FR2857006A1 - Procede et appareil pour la fusion de substances inorganiques - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un appareil pour la fusion de substances inorganiques, l'appareil comportant un côté d'alimentation (10) ayant une région (12), dans un creuset (1), pour la fusion du contenu (30) du creuset en descendant, et une seconde région (22) sur le côté de décharge (20) pour la poursuite de la fusion et/ou l'affinage du contenu (30) du creuset, lequel contenu est ensuite évacué en passant par au moins par un appareil (25) d'enlèvement. Le rapport entre les volumes des côtés (10) et peut être réglé de façon variable en fonction des quantités produites et des qualités demandées au produit.Domaine d'application : verrerie.

Description

L'invention concerne un procédé et un appareil pour la fusion de

substances inorganiques en général, et en particulier de verres, dans un creuset de culot ou fond de poche qui comporte un côté d'alimentation ayant au moins

une première région et un côté de décharge ayant au moins une seconde région.

Des creusets de culot ou fond de poche sont constitués à partir de tubes métalliques fendus, refroidis par un fluide de refroidissement. L'introduction d'une énergie radiofréquence permet de chauffer et de faire fondre dans un tel creuset des substances inorganiques, en particulier des verres.

Des verres corrosifs exigeant des niveaux élevés de pureté sont de nos jours fondus en continu dans des fours à bassin refroidi constitués d'un matériau réfractaire ou dans des bassins de fond ou culot de poche. Dans le cas de fours à bassin réfractaire, le bassin de fusion est constitué de matières céramiques, et l'unité d'affinage et d'homogénéisation est constituée habituellement de platine.

Cette technologie de fusion est désavantageuse du fait des coûts élevés du métal précieux et également des courtes durées de vie en service des fours à bassin réfractaire.

Des unités de fond ou culot de poche pour la fusion ou l'affinage ont pour avantage par rapport aux bassins de fusion indiqués ci-dessus que le bain fondu de verre corrosif forme une couche protectrice de matière du même type que celle de la composition vitrifiable par suite du refroidissement dans la région du bord du bassin de fusion.

En général, ces unités de fond ou culot de poche chauffées par radiofréquence sont utilisées dans des installations de fusion. Une installation de fusion de ce type est décrite dans la demande de brevet allemand 102 44 807.8, au nom de la présente Demanderesse. De même que dans le cas des fours à bassin réfractaire, les unités de fond ou culot de poche chauffées par radiofréquence sont habituellement aussi reliées en séries avec une unité d'affinage et d'homogénéisation au platine. Du fait de l'utilisation de l'unité à fond de poche, seule la région de fusion, dans laquelle les réactions de la composition ont lieu et qui est exposée à une corrosion considérable, présente des durées de vie en service notablement plus longues. Cependant, un système au platine de ce type, comme un four à bassin réfractaire, présente surtout les inconvénients de coûts élevés et de courtes durées de vie en service.

Le Brevet EP 0 176 898 décrit une installation de fusion correspondante mise en uvre à l'aide d'une bobine d'induction. Elle est agencée verticalement et fonctionne en utilisant ce qui est connu sous le nom de processus à voûte froide, c'est-à-dire que la composition est posée sur la surface froide de l'installation et descend en fondant dans la partie sous-jacente de l'installation, puis est affinée. La zone d'affinage est attenante à une zone non chauffée de tranquillisation, laquelle n'est plus entourée par la bobine d'induction. Le verre est ensuite avancé pour être mis en forme à chaud.

Du fait du mode vertical de fonctionnement et de l'absence de toute séparation entre la partie de fusion en descendant et la partie d'affinage de l'installation, il existe cependant de graves inconvénients concernant l'homogénéité et l'absence de résidus dans la composition fondue. Par conséquent, on peut obtenir soit une mauvaise qualité du produit, soit un faible débit.

Pour la fusion de verre dont la pureté fait l'objet de demandes exigeantes, il est possible de combiner aussi l'unité de fusion chauffée par radiofréquence à une unité d'affinage de fond de poche qui est de la même manière chauffée par radiofréquence. Dans ce cas, il est possible d'obtenir un verre de qualité optimale en termes de qualité interne en produisant une transmission élevée et un faible nombre de bulles et autres inclusions. Une goulotte correspondance d'affinage par radiofréquence est décrite dans les Brevets allemands 199 39 782.1, 199 39 784.8 et 199 39 786.4, au nom de la présente Demanderesse. Une enceinte d'affinage par radiofréquence est proposée par les Brevets allemands 199 39 779.1 et 199 399 772.4, au nom de la présente Demanderesse.

Le fonctionnement en parallèle de deux unités à radiofréquence mises en uvre indépendamment l'une de l'autre, mais très rapprochées dans l'espace, donne cependant naissance à l'inconvénient de dépenses technologiques très grandes. Si les verres sont destinés seulement à former un produit intermédiaire qui est ensuite traité, il n'est en outre pas nécessaire d'optimiser tous les paramètres pertinents concernant la qualité interne. Par exemple, dans le cas de barreaux de verre utilisés pour produire des fibres optiques, on peut accepter en particulier quelques bulles.

Cependant, les installations connues décrites ne peuvent pas s'adapter de façon souple aux demandes changeantes portant sur la qualité du produit. Par conséquent, le mode de fonctionnement dans son ensemble n'est pas économique.

Les inconvénients qui résultent de la nécessité de faire fonctionner en parallèle deux unités radiofréquence travaillant indépendamment l'une de l'autre sont également rencontrés avec les agencements décrits dans les Brevets DE 147 1907 et JP-57-95834.

Le Brevet DE 147 1907 décrit une unité qui est conçue sous la forme d'un processus de fusion par zones agencées verticalement avec deux bobines d'induction disposées l'une à la suite de l'autre. Les bobines d'induction sont déplacées au-dessus de la matière devant être fondue à partir du bas, en montant. Une région de fusion en descendant peut se former dans le champ de la première bobine et une région d'affinage peut se former dans le champ de la seconde bobine.

Cependant, les bulles d'affinage qui sont formées dans la région d'affinage doivent monter à travers la première région et la couche supérieure froide située au-dessus d'elle. L'agencement vertical allonge ce trajet qui doit être couvert par les bulles résultant de l'affinage, ce qui augmente le temps demandé pour l'affinage. De plus, il n'y a pas de surface de la composition fondue, à découvert et pouvant être chauffée.

Le second document mentionné, le Brevet JP-57-95834, décrit un four à bassin de fusion qui peut être agencé verticalement ou horizontalement, comme souhaité. La région de fusion et la région d'affinage sont séparées sur différentes étendues dans différentes formes de réalisation.

Cependant, le rapport volumétrique de la région de fusion à la région d'affinage est défavorable dans chaque forme de réalisation. Indépendamment de la séparation entre les volumes de la région de fusion et de la région d'affinage, au moins deux bobines d'induction et les générateurs radiofréquence associés sont toujours nécessaires. Cette installation ressemble donc à la goulotte d'affinage par radiofréquence décrite ci-dessus et au pot d'affinage par radiofréquence décrit cidessus. La fonctionnement d'installations de ce type est, de façon correspondante, complexe et coûteux.

En plus de l'agencement de la région de fusion et de la région d'affinage d'une installation de fusion, la façon dont la fonte est enlevée joue aussi un rôle important en ce qui concerne la qualité du produit et le fonctionnement économique de l'ensemble de l'installation.

Dans des installations de fusion par radiofréquence fonctionnant en continu, la fonte est habituellement enlevée en passant pas un trop-plein de culot de poche refroidi directement au-dessus de la bobine radiofréquence.

Le trop-plein de fond de poche comporte des tubes orientés 2857006 5 vers l'extérieur et fait saillie au-delà de la bobine d'induction.

