PT650934E - Dispositivo para a fusao do vidro - Google Patents

Description

d**

DESCRIÇÃO EPÍGRAFE : “DISPOSITIVO PARA A FUSÃO DO VIDRO”

A invenção diz respeito a um dispositivo para a fusão e afinação do vidro a partir de matérias vitrificáveis, dispositivo mais geralmente chamado forno de fusão, com vista a alimentar, em contínuo, em vidro fundido instalações de enformação, seja de vidro plano como instalações de laminagem ou float, seja de vidro oco como uma pluralidade de máquinas de enformação.

A invenção interessa mais particularmente aos fornos de fusão para o vidro plano, implicando capacidades de produção em vidro fundido importantes, capacidade que se pode cifrar por exemplo por tiragens de pelo menos 100 toneladas/dia e podem ir até 1000 toneladas/dia e mais. Entretanto, verifica-se também vantajoso para os fornos de médio tamanho.

Este tipo de forno decompõe-se usualmente, de maneira conhecida, em uma sucessão de compartimentos desembocando uns nos outros e tendo cada um funções e dimensões específicas. O forno deve com efeito ser apto a fundir as matérias vitrificáveis e a garantir a homogeneidade química e térmica do vidro uma vez fundido. 1 É assim conhecido da patente EP-B-0 264 327 uma estrutura de forno de fusão compreendendo um primeiro compartimento em que se efectuam a fusão e a afinação da composição vidreira, seguido de um segundo compartimento formando gargalo de estrangulamento designado sob o termo de afunilamento.

Este afunilamento desemboca num compartimento em que se efectua a homogeneização, nomeadamente térmica, do vidro fundido, compartimento conhecido sob o termo de braseiro e que desemboca num canal de escoamento de secção bastante mais reduzida que verte o vidro fundido para a instalação de enformação adequada.

Pode-se, por outro lado, arrumar os fornos em duas grandes categorias segundo o meio de aquecimento adoptado para fundir as matérias vitrificáveis no compartimento de fusão: existe por um lado fornos de fusão eléctrica, ditos «de abóbada fria», em que a fusão é realizada por eléctrodos que se encontram imersos na profundidade do vidro fundido, o que é por exemplo conhecido da patente EP-B-0 304 371. existe por outro lado fornos de chamas, ditos igualmente fornos com regeneradores, nomeadamente conhecidos da patente US-A-4 599 100. Neste caso, a potência de aquecimento é fornecido por duas filas de queimadores funcionando em geral com uma mistura fuel/ar, e em alternância : os gases de combustão reaquecem então alternativamente um ou o outro dos dois 2 regeneradores colocados frente a frente de um lado e do outro do compartimento de fusão e em comunicação com aquele. Os gases de combustão enfraquecem-se térmicamente através dos empilhamentos de refractários que constituem estes regeneradores, refractários restituindo de seguida o calor assim armazenado ao compartimento de fusão. Este modo de aquecimento é eficaz e largamente utilizado, ainda que não seja desprovido de certos inconvenientes que lhe são inerentes. Assim o custo energético dos queimadores fuel/ar é relativamente elevado. Por outro lado, o sistema de funcionamento dos queimadores que são «activados» em alternância com ciclos da ordem de 20 a 30 minutos, não é o mais simples de controlar rigorosamente. A sua utilização conduz além disso a introduzir no compartimento de fusão uma quantidade significativa de ar, portanto de azoto, em que um risco acrescido de se ver formar uma certa quantidade de gás poluente tipo NOx que será necessário de seguida tratar. É conhecido da publicação «Oxy-Fuel Firing for Emissions Control on a Fiberglass

Melter» (Glass Industry, october 1993 - 18-22) um conceito de forno funcionando com queimadores a oxigénio. É igualmente conhecido do pedido de patente EP-A-426 082, um processo de fusão do vidro utilizando um forno equipado de queimadores a oxigénio e munido de uma unidade de pré-aquecimento das matérias vitrificáveis. 3 É conhecido da patente US-A-4 001 001 um forno de regeneradores laterais, em que a zona de enfornamento é equipada de eléctrodos imersos num banho de vidro e de um resguardo suspenso pela abóbada.

