating roughness, for example by abrasion.
  • the texturing comprises the creation of reliefs with a height greater than 0.05 mm, preferably greater than 0.1 mm, preferably greater than 0.2 mm, preferably greater than 0.4 mm, preferably greater than 0.5 mm, or even greater than 0.8 mm, and/or less than 3 mm, less than 2 mm or less than 1 mm.
  • the density in reliefs, in number of reliefs relative to the textured surface is preferably greater than 1/10000 mm 2 , preferably greater than 1/1000 mm 2 , preferably greater than 0.5/100 mm 2 (or 0.5/cm 2 ) and/or less than 10/mm 2 , preferably less than 1/mm 2 , preferably less than 1/10 mm 2 (or 10/cm 2 ).
  • the predetermined distance between the two electrical conductors is preferably substantially constant.
  • the two conductors are preferably parallel except, possibly, in the areas of discontinuities. Local parallelism defects may be provided to create discontinuities, and in particular basic discontinuities.
  • this distance is varied by more than 0.1 mm to less than 2 mm, preferably less than 1 mm, along the measuring part.
  • dielectric cleats are arranged in contact with the first and second conductors.
  • the dielectric cleats, and in particular the beads, may have a length, measured along the length of the waveguide, greater than 10 mm, 15 mm or 20 mm and/or less than 100 mm or 50 mm.
  • the dielectric cleats, and in particular the beads preferably have a width, i.e. a largest dimension in a plane transverse to the direction of their length, greater than 1 mm, 2 mm or 3 mm and/or less than 10 mm or 5 mm.
  • Figure 3 illustrates different possible embodiments for dielectric cleats. In particular, it illustrates embodiments in which:
  • - beads 23 are threaded to form a segmented protective sheath 27 (3A, 3C-3E) or not (3B), on the two first and second conductors (3A-3D), for one (3E) or for both conductors;
  • - one or more of the conductors extend symmetrically with respect to the axis of each bead 23 (3A, 3B, 3C, 3D) or not (3E); - one or more of the conductors extend parallel to the axis of each bead 23 (BASE) or not.
  • the cleats also facilitate the identification of regions generating basic secondary echoes, and can therefore serve as identification marks.
  • composition and/or structure of a support near or around the first and second electrical conductors or between the first and second electrical conductors.
  • the composition and/or structure of the support may vary by more than 10% over less than 1 mm along the measuring portion.
  • the support may be a support integral with the waveguide, for example a support in a CMC.
  • the waveguide can be fixed on a support which is not a homogeneous mass of material but presents variations due to the presence of pores, through or not, for example due to the fact that it comprises a woven textile.
  • the waveguide is fixed on or embedded in a support which has inclusions, each inclusion, for example in the form of a particle or a fiber, along the measurement part leading to a variation in the composition of said support.
  • the discontinuities are not regularly distributed along the waveguide.
  • the discontinuities, particularly base discontinuities are randomly distributed along the waveguide.
  • the random nature of the distribution or intensity of the discontinuities advantageously avoids the risk of creating an accumulation of secondary echoes of the same period, likely to significantly dampen the interrogation signal.
  • Dielectric cleats may have the same or different shapes and/or dimensions and/or be made of the same or different materials. Although dielectric cleats may appear identical, no cleat is completely identical to another. Variations in the shape and composition of the cleats, particularly the beads, and variations in the positioning of the beads relative to the conductors make it possible to randomize the discontinuities they generate. It is thus possible to create basic discontinuities randomly.
  • the first and second conductors and/or the other threads made of a dielectric material can be randomly modified by, for example, abrasion or chemical etching. Threads made of a dielectric material can also or alternatively be randomly wound around the first conductor and/or the second conductor. Threads and/or fibers and/or particles made of a dielectric material can also or alternatively be added to the textile in a random manner.
  • Particles of variable size or shape or placed unevenly can also be, in addition to or alternatively to the other possibilities described above, placed in contact with said textile before impregnation.
  • the choice of the size or shape of the particles, the texturing or the length of the fibers makes it possible to create random discontinuities.
  • the conductors may be equally or alternatively arranged in contact with an irregularly textured fabric or a mat of randomly arranged fibers, before impregnation with a matrix precursor and then hardening to form an instrumented support.
  • the waveguide preferably satisfies the Rayleigh scattering condition.
  • the regions having reflected the basic secondary echoes can be easily located.
  • the basic discontinuities 24 are spaced from each other by a distance, measured along the waveguide, at least 10 times, preferably at least 15 times, preferably at least 20 times less than the reference wavelength, equal to the propagation speed of the interrogation signal, of approximately 200,000 km/s for an electromagnetic wave, divided by the frequency of the highest peak of the frequency spectrum of the interrogation signal.
  • This distance can be defined in particular by the length of dielectric cleats, in particular beads threaded onto the waveguide.
  • the length of the cleats is preferably adapted, as a function of the reference frequency (inverse of the reference wavelength), so as to respect the Rayleigh scattering condition.
  • cleats for example beads, with a length of less than 3 cm, preferably less than 2 cm or 1 cm are well suited.
  • alumina beads with a length of less than 10 mm and threaded on platinum wires produce secondary echoes of too low amplitude, while beads with a length of more than 100 mm produce clear secondary echoes.
  • the array comprises a plurality of measuring portions, preferably parallel to each other and to the hot face of the target, such that the density of discontinuities, preferably the basic density of discontinuities, on the equipped surface is greater than 3, preferably greater than 10, preferably greater than 50, preferably greater than 100, preferably greater than 500, preferably greater than 800 discontinuities and/or less than 1,000,000, preferably less than 500,000, preferably less than 100,000, preferably less than 50,000, preferably less than 10,000, preferably less than 5,000, preferably less than 2,000, per m 2 of surface area of the hot face.
  • the reliability of the analysis by the interrogator is thereby improved.
  • the measuring parts form a sheet extending along a curved or flat surface, preferably flat, each waveguide being preferably connected to its own interrogator.
  • the waveguide network may comprise more than 1, more than 2, preferably more than 3, preferably more than 5 said sheets, said sheets being preferably parallel to each other and preferably regularly spaced from each other in a direction perpendicular to a surface of the assembly.
  • At least two waveguides intersect at different depths, the depth being measured from the hot face, perpendicular to the hot face.
  • the identity of the superimposed waveguides being known, it is thus advantageously possible to define a temperature profile along the depth direction, and/or to evaluate the extent of a reduction in the thickness of the target, for example of the sole, at each point of the hot face below which several waveguides are superimposed.
  • a central computer can collect the messages from the different interrogators and, knowing the spatial distribution of the waveguides, deduce a wear profile therefrom.
  • the input ends of the electrical conductors of the waveguide are electrically connected to the interrogator 18, or “reflectometer”.
  • the interrogator is configured to:
  • the interrogator 18 typically comprises a transmitter/receiver 21 and a control module 31 (FIG. 2).
  • the control module 31 typically comprises a processor and a memory in which a computer program is loaded. Using this computer program, the processor can control the transmission of the interrogation signals and analyze the reflected signals received in order to identify the echoes returned by the discontinuities. In one embodiment, the analysis is performed by an analysis computer 39 in communication with the interrogator.
  • the interrogator may be, for example, a voltage generator coupled to an oscilloscope allowing the reception and analysis of reflected signals.
  • the interrogator may be a network analyzer provided with software such as “VNA software” for generation of the interrogation signal and analysis of the reflected signal.
  • a first interrogator 18i is connected to the input end of a waveguide.
  • a second interrogator 182 is connected to the output end of the waveguide.
  • the second interrogator therefore receives the parts of the interrogation signal injected by the first interrogator and which have not been reflected by the different discontinuities of the waveguide.
  • the second interrogator can also send an interrogation signal.
  • the presence of two interrogators advantageously makes it possible, in the event of a break in the waveguide, to obtain information on each side of the breakage zone. It therefore improves the robustness of the device.
  • E-TDR electrical time domain reflectometry
  • E-FDR electrical frequency domain reflectometry
  • Each interrogation signal preferably in the form of a pulse or "Dirac" is generated by establishing a variation in the potential difference between the two conductors of the waveguide. The latter returns a response signal, which is then analyzed in order to deduce information on the medium crossed by the pulse.
  • an impedance discontinuity for example a significant physicochemical variation of the medium leading to a local variation in impedance
  • part of the interrogation signal is reflected towards the interrogator, which makes it possible to identify and analyze this variation.
  • the interrogation signal may take the form of a periodic wave of any shape.
  • the interrogation signal may be repeated.
  • the maximum amplitude of the interrogation signal is between 0.1 V and 100 V, preferably less than 10 V, preferably less than 1 V.
  • the frequency of the highest peak in a frequency spectrum of the interrogation signal is preferably greater than 10 KHz, preferably greater than 100 KHz, preferably greater than 1 MHz, preferably greater than 100 MHz, preferably greater than 200 MHz, preferably greater than 500 MHz, preferably greater than 1 GHz, and/or less than 50 GHz, preferably less than 30 GHz, preferably less than 20 GHz, preferably less than 10 GHz, preferably less than 6 GHz, preferably less than 4 GHz.
  • the interrogation signals may be sent in the form of signal trains preferably comprising a series of periodic signals of variable frequencies depending on the periodic signal in question.
  • the frequency of the interrogation signal is conventionally adapted to the length of the measuring part.
  • the wavelength of the interrogation signal is conventionally less than the length of the measuring part of the waveguide.
  • the ratio of the wavelength of the interrogation signal to the length of the measuring part of the waveguide is preferably between 0.1 and 0.9, preferably between 0.1 and 0.5, preferably between 0.1 and 0.3.
  • the length of the measuring portion of the waveguide is not a multiple of the wavelength of the interrogation signal in order to avoid resonance problems.
  • the frequency of the interrogation signal can be 1 GHz (corresponding to a wavelength of approximately 20 cm) for a length of the measurement part of the waveguide between 10 and 15 m, for a measurement at 600°C or more.
  • Each interrogation signal propagates in the waveguide to the free end of the conductors. At each discontinuity, a part of the interrogation signal, or "echo", is reflected back to the interrogator. All the echoes returned together constitute the response signal associated with the interrogation signal and which the interrogator analyzes.
  • the emission echo returned by the input end of the waveguide the background echo returned by the output end of the waveguide, and a set of discontinuity echoes returned by the discontinuities of the waveguide.
  • the discontinuity echoes are of low amplitude, and are of various amplitudes and shapes.
  • the interrogator is programmed to analyze the reflected signals, and possibly compare them, so as to determine information relating to the state of the target in the region of the measurement part of the waveguide and, preferably, to transmit a message accordingly.
  • All the techniques for analyzing response signals used in electrical time domain or frequency domain reflectometry can be implemented, including those described in the article “Distributed temperature sensing with unmodified coaxial cable based on random reflections in TDR signal” by Baokai Chen et al, 2019 Meas. Sci. Technol. 30 015105 or in the article “Electric time domain reflectometry distributed flow sensor” by Aurimas Dominauskas et al, in the journal Composites Part A 38(2007) 138-146.
  • the message specifies:
  • a value for the physical state of the target and in particular a value for the residual thickness or an average temperature and/or a value representative of the temperature differences along the measurement part;
  • the message may be sent to a central computer and/or presented to an operator, for example on a screen and/or by activating a light and/or by emitting an audible signal.
  • At least a portion of the waveguides is capable of providing, in the response signal that it returns, a quantitative indication of the temperature that it undergoes due to the wear of the target.
  • the frequency of the response signal returned by the waveguide changes. This change advantageously makes it possible to determine the local change in temperature.
  • the target 30 may be all or part of the glassmaking furnace having a hot face, in particular the side wall of the tank or the sole, or a block or set of blocks belonging to the side wall of the tank or to the sole.
  • the target could also be, for example, a block of a feeder, a superstructure part (nose part, vault block, . . .), a forming part (lip, . . .) or a throat block.
  • the target may have a back layer, for example the side wall of the tank or the floor.
  • a waveguide advantageously allows exposure to high temperature, for example over 100°C, over 125°C, over 200°C or over 300°C.
  • a metal waveguide sheathed with a sacrificial polymer sheath for example, allows tracking in an environment up to 300°C.
  • the waveguides are placed in a thermal zone of the furnace at a temperature above 400°C, preferably above 500°C, preferably above 600°C and below 1300°C, preferably below 1200°C, more preferably below 1100°C.
  • each waveguide is covered with a sacrificial sheath.
  • Each measuring part is arranged in an orifice, for example formed in the back layer, or, for example, in a groove formed in the back layer.
  • a starting charge of refractory mixture, preferably a concrete, having substantially the same composition as that of the back layer is deposited in the orifice or groove in order to cover the sacrificial sheath of the waveguide.
  • the starting charge is then hardened, and preferably sintered, preferably during quenching of the furnace.
  • the sacrificial sheath is removed, conventionally by heat treatment, preferably during sintering or quenching, preferably by applying a temperature between 400°C and 1200°C.
  • a sacrificial filler material such as a resin, may be used to fill the hole or groove.
  • Such a process advantageously allows close contact between the waveguide and the target, which allows good thermal exchange and limits the risk of infiltration of molten glass while limiting the constraints on the waveguide.
  • Sole The target may be the sole of the oven according to the invention.
  • the sole has, when viewed from above, a generally rectangular shape.
  • FIG. 5 it conventionally comprises, in superposition, a first layer of refractory blocks 241, in the form of slabs, in contact with the molten glass, two layers of concrete 242a and 242b and two layers of insulation 243a and 243b. All of these layers are delimited laterally by so-called “sidewalk” blocks 244 and rest on a foundation 245.
  • the arrow referenced D indicates the direction of flow of the molten glass.
  • the refractory blocks 241 can be of different shapes, for example of a rectangular parallelepiped shape.
  • the refractory blocks 241 are preferably made of a material resistant to contact with glass at temperatures above 600°C, or even above 1000°C, or even above 1200°C.
  • the refractory blocks may be made, for more than 90% of their mass, of one or more oxides chosen from the group consisting of ZrCh, AI2O3, SiCL, CnCL, Y2O3, and CeO2. They preferably comprise more than 90% of Z1O2, AI2O3 and SiCL.
  • the blocks have more than 15% ZrCh, preferably between 26% and 95% Z1O2.
  • Their composition is typically, for a total of more than 90%, preferably more than 95%: 26% to 40% Z1O2; 40% to 60% AI2O3; 5% to 35% SiCh.
  • the glassy phase represents approximately 5% to 50%, preferably between 10% and 40%.
  • this glassy phase is a silicate phase whose mass proportion of Na2O is less than 20%, preferably less than 10% and/or whose mass proportion of AI2O3 is less than 30%. All percentages are conventionally by mass based on the oxides.
  • the oxides represent more than 90%, preferably more than 95%, preferably more than 98% of the mass of the refractory block.
  • Concrete layers 242a and 242b are for example from the ERSOL range sold by the company SEFPRO. They are conventionally formed by pouring into checkerboard formwork arranged offset from the formwork of the first upper layer (closest to the glass) in order to increase the thermomechanical resistance and reduce the risks of infiltration in the event of a breakthrough of the molten glass.
  • the upper insulating layer 243a can be formed from a veneer of prefabricated refractory concrete, typically from the ERMOLD range also supplied by SEFPRO.
  • the lower insulation layer 243b may be made of fibrous insulation.
  • waveguides 12 each preferably surrounded by a sacrificial polymer sheath (for example PET or PE), are arranged perpendicular to the direction D of flow of the molten glass.
  • Said waveguides are placed on the upper insulating layer 243a. They can optionally be fixed using a temporary adhesive which may decompose when the furnace is soaked.
  • the concrete forming the lower insulating layer 242b is poured onto the waveguides and covers them.
  • the waveguides exit outside the oven through an opening made, for example, through the sidewalk blocks.
  • a protective sheath 27 made of alumina surrounds, at least partially, at least one waveguide in order to protect it and facilitate its replacement.
  • the waveguides 12 are connected to at least one interrogator 18 electrically connected to the input end 12e of each waveguide via a transmission part 15, configured to inject an interrogation signal by said end and receive a response signal by the waveguide in response to said injection.
  • Said interrogator is in communication with an analysis computer 39, for example by wifi or by means of cables.
  • the analysis computer 39 preferably has a memory and software or a program configured to link the response signals coming from the waveguides to a state of the target.
  • said waveguide 12 preferably surrounded by a sacrificial polymer sheath, is arranged parallel to the direction D of flow of the molten glass. It is placed on the upper insulating layer 243a. It is optionally fixed using a temporary adhesive which may decompose during the soaking of the furnace.
  • the concrete forming the layer 242b is poured onto the waveguide and covers it.
  • a waveguide array is provided in the sole, preferably in the form of several parallel and/or perpendicular waveguides, for example in the form of two sets whose measuring parts are oriented at right angles, seen from above, as in Figure 3.
  • the waveguides are placed in a thermal zone of the sole at a temperature typically between 800°C and 1100°C.
  • all of the waveguides extend in a common plane.
  • waveguides may be disposed at different depths in the sole.
  • the vault comprises dense blocks 241 forming the beams 241-1 and the keystones 241-2 of said vault 28, said blocks generally being covered with a rear layer consisting of a barrier layer 242 of concrete and an insulating layer 243.
  • the measuring part is preferably placed on the cold face of the dense blocks 241 in the barrier layer of concrete 242.
  • the side wall of the tank comprises dense blocks 241 in contact with the molten glass, and optionally a rear layer formed of porous refractory blocks.
  • the waveguide 12, and in particular at least the measuring part of the waveguide, can be fixed on a plate-shaped support 40 (see FIG. 10) itself in contact with the blocks 241.
  • the support is preferably at least partly made of a ceramic matrix composite, as previously described.
  • the invention provides a solution for evaluating, more accurately and in real time, the residual thickness or temperature of a target of a glass furnace.
  • the invention is not limited to the embodiments described and shown, provided for illustrative purposes only.