L'enlèvement quasi-continu de la fonte est décrit, par exemple, dans l'article "Continuous casting glass melting in a cold crucible induction furnace" par Yu. B. Petrov et al. in Proceedings Vol. 3a, IV, Congrès International sur le Verre, 1989, pp. 72-77.

Un autre agencement est décrit dans le Brevet allemand 101 48 754.1, au nom de la présente Demanderesse. Cet agencement permettait déjà de progresser en comparaison avec l'enlèvement quasi-continu de la fonte, proposé précédemment, en permettant à la fonte de tomber librement entre le creuset de fond de poche et la bobine radiofréquence.

Néanmoins, le processus présente encore de graves inconvénients. Par exemple, la fonte ne peut plus être chauffée par l'introduction d'énergie radiofréquence sur toute la région de débordement et la région d'enlèvement du côté de l'enlèvement, car le volume de la fonte dans cette région est trop faible et, de plus, se trouve bien trop loin au- dessus de la bobine radiofréquence. De plus, la zone de refroidissement de la paroi du fond de poche qui est contiguë à la fonte pendant l'enlèvement est relativement grande, ce qui aboutit de façon correspondante à un dégagement de chaleur important à partir de la fonte. Il existe donc un risque très grand de formation de cordes thermiques dans le verre, en particulier dans la région de trop-plein de la fonte. De plus, la gestion non régulée de la température signifie que le verre peut aisément cristalliser, même au point de figer l'écoulement de la fonte.

Pour éviter ceci, il est habituellement possible d'utiliser un brûleur qui produit de la chaleur supplémentaire à la partie supérieure. Cependant, d'autres inconvénients sont associés à cette solution. Les brûleurs peuvent provoquer une évaporation accrue de constituants, hautement volatils du verre. Ceci modifie la composition du verre à la sortie de l'unité de fusion.

En outre, l'utilisation d'un brûleur produit un gradient extrême de température par suite du chauffage puissant de la surface combinée, en même temps qu'un refroidissement du côté inférieur de l'écoulement de verre en trop-plein. Ceci conduit en outre à la formation étendue de cordes thermiques. De plus, il existe un risque d'amorçage électrique entre les tubes du creuset de fond de poche et la coulée de verre de débordement.

Par conséquent, les circonstances décrites ci-dessus donnent naissance à un objet de l'invention qui est de procurer un appareil et un procédé pour la fusion de substances organiques en général et de verres en particulier, qui permettent d'obtenir une haute qualité de produit. Un objet de l'invention est en particulier de permettre de produire une fonte avec le nombre minimal possible de résidus. Un autre objet de l'invention est de permettre de réaliser un réglage fiable et permanent de la composition du verre et de permettre une élimination des cordes thermiques.

Un objet de l'invention est en outre de réduire les dépenses technologiques impliquées dans la fusion en comparaison avec l'art antérieur. En particulier, il est prévu à cet effet de pouvoir adapter de façon souple les rapports volumétriques entre une région de fusion et une région d'affinage. Un autre objet de l'invention est d'éliminer les sources de danger. Les amorçages électriques, en particulier pendant l'enlèvement, et le figeage de l'écoulement de la fonte, en particulier pendant l'enlèvement, doivent être évités.

Un objet de l'invention est en outre de proposer une solution peu coûteuse en minimisant les dépenses technologiques, en particulier en réduisant le nombre de bobines avec des générateurs radiofréquence associés.

Ces objets sont réalisés d'une manière étonnamment simple au moyen simplement des étapes qui consistent à introduire une composition dans au moins une première région sur le côté d'alimentation du creuset de fond de poche, à chauffer le contenu du creuset, à faire fondre en descendant le contenu du creuset dans la, au moins une, première région du creuset de fond de poche, à pénétrer dans au moins une seconde région sur le côté de décharge du creuset de fond de poche, à faire fondre en descendant et/ou affiner le contenu du creuset dans la, au moins une, seconde région du creuset de fond de poche, à enlever le contenu du creuset, fondu en descendant, à travers au moins un appareil d'enlèvement, le volume du côté d'alimentation et/ou du côté de décharge du creuset de fond de poche pouvant être réglé de façon variable. Ces objets sont également réalisés par un appareil dans lequel ce procédé peut être utilisé. Des perfectionnements avantageux de l'invention seront décrits ci-après.

L'invention propose donc, pour la première fois, un procédé pour la fusion de substances inorganiques, en particulier des verres, dans un creuset de fond ou de culot de poche, le creuset de fond de poche ayant un côté d'alimentation et un côté de décharge, et le procédé comprenant les étapes qui consistent à introduire une composition dans au moins une première région du côté d'alimentation du creuset de fond de poche, à chauffer le contenu du creuset, à faire fondre en descendant le contenu du creuset dans la, au moins une, première région du creuset de fond de poche, à introduire le contenu du creuset dans au moins une seconde région du côté de décharge du creuset de fond de poche, à faire fondre en descendant et/ou affiner le contenu du creuset dans la, au moins une, seconde région du creuset de fond de poche, et à enlever le contenu du creuset, fondu en descendant, par l'intermédiaire d'au moins un appareil d'enlèvement, le volume du côté d'alimentation et/ou du côté de décharge du creuset de fond de poche pouvant être réglé de façon variable.

Le réglage variable du volume du côté d'alimentation et/ou du côté de décharge du creuset de fond de poche permet à la solution de l'invention d'offrir l'avantage majeur de réduire notablement les dépenses technologiques en rendant possible une adaptation souple du rapport volumétrique sur les deux côtés. Ceci permet de parvenir à une haute qualité de produit sur une très large gamme de compositions de la substance inorganique, en particulier d'un verre, car il est possible d'assurer en particulier qu'aucun résidu ne reste dans la fonte.

Le côté d'alimentation du creuset de fond de poche comporte une région où la composition est introduite et une première région qui forme le bassin de fusion par rapport aux procédés classiques. Le côté de décharge du creuset de fond de poche comprend une seconde région, qui représente le bassin d'affinage associé aux procédés connus, et une région d'enlèvement.

On peut faire varier le volume du côté d'alimentation et/ou du côté de décharge en modifiant le rapport spatial entre les deux côtés et/ou en utilisant des garnitures intérieures pouvant être positionnées de façon variable sur un côté.

L'invention permet en particulier au volume sur le côté d'alimentation et/ou le côté de décharge d'être réglé par un positionnement variable d'au moins un barrage. La fonte devant être affinée peut s'écouler au- dessous du barrage depuis la première région située du côté d'alimentation, assurant qu'aucun résidu de la composition n'est entraîné avec elle. Après qu'elle s'est écoulée au-dessous du barrage, la fonte qui doit être affinée passe dans la seconde région sur le côté de décharge, où la fonte peut être affinée. Par conséquent, suivant le débit et les demandes imposées à la qualité du produit, il est possible de produire des fontes pratiquement sans bulles et sans résidus et il est possible que ces fontes soient ensuite avancées pour un autre traitement.

On peut modifier avantageusement la position du barrage conformément à l'invention. Par exemple, un mouvement horizontal du barrage permet de régler le rapport du volume de la région de fusion à celui de la région d'affinage en fonction du type de verre devant être fondu, du débit devant être obtenu et des demandes imposées à la qualité du verre. Un réglage vertical du barrage permet d'ajuster la géométrie de la communication entre la première région située du côté d'alimentation et la seconde région située du côté de la décharge. Ceci permet d'autoriser ou d'empêcher tout reflux, et permet aussi d'ouvrir ou de fermer ou encore d'imposer des trajets d'écoulement délibérés.

