Brevet FR2005755A1 — publié le 19691219

69104.54 2005755 La présente invention concerne un procédé et un appareil de fusion et de raffinage d'une matière thermoplastique ou fusible dans une cuve verticale de fusion et de raffinage. ~ Les matières thermoplâstiques, par exemple-le verre g>ro~ 5 duit en grosses quantités, sont fondues le plus souvent dans un four à régénérateur du type Siemens fonctionnant à l'huile, au gaz naturel, au gaz artificiel ou avec un autre combustible liquide ou gazeux. Le verre est contenu dans une cuve en un matériau ré-fractaire tandis que les flammes sont produites dans un espace ga-10 zeux surmontant la cuve. Une telle cuve est le plus fréquemment formée de deux parties ou sections placées bout-à-bout et qui sont appelées "extrémité de fusion" et "extrémité de raffinage". Le raccordement entre les deux extrémités peut se faire soit par l'entremise d'un 15 tunnel court appelé "gorge", soit sous une ou plusieurs paires de "flotteurs" qui sont des structures en argile flottant à peu près au même niveau que la surface du verre mais empêchant l'écume superficielle de pénétrer dans l'extrémité de raffinage. Les flammes sont normalement présentes seulement cans l'extrémité de fusion, 20 tandis que .le rôle de l'extrémité de raffinage n'est pas tellement d'effectuer le raffinage proprement dit (c'est-à-dire débarrasser le produit de bulles fines ou d'éléments d'ensemencement) mais plutôt d'abaisser la température à la valeur nécessaire pour per-. mettre le travail du verre. Pour cette raison, l'extrémité de raf-25 finage est aussi appelée parfois "extrémité de travail". Quoi qu'il en soit, la température de l'extrémité de raffinage est habituellement inférieure de plusieurs centaines de degrés Fahrenheit à la température de l'extrémité de fusion. Initialement, on supposait que le verre progressait sans 30 heurt entre l'extrémité de fusion et l'extrémité de raffinage et ensuite jusqu'aux orifices de sortie ; cependant, depuis de nombreuses années on s'est rendu compte que les facteurs hydrauliques ou hydrodynamiques s'opposaient à un tel mode de ikmctionnement et que, d'autre part, même en l'absence d'une "consommation" quel-35 conque du verre aux orifices, il existe toujours un courant intense 69T0454 2005755 On sait également que même en présence d'une certaine consommation du verre aux orifices, ce courant inverse tend à persister. Ainsi, les cuves de la technique antérieure du type décrit ci-dessus étaient toujours étudiées en se basant sur des paramètres inexacts, 5 de sorte que le refroidissement du verre est continuellement contrarié du fait que ce verre revient à de nombreuses reprises vers l'extrémité de fusion de la cuve. Il est incontestable qu'une telle circulation offre certains avantages car elle empêche le "figeage" dans la gorge lorsque la consommation est faible et aus-10 si, de façon possible, contribue à homogénéiser le verre. Par ailleurs, ee mode de circulation peut aussi présenter des défauts car on observe une contamination continuelle du verre raffiné avec du verre ensemencé et aussi une érosion exceptionnellement importante de la gorge qui est incontestablement l'endroit le plus vul-15 nérable de la cuve toute entière. Les produits d*érosion tendent a former des "cordes" et des "pierres" tandis que l'érosion elle-même peut user la gorge au point de provoquer l'affaissement de la cuve toute entière. Cependant,l'inconvénient principal d'une telle circula-20 tion est qu'elle empêche l'obtention d'un rendement optimal de fusion et de raffinage car elle réduit la vitesse de fusion et réduit également le débit de soutirage de verre- fondu de la cuve. Une autre raison qui contribue à une fusion lente et peu efficace est la répartition dë la charge sur le dessus .de la ma-25 tière fondue. Dans les fours classiques de fusion du verre', les ingrédients constituant la charge, par exemple les matières'premières et le calcin, à partir desquels le verre sera formé sont généralement déposés sur la surface supérieure du verre fondu dans le four 30 et ces ingrédients tendent à établir une couche de recouvrement sur le verre fondu. Quand la fusion est effectuée par des brûleurs à gaz, on installe le plus souvent ces brûleurs au-dessus de la charge et on cherche à fondre ainsi la charge depuis sa partie su-périeure jusqu'aux couches profondes. La matiere fondue s'infiltre' . 