FR3101790A1 - Dispositif de mesure de caractéristiques de buses de soufflage - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un dispositif de caractérisation de buses de soufflage d’air d’une machine de refroidissement de feuilles de verre amenées vis-à-vis desdites buses sur une surface de réception, comprenant un capteur apte à mesurer une caractéristique de fonctionnement des buses, un système de déplacement d’un support d’un organe d’interface du capteur, ledit système de déplacement étant apte à positionner l’organe d’interface vis-à-vis de chaque buse.

Description

Dispositif de mesure de caractéristiques de buses de soufflage

L’invention concerne le domaine du refroidissement de feuilles de verre par des buses de soufflage d’air et plus particulièrement un dispositif permettant de mesurer des caractéristiques de soufflage des buses, buse par buse.

Le soufflage d’air sur le verre chaud par des buses est couramment utilisé pour provoquer la trempe ou la semi-trempe du verre. Dans un procédé de fabrication industriel, ce soufflage est souvent utilisé au cours du défilement de feuilles de verre les unes derrière les autres. Ce défilement peut être opéré grâce à un lit de rouleaux tournant autour de leur axe, sur lesquels les feuilles reposent et sont convoyées. Généralement, le soufflage est exercé sur les deux faces des feuilles de verre. Pour ce faire, les feuilles défilent entre deux ensembles de buses de soufflage, un ensemble soufflant vers une première face du verre, l’autre ensemble soufflant vers sa deuxième face.

Les feuilles de verre subissant le soufflage peuvent être planes ou bombées. Si elles sont planes, elles peuvent défiler sur un lit de rouleaux parallèles plan et horizontal. Des buses de soufflage d’air sont disposées entre les rouleaux de ce lit pour souffler de l’air de refroidissement vers la face inférieure des feuilles de verre. Des buses placés au-dessus du verre peuvent également souffler de l’air de refroidissement vers la face supérieure des feuilles de verre.

Les feuilles de verre peuvent être bombées puis immédiatement refroidies dans un dispositif de conformation et de refroidissement comprenant une nappe de rouleaux inférieurs et une nappe de rouleaux supérieurs. Le verre porté préalablement à sa température de déformation plastique dans un four est bombé entre les premiers rouleaux supérieurs et inférieurs puis le verre poursuit sa course entre les deux nappes de rouleaux, des buses soufflant entre les rouleaux sur ses deux faces. Ces deux nappes de rouleaux sont éloignées l’une de l’autre de la valeur de l’épaisseur d’une feuille de verre. Ces deux nappes peuvent avoir, vue de côté, un profil courbe ascendant ou descendant. Ainsi, la machine de refroidissement peut comprendre deux nappes de rouleaux entre lesquelles les feuilles de verre circulent et sont bombées et refroidies. La machine de refroidissement est généralement apte à exercer une trempe ou semi-trempe aux feuilles de verre par les jets d’air de ses buses.

Si une trempe ou semi-trempe du verre doit être administré au verre, celui-ci doit arriver à une température comprise entre 500 et 700°C au moment du début du soufflage d’air par les buses.

Le WO2005047198 enseigne le bombage de feuilles de verre au défilé sur une nappe de conformation constitué par des rouleaux permettant leur avancement et disposés selon un trajet à profil en arc de cercle, les feuilles étant bombées dans leur direction d'avancement.

Le WO2014053776 enseigne un rouleau pour l'entrainement de feuilles de verre comprenant une tige métallique préformée selon un profil courbe dans sa longueur et une gaine flexible pouvant tourner autour de la tige. La tige métallique conformée ne tourne pas et c’est la gaine flexible tournant autour de ladite tige qui tourne et entraine les feuilles de verre.

Les EP0346198 et EP1533280 enseignent des paires de rouleaux du type diabolo/tonneau.

Le WO2012072939 enseigne des buses de soufflage d’air pour la trempe ou semi-trempe de feuilles de verre en défilement sur un lit de rouleaux.