Par suite du positionnement variable du ou des barrages, l'invention offre l'avantage de permettre un réglage de l'écoulement du contenu du creuset. Dans ce contexte, il est possible de régler l'écoulement du contenu du creuset dans la première région et/ou l'écoulement du contenu du creuset depuis la première région dans la seconde région et/ou l'écoulement du contenu du creuset dans la seconde région et/ou l'écoulement du contenu du creuset depuis la seconde région jusque dans l'appareil d'enlèvement. A cet effet, le barrage est positionné horizontalement et/ou verticalement.

Dans le cas le plus simple, la position du barrage ou des barrages peut être réglée pendant le démarrage de l'installation. A cet effet, une position du barrage est définie en fonction des demandes imposées au procédé, en particulier le débit et la température de la fonte qui peuvent être atteints, et en fonction de la qualité souhaitée pour le produit. De cette manière, l'invention utilise un principe très simple offrant l'avantage d'un réglage souple pour différentes procédures de fonctionnement et différents produits.

En outre, pour permettre d'adapter l'installation en cours de fonctionnement aux paramètres changeants pendant le processus, en particulier la température de la fonte et donc sa viscosité, l'invention offre également de façon avantageuse l'option de modifier la position du barrage ou des barrages pendant le déroulement du processus.

Pour permettre en particulier un réglage précis des paramètres changeants des matières et, si cela est approprié, pour permettre une optimisation du processus dans le cas d'un changement des paramètres de fonctionnement, l'invention permet en outre de commander la position du barrage ou des barrages pendant le déroulement du processus.

On obtient une adaptation notablement améliorée de la procédure aux paramètres changeants, d'une manière étonnamment simple, uniquement de par le réglage de la position du barrage ou des barrages en fonction de la viscosité du contenu du creuset. La viscosité du contenu du creuset est un facteur décisif dans la détermination de ces propriétés d'écoulement. Par conséquent, l'écoulement dans le creuset de fond de poche divisé par le barrage est influencé par la viscosité du contenu du creuset. En particulier, la viscosité est fonction de la température.

Lors du démarrage de l'installation ou dans le cas de fluctuations, en particulier, par exemple dans le cas de fluctuations lors de l'introduction de la composition, la température et donc la viscosité du contenu du creuset peuvent changer, en sorte que l'écoulement à travers le creuset de fond de poche divisé par le barrage change.

D'une part, ceci peut provoquer un écart par rapport à la forme d'écoulement qui est la plus favorable pour exécuter efficacement le processus. D'autre part, des zones mortes indésirables peuvent se former.

Une commande réactive selon l'invention offre l'avantage majeur d'adapter la position du barrage aux conditions modifiées et donc d'assurer une gestion constante de l'écoulement, même dans le cas de valeurs changeantes pour les paramètres mentionnés ci-dessus.

Pour s'opposer à l'attaque thermique de la fonte sur le barrage, l'invention propose avantageusement que le barrage ou les barrages soient refroidis.

Il est apparu de façon surprenante que l'introduction d'une composition froide sur le côté d'alimentation et le débordement de la fonte qui est déjà chaude dans la seconde région sur le côté de décharge aboutissent à la formation d'une différence de température entre la première région sur le côté d'alimentation et la seconde région sur le côté de décharge, laquelle différence de température peut être utilisée pour affiner la fonte non affinée.

Un choix approprié de la position du barrage ou des barrages permet de renforcer ou d'affaiblir cet effet suivant le débit. De cette manière, l'invention permet d'obtenir une gamme relativement large pour la différence de température entre la première région sur le côté d'alimentation et la seconde région sur le côté de décharge. L'invention permet donc de régler une différence de température entre le contenu de la première région sur le côté d'alimentation et le contenu de la seconde région sur le côté de décharge par un positionnement variable du barrage ou des barrages.

En plus du positionnement variable du barrage ou des barrages comme décrit ci-dessus, l'invention offre en outre une possibilité supplémentaire d'un réglage variable du volume sur le côté de décharge du creuset de fond de poche en positionnant de façon variable au moins un appareil d'enlèvement.

Cet appareil d'enlèvement peut être, par exemple, un tube dont le diamètre extérieur, la profondeur de pénétration et l'agencement dans la seconde région sur le côté de décharge ont un effet sur son volume. Le positionnement variable de l'appareil d'enlèvement ou des appareils d'enlèvement permet avantageusement à l'invention d'adapter les rapports volumétriques du côté d'alimentation et du côté de décharge à une très large gamme de demandes.

En outre, le fait de choisir simplement la position d'enlèvement de manière que le trajet menant à l'unité suivante puisse être couvert de façon optimale ouvre de façon étonnamment simple la possibilité d'adapter le processus à un fonctionnement avec des étapes de traitement exécutées en aval, en particulier d'homogénéisation et/ou de mise en forme, avec des dépenses technologiques extrêmement faibles.

L'enlèvement de la fonte dans le procédé selon l'invention peut avoir lieu pratiquement à n'importe quel emplacement souhaité dans le creuset de fond de poche, au-dessus, à l'intérieur ou au-dessous de la bobine radiofréquence, et même au fond du creuset. En adaptant la bobine radiofréquence et en agençant correctement l'appareil d'enlèvement, il est possible d'éliminer en pratique, d'une manière étonnamment simple, le risque d'amorçages électriques entre le creuset de fond de poche et la fonte devant être enlevée.

En outre, l'invention propose l'exécution d'une seconde étape de chauffage du contenu du creuset, fondu en descendant et/ou affiné, cette étape étant exécutée pendant l'enlèvement. Ainsi, la fonte peut être maintenue à une température souhaitée pendant l'enlèvement, indépendamment de l'introduction de l'énergie radiofréquence qui chauffe le creuset de fond de poche lui-même. Ceci assure une régulation précise de la température dans l'installation de fonte dans son ensemble, sur tout le chemin allant de l'introduction jusqu'au post-traitement.

Pour la seconde étape de chauffage, l'invention propose avantageusement la simple possibilité d'exécuter un chauffage électrique direct. Le chauffage empêche un refroidissement excessif de la fonte pendant l'enlèvement, ce qui réduit avantageusement le risque de formation de cordes thermiques.

Pour réduire aussi le risque d'un chauffage excessif de la fonte pendant l'enlèvement, l'invention propose une étape de refroidissement du contenu du creuset, fondu en descendant et/ou affiné, qui est exécutée pendant l'enlèvement.

La régulation de température optimale de la fonte pendant l'enlèvement évite l'apparition de gradients extrêmes de température dans la fonte pendant l'enlèvement et élimine donc de façon pratiquement totale la formation de cordes thermiques. L'invention présente donc des avantages majeurs en ce qui concerne l'obtention d'une haute qualité de produit.

Pour procurer une solution souple vis-à-vis des demandes et des conditions de fonctionnement, l'invention assure en outre un refroidissement par gaz, en particulier un refroidissement par air et/ou un refroidissement par aérosol, l'aérosol comprenant en particulier un mélange d'eau et d'air, et/ou un refroidissement par liquide, en particulier un refroidissement par eau, devant être utilisé pour refroidir le contenu du creuset fondu en descendant et/ou affiné, pendant son enlèvement. Suivant la courbe de température souhaitée, il est possible d'exécuter le refroidissement en co-courant ou à contre-courant de la fonte pendant l'enlèvement.

La combinaison du positionnement variable d'au moins un barrage et du positionnement variable d'au moins un appareil d'enlèvement permet à l'invention d'offrir l'avantage majeur d'une adaptation des rapports volumétriques du côté d'alimentation et du côté de décharge du creuset de fond de poche l'un à l'autre d'une manière extrêmement souple tout en étant simple, en utilisant deux opérations de positionnement indépendantes.

