LU84622A1 - Trempe thermique du verre - Google Patents

Description

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Trempe thermique du verre»

La présente invention concerne la trempe thermique du verre et plus particulièrement, un procédé et un appareil destinés à la trempe ther— 5 inique du. verre et dans lesquels du verre chaud est soumis à un refroidissement brusque avec une matière en particules·

Traditionnellement, on a effectué la trempe thermique du verre en dirigeant de l,air froid sur 10 les surfaces du verre chauffé. Les tentatives entre prises en vue d1accroître le degré de trempe en augmentant le débit d’air de refroidissement n’ont pas toujours été acceptables à l’échelle commerciale en raison des détériorations mécaniques des surfaces en 15 verre, ces détériorations donnant lieu à des défauts optiques ne permettant pas d’utiliser les feuilles de verre trempé pour les fenêtres des véhicules à moteur.

On a également proposé de diriger, contre les surfaces du verre chaud, un liquidé de refroidis-20 sement brusque sous forme de jets ou d’une pulvérisa tion, comme décrit dans les brevets britanniques n° 441.017, 449.602 et 449.864.

On a également proposé d’utiliser, comme e milieu de trempe, une suspension d’une matière en 25 particules dans unécoulement gazeux. Le brevet des

Etats-Unis d’Amérique n° 3.423.198 se rapporte à l’utilisation d’une suspension gazeuse d’un polymère organique en particules, en particulier, de caoutchouc silicone ou de polyfluorocarbone. Dans le brevet des 30 Etats-Unis d’Amérique n° 3.764.403) on décrit la mise en contact du verre chaud avec une neige d’anhydride carbonique sub'limable.

Un objet principal de la présente invention est de fournir un procédé et un appareil perfectionnés 35 pour la trempe thermique du verre en améliorant le /1- 2 réglage de la mobilité d’une matière en particules qui est dirigée sur les surfaces du verre.

Suivant l’invention, on prévoit un appareil pour la trempe thermique du verre en soumettant un 5 article en verre chaud à un refroidissement brusque avec une matière en particules, cet appareil étant caractérisé en ce qu’il comporte un élément destiné I à contenir une masse d’une matière en particules aé rées en mouvement, ainsi qu’un élément d’extraction ' 10 de gaz situé dans une.zone de cette masse à travers laquelle on doit engendrer un écoulement d’une matière en particules vers le verre.

De préférence, cet appareil est caractérisé en ce qu’il comporte un élément destiné à contenir une 15 reserve de matière en particules, un élément d’alimen tation et d’extraction de gaz relié à l’élément précité, ainsi qu'un élément en vue de régler cet élément d’alimentation et d’extraction de gaz tfe façon à régler sélectivement le mouvement de la matière en 20 particules et- amorcer ainsiun écoulement de cette der nière vers le verre, tout en maintenant cet écoulement pendant un laps de temps suffisant pour créer des contraintes de trempe dans le verre.

L’élément destiné à contenir une masse“ 25 d’une matière en particules peut être un réservoir d’alimentation comportant une sortie pour l'écoulement précité, tandis que l’élément d’alimentation et d’extraction de gaz peut comporter au moins un tube poreux situé dans la zone de la sortie du réservoir 30 d’alimentation et relié, via un élément à soupape, à des canalisations maîtresses d’alimentation et d’ex-* traction de gaz.

Dans la forme de réalisation préférée, la sortie du réservoir d’alimentation est reliée à tir.

35 conduit d’alimentation comportant une rangée d’ajuta- L· • t i 3 ges en vue de projeter des courants de particules aérées et très serrées vers le verre, ce réservoir étant localisé de façon à assurer une colonne de pression efficace pour 11alimentation de particules, 5 .des tubes poreux prévus pour l’extraction et l’ali mentation du gaz étant situés dans le conduit d’alimentation à proximité des entrées des ajutages·

Une forme de réalisation préférée de l’appareil comprend un élément à soupape reliant chaque 10 tube poreux à une canalisation maîtresse d’alimentation de gaz et à une canalisation maîtresse d’extraction de gaz, de même que des minuteries reliées à cet élément à soupape afin de contrôler la séquence de branchement de l’alimentation et de IJ extraction de 15 gaz respectivement vers et hors des tubes poreux.

En outre, au moins un tube poreux peut être situé dans la zone d’entrée du conduit d’alimentation et il peut être relié, par une soupape, à la canalisation maîtresse d’extraction de gaz, une minu-20 terie pouvant être reliée à cette soupape afin de contrôler le branchement de l’extraction de gaz, contrôlant ainsi l'écoulement de la matière en particules à partir du réservoir d’alimentation.

Lors de la trempe d’une feuille de verre 25 suspendue, l’appareil peut comporter deux conduit-s d’alimentation pourvus chacun d’une rangée d’ajutages définissant, entre leurs extrémités de sortie, un espace de traitement pour la feuille de verre suspen- w due, deux réservoirs étant reliés respectivement à ces 30 conduits d’alimentation.

L * invention concerne également un procédé Λ de trempe thermique du verre, procédé dans lequel on soumet un article en verre chaud à un refroidissement brusque avec une matière en particules, caractérisé en 35 ce qu’on règle sélectivement la mobilité de la matière L· t ' ί i , . ; 4 en particules afin d’ amorcer un écoulement de cette dernière vers le verre et de maintenir cet écoulement pendant un laps de temps suffisant pour amorcer des contraintes de trempe dans le verre.

5 L’invention consiste également à contrôler l’écoulement d’une matière en particules aérées et mobiles à partir d’une réserve en extrayant du gaz d’une zone de cette réserve à travers laquelle l’écou-lement doit être engendré afin de comprimer cette 10 matière dans cette zone et d’empêcher l’écoulement.

- i Un procédé préféré consiste à aérer une masse d’une matière en particules pour alimenterl’écou-’ lement tout en extrayant du gaz d’une zone de sortie de cette -masse afin de comprimer cette matière et 15 empêcher 1’écoulement, l’écoulement de la matière en particules aérées étant amorcé en passant d’une extraction de gaz hors de cette zone de sortie à une alimentation de gaz vers cette dernière.

Le gaz peut être introduit dans l’écoulement 20 en aval de la zone précitée afin de régler la pression d’écoulement.

Une méthode opératoire consiste à engendrer cet écoulement vers le verre sous forme de plusieurs courants de particules aérées et très serrées, 25 puis régler la pression du gaz introduit dans l’écoulement afin de projeter les courants précités vers une surface du verre à une vitesse garantissant le maintien de l’intégrité de chaque courant sur sa trajectoire vers la surface du verre.

30 Lors de la trempe thermique d’une feuille de verre, cette dernière peut être posée verticalement, tandis que les courants de particules sont dirigés vers les deux surfaces du verre.

Les courants de particules peuvent être 35 projetés à partir de rangées verticales d’ajutages.

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5 ί ι

De préférence, chaque rangée d’ajutages est alimentée par un écoulement d’une masse descendante d’une matière en particules aérées, le gaz est introduit dans cet écoulement à proximité des ajutages, tandis 5 qu’on règle la hauteur de la masse de matière située au-dessus des ajutages et la pression de cette alimentation de gaz afin de régler la vitesse de projection des courants vers le verre.

La réserve de matière peut être une colonne 10 d’une matière en particules, un gaz étant extrait ^ d’une zone située au fond de cette colonne afin d’em- '•V.

pêcher l’écoulement de la matière en particules hors : de celle-ci, ce gaz étant ensuite amené à cette zone afin de contrôler l’écoulement de la matière en parti- *· $ 15 cules hors de cette colonne.

Ce procédé peut également être caractérisé en ce qu’il consiste à introduire un gaz dans chaque écoulement à plusieurs endroits qui sont espacés verticalement l’un de l’autre près des ajutages, passer de l’alimen-20 tation à l’extraction du gaz à ces endroits afin d’arrêter l’écoulement à la fin d’une opération de trempe et ensuite passer à l'alimentation de gaz vers ces endroits afin d'amorcer la projection des courants de particules vers la feuille de verre suivante qui 25 doit être trempée.

Le passage à l'alimentation de gaz vers ces endroits peut être minuté sélectivement et peut com-^ mencer à l’endroit occupant la position inférieure extrême.

30 Ce procédé peut également consister à em pêcher l’écoulement de la matière’en particules hors de la réserve précitée en extrayant le gaz hors d'une zone de sortie située juste au-dessus de la rangée d’ajutages.

/ /\ 6 î · L'invention concerne également du verre soumis à une trempe thermique et obtenu par le procédé de 1'invention.

