WO2009056726A2 - Blocs de reception d'une matiere fondue, notamment du verre, et installation de fibrage pourvue de tels blocs - Google Patents

Blocs de reception d'une matiere fondue, notamment du verre, et installation de fibrage pourvue de tels blocs Download PDF

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WO2009056726A2
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Olivier Bony
Aurélien BERTHELOT
Alessandro Giassi
François VIANEY
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Saint-Gobain Technical Fabrics Europe
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B7/00—Distributors for the molten glass; Means for taking-off charges of molten glass; Producing the gob, e.g. controlling the gob shape, weight or delivery tact
    • C03B7/08—Feeder spouts, e.g. gob feeders
    • C03B7/09—Spout blocks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/08—Bushings, e.g. construction, bushing reinforcement means; Spinnerettes; Nozzles; Nozzle plates

Definitions

  • the invention relates to melt-receiving blocks, such as glass, and in particular to the glass-making block and to the intermediate block of a fiber-forming installation delivering filaments, especially glass filaments.
  • a fiberizing installation comprises a so-called direct fusion, a glass block (flow block) which receives molten glass from a channel connected to the furnace in which the melting of the glass is obtained, an intermediate block ( bushing block) and a bushing, the intermediate block joining the glass plug block and the die.
  • the die is provided in its upper part with a grid which distributes the flow of the glass from the intermediate block and feeding said die, and heat the glass Joule effect, and the bottom of a plate provided with a multitude of orifices from which the molten glass flows to be stretched into a multiplicity of filaments.
  • These filaments whose diameter generally varies from 5 to 33 ⁇ m are gathered in at least one sheet which converges to an assembly device to form at least one wick and be for example wound.
  • the wick can also be cut (cut son) or projected on a carpet (mats son continuous).
  • the products obtained are used mainly in various reinforcement applications.
  • a plurality of fiberizing installations are arranged next to each other. Upstream, the molten glass comes from an oven, and flows through a main channel of refractory material to be distributed according to a common type of configuration, in two transverse channels in the manner of a bar of T.
  • This T bar is usually referred to as front-body, and under its bottom is arranged the plurality of fiber-drawing facilities.
  • the defect observed in such a configuration and therefore such a distribution is the presence of a hot zone at the place where the hottest vein of the glass arrives, that is to say at the intersection of the bar of the T that is called upstream part of the forebody, and therefore at the level of the first two fiber drawing plants arranged on each side of this intersection; and on the contrary, at the ends of the T-bar, of the two downstream sides of the fore-body, the glass vein is cooler, the cooling being accentuated by the end wall of the channel of the fore-body.
  • the temperature of the glass arriving in each fiberizing installation is therefore different according to the position of the fiberizing installation under the forebody and according to the geometrical particularity of this forebody.
  • the glass plug block 8 comprises a rectangular opening 80 with four rounded corners, a channel 81 whose wall 82 connected to the opening has a slope which is identical over the entire periphery and is inclined at an acute angle with respect to the vertical defined by the outer wall 8a of the block.
  • the wall 82 is extended by a vertical wall 83 parallel to the outer wall 8a and whose perimeter reproduces the rectangular rounded-corner geometrical shape of the opening 80.
  • the intermediate block 9 has a channel 90 which extends the channel 81 and whose The wall 91 is vertical like the wall 83 and the opposite ends of opening 92 and 93 are also delimited by a rectangular shape with rounded corners.
  • the thermal imbalance in the die can be corrected to ensure a homogeneous temperature, in particular by adapting the design and geometry of the forebody, and / or the glass block, and / or intermediate block.
  • No. 6,044,666 discloses, for example, a particular arrangement of the interior of the glass plug block. Instead of having a single cavity over the entire length of the glass block and the intermediate block within which the molten material flows, this document discloses the presence of walls forming in place of the cavity, a plurality of inlet orifices and channels of distinct width thus diverting the main flow of glass to better mix when it arrives in the die.
  • the invention has chosen to focus on the adaptation of the shape of the glass block and the intermediate block. It therefore aims to provide a particular geometry to these blocks so as to increase the thermal homogeneity of the glass entering the die to ultimately improve the thermal homogeneity of the glass at the exit of the die and therefore its viscosity, and this regardless of the shape of the die.
  • the glass plug block for a fiberizing and melt-receiving installation has a single cavity which has a wall-defined flow channel and an inlet and outlet port. an outlet orifice which are located respectively at the two opposite ends of the channel, the inlet orifice being located at a face which is said upper face, which has two opposite lateral edges and two opposite longitudinal edges, and which presents a median longitudinal plane (P) extending along the widest extension of the face and another median plane (Y) extending in the smallest extension of the face.
  • the glass gripping block is characterized in that the inlet orifice has an asymmetrical shape with respect to the median plane (Y) of the block extending in the smallest extension.
  • the inlet of generally rectangular shape, is completely symmetrical, the invention allows the asymmetry to otherwise distribute the arrival of the glass in the cavity of the glass block to ensure output better temperature homogeneity.
  • the inlet orifice has an upstream part intended to be arranged on the inlet side of the melt and a downstream part opposite to the upstream part with respect to the median plane (Y) extending according to the smaller extension, the upstream part being wider than the downstream part. It is meant throughout the rest of the description, upstream and downstream, the qualifiers that correspond to the upstream flow direction downstream of the melt in the forebody of the fiberizing installation.
  • the inlet orifice has a profile along a closed line which has two points corresponding to the two points arranged closest to, respectively, the two longitudinal edges of the upper face of the block, the distance between these points being at least equal to 0.3 x L1, where L1 is the dimension separating the two longitudinal edges, and preferably greater than 0.5 x L1.
  • the cavity of the block converges towards the outlet orifice.
  • the ratio between the surface of the outlet orifice and the surface of the inlet orifice is less than 0.5.
  • the inlet orifice has a profile along a closed line which comprises at least six portions, curved or linear, respectively connecting six points.