Pour l'étape de chauffage du contenu du creuset, l'invention propose un chauffage radiofréquence. Pour protéger le creuset de fond de poche contre une attaque thermique, il est refroidi conformément à l'invention. Pour augmenter la capacité de fusion et/ou l'action d'affinage, il est possible d'élever la température du contenu du creuset pratiquement à tout degré souhaité car, selon l'invention, il n'y pas de matières en contact des parois du creuset de fond de poche constituant des variables limitatives.

Pour augmenter d'une façon simple la capacité de fusion, l'invention propose l'option d'appliquer une convection forcée à l'écoulement du contenu du creuset sur le côté d'alimentation et/ou le côté de décharge. Ceci peut être généré d'une manière simple par agitation ou barbotage.

Le barbotage, en particulier sur le côté de décharge du creuset de fond de poche, aide en outre au mouvement de montée des bulles d'affinage et refroidit la fonte même avant son enlèvement. Ceci permet de réduire la capacité de refroidissement du côté de l'enlèvement, avec des économies correspondantes portant sur les coûts de fonctionnement.

L'invention propose en outre une troisième étape de chauffage du contenu du creuset. Ceci ouvre avantageusement l'option d'une augmentation temporelle et/ou locale de l'introduction de chaleur dans le contenu du creuset indépendamment du chauffage précité du creuset de fond de poche, en particulier au moyen d'énergie radiofréquence.

La troisième étape de chauffage du contenu du creuset peut comprendre, conformément à l'invention, un chauffage de surface, qui est exécuté en particulier sur le côté d'alimentation et/ou sur le côté de décharge. Un chauffage de cette nature rend possible, par exemple, de faciliter avantageusement le processus de mise en marche de l'installation. De plus, pendant que l'installation est en fonctionnement, un chauffage de cette nature peut être utilisé d'une manière simple et variable pour augmenter la capacité de fusion en descendant et/ou pour régler la température.

Le procédé de l'invention décrit ci-dessus peut faire partie avantageusement d'une ligne de production. A cet effet, l'invention propose l'exécution d'une autre étape d'amenée du contenu du creuset fondu en descendant pour une mise en forme.

Pour permettre d'obtenir une haute qualité de produit avec peu de dépenses technologiques, et des coûts favorables, l'invention concerne aussi, en plus du procédé, un appareil pour la fusion de substances inorganiques, en particulier des verres, ayant un creuset de fond de poche qui comporte un côté d'alimentation avec au moins une première région et un côté de décharge avec au moins une seconde région. Le creuset de fond de poche de l'appareil selon l'invention comporte aussi un dispositif pour l'introduction d'une composition dans au moins une première région du creuset de fond de poche, un dispositif pour le chauffage du contenu ducreuset et un appareil d'enlèvement, l'appareil selon l'invention ayant au moins un dispositif pour régler de façon variable le volume du côté d'alimentation et/ou du côté de décharge du creuset de fond de poche.

Si le dispositif ou les dispositifs pour le réglage variable du volume du côté d'alimentation et/ou du côté de décharge du creuset de fond de poche est conçu ou sont conçus sous la forme d'un barrage pouvant être positionné de façon plus variable, l'invention offre l'avantage d'un agencement particulièrement simple et souple.

Conformément à l'invention, toute mise en forme souple et souhaitée du creuset de fond de poche et/ou du barrage ou des barrages à positionnement variable est avantageusement obtenue grâce au fait que le creuset de fond de poche et/ou le barrage comprend un métal, en particulier un acier spécial et/ou du platine et/ou du cuivre et/ou de l'aluminium et/ou des alliages de ceux-ci.

En outre, l'invention prévoit que le barrage est fendu. Ceci assure que l'énergie radiofréquence qui est introduite pour chauffer le contenu du creuset est affectée le moins possible. L'invention offre donc l'avantage d'assurer une distribution sensiblement homogène de l'introduction d'énergie dans le contenu du creuset malgré l'addition d'un obstacle sous la forme du barrage.

Pour protéger les constituants de l'appareil contre la corrosion, l'invention offre l'option étonnamment simple de la présence d'un revêtement, en particulier une matière plastique, sur le creuset de fond de poche et/ou le barrage ou les barrages à positionnement variable.

Pour permettre au barrage à positionnement variable selon l'invention d'être agencé de n'importe quelle manière souhaitée, l'appareil selon l'invention comprend un dispositif pour le positionnement horizontal et/ou vertical du barrage ou des barrages. De plus, l'appareil peut être équipé d'un dispositif destiné à changer la position du barrage ou des barrages pendant que le processus est en cours d'exécution. En outre, l'invention permet à l'appareil d'avoir un dispositif pour régler la position du barrage ou des barrages pendant que le processus est en cours d'exécution.

Pour permettre au barrage d'être protégé contre une attaque thermique, l'appareil selon l'invention est équipé avantageusement d'un dispositif destiné à refroidir le barrage ou les barrages.

La solution de l'invention aux objets ci-dessus en procurant un dispositif pour régler de façon variable le volume du côté des décharges du creuset de fond de poche peut également être réalisé d'une manière tout aussi étonnamment simple au moyen d'un dispositif autre qu'un barrage. A cet égard, l'invention offre avantageusement l'option de l'appareil ayant au moins un appareil d'enlèvement pouvant être positionné de façon variable pour régler le volume sur le côté de décharge. A titre d'exemple, en choisissant la matière, il est possible d'adapter l'appareil d'enlèvement à positionnement variable à une très large gamme de demandes, en particulier en ce qui concerne la solidité et la stabilité thermique et également les processus de production devant être utilisés. A cet effet, il est prévu que le, au moins, appareil d'enlèvement à positionnement variable comprenne un métal et/ou une céramique et/ou du verre.

En outre, l'appareil selon l'invention comporte un dispositif destiné à chauffer l'appareil ou les appareils d'enlèvement à positionnement variable. En conséquence, l'appareil selon l'invention propose la faculté d'agir d'une manière simple sur la température de la fonte pendant qu'elle est enlevée du creuset de fond de poche chauffé. La température de la fonte pendant l'enlèvement peut donc être réglée indépendamment du chauffage du creuset de fond de poche lui-même.

Le chauffage de l'appareil ou des appareils d'enlèvement à positionnement variable permet avantageusement à l'invention d'offrir la possibilité d'un réglage fiable et permanent de la composition du verre en évitant, en particulier, un changement de la composition dû à une évaporation de constituants.

En plus du chauffage, un réglage de consigne de la gestion de température peut également être effectuée en refroidissant l'appareil d'enlèvement, en sorte qu'il est possible d'éviter les conditions qui conduisent à la formation de cordes thermiques. La gestion de la température qui est réalisée selon l'invention empêche en outre avantageusement l'écoulement de la fonte de figer pendant l'enlèvement.

A titre d'exemple, dans le cas de verres de soudure, les demandes imposées à la qualité interne, c'est-à-dire à la transmission et au niveau de bulles ou de cordes, ne sont pas particulièrement élevées. Dans ce cas, un tube en platine simple, à une seule paroi, pouvant être chauffé, d'un diamètre approprié, peut être utilisé pour l'enlèvement. Un tube de ce type peut être introduit dans le creuset de fond de poche à travers une ouverture d'enlèvement. L'ouverture d'enlèvement peut être agencée dans la paroi latérale du creuset de fond de poche. En outre, l'enlèvement à travers une ouverture de fond de poche agencée dans la base du bassin, à l'aide d'un tube de platine à une seule paroi, pouvant être chauffé, faisant saillie dans celui-ci, est également possible.