On décrira à présent certaines formes de 5 réalisation de l'invention à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une élévation latérale et partiellement en coupe d'une forme de réalisation de l'appareil suivant l'invention pour la trempe thermi— 10 que de feuilles de verre } v la figure 2 est une élévation de face et partiellement en coupe de l'appareil illustré en figure 1 ; la figure 3 est une vue en plan par le som-15 met de l'appareil illustré dans les figures 1 et 2 ; la figure 4 est une coupe verticale schématique d'une autre forme de réalisation de l'appareil utilisé pour la mise en oeuvre de l'invention ; la figure 5 est une coupe verticale schéma-20 tique d'une autre forme de réalisation de l'appareil suivant l'invention pour la trempe thermique d'une feuille de verre disposée horizontalement ; la figure 6 est une vue semblable à celle î de la figure 13 illustrant une modification de l*"âp— 25 pareil représenté dans cette dernière et comprenant; un lit de refroidissement brusque fluidisé par un gaz* et

Ila figure 7 est une élévation latérale et partiellement en coupe d'une autre forme de réalisa-30 tion de l'appareil suivant l'invention.

En se référant aux figures 1 à 3j une feuille de verre 1 à base de soude, de chaux; et de silice qui, dans la forme de réalisation illustrée, . a une forme rectangulaire, mais pourrait être déccvpée 35 à la forme d'un pare-brise, d'une vitre latérale et.

7 d'une lunette arrière d'un véhicule à moteur, est suspendue de la manière habituelle par des morailles 2 au moyen d'un système de suspension 3 descendant d'une barre à morailles 4· La barre à morailles 4 5 est suspendue à des câbles 5 venant d'un système de levage 6 de type classique qui est monté au-dessus de la toiture d'un four vertical de construction habituelle qui est indiqué d'une manière générale par le ^ chiffre de référence 7· Les câbles de levage 5 10 passent à travers des manchons 8 prévus dans la toi-iUr. ‘s ture du four 7* toiture à travers laquelle s'étendent également des rails de guidage verticaux 9 sur lesquels voyage la barre à morailles 4· Au fond du four 7, est formée·une embouchure ouverte 10 qui peut “ j 15 être fermée par des portes 11 actionnées hydraulique ment. Le four est monté sur une plate-forme 12 au-dessus de laquelle se trouve une ossature 13 supportant le système de levage 6.

La plate-forme 12 est montée sur le sommet 20 d'une ossature verticale 14 s'étendant vers le haut à partir du sol 15.

Deux conduits verticaux d'alimentation 28 et 29 comportent chacun une rangée d'ajutages 30 et * 31 respectivement ressortant en saillie vers l'inté- 25 rieur à partir des faces frontales des conduits 28 et 29· Ces conduits 28 et 29 sont montés sur l'ossature 14 et un espace de traitement pour la feuille de verre m'. 1 est défini entre les extrémités de sortie des aju tages. Les ajutages 30 et 31 de chaque rangée sont * 30 disposés en une configuration en "cinq de domino" s'étendant à partir de la face verticale intérieure des conduits d'alimentation respectifs 28 et 293 lesquels ont une section transversale rectangulaire et . s * étendent verticalement vers le bas à partir des 35 extrémités de sortie de glissières pneumatiques indi— L· 8 i l T t viduelles 32 et 33 partant du fond des réservoirs verticaux 34 et 35 renfermant des colonnes de matière en particules qui doit être acheminée en un état aéré aux ajutages 30 et 31. La glissière pneumatique 32 a 5 un fond poreux indiqué en 36 et à travers lequel de l’air est amené à partir d’une chambre de tranquillisation 37· De l’air comprimé est amené à cette chambre de tranquillisation 37 à partir d’une canalisa— ^ tion maîtresse d’air comprimé 38 via un régulateur de 10 pression 39· Près du fond du'réservoir 34j de l’air est acheminé par un tube de projection poreux 40 afin d’aérer et de déplacer la matière en particules se trouvant dans ce réservoir 34« Ce tube 4 O est relié à la canalisation maîtresse d’atir comprimé 38 via un 15 régulateur de pression 41. De la même manière, de l’air comprimé venant de la canalisation maîtresse 38 est acheminé à partir d’une chambre de tranquillisation 42 à travers le fond poreux 43 de la glissière pneumatique 333 ainsi qu’à un tube de projection po-20 reux 44 près du fond du réservoir 35.

Ainsi qu’on le décrira ci-après, on prévoit un système transporteur de recyclage afin de maintenir une masse de matière en particules au sommet du réservoir 34 où les particules tombent à travers un 25 fin filtre 45. La chute de la matière en particules à travers le réservoir vertical entraîne l’air à partir du sommet de ce dernier et, conjointement avec l’air venant de la glissière 32, cet air entraîné aère efficacement les particules contenues dans le 30 réservoir, si bien que ces particules se déplacent et peuvent s’écouler vers le bas à la manière d’un fluide. Cet effet est favorisé par 1’alimentation d’air sous pression réglée à travers le tube de projection 40 prévu au fond du réservoir 34, ainsi qu’à 35 travers le fond poreux 36 de la glissière pneumatique / /L- t ; 9 32, établissant ainsi un système d'aération équilibré assurant la fluidité des particules qui s’écoulent au moment voulu dans 1 * extrémité supérieure du conduit d'alimentation vertical 28.

5 En fait, la hauteur du niveau superficiel habituel 46 de la colonne de matière en particules dans le réservoir vertical 34 au-dessus des ajutages 30 engendre une colonne de pression dans l’alimenta— ^ tion des particules vers ces ajutages 30. Avec n'im- 10 porte quelle rangée particulière d'ajutages, cette colonne de pression contribue à régler la vitesse à laquelle les courants de particules aérées et très serrées sont projetés des ajutages 30 vers le verre devant être trempé.

15 La rangée opposée d’ajutages 31 est alimen tée de la même manière par un écoulement d’une matière en particules aérées venant du conduit vertical 29 s’étendant vers le bas à partir de la glissière pneumatique 33 partant du fond du réservoir 35· Un fin 20 filtre 47 est prévu au sommet du réservoir 35 et le niveau superficiel habituel de la colonne de matière en particules contenue dans le réservoir 35 est indiqué en 48·

Dans chacun des conduits verticaux d’ali-25 mentation 28 et 29, sont prévus plusieurs tubes poreux d’alimentation de gaz 49? par exemple, en métal fritté poreux. Ces tubes 49 s’étendent horizontalement en travers des conduits, derrière et près des ajutages et ils sont verticalement équidistants en 30 plusieurs endroits dans chaque conduit. Ces tubes 49 peuvent être réglés horizontalement vers et à l’écart des entrées des ajutages. A 1’extérieur du conduit dans lequel il est situé, chaque tube 49 est relié, par une de ses extrémités, à une soupape de permuta— 35 tion 50 telle qu’une soupape à tiroir, comportant une /Un * t ; 10 première entrée reliée, via un régulateur de pression 51, à la canalisation maîtresse d’air comprimé 38, ainsi qu’une deuxième entrée reliée à une canalisation maîtresse de vide 52. Le fonctionnement de cette sou— 5 pape à tiroir est commandé par une minuterie 53·

Dans la forme de réalisation illustrée, on prévoit six tubes poreux 49 et les minuteries 53 sont commandées par un appareil électronique de contrôle ^ séquentiel de type connu qui commande une séquence de 10 branchement de l’alimentation de gaz de la canalisation maîtresse 38 aux tubes et de l’extraction de gaz de ces tubes vers la canalisation maîtresse de ' vide 52. -

Lorsque les tubes 49 sont reliés à la ca— 15 nalisation maîtresse d’alimentation d’air comprimé 38 par les soupapes 50, l’air s’infiltrant à travers les tubes 49 constitue une alimentation d’air supplémentaire dans la masse de particules aérées descendant dans les conduits verticaux. La pression régnant • 20 dans les particules aérées aux entrées des ajutages est déterminée à la fois par la hauteur de chaque lit d’alimentation, désignée par les niveaux superficiels 46 et 48 des colonnes de matière en particules, et par la pression réglée des alimentations d’air branchées 25 vers les tubes 49 installés dans chacun des conduits 28 et 29s déterminant ainsi la vitesse à laquelle les courants de particules aérées et très serrées sont projetés des ajutages 30 et 31 vers les surfaces d’une feuille de verre lorsque celle-ci est suspendue dans 30 l’espace de traitement ménagé entre ces ajutages 30 et 31. ' '7

Un tube poreux 54 est situé au sommet de chacun des conduits d’alimentation 28 et 29, c’est-à-dire dans la zone où l’écoulement de matière en parti— 35 cules pénètre dans chaque conduit. Chaque tube 54

U

t ! 11 est relié, par une soupape de permutation à tiroir 55, à la canalisation maîtresse d’air comprimé 38 et à la canalisation maîtresse de vide 52· La soupape 55 est commandée par une minuterie 56.

5 A chacun des réservoirs 34 et 353 est asso cié un transporteur vertical à disques 57 et 58 respectivement. Le transporteur 57 s’étend vers le haut à partir d’une trémie 59 en direction d’une sortie 60 - qui est située au-dessus du sommet ouvert du réservoir 10 34. La trémie 59 est située en dessous de l’extrémité - > de décharge d’une glissière pneumatique 61 qui est fixée sous un léger angle par rapport à l’horizontale et qui est espacée d’un côté d’une cuve collectrice 62 pour recevoir la matière en particules débordant 15 par-dessus un bord latéral supérieur 63 de cette cuve 62. Le transporteur 58 s’étend vers le haut à partir d’une trémie 64 en direction d’une sortie 65 qui est située au-dessus du sommet du réservoir 35· Cette trémie 64 est située en dessous de l’extrémité de 20 décharge d’une glissière pneumatique 66 qui est éga lement montée sous un léger angle (comme indiqué en figure l) pour recevoir la matière en particules débordant par-dessus l’autre bord latéral supérieur 63 de la cuve 62.