  • the six points are connected by respectively six imaginary segments, two of which are called upstream lateral sides, are intended to be arranged on the side of the arrival of the flow of the melt, two so-called lateral sides downstream, are located opposite the upstream sides relative to the median plane (Y) extending according to the smallest extension, and two so-called intermediate sides, connect for each respectively an upstream lateral side and a downstream lateral side.
  • the upstream lateral sides make an angle ⁇ with the longitudinal median plane (P) which is between 45 and 90 °.
  • the downstream lateral sides make an angle ⁇ with the longitudinal median plane (P) which is between 0 and 60 °.
  • the intermediate sides at the points of intersection with the upstream lateral sides make an angle ⁇ with the longitudinal median plane (P) which is between 0 and 45 °.
  • the intermediate sides starting from the upstream lateral sides converge preferably in the direction of the longitudinal plane (P).
  • the inlet orifice advantageously has a profiled line which is curved over its entire perimeter so that the wall of the cavity has a curved shape over the entire periphery without discontinuity, allowing a better flow of the material.
  • the wall of the flow channel of the glass plug block has a slope from the inlet which is not uniform over the entire periphery of the wall.
  • the wall has at least two different slopes. In particular, it has, on the upstream side of the inlet port a steeper slope than the slope which is located on the side of the downstream portion of the orifice, opposite the upstream portion.
  • the invention also relates to the glass block described above and associated with an intermediate block, the two blocks being intended for a fiberizing installation, the intermediate block comprising a single cavity which has an inlet opening contiguous to the outlet port of the glass plug block, a wall and an outlet opening.
  • the ratio between the height of the intermediate block and the height of the glass plug block is less than 0.6, and preferably less than 0.45.
  • the cavity of the intermediate block has a flared shape in the direction of the outlet opening. If the glass plug block is shaped like a funnel with an asymmetrical section, the intermediate block has a shape in the manner of an inverted funnel, of asymmetrical section, and very collected in height.
  • the invention relates to a fiber-drawing installation comprising a glass plug block and an intermediate block as described above, as well as a die provided with an inlet which is abutted at the outlet opening of the block. intermediate and is intended to receive the melt.
  • the outlet opening of the intermediate block has a section which coincides with the section of the inlet of the die.
  • the die has in known manner an axis of symmetry (X). If in the prior art, the inlet port of the glass plug block is completely symmetrical and has an axis of symmetry corresponding to that of the die, on the contrary in the invention, the midpoint of a segment The imaginary line separating two points farthest from the closed line profile of the inlet orifice of the glass plug block is eccentric with respect to the axis of symmetry (X) of the die. This configuration also contributes to the temperature homogeneity of the material arriving in the die.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a glass plug block and an intermediate block of the prior art intended for a fiber-drawing installation;
  • FIG. 2 is a sectional view of the elements of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a sectional view of a portion of a fiberizing installation comprising the glass plug block and the intermediate block according to an exemplary embodiment of the invention, as well as a usual die;
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the glass plug block and the intermediate block of FIG.
  • FIG. 5 is a top view of the glass plug block of Figure 4.
  • FIGS. 6 and 7 are top views of the glass plug block according to two other exemplary embodiments of the invention.
  • Figure 8 shows a top view of a die grid indicating the temperature measurement points.
  • Figure 3 is schematically illustrated a portion of a fiberizing installation 1a.
  • the forebody 1b receives molten material such as glass flowing in the direction of the arrow F from upstream to downstream.
  • the installation comprises a glass block 1 according to the invention, which receives from the channel of the forehearth the melt, an intermediate block 2 according to the invention in which flows the melt from the glass block 1, and a usual die 3 in which the glass arrives.
  • the invention can of course apply to all types of melted material capable of being fiber, including thermoplastic material.
  • the die 3 comprises in known manner and according to the arrival of the glass from top to bottom, a grid 30 on the upper face and a bottom 31 on its opposite face.
  • the gate 30 is provided with openings not shown and ensures a slowing of the flow of glass delivered in the die.
  • the grid also provides glass heating by Joule effect.
  • the bottom 31 is provided with a plurality of orifices or pierced nipples 32 which extend over the almost total surface of the bottom to ensure the delivery of glass filaments to the outside of the die.
  • FIG. 4 shows an exploded perspective view of the glass taking blocks 1 and 2 according to the invention. These blocks are made of refractory materials that resist thermal degradation, corrosion and erosion due to the flow of molten material.
  • a ceramic material is generally used, which may be, for example, in the known manner, for example, alumina, silicon nitride, zirconia, or an alloy ODS (Oxide Dispersion Strengthened) based on nickel, or iron or titanium, or refractory alloy type including tungsten, or molybdenum or niobium.
  • ODS Oxide Dispersion Strengthened
  • Blocks 1 and 2 which are contiguous to each other, each comprise a single cavity 10 and 20 respectively in which the glass flows.
  • the solution of making the blocks with a single cavity generates less wear than a plurality of channels as disclosed in the aforementioned prior art US 6,044,666.
  • the blocks are preferably symmetrical with respect to the median plane P, which is vertical in the direction of casting of the glass from top to bottom, and extending parallel to the largest extension of the blocks.
  • the invention has focused only on the shape of the cavities 10 and 20 of the blocks, the outer shape and the overall dimensions of the two blocks are those of the prior art.
  • the blocks have parallelepipedal external shapes, and generally have external dimensions of the order of 0.3 to 2.5 m in length and 0.1 to 1 m in width.
  • the cavity 10 of the glass plug block 1 has a flow channel 11 which is delimited by a wall 11a, an inlet orifice 12 which is located at the top face 14 of the block, coplanar with the bottom of the channel of the front body 1b in which the glass arrives, and an outlet opening 13 in the lower part which is situated at the opposite end of the inlet orifice 12, at the junction with the cavity 20 of the block intermediate.
  • the cavity 20 of the intermediate block 2 has a flow channel 21 which is delimited by a wall 21a, an inlet opening 22 which is abutted at the outlet orifice 13 of the intermediate block, and an outlet opening 23 which is located at the junction with the die 3 by opening on the gate 30.