Dans le cas de verres optiques de haute qualité, des demandes notablement plus élevées sont imposées à la qualité interne. Pour éviter le risque de surchauffe de région de l'appareil d'enlèvement pouvant être chauffé, qui sont agencées au voisinage du dispositif destiné à chauffer le creuset de fond de poche lui-même, il est possible que l'appareil d'enlèvement à positionnement variable soit d'une conception à double paroi.

Par conséquent, l'invention offre l'avantage majeur de permettre de faire écran au rayonnement radiofréquence de chauffage du creuset de fond de poche au niveau du tube extérieur. Le tube intérieur est isolé et découplé thermiquement du tube extérieur par une couche, par exemple d'air ou de céramique, entre le tube intérieur et le tube extérieur de l'appareil d'enlèvement à double paroi. Par exemple, le tube intérieur peut être chauffé par un chauffage électrique indirect à l'aide d'un courant, indépendamment de l'introduction d'une radiofréquence pour le chauffage du contenu du creuset de fond de poche, et maintenu à la température souhaitée, respectivement.

Des demandes extrêmement élevées sont imposées aux propriétés de transmission de verre pour fibres optiques, en particulier des verres à haute transmission W. Il est nécessaire, dans ce cas, en particulier, de minimiser dans la mesure du possible l'introduction de métaux précieux dans la fonte. Ceci permet d'abaisser le niveau d'ions de métaux précieux et/ou de particules de métaux précieux dans les verres, ce qui peut conduire à une dégradation des propriétés de transmission, en particulier dans la région spectrale d'ondes courtes (ultraviolette et bleue) et à une décoloration jaune des verres.

Conformément à l'invention, on peut s'opposer à ces problèmes d'une manière particulièrement simple par le fait que l'appareil d'enlèvement à positionnement variable non seulement peut être chauffé, mais est également configuré de façon à pouvoir être refroidi. De cette manière, il est avantageusement possible d'abaisser la température dans la région de contact entre la fonte et le métal précieux, en dessous des valeurs de température critiques pour l'enlèvement du métal.

Par conséquent, l'appareil selon l'invention comporte un dispositif destiné à refroidir l'appareil ou les appareils d'enlèvement à positionnement variable. Ce dispositif de refroidissement peut comprendre une ou plusieurs zones de refroidissement.

Pour empêcher les amorçages électriques entre l'appareil d'enlèvement et le creuset de fond de poche et éviter ainsi une détérioration de l'appareil, l'appareil selon l'invention comprend avantageusement un dispositif pour mettre en court circuit l'appareil d'enlèvement avec le creuset de fond de poche.

Pour permettre à l'appareil de l'invention destiné à la fusion de substances inorganiques, en particulier des verres, d'être configuré de façon souple, grâce à la présence de l'option de réglage du rapport volumétrique entre le côté d'alimentation et le côté de décharge au moyen d'au moins deux dispositifs indépendants, l'invention procure en outre un appareil ayant aussi, en plus d'un barrage pouvant être positionné de façon souple, un appareil d'enlèvement pouvant être positionné de façon variable.

De plus, la configuration inventive de l'appareil offre l'option du dispositif destiné à chauffer le contenu du creuset, ayant une bobine radiofréquence qui entoure au moins partiellement le creuset de fond de poche dans la direction verticale. Par conséquent, selon l'invention, le contenu entier du creuset peut être chauffé avec simplement une seule bobine.

Pour permettre à l'énergie émise par la bobine radiofréquence d'être introduite aussi efficacement que possible dans le contenu du creuset, l'appareil selon l'invention comporte un creuset de fond de poche fendu.

Pour empêcher avantageusement les amorçages électriques au niveau du creuset de fond de poche et/ou entre le barrage et le creuset de fond de poche ou l'appareil d'enlèvement et le creuset de fond de poche, l'invention offre l'option de l'appareil comportant un dispositif pour la mise en court-circuit des tubes qui forment le creuset de fond de poche. Il est donc possible de prévoir un dispositif pour la mise en court-circuit du barrage avec le creuset de fond de poche, et un dispositif pour la mise en court-circuit de l'appareil d'enlèvement avec le creuset de fond de poche.

Pour empêcher une attaque thermique sur le creuset de fond de poche, l'appareil selon l'invention comporte un dispositif destiné à refroidir le creuset de fond de poche, qui comprend en particulier des doigts de refroidissement, en particulier des doigts coudés de refroidissement.

Le creuset de fond de poche est composé de tubes individuels dans lesquels circule un milieu de refroidissement. Le fluide de refroidissement peut suivre, en particulier, un trajet sinueux. Dans ce cas, suivant les dimensions du creuset de fond de poche, il peut être nécessaire de diviser le creuset en segments individuels avec, dans chaque cas, si cela est approprié, plusieurs circuits de fluide de refroidissement.

Les tubes sont maintenus emboîtés, et ils ne sont pas connectés électriquement entre eux, dans la région de base du creuset de fond de poche dans le cas de creusets relativement petits ayant un volume s'élevant habituellement jusqu'à environ 200 1. Pour empêcher, dans ce cas, un amorçage électrique, des plaquettes de mica, par exemple, sont positionnées entre les tubes.

Par contre, dans le cas de bassins ayant des volumes de fonte relativement grands, il peut être commode de produire aussi un court-circuit électrique des tubes dans la région de base du creuset de fond de poche. A l'extrémité supérieure du tube, tous les tubes peuvent être court-circuités électriquement entre eux. Les tubes refroidis par un flux de refroidissement sont court- circuités entre eux sous la forme d'un anneau entourant les passages de sortie pour la fonte et ils sont connectés électriquement à l'appareil d'enlèvement pour une compensation de potentiel.

Dans le cas de bassin relativement petits, la région de base du creuset de fond de poche est isolée électriquement des parois latérales de ce même creuset. Ceci peut être obtenu en particulier grâce à la présence d'une couche céramique d'isolement, avantageusement en mica. Il est également possible d'utiliser d'une manière correspondante d'autres matières qui ne sont pas électriquement conductrices.

Dans le cas de creusets de fond de poche relativement grands avec un court-circuit de la base des parois latérales de fond de poche, la plaque de base peut être en contact électrique avec les parois. La plaque de base elle-même peut comprendre, par exemple, des tubes sinueux ou être composée de segments agencés sous la forme de tranches de gâteau.

Pour permettre avantageusement un accroissement de la capacité de fusion, l'appareil selon l'invention offre l'option particulièrement simple d'utiliser un dispositif pour l'agitation du contenu du creuset afin d'imposer une force de convection sur le côté d'alimentation et/ou le côté de décharge du creuset de fond de poche. Ceci peut en outre également être réalisé à l'aide d'un dispositif pour l'introduction de bulles dans le contenu du creuset 2857006 22 (barbotage) sur le côté d'alimentation et/ou le côté de décharge.

Dans le cas, en particulier, de fonte à haute viscosité, un mouvement d'agitation produit par un barbotage ou par un agitateur a des effets avantageux sur la capacité de fusion. Le barbotage dans la région d'affinage juste en avant du tube d'enlèvement renforce en outre le mouvement d'élévation des bulles d'affinage et refroidit la fonte même avant son enlèvement. Un barbotage de cette nature peut être effectué dans le creuset de fond de poche, soit au moyen d'un tube de barbotage qui est introduit depuis le dessus, soit au moyen d'une buse positionnée dans la base.

On peut accroître encore la capacité de fusion en utilisant de la chaleur supplémentaire à la partie supérieure, en particulier dans la région où la composition est introduite. L'appareil selon l'invention prévoit donc au moins un troisième dispositif pour le chauffage du contenu du creuset, lequel est agencé en particulier sur le côté d'alimentation et/ou sur le côté de décharge et qui comporte, en particulier, au moins un brûleur. En variante du brûleur, il est également possible de prévoir un chauffage électrique direct ou indirect.

