FR2574174A1 - Procede et dispositif d'analyse de l'atmosphere d'un four - Google Patents

Abstract

UN DISPOSITIF POUR LA SURVEILLANCE D'UNE ATMOSPHERE A PRESSION NEGATIVE, PAR EXEMPLE L'ATMOSPHERE D'UN FOUR A REGENERATION PENDANT UN CYCLE D'ECHAPPEMENT, COMPORTE DES MOYENS D'ASPIRATION 130 POUR ASPIRER UN ECHANTILLON D'ATMOSPHERE DANS L'ATMOSPHERE A PRESSION NEGATIVE ET DIRIGER CET ECHANTILLON VERS UN ANALYSEUR 23 EN VUE DE L'ANALYSE DE SA TENEUR.

Description

La présente invention concerne un dispositif et un procédé d'analyse d'une

atmosphère, par exemple de mesure de la teneur en oxygène de l'atmosphère d'un four à régénération, par exemple

du type utilisé pour la fusion et/ou l'affinage du verre.

Dans le procédé de fabrication d'un ruban continu de verre

plat, les matières premières du verre sont opportunément ache-

minées vers l'extrémité amont d'une chambre de combustion chauf-

fée. En se déplaçant vers l'aval à travers la chambre chauffée, les matières premières fondent et se transforment en un bain de verre en fusion. Tandis qu'il progresse à travers la chambre chauffée, le verre en fusion est affiné et le verre en fusion affiné est délivré de façon ininterrompue et contrôlable sur un bain de métal fondu dans une chambre chauffée de formage. Tandis qu'il traverse la chambre de formage, le verre en fusion est refroidi de façon contrôlée et amené à sortir de la chambre de formage sous la forme d'un ruban continu de verre d'épaisseur et

de largeur données.

Ordinairement, la chambre de combustion comprend un régéné-

rateur au niveau de chacune de ses parois opposées. Les régéné-

rateurs sont d'habitude des couloirs de forme allongée qui communiquent avec le volume intérieur de la chambre par plusieurs

orifices espacés dans chacune des parois opposées de la chambre.

Le volume intérieur des régénérateurs contient ordinairement un empilage de briques, parfois appelé "garnissage à claire-voie", qui est réchauffé par les gaz chauds de combustion qui passent à travers les orifices de l'une des parois de la chambre et sur le garnissage à claire-voie pendant une moitié d'un cycle de chauffage. Pendant l'autre moitié du cycle de chauffage, l'air comburant passe sur le garnissage à claire-voie réchauffé, à travers les orifices et au-delà d'un tube de combustible monté à l'embouchure de chaque orifice. L'air comburant réchauffé et le combustible issu des tubes se mélangent, ce qui donne lieu à des flammes dirigées, à partir du côté de la chambre, vers le

volume intérieur de celle-ci pour le chauffer. Avec ce dispo-

sitif, tandis que le garnissage d'un régénérateur d'un c8té de la chambre absorbe de la chaleur à partir des gaz de combustion pendant une moitié d'un cycle de chauffage, le garnissage du régénérateur situé de l'autre coté réchauffe l'air comburant leadmission. Afin de maintenir un rendement de combustion élevé et un équilibre chimique dans le verre en fusion, l'atmosphère du four est surveillée. A cet égard, le gaz de combustion est contrôlé pour en déterminer le pourcentage d'oxygène contenu. Si le pourcentage d'oxygène contenu dans la chambre dépasse un niveau

prédéterminé, on peut considérer que la combustion est incomplè-

te, une quantité insuffisante de combustible passant par exemple à travers les tubes de combustible et si la teneur en oxygène est au- dessous du niveau prédéterminé, il peut y avoir un débit trop grand de combustible dans le tube de combustible, ce qui se traduit par un gaspillage de combustible non brûlé. Outre la surveillance de la teneur en oxygène de l'atmosphère de la chambre pour déterminer le rendement de combustion, la teneur en oxygène de l'atmosphère de la chambre est aussi surveillée parce qu'elle peut influer sur le processus d'affinage. Par exemple, un excès d'oxygène peut causer la présence d'un nombre excessif de bulles dans le verre en fusion affiné, ce qui se traduit par un nombre excessif de vides dans le ruban de verre formé. De plus, la pression partielle d'oxygène dans la chambre peut exercer une influence sur la couleur du ruban de verre formé. A titre d'illustration, on peut surveiller la pression partielle d'oxygène pour éviter l'oxydation indésirable du fer au la réduction du fer ou du soufre dans le verre en fusion, ce qui peut donner un ruban de verre coloré en vert tirant sur le jaune, à des tons bleuâtres dans le ruban de verre ou à un ruban

de verre ambré.

On dispose actuellement de dispositifs pour surveiller la teneur de l'atmosphère de la chambre de combustion. Ce sont notamment les dispositifs décrits dans les brevets US n

4 358 305 (Sleighter) et n 4 338 117 (Savolski et Sanders).

Le brevet Sleighter propose un système de tuyauterie qui relie directement l'atmosphère de la chambre à un analyseur d'oxygène, un échantillon de l'atmosphère de la chambre étant acheminé en permanence par la tuyauterie vers l'analyseur sous l'action de la différence de pression positive entre l'atmosphère de la

chambre et l'atmosphère ambiante. Certes, l'analyseur de Sleigh-

ter est acceptable, mais avec des restrictions. Par exemple, l'analyseur de Sleighter doit être déployé entre les orifices,

au niveau desquels la pression atmosphérique du four est positive.