Les buses de soufflage d’air sont reliées à des caissons sous pression d’air délivrant de l’air aux buses. Afin de bien contrôler le processus de refroidissement du verre, il est important de pouvoir juger de la performance de chaque buse, notamment pour évaluer l’homogénéité ou hétérogénéité de ce soufflage selon les zones et faces du verre. L’efficacité du soufflage d’une buse peut notamment être évaluée par mesure de la pression d’arrêt de la buse ou par la mesure du coefficient d’échange convectif ou par la mesure du débit d’air. La mesure de pression d’arrêt peut être mesurée en connectant sur l’orifice d’éjection d’air de la buse un tuyau (également appelé « connecteur ») relié à un capteur de pression de sorte que cette connexion empêche l’air de sortir de la buse (d’où l’expression « pression d’arrêt »). La mesure du coefficient d’échange convectif peut être réalisé en plaçant un récepteur de capteur fluxmétrique face à la buse pour recevoir directement son flux. Un tel capteur comprend une plaque métallique en tant que récepteur pour recevoir le jet d’air et le soufflage de l’air par la buse n’est ici pas stoppé, contrairement à ce qu’il advient avec le capteur de pression d’arrêt. La mesure des caractéristiques de soufflage de chaque buse d’un ensemble de buses de soufflage est habituellement particulièrement fastidieuse. En effet, une machine de trempe ou semi-trempe de feuilles en défilement peut comprendre 500 à 3000 et généralement 700 à 2000   buses de soufflage d’air. L’invention facilite cette opération en permettant un déplacement aisé de l’organe d’interface du capteur avec une buse pour pouvoir passer rapidement d’une buse à l’autre. L’organe d’interface fait l’interface entre une buse et un capteur. Le capteur peut être un capteur de pression d’arrêt ou un capteur fluxmétrique ou un capteur de débit d’air ou un capteur de température comme un thermo-couple. Notons qu’un capteur fluxmétrique comprend généralement au moins un thermocouple. L’organe d’interface peut notamment être un connecteur de mesure de pression d’arrêt ou un récepteur de capteur fluxmétrique. Dans le cas d’un capteur de débit d’air, l’organe d’interface peut comprendre une roue à aubes que le débit d’air fait tourner.

Pour le cas de capteurs dont l’organe d’interface n’arrête pas le débit d’air, il est avantageux de munir le support d’organe d’interface d’une plaque simulant une feuille de verre. Cette plaque peut être embarquée sur le support et avoir la même forme et position qu’une feuille de verre passant dans la machine de refroidissement. De la sorte, l’air s’échappant de la buse concernée suit un écoulement proche voir identique à celui qu’il aurait en utilisation normale, c’est-à-dire en refroidissement de feuilles de verre. La mesure réalisée est ainsi mieux représentative de la réalité d’un fonctionnement en utilisation normale. La plaque comprend un orifice laissant passer l’organe d’interface du capteur.

L’invention concerne un dispositif de caractérisation de buses de soufflage d’air d’une machine de refroidissement de feuilles de verre amenées vis-à-vis desdites buses sur une surface de réception, comprenant un capteur apte à mesurer une caractéristique de fonctionnement des buses, un système de déplacement d’un support d’un organe d’interface du capteur, ledit système de déplacement étant apte à positionner l’organe d’interface vis-à-vis de chaque buse. Les deux directions différentes sont généralement orthogonales entre elles. La combinaison de ces deux directions permet de déplacer l’organe d’interface vis-à-vis de chacune des buses d’une zone de buses. Une zone de buses est une zone comprenant toutes les buses de soufflage destinées à souffler vers un même côté des feuilles de verre en défilement. Généralement, la machine de refroidissement comprend une zone de buses destinées à souffler vers une face des feuilles de verre et une autre zone de buses destinées à souffler vers l’autre face des feuilles de verre.

Généralement, les buses sont statiques et montées sur une machine statique, dite machine de refroidissement, et elles délivrent de l’air vers les feuilles de verre alors que celles-ci sont en défilement en face des buses. Le moyen de convoyage du verre amenant les feuilles vis-à-vis des buses forme une surface de réception pour le verre qui est la surface sur laquelle toutes les feuilles défilent. La surface de réception peut être constituée par une nappe de rouleaux. Dans le cas du convoyage des feuilles sur une nappe de rouleaux, les lignes de contact des rouleaux avec le verre forment une surface de réception pour les feuilles de verre. La face inférieure de toutes les feuilles de verre passe par cette surface de réception au cours de leur convoyage sur la nappe de rouleaux. Cette surface de réception peut être plane ou incurvée, selon la forme des rouleaux et de la nappe de rouleaux.