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Abstract

Four de verrerie comportant un dispositif de suivi, par réflectométrie électrique temporelle ou fréquentielle, de l'état d'une partie du four (30), ledit dispositif comprenant un réseau de guides d'ondes électromagnétiques (12) filaires, s'étendant parallèlement à la face chaude (37) et à une distance adaptée pour qu'en service ledit guide d'ondes soit à une température supérieure à 500°C et inférieure à 1300°C, et comportant une pluralité de discontinuités, dites « discontinuités de base » (24), - distribuées de manière aléatoire au moins le long de la partie de mesure du guide d'ondes, et - aptes à générer des échos présentant une amplitude supérieure à 0,5%, de préférence supérieure à 1% et inférieure à 30%, de l'amplitude de l'écho de fond réfléchi par l'extrémité de sortie du guide d'ondes, dits « échos secondaires de base », ou constituées par des reliefs ou des reliefs résultant d'une segmentation irrégulière d'un matériau diélectrique interposé entre les premier et deuxième conducteurs électriques, ou de variations locales de la distance entre les premier et deuxième conducteurs électriques ou de la distance entre le premier conducteur électrique et/ou le deuxième conducteur électrique d'une part, et un matériau diélectrique d'un support d'autre part, ou de variations dans la structure et/ou la composition de l'environnement autour des premier et deuxième conducteurs électriques ou entre les premier et deuxième conducteurs électriques,le nombre de discontinuités de base, par mètre de partie de mesure de guide d'ondes, étant supérieur à 10. Les discontinuités peuvent être des perles (23).

Description

FOUR DE VERRERIE SUIVI PAR REFLECTOMETRIE ELECTRIQUE
Domaine
La présente invention concerne un four de verrerie équipé d’un dispositif de suivi de l’état d’une partie d’un tel four, en particulier de l’état du revêtement réfractaire de l’enceinte du four.
Elle concerne également un procédé de fabrication d’un tel four et un procédé de suivi de l’état du revêtement réfractaire d’un tel four.
Etat de la
De nombreux produits verriers sont fabriqués par la fusion et l’affinage d’un mélange verifiable de matières premières comprenant des composés tels que des oxydes, des carbonates, des sulfates et des nitrates. Ces deux étapes sont réalisées dans des fours dont les principaux éléments constitutifs sont des produits réfractaires pouvant résister aux contraintes thermiques et mécaniques rencontrées dans ces fours, et en particulier aux hautes températures. Les fours verriers comprennent ainsi généralement un très grand nombre de produits réfractaires, disposés à différents endroits selon leurs propriétés. Pour chaque partie du four, le produit choisi est celui ne provoquant pas de défauts rendant le verre inutilisable (ce qui réduirait les rendements de production) et résistant suffisamment longtemps pour apporter au four une durée de vie satisfaisante.
La figure 1 représente schématiquement une demi-coupe transversale d’un four de verrerie 10. On distingue en particulier une cuve 11, une structure métallique 13 et une superstructure 16. La cuve 11, destinée à contenir le verre en fusion, comporte une paroi latérale 22 verticale et une sole 4L La paroi latérale 22 est classiquement constituée en blocs de cuve latéraux qui s’étendent sur toute la hauteur de la cuve, jusqu’à un bord supérieur 29.
La superstructure 16 comporte classiquement, à sa base, une strate intermédiaire 17 par laquelle elle repose sur la structure métallique, une paroi latérale 26 reposant sur la strate intermédiaire 17, et une voûte 28 formée également de blocs réfractaires.
Le système de chauffe, non représenté, comprenant par exemple des brûleurs, est disposé en général dans la paroi latérale 26. La structure métallique 13, classiquement en fonte, entoure extérieurement la paroi latérale 22 de la cuve. Elle supporte le poids de la superstructure 16. La cuve 11 et la superstructure 16 sont les parties du four qui définissent l’enceinte dans laquelle le verre est fondu. Elles définissent une face chaude 37 en contact avec le verre en fusion ou avec son environnement gazeux.
Avec toutes les parties du four présentant une face chaude, elles sont désignées de manière générique par le terme de « cible ».
La cuve 11 et la superstructure 16 comprennent classiquement plusieurs couches, à savoir
- une première couche réfractaire de blocs denses, de préférence présentant une porosité inférieure à 10%, de préférence inférieure à 5%, définissant la face chaude au contact du verre ou de son environnement gazeux ;
- une deuxième couche, ou « couche arrière », en un matériau différent de celui de la première couche, et plus poreux.
La couche arrière peut comprendre une première sous-couche réfractaire, dite « couche barrière », destinée à stopper une infiltration de verre ou de condenser une vapeur de verre, et/ou une deuxième sous-couche réfractaire ou « couche isolante », comprenant de préférence un matériau réfractaire poreux, afin de réaliser un profil thermique adapté en service.
La couche barrière est de préférence une couche de produit réfractaire non-façonné, en particulier de béton ou de pisé. Classiquement, plus de 90% en nombre des grains présentent une taille (plus grande dimension) inférieure ou égale 5 mm afin d’obtenir un état de surface satisfaisant et dont la composition chimique est telle que la teneur massique en AI2O3 est d’au moins 40%. La composition chimique peut être adaptée selon le type de verre afin de pouvoir résister suffisamment au verre en fusion.
La couche isolante est constituée typiquement d’un matériau réfractaire isolant silico- alumineux non-façonné et/ou de briques ou de blocs réfractaires. La conductivité thermique mesurée à 1000°C du matériau réfractaire isolant est inférieure à 7 W/m.K, de préférence inférieure à 5 W/m.K, de préférence inférieure ou égale à 3 W/m.K . De préférence, le matériau réfractaire isolant présente une porosité supérieure à 15%, de préférence supérieure à 20%, de manière plus préférée supérieure à 30%. La porosité et l’épaisseur de la couche isolante sont adaptées en fonction du profil thermique souhaité.
Classiquement, les blocs denses de la première couche, sont en un matériau résistant au contact du verre à des températures supérieures à 600°C, voire supérieure à 1000°C, ou même supérieure à 1200°C. Ils peuvent être constitués, pour plus de 90% de sa masse, d’un ou plusieurs oxydes choisis dans le groupe constitué par ZrCh, AI2O3, SiCL, CnCL, Y2O3, et CeÛ2. Ils comportent de préférence plus de 90% de ZrCU, AI2O3 et SiCL.
En service, l’enceinte du four est soumise à des conditions extrêmes, et en particulier à un environnement corrosif et abrasif qui provoque une usure progressive. Dans les régions en contact avec du verre en fusion notamment, l’état d’usure ne peut pas être évalué visuellement. Pour mesurer l’épaisseur résiduelle d’un bloc réfractaire, c’est-à-dire la distance entre sa face chaude et sa face froide, opposée à la face chaude, on utilise donc classiquement, au niveau de la ligne de flottaison, un crochet. Cette méthode présente l’inconvénient de nécessiter un démontage puis un remontage partiel du four et de ne fournir qu’une mesure ponctuelle.
Plus récemment, WO2015147827 mentionne un appareil qui envoie des ondes, et en particulier des ondes radar, à travers le bloc. Les ondes réfléchies sont analysées quand cela est possible. En pratique, cette procédure est longue à mettre en œuvre et ne permet pas un suivi en temps réel.
W02020025493 divulgue un guide d’ondes optiques comportant un réseau de Bragg afin de mesurer l’épaisseur résiduelle d’une sole de four de verrerie. Les présents inventeurs ont testé l’utilisation de fibres optiques et constaté, de manière inattendue, l’apparition d’une cristallisation préjudiciable à la précision des mesures et à la résistance mécanique des fibres optiques.
On connait également de JPH11264706A ou JP3395886B2 un dispositif de mesure de l’épaisseur résiduelle du revêtement d’un haut- fourneau. Ce dispositif est très invasif, accroît le risque de pollution du verre en fusion et notablement le risque de percée de la première couche.
Il existe donc un besoin pour une solution robuste, facile à mettre en œuvre et permettant d’évaluer, de manière continue et en temps réel, l’état de l’enceinte d’un four de verrerie, en tout point, avec une bonne résolution spatiale, sans fragiliser le revêtement de l’enceinte, et sans augmenter le risque de pollution du bain de verre en fusion.
Un but de l’invention est de répondre, au moins partiellement, à ce besoin.
Résumé de l’invention Selon l’invention, on atteint ce but au moyen d’un four de verrerie comportant :
- une enceinte de fusion de verre présentant une face chaude exposée vers l’intérieur de l’enceinte ;
- un dispositif de suivi, par réflectométrie électrique temporelle ou fréquentielle, de l’état d’une partie du four, de préférence d’une partie de ladite enceinte, dite « cible », ledit dispositif comprenant :
- un réseau d’au moins un guide d’ondes filaire, de préférence d’une pluralité de guides d’ondes électromagnétiques filaires, chaque guide d'ondes comportant, entre une extrémité d’entrée et une extrémité de sortie, des premier et deuxième conducteurs électriques, de préférence métalliques, isolés électriquement l’un de l’autre, de préférence par un matériau diélectrique, une partie de mesure du guide d'ondes comportant une pluralité de discontinuités d’impédance et s’étendant parallèlement à la face chaude et à une profondeur (distance en arrière de ladite face chaude par rapport à l’intérieur de l’enceinte) supérieure à 10 cm, de préférence supérieure à 15 cm, supérieure à 20 cm, et de préférence inférieure à 200 cm, de préférence inférieure à 100 cm,
- un interrogateur électriquement connecté à l’extrémité d’entrée et configuré pour injecter un signal d’interrogation par ladite extrémité d’entrée, recevoir un signal de réponse réfléchi par ledit guide d’ondes en réponse à ladite injection, analyser le signal de réponse et émettre un message sur l’état de la cible en fonction de ladite analyse.
Les inventeurs ont découvert que cet agencement du guide d'ondes par rapport à la cible offre un excellent compromis entre une atténuation limitée du signal de réponse et une forte robustesse. Le réseau de guides d'ondes permet par ailleurs de suivre une cible de dimensions quelconques, et en particulier la sole du four.
La cible comprend de préférence un assemblage de blocs réfractaires définissant la face chaude de la paroi latérale, de la voûte ou de la sole du four, de préférence de la sole et/ou de la voûte.
Selon un premier mode de réalisation principal, lesdites discontinuités d’impédance comportent des « discontinuités de base » :
- qui, notamment lorsque la longueur de la partie de mesure est inférieure à 10 mètres, sont aptes à générer, en réponse à l’injection du signal d’interrogation, des échos présentant une amplitude supérieure à 0,5%, de préférence supérieure à 1%, et de préférence inférieure à 30% de l’amplitude de l’écho de fond réfléchi par l’extrémité de sortie du guide d’ondes, dits « échos secondaires de base », et/ou
- sont constituées par :
- des reliefs résultant d’une texturation de la surface extérieure du guide d’ondes et/ou d’un matériau diélectrique interposé entre les premier et deuxième conducteurs électriques et/ou d’au moins un des premier et deuxième conducteurs électriques, et/ou
- des reliefs résultant d’une segmentation irrégulière dudit matériau diélectrique, de préférence au moyen de taquets en un matériau diélectrique, les taquets ayant de préférence une longueur inférieure à 10 cm, de préférence inférieure à 5 cm, de préférence inférieure à 3 cm, de manière plus préférée inférieure à 2 cm et/ou supérieure à 0,5 cm, et/ou
- des variations locales de la distance entre les premier et deuxième conducteurs électriques, et/ou
- des variations de la distance entre le premier conducteur électrique et/ou le deuxième conducteur électrique d’une part, et un matériau diélectrique d’un support, de préférence en un composite à matrice céramique, d’autre part ; et/ou
- des variations dans la structure et/ou la composition de l’environnement autour des premier et deuxième conducteurs électriques ou entre les premier et deuxième conducteurs électriques, de préférence des variations dans la structure et/ou la composition d’un matériau diélectrique d’un support, de préférence en un composite à matrice céramique, de préférence par la dispersion aléatoire de particules et/ou de fibres en un matériau diélectrique au sein du support, et en particulier au sein de la matrice du composite à matrice céramique, ou entre les premier et deuxième conducteurs électriques.
De manière remarquable, les inventeurs ont découvert que l’analyse des échos secondaires de base par réflectométrie électrique TDR (Time Domain Reflectometry en anglais) ou FDR (Frequency Domain Reflectometry en anglais) permet un suivi de l’état de la cible en temps réel et en continu, sur une longue durée et de manière précise et fiable.
Les discontinuités de base sont aptes à générer des échos secondaires de base en réponse à l’injection du signal d’interrogation, c'est-à-dire en service, pour suivre l’état de la cible. Pour assurer ce suivi, les amplitudes des échos sont de préférence mesurées dans des conditions similaires ou identiques à celles subies par la partie de mesure dans la position de service, de préférence à une température supérieure à 500°C, de préférence supérieure à 600°C, de préférence supérieure à 700°C, de préférence supérieure à 800°C et/ou inférieure à 1300°C, de préférence inférieure à 1200°C, de manière plus préférée inférieure à 1100°C.
De préférence, les discontinuités de base sont distribuées de manière aléatoire au moins le long de la partie de mesure du guide d’ondes, voire selon toute la longueur du guide d’ondes. Avantageusement, la distribution aléatoire évite des phénomènes de résonance par interférence.
De préférence, les discontinuités de base sont :
- des reliefs résultant d’une texturation de la surface extérieure du guide d’ondes et/ou d’un matériau diélectrique interposé entre les premier et deuxième conducteurs électriques et/ou d’au moins un des premier et deuxième conducteurs électriques, par exemple par abrasion et/ou attaque chimique, et/ou
- des reliefs résultant d’une segmentation irrégulière dudit matériau diélectrique, de préférence au moyen de taquets (par exemple sous la forme de perles ou de cylindres de préférence de base circulaire) en un matériau diélectrique, les taquets ayant de préférence une longueur inférieure à 10 cm, de préférence inférieure à 5 cm, de préférence inférieure à 3 cm, de manière plus préférée inférieure à 2 cm et/ou supérieure à 0,5 cm, et/ou
- des variations locales de la distance entre les premier et deuxième conducteurs électriques.
Les conducteurs peuvent être pris en sandwich entre deux textiles en un composite à matrice céramique ou être fixés à la surface d’un textile composite à matrice céramique, un matériau diélectrique, par exemple sous la forme d’un motif régulier, s’étendant de préférence sur une surface d’un ou des dits textiles. Le matériau diélectrique peut par exemple résulter d’un dépôt d’une barbotine puis d’un durcissement de la barbotine.
Dans un mode de réalisation, les sandwichs susmentionnés présentent une épaisseur supérieure à 5 mm, supérieure à 8 mm, supérieure à 10 mm et/ou inférieure à 50 mm.
Dans un mode de réalisation, un textile, de préférence chaque textile susmentionné présente une épaisseur supérieure à 0,5 mm, supérieure à 1 mm, et/ou inférieure à 10 mm, inférieure à 5 mm ou inférieure à 2 mm. De préférence, les discontinuités de base générées par texturation génèrent plus de 80% desdits échos secondaires de base.
Le ou les taquets sont de préférence disposés à moins de 1 mm du premier et/ou du deuxième conducteur électrique, de préférence en contact avec le premier conducteur électrique et/ou le deuxième conducteur électrique.
De préférence, le ou les taquets sont enfilés, dans la partie de mesure, sur le premier conducteur électrique et/ou sur le deuxième conducteur électrique.
Dans un mode de réalisation, des taquets sous la forme de perles et en un matériau diélectrique sont enfilés, dans la partie de mesure, sur le premier conducteur électrique et/ou sur le deuxième conducteur électrique, et les taquets sont disposés de manière à former ensemble une gaine de protection segmentée s’étendant tout au long de la partie de mesure du guide d’ondes.
Le ou les taquets sont de préférence des espaceurs, en un matériau diélectrique, disposés de manière à maintenir le premier conducteur électrique à distance du deuxième conducteur électrique.
Dans un mode de réalisation, le ou les taquets sont mobiles par rapport au premier conducteur électrique et/ou au deuxième conducteur électrique.
De préférence, le ou les taquets sont en un matériau isolant thermiquement et électriquement.
Le matériau isolant thermiquement présente de préférence une conductivité thermique inférieure à 30 W/m.K, inférieure à 20 W/m.K, inférieure à 10 W/m.K, voire inférieure à 5 W/m.K, à une température comprise entre 20°C et 1000°C.
De préférence, le ou les taquets ont un point de fusion supérieur à 300°C, supérieur à 500°C, ou supérieur à 1000°C, et de préférence sont en un matériau choisi parmi le mica, les dérivés de mica, le titane, le baryum, la mullite, la cordiérite et l’alumine.
Dans un mode de réalisation, des discontinuités, de préférence des discontinuités de base, sont créées en rendant ladite partie de mesure solidaire d’un dit support. En particulier, le support peut entourer la partie de mesure, à la manière d’une gaine, ou prendre en sandwich la partie de mesure. En particulier, la partie de mesure peut être prise en sandwich entre deux textiles, de préférence tissés, rigidifiés par une matrice céramique. Les irrégularités des textiles et de la matrice d’un tel composite à matrice céramique permettent avantageusement et de manière inattendue de créer des discontinuités de base.
De préférence, les discontinuités d’impédance sont écartées les unes des autres d’une distance, mesurée le long du guide d’ondes, au moins 10 fois, de préférence au moins 15 fois, de préférence au moins 20 fois inférieure à la longueur d’onde de référence, égale à la vitesse de propagation du signal d’interrogation, d’environ 200 000 km/s pour une onde électromagnétique, divisée par la fréquence du pic le plus élevé du spectre de fréquence du signal d’interrogation.
L’invention concerne encore un procédé de fabrication d’un four selon le premier mode de réalisation principal, ledit procédé comportant les étapes suivante : i) modification d’une partie de mesure d’au moins un guide d’ondes, de préférence d’un câble coaxial, de manière à créer des discontinuités de base distribuées aléatoirement le long du guide d’ondes ; ii) intégration dudit au moins un guide d’ondes modifié obtenu dans ou contre une paroi d’une enceinte d’un four de verrerie ; iii) connexion d’un dit interrogateur à une extrémité d’entrée dudit au moins un guide d’ondes modifié, ledit au moins un guide d’ondes modifié constituant un dit guide d’onde électromagnétique filaire, de manière à obtenir un four de verrerie selon le premier mode de réalisation principal.