Em último lugar, a quantidade importante de refractários especiais e custosos necessários à fabricação dos regeneradores encarece de maneira significativa o custo de construção do forno. O objectivo da invenção é pois atenuar os inconvenientes ligados à utilização de fomos de chamas propondo um tipo de aquecimento por chamas que reduz grandemente o custo energético e o custo em materiais de construção do forno, que simplifica o seu modo de funcionamento, tudo garantindo a obtenção de um vidro fundido de uma qualidade pelo menos também elevada. A invenção tem por objectivo um forno para a fusão de matérias vitrificáveis, forno comportando um compartimento de fusão/afinagem do vidro munido, na parte «montante» de pelo menos uma abertura destinada a ser alimentada em matérias vitrificáveis com a ajuda de dispositivos de enfornamento colocados em frente das ditas aberturas. Pelo menos uma abertura de evacuação dos gases de combustão encontra-se na proximidade da dita (das ditas) abertura(s). Na parte «jusante», o dito compartimento de fusão/afinagem comporta pelo menos uma abertura de saída do vidro fundido desembocando em um ou vários compartimentos a jusante sucessivos destinados a conduzir o vidro fundido para a zona de enformação. A fusão das matérias vitrificáveis é assegurada, num compartimento de fusão/afinagem, para o 4

essencial, por uma pluralidade de queimadores de comburente maioritáriamente composto de oxigénio.

Por outro lado, a parte «montante» do dito compartimento de fusão/afinagem em que são entornadas as matérias vitrificáveis é, segundo a invenção, protegida da irradiação das chamas dos queimadores por um meio resguardo térmico do tipo muro de sombra ou arco abatido, e nomeadamente desprovido de queimadores.

Além disso, segundo a invenção, o forno é concebido de maneira a que não tenha entrada de ar no compartimento de fusão e de afinagem, nomeadamente provindo do ou dos compartimentos a jusante e/ou provindo, «de montante» do compartimento de fusão, da zona de enfornamento das matérias vitrificáveis, por exemplo se o compartimento de fusão é «precedido» por um compartimento de pré-aquecimento das matérias vitrificáveis desembocando neste último. Para prevenir toda a entrada de ar, o forno pode vantajosamente ser equipado de pelo menos um meio para o tornar estanque em relação aos gases, nomeadamente entre o compartimento de fusão/afinagem e o ou os compartimentos «jusante».

Neste quadro da invenção, os termos «montante» e «jusante» são em referência à direcção global de escoamento do vidro fundido através do forno.

Escolher, conformemente à invenção, um modo de aquecimento para os queimadores funcionando a oxigénio apresenta com efeito toda uma série de 5

vantagens em relação aos queimadores mais convencionais, funcionando nomeadamente com um comburente do tipo ar.

Este modo de aquecimento permite primeiramente o abandono do funcionamento em «inversão» tradicional dos fornos a chamas : os queimadores a oxigénio podem manter um regime de funcionamento constante no tempo, o que torna a utilização do forno mais simples, este funcionamento em contínuo é mais regular e permite as regulações bastante mais finas que com um funcionamento em inversão. Sobretudo pode-se suprimir completamente a presença dos regeneradores feitos de empilhamentos de refractários custosos e susceptíveis ao uso. Os queimadores de oxigénio são assim aptos a aquecer a abóbada do compartimento de fusão/afinagem e o volume dito “de laboratório” entre a dita abóbada e o nível do vidro fundido, em contínuo e sem ter de recorrer aos regeneradores. A atmosfera que reina por cima do nível do vidro no compartimento de fusão/afinagem é bastante mais estável e controlada, o que pode ser importante para a produção de vidros ditos especiais.

Por outro lado, o rendimento térmico deste tipo de queimadores é notávelmente mais elevado que aquele dos queimadores convencionais funcionando com um comburente do tipo ar, devido ao facto da ausência de azoto que diminui considerávelmente o volume de fumos gerados. Obtêm-se assim globalmente reduções de custo energético consideráveis, e este tipo de queimadores permite considerar igualmente aumentos sensíveis de tiragem especifica do forno. 6 O facto dos queimadores escolhidos segundo a invenção introduzirem uma quantidade muito fraca, até mesmo nula, de ar no compartimento de fusão/afinagem reduz muito fortemente as possibilidades de formação de gases poluentes tipo NOx, tornando globalmente bastante menos custoso o tratamento dos gases de combustão evacuados para fora do compartimento.

Além disso, sempre em relação aos queimadores convencionais, os queimadores de oxigénio permitem introduzir num compartimento de fusão/afinagem um volume de gás bastante menos importante, e, além disso, o volume de gás resultando da combustão é igualmente fortemente diminuído como já evocado. Isto significa que pode-se considerar diminuir o volume dito “de laboratório” precedentemente mencionado, nomeadamente por exemplo abaixando um pouco a abóbada do compartimento de fusão/afinagem, o que, ainda, tende a reduzir ao mesmo tempo o custo energético e o custo de construção do forno.