Avantageusement, le système de déplacement est apte à déplacer le support de l’organe d’interface du capteur selon deux directions différentes parallèlement à la surface de réception des feuilles de verre. Ce système de déplacement comprend un moyen de fixation à la machine, un premier système de guidage apte à guider le déplacement du support de l’organe d’interface du capteur dans une première direction parallèlement à la surface de réception, un deuxième système de guidage apte à guider le déplacement du premier système de guidage dans une deuxième direction parallèlement à la surface de réception. Ces deux systèmes de guidage assurent le déplacement possible de l’organe d’interface du capteur dans les deux directions x/y dans une surface parallèle à la surface de réception des feuilles, et ce pour toute la zone de buses concernée, de sorte que l’organe d’interface du capteur peut être positionné vis-à-vis de chaque buse pour en déterminer une caractéristique. Notons que la surface de réception des feuilles de verre peut être plane ou incurvée.

Avantageusement, notamment lorsque la machine à évaluer comprend des buses (première série de buses) soufflant vers une première surface des feuilles et des buses (deuxième série de buses) soufflant vers la deuxième surface des feuilles, le premier système de guidage peut tourner autour d’un axe sensiblement parallèle aux rouleaux de sorte à pouvoir positionner l’organe d’interface du capteur vis-à-vis d’une buse de la première série de buses ou vis-à-vis d’une buse de la deuxième série de buses. L’organe d’interface est ainsi positionné vis-à-vis d’une buse destinée à souffler vers une première face des feuilles de verre ou vis-à-vis d’une buse destinée à souffler vers une deuxième face des feuilles de verre. Bien entendu, les faces des feuilles dont il est question ici sont des faces principales desdites feuilles.

Pour assurer cette rotation à 180°, un arbre sensiblement parallèle aux rouleaux est solidaire du support par une de ses extrémités, son autre extrémité sortant de la zone des buses (en vue de dessus). L’arbre peut être actionnée manuellement par un opérateur. Une manette peut être fixée à cette autre extrémité. De la sorte, un opérateur peut déplacer en x/y l’organe d’interface du capteur ainsi que retourner l’organe d’interface du capteur vers les buses supérieures ou les buses inférieures.

Comme les deux nappes de rouleaux d’un dispositif de conformation à rouleaux ne sont éloignées l’une de l’autre que de la valeur de l’épaisseur d’une feuille de verre en cours de fonctionnement, il est nécessaire que la machine permette l’écartement suffisant de ces deux nappes afin de pouvoir loger entre elles le dispositif de caractérisation selon l’invention.

Le capteur peut être un capteur de pression d’arrêt ou un capteur fluxmétrique ou un capteur de débit d’air ou un capteur de température comme un thermo-couple. Notons qu’un capteur fluxmétrique comprend généralement au moins un thermocouple.