Etant donné que l'atmosphère entre les orifices est un mélange des gaz de combustion issus d'orifices voisins sur les côtés opposés du dispositif de Sleighter, il est difficile, sinon impossible de déterminer de quel orifice les gaz de combustion sont sortis. Il est ainsi difficile, sinon impossible, en

utilisant le dispositif de Sleighter, de déterminer quel ori-

fice doit faire l'objet d'un réglage de son alimentation en combustible en réponse à la teneur de l'atmosphère déterminée

par l'analyseur.

Il existe aussi des dispositifs pour surveiller une zone de pression négative d'un four, comme la sonde décrite dans le brevet US nO 4 338 117 (Savolski et Sanders). Le brevet Savolski décrit un dispositif comportant une sonde d'analyse directement exposée à l'atmosphère d'un régénérateur pour surveiller la teneur en oxygène de celle-ci. Mais du fait que le dispositif de Savolski ne prélève pas d'échantillon pour le transmettre en un point extérieur au four à un analyseur, l'échantillon qu'il examine n'est pas aussi représentatif de l'atmosphère réelle du régénérateur, en raison de l'intrusion d'air ambiant à travers les parois du régénérateur vers le volume intérieur de celui-ci. De plus, la longévité de l'analyseur et de la sonde

est réduite par l'exposition à l'atmosphère hostile du régéné-

rateur. Comme on peut maintenant s'en rendre compte, il serait

avantageux de fournir un procédé et un dispositif pour surveil-

ler une atmosphère de combustion, en éliminant les restrictions

et inconvénients des techniques actuellement disponibles.

Considérée sous l'un de ses aspects, la présente invention concerne un dispositif amélioré de sondage de l'atmosphère d'un

four et, en particulier, des améliorations par rapport au dispo-

sitif décrit dans le brevet US n 4 358 305, intitulé "Procédé et dispositif pour l'analyse de l'atmosphère d'une chambre de

combustion", description qui est ici incluse à titre de réfé-

rence et à celui qui est décrit dans la brevet US n 4 388 117, intitulé "Dispositif de sondage d'atmosphère pour un four",

description qui est également incluse à titre de référence.

la présente invention comprend un système de canalisations

qui est disposé en communication avec une atmosphère de combus-

tion et des moyens d'aspiration associés fonctionnellement à

ce système pour aspirer une portion ou échantillon de l'atmos-

phère de combustion ou l'amener à passer sur un analyseur qui détermine la teneur en oxygène et/ou le pourcentage de produits de combustion dans l'atmosphère de combustion, l'analyseur étant situé à l'extérieur de l'atmosphère de combustion. L'atmosphère de combustion est de préférence une zone de pression négative d'un four à combustion. Le four à combustion peut être du type utilisé pour fondre des matières premières du verre et/ou pour affiner le verre en fusion et il peut être du type utilisé dans la formation d'un ruban continu de verre plat, par exemple un four à régénération comportant un régénérateur disposé en communication de fluide avec chacun des c8tés opposés d'une

chambre de combustion. La différence de pression entre l'atmos-

phère intérieure de chaque régénérateur pendant son évacuation

lors du cycle d'échappement et l'atmosphère ambiante est néga-

tive et il est préférable que le dispositif de la présente invention soit déployé ou-monté dans la paroi extérieure de l'un et l'autre régénérateur pour aspirer un échantillon de l'atmosphère de combustion du régénérateur, pendant le cycle d'évacuation de celui-ci, vers l'analyseur disposé à l'extérieur du régénérateur, par le système de canalisations. Le système de canalisations comprend de préférence un conduit d'échantillon ou canalisation d'échantillon, inséré à travers un trou pratiqué

dans la paroi extérieure de chacun des régénérateurs, la cana-

lisation d'échantillon s'étendant de préférence du dedans de l'atmosphère intérieure du régénérateur jusqu'à l'extérieur du

four ou l'atmosphère ambiante, et une boucle de tuyau de con-

vection présentant une extrémité d'entrée d'échantillon et uneex-

trémitéde sortie d'échantillon, mettant en communication de fluide l'analyseur et la canalisation d'échantillon. Les moyens d'aspiration sont disposés en aval de l'extrémité de sortie de la boucle de tuyau de convection, de manière à créer un vide au moins partiel dans la canalisation d'échantillon afin d'ame- ner une portion ou échantillon de l'atmosphère intérieure du

régénérateur à s'écouler à travers la canalisation d'échantil-

lon et la boucle de tuyau de convection vers l'analyseur, pour que sa teneur y soit déterminée, avant que l'échantillon ne

quitte la canalisation d'échantillon vers l'atmosphère ambiante.

La présente invention concerne également un procédé pour la surveillance de l'atmosphère d'un four, la différence de

pression entre l'atmosphère du four qui est surveillée et l'at-

mosphère ambiante étant négative, ce procédé comprenant les opérations consistant à aspirer une portion de l'atmosphère du four à surveiller, définie comme un échantillon, vers un point extérieur au four et à analyser l'échantillon en ce qui concerne sa teneur. Le procédé de la présente invention comprend en outre l'opération consistant à régler l'atmosphère de la chambre en

réponse à l'opération d'analyse.

La fig. 1 est une vue d'extrémité en élévation et en coupe transversale d'un four à régénération de fusion et/ou d'affinage

du verre.

