1 SUPPORT DE TREMPE THERMIQUE L'invention concerne un support de trempe thermique de feuilles de verre notamment de grande dimension.
Une trempe thermique d'un verre consiste à le refroidir rapidement généralement par un jet d'air. De l'air est soufflé sur le verre porté à plus de 600°C, généralement plus de 640°C, pour le refroidir en quelques secondes à moins de 450°C. Généralement, de l'air à température ambiante est soufflé sur les deux faces principales de la feuille. Ce refroidissement rapide génère des contraintes dans le verre et lui confère des propriétés mécaniques particulière et notamment un comportement à la rupture caractéristique. La ténacité et la dureté du verre sont augmentés par la trempe thermique. En rupture, l'intégralité de la feuille de verre éclate spontanément en petits morceaux non coupants. L'opération de trempe thermique est généralement réalisée dans la foulée du formage du verre. En effet, on profite alors de ce que le verre est chaud pour pouvoir ensuite le tremper directement. De nombreux procédés de bombage ont déjà été décrits comme le bombage par gravité selon les EPO448447, EP0705798 et W02004/103922, le bombage par pressage contre une forme pleine, ledit pressage étant réalisé soit à l'aide d'un cadre comme dans US5974836, W095/01938 ou W002/06170, soit par aspiration comme dans les W002/064519 ou W02006/072721. Certains procédés permettent de bomber puis tremper les feuilles de verre dans un seul dispositif en faisant défiler des feuilles entre des rouleaux de convoyage conformés et équipés de caissons de soufflage. Pour cette technique, on peut notamment se rapporter aux W02004/033381 ou W02005/047198. Lorsque la feuille de verre est bombée par pressage, un cadre dit de trempe est généralement chargé de récupérer la feuille venant d'être bombée sous une forme de bombage puis de la transporter vers une zone de trempe. Pour cette technique, on peut se rapporter au W02004/087590. Le convoyage de la feuille du dispositif de bombage à la zone de trempe est très rapide puisqu'il ne prend généralement que de une à quelques secondes. On considère généralement que l'opération de bombage à donné à la feuille sa forme définitive. En effet, notamment dans le cas des vitrages automobiles classiques, si l'on donne au moule de bombage la forme finale souhaitée, la forme effectivement obtenu après trempe de la feuille de verre rentre sensiblement dans les spécifications de fabrication. On a maintenant découvert à l'occasion du bombage de feuilles de grande dimension, que la feuille pouvait se déformer sous l'effet de la gravité sur le cadre de trempe pendant ce transfert du bombage vers la trempe malgré la courte durée de ce processus. Cela se produit même lorsque le moule de bombage n'est pas dans un four. Ce phénomène méconnu jusqu'alors est d'autant plus important que la feuille est de grande dimension. Ce bombage additionnel non souhaité peut faire sortir la feuille des spécifications visées. De plus, on a observé que ce bombage additionnel fluctuait relativement fortement en intensité. Il était donc aussi à l'origine d'une hétérogénéité de fabrication. Dans le cas de feuilles de verre transformées en miroirs solaires, ces défauts de forme peuvent fausser la réflexion des rayons lumineux et leur faire rater leur cible, occasionnant de ce fait une perte de rendement énergétique. Un miroir solaire fait généralement partie d'un ensemble d'éléments miroirs disposés de sorte à constituer tous ensemble un grand miroir parabolique dans au moins une direction. Cet ensemble fait converger la lumière solaire vers un collecteur de chaleur. Généralement, ce collecteur est constitué d'un tube parcouru par un fluide caloporteur (eau, sels fondus, huiles synthétiques, ou de la vapeur). Ce fluide est chauffé par l'énergie solaire et on lui fait restituer cette énergie sous forme d'électricité par tout procédé adapté comme par exemple celui dit de « Rankine Cycle ». La chaleur collectée peut aussi être utilisée directement sans la convertir en électricité, notamment pour le chauffage des bâtiments, la désalinisation de l'eau ou tout procédé de transformation de la chaleur en énergie mécanique et/ou en énergie électrique. Les problèmes liés aux fluctuations d'énergie inhérentes à l'énergie solaire (alternance du jour et de la nuit, passage de nuages) peuvent être contournés soit en stockant de la chaleur (avec un réservoir de fluide chaud ou bien de l'air ou un solide comme une céramiques) soit en hybridant les concentrateurs solaires avec une centrale thermique classique (la chaudière et la chaleur solaire alimentant la même turbine à vapeur). Les différents éléments miroirs présentent généralement une grande aire, supérieure à 2 m2 et même supérieure à 2,3 m2, et même supérieure à 2,5 m2, et même supérieure à 3 m2. Les aires données ici sont celles d'une seule face principale de la feuille de verre et donc de l'élément miroir. Généralement, les différents éléments miroirs présentent une aire inférieure à 25 m2 (aire d'une seule face principale). La feuille de verre est généralement dépourvue d'orifice.
