Brevet FR2007662A1 — publié le 19700109

i 2007662 La présente invention concerne un procédé de traitement thermique" en continu, par exemple pour l'obtention d'un courant continu de verre fondu, ainsi qu'un four pour sa mise en oeuvre* Dans le brevet français 1 558 068, la ^-Demanderesse- a décrit un 5 procédé pour l'obtention d'un courant continu de verre fondu, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à répartir en continu et régulièrement des constituants vitrifiables sur une sole, à porter ces constituants à une haute température pendant qu'ils demeurent inmobiles par rapport à la sole pour les convertir en con-IX) tinu en verre fondu, et à extraire progressivement et en continu le verre fondu de la sole, à la vitesse à laquelle les constituants arrivent sur celle-ci* Suivant ce brevet antérieur le procédé préféré pour l'extraction du verre fondu présent sur la sole consiste à faire franchir 15 à ce verre fondu le bord extérieur de la sole à l'aide d'une raclette, le verre fondu tombant alors en courant continu dans un canal de sortie* Ce procédé oblige à utiliser une sole à bord extérieur sensiblement plat et, en conséquence, l'épaisseur de la nappe de Terre fondu présente sur la sole doit être assez faible 20 pour que la tension de surface du verre fondu emp&che ce dernier * de franchir ledit bord Extérieur plat, sauf lorsqu'il est chassé par la raclette* Gette limitation de l'épaisseur de la couche de verre fondu peut limiter de manière indésirable la quantité de verre fondu qu'on peut obtenir de cette manière* 25 SuiTant l'un de ses aspects, la présente invention vise un " procédé pour l'obtention d'un courant continu de Terre fondu, consistant essentiellement à répartir en continu et régulièrement des constituants vitrifiables sur une sole, à porter à une haute température ces constituants pendant qu'ils demeurent immobiles par rap-30 port à la sole, pour les convertir en continu en verre fondu et à " extraire en continu et progressivement de bas en haut, par succion, le verre fondu présent sur la sole à la vitesse à laquelle les constituants sont répartis âur la sole* De préférence et comme décrit dans le brevet précité, les 35 constituants vitrifiables sont répartis sur une zone annulaire de la sole et celle-ci tourne dans un plan horizontal pour les entraîner suivant un trajet circulaire en les exposant à une haute température, de manière à ce qu'ils se transforment en continu en verre fondu en moins d'une révolution de la sole, le verre fondu étant 40 retenu sur la sole par un rebord qui entoure extérieurement "la sole* 13765 2 2007662 En disant que la couche de verre est "immobile par rapport à la sole", on entend qu'elle ne décrit qu'un mouvement très faible par rapport à la sole qui la, porte, de sorte que la totalité du verre subit le même cycle thermique étra&fcement contrôlé* 5 Suivant 1*invention, on peut aussi repousser par raclage le verre sur la sole avant de l'évacuer par succion. Les constituants vitrifiables répartis sur la sole sont de préférence des grains de mélange vitrifiable brassé et aggloméré, de nature à se transformer complètement en verre fondu en moins 2fl d'une révolution de la sole* Toutefois, le mélange vitrifiable peut aussi être déjà partiellement ou totalement transformé en verra* Suivant un autre de ses aspects, l'invention vise un four comprenant une chambre de chauffage, une sole réfractaire disposée horizontalement dans cette chambre, un moyen d'amenée répartissent 15 en continu et régulièrement sur là sole des constituants à chauffer, un moyen d'évacuation présentant un montage fixe par rapport au moyen d'amenée, ce moyen d'évacuation comportant un conduit d'évacuation qui part du voisinage de la sole et aboutit à une sortie située plus bas que la sole, un moyen appliquant une succion 20 à ce conduit pour aspirer de bcs en haut du mélange fondu de la sole dans ce conduit et tin moyen assurant un mouvement relatif entre la sole et les moyens d'amenée et d'évacuation* La sole peut être circulaire et être extérieurement entourée par un rebord, le mouvement relatif entre la sole et les moyens d' 25 amenée et d'évacuation étant alors retatoire* Suivant un mode de réalisation préféré, la sole