Tudo, pois, na utilização de queimadores de oxigénio funcionando sem inversão, contribui para a obtenção de um forno mais fiável, menos custoso na sua concepção e que permite economia de energia podendo ir até largamente acima de 15 % em relação a um forno de chamas convencional de dimensões similares.

Entretanto, este balanço muito favorável será comprometido se, contràriamente à invenção, se não evitar a entrada de ar no compartimento de fusão/afinagem provindo dos compartimentos a jusante. Caso contrário, com efeito, expõe-se o risco de recriar uma certa quantidade de gases poluentes do tipo NOx no compartimento de fusão/afinagem e diminui-se sensivelmente a economia realizada sobre o plano energético ao nível deste compartimento. Pode-se prevenir esta chegada de ar com a ajuda de meios de estanquidade do gás do compartimento de fusão/afinagem em relação ao resto do forno. Este ou estes meios de estanquidade “isolam” assim a atmosfera reinando por cima do vidro fundido no compartimento de fusão/afinagem da atmosfera do ou dos compartimentos “jusante” sucessivos que lhe são adjacentes. Estes compartimentos “jusante” são destinados a condicionar o vidro, quer dizer essencialmente destinados ao arrefecimento progressivo afim de atingir a sua temperatura de enformação, a completar a sua homogeneidade química e térmica e eliminar os corpos estranhos do tipo infundidos ou partículas de material refractário. Ora este condicionamento térmico pode efectuar-se num ou noutro desses compartimentos ditos “jusante” pela maneira conhecida, a utilização alternativa ou combinada de meios de reaquecimento, por exemplo dos queimadores convencionais fuel-ar, e os meios de arrefecimento introduzindo o ar em grande quantidade à temperatura ambiente nestes compartimentos. É pois necessário impedir estes tipos de gases de “remontar” para o compartimento de fusão/afinagem afim de eles não perturbarem a sua atmosfera muito controlada. É evidente que se o ou os compartimentos a jusante são concebidos de maneira, por exemplo, a utilizar meios de arrefecimento sem introdução de ar, e a apresentar uma atmosfera não composta de ar, estes meios para tornar estanque não se mostram mais indispensáveis. 8

No compartimento de fusão/afinagem, os queimadores “a oxigénio” segundo a invenção (esta expressão significando que o comburente utilizado é de oxigénio) são dispostos em altura, e eventualmente a uma altura suficiente 9, em relação ao nível do vidro para que as chamas emitidas pelos queimadores não entrem em contacto directo com a superfície do vidro.

Estes queimadores são de preferência repartidos em fiadas sensivelmente paralelas ao eixo longitudinal do compartimento de fusão/afinagem. A repartição mais simples consiste em prever duas fiadas de queimadores desembocando no compartimento de fusão/afinagem através das suas paredes laterais. Para assim fazer, as aberturas a praticar nas paredes são de secção muito reduzida e não perturbam pois o isolamento térmico global do compartimento. O melhor é associar os queimadores em uma pluralidade de grupos de queimadores cuja potência de aquecimento é regulada de maneira autónoma de um grupo ao outro. Estes grupos são nomeadamente dispostos sucessivamente transversalmente em relação ao eixo longitudinal do compartimento. O aquecimento é assim modulado e regulado de maneira óptima até ao fim do compartimento e pode-se-lhe criar todos os perfis de temperatura desejados, nomeadamente segundo o tipo de vidro fundido a fabricar.

Pode-se todavia prever, no compartimento de fusão/afinagem, meios de aquecimento auxiliares que tomam, por exemplo, a forma de eléctrodos imersos na profundidade do forno, afim de ajustar ou corrigir este perfil de temperatura no compartimento. 9 O facto de o compartimento de fusão/afinagem se encontrar desprovido de regeneradores torna o seu isolamento térmico em relação ao exterior ao mesmo tempo bem melhor e bastante mais fácil de realizar. As paredes, nomeadamente as paredes laterais e a abóbada, podem assim ser isoladas de maneira reforçada com a ajuda de painéis de forma geométrica simples, planos, constituídos de material isolante fibroso e/ou de betão isolante projectado, painéis cuja espessura é entretanto suficientemente reduzida para deixar uma boa acessibilidade às paredes laterais. Esta facilidade de acesso facilita a manutenção do forno entre duas campanhas de produção do vidro.