La personne du métier sait modifier guide d’ondes, et en particulier un câble coaxial, pour créer des discontinuités de base. Par de simples essais, elle peut facilement vérifier si les échos renvoyés par des discontinuités constituent des échos secondaires de base et adapter lesdites discontinuités, par exemple en renforçant la texturation si les discontinuités renvoient des échos d’amplitude insuffisante pour que lesdits échos soient des échos secondaires de base.
De préférence, l’étape i) comporte, de préférence consiste en une modification de la surface extérieure d’un guide d’ondes, de préférence d’un câble coaxial, de préférence par une texturation de la surface extérieure du guide d’ondes et/ou une segmentation, par exemple par enfilage de taquets.
Le guide d’ondes qui fait l’objet de la modification à l’étape a) peut être un guide d’ondes du commerce. L’étape i) peut être remplacée par une étape i’) dans laquelle les discontinuités de base sont créées simultanément à la fabrication du guide d’ondes. Elles peuvent être créées, en particulier, par une texturation de la surface extérieure du guide d’ondes et/ou une segmentation, par exemple par enfilage de taquets sur le guide d’ondes, mais aussi par une modification de la composition du diélectrique interposé entre les premier et deuxième conducteurs électriques et/ou par une modification de la composition d’au moins un des premier et deuxième conducteurs électriques, et/ou par une création de reliefs à la surface dudit matériau diélectrique et/ou d’au moins un des premier et deuxième conducteurs électriques.
Selon un deuxième mode de réalisation principal, le four comporte encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, de préférence toutes les caractéristiques optionnelles suivantes : a) la partie de mesure de chacun des guides d’ondes dudit réseau s’étend parallèlement à la face chaude et à une distance adaptée pour qu’en service, c'est-à-dire lorsque le four est en fonctionnement normal, ladite partie de mesure soit à une température supérieure à 500°C, de préférence supérieure à 600°C, de préférence supérieure à 700°C, de préférence supérieure à 800°C et/ou inférieure à 1300°C, de préférence inférieure à 1200°C, de manière plus préférée inférieure à 1100°C ; b) la distance maximale entre deux parties de mesure de deux guides d’ondes quelconques du réseau est supérieure à 20 cm, de préférence supérieure à 30 cm, de préférence supérieure à 50 cm, de préférence supérieure à 70 cm, de préférence supérieure à 90 cm, et de préférence inférieure à 500 cm ; c) au moins un, de préférence chaque guide d'ondes du réseau est inséré dans un orifice de la cible, l’orifice étant configuré pour ménager un espace d’expansion thermique pour le guide d'ondes ; d) le diamètre équivalent de la partie de mesure d’au moins un, de préférence de chaque guide d'ondes du réseau est supérieur à 0,6 mm, de préférence supérieur à 0,8 mm, de préférence supérieur à 1 mm et inférieur à 50 mm, de préférence inférieur à 20 mm, de préférence inférieur à 10 mm, de préférence inférieur à 5mm ; e) la distance séparant les premier et deuxième conducteurs électriques de la partie de mesure d’au moins un, de préférence de chaque guide d'ondes du réseau, est supérieure à 0,3 mm, de préférence supérieure à 0,4 mm, de préférence supérieure à 0,5 mm et inférieure à 30 mm, de préférence inférieure à 10 mm, de préférence inférieure à 5 mm, de préférence inférieure à 3 mm, ce qui améliore la fiabilité et la résolution spatiale ; f) ladite partie de mesure présente un nombre de coudes :
- inférieur à 2 par mètre de longueur de partie de mesure si la longueur de ladite partie de mesure est inférieure à 3 mètres ;
- inférieur à 1 coude par mètre, de préférence inférieur à 0,5 coudes par mètre, de manière plus préférée inférieur à 0,1 coude par mètre de partie de mesure, si la longueur de ladite partie de mesure est supérieure ou égale à 3 mètres, ce qui améliore l’intégration du guide d’ondes tout en minimisant le risque de rupture du guide d’ondes lors de son installation dans le four ; la partie de mesure de la partie de mesure d’un guide d’ondes, de préférence de chaque guide d’ondes, ne présentant de préférence pas de coude ;
- la courbure maximale de la partie de mesure est telle que son rayon de courbure est au moins 3 fois, de préférence au moins 5 fois, de préférence au moins 10 fois, supérieur au diamètre équivalent de ladite partie de mesure, ce qui réduit les contraintes mécaniques sur la partie de mesure.
De préférence, la partie de mesure d’au moins un guide d’ondes, de préférence de chaque guide d’ondes, est montée coulissante par rapport à la cible et/ou par rapport au support.
Les inventeurs ont découvert que cette combinaison de caractéristiques, qui résulte d’une recherche sur une multitude de paramètres, fournit une solution adaptée aux contraintes spécifiques d’un four de verrerie. En particulier, elle permet :
- une installation en limitant le risque de détérioration des guides d’ondes,
- un suivi d’une cible de grandes dimensions, comme une sole,
- une grande robustesse en service ;
- une bonne résolution spatiale ;
- une fiabilité élevée de la mesure ;
- un suivi en temps réel tout au long de la vie du four, sans fragiliser ladite cible et sans augmenter le risque de pollution du bain de verre en fusion.
Selon un troisième mode de réalisation principal, les premier et deuxième conducteurs sont fixés à ou intégrés dans un support, de préférence en forme de plaque, de préférence constitué par un composite à matrice céramique, de préférence sont fixés au moyen d’une couche d’interfaçage ou de rubans, d’agrafes ou de fils réfractaires ou sont intégrés au dit composite. Par « intégrés », on entend qu’ils sont incorporés dans le composite, par exemple en étant des fils de trame ou de chaine du textile du composite.
La fixation des conducteurs dans ou sur un support permet de les protéger. Le support est de préférence disposé entre la première couche et la couche arrière.
Selon une première configuration préférée, le support comprend, de préférence est constitué par un composite à matrice céramique, et les premier et deuxième conducteurs sont intégrés au sein du textile du composite à matrice céramique, de préférence. Les fils conducteurs, de préférence disposés sensiblement parallèlement à une distance prédéterminée, peuvent par exemple constituer une partie des fils de trame. Les autres fils dudit textile (autres que les premier et deuxième conducteurs) sont de préférence en un matériau diélectrique, de manière à éviter tout contact ou court-circuit électrique entre lesdits fils conducteurs.
Dans un mode de réalisation, les autres fils en un matériau diélectrique (ou « fils non conducteurs ») peuvent être modifiés de manière aléatoire, par exemple par abrasion ou attaque chimique afin de générer des discontinuités de base aléatoires.
Dans un mode de réalisation complémentaire ou alternatif, les premier et deuxième conducteurs sont modifiés de manière aléatoire, par exemple par abrasion ou attaque chimique afin de générer des discontinuités de base aléatoires.
Dans un mode de réalisation, au moins un des premier et deuxième conducteurs est physiquement associé à un ou plusieurs fils en un matériau diélectrique, par exemple enroulé(s) de manière aléatoire afin de générer des discontinuités de base aléatoires.
Dans un mode de réalisation, des fils en un matériau diélectrique sont ajoutés au textile de manière aléatoire.
Dans un mode de réalisation, afin de générer des discontinuités, en particulier des discontinuités de base, aléatoires, les premier et deuxième conducteurs sont intégrés au textile par tissage de manière à ce que la distance entre lesdits conducteurs soit variable le long des conducteurs. De préférence la distance entre deux dites discontinuités de base est alors inférieure à 10 cm, de préférence inférieure à 5 cm et/ou supérieure 0,5 cm, de préférence supérieure à 1 cm. De préférence, la distance entre deux points de passage successifs des premier et deuxième conducteurs par-dessus ou par dessous la nappe des fils de trame ou la nappe des fils de chaîne du textile tissé, éventuellement en chevauchant plusieurs fils de trame ou de chaîne, de préférence la distance entre deux duites successives, est inférieure à 10 cm, de préférence inférieure à 5 cm et/ou supérieure 0,5 cm, de préférence supérieure à 1 cm.
Dans un mode de réalisation, afin de générer des discontinuités de base aléatoires, des particules et/ou des fibres de taille aléatoire et/ou de forme aléatoire et/ou de dimensions aléatoires et/ou distribuées spatialement de manière aléatoire sont disposées au contact dudit textile avant imprégnation par le précurseur de matrice. Une nappe de tissus texturée irrégulièrement peut être également utilisée comme textile.
Selon une deuxième configuration, les premier et deuxième conducteurs sont fixés à la surface du support et, de préférence, le support comprend, de préférence est constitué par un composite à matrice céramique.
Selon un mode possible, les conducteurs, de préférence la partie de mesure, d’au moins un guide d’ondes, de préférence de chaque guide d’ondes sont fixés sur le support au moyen d’une couche d’interfaçage. Une couche d’interfaçage est une couche en un matériau présentant un coefficient d’expansion thermique (CTE) intermédiaire entre celui du support, en particulier celui de la matrice céramique du support, et celui du matériau constituant les conducteurs. De préférence la couche d’interfaçage comporte, voire est constituée en un NiCrAlY.
Selon un autre mode possible, les conducteurs, de préférence la partie de mesure, d’au moins un guide d’ondes, de préférence de chaque guide d’ondes sont attachés ou fixés au support, de préférence sous la forme d’une plaque, au moyen de rubans, d’agrafes ou de fils réfractaires.
Dans un mode de réalisation, la partie de mesure, est protégée par une gaine en un matériau diélectrique, de préférence en polymère ou de préférence encore en céramique, ladite gaine entourant les conducteurs, les conducteurs étant de préférence séparés par un matériau diélectrique. Ladite gaine peut être droite ou courbée. Elle peut être souple, ou rigide pour donner une forme à la partie de mesure, voire à la partie de transmission.
Dans un mode de réalisation, comme cela est représenté par la figure 12, un précurseur de support, de préférence constitué par un précurseur de composite à matrice céramique 40’, classiquement un préimprégné, est enroulé autour des premier et deuxième conducteurs, au moins dans la partie de mesure. Avant ou après durcissement du précurseur de matrice, le précurseur de support instrumenté ou le support instrumenté est de préférence inséré dans une gaine de protection 27, de préférence céramique.
La fixation sur ou l’intégration de la partie de mesure d’un guide d'ondes dans un composite à matrice céramique est particulièrement avantageuse, non seulement parce que le composite à matrice céramique protège la partie de mesure, mais aussi parce que, par construction, même lorsque le composite à matrice céramique comporte un textile tissé, il présente une microstructure irrégulière qui génère de nombreuses discontinuités de base.
Selon un quatrième mode de réalisation principal, la partie de mesure d’au moins un guide d’ondes, de préférence de chaque guide d’ondes est mobile de manière que ses dimensions puissent évoluer sous l’effet d’une variation de température en service. De préférence, la partie de mesure est montée coulissante par rapport à la cible, de préférence coulissante dans un logement, en particulier un orifice, ménagé dans la cible ou, de préférence dans le support.
De préférence encore, le logement réserve un espace d’expansion thermique, de préférence généré par élimination d’un matériau sacrificiel autour duquel au moins une partie de la cible ou du support a été formée.
Le coulissement peut également résulter de la présence d’un lubrifiant solide, de préférence du graphite, autour de la partie de mesure.
L’absence d’adhérence de la partie de mesure sur la paroi du logement peut encore résulter d’une incompatibilité entre le matériau de la cible ou du support définissant le logement d’une part et la partie de mesure d’autre part, par exemple d’une porosité élevée du matériau de la cible définissant le logement.
Le coulissement peut aussi résulter de l’insertion de la partie de mesure dans une gaine de protection, de préférence non segmentée. La segmentation d’une gaine de protection par la succession de perles diélectriques le long de la partie de mesure tend en effet à accroitre l’atténuation des signaux.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un four selon l’invention, ledit procédé comportant, pour au moins un, de préférence pour chaque guide d’ondes du réseau, les étapes successives suivantes :
1) interposition d’un matériau sacrificiel entre
- la partie de mesure du guide d’ondes et
- la cible ou un précurseur de la cible, ou un support, en particulier un composite à matrice céramique ou un précurseur de support, puis
2) après ou simultanément à la fabrication de la cible ou du support pour le cas où le matériau sacrificiel a été interposé dans un précurseur de la cible ou dans un précurseur du support, respectivement, élimination du matériau sacrificiel de manière à créer un dit espace d’expansion pour la partie de mesure.
Dans un mode de réalisation, le matériau sacrificiel est le matériau d’une gaine sacrificielle gainant la partie de mesure, et, pour interposer le matériau sacrificiel,
- on fabrique la cible ou le support autour de la partie de mesure, de préférence par coulage puis frittage d’un précurseur de la cible autour de la partie de mesure, ou par insertion de la partie de mesure dans un précurseur du support puis frittage du précurseur de support autour de la partie de mesure ;
- on ménage un logement, sous la forme d’une rainure ou d’un trou (ou « orifice »), traversant ou non, dans la cible ou dans un précurseur de la cible ou dans le support ou dans le précurseur de support, puis on insère la partie de mesure dans le logement, puis on comble le logement avec un produit réfractaire non façonné (c'est-à-dire une poudre ou une pâte) contenant un liant, de préférence un liant hydraulique, de préférence un ciment, et apte à prendre en masse par activation du liant, de préférence un béton réfractaire, puis on durcit le produit réfractaire non façonné.
Le précurseur de la cible peut être une préforme destinée à être frittée ou un mélange pulvérulent apte à prendre en masse par réaction chimique. Le précurseur de support peut être un précurseur de composite à matrice céramique comportant un textile et un précurseur de matrice imprégnant le textile, ou « préimprégné ».
La partie de mesure pourvue de la gaine sacrificielle peut être noyée dans le précurseur de la cible ou du support au moment de sa fabrication. Alternativement, un logement peut être ménagé dans la cible ou le précurseur de la cible ou le support ou le précurseur de support, et la partie de mesure pourvue de la gaine sacrificielle être noyée dans le matériau réfractaire non façonné. Dans un mode de réalisation, le matériau sacrificiel est un matériau de remplissage indépendant du guide d’ondes, c'est-à-dire qui, à la différence d’une gaine sacrificielle, n’est initialement pas solidaire du guide d’ondes et, pour interposer le matériau sacrificiel,
- on ménage un logement, sous la forme d’une rainure ou d’un trou, traversant ou non, dans la cible ou dans un précurseur de la cible ou dans un support ou dans un précurseur de support, puis
- on insère la partie de mesure dans le logement, puis
- on remplit le logement avec le matériau de remplissage de manière à noyer la partie de mesure, la quantité de matériau de remplissage étant adaptée pour ménager l’espace d’expansion, puis
- on comble le logement avec un dit produit réfractaire non façonné, de préférence un béton réfractaire, puis
- on durcit le produit réfractaire non façonné.
A l’étape 2), le matériau sacrificiel est de préférence éliminé par un traitement thermique, de préférence par un traitement thermique de consolidation du précurseur de la cible ou du support, de préférence par frittage. Le matériau sacrificiel est de préférence éliminé par la chaleur lors de l’attrempage du four et/ou lors d’un frittage du produit réfractaire non façonné ou du précurseur de cible ou du précurseur du support à une température de préférence comprise entre 400°C et 1200°C. Le frittage peut résulter de l’attrempage du four.
L’élimination du matériau sacrificiel peut être réalisée par vaporisation ou combustion.
Le matériau sacrificiel laisse ainsi place à un espace d’expansion thermique.
De préférence, le matériau sacrificiel est un matériau organique, de préférence un polymère. En se dégradant, un tel matériau sacrificiel génère avantageusement du carbone résiduel qui limite l’oxydation des premier et deuxième conducteurs, ce qui autorise son utilisation dans une atmosphère oxydante.
Le procédé de fabrication peut encore comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles et préférées suivantes :
- l’étape 1) et/ou l’étape 2) sont réalisées in situ, c'est-à-dire à l’emplacement du four auquel la partie de mesure est destinée à être utilisée dans le four ;
- le logement est ménagé dans le support ou dans un précurseur du support, mais peut aussi être ménagé dans une couche arrière de la cible ou dans un précurseur de la couche arrière ;
- la gaine sacrificielle d’un guide d'ondes, de préférence de chaque guide d'ondes est en un polymère, de préférence un polymère ne comprenant pas d’halogène et/ou pas d’azote et/ou pas de silicium, de préférence un polyalkylène, de préférence un polyéthylène ou un de ses dérivés ;
- le matériau de remplissage est une résine ;
- l’élimination du matériau sacrificiel est simultanée à un durcissement du précurseur de la cible ou du support conduisant à ladite cible ou audit support, respectivement.
Dans un mode de réalisation, l’étape 1) comporte les étapes suivantes :
- mise en position de service du précurseur de réseau, c'est-à-dire disposition de la ou des parties de mesure dans la position de service souhaitée lors du fonctionnement du four ;
- préparation d’une charge de départ présentant la composition souhaitée pour la cible ou le support, en ne considérant que les oxydes réfractaires ;
- dépôt de la charge de départ afin de noyer le précurseur de réseau et obtenir le précurseur de la cible ou du support.
Dans un mode de réalisation, au moins une, de préférence chaque partie de mesure est protégée par une gaine de protection, de préférence céramique. La gaine sacrificielle vient alors recouvrir la gaine de protection.
Selon un cinquième mode de réalisation principal, le guide d’ondes comporte une gaine de protection des premier et deuxième conducteurs électriques.
La gaine de protection peut être solidaire rigidement des conducteurs sous réserve d’être segmentée, ou constituer un fourreau rigide servant de logement au guide d’ondes. Le guide d’ondes peut être inséré dans le fourreau après mise en position de service du fourreau. En particulier, le fourreau peut être inclus dans la cible au moment de la fabrication de ladite cible, par exemple mis en position avant d’être noyé par un béton constitutif de la cible.
De préférence, le guide d’ondes peut se déplacer librement dans le fourreau. La gaine de protection peut également ménager un espace d’expansion tel que décrit ci-dessus.