25 Les trémies 59 et 64 comportent des filtres à grosses mailles 67 et 68 à travers lesquels la matière en particules tombe à partir des extrémités de ^ décharge des glissières pneumatiques 61 et 66.

On décrira à présent le cycle opératoire 30 prévu pour la trempe thermique d’une feuille de verre.

Au départ, on règle les alimentations d’air comprimé vers les tubes poreux 40 et 44 au fond des réservoirs 34 et 35, ainsi que vers les glissières pneumatiques 32 et 33. De la sorte, des réserves 35 d’une matière en particules aérées sont maintenues

L

£ \ 12 en un état de disponibilité dans les réservoirs 34 et 35· Le vide est branché vers les tubes poreux 49 et 54· L'extraction du gaz par les tubes 54 comprime ! efficacement la matière en particules se trouvant ! 5 dans la zone des sorties des glissières pneumatiques 32 et 33 en empêchant l'écoulement de la matière en particules hors des masses en mouvement se trouvant dans les réservoirs. L'extraction du gaz par les tubes ¢. 49 empêche toute tendance de la matière en particules 10 à ruisseler à travers les ajutages 30 et 31· ' Les portes 11 installées au fond du four sont ouvertes et la barre à morailles 4 est abaissée par le système de levage de telle sorte que la feuille de verre 1 qui doit être trempée, puisse être sus— 15 pendue aux morailles.

Le système de levage 6 est alors actionné pour élever la barre à morailles dans le four dans la position illustrée dans les figures 1 et 2, puis les portes 11 du four sont fermées. Le verre séjourne 20 dans le four pendant un laps de temps suffisant pour chauffer la feuille à une température voisine de son-point de ramollissement se situant, par exemple, entre 620 et 680°C et ce, par rayonnement à partir de dispositifs de chauffage électriques installés dans les 25 parois du four. Lorsque la feuille de verre a atteint une température désirée, les portes installées au fond du four s'ouvrent et la feuille de verre est abaissée rapidement à une vitesse constante dans l'espace de ψψ, traitement vertical ménagé entre les ajutages 30 et 30 31 · Un mécanisme de freinage dynamique prévu dans le système de levage 6 assure une décélération rapide lohsque la feuille de verre atteint la position illustrée en traits discontinus dans les figures 1 et 2 ^ entre les rangées d'aj'utages 30 et 31.

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Lorsqu’on doit fabriquer des feuilles cintrées de verre trempé, on peut installer des matrices de cintrage de façon connue entre le four et l’espace de traitement, La feuille de verre chaud 5 est tout d’abord abaissée dans une position située entre les matrices de cintrage que l’on fait ensuite avancer pour les refermer sur la feuille de verre qui est alors cintrée. Ensuite, on rétracte les matrices - et on abaisse la feuille de verre dans l’espace de 10 traitement.

- En variante ou en outre* on peut adopter la technique de suspension décrite dans GB-A 2,038.312 soit pour faciliter le cintrage lorsqu’on utilise des matrices de cintrage, soit pour effectuer le cintrage 15 de la feuille de verre suspendue.

Lorsque la feuille de verre est fixe dans l’espace de traitement, les minuteries 56 actionnent les soupapes de permutation 55 qui branchent les tubes 54 de l’alimentation de vide vers l’alimentation 20 d’air comprimé. En même temps, les minuteries 53 associées aux tubes inférieurs extrêmes 49 font passer les soupapes de permutation inférieures extrêmes 50 de l’alimentation de vide vers l’alimentation d’air comprimé et l’aération de la matière stagnante 25 en particules se trouvant au fond des conduits 28 et 29 commence. La séquence de branchement se poursuit pour brancher rapidement les autres soupapes 50 vers la canalisation maîtresse d’air comprimé 38.

J*· .

XI se produit instantanément une mise en 30 mouvement de la matière en particules dans les con— £ -, duits 28 et 29 et, étant donné que l’écoulement de la ôiatière en particules aérées à partir des réservoirs 34 et 35 n'est plus obstrué par l'extraction de gaz via des tubes 543 la colonne de pression subsistant 35 dans les réservoirs 34 et 35 entre immédiatement en 14 jeu et la projection de courants de particules aérées et très serrées est amorcée à partir des rangées d’ajutages en direction des surfaces de la feuille de verre, 5 La colonne de pression effective déterminée par la hauteur de la masse descendante de particules dans les réservoirs verticaux 34 et 35> ainsi que par la pression de l’air acheminé via les tubes poreux ç, 49 détermine la pression dans les conduits d’alimen- 10 tation verticaux 28 et 29 juste derrière les rangées - ' d’ajutages 30 et 31. Des courants de particules / aérées et très serrées sont ainsi projetés des aju tages 30 et 31 vers les surfaces du verre dans l’espace de traitement à une vitesse garantissant le maintien 15 de l’intégrité de chaque courant dans sa trajectoire vers le verre.

L’excès de matière en particules déborde par-dessus les bords latéraux 63 et 67 de la cuve 62, pour descendre ensuite le long de goulottes et parve-- 20 nir sur les glissières pneumatiques 6l et 66 d’où cette matière est distribuée dans les trémies 59 et 64 > pour être ensuite recyclée au sommet des réservoirs 34 et 35 par les transporteurs 57 et 58. Immédiatement après que l’écoulement est amorcé, le réapprovisionne-25 ment en matière en particules dans les réservoirs 34 et 35 maintient la hauteur des lits d'alimentation à peu près aux niveaux superficiels statiques indiqués en 46 et 48.

Au terme d’une période de trempe au cours 30 de laquelle la feuille de verre est refroidie à une température nettement inférieure'à son point de défor-e mation permanente, tandis que des contraintes de trempe se créent à mesure que le refroidissement du verre vers la température ambiante se poursuit, la commande 35 des minuteries 53 et 56 amène ces dernières à brancher •L-- 15 les soupapes 50 et 55 vers la canalisation de vide, obstruant ainsi l’écoulement vers les ajutages en comprimant la matière en particules dans les conduits 28 et 29 derrière les ajutages, ainsi qu’en comprimant 5 la matière dans la zone de la sortie de chacune des glissières pneumatiques.

Les réserves de la matière aérée se trouvant dans les réservoirs restent en mouvement. Lorsque ç- l’extraction du gaz via les tubes 54 a établi une 10 obstruction à l’écoulement de la matière aérée hors ' des glissières pneumatiques, on pourrait prévoir un système en vue de mettre les tubes 49 en communication avec l’atmosphère si la matière, qui est alors stagnante dans les conduits 28 et 29, ne manifeste 15 aucune tendance à ruisseler à travers les ajutages inférieurs des rangées.

Un facteur qui, ainsi qu’on l’a constaté, influence le degré de trempe provoqué dans le verre, est la fraction de vide de chaque courant de particu-20 les, cette fraction étant définie ci-après et se si tuant, de préférence, dans l’intervalle de 0,9 à 0,4·

La pression effective régnant aux entrées des ajutages et, partant, la vitesse à laquelle les courants de particules aérées et très serrées sont éjectés 25 hors des ajutages, sont calculées de façon à préserver l’intégrité de chaque courant sur sa trajectoire en direction de la surface de verre, avec la fraction de vide requise.

En conséquence, les facteurs de contrôle 30 principaux sont la hauteur des lits d’alimentation de la matière en particules aérées, la pression du gaz s’échappant des tubes poreux 49 dans les conduits verticaux 28 et 29, le temps pendant lequel les jets agissent, ainsi que la géométrie des ajutages et 35 de leurs rangées.

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On peut faire varier indépendamment l’une de l’autre les quantités d’air acheminées aux tubes individuels 49 (comme illustré) ou à des paires de ces tubes, ce qui permet d’effectuer un réglage indé-5 pendant du débit de la matière en particules à trave:« des parties de rangées d’ajutages, permettant ainsi de maintenir l’uniformité du refroidissement brusque.

Dans un système d’appareil prévu pour la trempe de feuilles de verre, la longueur de chacun 10 des ajutages des rangées 30 et 31 est de 30 mm, tan dit - " que l’alésage de chaque ajutage est de 3 mm. Les ajutages sont disposés en une rangée en "cinq de domino" avec un écartement de 20 mm x 20 mm. Chaque rangée -d’ajutages -occupe un espace de 1010 -mm-x 620 um “ i 15 et chaque rangée comporte 3*200 ajutages. La distance entre les extrémités des ajutages des deux rangées iqui se font face, est de 115 mm. La hauteur des niveaux superficiels 46 et 48 de la matière en particules se trouvant dans les lits d’alimentation que 20 renferment les réservoirs verticaux 34 et 35 s est d’environ 2 mètres au-dessus du sommet des rangées d’ajutages 30 et 31* L’espace de traitement d’une largeur de 115 mm ménagé entre les extrémités des ajutages est suffisant pour permettre le refroidisse-25 ment brusque d’une feuille de verre plat ou d’une feuille qui a été cintrée à la forme courbe habituellement adoptée pour un pare-brise d’un véhicule à moteur.