Para absorver térmicamente de maneira óptima os fumos saídos da combustão dos queimadores, no compartimento de fusão/afinagem, prevê-se vantajosamente nas paredes do dito compartimento aberturas de evacuação na proximidade das aberturas de alimentação em matérias vitrificáveis na zona mais “a montante” do compartimento de fusão/afinagem. Estas aberturas de evacuação são mais particularmente colocadas na proximidade destas aberturas de alimentação. Os fumos podem assim seguir um trajecto da parte “jusante” para a parte “montante” do compartimento, trajecto que os faz andar por cima da zona em que subsistem as matérias vitrificáveis, ajudando por este facto à sua fusão. Para optimizar esta absorção térmica dos fumos de combustão, é preferível proteger a parte “a mais a montante” do compartimento de fusão/afinagem, em que são enfornadas as matérias vitrificáveis, das irradiações das chamas dos queimadores, por exemplo com a ajuda de um resguardo térmico do tipo muro de sombra ou arco abatido e privar esta zona de todo o queimador. Terá, aliás tendência a reaquecer nesta zona os fumos em que 10

se procura pelo contrário abaixar ao máximo a temperatura antes da evacuação para melhor transferir o seu calor às matérias vitrificáveis subsistentes. O resguardo térmico facilita além disso a convergência dos fumos para estas matérias vitrificáveis. A invenção tem pois, acerca deste assunto, igualmente como objecto um processo para pré-aquecer uma composição de matérias vitrificáveis num forno precedentemente descrito previsto para a fusão da dita composição, processo consistindo em fazer passar os fumos de combustão emitidos no compartimento de fusão do dito forno por cima da composição de matérias vitrificáveis que subsiste sobre a fase já em fusão.

Dois posicionamentos diferentes podem ser adoptados para a ou as aberturas de alimentação em matérias vitrificáveis que se encontra(m) na parte “montante” do compartimento de fusão/afinagem. Estas podem ser praticadas por um lado na parede frontal do compartimento, por outro em pelo menos uma das suas duas paredes laterais.

Neste último caso, o modo de realização mais vantajoso consiste em prever duas aberturas simétricas, uma em relação à outra nas paredes laterais e dois tipos de aberturas, frontal ou lateral, permitem um enfornamento de matérias vitrificáveis eficaz. Parece entretanto que o facto de enfornar as matérias vitrificáveis pelas aberturas laterais torna a operação de enfornamento mais simples e mais flexível e sobretudo permite aumentar as superfícies de trocas térmicas entre matérias vitrificáveis subsistentes e fumos de combustão. Os dispositivos de enfornamento 11 variados, conhecidos do técnico da profissão, são utilizáveis indiferentemente como dispositivos ditos “de botão eléctrico”, “de gaveta” ou “de pá”, podendo ser oscilantes ou não. É além disso possível dispor as aberturas de evacuação de fumos auxiliares nas paredes laterais no compartimento de fusão/afinagem.

Estes fumos, uma vez saídos do compartimento podem estar ainda relativamente quentes. É a razão pela qual pode-se considerar transferi-los para os dispositivos de recuperação de calor do tipo caldeiras ou dispositivos de pré-aquecimento das matérias vitrificáveis antes do seu enfornamento, ou todo outro dispositivo susceptível de recuperar o seu calor.

Diferentes meios para tornar estanque em relação ao gás o compartimento de fusão/afinagem podem ser previstos, sozinhos ou dispostos no seguimento uns dos outros isto afim de proteger a atmosfera do compartimento de fusão/afinagem. É claro que quanto mais estes meios são numerosos e/ou tanto mais a sua eficácia é grande e mais se garante o isolamento completo do compartimento. Estes meios tomam a forma, por exemplo, de um resguardo suspenso e/ou de uma barragem parcialmente imergida na profundidade do vidro fundido. Cada um destes meios apresenta a sua própria particularidade estrutural, ainda que eles sejam todos em geral dispostos segundo um plano substancialmente vertical. Assim, um resguardo suspenso é geralmente concebido de maneira a aflorar a superfície do vidro. Quanto à barragem imergida, se parte da abóbada a penetra sobre uma profundidade significativa na

espessura do vidro, oferece uma barragem total em relação aos gases. Apresenta entretanto condicionantes de fabricação que podem tender a restringir a sua utilização nas zonas de secção relativamente reduzida.

Relativamente à localização do ou desses meios de estancamento, prevê-se vantajosamente colocar um na junção entre o compartimento de fusão/afinagem e o compartimento “jusante” que lhe é adjacente e/ou na junção entre os dois compartimentos “jusante” adjacentes e/ou num dos compartimentos “jusante” na proximidade de uma ou da outra dessas junções.