35 vers le bas en traversant la matière non fondue. Dans les fours z électriques classiques de fusion du verre, la chaleur est norma- £5 lement appliquée à la surface inférieure de la charge et c'est © >30& par conséquent la couche inférieure de la charge qui est la pre- f|j miè^p à fondre. L'air emprisonné et les gaz dégagés remontent en 6910454 3 2005755 de fours, la couche de recouvrement de la charge tend à être drune épaisseur sensiblement uniforme et par conséquent une petite surface seulement est exposée aux flammes situées au-dessus ou à la matière fondue chauffée électriquement se trouvant en dessous, ce 5 qui contribue à réduire le rendement de fusion, la vitesse de la • fusion et le débit de soutirage. La présente invention vise à surmonter les inconvénients indiqués et elle a pour objet un procédé et un appareil de fusion et de raffinage de matières thermoplastiques présentant une effi-10 cacité très accrue du point de vue de la fusion et du raffinage, et permettant d'obtenir une vitesse de fusion très accélérée, de sorte que l'on peut soutirer un plus grand débit de matière fondue de qualité améliorée. Selon^ceSpxoc^dé, di dans lequel on fond et on raffine une 15 matière thermoplastique dans une cuve de fusion à laquelle est appliquée l'énergie calorifique en au moins deux niveaux différents de la cuve, est caractérisé en ce qu'on applique l'énergie calorifique à au moins une zone de fusion située'à une partie supérieure de la cuve de manière à faire fondre la matière tout en 20 maintenant des conditions d'écoulement turbulent ou circulatoire dans au moins une partie de ladite zone, et on raffine la matière fondue dans une partie inférieure de la cuve dans des conditions sensiblement calmes et non turbulentes. Suivant un modernise en oeuvre avantageux de ce procédé 25 on dépose la charge sur le dessus de la matière thermoplastique fondue dans la partie supérieure de la cuve.de manière à former une masse convexe vers le bas qui s'enfonce d'une distance notable vers le bas dans la matière thermoplastique fondue. L'invention concerne également un appareil de fusion et 30 de raffinage servant à la mise en oeuvre du procédé précité qui comprend une cuve ^verticalement allongée comportant une partie supérieure au sommet de laquelle est ménagée une ouverture pour l'introduction de la charge, ladite partie supérieure définissant au moins une zone de fusion, et une partie inférieure formant une zo-35 ne de raffinage ; des moyens pour appliquer de l'énergie calorifique à la matière dans la partie supérieure de la cuve, ces moyens étant placés autour de la périphérie de la cuve sur deux ou plusieurs niveaux, l'apport d'énergie calorifique à chaque niveau étant plus important qu'au niveau immédiatement sous-jacent ; et 40 des moyens de sortie pour évacuer la matière fondue de la partie 6910454 4 2005755 : • inférieure de l'appareil après le raffinage de cette matière. La description qui va suivre faite en regard du dessin annexé montrera bien comment l'invention peut être mise en oeuvre. La figure 1 est une vue en coupe verticale du four de 5 fusion et de raffinage selon l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1 montrant l'agencement des moyens dé> chauffage, par exemple d'électrodes circonférentiellement espacées autour de la périphérie du four en vue de concentrer le chauffage 10 au centre du four et établir une circulation turbulente importante du verre dans la zone supérieure du four ; la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 1 montrant l'emplacement d'une seconde série de moyens de chauffage placés circonférentiellement, par 15 exemple d'électrodes destinées à créer des courants en opposition aux courants produits par les électrodes représentées sur la figure 2, pour ainsi annuler toute tendance de la masse fondue à poursuivre la circulation développée dans la zone supérieure vers le bas, c'est-à-dire vers la zone centrale et la zone inférieure 20 du four ; la figure 4 est une vue en coupe verticale d'un four selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 montrant le four rempli de la charge et de verre fondu ; et 25 la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 4. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, le four comprend une cuve verticale 10 ayant des parois 12 en un matériau réfractaire. Dans l'exemple choisi, ces parois-sont 30 au nombre de six et définissent une enceinte hexagonale mais on pourrait tout aussi bien utiliser un four ayant une section transversale sensiblement circulaire d'un type quelconque pour se conformer aux exigences du moment. Au-dessous des parois 12 est formée une partie inférieure 14 sensiblement en forme d'entonnoir 35 qui, dans l'exemple représenté, présente la forme d'une pyramide hexagonale inversée. La charpente en acier,qui entoure le four " 10 et dont le rôle est de maintenir en place les diverses parties de ce four,n'est pas représentée car l'utilisation d'une telle charpente est usuelle pour les fours existants. De même, on n'a 40 pas représenté les conduits pour l'air de refroidissement et les 6910454 5 2005755 autres éléments classiques afin de simplifier les dessins et de mieux faire ressortir les éléments essentiels. A la base de l'entonnoir 14 est prévu un obturateur 26 que l'on peut enlever ou abaisser pour évacuer du four des corps 5 étrangers tels que des capsules de bouteilles, de la ferraille ou encore du verre fortement contaminé avec des matières réfractai-res. Comme on le comprend,les corps étrangers,étant plus lourds que le verre fondu dans le four, tombent dans un puits 27 au point le plus bas de l'entonnoir 14 d'où ces corps seront évacués après 10 avoir enlevé l'obturateur 26. Le courant de produit du four est soutiré à travers une ouverture 28 ménagée dans la paroi de l'entonnoir 14 légèrement au-dessus du puits 27. Un obturateur de forme conique 30 percé d'un trou plus ou moins cylindrique 32 est introduit dans l'ouverture 28 et est maintenu en place à l'encontre 15 de la pression exercée par le verre dans le four, par des moyens appropriés quelconques, par exemple à l'aide "de "doigts" (non représentés). Le rôle de l'obturateur 30 est de concentrer l'usure ou l'érosion due au courant de verre sur une pièce facilement remplaçable. En quittant l'obturateur 3G, le courant de verre em-20 prunte un canal d'écoulement 34 muni d'un toit 36. Lorsque le verre s'écoule dans le canal 34, il forme un courant 38 qui appuie contre l'ouverture 32 dans l'obturateur 30. Un second obturateur 40 est monté dans l'extrémité de l'ouverture 32 et sa forme est identique à celle de l'obturateur 26 placé dans le bas du four. La 25 position de cet obturateur peut être réglée aussi bien vers l'intérieur que vers l'extérieur, par des moyens non représentés, afin d'établir un orifice de décharge à section variable pour la matière fondue. Au-dessus du courant 38, existe un espace gazeux 42 auquel on peut appliquer un surcroît' de chaleur selon la tech-30 nique connue de "conditionnement" du verre en fonction des exigences de chaque ces particulier. Bien qu'un seul obturateur 30 soit représenté, on pourrait en prévoir plusieurs qui seraient alors circonférentiellement espacés sur le pourtour des parois de l'entonnoir 14, chaque obturateur menant à un canal d'écoulement ana-35 logue au canal 34. A partir de ce canal 34, le verre est acheminé vers des machines de fabrication du verre et si l'on suppose que plusieurs canaux 34 sont espacés circonférentiellement autour du four, le four occuperait une position au centre d'un ensemble circulaire composé de machines de fabrication, chaque canal séparé 40 34 desservant l'une des machines. Si l'on désire préparer du cal- 6910454 6 2005755 cin, le canal d'écoulement 34 peut être supprimé et dans ce cas on laisse le verre s'écouler le long d'une gouttière métallique fortement inclinée, cette gouttière étant ouverte et étant alimentée avec un courant d'eau pour refroidir le verre et pour le