  • the upper face 14 of the glass plug block is located, in the mounted position of the block in the fiberizing installation, in the plane of the bottom of the channel of the forebody 1b.
  • the face 14 has, according to its small extension, two lateral edges which are opposite with respect to a median plane Y extending along the smallest extension of the block, and two longitudinal edges which are opposed with respect to the longitudinal median plane P.
  • the face 14 here has a rectangular shape.
  • the lateral edges are of width L1.
  • the shape of the cavity 10 can be likened to a funnel shape whose inlet section 12 is asymmetrical, has an upstream portion P1 wider than its downstream part P2, and whose slope p6 of the wall 11a of the upstream side is steeper than the slope p3 of the downstream side.
  • the cavity and therefore the inlet 12 have an asymmetrical shape with respect to the median plane Y extending along the smallest extension of the block.
  • the inlet orifice 12 has an upstream portion P1 which is arranged on the inlet side of the melt and a downstream portion P2 opposite the upstream portion P1 with respect to the median plane Y.
  • the upstream portion P1 is wider. than the downstream part P2.
  • the inlet port 12 has a profile along a closed line which consists of linear or curved portions. Preferably, the profile is curved over the entire perimeter so as to provide for the cavity a wall of curved shape over the entire periphery without discontinuity.
  • the profile comprises at least six portions 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f which respectively connect six points A1, A2, A3, A4, A5, A6.
  • the segments D1 and D6 are called upstream lateral sides because they are arranged closest to the upstream side of the orifice.
  • the segments D3 and D4 are called downstream lateral sides because they are located opposite the upstream sides with respect to the median plane Y.
  • the segments D2 and D5 they each connect the upstream lateral side D1 and the downstream lateral side D3, and respectively the upstream lateral side D6 and the downstream lateral side D4.
  • downstream lateral sides D3 and D4 which are here symmetrical along the longitudinal median plane P, form an angle ⁇ with said plane P which is between 0 and 60 °.
  • the intermediate sides D2 and D5 which are here symmetrical along the longitudinal median plane P, are starting from the upstream lateral sides D1 and D6 convergent respectively towards the longitudinal plane P, thus ensuring that the downstream part P2 is smaller. than the upstream part P1.
  • the intermediate sides D2 and D5 at the points of intersection A1, and respectively A5, with the upstream lateral sides D1, and respectively D6, make an angle ⁇ with the longitudinal median plane P which is between 0 and 45 °.
  • the inlet orifice 12 is particularly large with respect to the width of the glass gripping block and therefore to the width of the channel of the front body, at the level of the upstream part P1, so that the two points A1 and A5 which correspond to the two points arranged closest to, respectively, the two longitudinal edges of the upper face 14, are distant by a length at least equal to 0.3 x L1, where L1 is the dimension separating the two longitudinal edges, and preferably greater than 0.5 x L1.
  • the cavity 10 is convergent towards the outlet orifice 13, the surface S2 of the outlet orifice 13 being smaller than the surface S1 of the inlet orifice 12.
  • the shrinkage is sufficiently large and is such that the ratio of the surfaces S2 / S1 is less than 0.5.
  • the wall 11a of the flow channel 11 of the glass plug block has a slope which, starting from the line of the inlet orifice 12, is not uniform over the entire periphery of the wall .
  • the slope of the wall changes at each of the six points A1, A2, A3, A4, A5, and A6. Because of the symmetry of the cavity relative to the plane P, only four slopes are distinct at the points A6, A1, A2, and A3 ( Figure 4). According to the invention, the slope p6 located at the most upstream end of the cavity, that is to say at point A6, is steeper than the slope p3 located at the downstream end of the cavity. cavity, that is to say at point A3.
  • the intermediate block 2 has a flared shape in the direction of the outlet opening 23, the section of the inlet opening 22 corresponding to the narrowed section of the outlet orifice 13 of the glass plug block, while that the outlet opening 23 corresponds to the surface of the grid 30 of the die.
  • this sudden widening of the section between the inlet opening 22 and the outlet opening 23 is made at a very small height.
  • the intermediate block 2 has in the vertical a height much smaller than that of the glass plug block.
  • H1 the height of the glass block 1 and the height H2 of the intermediate block
  • the ratio H2 / H1 is less than 0.6, and preferably less than 0.45.
  • Figures 6 and 7 illustrate other profiles of the opening 12 of the glass plug block.
  • the thermal homogeneity was measured by taking a few temperature points at identical locations at the die gate for a reference fiberizing installation with glass and intermediate plug blocks according to the prior art, as described. in FIGS. 1 and 2, and for embodiment examples of the shape of the blocks according to the invention.
  • the grid presents for the example a rectangular surface.
  • the chosen points are distributed at a diagonal of the die according to its greatest extension.
  • Two points T1 and T2 are located near the longitudinal edges of the die, one point T3 corresponds to the middle of the die and two other points T4 and T5 are located on either side of the point T3, midway from the middle of the die. the die and an angle of the die.

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Abstract

Bloc de prise de verre (1) destiné à une installation de fibrage et à recevoir de la matière fondue, comportant une seule cavité (10) qui présente un canal d'écoulement (11) délimité par une paroi (11a). L'orifice d'entrée (12) présente une forme dissymétrique par rapport au plan médian (Y) du bloc s'étendant selon la plus petite extension, et il présente une partie amont du côté de l'arrivée du verre qui est plus large que sa partie aval opposée au plan médian. En outre, la pente de la paroi (11a) du côté amont est avantageusement plus raide que la pente du côté aval. L'invention concerne aussi le bloc intermédiaire qui est très ramassé en hauteur par rapport au bloc de prise de verre.

Description

BLOCS DE RECEPTION D'UNE MATIERE FONDUE, NOTAMMENT DU VERRE, ET INSTALLATION DE FIBRAGE POURVUE DE TELS BLOCS
L'invention se rapporte à des blocs de réception de matière fondue, telle que du verre, et en particulier au bloc de prise de verre et au bloc intermédiaire d'une installation de fibrage délivrant des filaments notamment de verre.