Prevê-se vantajosamente as dimensões do compartimento de fusão/afinagem, e nomeadamente o seu comprimento, de maneira a manter no seio da massa fundida neste compartimento a presença de dois circuitos de circulação convectivos.

De preferência, a estrutura global do forno decompõe-se em um compartimento de fusão/afinagem precedentemente descrito que desemboca num primeiro compartimento “a jusante” de secção mais reduzida dita “pré-canal”, desembocando ele num segundo compartimento “a jusante” dito “canal” de secção ainda mais reduzida mas bastante mais longa. O pré-canal serve assim de zona “tampão” de transição regulando a velocidade do vidro que se evacua do compartimento de fusão enquanto o canal é equipado de meios próprios a condicionar, arrefecer e homogeneizar quimicamente e térmicamente o vidro assim evacuado. 13

De preferência, as dimensões destes compartimentos “jusante” são escolhidas em relação àquelas do compartimento de fusão/afínagem de maneira a que estas determinem uma profundidade de vidro suficientemente reduzida para impedir a criação de uma corrente de recirculação convectiva do vidro fundido para o compartimento de fusão/afinagem. As economias energéticas encontram-se aumentadas visto que o vidro uma vez evacuado do compartimento de fusão/afinagem não regressa mais para ser pela segunda vez aquecido. Uma tal concepção é nomeadamente descrita no pedido de patente FR-93/13022 de 2 Novembro 1993, cujo ensinamento é incorporado no presente pedido.

Evidentemente, o compartimento de fusão/afinagem segundo a invenção pode igualmente ser vantajosamente seguido de compartimentos “jusante” de concepção completamente diferente, como por exemplo aqueles descritos na patente pré-mencionada EP-B-0 264 327. W O resguardo térmico precedentemente evocado pode nomeadamente tomar a forma de um arco abatido que delimita uma mudança na altura do volume “de laboratório”. Em outros termos, pode-se prever que a relação entre altura total e profundidade do vidro seja “a montante” desse resguardo inferior àquele “a jusante” do dito resguardo, sempre no compartimento de fusão/afinagem. Acelera-se assim a velocidade dos fumos de combustão convergindo para as matérias vitrificáveis subsistentes.

I i

I 14 A aplicação a mais imediata do forno segundo a invenção é a alimentação em vidro fundido de instalações de enformação do vidro plano, as instalações de vidro float sendo particularmente visadas.

Outras características e vantagens da invenção aparecerão na descrição completamente detalhada de um modo de realização não limitativo, com a ajuda das figuras seguintes que representam : • figura 1 : uma vista em corte longitudinal do compartimento de fusão/afinagem, • figura 2 : uma vista em planta do compartimento de fusão/afinagem, • figura 3 : uma vista em corte longitudinal do conjunto do forno, • figura 4 : uma vista em planta do conjunto do forno.

As figuras 1 e 2 representam de maneira esquemática o compartimento 1 de fusão/afinagem do vidro do qual a invenção interessa-se inteiramente. Este compartimento é delimitado pelas paredes frontais “montante” 2 e “jusante” 3, pelas paredes laterais 4, 5 uma soleira 6 e uma abóbada 7, todas fabricadas a partir de materiais refractários apropriados. A soleira 6 é plana segundo um plano sensivelmente horizontal, as paredes 2, 3, 4 e 5 são igualmente planas mas segundo um plano sensivelmente vertical. A abóbada 7 apresenta uma curvatura transversal ao eixo longitudinal X do compartimento 1 indicado na figura 2. O nível de vidro fundido é indicado na figura 1 pela linha horizontal Y em traços discontínuos.

Este compartimento 1 comporta duas zonas principais 8 e 9, sucessivas em relação ao eixo longitudinal: a primeira zona 8 é a zona “montante” em que são entornadas as matérias vitrificáveis 10 subsistindo sobre o banho de vidro fundido, a segunda zona 9 é a zona “jusante” em que o banho de vidro é mais particularmente aquecido, depois evacuado para os compartimentos “jusante” adjacentes que serão descritos ulteriormente com a ajuda das figuras 3 e 4. A delimitação entre as zonas 8 e 9 é marcada pela presença de um arco abatido 11 e uma diminuição, a montante desse arco, da altura da abóbada 7 em relação ao nível de vidro Y.

Na zona 8, é previsto um modo de enfornamento seja frontal, seja lateral, da massa das matérias vitrificáveis chamada também composição vidreira.

No primeiro caso, a abertura de alimentação em matérias vitrificáveis 12 é conduzida na parede frontal montante 2 em frente de um dispositivo de enfornamento usual não representado.