La fig. 2 est une vue latérale isolée, en élévation et en coupe, d'un dispositif pour l'analyse de l'atmosphère intérieure

du four, concrétisant des caractéristiques de l'invention.

La fig. 3 est une vue semblable à celle de la fig. 2, à

cette exception que le dispositif d'analyse est monté perpen-

diculairement à la paroi correspondante du four et que des

parties en ont été omises pour rendre le dessin plus clair.

La fig. 4 est une vue latérale isolée, en élévation et en coupe partielle de la forme de réalisation préférée des moyens

d'aspiration de la présente invention.

Ia présente invention sera décrite dans le contexte tech-

nologique d'un four à régénération de fusion de verre plat et à propos d'un analyseur atmosphérique dont la fonction est de surveiller l'atmosphère du four en ce qui concerne sa teneur en oxygène et/ou en éléments de combustible. Il est toutefois n blen entendu que la présente inventicn n.z pas:lmitée par le type d'atmosphère analysée, ni par le type d'analyseur

utilisé pour surveiller l'atmosphère.

Le système de four à régénération 20 qui est représenté sur la fig. 1 est typique des fours de fusion utilisés dans l'industrie du verre plat. il est bien entendu qu'un tel four est décrit à titre d'exemple d'illustration et que l'invention est applicable à des fours à régénération, à des récupérateurs

et à des régénérateurs d'autres types et/ou d'autres fours.

D'après ce qui est représenté sur la fig. 1, une masse de verre en fusion 22, uniformément fondu, est contenue dans la zone de

fusion 24 qui sert aussi de chambre de combustion. Des régéné-

rateurs 26 et 28 flanquent la chambre de combustion 24 et communiquent avec celle-ci par plusieurs orifices de brûleur 30 et 32 respectivement. Le combustible pour la combustion est délivré par des conduites 34 ou 36. L'air comburant passe de bas en haut à travers un régénérateur 26 ou 28, ou il est préchauffé en passant sur un lit de garnissage à claire-voie 38 ou 40 formé de briques réfractaires et perméable aux gaz chauds, puis il traverse l'orifice 30 ou 32 o il se combine

avec le combustible provenant de la conduite 34 ou 36 respecti-

vement, à l'embouchure de l'orifice. Des flammes pénètrent à une distance considérable dans la chambre de combustion 24 et les gaz d'échappement chauds qui en résultent passent à travers l'orifice 32 ou 30 et dans le régénérateur opposé 28 ou 26, o

ces gaz de combustion réchauffent le lit de garnissage réfrac-

taire 40 ou 38 respectivement. Le mode de fonctionnement qui est représenté sur la fig. 1 est celui d'un cycle d'admission ou de chauffage en ce qui concerne le régénérateur 28 et d'un cycle d'échappement en ce qui concerne le régénérateur 26. Au bout de plusieurs minutes de fonctionnement, les courants sont inversés, de telle manière que le lit de garnissage réfractaire 38 du régénérateur 26 serve à préchauffer l'air comburant et que les flammes sortent de gauche à droite de l'orifice 30 en direction de l'orifice 32. Le régénérateur 28 est alors dans un cycle d'échappement, Après plusieurs minutes, le sens des courants est inversé de nouveau, pour revenir à celui qui est indiqué sur la fig. 1, et ainsi de suite. On trouvera une étude complète d'un four à régénération d'un dispositif de fabrication de verre plat dans le brevet US n 4 047 560,

dont les enseignements sont ici inclus à titre de référence.

On se référera en outre à la fig. 2 pour axer maintenant l'exposé sur un dispositif approprié 23 pour la surveillance ou l'analyse de l'atmosphère du four à régénération 20. Bien que, comme on le verra ci-après, la présente invention ait été appliquée dans la pratique avec le dispositif 23 qui est semblable dans l'essentiel au dispositif d'analyse décrit dans le brevet US n 4 358 305, il est bien entendu que le type de dispositif utilisé dans le cadre de la présente invention pour surveiller une atmosphère, par exemple l'atmosphère intérieure

d'un four à régénération 20, ne limite pas l'invention.

Le dispositif analyseur 23 comprend un ensemble d'analyse de gaz 62, raccordé à un conduit à extrémités ouvertes 64 dont l'extrémité 66 voisine de la paroi extérieure 42 de l'un ou l'autre des régénérateurs 26, 28 est montée dans un bloc adaptateur 68 qui est partiellement logé dans une forure 61 pratiquée à travers la paroi extérieure 4? du régénérateur 26 ou 28. Dans la pratique, la forure 61 est située au-dessus du

lit de garnissage en briques réfractaires 38 ou 40 respective-

ment, étant bien entendu toutefois que la situation de la

forure 61 n'est pas une caractéristique limitative de l'inven-

tion et que, par exemple, la forure 61 pourrait être opportu-

nément située au-dessous du lit de garnissage 38 ou 40. Le bloc adaptateur 68 est de préférence fait d'une matière capable de

résister aux températures élevées (pouvant par exemple attein-

dre ou dépasser 14000C (2552 F) environ) et à l'atmosphère hostile du four à régénération 20. Dans la réalisation pratique