Un fourreau rigide peut avantageusement guider le guide d’ondes pour lui donner une forme prédéterminée, par exemple rectiligne ou coudée, ou le guider sur une grande longueur lors de son insertion. De préférence, le guide d’ondes est protégé par deux gaines de protection, à savoir une gaine de protection segmentée, de préférence constituée de plusieurs taquets mis bout à bout, et une gaine de protection rigide servant de logement au guide d’ondes. La gaine de protection segmentée peut par exemple résulter d’un enfilage d’une multitude de perles.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un four de verrerie selon l’invention, ledit procédé comportant, pour au moins un guide d’ondes du réseau, de préférence pour chaque guide d’ondes du réseau, les étapes suivantes :
A) préparation d’un précurseur d’un composite à matrice céramique comportant un précurseur de matrice céramique, de préférence sous la forme d’une plaque, et intégration de la partie de mesure du guide d’ondes dans ou sur le précurseur de composite à matrice céramique de manière à obtenir un précurseur de support instrumenté ;
B) durcissement et/ou cuisson, de préférence frittage, dudit précurseur de support instrumenté, de préférence lors de la montée en température du four, de manière à obtenir ledit support instrumenté par consolidation du précurseur de matrice céramique, de préférence sous la forme d’une plaque instrumentée ;
C) installation du support instrumenté si l’étape C) est postérieure à l’étape B) ou installation du précurseur de support instrumenté si l’étape C) est antérieure à l’étape B), de préférence entre une couche arrière définissant la face chaude et un système de chauffe du four, de préférence de manière sensiblement parallèle à ladite face chaude.
De préférence, l’étape A) comprend de préférence les étapes suivantes : a) préparation du précurseur de matrice céramique sous une forme d’une barbotine comportant des particules céramiques et/ou des précurseurs de particules céramiques, le matériau desdites particules céramiques présentant une constante diélectrique ou permittivité électrique relative par rapport au vide à 25°C et à pression atmosphérique, de préférence mesurée à 1 MHz, supérieure à 3 et/ou inférieure à 30, de préférence inférieure à 15 ; b) indépendamment de l’étape a), fixation ou intégration des premier et deuxième conducteurs électriques de ladite partie de mesure à un textile, de préférence sous forme d’un ou plusieurs tissus ou nappes de fils, de préférence de fils céramiques, le matériau dudit textile présentant un matériau de constante diélectrique ou permittivité électrique relative par rapport au vide à 25°C et à pression atmosphérique, de préférence mesurée à 1 MHz, supérieure à 3 et/ou inférieure à 30, de préférence inférieure à 15 ; c) imprégnation du textile par ladite barbotine.
Avant ou de préférence après l’étape B), on pose un connecteur apte à connecter électriquement lesdits conducteurs à un interrogateur.
Dans un mode de réalisation, on protège la partie de mesure, voire la partie de transmission, par une dite gaine, avant fixation ou intégration au support.
Dans un mode de réalisation, à l’étape B), la cuisson est telle que la température du précurseur de support instrumenté est comprise entre 400 et 1200°C.
Dans un mode de réalisation particulier, l’étape B) est réalisée, préalablement à l’étape C), dans une dans une étuve ou un four, de préférence sous air et de préférence sous une atmosphère contrôlée.
Dans un mode de réalisation, à l’étape C), on installe un précurseur de support instrumenté sur ou dans un précurseur de la cible, et à l’étape B), on consolide simultanément le précurseur de support instrumenté en transformant le précurseur de matrice céramique en matrice céramique et le précurseur de la cible pour le transformer en ladite cible.
Dans un mode de réalisation, à l’étape C), le support instrumenté ou le précurseur de support instrumenté, de préférence sous la forme d’une plaque, est disposé entre
- ladite partie de mesure et
- la cible ou un précurseur de la cible.
Bien entendu, les caractéristiques des différents aspects principaux peuvent être combinées. Elles sont de préférence combinées.
Quel que soit le mode de réalisation principal, le réseau de guides d'ondes d’un four de verrerie selon l’invention peut encore comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles et préférées suivantes :
- le réseau de guides d’ondes s’étend au moins partiellement, de préférence complètement, au sein
- d’une couche arrière réfractaire s’étendant derrière une première couche constituée par un assemblage de blocs réfractaires définissant la face chaude de la cible ou
- d’une sous-couche réfractaire de ladite couche arrière ;
- la partie de mesure d’un guide d'ondes, de préférence de chaque guide d'ondes, s’étend dans ladite couche arrière ou dans une sous-couche de ladite couche arrière, de préférence derrière la sous-couche barrière ;
- ladite sous-couche est une sous-couche isolante au contact de la face froide de la cible, destinée à définir le profil thermique du revêtement, ou de préférence, une sous-couche barrière, destinée à neutraliser le verre en fusion en cas de percée du four, et en particulier de la sole du four ;
- de préférence, lorsque la cible est la sole, la partie de mesure d’un guide d'ondes, de préférence de chaque guide d'ondes, s’étend entre la sous-couche barrière et la sous-couche isolante ;
- la partie de mesure d’un guide d’ondes du réseau, de préférence de chaque guide d'ondes du réseau, s’étend dans un logement, de préférence sous la forme d’un orifice, ménagé dans la cible et définissant un espace d’expansion thermique pour ledit guide d’ondes ;
- l’espace d’expansion thermique est adapté de manière qu’en service, la partie de mesure du guide d’ondes ne soit pas comprimée par la cible sous l’effet des modifications dimensionnelles de la cible et de ladite partie de mesure résultant des variations de température ;
- de préférence, le rapport du diamètre équivalent du logement sur le diamètre équivalent de la partie de mesure est supérieur à 1,05, de préférence supérieur à 1,10, de préférence supérieur à 1,20, et/ou inférieur à 3,00 de préférence inférieur à 2,50 ;
- ledit logement est un orifice, le diamètre de l’orifice étant inférieur à l’épaisseur de ladite couche ou sous-couche dans laquelle est placée ladite partie de mesure ;
- le diamètre dudit orifice est inférieur à 70%, voire est inférieur à 50% de l’épaisseur de ladite couche ou sous-couche ;
- la partie de mesure d’un guide d'ondes, de préférence de chaque guide d'ondes, hormis les coudes, s’étend au moins partiellement, de préférence complètement parallèlement à la partie de mesure d’un autre guide d'ondes ;
- la partie de mesure d’au moins un guide d'ondes, de préférence de chaque guide d'ondes du réseau est dépourvue de coude ;
- la distance maximale entre les parties de mesure de deux guides d’ondes quelconques est inférieure à 200 cm ;
- des parties de mesures des guides d’ondes forment ensemble une nappe s’étendant suivant une surface courbe ou plane, de préférence plane ; - les parties de mesure de ladite nappe sont écartées les unes des autres d’une distance supérieure à 1 cm, supérieure à 5 cm, supérieure à 10 cm, supérieure à 20 cm, et/ou inférieure à 100 cm, inférieure à 80 cm, ou inférieure à 50 cm ;
- lesdites parties de mesure de la nappe s’étendent parallèlement les unes aux autres ou se croisent sans se toucher ;
- le four comporte plus de 1, plus de 2, de préférence plus de 3, de préférence plus de 5 dites nappes, lesdites nappes étant de préférence parallèles les unes aux autres, de préférence parallèles à la face chaude, et de préférence régulièrement écartées suivant une direction perpendiculaire à la face chaude, la distance entre deux nappes successives étant de préférence inférieure à 10 cm, 5 cm, ou 2 cm, ce qui, avantageusement, permet d’évaluer des flux thermiques à travers la cible ;
- au moins une partie de mesure, de préférence plus de la moitié des parties de mesures du réseau s’étendent selon une direction perpendiculaire à la direction d’écoulement du verre en fusion en service ;
- le rayon de courbure de la partie de mesure d’un guide d'ondes, de préférence de chaque guide d'ondes du réseau est en tout point au moins 3 fois, de préférence au moins 5 fois, de préférence au moins 10 fois, supérieur au diamètre équivalent de ladite partie de mesure ;
- le guide d’ondes, de préférence chaque guide d'ondes du réseau débouche sur une face froide de la cible, opposée à la face chaude, ou sur une face latérale de la cible (notamment lorsque la cible est la sole du four) plus froide que ladite face chaude.
L'homme du métier sait déterminer les dimensions d’un logement pour une partie de mesure afin de réserver un espace d’expansion thermique adapté. Par exemple, pour une sole, il tiendra compte du gradient thermique dans la sole, du coefficient de dilatation thermique des dalles et de la partie de mesure, ainsi que de leurs dimensions.
Le logement est également dimensionné pour que la cible et le guides d’ondes puissent se dilater indépendamment l’un de l’autre, et en particulier pour qu’un allongement ou un rétrécissement de la cible n’entrainent pas de contraintes sur le guide d’ondes, et réciproquement.
Quel que soit le mode de réalisation principal, un guide d'ondes, de préférence chaque guide d'ondes du réseau peut encore comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles et préférées suivantes : - le guide d’ondes satisfait à la condition de diffusion de Rayleigh, ce qui facilite la localisation des régions ayant réfléchi les échos secondaires de base ;
- au moins une entretoise, en un matériau isolant électriquement et plus déformable que le matériau des taquets est disposée entre deux taquets adjacents, de préférence entre les taquets de chaque couple de deux taquets adjacents, au moins dans la partie de mesure ;
- ladite entretoise, de préférence chaque dite entretoise :
- est en un matériau compressible élastiquement, à la manière d’un ressort et/ou
- comprend et/ou est constituée en un matériau organique, de préférence en un matériau polymère, par exemple à base de polyéthylène ou de silicone, de préférence choisi parmi les élastomères, les matériaux thermoplastiques et les matériaux thermo-rétractables, par exemple sous la forme d’une mousse ou d’un mastic ;
- la longueur de la partie de mesure et/ou du guide d’ondes est supérieure à 1 mètre, de préférence supérieure 2 mètres, de préférence supérieure 3 mètres, voire supérieure à 10 mètres et/ou inférieure à 30 mètres, de préférence inférieure à 20 mètres ;
- la longueur de la partie de transmission est de préférence supérieure à 0,1 m et/ou inférieure à 5 mètres, voire inférieure 2 mètres ;
- les premier et deuxième conducteurs électriques sont parallèles, ce qui confère de la robustesse, de l’efficacité et un coût réduit ;
- les premier et deuxième conducteurs électriques sont coaxiaux, ce qui limite l’encombrement et renforce la stabilité de la distance inter-conducteurs, le matériau diélectrique maintenant en position les deux conducteurs coaxiaux ;
- les premier et deuxième conducteurs électriques sont rectilignes, ce qui facilite l’intégration dans la cible ;
- le diamètre équivalent desdits premier et deuxième conducteur est supérieur à 0,4 mm, supérieur à 0,5 mm, de préférence supérieur à 1 mm et/ou inférieur à 50 mm, de préférence inférieur à 20 mm, de préférence inférieur à 10 mm, de préférence inférieur à 5 mm, ce qui permet d’améliorer la qualité du signal (faible atténuation) tout en réduisant le risque de fragilisation ou de rupture de la cible ;
- les premier et deuxième conducteurs électriques sont séparés l’un de l’autre par un matériau diélectrique appartenant à la cible, par exemple à une couche isolante électriquement ;
- les premier et deuxième conducteurs électriques comportent, de préférence sont constitués en un métal ou un alliage métallique réfractaire, par exemple de l’Argent utilisable jusqu’à 800°C, par exemple de l’inconel (par exemple les alliages 625 et 690), utilisable jusqu’à 1100°C, du Kanthal de type FeCr, par exemple le KANTHAL APM, utilisable jusqu’à 1425 °C ou un métal noble, de préférence choisi parmi le Platine, le Tungstène, l’Or, le Palladium, le Rhodium, le Ruthénium, l’iridium, ou en un alliage de ces éléments, le Platine pouvant être dopé, de préférence par 0,001% à 5% d’oxyde de zirconium, d’hafnium, de calcium, de magnésium ou d’yttrium ;
- un matériau diélectrique comprenant, de préférence constitué en un oxyde d’au moins un élément choisi parmi Al, Zr , Mg, Ca, Ti et Si, sépare lesdits premier et deuxième conducteurs ;
- le matériau constituant les premier et deuxième conducteurs électriques a une résistivité électrique inférieure à 10 micro-ohm.m dans le domaine de température de l’environnement de la partie de mesure en service, de préférence entre 20°C et 1000°C ;
- le matériau diélectrique qui sépare les premier et deuxième conducteurs a une constante diélectrique ou permittivité électrique relative par rapport au vide à 25 °C et à pression atmosphérique, de préférence mesurée à 1 MHz, supérieure à 3 et/ou inférieure à 30, de préférence inférieure à 15 ;
- le matériau diélectrique comprend un oxyde d’au moins un élément choisi parmi Al, Zr, Mg, Ca, Ti et Si ;
- au moins une fraction de la partie de mesure, de préférence au moins dans une région de la partie du guide d’ondes qui sort de la cible, est protégée par une pièce de protection, par exemple sous la forme d’un tube ou d’une brique percée ou rainurée, de préférence une gaine de protection, de préférence céramique, entourant partiellement, de préférence complètement ladite partie de mesure ;
- ladite gaine de protection est en un matériau oxyde d’au moins un élément choisi parmi Al, Zr , Mg, Ca, Ti et Si ;
- le guide d’ondes est connecté à un interrogateur à chacune de ses deux extrémités ;
- le guide d’ondes débouche sur une face froide de la cible, opposée à la face chaude, ou sur une face latérale de la cible plus froide que ladite face chaude ;
- les premier et deuxième conducteurs sont fixés à un support en forme de plaque, de préférence constitué par un composite à matrice céramique, de préférence au moyen d’une couche d’interfaçage ou de rubans, d’agrafes ou de fils réfractaires ou sont intégrés au dit composite.
Quel que soit le mode de réalisation principal, au moins une entretoise en un matériau plus déformable que le matériau des taquets est de préférence disposée entre deux taquets adjacents. De préférence, une entretoise est disposée entre les taquets de chaque couple de taquets adjacents, au moins dans la partie de mesure. De préférence, le matériau des entretoises est compressible élastiquement, à la manière d’un ressort. Une entretoise, de préférence chaque entretoise, présente de préférence la forme d’un ressort ou la forme d’une rondelle. Une entretoise, de préférence chaque entretoise, comprend ou est constituée en un matériau organique, de préférence en un matériau polymère, de préférence thermoplastique ou thermo-rétractable, ou en une mousse de polymère.
De préférence, les entretoises sont enfilées, dans la partie de mesure, sur le premier conducteur électrique et/ou sur le deuxième conducteur électrique.
Intercaler des entretoises entre les taquets permet avantageusement de garantir un espacement minimal entre lesdits taquets, notamment lorsque ledit guide d’ondes est courbé. En particulier, les entretoises limitent le risque de rupture lors de l’enroulement du guide d’ondes, par exemple sur un mandrin ou une bobine, pour son transport, et lors de sa mise en position de service.
Quel que soit le mode de réalisation principal, l’interrogateur peut encore comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles et préférées suivantes :
- l’interrogateur est configuré pour déterminer, en fonction de l’analyse des signaux de réponse, une température, un niveau d’usure et/ou une vitesse d’usure de la cible ;
- l’interrogateur est configuré pour prévoir l’occurrence d’une percée ou d’une infiltration de la cible par du verre en fusion, ou d’un mouvement ou d’une dégradation brusque du revêtement ;
- le four comporte de préférence au moins un thermocouple disposé à moins de 10 cm d’un guide d’ondes, de préférence de tout guide d'ondes, par exemple dans une zone du four à une température comprise entre 500°C et 1500°C lorsque le four est en service, afin d’étalonner ledit guide d'ondes en vue d’une mesure indirecte de la température.
L’invention concerne aussi un procédé de suivi de l’état d’une cible d’un four de verrerie selon l’invention, ledit procédé comportant les étapes suivantes : a. fabrication d’un four de verrerie selon l’invention ; b. pour chaque guide d’ondes, commande de l’interrogateur auquel le guide d’ondes est connecté, de manière qu’il injecte un signal d’interrogation par l’extrémité d’entrée dudit guide d’ondes ; c. analyse du signal de réponse de manière à déterminer une information relative à l’état de la cible dans la région de la partie de mesure dudit guide d’ondes.
Selon un mode particulier, l’information relative à l’état de la cible est l’épaisseur résiduelle de réfractaire ou une température en un ou plusieurs points de la cible.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l’examen du dessin annexé dans lequel :
- [Fig 1] la figure 1 représente une demi-coupe transversale schématique d’un four de verrerie ;
- [Fig 2] la figure 2 représente schématiquement un exemple de dispositif de suivi selon l’invention, dans une position de service ;
- [Fig 3] la figure 3 illustre différents modes de réalisation possibles pour un guide d’ondes comportant des perles ;
■ [Fig 4] la figure 4 illustre, vue de dessus, une sole d’un four de verrerie selon l’invention ;
- [Fig 5] la figure 5 illustre, en coupe transversale, la structure conventionnelle d’une sole d’un four de verrerie ;
- [Fig 6] la figure 6 illustre, en coupe transversale, une sole d’un four de verrerie selon l’invention, dans un premier mode de réalisation, préféré ;
■ [Fig 7] la figure 7 illustre, en coupe transversale, une sole d’un four de verrerie selon l’invention, dans un deuxième mode de réalisation ;
- [Fig 8] la figure 8 illustre un réseau de guides d’ondes dans une voûte de four de verrerie selon l’invention, en coupe transversale, dans un mode de réalisation préféré ;
- [Fig 9] la figure 9 représente un exemple de signal de réponse ;
- [Fig 10] la figure 10 illustre une plaque support intégrant une partie de mesure selon un mode de réalisation selon l’invention ;
- [Fig 11] la figure 11 illustre un support sous la forme d’une plaque, intégrant une partie de mesure selon un autre mode de réalisation selon l’invention ; - [Fig 12] la figure 12 illustre la fabrication d’un support par enroulement d’un précurseur de support autour d’une partie de mesure.
Dans les différentes figures, des références identiques sont utilisées pour désigner des organes identiques ou analogues.
Définitions
Par « cible », on désigne une partie réfractaire du four équipée d’un dispositif de suivi. La cible est de préférence un élément du revêtement du four ou une dite première (vue de l’intérieur du four) couche, obtenue classiquement par assemblage de blocs, par exemple une paroi latérale d’une cuve, une voûte ou une sole. La première couche réfractaire est classiquement en un matériau fondu ou en un matériau fritté dense afin de résister à la température mais aussi à la corrosion par le verre en fusion et/ou ses vapeurs.