On a trempé des feuilles de verre de sou^-30 de chaux et de silice ayant des dimensions globales de 300 mm x 300 mm. On a chauffé chaque feuille de verre à une température préalable au refroidissemeir brusque (par exemple, 650°C), puis on l’a soumise £ un refroidissement brusque dans les courants des 35 particules projetés via les ajutages 30 et 31 dans.

17 l’espace de traitement.

On a projeté chaque courant vers l’avant en direction de la surface du verre à une vitesse à laquelle les limites du courant ne sont pas devenues 5 diffuses et à laquelle également l’intégrité de ce courant a été préservée au cours de sa trajectoire en direction de la surface du verre. Habituellement, les courants sont venus heurter le verre avant de ς, s’être incurvés fortement vers le bas.

10 On a trouvé qu’il était préférable que chaque courant ait une fraction de vide se situant dans l’intervalle compris entre 0,9 et 0,4. La composante de vitesse de chaque courant de particules perpendiculairement à la surface du verre était d’au 15 moins 1 m/s.

La fraction de vide est une indication du vide existant dans chaque .courant de particules.

Par exemple, pour chaque courant :

Fraction de vide = Vn - Yp 20 Vn où Vn = volume d’une courte longueur du courant, et Vp = volume de la matière en particules dans cette courte longueur du courant.

La valeur de la fraction de vide diminue 25 à mesure que le degré de tassement de la matière en particules augmente et, pour une matière en poudre, elle tombe entre 0,4 et 0,5 pour des tas statiques de poudre ou des masses très serrées de poudre qui sont en mouvement. A l’autre limite de l’intervalle, 30 à mesure que la fraction de vide s’élève au-delà de 0,9 vers la valeur limite de 1, qui représente un gaz pur, il n’y a qu’une faible proportion de poudre dans l’écoulement de gaz.

Les courants de matière en particules sont 35 dirigés vers les surfaces de verre pendant une période • t j 18 prédéterminée suffisante pour amorcer les contraintes de trempe requises dans le verre. Après cette période, les minuteries 53 actionnent les soupapes de permutation 50 et les tubes poreux 49 sont branchés vers 5 la canalisation maîtresse de vide 52. L’extraction de gaz aux emplacements des tubes 49 obstrue l’écoulement de la matière en particules à travers les ajutages et la projection de particules hors de ces der-niers en direction du verre s’arrête rapidement.

10 En même temps, la minuterie 56 actionne la soupape à tiroir 55 pour brancher les tubes poreux 54 sur la canalisation maîtresse de vide 52. La ma— - tière en particules se trouvant dans les zones de ; sortie des glissières pneumatiques 32 et 33 empêche 15 rapidement, puis bloque l’écoulement de la matière en particules vers les conduits d’alimentation 28 et 29.

La matière en particules aérées se trouvant dans les glissières pneumatiques 32 et 33 , ainsi que dans les réservoirs 34 ©t 35 est maintenue en mouve-20 ment et en disponibilité pour la trempe de la feuille de verre suivante.

Au terme d’une opération de trempe, les alimentations d’air comprimé vers les glissières pneumatiques 32 et 33, ainsi que vers les tubes poreux 25 40 et 44 peuvent également être coupées, tandis que la matière en particules se trouvant dans les réservoirs 34 et 35, ainsi que dans les glissières pneumatiques 32 et 33 se dépose, mais doit être à nouveau aérée avant l’opération de trempe suivante.

30 On donnera ci—après certains exemples d’une trempe thermique de feuilles de verre par le procédé de l’invention en utilisant les rangéeé ί d’ajutages qui ont été décrites ci—dessus.

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Exemple 1

La matière en particules utilisée était de la Y -alumine ayant les propriétés suivantes :

Densité des particules = 1,83 g/cm3 5 Granulométrie des particules = 20 ^im à 140 ^im

Granularité moyenne des particules = 60 ^im.

On a chauffé un certain nombre de feuilles de verre ayant des épaisseurs différentes à 650°C, «t puis on les a soumises à un refroidissement brusque 10 avec les courants de Y —alumine dans les conditions \ suivantes î

Pression de l'alimentation d’air vers les tubes d’alimentation 49 = 0,172 MPa

Vitesse du courant à la sortie des ajutages = 1,88 m/s 15 Débit de masse hors de chaque ajutage = 10,1 g/s Fraction de vide de chaque courant = 0,602.

Le tableau I ci-après indique le degré de trempe de feuilles de verre d’une épaisseur de 1,1 à 12 mm·

20 TABLEAU I

Epaisseur Contrainte de Contrainte de compres— du verre traction centrale sion superficielle (n™)___(MPa)__(MPa)_' 25 1,1 50 74 2 63 108 2,3 68 120 3 80 148 6 114 240 30 8 120 266 . 10 124 ' ’ 280 12 128 286 U. - 20

On a mesuré la contrainte de traction centrale par une technique à lumière diffuse selon laquelle on a dirigé un faisceau laser à 1’hélium/néon à travers un bord du verre en mesurant les franges 5 de retardement dans les 20 à 30 premiers millimètres de la surface du verre pour obtenir une mesure de la contrainte de traction centrale moyenne dans cette zone du verre. On a mesuré la contrainte de compres-«r sion superficielle en utilisant un réfractomètre su- 10 perficiel différentiel.

- La modification de la pression d'alimenta tion d’air vers les tubes d’alimentation 49 a exercé un effet sur la vitesse de sortie des courants de !f-alumine projetés hors des ajutages, ainsi que sur 15 la fraction de vide de chaque courant (comme indiqué dans le tableau II), permettant ainsi de dégager des résultats pour la trempe de feuilles de verre d’une épaisseur de 2,3 mm et de 3 mm que l’on a chauffées à une température de 650°C avant le refroidissement 20 brusque.

TABLEAU II

Pression Vitesse Fraction Débit Contrainte de d’alimen- à la sor- de vide de traction cen-25 tation tie des masse traie d’air ajutages g/s (MPa) (MPa) (m/s) 2,3 mm 3 mm 0,035 1,12 0,714 4,34 52 56 30 0,103 1,35 0,533 8,74 66 75 0,172 1,88 0,602' 10,1 68 80 0,276 2,3 0,626 11,73 72 84 L· 21

Ces résultats indiquent la façon dont un accroissement de la pression d*alimentation d'air de 0,035 MPa à 0,276 MPa donne lieu à un accroissement de la vitesse des courants de particules aux sorties des 5 ajutages de 1,12 m/s à 2,3 m/s, La fraction de vide se situait dans 1’intervalle allant de 0,533 à 0,714· Le débit de masse de Ίί-alumine dans chaque courant s'élève de 4*34 g/s à 11,73 g/s. Les courants ont c conservé leur intégrité et ils sont venus heurter la 10 surface de verre avant que leur trajectoire n'ait pris une importante courbure vers le bas, si bien que la composante de vitesse d’impact de chaque courant sur le verre perpendiculairement à la surface de ce dernier n'était pas fortement inférieure à la valeur 15 mesurée aux sorties des ajutages, La composante per pendiculaire est, de préférence, d'au moins 1 m/s et, afin d’éviter une détérioration du verre, on a trouvé qu’il était préférable que la composante de vitesse perpendiculairement à la surface du verre ne dépasse 20 pas 5 m/s.

Lorsque le verre était à une température plus élevée (par exemple, 670°C), on a obtenu une trempe à un degré quelque peu plus élevé. Par exemple, une contrainte de traction centrale de 87 MPa 25 a été provoquée dans une feuille de verre d'une épais seur de 3 mm lorsque la pression d'alimentation d'air vers les tubes 45 était de 0,276 MPa, Dans les mêmes conditions, une contrainte de traction centrale de 75 MPa a été provoquée dans une feuille de verre d’une 30 épaisseur de 2,3 mm.

Il convient de prendre des précautions afin que les surfaces de verre ne soient pas détériorées par une vitesse trop élevée de la matière en particules venant heurter ces surfaces alors qu'elles sont , 35 chaudes et vulnérables, On a trouvé que la limite L.....· 22 supérieure de vitesse de 5 m/s était appropriée·

On peut adopter un écartement descendant jusqu1à environ 50 à 60 mm entre les extrémités des ajutages· A mesure que cet écartement augmente, le 5 degré de trempe de la feuille de verre diminue en sup posant que toutes les autres conditions restent constantes.

Cette caractéristique a été démontrée en faisant varier 1*écartement entre les ajutages de 10 · 60 mm à 200 mm lors de la trempe de feuilles de verre d’une épaisseur de 2,3 mm chauffées à 650°C avec une pression d*alimentation d’air de 0,172 MPa vers les tubes 45· Les résultats obtenus sont repris dans le tableau III·

15 TABLEAU III

Ecartement entre Contrainte de traction les ajutages centrale (mm) (MPa) 20 _____;__ 60 90 80 81 120 68 150 67 25 200 66

Ces résultats ont démontré que le fait de faire varier l’écartement entre les ajutages entre environ 120 mm et environ 60 mm, constituait une autre 30 méthode intéressante pour faire varier la vitesse des courants lorsqu’ils viennent heurter le verre, faisant ainsi varier les contraintes provoquées dans ce dernier.