De manière classique, une installation de fibrage comporte en fusion dite directe, un bloc de prise de verre (flow block) qui reçoit du verre fondu issu d'un canal relié au four dans lequel est obtenue la fusion du verre, un bloc intermédiaire (bushing block) et une filière (bushing), le bloc intermédiaire faisant la jonction entre le bloc prise de verre et la filière. La filière est munie dans sa partie supérieure d'une grille qui permet de répartir le débit du verre provenant du bloc intermédiaire et alimentant ladite filière, et de chauffer le verre par effet Joule, et en fond d'une plaque pourvue d'une multitude d'orifices depuis lesquels s'écoule le verre fondu pour être étiré en une multiplicité de filaments.
Ces filaments dont le diamètre varie généralement de 5 à 33 μm sont rassemblés en au moins une nappe qui converge vers un dispositif d'assemblage pour former au moins une mèche et être par exemple bobinée. Selon sa destination, la mèche peut aussi être coupée (fils coupés) ou projetée sur un tapis (mats à fils continus).
Les produits obtenus sont utilisés principalement dans diverses applications de renforcement.
Dans une usine de fabrication, une pluralité d'installations de fibrage sont disposées les unes à côté des autres. En amont, le verre en fusion est issu d'un four, et s'écoule au travers d'un canal principal en matériau réfractaire pour être distribué selon un type courant de configuration, dans deux canaux transverses à la manière d'une barre de T. Cette barre de T est dénommée habituellement avant-corps, et sous son fond est disposée la pluralité d'installations de fibrage. Le défaut observé dans une telle configuration et donc une telle répartition, est la présence d'une zone chaude à l'endroit où arrive la veine la plus chaude du verre, c'est-à-dire à l'intersection de la barre du T qu'on nomme partie amont de l'avant-corps, et donc au niveau des deux premières installations de fibrage disposées de chaque côté de cette intersection ; et au contraire, aux extrémités de la barre du T, des deux côtés aval de l'avant-corps, la veine de verre est plus froide, le refroidissement étant accentué par la paroi d'extrémité du canal de l'avant-corps. La température du verre arrivant dans chaque installation de fibrage est donc différente selon la position de l'installation de fibrage sous l'avant-corps et selon la particularité géométrique de cet avant-corps.
Or, ce déséquilibre thermique agit sur le débit de verre qui s'écoule du fond de la filière de l'installation de fibrage, et par suite modifie le titre des filaments d'une installation de fibrage à l'autre.
Ainsi, cet inconvénient rend incertaine la qualité du titre des mèches, générant parfois des interruptions du processus de fibrage, et par suite des pertes de temps et de matière. Une baisse de la qualité des produits fabriqués s'en ressent ainsi qu'une augmentation de la quantité de rebuts et donc du coût de production.
Généralement, le bloc prise de verre et le bloc intermédiaire présentent la géométrie interne illustrée sur la figure 1 (dessin en perspective) et la figure 2 (dessin en coupe). Le bloc prise de verre 8 comporte une ouverture 80 rectangulaire aux quatre angles arrondis, un canal 81 dont la paroi 82 reliée à l'ouverture présente une pente qui est identique sur toute la périphérie et est inclinée selon un angle aigu par rapport à la verticale définie par la paroi externe 8a du bloc. La paroi 82 se prolonge par une paroi 83 verticale parallèle à la paroi externe 8a et dont le périmètre reproduit la forme géométrique rectangulaire à angles arrondis de l'ouverture 80. Le bloc intermédiaire 9 présente un canal 90 qui prolonge le canal 81 et dont la paroi 91 est verticale comme la paroi 83 et dont les extrémités opposées d'ouverture 92 et 93 sont également délimitées par une forme rectangulaire à angles arrondis.
On s'est aperçu que le déséquilibre thermique dans la filière peut être corrigé pour assurer une température homogène, en adaptant notamment par construction le dimensionnement et la géométrie de l'avant-corps, et/ou du bloc de prise de verre, et/ou du bloc intermédiaire.
Le document US 6 044 666 divulgue par exemple un agencement particulier de l'intérieur du bloc de prise en verre. Au lieu d'avoir une seule cavité sur toute la longueur du bloc prise de verre et du bloc intermédiaire à l'intérieur duquel s'écoule le matériau fondu, ce document divulgue la présence de parois formant à la place de la cavité, une pluralité d'orifices d'entrée et de canaux de largeur distincte permettant ainsi de dévier le flux principal de verre pour mieux le mélanger lorsqu'il arrive dans la filière.
Une autre solution permettant de faire suivre au verre en fusion dans l'installation de fibrage un chemin déterminé pour assurer un meilleur mélange homogène en température est d'adapter la configuration de la filière. Le brevet US 5 928 402 divulgue notamment une telle solution : la filière est conçue de manière particulière en comprenant deux grilles espacées qui sont disposées au- dessus du fond de la filière, les grilles étant en partie obturées à des endroits différents selon leur disposition en vis-à-vis.
Mais, l'invention a choisi plus particulièrement de s'intéresser à l'adaptation de la forme du bloc de prise de verre et du bloc intermédiaire. Elle a donc pour but de fournir une géométrie particulière à ces blocs de façon à augmenter l'homogénéité thermique du verre entrant dans la filière pour améliorer au final l'homogénéité thermique du verre à la sortie de la filière et donc sa viscosité, et cela indépendamment de la forme de la filière.