La « face chaude » est la face d’une cible qui est exposée à un espace du four contenant, en service, du verre en fusion ou destinée à contenir du verre en fusion. La face chaude peut être en contact, ou destinée à être en contact avec du verre en fusion et/ou avec l’environnement gazeux qui s’étend au-dessus du verre en fusion. La face chaude est ainsi la face de la cible qui est soumise ou est destinée à être soumise aux températures les plus élevées. L’ensemble des faces chaudes des blocs de la paroi latérale de la cuve de fusion de verre peut également, par extension, être qualifiée de « face chaude ». La surface supérieure de la sole peut aussi être qualifiée de « face chaude ». L’adjectif « chaud » est utilisé à des fins de clarté.
Classiquement, « l’épaisseur » d’une cible est sa dimension mesurée selon une direction perpendiculaire à sa face chaude, ou direction de la « profondeur ». Par exemple, pour un bloc latéral de cuve en contact avec du verre en fusion, l’épaisseur est mesurée suivant une direction sensiblement horizontale dirigée vers le bain de verre en fusion. Pour une sole, l’épaisseur est mesurée suivant une direction verticale.
Deux objets ont « sensiblement la même composition » lorsqu’au moins 80%, de préférence au moins 90% de leurs composants sont identiques.
Un béton est classiquement constitué d'un ensemble de grains grossiers, présentant une taille supérieure à 50 pm, typiquement comprise entre 50 pm et 25 mm, liés par une matrice, ladite matrice assurant une structure sensiblement continue entre les grains grossiers. La matrice est constituée de « particules matricielles » présentant une taille inférieure ou égale à 50 pm.
L’activation est le processus de prise en masse du béton frais. Elle résulte classiquement d’une humidification d’un mélange particulaire comportant un liant hydraulique, avec de l’eau ou un autre liquide, de préférence par ajout de plus de 3% d’eau, en pourcentage massique. Pour être mis en forme, le béton frais est de préférence coulé, vibro-coulé, si le mélange n’est pas autocoulable, voire projeté.
Par « liant hydraulique », on entend un liant qui, lors de l’activation, génère une prise et un durcissement hydraulique, généralement à température ambiante. Un ciment est un liant hydraulique. Un ciment alumineux est un exemple de ciment. Un ciment d’aluminate(s) de calcium est un exemple de ciment alumineux.
Un « pisé » réfractaire est un mélange réfractaire contenant un liant chimique et/ou céramique et/ou organique, classiquement mis en forme après humidification éventuelle, par damage ou compactage ou tringlage, à la main ou à l’aide de moyens mécaniques appropriés. De préférence, le mélange particulaire n’est pas humidifié (mise en œuvre « à sec ») ou humidifié avec moins de 3% d’eau, en pourcentage massique).
Le « support » est une pièce ajoutée à la cible et sur laquelle ou dans laquelle la partie de mesure d’un ou plusieurs guides d’ondes est disposée. Le support protège physiquement la partie de mesure, de préférence crée des discontinuités de base et de préférence autorise un coulissement de la partie de mesure, en particulier sous l’effet de la température.
Le support ou le précurseur de support est parfois qualifié « d’ instrumenté » lorsqu’il porte la partie de mesure d’au moins un guide d’ondes.
Une plaque présente typiquement deux grandes faces sensiblement parallèles, l’épaisseur entre les deux grandes faces étant typiquement inférieure à 1/2, voire inférieure à 1/3, voire inférieure à 1/5, voire inférieure à 1/10, voire inférieure à 1/100 de la largeur des grandes faces. Une plaque peut être plane ou courbe. La forme d’un support en forme de plaque est de préférence adaptée pour épouser la forme de la cible à laquelle elle est destinée à être fixée.
Par « Composite à Matrice Céramique », ou « CMC », on entend classiquement un produit composé de fibres et/ou de fils liés entre eux par une matrice céramique, représentant en volume de préférence au moins 30% du CMC. Les fibres et/ou fils sont choisis selon l’environnement où doit être placé le composite à matrice céramique, notamment en fonction des conditions de température, de corrosion, de cyclage thermique, de dilatation, et suivant la nature de la partie réfractaire du four à équiper.
L’agencement des fibres et/ou fils, qui constituent la structure de renforcement pour la matrice, est choisi en fonction de la forme souhaitée pour le composite à matrice céramique, et de la facilité pour y fixer le guide d’ondes. Par exemple, un empilement de tissés ou de nappes de fibres est bien adapté pour des plaques simples, un enroulement filamentaire est bien adapté pour des plaques ayant une géométrie de révolution, un placement filamentaire est bien adapté pour des formes complexes de grandes dimensions.
Un composite à matrice céramique est classiquement fabriqué sous l’effet d’un chauffage, de préférence à plus de 600°C, de préférence à plus de 700°C, de préférence sous l’effet d’un frittage.
Les fibres et/ou fils sont classiquement sous la forme d’un textile. Le CMC peut être alors qualifié de « textile à matrice céramique ».
Un textile peut être :
- une structure bidimensionnelle organisée de fibres ou de fils, notamment un tricot, une tresse, un tissu, ou
- une structure bidimensionnelle aléatoire de fibres ou de fils, cette structure aléatoire n’étant pas préférée.
Un textile se distingue en particulier d’un mat fibreux, dans lequel l’organisation des fibres ou des fils est aléatoire dans les trois dimensions de l’espace.
Une « fibre » est un filament dont la longueur est supérieure à 5 fois son diamètre équivalent. Le « diamètre » d’une fibre est le diamètre d’un disque de même surface que sa section transversale à mi-longueur.
Un « fil » est un assemblage de fibres qui, en section transversale, comporte plus de 10 et de préférence moins de 500 000 fibres, et dont la longueur est supérieure à 5 fois le diamètre.
Par « filaire », on entend « présentant la forme générale d’un fil ». Un câble présente par exemple une forme filaire. Une bande étroite, ou « ruban », est considérée comme filaire. Un objet ayant une forme filaire présente de préférence une longueur supérieure à 10 fois, 100 fois ou 1 000 fois ou 10 000 fois sa largeur (c'est-à-dire sa plus grande dimension dans un plan perpendiculaire à la direction de sa longueur).
Par « guide d’ondes », on entend une ligne de transmission filaire, différente de la cible, apte à guider une onde électromagnétique issue d’un signal électrique à très haute fréquence afin de réaliser une mesure par réflectométrie électrique temporelle ou fréquentielle. Un guide d’ondes comporte classiquement au moins deux conducteurs électriques isolés électriquement l’un de l’autre et qui s’étendent suivant la direction de la longueur du guide d’ondes. Le signal d’interrogation est classiquement une variation de différence de potentiel électrique entre lesdits conducteurs électriques. Le signal d’interrogation est injecté à l’extrémité d’entrée du guide d’ondes, puis se propage sous la forme d’une onde électromagnétique. Une variation d’impédance électrique provoque une réflexion partielle de cette onde. Le signal de réponse réfléchi est également une variation temporelle de différence de potentiel entre les conducteurs électriques.
On appelle « écho » la partie d’un signal de réponse qui est renvoyée :
- par une discontinuité (écho secondaire),
- par l’extrémité d’entrée du guide d’ondes, au niveau du connecteur du guide d’ondes avec l’interrogateur (écho d’émission), ou
- par l’extrémité de sortie du guide d’ondes (écho de fond 4 - voir figure 9).
Un écho secondaire est ainsi une réponse d’une discontinuité au signal d’interrogation. Les échos secondaires peuvent être des échos secondaires « de bruit » 5, des échos secondaires « de base » 6 ou des échos secondaires « francs » 7 (figure 9).
Les échos secondaires de bruit sont les échos secondaires qui présentent une amplitude inférieure ou égale à 0,5% de l’amplitude de l’écho de fond et de préférence supérieure à 0,0001%, de préférence supérieure à 0,01%, de préférence supérieure à 0,1% de l’amplitude de l’écho de fond. Ils sont classiquement générés par des discontinuités « de bruit » résultant d’imperfections dans le guide d’ondes, générées en particulier lors de la fabrication du guide d’ondes.
Les échos secondaires de bruit étant de faible amplitude, ils sont donc très vite atténués. Dans de nombreux cas, ils ne permettent pas de réaliser un suivi précis des évolutions de mesure, par exemple lorsque la température augmente ou lorsque l’humidité est élevée. Les échos secondaires de base sont les échos secondaires générés par des discontinuités « de base » résultant généralement de modifications volontaires apportées au guide d’ondes, par exemple par texturation ou ajout de taquets. Ils présentent de préférence une amplitude inférieure à l’amplitude de l’écho de fond, de préférence inférieure à 90%, de préférence inférieure à 70%, de préférence inférieure à 50%, de préférence inférieure à 30% de l’amplitude de l’écho de fond. Lorsque la longueur de la partie de mesure est inférieure à 10 mètres, ils présentent de préférence une amplitude supérieure à 0,5%, de préférence supérieure à 1% et inférieure à 30% de l’amplitude de l’écho de fond.
L’amplitude des échos secondaires de base peut être supérieure à 2%, à 3%, ou à 5%, voire à 10% de l’amplitude de l’écho de fond réfléchi par l’extrémité de sortie du guide d’ondes.
Les échos secondaires francs sont les échos secondaires qui présentent une amplitude supérieure ou égale à 30% de l’amplitude de l’écho de fond. Ils sont généralement isolés et générés par des discontinuités « franches », classiquement résultant d’une variation importante ou brusque de la structure du guide d’ondes, par exemple résultant d’une dégradation involontaire du guide d’ondes, par exemple par fissuration (sans rupture). De telles discontinuités franches, locales, ne permettent pas, par analyse des échos secondaires francs, de mesurer des perturbations ou des modifications de l’environnement ailleurs qu’aux emplacements des discontinuités franches. Elles ne permettent donc pas de localiser des variations de mesure sur toute la longueur de la partie de mesure.
Des études récentes réalisées par les inventeurs ont cependant démontré que des échos secondaires francs générés par des discontinuités peuvent constituer des échos secondaires de base exploitables pour le suivi, par réflectométrie électrique temporelle ou fréquentielle, de l’état d’une partie du four si le nombre de discontinuités qui les génèrent, par mètre de partie de mesure de guide d’ondes, est supérieur à 10, supérieur à 15, supérieur à 20, supérieur à 30, supérieur à 40, supérieur à 50, et de préférence inférieur à 10000, et si ces discontinuités sont réparties de manière aléatoires.
Une « discontinuité » ou « discontinuité d’impédance » est une partie du guide d’ondes apte à renvoyer un écho spécifique en réponse à un signal d’interrogation, de préférence sous la forme d’une faible variation de potentiel électrique. Cet écho est modifié lorsque l’impédance de la discontinuité varie, notamment lorsqu’elle est soumise à une modification d’une propriété de son environnement local (c'est-à-dire dans la région de la discontinuité). L’impédance d’une discontinuité peut en particulier être modifiée lorsque la forme et/ou la température locale du guide d’ondes, et/ou la nature de l’environnement local, c'est-à-dire autour de la discontinuité, est/sont modifié(s). Si un seul des facteurs de modification de la discontinuité est modifié, par exemple la température locale, il existe par conséquent un lien entre l’impédance, et donc l’écho, et la valeur de ce facteur.
La discontinuité peut en particulier résulter d’une variation locale de la structure et/ou de la composition du guide d’ondes, et en particulier d’un des conducteurs du guide d’ondes et/ou d’un diélectrique disposé entre lesdits conducteurs.
Par « gaine sacrificielle", on entend une gaine apte à se décomposer, au moins partiellement, de préférence par traitement thermique.
A des fins de clarté, on distingue la gaine de protection destinée à être conservée en service, et la gaine sacrificielle, ou « temporaire », qui est utilisée pour ménager un espace d’expansion thermique au guide d’ondes, et qui a donc vocation à être éliminée.
Le diamètre équivalent d’un guide d’ondes ou d’une partie de mesure ou d’un conducteur ou d’un logement est le plus grand des diamètres transversaux de ce guide d’ondes ou de cette partie de mesure ou de ce conducteur ou de ce logement, respectivement, en considérant l’ensemble des sections transversales (c'est-à-dire perpendiculaire à la direction de la longueur) le long de ce guide d’ondes ou de cette partie de mesure ou de ce conducteur ou de ce logement, respectivement, un diamètre transversal mesuré pour une section transversale étant le diamètre d’un disque présentant la même surface que cette section transversale.
Lorsque la section transversale est constante, le diamètre équivalent est donc égal au diamètre transversal quelle que soit la section transversale considérée.
Un « coude » est une région de la partie de mesure dans laquelle ladite partie de mesure change de direction de plus 45° sur une longueur inférieure à 80 cm.
Le « précurseur » d’un élément est un objet qui, lors de la fabrication du four, se transforme en cet objet. Par exemple, la préforme d’une cible est un précurseur de la cible, qui se transforme en la cible lors du frittage.
Par « préforme », on entend une pièce façonnée ou préfabriquée à partir d’un mélange particulaire, tel que par exemple un béton (classiquement par coulage et vibration) ou un pisé (classiquement par damage) et destinée à être consolidée par traitement thermique, par exemple par frittage. Les procédés de fabrication d’une préforme sont bien connus de l’homme du métier. Classiquement, les particules d’une poudre réfractaire sont mélangées à un liant temporaire et le mélange est mis sous la forme souhaitée.
Les adjectifs « premier » et « deuxième » ne sont utilisés qu’à des fins de clarté.
Sauf indication contraire, « conducteur » désigne le premier ou le deuxième conducteur électrique d’un guide d’ondes.
« Local » ou « localement » servent à qualifier une caractéristique ou une action qui ne porte que sur une fraction du guide d’ondes, par exemple sur une fraction d’une longueur inférieure à 5 cm, 1 cm ou 1 mm. Une variation « locale » d’une propriété signifie ainsi que la valeur de cette propriété varie dans cette fraction, par exemple de plus de 5% ou de plus de 10%. Cette variation peut être, par exemple, inférieure 500%.
On entend classiquement par « matériau céramique » un matériau qui n’est ni métallique, ni organique. Dans un mode de réalisation préféré, un verre d’oxydes et le carbone (sous différentes formes, cristallisée ou non) sont considérés comme des matériaux céramiques.
« Comporter », « présenter » ou « comprendre » doivent être interprétés de manière large, non limitative.
Description détaillée
L’invention utilise les principes bien connus de la réflectométrie électrique temporelle ou fréquentielle (« electrical time domain reflectometry » ou « electrical frequency domain reflectometry » en anglais respectivement, ou « E-TDR » ou « E-FDR », respectivement).
Classiquement, un émetteur émet un signal d’interrogation, sous la forme d’une impulsion, dans le milieu conducteur électriquement. Ce dernier renvoie un signal de réponse réfléchi, qui est ensuite analysé afin d’en déduire des informations sur le milieu conducteur.
En particulier, une partie de mesure est soumise à une température qui dépend de l’environnement de la cible, en particulier du verre en fusion ou de ses vapeurs, mais également de l’épaisseur de matière qui la sépare de cet environnement. Lorsque cette épaisseur diminue à un endroit de la cible, la partie de mesure peut modifier sa réaction localement à la réception du signal d’interrogation. Cette réaction locale permet à l’interrogateur d’être ainsi informé d’une réduction de l’épaisseur de la cible, voire d’une percée par le verre en fusion dans la cible à cet endroit.
Dispositif de suivi
Guide d’ondes électromagnétiques
Le guide d’ondes 12 (figure 2) présente la forme d’une ligne de transmission, par exemple la forme générale d’une bande ou d’un câble, qui s’étend depuis une extrémité d’entrée 12e jusqu’à une extrémité de sortie 12s. Il comporte :
- une partie de mesure 14, qui comporte les discontinuités utilisées pour la mesure, et
- une partie de transmission 15, qui est utilisée pour connecter la partie de mesure 14 à un interrogateur 18.
La partie de mesure est conçue pour résister aux températures auxquelles elle est soumise en service, de préférence pour résister à une température de 200°C, de préférence à une température de 300°C, 400°C, 500°C, 600°C, 700°C, 800°C, 900°C, 1000°C, 1100°C, ou 1200°C.
La longueur du guide d’ondes, et de préférence de la partie de mesure, est de préférence supérieure à 1 m, de préférence supérieure à 2 m, de préférence supérieure à 5 m, de préférence supérieure à 10 m, supérieure à 15 m, supérieure à 20 m, et/ou inférieure à 200 m, voire inférieure à 100 m, de préférence inférieure à 50 m.
De préférence, un conducteur, de préférence chaque conducteur, voire le guide d’ondes
- présente un diamètre équivalent ou,
- pour un conducteur ou un guide d’ondes présentant la forme d’une bande, présente une épaisseur inférieur(e) à 10 millimètres, inférieur(e) à 5 mm, et/ou de préférence supérieur(e) à 0,4 mm, de préférence supérieure à 0,5 mm de préférence supérieure à 1 mm.
Le guide d’ondes comporte des premier et deuxième conducteurs électriques, 12i et 122 respectivement, par exemple sous la forme d’un câble comportant un ou plusieurs fils, d’un assemblage de câbles ou d’une bande.
Chaque conducteur comporte :
- une extrémité d’entrée (c'est-à-dire à l’extrémité d’entrée du guide d’ondes) électriquement connectée à une borne respective de l’interrogateur 18, et,
- à l’extrémité de sortie du guide d’ondes, une extrémité de sortie libre.
Les extrémités de sortie ne sont pas électriquement connectées l’une à l’autre, de sorte que les conducteurs ne forment pas un circuit électrique, comme dans un dispositif de mesure résistive, dans lequel un courant continu ou alternatif circule.
Le matériau des conducteurs est de préférence un métal conducteur tel que Al, Cu ou un acier ou un alliage métallique. Il peut être également une céramique ou un cermet. En particulier, pour une application dans un environnement à haute température, les conducteurs peuvent être
- en inconel (par exemple les alliages 625 et 690), utilisable jusqu’à 1100°C,
- en platine,
- en Kanthal de type FeCr, par exemple le KANTHAL APM, utilisable jusqu’à 1425 °C,
- en tungstène,
- en rhodium,
- en ruthénium,
- en palladium,
- en iridium
Un conducteur en un métal revêtu d’oxyde réfractaire conducteur de SnCL ou de Spinelle CnCL-MgO ou de pérovskite ou de carbure de métalloïde ou de métal peut convenir à des très hautes températures.