Si un brûleur est utilisé pour générer la chaleur à la partie supérieure, il peut être utile de concevoir le creuset de fond de poche conformément à ce qui est connu sous le nom de fond de poche en champignon, afin d'empêcher des gaz dégagés par le brûleur de se condenser sur les constituants froids de l'espace de tête du four. Un fond de poche en forme de champignon de ce type est décrit dans le Brevet allemand 199 39 772.4 cité ici à titre de référence.

Pour permettre à l'appareil selon l'invention d'être incorporé avantageusement dans une ligne de production, l'appareil comporte des dispositifs pour un traitement supplémentaire du contenu du creuset. Par exemple, l'appareil peut comporter un dispositif destiné à homogénéiser le contenu du creuset fondu en descendant, lequel peut être raccordé en particulier en aval du creuset de fond de poche. En outre, l'appareil peut comprendre un dispositif pour faire passer le contenu du creuset fondu en descendant.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels, les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments sur les divers dessins: la figure 1 est une coupe transversale schématique de la structure de base de l'appareil selon l'invention; la figure 2a est une coupe transversale schématique d'une première forme de réalisation de l'appareil selon l'invention pour la fusion en descendant de verres dans le cas où les exigences d'homogénéité interne sont faibles; la figure 2b est une vue en coupe transversale schématique d'une deuxième forme de réalisation de l'appareil selon l'invention pour une utilisation dans la fusion de verres en descendant où les exigences d'homogénéité interne sont élevées et les exigences de transmission sont extrêmement élevées, mais les exigences d'absence de bulles sont légères; la figure 2c est une vue en coupe transversale schématique d'une troisième forme de réalisation de l'appareil selon l'invention pour la fusion de verres en descendant avec des exigences d'homogénéité interne, de transmission et d'absence de bulles élevées; la figure 3 est une vue en coupe transversale schématique de l'appareil selon l'invention pourvu de dispositifs supplémentaires pour le traitement du contenu du creuset; la figure 4 est une vue en coupe transversale partielle à échelle agrandie du détail XX de la figure 1, montrant une forme de réalisation possible de l'appareil d'enlèvement.

On se référera d'abord à la figure 1 qui illustre l'appareil selon l'invention comportant un creuset 1 de fond de poche dans lequel une composition est introduite à travers une ouverture 15. Le creuset 1 de fond de poche comporte une région d'alimentation 10 qui, en plus de l'ouverture 15 pour l'introduction de la composition, comprend aussi une première région 12 du creuset. La région d'alimentation 10 est séparée de la région de décharge 20 par un barrage 2 à positionnement variable. La région de décharge 20 comprend une seconde région 22 et un appareil d'enlèvement 25. Une bobine 14 est illustrée sur la figure 1 en tant que dispositif destiné à chauffer le contenu 30 du creuset de fond de poche. Par suite du chauffage du contenu 30 du creuset, la composition qui a été introduite fond en descendant et peut ensuite être déchargée en passant par l'appareil d'enlèvement 25.

La position du barrage 2 est variable. Par exemple, le rapport des volumes de la première région 12 à la seconde région 22 peut être réglée en fonction du type de verre devant être fondu, du débit devant être obtenu et de la qualité du verre, au moyen d'un mouvement horizontal du barrage. Dans ce cas, la fusion de la composition qui a été introduite a lieu sensiblement dans la première région 12, alors que la composition qui a déjà fondu en descendant est affinée dans la seconde région 22.

Dans le cas de verres dont les exigences portant sur l'homogénéité interne et l'absence de bulles sont légères, le volume d'affinage peut être réduit en faveur du volume de fusion en descendant. Une situation de cette nature est illustrée sur la figure 2a. Le barrage variable 2 est positionné de façon que le volume de la première région 12 soit considérablement plus grand que le volume de la seconde région 22, tout en conservant le même volume total, lequel est prédéterminé par les dimensions du creuset de fond de poche. De cette manière, il est possible d'obtenir une capacité maximale de fusion en descendant dans l'installation.

De plus, la figure 2a montre une première forme de réalisation possible de l'appareil d'enlèvement 25. Le contenu 30 du creuset, fondu en descendant et affiné, passe par un tube de sortie 35, agencé au-dessus de la bobine radiofréquence 14, pour entrer dans une cuve tampon avant d'être amené pour un autre traitement en passant par un tube vertical.

IO L'agencement de l'appareil d'enlèvement 25 est, dans ce cas, variable; par exemple, sur la figure 1, l'appareil d'enlèvement 25 est agencé en dessous de la bobine radiofréquence 14. Pour réduire les dimensions de l'installation, il est possible que le tube horizontal de l'appareil d'enlèvement 25 soit déplacé pour se trouver à l'intérieur du creuset 1 de fond de poche. Ceci réduit aussi le volume de la seconde région 22. De plus, le tube horizontal de l'appareil d'enlèvement 25 faisant saillie dans le creuset 1 de fond de poche permet avantageusement à la fonte d'être enlevée depuis des régions du volume de l'installation qui ne sont pas affectées par la couche de fond de poche se formant au bord. Il est également possible au volume de fusion en descendant de conserver des dimensions relativement grandes dans le cas de verres dont l'homogénéité interne fait l'objet d'exigences élevées et dont la transmission fait l'objet d'exigences extrêmement élevées, mais dont l'absence de bulles fait l'objet d'exigences relativement faibles. Cependant et en outre, le volume d'affinage doit également être choisi de façon à être notablement plus grand que dans le cas illustré sur la figure 2a. Une situation de cette nature est montrée sur la figure 2b. Le barrage 2 à positionnement variable est agencé d'une manière telle, dans le creuset 1 de fond de poche, que le volume de fusion en descendant est plus petite et que le volume d'affinage est plus grand en comparaison avec l'agencement montré sur la figure 2a. Pour illustrer un autre exemple d'une forme de réalisation de l'appareil d'enlèvement 25, la figure 2b montre un simple tube coudé. Celui-ci est agencé à l'intérieur des spires de la bobine radiofréquence 14.

Dans le cas de verres optiques, des exigences élevées sont imposées à l'homogénéité interne et à la transmission du verre, mais des exigences également élevées sont imposées à l'absence de bulles. Dans ce cas, le volume d'affinage doit être choisi de façon à être aussi grand que possible pour assurer l'absence de bulles et un degré élevé d'homogénéité.

Une solution pour satisfaire ces exigences est illustrée dans l'agencement représenté sur la figure 2c. Le barrage 2 à positionnement variable est à présent agencé d'une manière telle que le volume de la première région 12, qui est la région de fusion, a été réduit en faveur du volume de la seconde région 22, qui est la région d'affinage. Dans ce cas, l'appareil d'enlèvement 25 comporte un creuset d'agitation pour homogénéiser davantage le verre avant la poursuite du traitement.

Le positionnement variable du barrage 2 et de l'appareil d'enlèvement 25 permet d'adapter le volume de la première région 12 et de la seconde région 22 du creuset 1 de fond de poche aux demandes particulières imposées à la qualité du produit et au débit, comme cela a été démontré sur la base des explications données en regard des figures 2a à 2c.

En outre, l'invention offre l'option, grâce à l'utilisation d'autres dispositifs, d'agir temporellement et localement de façon souple sur la température et donc la viscosité et l'écoulement du contenu 30 du creuset, de diverses manières. Des dispositifs de ce type sont illustrés sur la figure 3.