Un écartement de 200 mm entre les ajutages 35 est suffisant pour 80 à 90$ de la gamme habituelle des | • t 23 feuilles de verre cintrées pour les pare-brise des véhicules à moteur et pour 95$ des feuilles de verre habituelles pour les lunettes arrière et les vitres latérales des véhicules.

5 Exemple 2

On a effectué des essais analogues à ceux décrits à l’exemple 1 en utilisant de l’alumine à trois molécules d’eau (A120^.3H20) ayant les propriétés suivantes : 10 Densité des particules = 2,45 g/cm3

Granulométrie des particules = 20 ^un à lôO^un

Granularité moyenne des particules = 86 ^im.

On a chauffé un certain nombre de feuilles de verre d’épaisseurs différentes à 650°C, puis on les 15 a soumises à un refroidissement brusque avec des courants de l’alumine à trois molécules d’eau dans les conditions suivantes :

Pression d’alimentation d’air vers les tubes d’alimentation 49 = 0,172 MP a 20 Vitesse du courant à la sortie des ajutages = 1,77 m/s Débit de masse hors de chaque ajutage = 10,38 g/s Fraction de vide de chaque courant = 0,68.

Le tableau IV indique le degré de trempe de feuilles de verre d’une épaisseur de 1,1 à 12 mm.

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24

TABLEAU IV

Epaisseur Contrainte de traction Contrainte de com— du verre centrale pression superfi- 5 (mm) (MPa) cielle (MPa) 1,1 53 79 2 68 110 10 2,3 72 122 „ 3 82 150 6 126 259 8 138 288 10 140 300 15 12 142 309

On a à nouveau démontré la façon dont la modification de la pression d’alimentation d’air vers les tubes 49 influençait la vitesse de sortie des 20 courants projetés hors des ajutages, la fraction de vide des courants et le degré de trempe des feuilles.

Les résultats obtenus avec des feuilles de verre ' d’une épaisseur de 2 mm, de 2,3 nun et de 3 nun, chauf fées à 650°C, sont semblables à ceux obtenus en uti-25 lisant la )f-alumine, comme indiqué dans le tableau V.

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Ces résultats démontrent que, lorsqu1on utilise de Illumine à trois molécules d’eau, un accroissement de la pression d’alimentation d’air de 0,035 MPa à 0,276 MPa vers les tubes 49 a pour 5 effet de donner lieu à un accroissement de la vitesse à la sortie des ajutages de 1,13 m/s à 2,51 m/s. La fraction de vide se situe dans l’intervalle allant de 0,66 à 0,736· On a augmenté le débit de masse de l’alumine à trois molécules d’eau dans chaque courant 10 de 5,65 g/s à 12,44 g/s et les courants avaient la même forme qu’à l’exemple 1.

Lorsque le verre était à une température plus élevée (par exemple, 670°C), on a obtenu une plus forte contrainte de traction centrale (s.oit 87 15 MPa) dans une feuille de verre d’une épaisseur de 3 mm lorsque la pression d’alimentation d’air était de 0,276 MPa.

Exemple 3

Avec les mêmes rangées et les mêmes dimen— 20 sions d’aj'utages, on a utilisé un mélange de 95% en volume de l’alumine à trois molécules d’eau de l’exemple 2 avec 5% en volume de bicarbonate de sodium pour tremper des feuilles de verre d’une épaisseur de 2,3 mm et de dimensions globales de 300 mm x 300 mm.

25 Les particules de bicarbonate de sodium avaient une granularité moyenne de 70 ^im et une densité de 2,6 g/ cm3* On a obtenu des contraintes supérieures à celles i obtenues par refroidissement brusque avec l’alumine à trois molécules d’eau seule. Les résultats obtenus „ 30 soiit repris dans le tableau VI.

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TABLEAU VI

Pression Contrainte de traction centrale (MPa) d’alimenta- Température Température Température 5 tion d’air du verre du verre du verre

(MPa) 630°C 650°C 670°C

0,035 49 59 63 0,103 70 78 81 10 0,172 74 84 87 0,276 76 86 89

Des contraintes plus élevées encore ont été obtenues dans des feuilles de verre d’une épais-15 seur de 3 nun dans les mêmes conditions, comme indiqué au tableau VII.

TABLEAU VII

Pression Contrainte de traction centrale (MPa) 20 d*alimenta- Température Température Température tion d’air du verre du verre du verre

(MPa) 630°C 650°C 670oC

0,035 53 63 66 25 0,103 75 84 87 0,172 77 86 89 0,276 79 88 92

Exemple 4 30 On a utilisé une rangée d'ajutages analo- - s gue à celle utilisée pour les exemples 1 à 3, mais l’alésage des ajutages était de 2 mm.

On a utilisé la même alumine à trois molécules d’eau qu’à l’exemple 2.

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On a chauffé des feuilles de verre d'une épaisseur de 2?3 nun à 050°Cj puis on les a soumises à un refroidissement brusque avec des courants de l'alumine à trois molécules d'eau. Les conditions 5 opératoires et les résultats obtenus sont repris dans le tableau VIII,

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Exemple 5

Avec les mêmes rangées d'ajutages que celles des exemples 1 à 3j la matière en particules utilisée pour la trempe thermique d'une feuille de 5 verre d’une épaisseur de 2,3 mm était une poudre de ”Fillite" qui était constituée de sphères creuses en verre provenant de cendres de combustibles pulvérisi-sées de chaudières d’une centrale électrique et ayant les caractéristiques suivantes : 10 Densité de la matière = 2,6 g/cm3

Densité des particules = 0,38 g/cm3 | Granulométrie des particules = 15 à 200 ^im

Granularité moyenne des particules = 80 ^μιη.

On a réglé JLa pression d'alimentation d'air 15 vers les tubes d'alimentation 45 pour obtenir des courants de "Fillite” ayant, à la sortie des ajutages, une vitesse de 1,4 m/s avec une fraction de vide de 0,76.

On a chauffé la feuille de verre d'une 20 épaisseur de 2,3 mm à 650°C avant le refroidissement brusque et la contrainte de traction centrale dans la feuille de verre trempé était de 58 MPa.

Exemple 6

Avec les mêmes rangées d'ajutages que celles 25 des exemples 1 à la matière en particules utilisée était du sable de zircon à 150 mailles ayant les caractéristiques suivantes :

Densité des particules = 5 56 g/cm3 Granulométrie des particules = 30 à l60 pxm 30 Granularité moyenne des particules = 110 ^im.

Le tableau IX reprend les résultats obtenus lors de la trempe de feuilles de1 verre d'une épaisseur de 2,3 mm.

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Exemple 7

En faisant varier la structure des ajutages sans modifier les pressions d'alimentation d'air vers les tubes 49? on a trouvé que l'on pouvait obte-5 nir des vitesses de sortie plus élevées.

Cette caractéristique a été démontrée en utilisant la même alumine à trois molécules d'eau que celle employée à l'exemple 2, cette alumine étant - projetée à partir de deux rangées verticales d'aju— 10 tages.

Dans chaque rangée, les ajutages étaient disposés en "cinq de domino11 avec un écartement de 20 mm à 20 mm entre eux. La longueur de chaque ajutage était de 55 nun et leur alésage était de 3^ nun.

*5 Chaque rangée occupait un espace de 1010 mm x 620 mm et la distance entre les extrémités face à face des ajutages des deux rangées était de 85 nun.

On a chauffé des feuilles de verre d'une épaisseur de 2,3 mm à 630°C, 650°C et 070°C et on les 2® a soumises à un refroidissement brusque par des courants d'alumine à trois molécules d'eau projetés à partir de ces rangées d'ajutages sous les pressions d'alimentation d'air de 0,103 MPa, 0,172 MPa et ... 0,276 MPa qui ont été utilisées dans les essais de 2 5 l'exemple 2.

Les résultats obtenus sont repris dans le tableau X.

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Dans ces exemples, des courants de particules aérées et très serrées ayant une fraction de vide se situant dans l’intervalle allant de 0,87 à 0,53 sont efficaces.

5 On a trouvé qu’une fraction de vide se situant dans l’intervalle allant de 0,76 à 0,4 donnait de bons résultats.

On peut obtenir des effets de trempe différentielle, par exemple, en vue de former, dans une 10 feuille de verre, des zones de vision destinées à être incorporées dans un pare-brise, en disposant les ajutages de chaque rangée suivant une configuration désirée de zones de contrainte plus élevée devant être engendrées -dans la feuille de verre, ces, zones P 15 de contrainte plus élevée étant dispersées parmi des zones de contrainte de trempe plus faible par les— \ quelles une vision adéquate est assurée lorsque la y feuille vient à se briser.