Selon l'invention, le bloc de prise de verre destiné à une installation de fibrage et à recevoir de la matière fondue, comporte une seule cavité qui présente un canal d'écoulement délimité par une paroi, ainsi qu'un orifice d'entrée et un orifice de sortie qui sont situés respectivement aux deux extrémités opposées du canal, l'orifice d'entrée étant situé au niveau d'une face qui est dite face supérieure, qui présente deux bords latéraux opposés et deux bords longitudinaux opposés, et qui présente un plan longitudinal (P) médian et s'étendant selon la plus grande extension de la face et un autre plan (Y) médian et s'étendant selon la plus petite extension de la face. Le bloc de prise de verre est caractérisé en ce que l'orifice d'entrée présente une forme dissymétrique par rapport au plan médian (Y) du bloc s'étendant selon la plus petite extension. Si dans l'art antérieur, l'orifice d'entrée, de forme généralement rectangulaire, est totalement symétrique, l'invention permet par la dissymétrie de répartir autrement l'arrivée du verre dans la cavité du bloc de prise de verre pour assurer en sortie une meilleure homogénéité des températures. Selon une caractéristique, l'orifice d'entrée présente une partie amont destinée à être agencée du côté de l'arrivée de la matière fondue et une partie aval opposée à la partie amont par rapport au plan médian (Y) s'étendant selon la plus petite extension, la partie amont étant plus large que la partie aval. On entend dans toute la suite de la description, par amont et aval, les qualificatifs qui correspondent au sens d'écoulement d'amont en aval de la matière fondue dans l'avant-corps de l'installation de fibrage.
Les termes supérieur et inférieur dans la suite de la description doivent être compris comme les parties plus haute et respectivement plus basse d'un élément en regard d'une partie de l'installation de fibrage qui, mis en place pour son fonctionnement, reçoit l'écoulement de la matière à fibrer du haut vers le bas.
Selon une autre caractéristique, l'orifice d'entrée a un profil selon une ligne fermée qui présente deux points correspondant aux deux points disposés au plus proche, respectivement, des deux bords longitudinaux de la face supérieure du bloc, la distance entre ces points étant au moins égale à 0,3 x L1 , où L1 est la dimension séparant les deux bords longitudinaux, et de préférence supérieure à 0,5 x L1.
Avantageusement, la cavité du bloc est convergente en direction de l'orifice de sortie. En particulier, le rapport entre la surface de l'orifice de sortie et la surface de l'orifice d'entrée est inférieur à 0,5.
Le rétrécissement prononcé de l'orifice de sortie par rapport à l'orifice d'entrée, combiné à la dissymétrie améliore encore la répartition plus homogène des températures de la matière fondue au sein de la cavité du bloc de prise de verre.
Selon une autre caractéristique, l'orifice d'entrée a un profil selon une ligne fermée qui comporte au moins six portions, courbes ou linéaires, reliant respectivement six points.
Les six points sont reliés par respectivement six segments imaginaires dont deux nommés côtés latéraux amont, sont destinés à être agencés du côté de l'arrivée de l'écoulement de la matière fondue, deux nommés côtés latéraux aval, sont situés à l'opposé des côtés amont par rapport au plan médian (Y) s'étendant selon la plus petite extension, et deux côtés dits intermédiaires, relient pour chacun respectivement un côté latéral amont et un côté latéral aval.
Avantageusement, les côtés latéraux amont font un angle α avec le plan médian longitudinal (P) qui est compris entre 45 et 90°. Les côtés latéraux aval font un angle β avec le plan médian longitudinal (P) qui est compris entre 0 et 60°.
Les côtés intermédiaires au niveau des points d'intersection avec les côtés latéraux amont font un angle γ avec le plan médian longitudinal (P) qui est compris entre 0 et 45°. De plus, les côtés intermédiaires en partant depuis les côtés latéraux amont convergent de préférence en direction du plan longitudinal (P).
L'orifice d'entrée a avantageusement une ligne profilée qui est courbe sur la totalité de son périmètre de sorte que la paroi de la cavité a une forme incurvée sur toute la périphérie sans discontinuité, autorisant un meilleur écoulement de la matière.
De préférence, la paroi du canal d'écoulement du bloc de prise de verre présente une pente à partir de l'orifice d'entrée qui n'est pas uniforme sur l'ensemble de la périphérie de la paroi. La paroi présente au moins deux pentes différentes. En particulier, elle présente, du côté amont de l'orifice d'entrée une pente plus aiguë que la pente qui est située du côté de la partie aval de l'orifice, à l'opposé de la partie amont.
L'invention est également relative au bloc de prise de verre décrit ci-dessus et associé à un bloc intermédiaire, les deux blocs étant destinés à une installation de fibrage, le bloc intermédiaire comportant une seule cavité qui présente une ouverture d'entrée accolée à l'orifice de sortie du bloc de prise de verre, une paroi et une ouverture de sortie.
Selon une caractéristique de l'invention, le rapport entre la hauteur du bloc intermédiaire et la hauteur du bloc de prise de verre est inférieur à à 0,6, et de préférence inférieur à 0,45. De plus, la cavité du bloc intermédiaire présente une forme évasée en direction de l'ouverture de sortie. Si le bloc de prise de verre a une forme à la manière d'un entonnoir à section dissymétrique, le bloc intermédiaire a une forme à la manière d'un entonnoir renversé, à section dissymétrique, et très ramassée en hauteur.
Enfin, l'invention est relative à une installation de fibrage comportant un bloc prise de verre et un bloc intermédiaire tels que décrits ci-dessus, ainsi qu'une filière pourvue d'une entrée qui est aboutée à l'ouverture de sortie du bloc intermédiaire et est destinée à recevoir la matière fondue. En particulier, l'ouverture de sortie du bloc intermédiaire présente une section qui coïncide avec la section de l'entrée de la filière.
La filière présente de manière connue un axe de symétrie (X). Si dans l'art antérieur, l'orifice d'entrée du bloc de prise de verre est totalement symétrique et présente un axe de symétrie qui correspond à celui de la filière, au contraire dans l'invention, le point médian d'un segment imaginaire qui sépare deux points les plus éloignés du profil à ligne fermée de l'orifice d'entrée du bloc de prise de verre est excentré par rapport à l'axe de symétrie (X) de la filière. Cette configuration participe également à l'homogénéité en température de la matière arrivant dans la filière.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention vont à présent être décrits plus en détail en regard des dessins annexés sur lesquels :
• La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un bloc prise de verre et d'un bloc intermédiaire de l'art antérieur destinés à une installation de fibrage;
• La figure 2 est une vue en coupe des éléments de la figure 1 ;
• La figure 3 est une vue en coupe d'une partie d'une installation de fibrage comportant le bloc de prise de verre et le bloc intermédiaire selon un exemple de réalisation de l'invention, ainsi qu'une filière usuelle ; • La figure 4 est une vue en perspective éclatée du bloc de prise de verre et du bloc intermédiaire de la figure 3.