L’organe d’interface du capteur est solidaire d’un support que l’on déplace grâce à l’invention parallèlement à la surface de réception des feuilles de verre. Il est ainsi possible de déplacer l’organe d’interface pour le positionner exactement en face d’une buse. Si nécessaire (notamment dans le cas d’un capteur de pression d’arrêt), l’organe d’interface peut également être déplacé orthogonalement à la surface de réception des feuilles de verre afin de le rapprocher ou de l’éloigner d’une buse. Pour ce faire, le support de l’organe d’interface peut comprendre un moyen de déplacement de l’organe d’interface du capteur permettant de le rapprocher ou de l’éloigner d’une buse. Le moyen de déplacement de l’organe d’interface peut comprendre un engrenage comprenant une crémaillère et une roue dentée. La crémaillère est solidaire de l’organe d’interface et sa direction de translation est orthogonale à la surface de réception. Le support de l’organe d’interface peut comprendre un élément d’engrenage rotatif comme une roue dentée apte à actionner la crémaillère, la rotation de l’élément d’engrenage pouvant être assurée par une tige actionnable par un opérateur hors de la machine. La rotation dans le support de l’élément d’engrenage rotatif commande le déplacement de l’organe d’interface en direction orthogonale à la surface de réception des feuilles. Une tige est fixée par une de ses extrémités à l’élément d’engrenage rotatif et dans son axe de rotation. L’autre extrémité de la tige sort de la zone de buses et peut être actionnée en rotation par un opérateur hors de la machine afin de rapprocher ou éloigner l’organe d’interface d’une buse. Avantageusement, l’arbre permettant de tourner le support à 180° est un tube creux et contient la tige libre en rotation par rapport à l’arbre. L’extrémité de la tige peut donc sortir de l’extrémité de l’arbre hors de la zone de buses, ce qui permet à un opérateur de commander rapidement le dispositif selon l’invention soit en tournant l’arbre, soit en tournant la tige. Si une poignée est prévue pour actionner l’arbre en rotation, une molette placée au niveau de la poignée peut être prévue pour actionner la tige en rotation.

Le dispositif selon l’invention offre les trois degrés de liberté à l’organe d’interface : en x et y parallèlement à la surface de réception du verre (deux degrés de liberté : x et y) et en z orthogonalement à cette surface. La rotation du support de l’organe d’interface obtenu par la rotation du premier système de guidage offre un 4^èmedegré de liberté à celui-ci.

Le capteur peut être embarqué sur le support ou se trouver en dehors du support et même en dehors de la machine de refroidissement. Dans tous les cas l’organe d’interface est relié au capteur par un organe de liaison adapté. Le capteur délivre généralement un signal électrique acheminé à un dispositif d’acquisition électronique situé généralement en dehors de la machine de refroidissement.

Si le capteur est un capteur de pression d’arrêt, il convient que son organe d’interface puisse être connecté de façon étanche à une buse. Dans ce cas, l’organe d’interface comprend avantageusement un embout apte à le connecter de façon étanche à chaque buse. Notamment, l’embout peut être en un matériau du type élastomère apte à se déformer pour se connecter de façon étanche à une buse lorsqu’il est poussé contre la buse.

La figure 1 illustre schématiquement vue de côté une machine de bombage et de trempe de feuilles de verre. Les feuilles planes 1 sont chauffées dans un four 2 à leur température de déformation plastique. Les feuilles sont convoyées les unes derrière les autres par une nappe plane et horizontale de rouleaux 3 dans le four, ladite nappe étant suivie dans la machine de bombage/trempe par deux nappes superposées de rouleaux, une nappe supérieure 4 et une nappe inférieure 5 formant un ensemble de conformation à profil ascendant vue de côté de sorte à bomber les feuilles 6 dans la direction de convoyage 7. La ligne virtuelle 11 est la surface de réception des feuilles de verre. Les feuilles de verre sont chauffées à leur température de déformation plastique dans le four, puis sortent du four, puis sont bombées dès l’entrée dans la machine de bombage/trempe. Dans cette machine, elles subissent un refroidissement par des jets d’air envoyées par deux séries de buses 8, une première série disposée au-dessus des feuilles et une deuxième série disposée au-dessous des feuilles. Les caissons 9 et 10 contiennent de l’air comprimé et délivrent de l’air aux buses 8.

De la figure 2 à la figure 4, un dispositif selon l’invention est décrit et des numéros de référence identiques sont utilisés pour identifier des éléments identiques.