Dans le cas d'un miroir cylindrico-parabolique notamment, la parabole dans le plan perpendiculaire à l'axe du collecteur peut être constituée de 2, 4 ou 6 plaques juxtaposées. Les plaques ont une forme qui approche la forme parabolique sans nécessairement lui correspondre totalement, l'essentiel étant que le maximum de rayons lumineux atteigne le collecteur au foyer. Pour mieux approcher la parabole, les différentes plaques juxtaposées peuvent avoir des formes différentes, et sont généralement asymétriques. On peut aussi choisir de les faire identiques en les plaçant de sorte que leur forme approche le mieux possible la parabole. Ces miroirs sont posés en extérieur et leur forme est généralement ajustée à froid (dans la mesure du possible) pour renvoyer le plus précisément possible la lumière vers le collecteur de chaleur. Les défauts de forme des miroirs entraînent une mauvaise focalisation des rayons lumineux qui ratent alors la cible devant collecter l'énergie, ou forment des points chauds à la surface du collecteur. Ces points chauds sont des endroits sur le tube récepteur recevant de plus fortes concentration d'énergie que sur les parties avoisinantes. Ce phénomène peut endommager le tube récepteur, notamment les couches (pouvant comprendre de l'argent ou autre) présentes sur son enveloppe en verre. Le support de trempe selon l'invention comprend un support annulaire (ou cadre). Ce support est destiné à recevoir la périphérie de la feuille de verre après bombage. Ce support a donc sensiblement la forme du contour de la feuille bombée. Ce support comprend généralement une surface plane pour recevoir la feuille sur une de ses faces principales, un intercalaire fibreux étant généralement placé entre le verre et le support. Selon l'invention, au moins un support additionnel relie deux points du cadre (ou support annulaire) pour le traverser intérieurement et supporter la feuille de verre en zone interne (par opposition à périphérie ou zone périphérique). Ainsi l'invention concerne en premier lieu un support de trempe thermique d'une feuille de verre comprenant un cadre et au moins un support additionnel relié à deux points du cadre, le segment de droite reliant ces deux points du cadre traversant l'intérieur du cadre. Le support de trempe thermique selon l'invention comprend un cadre et au moins un support additionnel traversant l'intérieur du cadre et reliant deux points du cadre. L'intérieur du cadre est la zone intérieure au cadre correspondant à la partie du verre habituellement non supportée selon l'art antérieur (en l'absence du support additionnel selon l'invention). Le support additionnel selon l'invention traverse cette zone intérieure, de sorte que, vu de dessus, le support additionnel divise l'intérieur du cadre en deux partie. Par « vu de dessus » on entend que l'on regarde le cadre perpendiculairement à une face principale d'une feuille de verre qu'il supporterait. Les deux points du cadre formant liaison entre le cadre et le support additionnel sont généralement situés sur deux bords opposés du cadre (si l'on peut distinguer des bords (ou bandes) différents, ce qui est généralement le cas). Les deux points de liaison du support additionnel au cadre définissent un segment de droite dont la longueur est généralement d'au moins 100/0 et plus généralement d'au moins 200/0 du périmètre du cadre (le périmètre est compté sur l'axe de la surface de contact au milieu de la largeur de la surface de contact). Par surface de contact, on entend la surface de support (cadre ou support additionnel) tournée vers le haut pour soutenir le verre, même si elle est recouverte d'un intercalaire fibreux. On peut aussi parler de surface de soutien. Ce segment de droite traverse l'intérieur du cadre, c'est-à-dire que vu de dessus, le support additionnel ou le segment de droite divise l'intérieur du cadre en deux partie. Le support additionnel a la courbure souhaitée pour la forme de la feuille, tout en apparaissant généralement linéaire vu de dessus. Les points de liaison entre le support additionnel et le cadre sont considérés comme étant au milieu de la largeur de la surface de contact avec le verre du cadre.