briser en 5 fragments au cours de sa descente le long de la gouttière. La fusion et le raffinage de la matière fusible dans la cuve 10 se dércuJènfcdans trois zones verticales indiquées sur le dessin par les références A, B et C. A l'examen de la figure 2, on remarquera qu'autour de la partie inférieure de la zone A sont 10 espacées trois électrodes 44A, 44B et 44C. Chaque électrode traverse une ouverture 46 ménagée dans la paroi 12 du four et peut être formée en molybdène ou en un matériau similaire. Dans le mode de réalisation représenté, les électrodes 44A à 44C sont connectées aux trois phases ou conducteurs 4SA, 48B et 40C d'une source de 15 courant triphasé 50. De façon bien connue, le verre fondu dans le four 10 est un conducteur ionique d'électricité et étant donné que les trajets les plus courts 52 du courant électrique entre les électrodes adjacentes 44A à 44C passent par le centre du four (comme il est indiqué sur la figure 2), une zone chaude localisée 20 sera formée au centre de la cuve entre sa voûte et sa partie inférieure (c'est-à-dire dans le bas de la zone A). Il en résulte une circulation active ou turbulente du verre dans la zone A, comme il est indiqué par les trajets en traits mixtes 54 sur la figure 1. Ainsi le verre circule de bas en haut dans la partie 25 centrale du four, vers l'extérieur à proximité de la voûte du four, vers le bas à proximité des parois et enfin, vers l'intérieur à proximité du niveau des électrodes 44A à -44C.- Le four est alimenté en calcin ou en charge ou encore en un mélange de' cal-cin et de charge, le produit admis formant une nappe épaisse 56 30 sur le verre fondu et empêchant les pertes de chaleur, bien que cette nappe 56 soit poreuse pour le passage de l'anhydride carbonique et des autres gaz dégagés pendant le processus de fusion. Si l'on n'utilise que du calcin, les gaz libérés sont simplement l'air et l'eau. On comprend que la charge ou le calcin peut ne pas 35 être lui-même un conducteur d'électricité et que par conséquent pour amorcer les courants entre les électrodes 44A, 44C, le four doit être initialement amorcé avec du verre fondu ou avec une autre matière fondue du même type. En variante on pourrait amorcer le four avec de la charge et du calcin à l'état granulaire, con-40 jointement avec de l'eau salée ou un autre électrolyte qui provo 6910454 7 2005755 que le passage initial du courant entre les électrodes 44A-44C pour engendrer la chaleur qui mettra en route le processus de fusion. Etant donné que les parois du four sont relativement 5 froides, il existe parfois une tendance du courant descendant de verre ou d'une autre matière fusible à poursuivre sa route le long des parois à partir de la zone A sur une distance plus grande qu' on ne le voudrait. En conséquence, il est nécessaire d'installer une seconde source de courant électrique dans la partie inférieu-10 re de la zone B, constituée des électrodes 58A à 58F. A la figure 3, on peut voir que les électrodes alternées de la série 58A à 5SF sont connectées aux trois conducteurs de sortie d'une source de courant triphasé 60 qui, dans la pratique, peut être la même source que la source 50 représentée sur la figure 2. Avec le mon-15 tage représenté, le courant s'écoule dans le verre fondu ou dans une autre matière fusible entre les électrodes successives suivant un trajet périphérique représenté par les lignes discontinues 62 sur la figure 3. De cette manière, la masse est chauffée de façon prédominante à proximité des parois et on obtient une 20 circulation indiquée par les traits discontinus 64 sur la figure 1, le sens de cette circulation étant contraire à celui de la circulation dans la partie supérieure du four (c'est-à-dire la circulation turbulente dans la zone A). Les courants qui descendent le long des parois sont ainsi éliminés et sont renvoyés vers 25 l'intérieur de la masse fondue. Dans la zone C, il se produit une homogénéisation à grains fins et une diffusion moléculaire. Dans cette zone, aucun courant électrique ne peut passer car les courants produits par les électrodes 58A à 58F sont en opposition a ceux produits