Neste segundo caso, que é aquele representado na figura 2, duas aberturas 12, 13 simétricas são previstas nas saliências das paredes laterais 4, 5 permitindo uma dupla alimentação em composição.

Qualquer que seja o tipo de enfornamento, lateral ou frontal, adoptado, as aberturas 14 de evacuação dos fumos de combustão são previstas até à proximidade das 16 aberturas de alimentação 12. Por razões de atravancamento, é preferível que as aberturas de alimentação 12, 13 laterais sejam associadas das aberturas de evacuação dos fumos frontais e recíprocamente. No caso representado na figura 2, a ou as aberturas de evacuação dos fumos são pois praticadas na parede frontal montante 2.

Graças à disposição relativa das aberturas de alimentação e das aberturas de evacuação dos fumos e graças igualmente à presença do arco abatido; impôs-se aos ditos fumos proveniente da zona 9 essencialmente um trajecto de evacuação fazendo-os ladear a massa de matérias vitrificáveis 10 não ainda fundida, o que melhora o rendimento energético do forno.

Os fumos uma vez extraídos alimentam todo o tipo de dispositivo de recuperação de calor ou dispositivo de pré-aquecimento das matérias vitrificáveis antes do seu enfornamento. A zona 9 é bastante mais longa que a zona 8. Ela é munida de condutas de evacuação de fumos 15 auxiliares nas paredes laterais 4, 5. Nestas mesmas paredes são perfuradas pequenas aberturas permitindo fazer desembocar no compartimento 1 duas filas de queimadores a oxigénio 16 por cima do nível do vidro Y. A acessibilidade das paredes e ajustamento do posicionamento dos queimadores no compartimento são tornados possíveis devido ao isolamento térmico reforçado das paredes laterais ser previsto, o que permite diminuir a espessura global. Este isolamento é concebido com a ajuda de painéis planos em material fibroso e/ou em betão isolante projectado.

Os queimadores 16 são dispostos de preferência a igual distância uns dos outros, em cada uma das duas filas. Eles são repartidos em sub-grupos de um ou de vários “pares” de queimadores.

Estes pares sendo constituídos de dois queimadores, cada um pertencendo a uma fila, e que estão face a face ou estão mais ou menos desfasados um em relação ao outro. Cada sub-grupo é regulado em potência de aquecimento de maneira independente dos outros. Pode-se assim obter diferentes perfis de temperatura segundo o eixo longitudinal do forno nomeadamente, em todo o ponto e em todo o momento, e isto de maneira fiável. É de notar que a zona montante 8 é privada de queimadores, de maneira que os fumos que aí penetram para re-aquecer as matérias vitrificáveis transfiram térmicamente de maneira óptima sem ser eles-mesmos submetidos a um reaquecimento dessa zona. O arco abatido 11 que serve de fronteira entre as duas zonas 8 e 9 serve de resguardo térmico afim de evitar uma irradiação das chamas dos queimadores 16 da zona 9 para a zona 8. A razão é, como precedentemente, que é pouco vantajoso re-aquecer os fumos uma vez que eles penetraram na zona montante 8. A parte inferior do arco é entretanto suficientemente distante do nível de vidro fundido Y para não constituir um obstáculo à circulação dos fumos de combustão da zona 9 à zona 8, mas antes para facilitar a sua convergência para as matérias vitrificáveis subsistentes 10.

Sempre na zona 9 do compartimento 1, é prevista uma abertura 17 de evacuação do vidro fundido na parede frontal jusante 3. Esta abertura faz uma soleira sobre-elevada em relação ao nível do plano da soleira 6, soleira que se prolonga e desemboca no compartimento jusante adjacente. Esta escolha da altura desta soleira orienta a espessura do vidro fundido que vai passar para este compartimento jusante. O interesse de utilização de queimadores a oxigénio funcionando em contínuo é que o seu rendimento térmico é nitidamente mais elevado que aquele dos queimadores convencionais, utilizando um volume de gás reduzido e criando um volume de fumos de combustão igualmente reduzido. A concepção do compartimento pode em consequência ser modificada, nomeadamente diminuído um pouco o volume de laboratório, sem prejudicar à priori para o funcionamento do forno, de onde uma economia em materiais de construção do forno. Por outro lado, os queimadores a oxigénio não introduzem ar, nomeadamente azoto, no compartimento, o que evita a formação de gás tipo NOx.