circulaire est montée sur un organe rotatif situé dans la chambre de chauffage et les moyens d'amenée et d'évacuation sont fixes* De préférence, la sole est annulaire et est entourée par des 30 rebords tant intérieur qu'extérieur* Du fait que le mélange fondu est évacué de bas en haut, ces rebords ne gênent pas son évacuation1^ Ils permettent de retenir sur la sole une couche de mélange fondu plus épaisse que sur une sole à bord extérieur plat, ce qui autorise une production accrue avec une sole de même superficie* 35 le conduit d'évacuation peut comporter à son extrémité d'entrée, voisine de la sole, une paroi d'aval dont la tranche inférieure est associée à une raclette presqu'en contact avec lâ sole, les autres parois du conduit présentant ,à l'extrémité d'entrée'des tranches inférieures légèrement espacées de la^sole* Par paroi 40 *d'aval", on entend la paroi située du côté du conduit atteinte en ISA''- BAD ORIGINAL 13765 3 2007662 dernier lieu par le mélange fondu présent sur la sole. Du fait que le mélange fondu parvient au conduit d*évacuation à une vitesse qui varie suivant le rayon de la sole, il faut que le conduit d * évacuation évacue plus rapidement le mélange de la 5 zone extérieure que de la zone intérieure de la sole. Pour régler ainsi la vitesse d'évacuation, on peut percer entre la raclette et la tranche inférieure de la paroi d'amont délimitant 1*extrémité d'entrée du conduit de petits trous de grosseur croissant du bord intérieur vers le bord extérieur de la sole annulaire. 10 Le conduit d'évacuation peut être porté dans le four par un tube ën réfractaire disposé en travers de la sole et soutenu par les parois latérales du four. Dans un agencement préféré, ce tube porte un moulage en réfractaire dans lequel est insérée la majeure partie du conduit d'évacuation. 15 Pour pouvoir amorcer la circulation de verre en appliquant une succion au conduit d'évacuation, il faut fermer hermétiquement 1' extrémité de sortie de ce conduit. Cette herméticité est de préférence assurée par un réservoir contenant du mélange fondu, 1*extrémité de sortie du conduit d'évacuation débouchant au-dessous du 20 niveau atteint par le liquide dans ce réservoir. En variante, 1' herméticité;,peut être assurée par une filière pour l'étirage de fibres de verre, dans laquelle on maintient une réserve de verre fondu» L'invention vise encore tout verre fondu ou toutes fibres de 25 verre obtenus par le procédé décrit ci-dessus. Pour faire mieux comprendre l'invention, on va maintenant en dé-crire à titre d'exemple un mode de réalisation, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est, en élévation, une vue en. coupe d'un four de 30 fusion de verre. La figure 2 est une vue de détail en plan, en coupe suivant la ligne A-A de la figure 1. Et, La figure 3 est, en élévation, une vue en coupe suivant la ligne B-B de la figure 1. 35 Comme le montrent les dessins, le four 1 comprend une chambre de chauffage circulaire 2, un organe rotatif 4, portant une sole réfractaire annulaire disposée horizontalement dans la chambre de chauffage, soutenu et entraîné en rotation par des moyens (non représentés) situés sous le four, un moyen d'amenée formé par une 40 goulotte 5 propre à répartir le mélange sur la sole pendant rotation 69 13765 4 2007662 de celle-ci, et un moyen d'évacuation, comportant un conduit d* évacuation 6 qui va du voisinage de la sole à une sortie 7 située plus bas que la sole et un tube bjar lequel on peut appliquer une succion au conduit pour aspirer de bas en haut du verre fondu de 5 la sole dans le conduit# Le four 1 est enfermé dans une enveloppe en acier 10 qui comporte une base 11, rigidement soutenue par des fers en ïï 12 fixés à des colonnes de support (non représentées). Le garnissagé du four comporte une couche extérieure 13 de briques isolantes et ré-3Û fractaires et une couche intérieure 14 de sillimanite. La chambre de chauffage 2 est chauffée par dés brûleurs à gaz 16, fournissant des produits de combustion chauds qui balaient un moufle réfractaire 17, 18 et quittent le four par un carneau de cheminée 19. Le mou-fle 17, 18 rayonne de la chaleur dans la chambre 2 en empêchant 15 les produits de combustion d'y pénétrer et sa partie 17 s'étend