De préférence, le matériau des conducteurs est un métal noble, de préférence choisi parmi le Platine, l’Or, le Palladium, le Rhodium, l’iridium.
La résistivité électrique des premier et deuxième conducteurs est de préférence inférieure à 10 micro-ohm. m dans le domaine de température de l’environnement, de préférence entre 20°C et 1000°C.
Selon un premier mode de réalisation, chaque conducteur est formé d’un câble formé d’un ou plusieurs fils. Les premier et deuxième conducteurs sont non coaxiaux et maintenus à distance l’un de l’autre par un isolant diélectrique, de préférence présentant une résistivité électrique supérieure à 10, 50, 100 ou 1000 fois celles des conducteurs. Selon un deuxième mode de réalisation, qui est préféré, le guide d’ondes est formé d’un câble coaxial, par exemple de connexion de type BNC, comprenant un fil ou un manchon interne formant le premier conducteur et un manchon externe formant le deuxième conducteur, les deux manchons étant séparés par un manchon intermédiaire isolant électriquement. De préférence, le matériau du manchon intermédiaire comprend, de préférence est constitué en un oxyde d’au moins un élément choisi parmi Al, Zr , Mg, Ca, Ti et Si.
Dans un mode de réalisation, ledit guide d’ondes est formé d’au moins deux conducteurs linéaires, de préférence des fils de platine, par exemple des fils de platine FKS fournis par Ogussa, parallèles et écartés d’une distance supérieure à 1 mm, de préférence supérieure à 2 mm, et/ou de préférence inférieure à 20 mm. Des perles réfractaires, de préférence des perles d’alumine, sont enfilées sur les conducteurs, de préférence par des premier et deuxième orifices traversant par lesquels passent les premier et deuxième conducteurs.
La longueur du guide d’ondes, et de préférence de la partie de mesure, est de préférence supérieure à 1 m, de préférence supérieure à 2 m, de préférence supérieure à 3 m, voire supérieure à 10 m, et/ou inférieure à 30 m, voire inférieure à 20 m.
Les deux conducteurs sont de préférence parallèles hormis, éventuellement, dans les zones des discontinuités. Des défauts locaux de parallélisme peuvent être ménagés pour créer des discontinuités, et en particulier des discontinuités de base.
De préférence, notamment avant fixation ou intégration à un support, de préférence sous la forme d’une plaque, le guide d’ondes et/ou chaque conducteur peut être inséré dans une gaine de protection, éventuellement segmentée, afin de protéger les conducteurs de la chaleur et/ou de la corrosion et/ou d’attaques chimiques.
La gaine de protection peut être notamment en céramique, notamment en alumine, notamment pour un environnement à une température supérieure à 400°C.
La gaine de protection est de préférence en un matériau présentant un coefficient d’expansion thermique sensiblement identique à celui du matériau des conducteurs. De préférence, le coefficient d’expansion thermique du guide d’ondes, de préférence au moins de la partie de mesure, est sensiblement identique à celui de la partie de la cible qui reçoit la partie de mesure (+/-20%, de préférence +/-10%).
Ladite gaine de protection peut être droite ou courbée, et s’étend autour de la partie de mesure. Cette gaine peut être utile pour donner une forme courbe à la partie de mesure, voire à la partie de transmission.
Le guide d’ondes, et en particulier au moins la partie de mesure, peut également être fixé sur un support 40 (voir figure 10 ou 2), de préférence sous la forme d’une plaque, lui-même au contact de la cible 30.
Un même support, en particulier sous la forme d’une plaque, peut supporter plusieurs parties de mesure, voire l’ensemble des parties de mesure du réseau de guides d’ondes.
Le support est de préférence au moins en partie en un matériau constitué de fils et/ou de fibres liées entre elles par une matrice céramique, dit « composite à matrice céramique ».
Les fibres et/ou fils et la matrice céramique seront choisies selon l’environnement où le composite à matrice céramique doit être placé, notamment en fonction des conditions de température, de corrosion, de cyclage thermique, de dilatation, et suivant la nature de la cible à suivre.
Le coefficient de dilatation thermique du composite à matrice céramique peut être ajusté par les techniques bien connues de l’homme du métier, notamment en adaptant la composition du composite à matrice céramique.
De préférence, le composite à matrice céramique présente une résistance à la rupture en flexion 3 points, mesurée suivant la norme ASTM C1341-13, supérieure à 3 MPa, de préférence supérieure à 6 MPa, de préférence supérieure à 10 MPa. Avantageusement, la résistance mécanique, notamment sa résistance aux chocs, en est améliorée.
Par exemple, un empilement de tissés ou de nappes de fibres ou de fils est bien adapté pour des plaques simples, un enroulement filamentaire est bien adapté pour des plaques ayant une géométrie de révolution, un placement filamentaire est bien adapté pour des formes complexes de grandes dimensions. Un support est particulièrement utile lorsque la cible appartient à ou constitue la paroi latérale de la cuve.
L’agencement des fibres ou des fils est choisi en fonction de la forme souhaitée pour le composite à matrice céramique, et de la facilité pour y fixer ou y insérer les conducteurs.
Le composite à matrice céramique présente de préférence une résistance à l’écrasement en compression supérieure à 5 MPa, de préférence supérieure à 10 MPa, et/ou une conductivité thermique entre 20°C et 500°C supérieure à 2,0 W.m’fK 1.
De préférence, le composite à matrice céramique comporte, en pourcentage massique, plus de 80%, plus de 90%, plus de 95%, voire sensiblement 100% d’un ou plusieurs des oxydes suivants : AI2O3, Z1O2. HIO2. CnCL, MgO, CaO, SiCL.
Dans un mode de réalisation, le composite à matrice céramique présente une composition chimique, en pourcentage massique sur la base des oxydes, telle que AI2O3 + SiCL > 80%, de préférence supérieure à 85%, de préférence supérieure à 90%, voire supérieure à 95%.
Dans un mode de réalisation, la matrice comporte, de préférence est constituée, pour plus de 80%, plus de 90%, plus de 95%, de préférence sensiblement 100% de sa masse, d’un ou plusieurs composé(s) choisi(s) dans le groupe formé par AI2O3, ZrCL, CnCL, MgO, CaO et SiO2.
De préférence, le volume des fibres ou des fils représente plus de 25%, de préférence plus de 30%, de préférence plus de 40%, de préférence plus de 50%, de préférence plus de 60% et/ou moins de 70% du volume de la matière du CMC, c'est-à-dire sans prendre en compte sa porosité, le complément à 100% étant constitué par la matrice céramique liant entre elles lesdites fibres. Le diamètre des fibres, mesuré à mi-longueur des fibres et en moyenne sur l’ensemble de fibres, est de préférence compris entre 3 et 30 micromètres, de préférence entre 5 et 25 micromètres.
De préférence, le support est sous la forme d’une plaque, plane ou non plane, et présente, entre ses grandes faces, une épaisseur moyenne de préférence constante, de préférence inférieure à 40 mm, de préférence inférieure à 32 mm, de préférence inférieure à 28 mm, de préférence inférieure à 22 mm, de préférence inférieure à 20 mm, voire inférieure à 18 mm ou à 15 mm ou à 10 mm, et/ou de préférence supérieure à 1 mm, de préférence supérieure à 2 mm, voire supérieure à 3 mm, ou supérieure à 5 mm. La surface d’une grande face du support est de préférence supérieure à 100 cm2, de préférence supérieure à 200 cm2, de préférence supérieure à 300 cm2, de préférence supérieure à 400 cm2, et/ou inférieure à 20 000 cm2, de préférence inférieure 15 000 cm2 voire inférieure à 10000 cm2.
Dans un mode de réalisation, le support se présente sous la forme d’un rouleau avant d’être apposé contre la cible. Dans un mode de réalisation, le support est fixé sur une face froide de la cible et, de préférence, le support comporte une zone ajourée, c'est-à-dire traversée par une pluralité d’orifices afin de faciliter les échanges thermiques avec la face froide.
La cible peut être en particulier une première couche constituée de blocs denses, fondus ou frittés.
Dans un mode de réalisation, le support est collé sur la face froide de la cible. De préférence, l’adhésif utilisé pour fixer le guide d'ondes sur le support et/ou le support sur la cible est choisi parmi les mélanges de poudres céramiques et de liants, de préférence appliqués sous une forme liquide.
De préférence, les poudres sont des poudres d’alumine et/ou de silice et/ou de mullite. De préférence, les liants sont choisis parmi la silice colloïdale, le silicate de soude, les résines organiques, les colles organiques et leurs mélanges. L’adhésif utilisé peut également être un adhésif commercial comme les adhésifs Fixwool FX de la société Unifrax.
Dans un mode de réalisation, la partie de mesure du guide d’ondes est noyée au sein du composite à matrice céramique ou du précurseur dudit composite à matrice céramique, de préférence pris en sandwich entre deux textiles dudit composite.
Selon un premier mode de réalisation particulier, la partie de mesure du guide d’ondes est fixée sur le support au moyen d’une couche d’interfaçage. La couche d’interfaçage peut être, en particulier si la température de la face de la cible qui reçoit le support, en particulier la face froide, est inférieure ou égale à 400°C, une colle comportant un polymère thermodurcissable, thermoplastique ou élastomère.
Dans un mode de réalisation, la partie de mesure du guide d’ondes est fixée au support au moyen de rubans, d’agrafes ou de fils réfractaires.
Dans un mode de réalisation, illustré par la figure 11, les premier et deuxième conducteurs de la partie de mesure sont intégrés dans l’agencement de fils du composite à matrice céramique ou du précurseur dudit composite à matrice céramique, par exemple comme fil de trame, fil de chaîne ou fil de tricot. Ils s’étendent sensiblement de manière parallèle et à une distance prédéterminée. De préférence, la distance séparant les conducteurs est supérieure à 0,3 mm, de préférence supérieure à 0,4 mm, de préférence supérieure à 0,5 mm et inférieure à 30 mm, de préférence inférieure à 10 mm, de préférence inférieure à 5 mm, de préférence inférieure à 3 mm.
Afin de maintenir une distance entre les deux conducteurs, au moins un fil, voire une pluralité de fils en un matériau diélectrique peuvent être interposés entre les premier et deuxième conducteurs du guide d’ondes. Dans un mode de réalisation, un même support peut supporter plusieurs parties de mesure de différents guides d’ondes.
Dans un mode de réalisation, la partie de mesure est logée dans une gaine de protection céramique incorporée dans le support pendant sa fabrication, ou dans un canal ménagé dans le support pendant ou après la fabrication dudit support.
Quel que soit le mode de réalisation, l’absence de contact électrique direct entre les deux conducteurs peut être facilitée par l’interposition d’un isolant diélectrique 25, ou « séparateur », par exemple en mica, en un dérivé de mica, en titane, en baryum, en mullite, en cordiérite ou en alumine.
L’isolant diélectrique peut être monobloc ou être constitué d’un assemblage de plusieurs taquets diélectriques. De préférence, les taquets diélectriques sont interposés entre les conducteurs, les taquets présentant de préférence la forme de perles enfilées sur au moins un des conducteurs, de préférence sur les deux conducteurs.
Les taquets sont décrits plus en détail dans la suite de la description.
La distance prédéterminée entre les deux conducteurs électriques est de préférence sensiblement constante.
Lorsque les premier et deuxième conducteurs sont intégrés dans le textile d’un composite à matrice céramique et constituent des fils constitutifs du textile, par exemple des fils de trame ou de chaîne, le séparateur peut être constitué par des fils en un matériau diélectrique également constitutif du textile. Par exemple, si les premier et deuxième conducteurs sont des fils de trame ou de chaîne, ils peuvent être séparés par un ou plusieurs autres fils de trame ou de chaîne, respectivement en un matériau diélectrique (fil 25 sur la figure 11).
Discontinuités
Le nombre de discontinuités, en particulier de discontinuités de base, par mètre de partie de mesure de guide d’ondes est de préférence supérieur à 10, supérieur à 15, supérieur à 20, supérieur à 30, supérieur à 40, supérieur à 50, et/ou inférieur à 10 000, inférieur à 1000, inférieur à 500, inférieur à 100. Avantageusement, il est ainsi possible d’évaluer la propriété de l’environnement de la partie de mesure sensiblement sur toute sa longueur, et avec une bonne précision.
De préférence, la distance entre deux discontinuités 24 quelconques, en particulier de deux discontinuités de base quelconques, successives le long du guide d’ondes 12, est inférieure à 1/100 de la longueur d’onde du signal d’interrogation (égale à la vitesse de propagation du signal d’interrogation, d’environ 200 000 km/s pour une onde électromagnétique, divisée par la fréquence du pic le plus élevé du spectre de fréquence du signal d’interrogation).
Cette distance est de préférence supérieure à 10 mm, 15 mm ou 20 mm et/ou inférieure à 100 mm ou 50 mm.
La sensibilité de l’information fournie par l’interrogateur en est avantageusement améliorée.
L’utilisation des discontinuités renvoyant une faible variation de potentiel électrique permet d’éviter de devoir créer des fortes discontinuités, susceptibles d’amortir fortement le signal d’interrogation, et donc d’empêcher un suivi sur toute la longueur de la partie de mesure du guide d’ondes. De préférence, plus de 50%, de préférence plus de 80%, de préférence plus de 90% des discontinuités renvoient des échos secondaires de base et/ou de bruit, de préférence des échos secondaires de base.
L’exploitation de ces faibles variations aléatoires de potentiel électrique va à l’encontre des développements de la réflectométrie électrique, ces variations étant considérées comme préjudiciables. De préférence, on ajoute des discontinuités de manière aléatoire dans le guide d’ondes.
Les discontinuités sont variables, c'est-à-dire qu’elles ne renvoient pas tous le même écho lorsqu’elles reçoivent un même signal d’interrogation. De préférence encore, la variation des discontinuités, en particulier de discontinuités de base, est aléatoire. Les discontinuités 24, en particulier les discontinuités de base, peuvent être obtenues par modification de la surface et/ou du matériau constitutif d’un ou des deux conducteurs et/ou de l’isolant diélectrique, par exemple par une modification superficielle par abrasion, par une attaque chimique, par l’ajout d’un dopant dans le matériau, ou par l’ajout de taquets.
Dans un mode de réalisation, le guide d’ondes est formé d’un câble coaxial, par exemple de connexion de type B NC, comprenant un fil formant le premier conducteur et un manchon externe formant le deuxième conducteur, les deux manchons étant séparés par un séparateur sous la forme d’un manchon intermédiaire isolant électriquement. Il est possible de créer des discontinuités 24, en particulier des discontinuités de base, en modifiant l’état de surface du manchon isolant, par exemple en créant des rugosités. Une autre voie consiste à créer des discontinuités aléatoires, en particulier des discontinuités de base, sur le manchon externe, par exemple par abrasion (sans stopper la conduction électrique au sein du manchon externe).
Dans un mode de réalisation, des discontinuités, en particulier des discontinuités de base, sont des irrégularités de surface sur le séparateur, de préférence ménagées en face des conducteurs, de préférence dans au moins une zone du séparateur en contact avec les conducteurs. Une texturation de ladite zone permet avantageusement de générer des discontinuités aléatoires.
Il est aussi possible de créer des discontinuités 24, en particulier des discontinuités de base, de préférence aléatoires, en modifiant l’état de surface de l’isolant diélectrique 25 (texturation), par exemple en créant des rugosités, par exemple par abrasion.
De préférence, la texturation comporte la création de reliefs d’une hauteur supérieure à 0,05 mm, de préférence supérieure à 0, 1 mm, de préférence supérieure à 0,2 mm, de préférence supérieure à 0,4 mm, de préférence supérieure à 0,5 mm, voire supérieure à 0,8 mm, et/ou inférieure à 3 mm, inférieure à 2 mm ou inférieure à 1 mm.
La densité en reliefs, en nombre de reliefs par rapport à la surface texturée (en particulier par rapport à la surface du matériau diélectrique et/ou à la surface d’au moins un desdits premier et deuxième conducteurs électriques) est de préférence supérieure à 1/10000 mm2 , de préférence supérieure à 1/1000 mm2, de préférence supérieure à 0,5/100 mm2 (ou 0,5/cm2) et/ou inférieure à 10/mm2, de préférence inférieure à 1/mm2 , de préférence inférieure à 1/10 mm2 (ou 10/cm2). La distance prédéterminée entre les deux conducteurs électriques est de préférence sensiblement constante. Les deux conducteurs sont de préférence parallèles hormis, éventuellement, dans les zones des discontinuités. Des défauts locaux de parallélisme peuvent être ménagés pour créer des discontinuités, et en particulier des discontinuités de base.
De préférence, pour créer une discontinuité de base par variation de la distance
- entre les deux conducteurs électriques ou
- entre le premier conducteur électrique et/ou le deuxième conducteur électrique d’une part, et un matériau diélectrique d’un dit support d’autre part, on fait varier cette distance de plus de 0,1 mm sur moins de 2mm, de préférence moins de 1 mm, le long de la partie de mesure.
De préférence, pour créer des discontinuités, des taquets diélectriques sont disposés en contact avec les premier et deuxième conducteurs.
Les taquets diélectriques, et en particulier les perles, peuvent présenter une longueur, mesurée suivant la longueur du guide d’ondes, supérieure à 10 mm, 15 mm ou 20 mm et/ou inférieure à 100 mm ou 50 mm.
Les taquets diélectriques, et en particulier les perles, présentent de préférence une largeur, c'est-à-dire une plus grande dimension dans un plan transversal à la direction de leur longueur, supérieure à 1 mm, 2 mm ou 3 mm et/ou inférieure à 10 mm ou 5 mm.