En particulier, l'appareil selon l'invention peut être équipé d'un agitateur, avantageusement d'un agitateur refroidi par l'eau, 52. En particulier dans la première région 12, la région de fusion, il est possible d'utiliser l'agitateur 52 pour distribuer uniformément dans le contenu 30 du creuset la composition introduite. En particulier, du fait que la composition, qui est introduite depuis le dessus, est entraînée rapidement sous la surface du contenu 30 du creuset à l'aide de l'agitateur 52, la composition est amenée rapidement dans la région qui est chauffée par l'énergie introduite par la bobine radiofréquence 14. De cette manière, l'utilisation d'un agitateur 52 produit des effets avantageux sur la capacité de fusion.

On peut également obtenir une convection forcée pour assurer un mélange intime du contenu 30 du creuset dans la première région 12 et/ou la seconde région 22 du creuset 1 de fond de poche en introduisant des bulles de gaz (barbotage). Pour permettre l'exécution d'un barbotage de cette nature, il est possible, par exemple, d'utiliser un tube de barbotage qui est introduit depuis le dessus ou bien, comme montré sur la figure 3, une buse 32,35 positionnée, par exemple, dans la base. Le processus d'affinage est également renforcé par les bulles de gaz introduites dans le contenu 30 du creuset.

En particulier, lors de la mise en marche de l'installation, il peut être utile de pouvoir chauffer la composition en plus et indépendamment de l'énergie introduite par l'intermédiaire de la bobine radiofréquence 14. Ceci peut être réalisé, par exemple, à l'aide d'un brûleur 42,45 dans la région d'alimentation 10 et/ou dans la région de décharge 20. Les brûleurs 42,45 peuvent être mis en marche pendant une opération en cours afin, par exemple, d'augmenter la capacité de fusion en descendant ou d'aider à la régulation de la température.

La figure 4 montre une vue à échelle agrandie du détail indiqué en XX sur l'appareil illustré sur la figure 1. Dans cet exemple, l'appareil d'enlèvement 25 à positionnement variable est agencé en dessous de la bobine radiofréquence 14. L'appareil d'enlèvement 25 est guidé à travers une ouverture dans la paroi du creuset 1 de fond de poche. Une bague 23 de mise en court-circuit, qui empêche les amorçages électriques entre les tubes du creuset 1 de fond de poche, est placé dans cette ouverture. L'appareil d'enlèvement 25 est connecté à la bague 23 de mise en court-circuit par l'intermédiaire de la connexion conductrice 18, afin d'empêcher des amorçages électriques entre l'appareil d'enlèvement 25 et les tubes du creuset 1 de fond de poche.

Suivant le type de verre et l'épaisseur de la croûte 11 de fond de poche, l'appareil d'enlèvement 25 fait saillie à l'intérieur du creuset 1 de fond de poche. L'appareil d'enlèvement 25 est donc également chauffé en plus indirectement par la fonte l'entourant du contenu 30 du creuset.

Dans l'exemple représenté, l'appareil d'enlèvement 25 est d'une conception à double paroi en sorte que, par exemple, un refroidissement par un liquide peut être réalisé à l'intérieur de l'appareil d'enlèvement 25. Le flux de refroidissement est amené à l'appareil d'enlèvement 25 à double paroi par l'intermédiaire d'une pièce 21 de raccordement d'alimentation et en est évacuée par l'intermédiaire de la pièce 27 de raccordement de décharge.

La pièce 21 de raccordement d'alimentation et la pièce 27 de raccordement de décharge sont illustrées sous une forme opposée l'une à l'autre sur la figure 4. Cet agencement n'est pas impératif; par exemple, la pièce de raccordement de décharge peut également être disposée sur le côté de l'appareil d'enlèvement 25 qui est éloigné de la pièce de raccordement d'alimentation. De cette manière, il est alors possible de réaliser une circulation commandée à contre-courant pour refroidir l'appareil d'enlèvement.

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Exemples de fusion

L'exemple prend en considération des verres de silicate de zinc pour fibres optiques avec une gamme de 5 composition de SiO2 à une concentration de 43 à 46 % en poids, ZnO à une concentration de 33 à 38 % en poids, R20 à une concentration comprise entre 12 et 20 % en poids, où R20 désigne des oxydes de métaux alcalins, et PbO à une concentration comprise entre 0 et 4 % en poids.

Des exigences extrêmement élevées sont imposées à ces verres de silicate de zinc pour fibres optiques en ce qui concerne la pureté et la transmission optique. Dans ce contexte, l'absence de platine et la minimisation d'ions polyvalents ayant un effet colorant sont particulièrement importantes.

On a fait fondre des verres de silicate de zinc pour fibres optiques dans un appareil selon l'invention destiné à la fusion de substances inorganiques. Le volume du creuset de fond de poche était de 65 1. L'appareil d'enlèvement 25 était disposé latéralement. La prise de sortie était, dans ce cas, placée au-dessus de la bobine radiofréquence 14 et était d'une conception à double paroi et pouvant être refroidie.

Le milieu de refroidissement utilisé était de l'air et de l'air humidifié avec de l'eau. On a fait fondre les verres à des fréquences allant de 409 à 415 kHz et des puissances de génératrices allant de 120 à 225 kW. On a utilisé des brûleurs 42,45 de temps à autre pour améliorer la capacité de fusion en descendant et la vitesse à laquelle les bulles s'élèvent dans la partie supérieure de la région d'affinage 22.

On a utilisé un barbotage à l'aide d'oxygène pour améliorer le mélange dans la région de fusion 12. La capacité de fusion de l'appareil était de 0,6 à 0,7 tonnes de verre par jour. On a utilisé diverses positions du barrage 2 à positionnement variable et on a constaté qu'elles avaient deseffets considérables sur la température et les caractéristiques d'écoulement. Le tableau 1 suivant donne un résumé des résultats d'essais.

Tableau 1. Gradient de température AT entre la région de fusion et la région d'affinage en fonction de la position du barrage Position Volume de Volume Hauteur AT (K) du barrage fusion (L) d'affinage d'écoulement région de (L) direct/hauteur fusion/région totale d'affinage A 32,5 32,5 2/3 80 B 22,0 43,0 2/3 30 C 43,0 22,0 2/3 50 D 43,0 22,0 1/2 -50 E 32,5 32, 5 1/2 120 Avec un rapport constant du volume de fusion dans la région 12 au volume d'affinage dans la région 22, il est possible de produire une différence de température AT considérable entre la température de la région 12 utilisée pour la fusion et la température de la région 22 utilisée pour l'affinage en modifiant le rapport de la hauteur d'écoulement direct de passage à la hauteur globale, c'est-à-dire en modifiant la position verticale du barrage 2.

Même avec une sortie de fond au lieu de la sortie latérale décrite cidessus, il est possible d'obtenir une différence de température AT de 120 K comme dans l'exemple E. Les autres paramètres prennent de la même manière les valeurs indiquées ci-dessus. La sortie de fond, dans ce cas, avançait de 150 mm dans le creuset de fond de poche et était refroidie par l'air et refroidie par l'eau.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (46)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour la fusion de substances inorganiques, en particulier des verres, dans un creuset (1) de fond de poche qui comporte un côté d'alimentation {10) et un côté de décharge (2 0) , caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à introduire une composition dans au moins une première région (12) sur le côté d'alimentation (10) du creuset (1) de fond de poche, à chauffer le contenu (30) du creuset, à faire fondre en descendant le contenu (30) du creuset dans la, au moins une, première région (12) du creuset (1) de fond de poche, à entrer dans au moins une seconde région (22) sur le côté de décharge (20) du creuset (1) de fond de poche, à faire fondre en descendant et/ou affiner le contenu (30) du creuset dans la, au moins une, seconde région (22) du creuset (1) de fond de poche, à enlever le contenu du creuset, ayant fondu en descendant, à travers au moins un appareil d'enlèvement (25), le volume du côté d'alimentation (10) et/ou du côté de décharge (20) du creuset (1) de fond de poche pouvant être réglé de façon variable.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume du côté d'alimentation (10) et/ou du côté de décharge (20) est réglé par un positionnement variable d'au moins un barrage (2).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le positionnement variable du, au moins un, barrage (2) règle l'écoulement du contenu (30) du creuset.