horizontalement au-dessus de l'organe rotatif 4, pour rayonner directement de la chaleur sur une charge qu'il porte pendant que sa face supérieure est chauffée par des brûleurs l6. Le four est capable de maintenir dans la chambre 2 une température de 1500°C. 20 L'organe rotatif 4 est formé d'un moulage en sillimanitè com portant un tronçon circulaire plat 20, solidaire d'un arbre 21# La sole formée par la face supérieure du tronçon circulaire 20 présente une face annulaire horizontale délimitée intérieurement par un bossage central 23 et extérieurement par un rebord vertical 26• 25 Elle est recouverte par une plaque de sole 24, en platine rhodié, de 0,5 mm d'épaisseur. Cette plaque 24 est bordée, intérieurement, par un rebord vertical appliqué contre le bossage 23 et, extérieurement, par un rebord vertical appliqué contre le rëbord 26. L'arbre 21 traverse verticalement un trou circulaire "percé 30 dans la base du four et est porté par un moyeu tournant dans rua " palier à rouleaux sous l'action d'un moteur à engrenages, ces détails de structure, non illustrés, étant tels que décrits dans le brevet français précité. La goulôtte 5, à section trapézoïdale, traverse le toit du far 35 et est disposée dé manière à déverser le mélange sur tin secteur de la plaque de sole 24. La goulotte 5 constitue la seule communication de la chambre'2 avec l'atmosphère. Elle est en platine rhodié et diverge de manière à ce que sa base forme une enceinte ayant la section en secteur de couronné représentée sur la figure 2. Conme 40 le montre la figure 3, la paroi d'amont 5a de cette enceinte s* 13765 5 2007662 étend vers le bas jusqu'à toucher presque la sole pour éviter que le mélange arrivant ne soit aspiré dans le conduit dévacuation qu'on va maintenant décrire. Au moyen d'amenée est immédiatement juxtaposé un conduit d' 5 évacuation, désigné par la référence générale 6, qui évacue le ver-' re fondu formé sur la sole après que le mélange vitrifiable ait fait le tour de la chambre de chauffage 2. Le conduit d*évacuation est porté dans le four par un tube 30 en réfractaire qui s'étend horizontalement au-dessus de la sole et est fixé par ses extrémités 10 aux parois latérales de l'enveloppe du four, par des paliers 31. Le tube 30 porte un moulage en réfractaire 32, enfilé sur le tronçon d'entrée principal 34 du conduit d'évacuation, qui est un profilé parallélépipédique disposé verticalement et formé de parois latérales 51, 52, 53 et 54» 15 Le conduit d'évacuation oomporte encore un tube de descente 35, * communiquant avec le tronçon d'admission 34, et le conduit d'évacuation formé par les tronçons 34 et 35 est étanche à l'air, sous réserve d'un tube a communiquant avec lui entre ces tronçons. Ce tube o s'étend vers le haut pour ressortir par la paroi latérale 20 du four et rejoindre une source de dépression. Comme représenté sur la figure 3,' la tranche inférieure du tronçon 34 est garnie d'une raclette 36, inclinée vers le bas à partir de la base de la paroi d'aval 51 et dont la tranche inférieure est presqu'en contact avec la plaque de sole 24, les tran-25 ches inférieures des autres parois 52, 53, 54 de l'extrémité d' entrée du conduit étant espacées de la soleâ A mesure que du verre fondu arrive sur la sole sous le tronçon 34, la raclette le repousse vers le haut pour remplir l'extrémité inférieure d'entrée du conduit d'évacuation. 30 La paroi d'amont 52 de l'extrémité d'entrée du conduit présen te star sa tranche inférieure des prolongements qui rejoignent la raclette 36 en ménageant avec elle de petits trous 37* Ces trous 37 rendent l'évacuation du verre plus rapide sur le bord extérieur que sur le bord intérieur de la sole, de manière à ce que la vitesse 35 à laquelle le verre est évacué de la sole corresponde à celle à laquelle il parvient au moyen d'évacuation. La sortie 7 comporte un réservoir 40 en métal réfractaire, muni d'une cloison 41« La sortie 42 du réservoir 40 est disposée de manière à ce que du verre ne sécoule de ce réservoir que quand le 40 liquide atteint dans ce dernier un niveau prescrit, et le tronçon 13765 6 2007662 de conduit tubulaire 35 est prolongé vers le bas de manière à ce que son débouché se situe plus bas que ce niveau prescrit. Grâce à cet agencement, une fois le réservoir 40 rempli jusqu'au niveau de sa sortie, un joint de liquide évite que de l'air froid ne pénètre 5 dans le four par la sortie et permet en outre de mettre le conduit d'évacuation sous dépression au premier stade du fonctionnement. Un passage de sortie 7a part vers le bas de la sortie du réservoir 40 et traverse la base du four, permettant au verre fondu de se déverser librement. 