• La figure 5 est une vue de dessus du bloc de prise de verre de la figure 4 ;
• Les figures 6 et 7 sont des vues de dessus du bloc de prise de verre selon deux autres exemples de réalisation de l'invention ;
• La figure 8 illustre une vue de dessus d'un grille de filière indiquant les points de mesure de la température. Sur la figure 3 est illustrée schématiquement une partie d'une installation de fibrage 1a. L'avant-corps 1 b reçoit de la matière fondue telle que du verre qui s'écoule selon le sens de la flèche F d'amont en aval. En partie inférieure à l'avant-corps, l'installation comporte un bloc de prise de verre 1 conformément à l'invention, qui reçoit depuis le canal de l'avant-corps la matière fondue, un bloc intermédiaire 2 conformément à l'invention dans lequel s'écoule la matière fondue depuis le bloc de prise de verre 1 , et une filière 3 usuelle dans laquelle arrive le verre.
L'invention peut bien sûr s'appliquer à tous types de matériau fondu apte à être fibre, y compris de la matière thermoplastique.
La filière 3 comporte de manière connue et selon l'arrivée du verre du haut vers le bas, une grille 30 en face supérieure et un fond 31 sur sa face opposée. La grille 30 est pourvue d'ouvertures non illustrées et assure un ralentissement du débit de verre délivré dans la filière. La grille assure aussi un chauffage du verre par effet Joule. Le fond 31 est muni d'une multitude d'orifices ou de tétons percés 32 qui s'étendent sur la surface quasi-totale du fond pour assurer la délivrance de filaments de verre vers l'extérieur de la filière.
La figure 4 montre une vue éclatée et en perspective des blocs de prise de verre 1 et intermédiaire 2 selon l'invention. Ces blocs sont faits de matériaux réfractaires qui résistent à la dégradation thermique, à la corrosion et à l'érosion due à l'écoulement du matériau fondu.
On utilise généralement un matériau en céramique qui peut être par exemple de manière connue de l'alumine, du nitrure de silicium, de la zircone, ou bien de type alliage ODS (Oxyde Dispersion Strengthened) à base de nickel, ou de fer ou de titane, ou encore de type alliage réfractaire à base notamment de tungstène, ou de molybdène ou de niobium.
Les blocs 1 et 2 qui sont accolés l'un à l'autre, comportent chacun une seule cavité 10 et respectivement 20 dans laquelle s'écoule le verre. La solution de réaliser les blocs qu'avec une seule cavité engendre moins d'usure qu'une pluralité de canaux tel que divulgué dans l'art antérieur précité US 6 044 666.
Pour une facilité de fabrication, les blocs sont de préférence symétriques par rapport au plan médian P, qui est vertical selon la direction de coulée du verre du haut vers le bas, et qui s'étend parallèlement à la plus grande extension des blocs.
L'invention s'est attachée uniquement à la forme des cavités 10 et 20 des blocs, la forme externe et les dimensions globales des deux blocs sont celles de l'art antérieur. Les blocs présentent des formes externes parallélépipédiques, et ont généralement des dimensions extérieures de l'ordre de 0,3 à 2,5 m de longueur et de 0,1 à 1 m de largeur.
La cavité 10 du bloc de prise de verre 1 présente un canal d'écoulement 11 qui est délimité par une paroi 11a, un orifice d'entrée 12 qui est situé au niveau de la face supérieure 14 du bloc, coplanaire avec le fond du canal de l'avant corps 1 b dans lequel arrive le verre, et un orifice de sortie 13 en partie inférieure qui est situé à l'extrémité opposée de l'orifice d'entrée 12, au niveau de la jonction avec la cavité 20 du bloc intermédiaire.
La cavité 20 du bloc intermédiaire 2 présente un canal d'écoulement 21 qui est délimité par une paroi 21a, une ouverture d'entrée 22 qui est aboutée à l'orifice de sortie 13 du bloc intermédiaire, et une ouverture de sortie 23 qui est située au niveau de la jonction avec la filière 3 en débouchant sur la grille 30.
Comme dit précédemment, la face supérieure 14 du bloc de prise de verre est située, en position montée du bloc dans l'installation de fibrage, dans le plan du fond du canal de l'avant-corps 1 b. La face 14 présente selon sa petite extension deux bords latéraux qui sont opposés par rapport à un plan médian Y s'étendant selon la plus petite extension du bloc, et deux bords longitudinaux qui sont opposés par rapport au plan médian longitudinal P.
La face 14 présente ici une forme rectangulaire. Les bords latéraux sont de largeur L1.
Selon l'invention, et tel que visible sur les figures 3 à 5, la forme de la cavité 10 peut être assimilée à une forme d'entonnoir dont la section d'entrée 12 est dissymétrique, présente une partie amont P1 plus large que sa partie aval P2, et dont la pente p6 de la paroi 11a du côté amont est plus raide que la pente p3 du côté aval.
La cavité et donc l'orifice d'entrée 12 présentent une forme dissymétrique par rapport au plan médian Y s'étendant selon la plus petite extension du bloc. L'orifice d'entrée 12 présente une partie amont P1 qui est agencée du côté de l'arrivée de la matière fondue et une partie aval P2 opposée à la partie amont P1 par rapport au plan médian Y. La partie amont P1 est plus large que la partie aval P2. L'orifice d'entrée 12 a un profil selon une ligne fermée qui est constituée de portions linéaires ou courbes. De préférence, le profil est courbe sur l'ensemble du périmètre de manière à fournir pour la cavité une paroi de forme incurvée sur toute la périphérie sans discontinuité.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le profil comporte au moins six portions 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f qui relient respectivement six points A1 , A2, A3, A4, A5, A6.