La figure 2 illustre schématiquement un dispositif selon l’invention pour la caractérisation de buses de soufflage d’air d’une machine telle que celle représentée vue de côté sur la figure 1. On distingue des rouleaux de convoyage 20 formant une nappe inférieure de convoyage. Ces rouleaux entrent au contact des feuilles de verre par une ligne virtuelle 27 (indiquée par une ligne virtuelle sur une partie de deux rouleaux seulement) formant la surface de réception des feuilles de verre. Entre ces rouleaux est disposée une rangée de buses 21 de soufflage d’air aptes à souffler de l’air vers la face inférieure des feuilles. Ces buses font partie d’une série de buses placées du côté inférieur de la machine. Bien entendu, d’autres rouleaux assurent la continuité de la nappe inférieure de convoyage et d’autres rangées de buses entre ces rouleaux assurent la poursuite du refroidissement. De même, il faut imaginer une nappe de rouleaux supérieure avec des rangées de buses de soufflage d’air entre ces rouleaux (série de buses du côté supérieur de la machine). Tous ces éléments ont été volontairement omis afin de simplifier la représentation de la figure. La machine est telle qu’il est possible d’écarter la nappe de rouleaux supérieurs et la nappe de rouleaux inférieurs afin de placer le dispositif selon l’invention entre elles ou vis-à-vis de l’une de ces nappes. On distingue, en tant qu’organe d’interface d’un capteur de pression, un connecteur 22 pouvant être connecté à une buse. La structure de cet organe d’interface est plus détaillée sur la figure 4. Une fois connecté à une buse, ce connecteur empêche l’air de s’échapper de la buse. Il est relié via un tuyau flexible (non représenté) à un capteur de pression (non représenté). Le tuyau flexible communique au capteur la pression dans la buse. Sur la figure, le point d’admission du connecteur 22 est dirigé vers le haut et il est donc en position afin de prendre une mesure sur une buse soufflant vers le bas vers la face supérieure du verre. Le connecteur 22 est solidaire d’un support 23 pouvant être déplacé selon deux directions x et y différentes grâce à un système de déplacement. Ce système de déplacement comprend un moyen de fixation comprenant deux flasques 24 et 25 pouvant être fixées sur la machine de part et d’autre de la zone de soufflage par les buses. Un premier système de guidage comprenant des rail 28 et 29 permet de déplacer le support 23 dans une première direction (y) parallèlement aux rouleaux et parallèlement à la surface de réception contenant les lignes 27. Les rails 28 et 29 sont reliées ensemble par des plaques 30 et 31, les éléments 28, 29, 30 et 31 formant un cadre à l’intérieur duquel le support 23 est apte à être déplacé selon la direction y. Les plaques 30 et 31 sont guidées respectivement sur les flasques 25 et 24. Ce cadre constitue le premier système de guidage du support de l’organe d’interface du capteur, en l’occurrence ici un connecteur. Le support 23 peut être déplacé en (y) grâce à un arbre 32 auquel il est relié, cet arbre étant parallèle aux rouleaux et traversant la flasque 24 au travers d’une rainure traversante 35. Une poignée 33 reliée à l’extrémité de l’arbre permet de pousser ou tirer le support pour le déplacer en (y). L’autre flasque 25 contient aussi une rainure traversante 34. Une roulette (non représentée) fixée à la plaque 30 traverse cette rainure, ce qui assure le maintien de la plaque 30, comme le passage de l’arbre 32 au travers de la rainure 35 permet le maintien de la plaque 31. Les rainures 34 et 35 forment un deuxième système de guidage apte à guider le déplacement du premier système de guidage dans une deuxième direction (x) parallèlement à la surface de réception. Les directions x et y sont ici orthogonales entre elles. Le déplacement en direction x peut également être assuré par manipulation de la manette 33. Ainsi, la manipulation de la manette permet de déplacer le connecteur 22 selon les axes x et y pour le positionner vis-à-vis de n’importe quelle buse. La manette peut également être retourné autour de l’axe de l’arbre 32 (voir flèche 36) afin de donner accès au connecteur 22 à la série de buses du côté supérieur comme à la série de buses du côté inférieur. Ce retournement par la manette fait se retourner le cadre comprenant les éléments 28, 29, 30 et 31 à l’intérieur duquel le support 23 est apte à être déplacé. L’arbre 32 contient une tige 37 pouvant être tournée indépendamment de l’arbre 32 grâce à la molette 38 située au niveau de la poignée 33. La rotation de cette molette actionne en effet, par l’intermédiaire d’un cardan 46 (voir figures 3 et 4) un engrenage dans le support 23 provoquant un déplacement du connecteur 22 en direction z perpendiculairement à la surface de réception des feuilles de verre. Cela permet de rapprocher ou d’éloigner le connecteur 22 d’une buse, et notamment de connecter ce connecteur à la buse.