Le support additionnel empêche le bombage gravitaire non souhaité pendant le transfert du bombage à la trempe. Le support de trempe selon l'invention peut comprendre autant de supports additionnels que nécessaire pour empêcher ce bombage parasite. Plus le support de trempe est de grande dimension, plus on a intérêt à munir le support de trempe de supports additionnels. Notamment, il peut s'agir d'un ensemble de supports additionnels parallèles distants les uns des autres de 5 à 50 cm (espace libre entre supports additionnels). Le support de trempe selon l'invention peut donc comprendre plusieurs supports additionnels parallèles. Généralement tous ces supports additionnels sont reliés aux mêmes bandes du cadre. Le cadre et le support additionnel peuvent être de même nature. Ils peuvent être en acier inoxydable (notamment du type 304, 316, etc). Ils peuvent comprendre une piste ou tige comme surface de contact supportant le verre. La surface de contact avec le verre peut être sensiblement plane tout en étant à la courbure souhaitée dans une direction pour le verre final. La surface de contact a la forme souhaitée pour le verre. Elle peut être de largeur d'au plus 5 cm, allant par exemple de 0,1 cm à 5 cm et de préférence 0,2 à 2,5 cm. On a en effet observé que cette surface de contact peut être très fine en largeur, par exemple de largeur d'au plus 5 mm comme par exemple 3 mm. On s'est aperçu que la surface du support additionnel soutenant effectivement le verre (dite surface de contact ou surface de soutien même si en fait elle est généralement recouverte par un intercalaire fibreux) pouvait être très fine. Il peut donc s'agir d'un simple arc, lame métallique, offrant sa tranche fine (1 à 5 mm d'épaisseur) tournée vers le haut en soutient du verre mais plus épais en hauteur pour donner de la rigidité au support additionnel. Il peut donc s'agir d'une lame métallique dont la largeur est verticale et la tranche est horizontale et fait office de surface de contact. La surface de contact ne doit en effet pas être trop large pour ne pas gêner la circulation de l'air de trempe. Pour encore faciliter la circulation de l'air de trempe, le support additionnel peut comprendre une multiplicité d'orifices permettant à l'air de la traverser, notamment au niveau de sa piste ou tige. Ces orifices sont utiles à partir d'une certaine largeur de surface de contact comme par exemple plus de 8 mm. La surface de contact, notamment la piste ou tige, peut être munie sur ses côtés d'ergots permettant d'accrocher un intercalaire fibreux pour la recouvrir. Elle est relativement flexible de façon à pouvoir ajuster sa position très finement aux cotes souhaitées. Sa position peut être réglée, notamment à l'aide d'un système vis/écrou prenant appui sur une pièce de structure plus rigide située sous elle. Un réglage de la position de la surface de contact est avantageusement réalisé par exemple à l'aide de ce système vis/écrou disposé régulièrement tous les 10 à 30 cm sous elle. La liaison effective entre le support additionnel et le cadre (aux points de liaison) peut se faire sous la surface de contact par l'intérmédiaire de pièces structurelles rigides situées sous la piste ou la tige supportant effectivement le verre (le cas échéant par l'intermédiaire d'un intercalaire fibreux).