de l'invention, le bloc adaptateur réfractaire 68 était fabri-

qué en une matière réfractaire coulable à base d'alumine, commercialisée sous le nom de marque Purotab. Une autre matière réfractaire appropriée qui peut être utilisée, entre autres, pour la fabrication du bloc adaptateur 68 est une matière à base de bêta-alumine commercialisée sous le nom de marque Monofrax. Dans la réalisation pratique de l'invention, le bloc adaptateur 68 mesure 15,24 cm x 15,24 cm x 91,44 cm (6" x 6" x 36"). Le bloc 68 comporte une forure 70 ou passage d'échantillon de gaz 70 de 1,905 cm (3/4 de pouce) de diamètre,

présentant un orifice extérieur 72 biseauté pour recevoir l'ex-

trémité 66 du conduit 64 ou canalisation d'échantillon de gaz

64. Dans la réalisation pratique de l'invention, le bloc adap-

tateur 68 sort à l'extérieur, à travers la forure 61 de la paroi

extérieure 42 du régénérateur 26 ou 28, sur une distance d'en-

viron 5,08 cm (2 pouces) et pénètre de 40,64 cm (16 pouces)

dans l'espace intérieur du collecteur supérieur 75 du régénéra-

teur 26 ou 28, le reste du bloc 68 étant monté de façon étanche, par exemple au moyen d'un ciment réfractaire, dans la forure 61

de la paroi extérieure 42 qui a une épaisseur en coupe transver-

sale de 45,72 cm (18 pouces). Le type du bloc adaptateur 68

utilisé et ses dimensions ne constituent pas des caractéristi-

ques limitatives de l'invention.

Ia canalisation d'échantillon de gaz 64 utilisée dans la réalisation pratique de l'invention est un conduit d'acier inoxydable d'environ 0,61 m (2 pieds) de longueur présentant une ouverture 77 ou ouverture de canalisation d'échantillon de

gaz 77 de 3,81 cm (1 1/2 pouce) de diamètre. le type de cana-

lisation d'échantillon de gaz 64 et ses dimensions ne consti-

tuent pas des caractéristiques limitatives de l'invention.

L'extrémité interne 66 de la canalisation d'échantillon de gaz 64 est assemblée/raccordée solidement à l'orifice extérieur

biseauté 72 de la forure 70 du bloc 68 par une quelconque matiè-

re appropriée, capable de supporter la température et la composition chimique de l'atmosphère du four à régénération 20 avec un minimum de détérioration. Dans la pratique, on utilise

un ciment réfractaire.

-Un support ou conduit de refroidissement 48 est opportuné-

ment monté dans la bloc adaptateur 68. Le support ou conduit 48, qui est fait d'acier inoxydable ou d'une quelconque autre matière solide et durable appropriée, donne de la stabilité structurale au bloc 68 en contrariant les forces qui agissent en porte à faux sur le bloc 68 lorsqu'il est monté sur le

garnissage 38 ou 40 dans les régénérateurs 26 ou 28 respecti-

vement. Si ces forces en porte à faux n'étaient pas réduites

au minimum ou éliminées, elles pourraient produire le cisail-

lement du bloc 68. En outre, en réduisant au minimum ou en

éliminant ces forces en porte à faux, on peut prolonger davan-

tage le passage d'échantillon de gaz 70 dans le courant des gaz d'échappement à surveiller, ce qui réduit au minimum la

dilution de l'échantillon de gaz d'échappement due aux infii-

trations d'air ambiant ou d'oxygène égaré dans le régénérateur

26 ou 28 à travers la paroi extérieure 42, dilution de l'échan-

tillon qui peut nuire à la précision de la détermination de la teneur en oxygène des gaz d'échappement. Le support ou conduit 48 permet aussi de faire passer un fluide de refroidissement, par exemple de l'eau, à travers le bloc 68 afin de lutter contre l'endommagement thermique du bloc 68 et de prolonger sa durée utile, selon ce qui est enseigné par exemple dans le brevet US

nO 4 338 117 (Savolskis et al.).

Un ensemble bride-joint d'étanchéité 79 peut être monté

sur la face externe 83 de la paroi extérieure 42 du régénéra-

teur 26 ou 28, entourant l'arrivée 84 et le départ 85 du con-

duit 48 et entourant l'extrémité interne 86 de la canalisation d'échantillon de gaz 64, pour former une garniture étanche à l'air à la jonction de la canalisation d'échantillon de gaz 64 et du bloc adaptateur 68. L'ensemble bride-joint 79 comprend de préférence un joint d'étanchéité 88 pressé contre la face externe 83 du bloc adaptateur 68 par une bride 89 qui est fixée, par exemple par des boulons, à cette face externe 83. Cette

disposition de montage réduit au minimum ou exclut la possibi-

lité d'intrusion d'air ambiant dans l'ouverture 77 de la canalisation d'échantillon de gaz, intrusion qui, si elle n'était pas réduite au minimum ou évitée, pourrait nuire à la précision de la détermination de la teneur en oxygène des gaz d'échappement. Le joint d'étanchéité 88 et la bride 89 sont de préférence faits l'un et l'autre d'une matière qui est imperméable à la pénétration d'air et de gaz et qui peut

résister aux températures élevées des gaz d'échappement.

L'acier inoxydable et l'acier doux sont des matériaux appropriés pour la bride, bien que le type et la composition de l'ensemble bride-joint 79 ne soient pas des caractéristiques limitatives

de l'invention.

La canalisation d'échantillon de gaz 64 peut être aussi enveloppée d'un manchon (non représenté), d'une isolation (non 1C représentée) ou de n'importe quels autres royens appropriés, propres à réduire la déperdition thermique de l'échantillon tandis qu'il traverse l'ouverture 77 de la canalisation d'échantillon de gaz 64, par exemple suivant les enseignements du brevet US n 4 358 305, enseignements qui sont ici inclus à

titre de référence.