La figure 3 est un agrandissement de la vue rectangulaire sur le support 23 de la figure 2 et de la vue rectangulaire sur la manette 33 de la figure 2. L’engrenage comprend ici une roue dentée 39 dont l’axe de rotation est parallèle à celui de la tige 37, cette roue dentée agissant sur la crémaillère 40 formée sur le connecteur 22, de sorte que la direction de translation de la crémaillère 40 soit la direction z.

La figure 4 représente l’engrenage apte à déplacer un connecteur 22 en direction (z) vis-à-vis d’une buse 41. L’engrenage comprend la roue dentée 39 actionnable en rotation par la tige 37. La roue dentée actionne la translation de la crémaillère 40 solidaire du connecteur 22. La rotation de la tige 37 permet donc de rapprocher ou d’éloigner le connecteur 22 de la buse 41. La rotation de la tige 37 est communiquée à la roue dentée 39 par le cardan 46. Le connecteur 22 comprend un embout 42 souple, pouvant être en élastomère, qui se déforme lorsqu’il vient au contact de la buse 41. L’embout rentre dans la buse 41 dont l’extrémité appuie sur l’épaulement 43 et déforme ce dernier, ce qui mène à une connexion étanche entre le connecteur 22 et la buse 41. Le flux d’air de la buse est stoppé par la connexion du connecteur du capteur de pression et l’on peut alors mesurer la pression d’arrêt de la buse. La pression d’arrêt de l’air dans la buse est communiquée depuis le connecteur 22 vers le capteur de pression (non représenté) via un tuyau flexible 45 en prise directe avec le connecteur 22. La partie 44 du connecteur est en un matériau plus rigide que l’embout 42.

Claims (9)

1. Dispositif de caractérisation de buses de soufflage d’air d’une machine de refroidissement de feuilles de verre amenées vis-à-vis desdites buses sur une surface de réception, comprenant
   - un capteur apte à mesurer une caractéristique de fonctionnement des buses,
   - un support d’un organe d’interface du capteur,
   - un système de déplacement du support d’un organe d’interface du capteur,
   ledit système de déplacement étant apte à positionner l’organe d’interface vis-à-vis de chaque buse.
2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de déplacement est apte à déplacer le support de l’organe d’interface du capteur selon deux directions différentes parallèlement à la surface de réception des feuilles de verre.
3. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de déplacement comprend un moyen de fixation à la machine, un premier système de guidage apte à guider le déplacement du support de l’organe d’interface du capteur dans une première direction parallèlement à la surface de réception, un deuxième système de guidage apte à guider le déplacement du premier système de guidage dans une deuxième direction parallèlement à la surface de réception.
4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface de réception de la machine est constituée par une nappe de rouleaux, le premier système de guidage pouvant tourner autour d’un axe sensiblement parallèle aux rouleaux de sorte à pouvoir positionner l’organe d’interface du capteur vis-à-vis d’une buse destinée à souffler vers une première face principale des feuilles de verre ou vis-à-vis d’une buse destinée à souffler vers une deuxième face principale des feuilles de verre.
5. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support de l’organe d’interface du capteur comprend un moyen de déplacement de l’organe d’interface du capteur permettant de le rapprocher ou de l’éloigner d’une buse.
6. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de déplacement de l’organe d’interface du capteur comprend une crémaillère solidaire dudit organe dont la direction de translation est orthogonale à la surface de réception, le support dudit organe comprenant un élément d’engrenage rotatif apte à actionner la crémaillère, la rotation de l’élément d’engrenage pouvant être assurée par une tige actionnable par un opérateur hors de la machine.
7. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur est un capteur de mesure de pression d’arrêt, son organe d’interface comprenant un embout apte à le connecter de façon étanche à chaque buse.
8. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’embout est en élastomère apte à se déformer lorsqu’il est poussé contre une buse.
9. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le capteur est un capteur fluxmétrique ou un capteur de débit d’air.