par 30 les électrodes 44A à 44C. En conséquence, le verre ou une autre matière fusible dans la zone C est stratifié , sa turbulence est réduite au minimum et tout écoulement est essentiellement aérodynamique. En fonctionnement de l'appareil, on introduit une charge 35 de matière granulaire ou pulvérulente dans le four par en haut et cette charge forme la nappe 56 qui surmonte la matière fondue. Les courants électriques entre les électrodes 44A-44C engendrent des zones chaudes localisées eu centre du four et dans le bas de la zone A de manière à produire une circulation active (courants 54) 40 dans la zone A de nature à mélanger la nappe 56 de matière granu 6910454 8 2005755 laire avec la masse fondue et à établir une homogénéisation a gros grains de la masse fondue. Attendu que la matière fondue est s plus lourde que la matière granulaire de la charge, elle s'écoule naturellement vers le bas pour pénétrer dans la zone B où des 5 courants de contre-circulation 64 produits par les électrodes 58A-58F s'opposent à toute tendance des courants de circulation de la zone A à se poursuivre vers le bas, c'est-à-dire vers la zone C. Dans la zone C, le verre ou autre matière fusible est stratifié car aucun des courants de circulation de la partie supérieure 10 du four ne peut aboutir dans cette zone. Dans la zone C, les "germes" ou bulles sont éliminés de la matière fondue et le raffinage final peut avoir lieu par diffusion moléculaire, de sorte que les "cordes" (c'est-à-dire des petites zones localisées d'hétérogénéité) sont éliminées.Tous les débris comme la ferraille, 15 tombent à travers la matière fondue dans le puits 27 d'où on peut les évacuer à travers l'obturateur 26. On va maintenant se référer au mode de réalisation préféré de l'invention qui est représenté sur les figures 4 à 6. Le four comprend ici encore une cuve verticale 10 construite en des 20 matériaux réfractaires usuels. La cuve est allongée dans le sens vertical et présente une paroi latérale intérieure 11 qui, observée en coupe horizontale, définit un dodécagone dont le profil se rapproche de celui d'un cercle, La charge est introduite dans le four à travers l'ouverture pratiquée dans la Voûte et on utilise 25 pour cela une nourrice 12 qui peut être purement et simplement un récipient perforé muni de moyens pour brasser la charge. La charge forme une nappe de recouvrement 14 qui recouvre entièrement le verre fondu 16. De préférence, l'introduction de la charge dans le four se fait en continu et le verre fondu est également soutiré 30 en continu par la sortie 18 formée dans le centre de la Sole du four. Le chauffage du verre fondu est assuré électriquement sur trois niveaux I, II et III comprenant chacun six électrodes espacées de façon équidistante autour du four. Les électrodes respectives peuvent être alimentées comme représenté sur la figure 6, à 35 propos du niveau II. Les électrodes 20A à 20F reçoivent du courant à partir d'une source triphasée dont les phases respectives sont connectées à des paires opposées d'électrodes, La quantité de courant fournie dans chaque phase est réglée au moyen de transformateurs à prise intermédiaire 22, 24 et 26. L'alimentation des 40 niveaux "I et III se fait de la même façon que pour le niveau II. 6910454 9 2005755 L'orifice de sortie 18 est formé dans une partie centrale surélevée de la sole du four, de sorte qu'un renfoncement annulaire 19 est ménagé autour de la périphérie de cette sole. Ce renfoncement joue le rôle d'un puisard pour recueillir le matériau réfractai-. 