L'ensemble d'analyse de gaz 62 n'est pas limitatif de

l'invention et n'importe quel modèle approprié, propre à analy-

ser un échantillon de gaz, peut être utilisé dans la réalisation pratique de l'invention. D'après ce qui est représenté sur la fig. 3, l'invention est réalisée dans la pratique avec une cellule détectrice d'oxygène 90, montée dans un bottier de

cellule 91 qui est disposé dans un four 92. Le bottier de cel-

lule 91 est raccordé par l'une de ses extrémités au segment de boucle de convection 94 et, par son autre extrémité, au segment de la boucle de convection 96. L'autre extrémité du segment

94 de la boucle de convection est raccordée en 100, c'est-à-

dire au niveau du trou d'entrée 100, à la canalisation d'échan-

tillon de gaz et l'autre extrémité du segment 95 de la boucle de convection est raccordée en 102, c'est-à-dire au niveau du

trou de sortie 102, à la canalisation d'échantillon de gaz 64.

Bien que ce ne soit pas une caractéristique limitative de l'invention, le trou d'entrée 100 et le trou de sortie 102 sont contigus l'un à l'autre, afin de réduire au minimum la différence de pression entre l'échantillon de gaz à son entrée et à sa sortie de la boucle de convection 96 et du bottier de cellule 91, de telle manière que l'échantillon chauffé passe le long de la cellule détectrice 90 par convection, comme on

l'expliquera plus complètement ci-après. Le détecteur 90 uti-

lisé dans la réalisation pratique de l'invention est du type commercialisé par Thermox Company, type WDG-III et il est de préférence monté dans la cellule 90 du four à une température constante selon le gaz qui est analysé, par exemple à plus de 6500C (12000F) pour l'oxygène et à plus de 760 00 (14000F) pour

les gaz d'échappement combustibles.

Pour se référer à la fig. 2, le dispositif analyseur 23

peut être monté solidement de n'importe quelle manière appro-

priée. Par exemple, la canalisation d'échantillon de gaz 64 est

1 1

montée sur la branche 110 d'une équerre 111 dont l'autre branche 112 est fixée à la branche 114 d'une équerre 116 par assemblage boulonné 118. L'équerre 116 est fixéé à un tube 120 qui est monté et fixé à rotation sur un tube 124. A son tour, le tube 124 est monté sur une pièce rigide 126 fixée à la superstructure du régénérateur 26 ou 28. Comme on pourra en juger maintenant, l'invention ne se limite pas à la position de la canalisation d'échantillon de gaz 64 par rapport à la paroi extérieure 42

du régénérateur 26 ou 28, ni aux moyens de support utilisés.

L'exposé va maintenant être axé sur les enseignements principaux de l'invention. Du fait que la différence de pression entre l'atmosphère du volume intérieur du régénérateur 26 ou 28 et l'atmosphère ambiante à l'extérieur du régénérateur 26 ou 28 est négative pendant le cycle d'échappement, des moyens sont

nécessaires pour aspirer ou faire passer une portion échantil-

lon des gaz d'échappement, à partir du volume intérieur du régénérateur 26 ou 28, à travers le passage d'échantillon de gaz 70 du bloc adaptateur 68 et, de là, à travers l'ouverture 77 de la canalisation d'échantillon de gaz 64 et la boucle de convection 96. Sur les fig. 2 et 3, on peut voir des moyens d'aspiration 130 selon l'invention qui conviennent pour aspirer des portions échantillons des gas d'échappement à travers le

passage 70 et l'ouverture 77.

Les moyens d'aspiration 130 comprennent de préférence une

ouverture d'aspirateur 133 formée à travers un segment d'ex-

trémité externe 134 de la canalisation d'échantillon de gaz 64 en aval du trou de sortie 102 et, de préférence, à une certaine distance de celui-ci, par exemple à 1,91 cm (3/4 pouce), bien

que ce ne soit pas une caractéristique limitative de l'invention.

Dans la réalisation pratique de l'invention, l'ouverture d'aspi-

rateur 133 a environ 0,3175 cm (1/8 pouce) de diamètre et est en communication de fluide avec un tuyau à air d'aspirateur 135 de diamètre compatible, qui est en communication de fluide avec une source de fluide sous pression, par exemple d'air comprimé ou sous pression (la pression d'air de l'usine de fabrication

de verre est utilisée dans la réalisation pratique de l'inven-

tion). Le tuyau à air d'aspirateur 135 est fait d'acier inoxy-

dable dans la réalisation pratique de l'invention, mais il peut

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être opportunément fait de n'importe quelle matière appropriée.

L'ouverture d'aspirateur 133 est de préférence disposée/située

diamétralement à l'opposé ou en face du centre du volume inté-

rieur 157 d'une partie coudée 139 de la canalisation d'échantil-

lon de gaz 64. La canalisation d'échantillon de gaz 64 est coudée à 90 dans la réalisation pratique de l'invention, bien

que n'importe quel autre angle approprié puisse être opportuné-

ment choisi dans la réalisation pratique de l'invention, comme on le verra ci-après. D'après une variante, le tuyau à air

d'aspirateur 135 peut être coudé et sa partie coudée (non repré-

sentée) peut être insérée au centre du volume intérieur 77 d'une

canalisation rectiligne d'échantillon de gaz (non représentée).