Le cadre faisant partie du support selon l'invention peut entourer une aire d'au moins 1 m2, voire d'au moins 2 m2 (aire de la zone intérieure traversée par le support additionnel selon l'invention). Les feuilles de verre supportées peuvent avoir toute forme. Très souvent, elles comprennent quatre bords (également appelés bandes), qu'il s'agisse de vitrage automobile ou de feuilles pour miroirs solaires. Dans le cas de feuilles pour vitrages automobile, le contour de la feuille peut être plus ou moins complexe, mais l'on peut quand-même dire que la feuille a globalement quatre bords (généralement pas exactement linéaires). L'invention concerne essentiellement une feuille de verre de grande dimension, notamment dont l'aire d'une face principale est supérieure à 1 m2, voire supérieure à 2 m2, voire supérieure à 2,3 m2, voire supérieure à 2,5 m2. La feuille de verre a généralement une épaisseur de 1 à 8 mm. L'invention concerne aussi une feuille de verre de plus petite dimension (notamment 0,5 à 1 m2) pour laquelle la tolérance de forme à la fabrication serait très sévère. Dans le cas d'une feuille destinée à être intégrée dans un miroir solaire, celle-ci peut notamment être du type cylindrique ou cylindrico-parabolique. Pour ce type de forme, le cadre comprend quatre côtés dont deux sont linéaires, opposés et parallèles entre eux et dont deux autres sont de forme circulaire ou parabolique, opposés et parallèles entre eux. Ces miroirs font converger des rayons lumineux vers un collecteur de chaleur. Ce collecteur de chaleur est un tube parcouru par un fluide caloporteur. Il est placé sur la ligne de convergence des rayons solaires réfléchis (distance focale dans le cas d'un miroir cylindricoparabolique).
Le support additionnel peut créer une légère ondulation sur le verre. Cette ondulation peut être visible à I'ceil nu en réflexion. Pour la trempe d'une feuille de verre de forme cylindrique ou cylindrico-parabolique, le support additionnel relie de préférence des points des bords linéaires du cadre, auquel cas il a la même forme que les bords non-linéaires du cadre (circulaire ou parabolique) et il leur est parallèle. De la sorte, malgré une légère ondulation sur le verre, les rayons lumineux sont malgré tout bien réfléchis vers le collecteur solaire linéaire. En effets, les ondulations conservent tout de même une forme circulaire ou parabolique par rapport au collecteur solaire. Au contraire, si le support additionnel relie des bords circulaires ou paraboliques, les ondulations procurent localement un éloignement de la forme circulaire ou parabolique par rapport au collecteur solaire. Les rayons réfléchis ratent alors partiellement leur cible. On s'est aperçu qu'il faudrait mettre beaucoup plus de supports additionnels si ceux-ci étaient linéaires et reliant des bords circulaires ou paraboliques que si ceux-ci étaient circulaires ou paraboliques et reliant des bords linéaires. On n'exclut cependant pas dans le cadre de la présente invention de placer le support additionnel dans le sens non-préféré reliant des bords circulaires ou paraboliques auquel cas ce support additionnel est linéaire. Ainsi, le placement du support additionnel dans le sens préféré (forme circulaires ou paraboliques et reliant des bords linéaires du cadre) procure une plus plus grande facilité de réglage de la forme si l'on compare avec l'autre sens. Les supports additionnels modifient localement l'état des contraintes dans le verre. Il est donc possible de les détecter par polariscopie, ou toute autre technique de mesure de contraintes. Selon la technique de polariscopie, on utilise un mur envoyant une lumière polarisée rectiligne. On place ensuite la feuille de verre verticalement devant le mur. Enfin, on place verticalement devant la feuille (entre la feuille de verre et l'observateur) un filtre analyseur (ou polariseur) que l'on fait tourner autour d'un axe horizontal pour révéler l'évolution des contraintes dans le verre. Cela permet de visualiser très nettement une ligne traversant la feuille de verre en zone centrale correspondant à l'endroit ou la feuille a été supportée de la fin du bombage jusqu'à la fin de la trempe par le support additionnel. Il s'agit d'une ligne de variation de contraintes. On voit en polariscopie autant de ligne qu'il y avait de support additionnel dans le support de trempe. Ainsi, l'invention concerne également une feuille de verre bombée trempée montrant en polariscopie une ligne de variation de contrainte traversant sa zone interne (à l'intérieure de la zone périphérique du verre que l'on peut considérer comme étant l'anneau de largeur 5 cm faisant le tour d'une surface principale de la feuille). Notamment, la feuille peut comprendre quatre bords dont deux bords opposés sont linéaires et parallèles et