As vantagens são garantidas com a condição de preservar esta atmosfera particular por cima do vidro fundido no compartimento 1 de fusão/afinagem, em que os meios com vista a tornar estanque em relação ao gás vão ser descritos com a ajuda das figuras 3 e 4 que representam o forno no seu conjunto : vê-se o compartimento 1 de fusão/afinagem precedentemente descrito seguido de um pré-canal 18 ele mesmo

seguido de um canal 19. A secção do pré-canal 18 é intermediária entre aquela do compartimento 1 de fusão/afinagem e aquela do canal 19. A parede 20 desses compartimentos encontra-se sobre-elevada em relação à soleira 6 do compartimento 1 de fusão/afinagem. O canal 19 acaba-se em um lábio de escoamento 21 que distribui o vidro fundido para uma zona de enformação não representada.

As dimensões destes dois compartimentos 18, 19 jusante são escolhidas afim de que não tenham corrente convectiva de recirculação do vidro fundido destes últimos para o compartimento 1, o que diminui considerávelmente o esforço de aquecimento necessário no compartimento 1.

Os meios para tornar estanque precedentemente evocados são aqui em número de três. O primeiro é situado na junção entre o compartimento de fusão/afinagem 1 e o pré-canal 18.

Trata-se de um resguardo suspenso 22 fixo na parte superior da abertura 17 da saída do vidro fundido, resguardo que aflora o nível de vidro Y. O segundo meio 23 é previsto na junção entre o pré-canal 18 e o canal 19, e toma a mesma forma que o primeiro. O último é previsto na proximidade da junção pré-canal 18/canal 19 ele mesmo. 20 *Γ

Trata-se de uma barragem imersa 24 que é suspensa da abóbada do compartimento e mergulha parcialmente no vidro. Ela pode além disso responder a um objectivo de drenagem. A combinação destes três meios é óptima para tornar estanque totalmente o compartimento 1 em relação a cada um dos compartimentos 18, 19 que lhe sucede. Resta no quadro da invenção combinar diferentemente ou numa ordem diferente, de utilizar apenas um ou dois ou pelo contrário mais...

Em conclusão, o forno de acordo com a invenção melhora o sistema de aquecimento no compartimento de fusão e torna seu custo de funcionamento e de fabricação menos oneroso. Uma última vantagem é um controle acrescido da atmosfera do compartimento de fusão, assim como um risco de poluição mais fraco.

Por outro lado, é evidente, como já referido, que o sistema de aquecimento de acordo com a invenção pode ser utilizado para um forno que será munido de compartimentos “jusante” no sentido da invenção que diferenciará aqueles representados nas figuras 3 e 4, e nomeadamente munido de um afunilamento seguido de um braseiro. É também claro que o compartimento de fusão/afinagem pode ser equipado de todos os meios conhecidos para afinar e homogeneizar o vidro ou controlar os movimentos de convenção, por exemplo todos os tipos de agitadores, fervedores. Os compartimentos ditos “jusante” podem de maneira conhecida, ser igualmente 21 providos de todos os meios aptos a condicionar o vidro, todos os meios de drenagem, de arrefecimento e de homogeneização térmica ou química do vidro fundido.

Lisboa, 22 de Maio de 2000 O AGENTE OFICIAL

22

Claims (1)

1. REIVINDICAÇÕES 1a - Forno para a fusão de matérias vitrificáveis comportando um compartimento (1) de fusão/afinagem do vidro, o dito compartimento sendo munido, na parte montante, de pelo menos uma abertura (12) destinada a ser alimentada em matérias vitrificáveis (10) com a ajuda de um dispositivo de enfornamento colocado em frente, e na proximidade do qual se encontra pelo menos uma abertura (14) de evacuação do gás de combustão, e na parte jusante, de uma abertura (17) de saída do vidro fundido desembocando em um ou vários compartimentos (18, 19) jusante sucessivos destinado(s) a conduzir o vidro fundido para a zona de enformação, a fusão das matérias vitrificáveis sendo assegurada no compartimento (1) de fusão/afinagem, no essencial, por uma pluralidade de queimadores (16) de comburente composto de oxigénio, caracterizado pelo facto de o dito compartimento (1) de fusão/afinagem ser concebido sem entrada de ar, nomeadamente provindo do ou dos compartimentos jusante, e pelo facto de a parte montante (8) do dito compartimento de fusão/afinagem (1) onde são enfornadas as matérias vitrificáveis (10) ser protegida da irradiação das chamas dos queimadores (16) por um meio (11) de resguardo térmico do tipo muro de sombra ou arco abatido, e nomeadamente desprovida de queimadores. 2a - Forno de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de ser equipado de pelo menos um meio para tornar estanque em relação ao gás o 1