La figure 3 illustre différents modes de réalisation possibles pour des taquets diélectriques. En particulier, elle illustre des modes de réalisation dans lesquels :
- des perles 23 sont enfilées sur un seul des premier et deuxième conducteurs (3E) ou sur les deux premier et deuxième conducteurs (3A-3D) ;
- des perles 23 sont enfilées pour former une gaine de protection 27 segmentée (3 A, 3C- 3E) ou non (3B), sur les deux premier et deuxième conducteurs (3A-3D), pour un (3E) ou pour les deux conducteurs ;
- des perles 23 de forme identiques (3A, 3D) ou différentes (3B, 3C, 3E) sont enfilées ;
- des perles 23 ayant des surfaces texturées de la même façon (3A-3C, 3E) ou non (3D) sont enfilées ;
- un ou plusieurs des conducteurs s’étendent symétriquement par rapport à l’axe de chaque perle 23 (3A, 3B, 3C, 3D) ou non (3E) ; - un ou plusieurs des conducteurs s’étendent parallèlement à l’axe de chaque perle 23 (BASE) ou non.
Les taquets facilitent également l’identification de régions générant des échos secondaires de base, et peuvent donc servir de marques d’identification.
De préférence, pour créer une discontinuité de base, il est également possible de modifier la composition et/ou la structure d’un support à proximité ou autour des premier et deuxième conducteurs électriques ou entre les premier et deuxième conducteurs électriques. En particulier, la composition et/ou la structure du support peuvent varier de plus de 10% sur moins de 1 mm le long de la partie de mesure. Par exemple, il est possible de déformer localement la structure du support pour créer des creux ou des bosses, par exemple mécaniquement ou par fusion locale, et/ou de faire varier la composition du support.
Le support peut être un support solidaire du guide d’ondes, par exemple d’un support en un CMC.
Par exemple, le guide d’ondes peut être fixé sur support qui n’est pas une masse homogène de matière mais présente des variations du fait de la présence de pores, traversants ou non, par exemple du fait qu’il comporte un textile tissé. La succession des fils, irrégulière, crée des discontinuités de base aléatoires.
Par exemple, le guide d’ondes est fixé sur ou noyé dans un support qui comporte des inclusions, chaque inclusion, par exemple sous la forme d’une particule ou d’une fibre, le long de la partie de mesure conduisant à une variation de la composition dudit support.
Distribution aléatoire des discontinuités
De préférence, les discontinuités ne sont pas distribuées régulièrement le long du guide d’ondes. De préférence, les discontinuités, en particulier de discontinuités de base, sont distribuées aléatoirement le long du guide d’ondes.
Le caractère aléatoire de la distribution ou de l’intensité des discontinuités évite avantageusement le risque de créer une accumulation d’échos secondaires de même période, susceptible d’amortir fortement le signal d’interrogation.
Les taquets diélectriques peuvent présenter des formes et/ou des dimensions identiques ou différentes et/ou être en des matériaux identiques ou différents. Même si les taquets diélectriques apparaissent identiques, aucun taquet n’est complètement identique à un autre. Les variations de forme et de composition des taquets, en particulier des perles, et les variations de positionnement des perles par rapport aux conducteurs permettent de rendre aléatoires les discontinuités qu’ils génèrent. Il est ainsi possible de créer des discontinuités de base de manière aléatoire.
Pour générer des discontinuité aléatoires, en particulier des discontinuités de base, dans le mode de réalisation dans lequel les premier et deuxième conducteurs de la partie de mesure sont intégrés dans l’agencement de fils d’un support en un composite à matrice céramique, par exemple comme fil de trame, fil de chaîne ou fil de tricot, les premier et deuxième conducteurs et/ou les autres fils en un matériau diélectrique (ou fils non conducteurs) peuvent être modifiés de manière aléatoire par exemple abrasion ou attaque chimique. Des fils en un matériau diélectrique peuvent être également ou alternativement enroulés de manière aléatoire autour du premier conducteur et/ou du deuxième conducteur. Des fils et/ou des fibres et/ou des particules en un matériau diélectrique peuvent être également ou alternativement ajoutés au textile de manière aléatoire. Des particules de taille ou de forme variable ou placées de manière inégale peuvent être encore, en complément ou alternativement aux autres possibilités décrites précédemment, placées au contact dudit textile avant imprégnation. Le choix de la taille ou de la forme des particules, de la texturation ou de la longueur des fibres permet de créer des discontinuités aléatoires.
Les conducteurs peuvent être également ou alternativement disposés en contact avec un tissu texturée irrégulièrement ou un mat de fibres disposées aléatoirement, avant imprégnation par un précurseur de matrice puis durcissement pour former un support instrumenté.
Condition de diffusion de Rayleigh
Le guide d’ondes satisfait de préférence à la condition de diffusion de Rayleigh. Avantageusement, les régions ayant réfléchi les échos secondaires de base peuvent être facilement localisées.
De préférence, les discontinuités 24 de base sont écartées les unes des autres d’une distance, mesurée le long du guide d’ondes, au moins 10 fois, de préférence au moins 15 fois, de préférence au moins 20 fois inférieure à la longueur d’onde de référence, égale à la vitesse de propagation du signal d’interrogation, d’environ 200 000 km/s pour une onde électromagnétique, divisée par la fréquence du pic le plus élevé du spectre de fréquence du signal d’interrogation. Cette distance peut être en particulier définie par la longueur de taquets diélectriques, en particulier de perles enfilées sur le guide d’ondes. Pour générer suffisamment d’échos secondaires de base, la longueur des taquets est de préférence adaptée, en fonction de la fréquence de référence (inverse de la longueur d’onde de référence), de manière à respecter la condition de diffusion de Rayleigh.
Par exemple, pour une longueur d’onde de référence d’une quinzaine de centimètres, des taquets, par exemple des perles, d’une longueur inférieure à 3 cm, de préférence inférieure à 2 cm ou à 1 cm sont bien adaptés. Par exemple, pour un signal d’interrogation de fréquence de 1 GHz, des perles d’alumine de longueur inférieure à 10 mm et enfilées sur des fils de platine produisent à des échos secondaires de trop faible amplitude, tandis que des perles de longueur supérieure à 100 mm produisent des échos secondaires francs.
Avec des discontinuités de base et dans les conditions de diffusion de Rayleigh, il est possible de réaliser des mesures précises sur une longueur supérieure à 1 m, de préférence supérieure à 2 m, de préférence supérieure à 5 m, de préférence supérieure à 10 m, supérieure à 15 m, ou supérieure à 20 m, et/ou inférieure à 500 m, par exemple sur toute la longueur de la partie de mesure.
Réseau de suides d’ondes
De préférence, le réseau comporte plusieurs parties de mesure, de préférence parallèles les unes aux autres et à la face chaude de la cible, de manière que la densité de discontinuités, de préférence la densité de discontinuités de base, sur la surface équipée soit supérieure à 3, de préférence supérieure à 10, de préférence supérieure à 50, de préférence supérieure à 100, de préférence supérieure à 500, de préférence supérieure à 800 discontinuités et/ou inférieure à 1 000 000, de préférence inférieure à 500000, de préférence inférieure à 100000, de préférence inférieure à 50000, de préférence inférieure à 10 000, de préférence inférieure à 5000, de préférence inférieure à 2000, par m2 de surface de la face chaude. La fiabilité de l’analyse par l’interrogateur en est améliorée.
De préférence, les parties de mesure forment une nappe s’étendant suivant une surface courbe ou plane, de préférence plane, chaque guide d’ondes étant de préférence connecté à un interrogateur qui lui est propre. Le réseau de guides d'ondes peut comprendre plus de 1, plus de 2, de préférence plus de 3, de préférence plus de 5 dites nappes, lesdites nappes étant de préférence parallèles les unes aux autres et de préférence régulièrement écartées les unes des autres suivant une direction perpendiculaire à une surface de l’assemblage.
Sur la figure 4, deux nappes 32 et 34 ont été représentées, en l’occurrence pour équiper une sole 41.
Dans un mode de réalisation, au moins deux guides d’ondes se croisent à des profondeurs différentes, la profondeur étant mesurée à partir de la face chaude, perpendiculairement à la face chaude. L’identité des guides d’ondes superposés étant connue, il est ainsi avantageusement possible de définir un profil de température suivant la direction de la profondeur, et/ou d’évaluer l’ampleur d’une diminution de l’épaisseur de la cible, par exemple de la sole, en chaque point de la face chaude en dessous duquel sont superposés plusieurs guides d’ondes. A cet effet, un ordinateur central peut collecter les messages des différents interrogateurs et, connaissant la distribution spatiale des guides d’ondes, en déduire un profil de l’usure.
Les extrémités d’entrée des conducteurs électriques du guide d’ondes sont connectées électriquement à l’interrogateur 18, ou « réflectomètre ». L’interrogateur est configuré pour :
- injecter les signaux d’interrogation par établissement d’une variation de la différence de potentiel entre les deux conducteurs du guide d’ondes ; et
- analyser les signaux de réponse réfléchis en réponse aux signaux d’interrogation.
L’interrogateur 18 comporte classiquement un émetteur/récepteur 21 et un module de commande 31 (figure 2). Le module de commande 31 comporte classiquement un processeur et une mémoire dans laquelle est chargé un programme d’ordinateur. Grâce à ce programme d’ordinateur, le processeur peut commander l’émission des signaux d’interrogation et analyser les signaux réfléchis reçus afin d’identifier les échos renvoyés par les discontinuités. Dans un mode de réalisation, l’analyse est réalisée par un ordinateur d'analyse 39 en communication avec l’interrogateur.
L’interrogateur peut être par exemple un générateur de tension couplé à un oscilloscope permettant la réception et l’analyse des signaux réfléchis. L’interrogateur peut être un analyseur de réseau pourvu d’un logiciel tel que « VNA software » pour la génération du signal d’interrogation et l’analyse du signal réfléchi.
Dans un mode de réalisation préféré, comme illustré sur la figure 4, un premier interrogateur 18i est connecté à l’extrémité d’entrée d’un guide d’ondes. Un deuxième interrogateur 182 est connecté à l’extrémité de sortie, du guide d’ondes.
Le deuxième interrogateur reçoit donc les parties du signal d’interrogation injecté par le premier interrogateur et qui n’ont pas été réfléchies par les différentes discontinuités du guide d’ondes. De préférence, le deuxième interrogateur peut également envoyer un signal d’interrogation. La présence de deux interrogateurs permet avantageusement, en cas de rupture du guide d’ondes, d’obtenir des informations de chaque côté de la zone de rupture. Elle améliore donc la robustesse du dispositif.
Analyse
L’analyse réalisée par un interrogateur repose sur la réflectométrie électrique temporelle ou fréquentielle (« electrical time domain reflectometry » ou « electrical frequency domain reflectometry » en anglais respectivement, ou « E-TDR » ou « E-FDR », respectivement), qui est une technique conventionnelle de mesure des changements d’état d’un milieu au moyen d’un guide d’ondes et d’un interrogateur.
Chaque signal d’interrogation, de préférence sous la forme d’une impulsion ou « Dirac », est généré par établissement d’une variation de la différence de potentiel entre les deux conducteurs du guide d’ondes. Ce dernier renvoie un signal de réponse, qui est ensuite analysé afin d’en déduire des informations sur le milieu traversé par l’impulsion. En présence d’une discontinuité d'impédance, par exemple une variation physico-chimique significative du milieu entraînant une variation locale d’impédance, une partie du signal d’interrogation est réfléchie vers l’interrogateur, ce qui permet d’identifier et d’analyser cette variation.
Le signal d’interrogation peut prendre la forme d’une onde périodique de forme quelconque. Le signal d’interrogation peut être répété. De préférence, l’amplitude maximale du signal d’interrogation est comprise entre 0,1 V et 100 V, de préférence inférieure à 10 V, de préférence inférieure à 1 V. La fréquence du pic le plus élevé dans un spectre de fréquence du signal d’interrogation est de préférence supérieure à 10 KHz, de préférence supérieure à 100 KHz, de préférence supérieure à 1 MHz, de préférence supérieure à 100 MHz, de préférence supérieure à 200 MHz, de préférence supérieure à 500 MHz, de préférence supérieure à 1 GHz, et/ou inférieure à 50 GHz, de préférence inférieure à 30 GHz, de préférence inférieure à 20 GHz, de préférence inférieure à 10 GHz, de préférence inférieure à 6 GHz, de préférence inférieure à 4 GHz. Les signaux d’interrogation peuvent être envoyés sous forme de trains de signaux comportant de préférence une série de signaux périodiques de fréquences variables selon le signal périodique considéré.
La fréquence du signal d’interrogation est classiquement adaptée à la longueur de la partie de mesure. La longueur d’onde du signal d’interrogation est classiquement inférieure à la longueur de la partie de mesure du guide d’ondes. Le rapport de la longueur d’onde du signal d’interrogation sur la longueur de la partie de mesure du guide d’ondes est de préférence compris entre 0,1 et 0,9 de préférence compris entre 0,1 et 0,5, de préférence compris entre 0,1 et 0,3.
De préférence, la longueur de la partie de mesure du guide d’ondes n’est pas un multiple de la longueur d’ondes du signal d’interrogation afin d’éviter les problèmes de résonance.
Par exemple, la fréquence du signal d’interrogation peut être de 1 GHz (correspondant à une longueur d’onde de 20 cm environ) pour une longueur de la partie de mesure du guide d’ondes comprise entre 10 et 15 m, pour une mesure à 600°C ou plus.
Chaque signal d’interrogation se propage dans le guide d’ondes jusqu’à l’extrémité libre des conducteurs. A chaque discontinuité, une partie du signal d’interrogation, ou « écho », est réfléchie vers l’interrogateur. Tous les échos renvoyés constituent ensemble le signal de réponse associé au signal d’interrogation et que l’interrogateur analyse.
On distingue en particulier l’écho d’émission renvoyé par l’extrémité d’entrée du guide d’ondes, l’écho de fond renvoyé par l’extrémité de sortie du guide d’ondes, et un ensemble d’échos de discontinuités renvoyés par les discontinuités du guide d’ondes. Les échos de discontinuités sont de faibles amplitudes, et sont d’amplitudes et de formes diverses.
L’interrogateur est programmé pour analyser les signaux réfléchis, et éventuellement les comparer, de manière à déterminer une information relative à l’état de la cible dans la région de la partie de mesure du guide d’ondes et, de préférence, émettre un message en conséquence. Toutes les techniques d’analyse des signaux de réponse utilisés en réflectométrie électrique temporelle ou fréquentielle peuvent être mises en œuvre, et notamment celles décrites dans l’article “Distributed temperature sensing with unmodified coaxial cable based on random reflections in TDR signal” par Baokai Chen et al, 2019 Meas. Sci. Technol. 30 015105 ou encore dans l’article « Electric time domain reflectometry distributed flow sensor » par Aurimas Dominauskas et al, dans la revue Composites Part A 38(2007) 138-146.
De préférence, le message précise :
- une valeur pour l’état physique de la cible, et en particulier une valeur pour l’épaisseur résiduelle ou une température moyenne et/ou une valeur représentative des écarts de température le long de la partie de mesure ; et/ou
- une valeur pour une évolution de ladite valeur par rapport à une situation antérieure ; et/ou
- une localisation de défauts ou dommages affectant ledit état physique de la cible.
Le message peut être envoyé à un ordinateur central et/ou être présenté à un opérateur, par exemple sur un écran et/ou par activation d’une lumière et/ou par l’émission d’un signal sonore.
Dans un mode de réalisation préféré, au moins une partie des guides d’ondes est capable de fournir, dans le signal de réponse qu’il renvoie, une indication quantitative sur la température qu’il subit du fait de l’usure de la cible. A mesure que l’épaisseur de la pièce cible, par exemple de la sole, se réduit, la fréquence du signal de réponse renvoyé par le guide d’ondes évolue. Cette évolution permet avantageusement de déterminer l’évolution locale de la température. Avantageusement, il est ainsi notamment possible de détecter une évolution anormale de la température d’un guide d’ondes, et d’intervenir afin de réparer la cible, par exemple changer le revêtement réfractaire.
Cible
La cible 30 peut être tout ou partie du four de verrerie comportant une face chaude, en particulier la paroi latérale de la cuve ou la sole, ou un bloc ou un ensemble de blocs appartenant à la paroi latérale de la cuve ou à la sole. La cible pourrait également être, par exemple, un bloc d’un feeder, une pièce de superstructure (pièce à nez, bloc de voûte, . . .), une pièce de formage (lip, . . .) ou un bloc de gorge. La cible peut comporter une couche arrière, par exemple être la paroi latérale de la cuve ou la sole.
L’utilisation d’un guide d’ondes permet avantageusement une exposition à une température élevée, par exemple à plus de 100°C, plus de 125°C, plus de 200°C ou plus de 300°C. Un guide d’ondes en métal gainé d’une gaine sacrificielle en polymère permet par exemple un suivi dans un environnement jusqu’à 300°C.
Fabrication ou montage
Différentes techniques peuvent être utilisées pour installer les guides d’ondes, notamment dans la couche arrière de la cible. De préférence, les guide d’ondes sont placés dans une zone thermique du four à une température supérieure à 400°C, de préférence supérieure à 500°C, de préférence supérieure à 600°C et inférieure à 1300°C, de préférence inférieure à 1200°C, de manière plus préférée inférieure à 1100°C.
Selon un mode de réalisation préféré, au moins une partie, de préférence la totalité de la partie de mesure de chaque guide d'ondes est recouverte d’une gaine sacrificielle.
Chaque partie de mesure est disposée dans un orifice, par exemple ménagé dans la couche arrière, ou, par exemple, dans une rainure ménagée dans la couche arrière. Une charge de départ de mélange réfractaire, de préférence un béton, présentant sensiblement la même composition que celle de la couche arrière est déposée dans l’orifice ou la rainure afin de recouvrir la gaine sacrificielle du guide d’ondes.
La charge de départ est alors durcie, et de préférence frittée, de préférence lors de l’attrempage du four. La gaine sacrificielle est éliminée, classiquement par traitement thermique, de préférence lors du frittage ou de l’attrempage, de préférence par application d’une température comprise entre 400°C et 1200°C.
En complément ou alternativement à la gaine sacrificielle, un matériau de remplissage sacrificiel, par exemple une résine, peut être utilisé pour combler l’orifice ou la rainure.