D'autre part, la partie coudée 139 peut 8tre opportunément une

pièce séparée coudée (non représentée) en communication de flui-

de avec l'extrémité extérieure d'une canalisation rectiligne

d'échantillon de gaz (non représentée).

En service, lorsqu'on veut contrôler la teneur en oxygène

et/ou en produits combustibles d'un échantillon de gaz d'échap-

pement du régénérateur 26 ou 28, un courant d'air sous pression est dirigé à travers l'ouverture d'aspirateur 133 par le tuyau à air d'aspirateur 135 et, de là, à travers la partie centrale

du volume intérieur 137 de la partie coudée 139 de la canalisa-

tion d'échantillon de gaz 64, le courant d'air sous pression sortant, par l'embouchure extérieure 150 de la partie coudée 139, dans l'atmosphèreambiante ou dans un quelconque dispositif approprié de destruction (non représenté). le courant d'air sous pression à travers le vvlume intérieun 137 de la partie coudée

139 crèe un vide partiel primaire dans la lumière 77 de la cana-

lisation d'échantillon de gaz 64 et un vide partiel secondaire

localisé dans le volume intérieur 137 de la partie coudée 139.

La pression d'air négative ainsi créée dans la canalisation d'échantillon de gaz 64 aspire une portion échantillon des

gas d'échappement-passant à travers le collecteur 75 du régéné-

rateur 26 ou 28 dans le passage d'échantillon de gaz 70 du bloc

adaptateur 68 et, de là, à travers la lumière 77 de la canalisa-

tion d'échantillon de gaz. Avant de quitter les volumes inté-

rieurs 77 et 137, une portion de l'échantillon de gaz passe par convection dans le trou d'entrée 100, parcourt la boucle de

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convection 96 et le bottier de cellule 91, puis sort de la boucle de convection 92 par le trou de sortie 102. La cellule détectrice analyse l'échantillon qui la traverse et détermine sa teneur

en oxygène et/ou en produits combustibles. Si la teneur en oxy-

gène, déterminée par la cellule détectrice 90, est faible, ce qui indique par exemple qu'un excès de combustible arrive par

la conduite de combustible 34 ou 36, l'alimentation en combusti-

ble est réglée en conséquence pour augmenter le rendement de

combustion du four à-régénération 20. Un dispositif (non repré-

senté), réagissant à la teneur en oxygène déterminée par la cellule détectrice 90, pourrait être également prévu pour régler automatiquement l'alimentation en combustible par la conduite

34 ou 36, par exemple un microprocesseur programmé (non repré-

senté) ou d'autres moyens appropriés, en interface avec la cellule détectrice 90 et le système d'alimentation en combustible (non représenté) . Dans la réalisation pratique de l'invention, la pression de l'air sous pression de l'aspirateur est de 5,62 kg/cm2

(80 psi).

D'après ce qui est représenté sur la fig. 4, afin de maxi-

miser le vide créé dans la canalisation d'échantillon de gaz 64, tout en réduisant au minimum la consommation d'air comprimé des moyens d'aspiration 130 et en réduisant de façon significative

le niveau de bruit par rapport à des jets libres, un amplifica-

teur d'écoulement d'air 170, de préférence du type commercialisé par Vortec Corporation de Cincinatti (Ohio) sous sa marque flo-gainÈ, est en communication de fluide avec l'ouverture d'aspirateur 133 de manière à faire saillie transversalement

d'un coté à l'autre de la lumière 77 de la canalisation d'échan-

tillon de gaz 64 et, légèrement au-delà, dans la partie centrale du volume intérieur 137 de la partie coudée 139. L'air comprimé acquiert la vitesse sonique à travers une fente réglable 180 formée dans la partie terminale d'un tube d'aspirateur en cuivre

182 qui est en communication de fluide, par son extrémité oppo-

sée, avec le tuyau à air d'aspirateur 135. Puis l'air comprimé s'écoule dans le sens des flèches d'écoulement directionnel, en suivant la surface extérieure 187 de la buse à extrémité fermée de forme généralement tronconique, la distance entre l'air qui s'écoule et la surface 187 variant avec le réglage choisi de la fente 180. Un disque à échelle micrométrique 190 permet de

régler la fente 180 sans utilisation de cales ou de jauges.

L'impulsion et l'entrainement des gaz d'échappement du régé-

nérateur 26 ou 28 se produit à l'extérieur de la buse flo-

gain 185. Les moyens d'aspiration 130 comprennent en outre un trou 200 de nettoyage de la canalisation d'échantillon de gaz, formé à travers la paroi 202 de la partie coudée 139 de la canalisation d'échantillon de gaz 64 en face de la lumière 77 de la canalisation d'échantillon de gaz 64. Un bouchon 206

est inséré dans le trou de nettoyage 200 pendant le fonction-

nement du dispositif de l'invention. En revanche, pendant un cycle de combustion du régénérateur 26 ou 28, on peut retirer le bouchon 206 et projeter/diriger un jet d'air sous pression dans la lumière 77 pour chasser les résidus indésirables-de gaz d'échappement et/ou l'air ambiant accumulés, hors de l'extrémité interne du passage d'échantillon de gaz 70, vers le volume intérieur du régénérateur 26 ou 28. Si la lumière 77

de la canalisation d'échantillon n'est pas nettoyée périodique-

ment ou régulièrement, les résidus des gaz d'échappement et/ou les accumulations d'air ambiant perturberont le fonctionnement