   compartimento (1) de fusão e de afinagem, nomeadamente entre aquele e o ou (um dos) compartimento(s) jusante (18, 19). 3a - Forno de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de os queimadores (16) serem repartidos face a face em duas filas, os queimadores desembocando num compartimento (1) de fusão/afinagem através das paredes laterais (4, 5) daquele. 4a - Forno de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de os queimadores (16) serem repartidos em uma pluralidade de grupos cuja potência de aquecimento é regulada de maneira autónoma de um grupo ao outro. 5a - Forno de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de os meios auxiliares de aquecimento serem previstos num compartimento fusão/afinagem (1), nomeadamente sob forma de eléctrodos imersos na profundidade do vidro fundido. 6a - Forno de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de as paredes do compartimento de fusão/afinagem (1), nomeadamente as paredes laterais (4, 5) e a abóbada (7), serem equipadas de meios de isolamento reforçado sob a forma de painéis em material isolante fibroso e/ou de betão isolante projectado. 2

   7a - Forno de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de a relação entre a profundidade do vidro fundido e a altura total do compartimento (1) de fusão e de elaboração medida entre a soleira (6) e o fecho da abóbada (7) ser, a montante do meio de resguardo térmico (11), inferior àquele medido a jusante do dito resguardo. 8a - Forno de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de a ou as aberturas (12) de alimentação em matérias vitrificáveis (10) serem praticadas na parte montante (8) do compartimento de fusão/afinagem (1), na sua parede frontal (2) ou em pelo menos uma das suas paredes laterais (4, 5). 9a - Forno de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de apresentar duas aberturas de alimentação (12, 13) em matérias vitrificáveis (10) na parte montante (8) do compartimento (1) de fusão e de elaboração, aberturas praticadas simétricamente uma em relação à outra nas duas paredes laterais (4, 5) do dito compartimento (1). 10a - Forno de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de o compartimento (1) de fusão/afinagem ser munido de aberturas (14) de evacuação dos fumos de combustão situados na sua parede montante (8) em que são enfornadas as matérias vitrificáveis, aberturas praticadas na sua parede frontal (2) ou em pelo menos uma das suas duas paredes laterais (4, 5). 3 11a - Forno de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de as aberturas auxiliares (15) de evacuação dos fumos de combustão serem previstas num compartimento (1) de fusão e de elaboração nas suas paredes laterais (4, 5). 12a - Forno de acordo com uma das reivindicações 10 ou 11, caracterizado pelo facto de os fumos de combustão evacuação do compartimento (1) de fusão e de elaboração serem transferidos para os dispositivos de recuperação de calor do tipo caldeiras ou dispositivos de reaquecimento das matérias vitrificáveis antes enfornamento. 13a - Forno de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de o(s) meio(s) para tornar estanque (22, 23, 24) em relação aos gases entre o compartimento (1) de fusão e de elaboração e o(s) compartimento(s) jusante (18, 19) comportar(em) pelo menos um resguardo suspenso e/ou uma barragem imersa parcialmente no vidro fundido. 14a - Forno de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de o(s) meio(s) para tornar estanque (22, 23, 24) em relação aos gases entre o compartimento (1) de fusão e de elaboração serem previstos na junção entre o compartimento (1) de fusão e de elaboração e o compartimento (19) jusante adjacente e/ou na junção entre dois compartimentos jusante sucessivos (18, 19) e/ou num dos compartimentos jusante na proximidade de uma dessas junções. 15a - Forno de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de o compartimento (1) de fusão e de elaboração desembocar num primeiro compartimento jusante (18) de secção mais reduzida, dita pré-canal, desembocando ele mesmo num segundo compartimento jusante (19) de secção ainda mais reduzida, dita canal. 16a - Forno de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de as dimensões do ou dos compartimentos jusante (18, 19) em relação ao compartimento (1) de fusão e de elaboração serem escolhidas tais que elas determinam uma profundidade do vidro fundido circulando no(s) dito(s) compartimento(s) jusante sem corrente de recirculação do vidro fundido para o compartimento (1) de fusão e de elaboração. 17a - Aplicação do forno de acordo com uma das reivindicações precedentes, na alimentação em vidro fundido de instalações de enformação de vidro plano do tipo instalações de vidro float. 18a - Processo para pré-aquecer uma composição de matérias vitrificáveis (10) num forno de acordo com uma das reivindicações 1 a 16, para a fusão da dita composição, processo consistindo em fazer passar os fumos de combustão emitidos no compartimento de fusão (1) do forno por cima da composição de matérias vitrificáveis (10) que subsiste sobre a fase em fusão. Lisboa, 22 de Maio de 2000 O AGENTE OFICIAL·-^