Un tel procédé permet avantageusement un contact étroit entre le guide d’ondes et la cible, ce qui permet un bon échange thermique et limite le risque d’infiltration de verre en fusion tout en limitant les contraintes sur le guide d’ondes.
Premier exemple : Sole La cible peut être la sole du four selon l’invention.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, la sole présente, vue de dessus, une forme générale rectangulaire.
Comme illustré sur la figure 5, elle comporte classiquement, en superposition, une première couche de blocs réfractaires 241, sous la forme de dalles, au contact du verre en fusion, deux couches de béton 242a et 242b et deux couches d’isolant 243a et 243b. L’ensemble de ces couches est délimité latéralement par des blocs dits « de trottoir » 244 et repose sur une fondation 245.
La flèche référencée D indique la direction d’écoulement du verre en fusion.
Les blocs réfractaires 241 peuvent être de différentes formes, par exemple de forme parallélépipédique rectangle.
Les blocs réfractaires 241 sont de préférence en un matériau résistant au contact du verre à des températures supérieures à 600°C, voire supérieures à 1000°C, ou même supérieures à 1200°C. Les blocs réfractaires peuvent être constitués, pour plus de 90% de sa masse, d’un ou plusieurs oxydes choisis dans le groupe constitué par ZrCh, AI2O3, SiCL, CnCL, Y2O3, et CeÛ2. Ils comportent de préférence plus de 90% de Z1O2, AI2O3 et SiCL.
Dans un mode de réalisation, les blocs présentent plus de 15% de ZrCh, de préférence entre 26% et 95% de Z1O2. Leur composition est typiquement, pour un total de plus de 90%, de préférence plus de 95% : 26% à 40% Z1O2 ; 40% à 60% AI2O3 ; 5% à 35% SiCh. La phase vitreuse représente environ 5% à 50%, de préférence entre 10% et 40%. De préférence, cette phase vitreuse est une phase silicatée dont la proportion massique de Na2Û est inférieure à 20%, de préférence inférieure à 10% et/ou dont la proportion massique d’ AI2O3 est inférieure à 30%. Tous les pourcentages sont classiquement en masse sur la base des oxydes. De préférence, les oxydes représentent plus de 90%, de préférence plus de 95%, de préférence plus de 98% de la masse du bloc réfractaire.
Les couches de béton 242a et 242b sont par exemple de la gamme ERSOL vendue par la société SEFPRO. Elles sont classiquement formées par coulage dans des coffrages en damier disposés de manière décalée par rapport aux coffrages de la première couche supérieure (la plus proche du verre) afin d‘ augmenter la résistance thermomécanique et réduire les risques d’infiltration en cas de percée du verre en fusion. La couche d’isolant supérieure 243a peut être formée d’un placage de préfabriqué de béton réfractaire, classiquement de la gamme ERMOLD fourni également par SEFPRO.
La couche d’isolant inférieure 243b peut être en un isolant fibreux.
Selon une première configuration illustrée par la figure 6, des guides d’ondes 12, de préférence entourés chacun par une gaine sacrificielle en polymère (par exemple en PET ou en PE), sont disposés perpendiculairement à la direction D d’écoulement du verre en fusion. Lesdits guides d’ondes sont placés sur la couche d’isolant supérieure 243a. Ils peuvent être fixés éventuellement à l’aide d’un adhésif temporaire qui pourra se décomposer lors de l’attrempage du four. Le béton formant la couche d’isolant inférieure 242b est coulé sur les guides d’ondes et les recouvre.
Les guides d’ondes débouchent à l’extérieur du four par un orifice ménagé par exemple à travers les blocs trottoirs.
Dans un mode de réalisation, une gaine de protection 27 en alumine entoure, au moins partiellement, au moins un guide d’ondes afin de le protéger et de faciliter son remplacement.
Les guides d’ondes 12 sont reliés à au moins un interrogateur 18 électriquement connecté à l’extrémité d’entrée 12e de chaque guide d’ondes par l’intermédiaire d’une partie de transmission 15, configurée pour injecter un signal d’interrogation par ladite extrémité et recevoir un signal de réponse par le guide d’ondes en réponse à ladite injection. Ledit interrogateur est en communication avec un ordinateur d’analyse 39, par exemple par wifi ou au moyen de câbles. L’ordinateur d’analyse 39 dispose de préférence d’une mémoire et d’un logiciel ou d’un programme configurés pour relier les signaux de réponse provenant des guides d’ondes à un état de la cible.
Selon une deuxième configuration possible illustrée par le schéma de montage de la figure 7 qui peut être combiné avec le schéma précédent, ledit guide d’ondes 12, de préférence entouré par une gaine sacrificielle en polymère, est disposé parallèlement à la direction D d’écoulement du verre en fusion. Il est placé sur la couche d’isolant supérieure 243a. Il est fixé éventuellement à l’aide d’un adhésif temporaire qui pourra se décomposer lors de l’attrempage du four. Le béton formant la couche 242b est coulé sur le guide d’ondes et le recouvre. De préférence, on dispose d’un réseau de guides d’ondes dans la sole, de préférence sous la forme de plusieurs guides d’ondes parallèles et/ou perpendiculaires, par exemple sous la forme de deux ensembles dont les parties de mesure sont orientées à angle droit, vu de dessus, comme sur la figure 3.
Les guide d’ondes sont placés dans une zone thermique de la sole à une température typiquement comprise entre 800°C et 1100°C.
Dans un mode de réalisation, tous les guides d’ondes s’étendent dans un même plan. Alternativement, des guides d’ondes peuvent être disposés à différentes profondeurs dans la sole.
Les mêmes dispositions que celles décrites précédemment peuvent être appliquées à une voûte.
Comme illustré sur la figure 8, la voûte comprend des blocs denses 241 formant les sommiers 241-1 et les claveaux 241-2 de ladite voûte 28, lesdits blocs étant généralement recouverts d’une couche arrière constituée d’une couche barrière 242 de béton et d’une couche isolante 243. Selon un mode de réalisation possible, la partie de mesure est de préférence placée sur la face froide des blocs denses 241 dans la couche barrière de béton 242.
Les mêmes dispositions que celles décrites précédemment peuvent également être appliquées lorsque la cible est tout ou partie de la paroi latérale de la cuve.
Comme illustré sur la figure 10, la paroi latérale de la cuve comprend des blocs denses 241 au contact du verre en fusion, et optionnellement une couche arrière formés de blocs réfractaires poreux. Le guide d’ondes 12, et en particulier au moins la partie de mesure du guide d’ondes, peut être fixé sur un support 40 en forme de plaque (voir figure 10) lui-même au contact des blocs 241. Le support est de préférence au moins en partie en un composite à matrice céramique, comme précédemment décrit.
Comme cela apparaît clairement à présent, l’invention fournit une solution permettant d’évaluer, de manière plus précise et en temps réel, l’épaisseur résiduelle ou la température d’une cible d’un four de verrerie. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fournis à des fins illustratives seulement.
En particulier, les exemples de cibles précédemment présentés ne sont pas exclusifs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Four de verrerie comportant :
- une enceinte (11; 16) de fusion de verre présentant une face chaude (37) exposée vers l’intérieur de l’enceinte ;
- un dispositif de suivi, par réflectométrie électrique temporelle ou fréquentielle, de l’état d’une partie du four, dite « cible » (30), ledit dispositif comprenant :
- un réseau d’au moins un guide d’ondes filaire, de préférence d’une pluralité de guides d’ondes électromagnétiques (12) filaires, chaque guide d'ondes comportant, entre une extrémité d’entrée et une extrémité de sortie, des premier et deuxième conducteurs électriques (121,122), isolés électriquement l’un de l’autre,
- un interrogateur (18) électriquement connecté à l’extrémité d’entrée (12e) et configuré pour injecter un signal d’interrogation par ladite extrémité d’entrée, recevoir un signal de réponse réfléchi par ledit guide d’ondes en réponse à ladite injection, analyser le signal de réponse et émettre un message sur l’état de la cible en fonction de ladite analyse, le guide d’ondes comportant, entre les extrémités d’entrée et de sortie dudit guide d’ondes, une partie de mesure (14) s’étendant parallèlement à la face chaude (37) et à une profondeur supérieure à 10 cm, la partie de mesure (14) comportant une pluralité de discontinuités, dites
« discontinuités de base » (24), distribuées de manière aléatoire au moins le long de la partie de mesure du guide d’ondes, le nombre de discontinuités de base, par mètre de partie de mesure du guide d’ondes, étant supérieur à 10, les discontinuités de base :
- étant aptes à générer, en réponse à l’injection du signal d’interrogation, des échos présentant une amplitude supérieure à 0,5%, de préférence supérieure à 1% de l’amplitude de l’écho de fond réfléchi par l’extrémité de sortie du guide d’ondes, dits « échos secondaires de base », et/ou
- étant constituées par
- des reliefs résultant d’une texturation de la surface extérieure du guide d’ondes et/ou d’un matériau diélectrique interposé entre les premier et deuxième conducteurs électriques et/ou d’au moins un des premier et deuxième conducteurs électriques, et/ou
- des reliefs résultant d’une segmentation irrégulière d’un matériau diélectrique interposé entre les premier et deuxième conducteurs électriques, et/ou
- des variations locales de la distance entre les premier et deuxième conducteurs électriques ; et/ou
- des variations de la distance entre le premier conducteur électrique et/ou le deuxième conducteur électrique d’une part, et un matériau diélectrique d’un support, de préférence en un composite à matrice céramique, d’autre part ; et/ou
- des variations dans la structure et/ou la composition de l’environnement autour des premier et deuxième conducteurs électriques ou entre les premier et deuxième conducteurs électriques.
2. Four selon la revendication immédiatement précédente, dans lequel les discontinuités de base sont
- des reliefs résultant d’une texturation de la surface extérieure du guide d’ondes et/ou d’un matériau diélectrique interposé entre les premier et deuxième conducteurs électriques et/ou d’au moins un des premier et deuxième conducteurs électriques, et/ou
- des reliefs résultant d’une segmentation irrégulière d’un matériau diélectrique interposé entre les premier et deuxième conducteurs électriques ; et/ou
- des variations locales de la distance entre les premier et deuxième conducteurs électriques.
3. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits reliefs présentent une hauteur supérieure à 0,05 mm, de préférence supérieure à 0, 1 mm, de préférence supérieure à 0,2 mm, de préférence supérieure à 0,4 mm, de préférence supérieure à 0,5 mm, voire supérieure à 0,8 mm, et inférieure à 3 mm, inférieure à 2 mm ou inférieure à 1 mm.
4. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant des taquets (23) sous la forme de perles et en un matériau diélectrique, enfilés, dans la partie de mesure, sur le premier conducteur électrique et/ou sur le deuxième conducteur électrique.
5. Four selon la revendication immédiatement précédente, dans lequel les taquets sont disposés de manière à former ensemble une gaine de protection (27) segmentée s’étendant tout au long de la partie de mesure du guide d’ondes.
6. Four selon l’une quelconque des deux revendication immédiatement précédentes, dans lequel les taquets ont une longueur inférieure à 10 cm, de préférence inférieure à 5 cm, de préférence inférieure à 3 cm, de manière plus préférée inférieure à 2 cm, et supérieure à 0,5 cm.
7. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le guide d’ondes satisfait à la condition de diffusion de Rayleigh.
8. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : a) la partie de mesure de chacun des guides d’ondes dudit réseau s’étend parallèlement à la face chaude et à une distance adaptée pour qu’en service ladite partie de mesure soit à une température supérieure à 500°C ; b) la distance maximale entre deux parties de mesure de deux guides d’ondes quelconques du réseau est supérieure à 20 cm ; c) chaque guide d'ondes du réseau est inséré dans un orifice de la cible, l’orifice étant configuré pour ménager un espace d’expansion thermique pour le guide d'ondes ; d) le diamètre équivalent de la partie de mesure de chaque guide d'ondes du réseau est supérieur à 1 mm et inférieur à 50 mm ; e) la distance séparant les premier et deuxième conducteurs électriques de la partie de mesure de chaque guide d'ondes du réseau est supérieure à 0,3 mm et inférieure à 30 mm ; f) ladite partie de mesure présente un nombre de coudes
- inférieur à 2 par mètre de longueur de partie de mesure si la longueur de ladite partie de mesure est inférieure à 3 mètres ;
- inférieur à 1 coude par mètre si la longueur de ladite partie de mesure est supérieure ou égale à 3 mètres.
9. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réseau de guides d’ondes s’étend au moins partiellement, de préférence complètement, au sein d’une couche arrière s’étendant derrière une première couche constituée par un assemblage de blocs définissant la face chaude de la cible ou dans une sous-couche de ladite couche arrière.
10. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rayon de courbure de la partie de mesure de chaque guide d'ondes du réseau est en tout point au moins 3 fois supérieur au diamètre équivalent de ladite partie de mesure.
11. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
- le matériau constituant les conducteurs électriques est un métal réfractaire ou un métal noble, de préférence choisi parmi le Platine, le Tungstène, l’Or, le Palladium, le Rhodium, le Ruthénium, l’iridium, ou en un alliage de ces éléments, et/ou
- lesdits premier et deuxième conducteurs électriques sont séparés par un matériau diélectrique comprenant un oxyde d’au moins un élément choisi parmi Al, Zr , Mg, Ca, Ti, Si, et/ou
- au moins une fraction de la partie de mesure de chaque guide d’ondes du réseau est protégée par une gaine céramique entourant ladite partie de mesure.
12. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une partie des parties de mesure des guides d’ondes, hormis les coudes, s’étendent parallèlement les unes vis-à-vis des autres.
13. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque partie de mesure d’un guide d’ondes du réseau s’étend dans un logement ménagé dans la cible et définissant un espace d’expansion thermique pour ledit guide d’ondes, le rapport du diamètre équivalent du logement sur le diamètre équivalent de la partie de mesure étant supérieur à 1,05 et inférieur à 3, le diamètre équivalent de la partie de mesure ou du logement étant le plus grand des diamètres transversaux de ladite partie de mesure ou dudit logement, respectivement, en considérant l’ensemble des sections transversales le long de ladite partie de mesure ou dudit logement, respectivement.
14. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premier et deuxième conducteurs sont fixés à un dit support (40), de préférence sous la forme d’une plaque, constitué par un composite à matrice céramique et au sein duquel lesdits premier et deuxième conducteurs sont intégrés ou à la surface duquel lesdits premier et deuxième conducteurs sont fixés.
15. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une partie de mesure d’un guide d’ondes s’étend selon une direction perpendiculaire à la direction d’écoulement du verre en fusion.
16. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie de mesure du guide d'ondes s’étend à une profondeur, mesurée depuis ladite face chaude, inférieure à 200 cm.
17. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie de mesure de chacun des guides d’ondes dudit réseau s’étend à une distance adaptée pour qu’en service, ladite partie de mesure soit à une température supérieure à 700°C et inférieure à 1300°C.
18. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premier et deuxième conducteurs :
- sont fixés à un dit support (40) constitué par un composite à matrice céramique, de préférence en forme de plaque, de préférence au moyen d’une couche d’interfaçage ou de rubans, d’agrafes ou de fils réfractaires, ou
- sont intégrés à un composite à matrice céramique, de préférence en forme de plaque.
19. Four selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits des échos secondaires de base présentent une amplitude inférieure à 30% de l’amplitude de l’écho de fond réfléchi par l’extrémité de sortie du guide d’ondes.
20. Procédé de fabrication d’un four selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit procédé comportant, pour au moins un guide d’ondes du réseau, les étapes successives suivantes :
1) interposition d’un matériau sacrificiel entre la partie de mesure du guide d’ondes et la cible ou un précurseur de la cible, puis
2) après ou simultanément à la fabrication de la cible pour le cas où le matériau sacrificiel a été interposé dans un précurseur de la cible, élimination du matériau sacrificiel de manière à créer un espace d’expansion thermique pour la partie de mesure.
21. Procédé selon la revendication immédiatement précédente, dans lequel :
- le matériau sacrificiel est le matériau d’une gaine sacrificielle gainant la partie de mesure, et, pour interposer le matériau sacrificiel,
- on fabrique la cible autour de la partie de mesure, ou
- on ménage un logement, sous la forme d’une rainure ou d’un trou, dans la cible ou dans un précurseur de la cible, puis on insère la partie de mesure dans le logement, puis on comble le logement avec un produit réfractaire non façonné contenant un liant, de préférence un ciment, et apte à prendre en masse par activation du liant, de préférence un béton réfractaire, puis on durcit le produit réfractaire non façonné ; ou
- le matériau sacrificiel est un matériau de remplissage indépendant du guide d’ondes et, pour interposer le matériau sacrificiel,
- on ménage un logement, sous la forme d’une rainure ou d’un trou, dans la cible ou dans un précurseur de la cible, puis on insère la partie de mesure dans le logement, puis on remplit le logement avec le matériau de remplissage de manière à noyer la partie de mesure, la quantité de matériau de remplissage étant adaptée pour ménager l’espace d’expansion, puis on comble le logement avec un produit réfractaire non façonné contenant un liant, de préférence un ciment, et apte à prendre en masse par activation du liant, de préférence un béton réfractaire, puis on durcit le produit réfractaire non façonné.
22. Procédé selon l’une quelconque des deux revendications immédiatement précédentes, dans lequel
- à l’étape 2), le matériau sacrificiel est éliminé par la chaleur lors de l’attrempage du four et/ou lors d’un frittage du produit réfractaire non façonné ou du précurseur de cible à une température comprise entre 400°C et 1200°C.
23. Procédé de suivi de l’état de la cible d’un four de verrerie selon l’une quelconque des revendications 1 à 19, ledit procédé comportant les étapes suivantes : a. fabrication du four de verrerie ; b. pour chaque guide d’ondes, commande de l’interrogateur auquel le guide d’ondes est connecté, de manière qu’il injecte un signal d’interrogation par l’extrémité d’entrée dudit guide d’ondes ; c. analyse du signal de réponse de manière à déterminer une information relative à l’état de la cible dans la région de la partie de mesure dudit guide d’ondes.
24. Procédé selon la revendication immédiatement précédente, dans lequel l’information relative à l’état de la cible est une épaisseur résiduelle de réfractaire ou une température en un ou plusieurs points de la cible.
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