10 En fonctionnement, on fait arriver à vitesse contrôlée des grains de mélange par la goulotte 5 et, en touchant la sole chaude, le mélange commence à réagir. Le mélange ne réagit énergiquement que dans la zone de la plaque de sole enfermée par l'extrémité inférieure de la goulotte 5, celle-ci permettant en outre l'échappe-15 ment des gaz dégagés par le mélange en réaction. Le mélange en réaction fait le tour de la chambre de chauffage 2 sur la sole et se transforme sur celle-ci en une couche de verre fondu, retenue par les rebords intérieur et extérieur. A mesure que le verre fondu atteint la raclette 36, celle-ci 20 le repousse vers le haut sur la plaque de sole 24 de manière à lui faire remplir l'extrémité d'entrée du conduit d'évacuation. Le moyen aspirant relié au tuyau a applique une succion contrôlée qui aspire le verre fondu vers le haut, à partir de la sole, sous forme d'un courant continu qui longe le tronçon horizontal du conduit, 25 puis descend progressivement par le tube de descente 35 vers la sortie 7® Cette sortie étant située plus bas que la sole, une fois un courant continu de verre fondu établi le long du conduit, ce courant continue à s'écouler par effet de siphon, sans qu'il s'y forme de poches stagnantes. 30 On. le conçoit, pour qu'on puisse initialement appliquer une succion, il faut que du verre fondu soit déjà présent dans le réservoir 40 pour former le joint de liquide à la base du conduit. On ajuste le débit de verre empruntant le conduit d'évacuation en réglant la dépression appliquée au tube 8 de manière à ce que la 35 vitesse d'extraction du verre corresponde exactement à la vitesse de formation du verre. Grâce à l'agencement décrit, de faibles erreurs de réglage de la dépression sont sans importance parce que, si le niveau du verre s'élève sur la sole, il s'élève aussi dans le tronçon d'admission 34 du conduit d'évacuation, ce qui accroît la 40 vitesse à laquelle le verre passe par ce conduit dans le tube de 69 13765 7 2007662 descente 35. Comme décrit dans le brevet précité, oxt peut apporter au four diverses modifications. On peut par exemple utiliser le four à la fabrication de fibres de verre, le mélange de départ étant alors 5 formé de billes de verre. Par "mélange vitrifiable", on entend aussi du verre déjà formé, par exemple sous forme de billes. Bu fait que les billes de verre ne réagissent pas en touchant la plaque de sole, il est inutile dans ce cas que la goulotte 5 joue le rôle de carneau d*échappement. 10 Pour un mélange vitrifiable provoquant la formation d'écume de silice à la surface du verre fondu, on peut suspendre dans la chambre un dispositif du genre peigne dont les dents pénètrent dans la couche d'écume. On peut aussi utiliser un tel dispositif pour éviter que des bulles n'adhèrent à la surface de la plaque de sole. 15 On peut adapter le procédé et l'appareillage décrit en vue d* un chauffage électrique. On peut par exemple assurer un chauffage électrique à l'aide d'éléments en carbure de silicium montés sur la paroi latérale de l'enceinte circulaire. On peut encore assurer un chauffage électrique en faisant traverser la plaque en platine 20 rhodié 24 par un courant électrique intense à l'aide de conducteurs " ressortant du four à travers l'arbre 21. On peut encore chauffer directement le verre fondu par effet de Joule, la plaque 24 formant une électrode et d'autres électrodes étant immergées dans la surface du verre ou en contact avec elle. On peut agencer les moyens 25 chauffants pour obtenir diverses zones de chauffage à des tenpé-*' ratures différentes, ce qui permet d'imprimer au verre un tzaite-ment à cycle thermique étroitement contrôlé. 