du détecteur d'oxygène 91, ce qui donnera lieu à des détermina-

tions/mesures imprécises de la teneur en oxygène. Le bouchon 206 peut être fait de fer, d'acier ou de n'importe quelle autre matière appropriée et il est de préférence adapté par vissage dans le trou de nettoyage 200, afin de pouvoir être facilement mis en place par vissage et retiré par dévissage, bien que le type du bouchon 206 utilisé ne constitue pas une caractéristique

limitative de l'invention. Dans la réalisation pratique de l'in-

vention, un jet d'air comprimé sous 5,62 kg/cm2 (80 psi), d'une durée de 15 à 30 s une fois par jour, suffira pour empêcher toute accumulation de résidus de gaz d'échappement dans la lumière 77. Toutefois, il sera préférable de prévoir, en plus ou à la place, un dispositif (non représenté) de nettoyage automatique de la lumière 77 de la canalisation d'échantillon

64, dispositif qui fonctionnera en synchronisme avec le fonc-

tionnement cyclique du four à régénération 20 pour souffler une quantité suffisante de fluide sous pression, par exemple d'air

comprimé, à travers la lumière 77 pour empêcher toute accumula-

tion de gaz résiduel qui pourrait nuire à la précision des indications de la cellule détectrice 90. Par exemple, le dispositif de nettoyage automatique (non représenté) tel que décrit ci-dessus pourra comprendre des moyens d'alimentation en air (non représentés), reliés fonctionnellement à une horloge (non représentée) qui est pré-réglée d'après le temps de cycle du four 20. Mais de nombreux autres moyens possibles de purge et/ou de brossage, destinés à garantir que la canalisation d'échantillon de gaz 64 et le passage de gaz 70 resteront libres et pratiquement exempts de toutes substances ou résidus qui pourraient diluer les échantillons de gaz d'échappement faisant l'objet du contrôle, pourront être facilement imaginés par l'homme de l'art et rentrent dans l'esprit et la portée de la

présente invention.

Comme on peut maintenant en juger, la présente invention ne se limite pas aux exemples et formes de réalisation donnés ci-dessus à titre d'illustration, mais sa portée sera déterminée

d'après les revendications qui suivent.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour la surveillance de l'atmosphère intérieure d'un four(20),comprenant des moyens, disposés à l'extérieur du four, pour analyser une portion de l'atmosphère intérieure du four définie comme échantillon, et des moyens pour aspirer

cet échantillon à partir de l'intérieur du four vers les moyensana-

lyseurs(23),en vue de l'analyse de l'échantillon.

2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la diffé-

rence de pression entre l'intérieur du four et l'extérieur du

four est négative.

3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens aspirateurs comprennent un conducteur(70) d'écoulement de fluide qui communique, par l'une de ses extrémités(77), avec l'atmosphère intérieure du four et, par son extrémité opposée, avec l'atmosphère extérieure du four, des moyens mettant en communication de fluide les moyens analyseurs(23) et ce conducteur d'écoulement de fluide(70),et des moyens pour créer un vide,. au moins partiel, dans le conducteur d'écoulement de fluide(72)afin d'amener l'échantillon à s'écauler, à partir de l'intérieur du

four, à travers le conducteur d'écoulement de fluide(70),versl'at-

mosphère extérieure du four, une portion au moins de cet échantillon étant envoyée à travers les moyens analyseurs (23) en vue de l'analyse de l'échantillon, avant de sortir du conducteur

d'écoulement de fluide.(70).

4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les moyens de mise en communication de fluide comprennent une boucle(96) de

tuyau de convection comportant une extrémité d'entrée(94)d'échan-

tillon et une extrémité de sortiè(95)d'échantiltU,ladite portion de l'échantillon parcourant par convection la boucle de tuyau de convection, avant de sortir du conducteur d'écoulement de fluide, et passant à travers les moyens analyseurs(23) en vue de lranalse de l'échantillon,

5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le conduc-

teur d'écoulement de fluide comprend un bloc adaptateur réfractai-

re(683présentant un passage d'échantillon qui s'étend entre et à travers une première et une seconde extrémités de ce bloc adaptateur, des moyens de montage de ce bloc adaptateur dans une paroi extérieure du four(42) en un emplacement tel que ledit passage d'échantillon communique par l'une de ses extrémités

avec l'atmosphère intérieure du four, et un conduit d'échantil-

lon en communication de fluide, par l'une de ses extrémités, avec l'extrémité opposée du passage d'échantillon, par son extrémité opposée, avec l'atmosphère extérieure du four et, en

un point intermédiaire, avec la boucle de tuyau de convection.

6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les moyens de création de vide comprennent une partie dudit conduit d'échantillon située en avaldela boucle(96)de tuyau de convection, cette partie(137) étant coudée de manièreàfaire saillie dans une direction sensiblement latérale par rapport à l'autre partie, non coudée du conduit d'échantillon (77),une ouverture formée à travers une paroi du conduit d'échantillon en face d'une partie centrale du volume intérieur de la partie coudée, et des moyens pour diriger un fluide sous pression, en provenance d'une source de fluide sous pression, à travers ladite ouverture, puis à travers la partie centrale du volume intérieur de la partie coudée vers l'atmosphère extérieure du four, de manière

à créer un vide au moins partiel dans le conduit d'échantillon.