Pour mieux expliciter la forme de l'orifice d'entrée, on a choisi de considérer les six segments imaginaires D1 , D2, D3, D4, D5, D6 (en pointillés étroits sur la figure 5) qui relient les six points A1 , A2, A3, A4, A5, A6. Les segments D1 et D6 sont nommés côtés latéraux amont car ils sont agencés au plus proche du côté amont de l'orifice. Les segments D3 et D4 sont nommés côtés latéraux aval car ils sont situés à l'opposé des côtés amont par rapport au plan médian Y. Quant aux segments D2 et D5, ils relient chacun le côté latéral amont D1 et le côté latéral aval D3, et respectivement le côté latéral amont D6 et le côté latéral aval D4.
Les côtés latéraux amont D1 et D6, qui sont ici symétriques selon le plan médian longitudinal P, font un angle α avec ledit plan P qui est compris entre 45 et 90°.
Les côtés latéraux aval D3 et D4, qui sont ici symétriques selon le plan médian longitudinal P, font un angle β avec ledit plan P qui est compris entre 0 et 60°.
Les côtés intermédiaires D2 et D5, qui sont ici symétriques selon le plan médian longitudinal P, sont en partant depuis les côtés latéraux amont D1 et respectivement D6 convergents en direction du plan longitudinal P, assurant ainsi à la partie aval P2 d'être moins grande que la partie amont P1.
Plus particulièrement, les côtés intermédiaires D2 et D5 au niveau des points d'intersection A1 , et respectivement A5, avec les côtés latéraux amont D1 , et respectivement D6, font un angle γ avec le plan médian longitudinal P qui est compris entre 0 et 45°.
Par ailleurs, l'orifice d'entrée 12 est particulièrement grand par rapport à la largeur du bloc de prise de verre et donc à la largeur du canal de l'avant corps, au niveau de la partie amont P1 , de sorte que les deux points A1 et A5 qui correspondent aux deux points disposés au plus proche, respectivement, des deux bords longitudinaux de la face supérieure 14, sont distants d'une longueur au moins égale à 0,3 x L1 , où L1 est la dimension séparant les deux bords longitudinaux, et de préférence supérieure à 0,5 x L1. Toujours selon l'invention, la cavité 10 est convergente en direction de l'orifice de sortie 13, la surface S2 de l'orifice de sortie 13 étant plus petite que la surface S1 de l'orifice d'entrée 12. Le rétrécissement est suffisamment important et est tel que le rapport des surfaces S2/S1 est inférieur à 0,5.
Enfin, la paroi 11a du canal d'écoulement 11 du bloc de prise de verre présente une pente qui, partant de la ligne de l'orifice d'entrée 12, n'est pas uniforme sur l'ensemble de la périphérie de la paroi.
De préférence, la pente de la paroi change au niveau de chacun des six points A1 , A2, A3, A4, A5, et A6. En raison de la symétrie de la cavité par rapport au plan P, seules quatre pentes sont distinctes au niveau des points A6, A1 , A2, et A3 (figure 4). Selon l'invention, la pente p6 située à l'extrémité la plus amont de la cavité, c'est-à-dire au niveau du point A6, est plus raide que la pente p3 située à l'extrémité la plus aval de la cavité, c'est-à-dire au point A3.
Quant au bloc intermédiaire 2, il présente une forme évasée en direction de l'ouverture de sortie 23, la section de l'ouverture d'entrée 22 correspondant à la section rétrécie de l'orifice de sortie 13 du bloc prise de verre, tandis que l'ouverture de sortie 23 correspond à la surface de la grille 30 de la filière.
Selon l'invention, cet élargissement soudain de section entre l'ouverture d'entrée 22 et l'ouverture de sortie 23 se fait sur une hauteur très réduite. En effet, le bloc intermédiaire 2 présente selon la verticale une hauteur bien plus petite que celle du bloc prise de verre. En considérant H1 , la hauteur du bloc de prise de verre 1 et la hauteur H2 du bloc intermédiaire, le rapport H2/H1 est inférieur à 0,6, et de préférence inférieur à 0,45. Ainsi, la dissymétrie de l'orifice d'entrée de la cavité et l'ensemble des autres caractéristiques particulières citées plus haut quant au bloc de prise de verre et au bloc intermédiaire permettent d'assurer une homogénéité optimale des températures du verre au niveau de la totalité de la grille 30 de la filière. A titre d'exemples supplémentaires, les figures 6 et 7 illustrent d'autres profils de l'ouverture 12 du bloc de prise de verre. On peut voir selon l'invention, la dissymétrie de l'ouverture, accompagnée d'un rapport faible entre les surfaces S2 et S1 et un décalage vers l'aval du point médian du segment imaginaire qui sépare les deux points les plus éloignés du profil à ligne fermée de l'orifice d'entrée du bloc de prise de verre par rapport à l'axe de symétrie (X) de la filière.
L'homogénéité thermique a été mesurée en prélevant quelques points de température à des endroits identiques au niveau de la grille de la filière pour une installation de fibrage de référence avec des blocs de prise de verre et intermédiaire selon l'art antérieur, tel que décrits en figures 1 et 2, et pour des exemples de réalisation de forme des blocs selon l'invention. La grille présente pour l'exemple une surface rectangulaire.
Les points choisis sont répartis au niveau d'une diagonale de la filière selon sa plus grande extension. Deux points T1 et T2 sont situés à proximité des bordslongitudinaux de la filière, un point T3 correspond au milieu de la filière et deux autres points T4 et T5 sont situés de part et d'autre du point T3, à mi- distance du milieu de la filière et d'un angle de la filière.
On donne ci-dessous un tableau indiquant les températures pour ces cinq points T1 à T5 et l'écart maximum relevé entre ces points, en fonction de la forme des blocs, selon la forme de référence (installation de fibrage usuelle) et selon la forme de l'exemple de la figure 4.
Figure imgf000013_0001
On constate que les gradients de températures entre les points et l'écart maximum sont bien plus importants pour la filière de référence que pour la filière associée aux formes de blocs de prise de verre et intermédiaire de l'invention. La nouvelle géométrie de l'invention permet ainsi d'améliorer l'homogénéité des températures sur l'ensemble de la surface de l'entrée de la filière.