Le verre chaud suspendu peut être trans— 20 porté horizontalement à travers l’espace de traite ment ménagé entre les ossatures verticales. Dans une autre méthode de travail, les feuilles de verre devant être soumises à la trempe peuvent être supportées an-gulairement (par exemple, sous un angle de 45°) par 25 rapport à la verticale et elles peuvent être déplacées sur un parcours horizontal entre des rangées d’ajutages à travers un espace de traitement qui est orienté sous un même angle par rapport à la verticale.

Certains ajutages peuvent être orientés 30 vers l’intérieur de façon à projeter des courants de ' particules vers les bords de la feuille de verre, favorisant ainsi la formation de contraintes dans les bords de cette feuille. Dans un autre système, les ajutages se trouvant dans les zones marginales 35 des rangées peuvent être orientés vers l’intérieur

Iafin de provoquer un écoulement généralisé vers le centre de la feuille de verre devant être trempée.

Une autre forme de réalisation de 1*appareil prévu pour la mise en oeuvre de 1*invention est 5 illustrée en figure 4·

Deux cuves 69 et 70 contenant une matière fluidisée en particules comportent des parois latérales 71 et 7^ qui sont perforées. Les rangées d1ajutages 30 et 31 s1 étendent à partir de ces parois 10 latérales. L’écartement entre les extrémités des ajutages est de 110 mm et la feuille de verre 1 qui doit être soumise à la trempe thermique, est abaissée dans l’espace de traitement ménagé entre les extrémités des ajutages.

15 Des particules aérées sont acheminées à chacun des ajutages 30 et 31 à partir de la matière fluidisée en particules se trouvant dans les cuves 69 et 70.

Une membrane poreuse 73 située au fond de 20 la cuve 69 forme la toiture d’une chambre de tranquillisation 74 à laquelle de l’air de fluidisation est acheminé par une conduite d’alimentation 75. Le sommet de la cuve 69 est fermé par une toiture 76 comportant une lumière d’entrée 77 reliée à un conduit de 25 remplissage 78 renfermant un clapet 79· ta matière en particules est chargée dans la cuve 69 via le conduit 78 lorsque le clapet 79 est ouvert. Un conduit d’air 80 communique avec une ouverture ménagée dans la toiture 76. Dans le conduit 80, est prévue une 30 soupape 81 au moyen de laquelle la hauteur libre de la cuve 69 peut être reliée à une conduite à pression ' Λ 82 ou être mise en communication avec l’atmosphère ^ via une conduite d’évacuation 83.

36

Un autre conduit 84 est relié à une ouverture ménagée dans la toiture 76 près de la paroi latérale 71 de la cuve 69. Le conduit 84 forme une sortie au—dessus d’une partie du lit fluidisé conte— 5 nu dans la cuve 699 cette partie étant séparée de la partie principale du lit par une chicane 85 qui \ I s’étend vers le bas à partir de la toiture 76· L’ex trémité inférieure de la chicane 85 est espacée au-dessus du fond poreux 73 de la cuve afin de définir 10 un parcours indiqué par la flèche 86 pour l’écoulement de la matière fluidisée en particules de la partie principale de la cuve vers l’espace défini entre la chicane 85 et la paroi latérale 71 de cette cuve, assurant ainsi l’alimentation des particules aerees " * 15 vers les ajutages 30. L’excès d’air de fluidisation est envoyé dans l’atmosphère par le conduit 84.

On utilise les mêmes chiffres de référence pour la structure de la toiture (avec ses conduits d’entrée et de sortie) située au sommet de la cuve 20 identique 70.

Au fond de la cuve 70, est prévue une membrane poreuse 87 par laquelle l’air de fluidisation est acheminé à partir d’une chambre de tranquillisation 88 ayant sa propre alimentation d'air 8^.Un 25 écoulement de particules aérées est acheminé à partir de la cuve 70 en passant en dessous de l’extrémité inférieure de la chicane 85 comme indiqué par la flèche 86 pour alimenter les ajutages 31· Lorsqu’une quantité appropriée de la matière choisie en particu— 30 les a été versée dans les deux cuves 69 et 70, on ferme les soupapes 79* tandis que les soupapes 8l relient les conduites à pression 82 aux conduits 80, maintenant ainsi une pression au-dessus des lits fluidisés contenus dans les cuves 69 et 70« La pres-35 sion des alimentations d’air de fluidisation via les / , t 37 conduits 75 et 89 en direction des chambres de tranquillisation 74 et 88 est calculée de telle sorte que la matière en particules contenue dans les cuves 69 et 70 soit en un état fluidisé approprié, malgré la 5 pression (indiquée par des flèches 90) qui est mainte nue dans les hauteurs libres situées au-dessus des deux lits fluidisés.

En réglant la pression de l’alimentation d’air de fluidisation via les conduits 75 et 89 par 10 rapport aux pressions 90 maintenues au-dessus des surfaces des lits d’alimentation fluidisés, la pression régnant dans les particules aérées s’écoulant vers les rangées d’ajutages 30 et 313 est réglée de telle sorte que des courants de particules aérées et 15 très serrées soient projetés vers les surfaces du verre à une vitesse garantissant le maintien de ! l’intégrité de ces courants sur leur trajectoire en direction de la surface du verre. Le branchement des alimentations d’air est contrôlé de la même manière 20 que dans la forme de réalisation illustrée dans les figures 1 à 3·

La matière en particules projetée par les ajutages 30 et 31 est recueillie et acheminée dans une cuve d’entreposage séparée et, au moment voulu, elle 25 est recyclée aux conduits 78 des cuves 69 et 70.

L’utilisation des chicanes 85 permet, à la matière fluidisée en particules contenue dans les cuves 69 et 70, de descendre sans altérer l’effet de trempe exercé, puisqu’aussi bien une pression cons— 30 tante est maintenue dans les hauteurs libres situées * ·' 9 au-dessus des surfaces de la matière fluidisée contenue dans les cuves 69 et 70· En envoyant le gaz dans l’atmosphère via les conduits 84, on contribue à régler la pression régnant dans les particules aérées 35 devant être acheminées aux ajutages.

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/ / i 38

La figure 5 des dessins annexés illustre une autre forme de réalisation de 1*invention, appropriée pour la trempe thermique d’une feuille de verre 91 supportée horizontalement.

5 Des conduits d’alimentation 92 et 93, dis posés horizontalement et contenant la matière fluidisée en particules, comportent des rangées horizontales supérieure et inférieure d’ajutages 30 et 31 respectivement.

10 Les ajutages 30 ressortent en saillie vers le bas à partir de la face inférieure du conduit d’alimentation 92, tandis que les ajutages 31 ressortent en saillie vers le haut à partir de la face supérieure du conduit d’alimentation 93· Un espace de 15 traitement horizontal pour une feuille de verre 1 est défini entre les extrémités des ajutages.

Un réservoir vertical d’alimentation 94 est relié à la face supérieure du conduit d’alimentation supérieur 92, tandis qu’un réservoir d’alimen— 20 tation 95 est relié à un côté du conduit d’alimentation inférieur 93. Dans chacun des conduits d’alimentation 92 et 93, sont prévus des tubes poreux 96·

Des tubes poreux supplémentaires 97 et 98 sont adaptés à la base du réservoir d’alimentation 95 j ’ 25 le tube 98 étant relié en parallèle aux tubes 96 du conduit d’alimentation 93·

Avant le traitement d’une feuille de verre, on branche le vide vers les tubes 96 des conduits d’alimentation 92 et 93® Le vide est également 30 branché vers le tube 98 situé à la base du réservoir d’alimentation 95.

De la sorte3 la matière en particules se trouvant dans les conduits d’alimentation 92 et 93 est maintenue en un état comprimé et non aéré. De 35 l’air est acheminé continuellement au tube 97 à la / // / 1

/ I

39 : base du réservoir d’alimentation 95 de telle sorte que la matière en particules contenue dans ce dernier soit maintenue aérée et en un état de disponibilité.

5 Une feuille de verre 91 qui a été chauffée à une température préalable au refroidissement brusque, est supportée sur une ossature 99 et est amenée dans l’espace de traitement horizontal. De l’air est ensuite introduit dans les tubes 96 se trouvant dans 10 le conduit d’alimentation supérieur 92, ainsi qu’aux tubes 96 et au tube 98 se trouvant dans le conduit d’alimentation inférieur 93· L’aération de la matière en particules dans les conduits d’alimentation 92 et 93 est telle 15 que l’effet de trempe exercé par la matière en parti cules projetée vers le bas à travers les ajutages 30 sur la surface supérieure de la feuille de verre, soit pratiquement le même que celui exercé par la matière en particules projetée vers le haut à travers 20 les ajutages 31 en direction de la face inférieure de la feuille de verre.

La figure 6 est une vue semblable à celle de la figure 1, illustrant une autre méthode de mise en oeuvre de l’invention, selon laquelle les conduits 25 d’alimentation 28 et 29 sont immergés dans un lit de refroidissement brusque fluidisé par un gaz et constitué de la matière en particules, lit dans lequel la feuille de verre 1 est abaissée. Les courants sont projetés des ajutages dans le lit fluidisé à une 30 vitesse garantissant le maintien de l’intégrité de chaque courant sur sa trajectoire à travers le lit fluidisé et en direction du verre.