5 re enlevé par érosion ainsi que le verre contaminé, ces produits étant soutirés à travers des orifices de vidange 21 formés dans la sole ciu four. Dans un four de fusion du verre, dans lequel l'alimentation calorifique se fait à partir d'un point situé au-dessous de la 10 surface de la charge, la vitesse de la fusion n'est pas seulement tributaire du taux d'apport de chaleur et des vitesses des courants de verre à proximité de la charge, mais aussi de l'étendue de la .surface interfaciale entre la charge et le verre fondu. Dans le four décrit, l'apport de chaleur au verre fondu se fait élec-15 triquement par effet de Joule. La fusion de la charge se produit quand de la chaleur est transmise à partir du verre fondu à la charge non fondue. En conséquence, si l'on augmente la surface de contact entre la charge non fondue et le verre fondu, on aboutit également à une accélération de la diffusion de la chaleur dans 20 la charge. C'est pour cotte raison que le four a été étudié de manière que la surface inférieure de la charge prenne une forme convexe vers le bas, à savoir une forme sensiblement conique comme on peut le voir sur la figure 5, grâce à quoi on obtient entre la charge et le verre fondu une surface de contact dont l'étendue est 25 notablement plus grande que l'aire de la section horizontale de la cuve. Il est souhaitable que le cône défini par la charge se prolonge sur une distance notable à l'intérieur de la zone de fusion du four, zone qui est la zone supérieure, mais aussi que ce prolongement soit limité de manière qu'aucune portion de la charge non 30 fondue n'atteigne la partie inférieure du four à proximité de la sortie, c'est-à-dire l'endroit où le raffinage- du verre a lieu. De préférence, la hauteur de la zone interfaciale du cône représente au moins 30 % du diamètre intérieur de la cuve,mais ne dépasse pas la valeur de ce diamètre intérieur. Si la charge s'allon-35 ge sur une distance suffisamment grande, certaines parties formant la pointe du cône peuvent s'arracher et flotter sur la surface de fusion dans le four, ce qui a pour effet d'augmenter encore plus la surface de contact interfaciale entre le verre fondu et la charge. Cependant le plus souvent la longueur du cône est stable. 40 II en est ainsi du fait que les courants électriques provenant des 6910454 10 2005755 électrodes des niveaux I et II passent à la fois autour des parois de la charge nbn fondue et sous le fond de cette dernière. A mesure que le cône s'allonge, il existe une tendance du courant qui passe sous la pointe à se concentrer davantage au voisinage de 5 cette pointe, de sorte que la température dans cette zone augmente et que par conséquent la vitesse de fusion augmente elle aussi, ce qui a pour effet de raccourcir le cône. De façon analogue, à mesure que le cône se raccourcit, le courant électrique passant sous sa pointe devient moins concentré, la fusion est ralentie et le cône 10 peut s'allonger à nouveau. On voit donc que le cône est dans un état d'équilibre stable. Le profil conique de la charge est dû à l'action conjointe de plusieurs facteurs. L'un de ces facteurs est la tendance de la paroi latérale de la cuve à empêcher le mouvement descendant de 15 la charge à proximité immédiate de cette paroi. Cette inhibition est due, à la fois, au frottement entre la paroi et la charge au-dessus du niveau I et au fait que la matière périphérique la plus proche du sommet de la paroi latérale au-dessus du niveau I tend à être plus froide qu'à proximité du centre de la cuve en raison 20 de la perte de chaleur à travers la partie supérieure de cette paroi. Un autre facteur est la forte concentration du courant électrique existant immédiatement devant les électrodes, qui produit des températures de fusion sur les parois de la cuve voisines des électrodes plus élevées que les températures au centre du mê- 25 me niveau. De plus, il existe une certaine tendance à la formation de courants de conveç-ÉLon (voir les flèches sur la figure 5), courants qui poussent de bas en haut la charge à proximité -de la paroi latérale. Enfin, le soutirage du verre fondu p.ar la sortie centrale tend à maintenir le cône sous une forme symétrique. 