Claims

REVENDICATIONS
1. Bloc de prise de verre (1 ) destiné à une installation de fibrage et à recevoir de la matière fondue, comportant une seule cavité (10) qui présente un canal d'écoulement (11 ) délimité par une paroi (11 a), un orifice d'entrée (12) et un orifice de sortie (13) qui sont situés respectivement aux deux extrémités opposées du canal, l'orifice d'entrée (12) étant situé au niveau d'une face (14) qui est dite face supérieure, qui présente deux bords latéraux opposés et deux bords longitudinaux opposés, et qui présente un plan longitudinal (P) médian et s'étendant selon la plus grande extension de la face et un autre plan (Y) médian et s'étendant selon la plus petite extension de la face, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée (12) présente une forme dissymétrique par rapport au plan médian (Y) du bloc s'étendant selon la plus petite extension et en ce que l'orifice d'entrée (12) présente une partie amont (P1 ) destinée à être agencée du côté de l'arrivée de la matière fondue et une partie aval (P2) opposée à la partie amont par rapport au plan médian (Y) s'étendant selon la plus petite extension, la partie amont étant plus large que la partie aval.
2. Bloc de prise de verre selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'orifice d'entrée (12) a un profil selon une ligne fermée qui présente deux points (D1 , D6) qui correspondent aux deux points disposés au plus proche, respectivement, des deux bords longitudinaux de la face supérieure (14), la distance entre ces points étant au moins égale à 0,3 x L1 , où L1 est la dimension séparant les deux bords longitudinaux, et de préférence supérieure à 0,5 x L1.
3. Bloc de prise de verre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la cavité (10) est convergente en direction de l'orifice de sortie (13).
4. Bloc de prise de verre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport (S2/S1 ) entre la surface de l'orifice de sortie (13) et la surface de l'orifice d'entrée (12) est inférieur à 0,5.
5. Bloc de prise de verre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée (12) a un profil selon une ligne fermée qui comporte au moins six portions (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f), courbes ou linéaires, reliant respectivement six points (A1 , A2, A3, A4, A5, A6).
6. Bloc de prise de verre selon la revendication 5, caractérisé en ce que les six points (A1 , A2, A3, A4, A5, A6) sont reliés par respectivement six segments imaginaires (D1 , D2, D3, D4, D5, D6) dont deux (D1 , D6) nommés côtés latéraux amont sont destinés à être agencés du côté de l'arrivée de l'écoulement de la matière fondue, deux (D3, D4) nommés côtés latéraux aval sont situés à l'opposé des côtés amont par rapport au plan médian (Y) s'étendant selon la plus petite extension, et deux côtés dits intermédiaires (D2, D5) relient pour chacun respectivement un côté latéral amont et un côté latéral aval.
7. Bloc de prise de verre selon la revendication 6, caractérisé en ce que les côtés latéraux amont (D1 , D6) font un angle α avec le plan médian longitudinal (P) qui est compris entre 45 et 90°.
8. Bloc de prise de verre selon la revendication 6, caractérisé en ce que les côtés latéraux aval (D3, D4) font un angle β avec le plan médian longitudinal (P) qui est compris entre 0 et 60°.
9. Bloc de prise de verre selon la revendication 6, caractérisé en ce que les côtés intermédiaires (D2, D5) au niveau des points d'intersection (A1 , A5) avec les côtés latéraux amont (D1 , D6) font un angle γ avec le plan médian longitudinal (P) qui est compris entre 0 et 45°.
10. Bloc de prise de verre selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les côtés intermédiaires (D2, D5) en partant depuis les côtés latéraux amont (D1 , D6) convergent en direction du plan longitudinal (P).
11. Bloc de prise de verre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée (12) a une ligne profilée qui est courbe sur la totalité de son périmètre.
12. Bloc de prise de verre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi (11a) du canal d'écoulement (11 ) présente une pente à partir de l'orifice d'entrée (12) qui n'est pas uniforme sur l'ensemble de la périphérie de la paroi.
13. Bloc de prise de verre selon la revendication 12, caractérisée en ce que la paroi (11a) présente au moins deux pentes différentes.
14. Bloc de prise de verre selon la revendication 13, caractérisée en ce que la paroi (11a) présente, du côté amont de l'orifice d'entrée, une pente (p6) plus aiguë que la pente (p3) qui est située du côté de la partie aval de l'orifice, à l'opposé de la partie amont.
15. Bloc de prise de verre (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes associé à un bloc intermédiaire (2), les deux blocs étant destinés à une installation de fibrage, le bloc intermédiaire comportant une seule cavité (20) qui présente une ouverture d'entrée (21 ) accolée à l'orifice de sortie (13) du bloc de prise de verre, une paroi (21a) et une ouverture de sortie (22).
16. Bloc de prise de verre et bloc intermédiaire selon la revendication 15, caractérisés en ce que le rapport (H2/H1 ) entre la hauteur (H2) du bloc intermédiaire et la hauteur (H1 ) du bloc de prise de verre est inférieur à 0,6, et de préférence inférieur à 0,45.
17. Bloc de prise de verre et bloc intermédiaire selon la revendication 15 ou 16, caractérisés en ce que la cavité (20) du bloc intermédiaire présente une forme évasée en direction de l'ouverture de sortie (22).
18. Installation de fibrage comportant un bloc prise de verre (1 ) et un bloc intermédiaire (2) selon l'une des revendications 15 à 17, ainsi qu'une filière (3) pourvue d'une entrée (30) qui est aboutée à l'ouverture de sortie (22) du bloc intermédiaire et est destinée à recevoir la matière fondue.
19. Installation selon la revendication 18, la filière (3) présentant un axe de symétrie (X), caractérisée en ce le point médian (M) d'un segment imaginaire qui sépare deux points les plus éloignés du profil à ligne fermée de l'orifice d'entrée (12) du bloc de prise de verre est excentré par rapport à l'axe de symétrie (X) de la filière.
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