7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel les moyens destinés à diriger le fluide sous pression comprennent une conduite d'aspirateur(130) mettant en communication de fluide la source de fluide sous pression avec ladite partie centrale

du volume intérieur de la partie coudée(137)à travers ladite ou-

verture.

8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel les moyens destinés à diriger le fluide sous pression comprennent en outre des moyens pour amplifier le courant du fluide sous pression à travers la partie centrale du volume intérieur de la partie coudée, afin de maximiser le vide créé dans le conduit d'échantillon et de réduire au minimum la consommation

de fluide sous pression.

9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel les moyens

d'amplification comprennent un tube de forme allongée(130),compor-

tant une partie terminale non fermée en communication de fluide avec la conduite d'aspirateur(135)et une partie terminale opposée hermétiquement fermée, de diamètre décroissant, et une fente

formée dans ce tube autour d'une partie au moins de sa périphé-

rie entre ces parties terminales, pour diriger le fluide sous pression à travers elle et, de là, le long d'une partie au moins

de la partie terminale opposée hermétiquement fermée, de diamè-

tre décroissant, en rapport intime avec celle-ci, de manière à

établir une configuration d'écoulement du fluide qui corres-

pond à la forme de ladite partie terminale opposée, pour entraî-

ner une portion de l'atmosphère intérieure du conduit d'échan-

tillon en écoulement avec ce fluide à travers le volume inté-

rieur de la partie coudée vers l'atmosphère extérieure du four

et créer ainsi un vide au moins partiel dans le conduit d'échan-

tillon (64).

10. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel les moyens d'amplification comprennent un amplificateur d'écoulement(170)du type commercialisé par la Vortec Corporation de Cincinatti

(Ohio) sous son nom de marque buse flo-gain .

11. Dispositif selon la revendication 6, comprenant en outre des moyens pour réduire au minimum l'accumulation de matières

et les résidus d'échantillons à l'intérieur du conduit d'échantil-

lon(64)afin de réduire au minimum les altérations de l'analyse effectuée par les moyens d'analyse dues à la dilution de l'échantillon par l'accumulation de matières et les résidus

d'échantillons dans le conduit d'échantillon.

12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel le four est un four à régénération caractérisé par un premier et unsecond régénérateurs opposés(26,28), flanquant une chambre de combustion

(24) et en communication de fluide avec celle-ci, chaque régé-

nérateur comprenant un collecteur supérieur en communication

avec la chambre de combustion, un collecteur inférieur en com-

munication avec l'atmosphère extérieure du four et un lit de garnissage réfractaire interposé entre ces collecteurs, l'air

comburant passant de bas en haut à travers le premier régénéra-

teur, of il est préchauffé en passant sur le lit de garnissage réfractaire de ce premier régénérateur, pour pénétrer ensuite

dans la chambre de combustion o il se combine avec le combus-

tible dans cette chambre, des flammes jaillissant alors dans la chambre et les gaz d'échappement chauds pénétrant dans le second régénérateur, les gaz d'échappement chauds passant sur le lit de garnissage réfractaire du second régénérateur et le réchauffant, ce mode de fonctionnement, défini comme cycle de chauffage en ce qui concerne le premier régénérateur et cycle d'échappement en ce qui concerne le second régénérateur, étant

inversé cycliquement.

13. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel l'atmos-

phère intérieure du four est l'atmosphère intérieure du premier régénérateur ou du second régénérateur lorsque le premier ou

le second régénérateur est respectivement dans un cycle d'échap-

pement, et dans lequel en outre l'échantillon contient une portion des gaz d'échappement chauds résultant de la combustion

qui se produit dans la chambre.

14. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel lesdits

moyens pour réduire au minimum l'accumulation de matières com-

prennent des moyens pour diriger un fluide sous pression, pro-

venant d'une source de fluide sous pression, à travers le volume intérieur du conduit d'échantillon et, de là, à travers le passage d'échantillon vers l'atmosphère intérieure du premier ou du second régénérateur pendant le cycle de chauffage

de ce premier ou second régénérateur.

15. Dispositif selon la revendication 14, dans lequel le joint entre le conduit d'échantillon et le passage d'échantillon contient un ciment réfractaire et est rendu étanche aux fluides par un ensemble bridegarniture monté sur la face du bloc

adaptateur située à l'extérieur du four.

16. Dispositif selon la revendication 15, dans lequel les moyens d'analyse comprennent un dispositif détecteur propre à contrôler quantitativement la présence d'un gaz ou de gaz

choisis dans l'échantillon.

17. Dispositif selon la revendication 16, dans lequel ledit gaz choisi est l'oxygène et le four à régénération est du type

utilisé pour la fusion et/ou l'affinage du verre.

2C

18. Dispositif selon la revendication 17, comprenant en outre des moyens pour régler la teneur d'oxygène dans la chambre en

réponse aux moyens d'analyse.

19. Procédé pour la surveillance de l'atmosphère d'un four dans lequel la différence de pression entre l'atmosphère du four faisant l'objet de la surveillance et ltatmosphère ambiante est négative, comprenant les opérations consistant à aspirer une portion de l'atmosphère du four à surveiller, définie comme un échantillon, vers un point à l'extérieur du four et à analyser

cet échantillon pour surveiller sa teneur.

20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel l'opération d'analyse comprend la détermination de la teneur en oxygène et qui comprend en outre l'opération consistant à régler la teneur en oxygède de l'atmosphère de la chambre en réponse à l'opération

d'analyse.