4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'écoulement du contenu du creuset dans la première région (12) et/ou depuis la première région (12) dans la seconde région (22) et/ou dans la seconde région (22) et/ou depuis la seconde région (22) jusque dans l'appareil d'enlèvement (25) est réglé par un positionnement variable du, au moins un, barrage (2).

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le, au moins un, barrage (2) est positionné horizontalement et/ou verticalement.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le réglage de la position du, au moins un, barrage (2) fait partie de l'opération de mise en marche.

7. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6,

caractérisé en ce que la position du, au moins un, barrage (2) est modifiée pendant que le procédé est en cours 10 d'exécution.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la position du, au moins un, barrage (2) est commandée pendant que le procédé est en cours d'exécution.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la position du, au moins un, barrage (2) est réglée en fonction de la viscosité du contenu (30) du creuset.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 2 à 9, caractérisé en ce que le, au moins un, barrage (2) est refroidi.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce qu'une différence de température entre le contenu de la première région (12) sur le côté d'alimentation (10) et le contenu de la seconde région (22) sur le côté de décharge (20) est réglée par un positionnement variable du, au moins un, barrage (2).

12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume sur le côté de décharge (20) est réglé par un -positionnement variable du, au moins un, appareil d'enlèvement {25).

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde étape de chauffage du contenu du creuset fondu en descendant et/ou affiné, laquelle est exécutée pendant l'enlèvement.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'un chauffage électrique direct est exécuté pendant la seconde étape de chauffage.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de refroidissement du contenu du creuset fondu en descendant et/ou affiné, laquelle est exécutée pendant l'enlèvement.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'un refroidissement par un gaz, en particulier un refroidissement par air, et/ou un refroidissement par un aérosol, l'aérosol comprenant en particulier un mélange eau/air, et/ou un refroidissement par un liquide, en particulier un refroidissement par eau, est utilisé à des fins de refroidissement.

17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un chauffage radiofréquence est exécuté pour l'étape de chauffage du contenu (30) du creuset.

18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que le creuset (1) de fond de poche est refroidi.

19. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une convection forcée est communiquée à l'écoulement du contenu du creuset sur le côté d'alimentation (10) et/ou sur le côté de décharge (20).

20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que la convection forcée est générée par agitation et/ou barbotage.

21. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième étape consistant à chauffer le contenu (30) du creuset.

22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'un chauffage de la surface du contenu du creuset, en particulier sur le côté (10) d'alimentation et/ou sur le côté (20) de décharge, est exécuté pendant la troisième étape de chauffage du contenu (30) du creuset.

23. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à faire avancer le contenu du creuset, fondu en descendant, pour le mettre en forme.

24. Appareil pour la fusion de substances inorganiques, en particulier des verres, ayant un creuset (2) de fond de poche qui comporte un côté d'alimentation (10) avec au moins une première région (12), et un côté de décharge (20) avec au moins une seconde région (22), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (15) pour l'introduction d'une composition dans la, au moins une, première région (12) du creuset (1) de fond de poche, un dispositif (14) destiné à chauffer le contenu (30) du creuset, et un appareil d'enlèvement (25), et en ce qu'il comporte aussi au moins un dispositif (2, 25) destiné à régler de façon variable le volume sur le côté d'alimentation (10) et/ou sur le côté de décharge (20) du creuset (1) de fond de poche.

25. Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un barrage (2) à positionnement variable pour régler le volume sur le côté d'alimentation (10) et/ou sur le côté de décharge (20).

26. Appareil selon l'une des revendications 24 et 25, caractérisé en ce que le creuset (1) de fond de poche et/ou le, au moins un, barrage (2) à positionnement variable comprennent un métal, en particulier un acier spécial et/ou du platine et/ou du cuivre et/ou de l'aluminium et/ou des alliages de ceux-ci.

27. Appareil selon l'une des revendications 25 et 26 caractérisé en ce que le barrage (2) est ajouré.

28. Appareil selon l'une quelconque des revendications 25 à 27, caractérisé en ce que le creuset 35 (1) de fond de poche et/ou le, au moins un, barrage (2) à positionnement variable comporte un revêtement, en particulier en matière plastique.

29. Appareil selon l'une quelconque des revendications 25 à 28, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour le positionnement horizontal et/ou vertical du, au moins un, barrage (2).

30. Appareil selon l'une quelconque des revendications 25 à 29, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif destiné à changer la position du, au moins un, barrage (2) pendant que le procédé est en cours d'exécution.

31. Appareil selon l'une quelconque des revendications 25 à 30, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif destiné à commander la position du, au moins un, barrage (2) pendant que le procédé est en cours d'exécution.

32. Appareil selon l'une quelconque des revendications 25 à 31, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif destiné à refroidir le, au moins un, barrage (2).

33. Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un appareil d'enlèvement positionnable (25) sur le côté de décharge (20), faisant saillie dans le creuset.

34. Appareil selon la revendication 33, caractérisé en ce que le, au moins un, appareil d'enlèvement (25) à positionnement variable comprend un métal et/ou une céramique et/ou du verre.

35. Appareil selon l'une des revendications 33 et 34, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (26) destiné à chauffer le, au moins un, appareil d'enlèvement positionnable (25).

36. Appareil selon l'une quelconque des revendications 33 à 35, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif destiné à refroidir le, au moins un, appareil d'enlèvement positionnable (25).

37. Appareil selon l'une quelconque des revendications 33 à 35, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (18) destiné à mettre en court-circuit l'appareil d'enlèvement (25) avec le creuset (1) de fond de poche.

38. Appareil selon l'une quelconque des revendications 24 à 37, caractérisé en ce que le dispositif (14) destiné à chauffer le contenu (30) du creuset comporte une bobine radiofréquence qui entoure au moins partiellement le creuset (1) de fond de poche dans la direction verticale.

39. Appareil selon l'une quelconque des revendications 24 à 38, caractérisé en ce que le creuset (1) de fond de poche est ajouré.

40. Appareil selon l'une quelconque des revendications 24 à 39, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (23) destiné à mettre en court-circuit les tubes qui forment le creuset (1) de fond de poche.

41. Appareil selon l'une quelconque des revendications 24 à 40, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif destiné à refroidir le creuset (1) de fond de poche, lequel dispositif comporte, en particulier, des doigts de refroidissement, notamment des doigts de refroidissement recourbés.

42. Appareil selon l'une quelconque des revendications 24 à 41, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif (52) destiné à agiter le contenu du creuset sur le côté d'alimentation (10) et/ou sur le côté de décharge (2 0) .

43. Appareil selon l'une quelconque des revendications 24 à 42, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif (32, 35) destiné à introduire des bulles dans le contenu (30) du creuset (barbotage) sur le côté d'alimentation (10) et/ou sur le côté de décharge (20).

44. Appareil selon l'une quelconque des revendications 24 à 43, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un troisième dispositif (42, 45) destiné à chauffer le contenu (30) du creuset, lequel dispositif est agencé en particulier sur le côté d'alimentation (10) et/ou sur le côté de décharge (20) et comporte en particulier au moins un brûleur.

45. Appareil selon l'une quelconque des revendications 24 à 44, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif destiné à homogénéiser le contenu (30) du creuset fondu en descendant, lequel dispositif peut être raccordé en particulier en aval du creuset (1) de fond de poche.

46. Appareil selon l'une quelconque des revendications 24 à 45, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif destiné à faire passer le contenu (30) du creuset fondu en descendant.