13765 8 2007662 BEVEMIIICAIIOMS 1°- Procédé pour l'obtention d'un courant continu de verre fondu, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à répartir en continu et régulièrement des constituants vitrifiables sur une sole, à porter ces constituants à une haute température 5 pendant qu'ils demeurent immobiles par rapport à la sole pour les convertir en continu en verre fondu, et à extraire progressivement et en continu de bas en haut, par. succion, le verre fondu de la sole, à la vitesse à laquelle les constituants sont répartis sur celle-ci» 10 2°- Procédé pour l'obtention d'un courant continu de verre fondu, consistant essentiellement à amener en continu des constituants vitrifiables sur une zone de sole annulaire, à faire tourner la sole dans un plan horizontal pour faire décrire aux constituants vitrifiables un trajet circulaire en leur appliquant 15 une haute température pour les transformer en verre fondu en moins d'une révolution de la sole, à retenir le verre fondu sur la sole à l'aide d'un rebord entourant extérieurement la sole, puis à extraire le verre fondu présent sur la sole en courant continu, à la vitesse à laquelle les constituants sont répartis sur 20 la sole. 3°- Procédé selon la revendication 1 ou 2, comportant encore un raclage imprimé au verre sur la sole avant son évacuation par succion. 4°- Procédé selon l'une quelconque des revendications précé-25 dentes, caractérisé en ce que les constituants vitrifiables répartis sur la sole sont sous forme de grains de mélange vitrifiable brassé et aggloméré. 5°- Pour caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de chauffage, une sole réfractaire disposée horizontalement dans cet-30 te chambre, un moyen d'amenée répartissant en continu et régulièrement sur la sole des constituants à chauffer, un moyen d'évacuation présentant un. montage fixe par rapport au moyen d'amenée, ce moyen d'évacuation comportant un conduit d'évacuation qui part du voisinage de la sole et aboutit à une sortie située plais bas que 35 la sole, un moyen appliquant une succion à. ce conduit pour aspirer de bas en haut du mélange fondu de la sole dans ce conduit et un moyen assurant un mouvement relatif entre la sole et les moyens 13765 9 2007662 d'amenée et d'évacuation. 6°- Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que la sole est circulaire et est extérieurement entourée par un rebord et en ce que le mouvement relatif entre la sole et les moyens d' 5 amenée et d'évacuation est rotatoire. 7°— Four selon la revendication 6, caractérisé en ce que la sole circulaire est montée sur un organe rotatif situé dans la chambre de chauffage et en ce que les moyens d'amenée et d'évacuation sont fixes. 10 8°- Four selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la sole est annulaire et est entourée par des rebords tant intérieur qu'extérieur. 9°- Four selon 1'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le conduit d'évacuation présente à son ex-15 trémité d'entrée, près de la sole, une paroi d'amont dont la tran^ che inférieure est munie d'une raclette prèsqu'en contact avec la sole, les tranches inférieures des autres parois qui délimitent le conduit à cet extrémité étant légèrement espacées de la sole. 10°- Foin? selon la revendication 9, caractérisé en ce que de 20 petits trous sont ménagés entre la raclette et la tranche inférieure de la paroi d'amont 11°- Four selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, 25 caractérisé en ce que le conduit d'évacuation est soutenu dans le four par un tube en réfractaire qui s'étend au-dessus de la sole et est porté par les parois latérales du four. 12°- Four selon la revendication 11, caractérisé en ce que le tube porte un moulage en réfractaire enfilé sur le tronçon princi-30 pal du conduit d'évacuation. 13°- Four selon l'une quelconque des revendications 5 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte à sa sortie un réservoir de mélange fondu, son extrémité de sortie se situant au-dessous du niveau atteint par le liquide dans ce réservoir. 35 14°- Four selon l'une quelconque des revendications 5 à 12, caractérisé en ce que la sortie comporte une filière, à partir de laquelle on étire des fibres de verre, capable de retenir une réserve de verre fondu. 15°- Tous verres fondus ou fibres de verre obtenus par procé-40 dé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.