Les rangées d’ajutages 30 et 31? ainsi que l’alimentation de la matière fluidisée en particules 35 sont les mêmes que celles décrites en se référant aux u · 40 figures 1 à 3·

Sur le sol 15, à l1 intérieur de 1’ ossature 143 est montée une table élévatrice en ciseaux 100 entourée d’un soufflet 101. La table 100 est 5 illustrée dans sa position abaissée par des traits discontinus. Sur la table 100, est prévu un récipient 102 destiné à contenir un lit de refroidissement brusque fluidisé par un gaz et constitué de la même matière en particules que celle acheminée aux 10 ajutages 30 et 31· Ce récipient a une section transversale horizontale rectangulaire et il comporte un > sommet ouvert. Le fond de ce récipient est formé par une membrane poreuse dont la position est indiquée par le chiffre de référence 103. Cette membrane 15 poreuse 103 constitue également le sommet d'une chambre de tranquillisation qui est indiquée d’une manière générale par le chiffre de référence 104.

Cette chambre de tranquillisation 104 est subdivisée en trois parties par des cloisons, à 20 savoir une partie centrale ayant sa propre alimentation d’air et située en dessous de l'espace de traitement, ainsi que deux parties extérieures ayant une alimentation d'air commune. L’air est acheminé dans la partie centrale de la chambre de tranquillisation 25 sous une pression supérieure à celle régnant dans les parties extérieures.

La porosité de la membrane 103 est conçue de telle sorte qu'il y ait une importante perte de charge dans le courant d’air traversant cette membrane. 30 La pression de l’alimentation d’air dans la partie centrale de la chambre de tranquillisation est cal-' culée de telle sorte que la partie centrale du lit fluidisé contenu dans le récipient 102 soit dans un état de fluidisation de particules calme et uniformé-35 ment expansé. La quantité de la matière en particules / f \ 41 qui est initialement présente dans le récipient 102 est calculée de telle sorte que, lorsque l’air de fluidisation est acheminé à la chambre de tranquillisation 104j le niveau superficiel calme du lit 5 fluidisé soit situé à peu près à mi—hauteur de ce récipient.

Des tubes de refroidissement (non représentés) peuvent être montés dans le récipient près de ses parois latérales afin de maintenir le lit fluidisé 10 à une température appropriée de refroidissement brus— que, par exemple, de 1*ordre de 60 à 80°C.

En actionnant la table élévatrice en ciseaux 100, le récipient 102 est soulevé de sa position abaissée vers sa position élevée illustrée en 15 trait plein · Les deux conduits verticaux d1alimentation 28 et 29 sont immergés dans le lit fluidisé et le déplacement de la matière fluidisée par ces conduits est tel que le lit fluidisé remplit alors le récipient et peut déborder légèrement par-dessus son 20 bord supérieur.

La glissière pneumatique 61 est espacée d’un côté du récipient 102 pour recevoir la matière en particules débordant par-dessus le bord supérieur de ce récipient en tombant dans deux goulottes collec-25 trices 105· On prévoit quatre goulottes 105 fixées au récipient dont elles entourent, ensemble, tout le bord supérieur de ce récipient. Les deux autres goulottes collectrices 105 déchargent la matière dans la glissière pneumatique 66. Chaque goulotte descend 30 vers une gorge 106 à laquelle est articulé un bec 107· Lorsque le récipient 102 est soulevé ou abaissé, les becs I07 sont déplacés vers le haut et, lorsque le récipient occupe sa position élevée, ces becs sont déplacés vers le bas pour venir se placer par-dessus 35 les glissières pneumatiques 6l et 66.

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Le cycle opératoire est analogue à celui décrit pour la forme de réalisation des figures 1 à 3. Lorsque les portes 11 du four ont été fermées et que la feuille de verre suspendue est chauffée dans ce 5 four, la table élévatrice en ciseaux est actionnée pour élever le récipient. Les becs 107 sont déplacés vers le haut de façon à dégager ainsi les glissières pneumatiques 61 et 66, Dès que la table 100 commence à monter, les transporteurs 57 et 58 sont mis en mar-10 ehe. Lorsque le récipient occupe sa position élevée, les alimentations d’air vers la chambre de tranquillisation I04 sont mises en service.

L’air acheminé à la chambre de tranquillisation 104 a pour effet de fluidiser la matière en 15 particules contenue dans le récipient 102, la matière en particules se trouvant dans l’espace de traitement situé entre les rangées d’ajutages étant en un état de fluidisation de particules calme et uniformément expansé, 20 A ce moment, les portes 11 du four s’ou vrent et la feuille de verre chaud est abaissée rapidement à une vitesse constante dans l’espace de traitement, Dès que le bord inférieur de la feuille de verre est descendu à travers la surface supérieure 25 horizontale calme de la matière fluidisée en parti cules, l’air est branché vers les tubes poreux 49? ainsi que vers les glissières pneumatiques 52 et 57·

La matière en particules aérées s’écoule des réservoirs d’alimentation 34 et 35 vers les ajutages sous 30 une pression calculée de telle sorte que des courants cohérents de la matière en particules soient projetés vers la feuille de verre via la matière calînement fluidisée se trouvant dans l’espace de traitement,

La matière en particules déborde par-dessus 35 le bord supérieur du récipient et elle est recyclée

U

Iaux réservoirs 34 et 35 pour maintenir les niveaux superficiels statiques des lits fluidisés d*alimentation.

Le lit fluidisé calme se trouvant dans le 5 récipient 102 lui-même confère un niveau de contrain te de base au verre et le transfert de chaleur à partir des surfaces du verre est favorisé par 1*effet des courants submergés venant des ajutages et atteignant les surfaces du verre, favorisant ainsi l’agita— • 10 tion localisée de la matière en particules sur les surfaces du verre, tout en conférant, à ce dernier, un profil de contrainte plus uniforme que celui obtenu par les courants de la matière en particules seuls. La figure 7 illustre un autre appareil 15 suivant 1*invention en vue de cintrer et de tremper des feuilles de verre.

On utilise les memes chiffres de référence que ceux des figures 1 à 3 pour désigner les mêmes éléments ou des éléments semblables.

20 Le four 7 est localisé au fond de 1*appa reil et des matrices de cintrage 108 et 109 sont montées au-dessus de 1*embouchure 10 du four.

Avec leurs rangées d1ajutages 30 et 31? les conduits d1alimentation 28 et 29 constituent les 25 sections inférieures de conduits verticaux dont les sections supérieures constituent les réservoirs d*alimentation 34 et 35. Les glissières pneumatiques 32 et 33 de la forme de réalisation des figures 1 à 3 ne sont pas nécessaires.

30 L’aération de la matière en particules dans chacune des parties supérieures d’alimentation 34 et 35 des conduits est assurée par deux paires de tubes poreux 40. Une paire de tubes 40 est montée à peu près à mi-hauteur de chaque section supérieure.

35 La paire inférieure de tubes 40 est montée près de la i Λ

m-jB

base de la section supérieure. Les tubes 40 de I chaque paire sont reliés, via un régulateur de près— sion 41 y à la canalisation maîtresse d’air comprimé H 38. L’alimentation continue d’air comprimé aux tubes H 5 40 maintient la réserve de matière en particules se H trouvant dans les sections supérieures en un état B aéré et de disponibilité.

H Au sommet de chacune des sections infé— H rieures 28 et 29, juste au-dessus des rangées d’aju— 10 tages 30 et 313 est monté un groupe de trois tubes H poreux 54 qui sont reliés en parallèle à une soupape de permutation 55 commandée par une minuterie 56. Une H ‘ entrée de la soupape 55 est reliée directement à la canalisation maîtresse de vide 52. L’autre entrée de H 15 la soupape 55 est reliée, via un régulateur de pression H II4j à la canalisation maîtresse d’air comprimé 38.

I Chacune des sections inférieures 28 et 29 I comporte 10 tubes poreux 49 espacés verticalement et reliés, par paires, aux soupapes de permutation 50 B 20 qui sont commandées par des minuteries 53 et qui com- portent des entrées reliées directement à la canalisa— I tion maîtresse de vide 52, de même que des entrées B reliées, via des régulateurs de pression 51, à la H canalisation maîtresse d’air comprimé 38.

I " 25 Le mode opératoire est le même que celui H de l’appareil illustré dans les figures 1 à 3· En B branchant le vide vers les groupes de trois tubes B poreux 54 dans la zone de sortie des sections supé- B rieures d’alimentation 34 et 35 des conduits verti- B 30 eaux, on assure une compression positive de la matière B en particules dans ces zones au-dessus desquelles les B réserves aérées de la matière en particules sont B supportées jusqu’à ce que l’écoulement soit nécessaire.