dont deux bords opposés sont de forme cylindrique ou parabolique et parallèles. La feuille peut ainsi montrer en polariscopie plusieurs lignes de variation de contrainte traversant sa zone interne, lesdites lignes étant parallèles entre elles et parallèles aux bords de forme circulaire ou parabolique. La feuille peut avoir une aire d'une face principale supérieure à 1 m2, voire supérieure à 2 m2, voire même supérieure à 2,3 m2 voire même supérieure à 2,5 m2. Après trempe, la feuille de verre bombée trempé peut recevoir une couche réfléchissante pour la transformer en miroir solaire. Cette couche réfléchissante peut être en argent et déposée par les techniques habituelles, notamment par argenture chimique ou dépôt magnétron. Elle est généralement déposée sur la face principale convexe de la feuille. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une feuille de verre bombée trempée comprenant le bombage d'une feuille de verre plane suivi de sa trempe sur un support selon l'invention. Le bombage peut être réalisé par pressage contre une forme de bombage pleine. La figure 1 représente une feuille de verre de forme cylindrique ou cylindrico-parabolique comprenant deux bords linéaires parallèles 1 et 2 et deux bords parallèles circulaire ou paraboliques 3 et 4. La face visible de la feuille sur la figure est la face principale concave. Si la feuille est transformée en miroir solaire, cette face est aussi la face réfléchissante du miroir. La figure 2 représente un ensemble comprenant 4 miroirs 10, 11, 12, 13, tels que représentés sur la figure 1, formant ensemble une grande parabole dans une direction seulement (dans l'autre direction orthogonale à la première, le miroir est linéaire) et réfléchissant le rayonnement solaire 14 vers un collecteur de chaleur 15 placé à la distance focale de la parabole. Ce collecteur de chaleur 15 est un tube dont l'axe est perpendiculaire au plan de la figure et est parcouru par un fluide caloporteur. La figure 3 représente très schématiquement un support de trempe 31 selon l'invention. Il comprend un cadre et trois supports additionnels parallèles 32 empêchant la feuille de verre de s'effondrer en zone centrale lors du transfert du bombage à la trempe. Le cadre comprend deux bords (ou bandes) opposés linéaires parallèles 33 et deux bords opposés de forme parabolique 34. Les supports additionnels 32 relient les deux bords (ou bandes) opposés linéaires 33 du cadre et ont une forme parabolique. Les supports additionnels traversent l'intérieur du cadre et divisent cet intérieur en quatre parties. La figure 4 représente un support additionnel vu de côté. Il comprend une piste métallique 40 offrant à la feuille de verre une surface de contact plane. Sous cette piste 40 se trouve un renfort 41 de la piste du type lame verticale soudé à la piste 40 et des vis 42 également soudées à la piste 40 et faisant partie du système de réglage de la position de la piste. Une pièce de structure rigide 43 se trouve sous l'ensemble piste/renfort de la piste. Elle a une forme en T et comprend une lame horizontale 44 et une lame verticale 45 soudées entre elles. Les vis 42 traversent la lame horizontale 44 et lui sont fixées grâce aux écrous 46. Le positionnement des écrous 46 sur la vis 42 permet le réglage en hauteur de la piste 40. La figure 5 représente la piste 40 vue de dessus. Cette piste comprend une multiplicité d'orifice 47 la traversant entièrement permettant à l'air de trempe de circuler. La piste est munie sur ses côtés d'ergots 48 permettant d'accrocher à la surface de la piste une bande d'intercalaire fibreux (non représenté) adoucissant le contact avec la feuille de verre. La figure 6 représente vue de dessous la piste 40 munie de ses ergots 48, le renfort 41 du type lame verticale et une vis de réglage 42.
La figure 7 représente le support de trempe selon l'invention vu de côté, le cadre étant en coupe. On distingue la piste 71 du cadre faisant le tour du cadre, la piste étant reliée à une pièce de structure rigide 72 par l'intermédiaire d'un système vis/écrou 73 comme vu pour la figure 4 et permettant de régler la position de la piste du cadre. On distingue également la piste 75 du support additionnel, reliée à une pièce de structure rigide 76 par l'intermédiaire d'une multiplicité de systèmes vis/écrou 77. La piste 71 du cadre et la piste 75 du cadre ne se touchent pas et sont écartées l'une de l'autre de quelques millimètres. Les points de liaisons A et B entre le support additionnel et le cadre sont pris au centre de la surface de contact de la piste 71 du cadre, à l'intersection entre la droite contenant le segment AB et l'axe au milieu de la piste 71 du cadre. Ils définissent le segment de droite AB. Les pièces de structure 72 et 76 sont reliées par un système vis/écrou 78.30