B La feuille chaude 1 est soulevée hors du B 35 four pour être amenée dans une position de cintrage 45 entre les matrices 108 et 109 qui se referment sur cette feuille. Lorsque les matrices s*ouvrent, la feuille cintrée, qui est encore chaude, est soulevée dans la position illustrée dans l’espace de traite-5 . ment ménagé entre les rangées d’ajutages 30 et 31·

Une goulotte collectrice de poudre 115 se déplace en dessous des rangées d’ajutages et les soupapes 55 branchent alors l’air comprimé vers les tubes 54* libérant ainsi les réserves de la matière 10 en particules aérées se trouvant dans les sections supérieures 34 et 35* tandis que l’écoulement descendant de cette matière dans les conduits verticaux commence pour assurer l’alimentation des courants projetés hors des ajutages suite au branchement sé~ 15 quentiel de l’air comprimé vers les tubes 49* ce branchement commençant lorsque la minuterie 56 actionne la soupape 55·

Dans chacune des formes de réalisation, la section transversale des ajutages peut varier à 20 partir de la forme circulaire j par exemple, cette section transversale peut être ovale. En lieu et place des ajutages, les faces frontales des conduits d’alimentation 28 et 29 peuvent comporter des rangées d’ouvertures en forme de rainures ou de fentes qui 25 sont capables d’engendrer des courants de particules aérées et très serrées qui sont ensuite projetés vers la surface du verre.

L’invention permet d’obtenir des feuilles de verre soumises à une trempe thermique et ayant de 30 hautes valeurs de contrainte de traction centrale, ainsi que de hautes valeurs proportionnées de contrainte de compression superficielle. La contrainte de traction centrale est une indication de la haute / résistance du verre trempé.

46

Par exemple, en adoptant le procédé de l'invention, on a atteint, dans des feuilles de verre d'une épaisseur se situant entre 6 mm et 12 mm, des contraintes de traction centrale se situant entre 5 114 MPa et 128 MPa.

En adoptant l'invention, on a fabriqué des feuilles de verre d'une plus faible épaisseur se situant dans l’intervalle allant de 2 mm à 3 mm et ayant une contrainte de traction centrale se situant 10 dans l’intervalle compris entre 60 MPa'et Ç2 MPa, ainsi que des feuilles d’une épaisseur se situant dans cet intervalle et ayant une contrainte de traction centrale inférieure à 60 MPa, par exemple, jusqu’à environ 46 MPa, 15 Grâce au procédé de l’invention, des feuil les de verre plus minces encore peuvent être trempées thermiquement en atteignant .une haute résistance. Par exemple, on a fabriqué du verre trempé d’une épaisseur de 1,1 mm ayant une contrainte de traction centrale 20 aussi élevée que 53 MPa, 'L· *>

Claims (20)

47 t

1. Appareil pour la trempe thermique du verre en soumettant un article en verre chaud à un refroidissement brusque avec une matière en particu- 5 les, caractérisé en ce qu’il comprend un élément des tiné à contenir une masse d’une matière en particules aérées et mobiles, ainsi qu’un élément d’extraction de gaz situé dans une zone de cette masse à travers laquelle doit être engendré un écoulementd1 une matière en 10 particules vers le verre.

2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend un élément destiné à contenir une réserve d’une matière en particules, un élément d’alimentation et d’extraction de gaz 15 relié à cet élément, ainsi qu’un élément destiné à régler l’élément d’alimentation et d’extraction de gaz afin de régler sélectivement la mobilité de la matière en particules et amorcer l’écoulement de celle-ci vers le verre, tout en maintenant cet écoulement 20 pendant un laps de temps suffisant pour amorcer des contraintes de trempe dans le verre.

3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l’élément destiné à contenir une masse de matière en particules est un réservoir 25 comportant une sortie pour l’écoulement précité, tandis que l’élément d’alimentation et d’extraction de gaz comprend au moins un tube poreux situé dans la zone de sortie du réservoir et relié, via un élément à soupape, aux canalisations maîtresses d’alimentation 30 et d’extraction de gaz.

4· Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la sortie du réservoir d’alimentation est reliée à un conduit d’alimentation comportant une rangée d’ajutages en vue de projeter des 35 courants de particules aérées et très serrées vers le U 48 verre, le réservoir étant localisé pour établir une colonne de pression efficace pour 1*alimentation des particules, tandis que des tubes poreux assurant l'alimentation et l'extraction du gaz sont situés 5 dans ce conduit d'alimentation près des entrées des ajutages.

5· Appareil suivant la revendication 4* caractérisé en ce qu'il comprend un élément à soupape reliant chaque tube poreux à une canalisation maîtresse IG d'alimentation de gaz, ainsi qu'à une canalisation maîtresse d'extraction de gaz, des minuteries étant reliées à cet élément à soupape afin de contrôler la séquence de branchement de l'alimentation de gaz vers les tubes poreux et l'extraction du gaz hors de 15 ces derniers.

6. Appareil suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un tube poreux situé dans la zone de l'entrée du conduit d'alimentation et relié, par une soupape, à la cana-20 lisation maîtresse d'extraction de gaz, une minuterie étant reliée à cette soupape afin de contrôler le branchement de l'extraction de gaz, contrôlant ainsi l'écoulement de la matière en particules hors du réservoir. 25

7· Appareil suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend deux conduits d'alimentation comportant chacun une rangée d'ajutages, ces rangées d'ajutages définissant, entre leurs extrémités de sortie, un espace de trai-““ 30 tement pour une feuille de verre, deux réservoirs étant reliés respectivement aux conduits d'alimentation. ‘

8. Procédé pour la trempe thermique du verre, dans lequel un article en verre chaud est soumis 35 à un refroidissement brusque avec une matière en parti— U 49 cules* caractérisé en ce quTon règle sélectivement la mobilité de la matière en particules afin d’amorcer un écoulement de la matière en particules vers le verre, tout en maintenant cet écoulement pendant un laps de 5 temps suffisant pour amorcer des contraintes de trempe dans le verre.

9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu’on contrôle l’écoulement de la matière en particules aérées et mobiles à partir d’une 10 réserve en extrayant un gaz d’une zone de cette réserve à travers laquelle doit être engendré l’écoulement afin de comprimer la matière se trouvant dans cette zone et empêcher l’écoulement.

10. Procédé suivant la revendication 8 ou 15 93 caractérisé en ce qu’on aère une masse d’une ma tière en particules pour alimenter l’écoulement, tout en extrayant un gaz d’une zone de sortie de cette masse pour comprimer la matière et empêcher l’écoulement, l’écoulement de la matière en particules aérées 20 étant amorcé en passant d’une extraction de gaz hors de cette zone de sortie à une alimentation de gaz en direction de cette dernière.

11. Procédé suivant la revendication 9* caractérisé en ce qu’on introduit un gaz dans l’écou— 25 lement en aval de cette zone afin de régler la pres sion d’écoulement.

12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu’on engendre cet écoulement vers le verre sous forme de plusieurs courants de parti- 30 cules aérées et très serrées, tandis qu’on règle la pression du gaz introduit dans cet écoulement afin1 de projeter les courants vers une surface' du verre à un débit garantissant le maintien de l’intégrité de chaque courant sur sa trajectoire vers la surface 35 du verre. U 50

13· Procédé suivant la revendication 12 pour la trempe thermique d’une feuille de verre, caractérisé en ce que la feuille de verre est posée verticalement, tandis que les courants de particules 5 sont dirigés vers les deux surfaces du verre.

14. Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que les courants de particules sont projetés à partir de rangées verticales d’ajutages.

15. Procédé suivant la revendication 14, • 10 caractérisé en ce que chaque rangée d1ajutages est . alimentée par un écoulement provenant d!une masse descendante d’une matière en particules aérées, on introduit un gaz dans cet écoulement près des ajutages, tandis qu’on règle la hauteur de la masse de matière 15 située au-dessus des ajutages, de même que la pression de cette alimentation de gaz afin de régler la vitesse de projection des courants .vers le verre,

16. Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce que la réserve de matière est une 20 colonne d’une matière en particules, un gaz est ex trait d’une zone située au fond de la colonne afin d’empêcher l’écoulement de la matière en particules r hors de cette dernière et ensuite, on introduit un gaz dans cette zone afin de régler l’écoulement de 25 la matière en particules hors de la colonne.

17. Procédé suivant l’une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce qu’on introduit un gaz dans chaque écoulement en plusieurs endroits qui sont espacés verticalement l’un de l’autre 30 près des ajutages, on passe de l’alimentation à l’extraction du gaz à ces endroits afin d’empêcher l’écoulement à la fin d’une opération de trempe et l’on passe à l’alimentation du gaz à ces endroits afin d’amorcer la projection des courants de particules 35 v rs la feuille de verre suivante qui doit être trem— 1rs 51 pée.

18. Procédé suivant la revendication 173 caractérisé en ce qu’on minute sélectivement le branchement de l’alimentation de gaz à ces endroits en 5 commençant par l’endroit occupant la position infé rieure extrême.

19* Procédé suivant l’une quelconque des revendications 15 à l83 caractérisé en ce qu’on empêche l’écoulement de la matière en particules hors de 10 sa réserve en extrayant un gaz d’une zone de sortie située juste au-dessus de la rangée d’ajutages.

20. Verre trempé thermiquement obtenu par un procédé suivant l’une quelconque des revendications 8 à 19. \ if ' 'S»