30 La charge recouvre toute la surface de dessus du verre fondu. Il en résulte, à la fois, une réduction maximale de la perte de chaleur par la voûte clu four et aussi une impossibilité de basculement ou d'inclinaison de ce cône. La partie supérieure du cône est. plus légère que sa partie inférieure extrême car elle 35 est moins compacte et n'est pas soumise à une fusion partielle r comme c'est-le cas de la partie'inférieure, En conséquence, la 3* Isa partie supérieure se comporte comme un flotteur et empêche le cône q de basculer. ££ O Comme on l'a mentionné précédemment, le raffinage du q 40 verre fondu se produit dans la partie la plus basse du four. De gq 6910454 ii 2005755 ce fait, on alimente en courant les électrodes du niveau III, principalement pencant le fonctionnement initial du four et, ensuite, on maintient une zone calme dans cette partie du four pour permettre le raffinage du verre. Cette zone calme est obtenue grâ-5 ce au fait que la température du verre fondu dans la partie inférieure de la cuve est sensiblement uniforme horizontalement, tandis qu'un gradient vertical de température existe dans cette partie de la cuve, le verre le plus froid se trouvant à proximité de la sole. 10 Le courant alimente de préférence le niveau I à un taux plus élevé que le niveau II. De ce fait, .le verre dans la partie supérieure de la zone de fusion du four, au voisinage du niveau I, est maintenu à une température plus élevée qu'à proximité du niveau II, ce qui tend à contrecarrer la tendance à la formation 15 de courants de convaction dont l'effet aurait été de provoquer la montée du verre de la zone du niveau II vers la zone du niveau I. On obtient de ce fait deux zones de convention séparées comme il est indiqué par les flèches sur la figure 5, grâce à quoi on obtient une plus forte turbulence que ce ne serait le cas avec un 20 seul courant de conveetbn et, par voie de conséquence, une fusion plus rapide. La Demanderesse a constaté que dans des conditions optimales, l'alimentation en courant électrique du niveau I doit se faire à un taux qui est compris -ntre 1,5 et 3 fois celui de l'alimentation du niveau II, bien que d'autres rapports puissent être 25 utilisés. L'utilisation de deux niveaux d'électrodes ne permet pas seulement le maintien de plusieurs courants de conveCtion mais aussi un prolongement de la vie utile des électrodes. Si l'on utilise plus de deux niveaux d'électrodes pendant la production du verre, on fournit de préférence du courant à chaque niveau à un 30 taux plus élevé que celui alimentant le niveau immédiatement inférieur, A mesure que la température du verre augmente, sa résistance électrique diminue et, par conséquent, l'apport de courant • devient plus fort aux tensions constantes. Cette caractéristi-35 que augmente à son tour encore plus la température et accroît davantage l'apport d'énergie calorifique. En vue d'éviter un tel manque de stabilité, on a trouvé qu'il était avantageux de régler l'arrivée du courant, particulièrement vers le niveau I, plutôt que de régler la température. Grâce à un réglage du courant d'en-40 trée et à son maintien à un niveau constant, on est en mesure 6910454 12 2005755 \ d'établir un contrôle plus rapide et plus précis que ce ne serait le cas si l'on tentait de régler l'énergie de manière à établir une température uniforme. Dans le four du type considéré, dont les dimensions sont 5 90 cm de diamètre .intérieur et 180 cm de hauteur, une énergie totale d'environ 230 kilowatts est nécessaire pour fondre le verre à une température d'environ 1 450° C a raison d'environ 3,17 kg/ minute. On remarquera que la surface intérieure de la paroi la-10 térale du four est sensiblement symétrique autour d'un axe central vertical et à peu près circulaire quand on l'observe en section horizontale, lfcorifice de sortie du four étant lui aussi situé sur l'axe de symétrie. Avec cet agencement on améliore l'uniformité de la fusion et de l'écoulement. Dans des fours classiques, le dé-15 bit de soutirage du verre est limité par le temps nécessaire au courant le plus rapide du verre pour atteindre les orifices de sortie^ avec la condition que la totalité du verre produit doit demeurer dans le four pendant un temps suffisant pour en assurer une fusion et un raffinage complets. En conséquence, dans les fours 20 classiques, le- courant le plus lent de verre doit demeurer dans le four pendant un temps plus long qu'il n'est nécessaire, ce qui abaisse d'autant la productivité. En raison de la température sensiblement uniforme sur toute l'étendue horizontale de la partie inférieure du four seloh-l'invention, le verre- tend à s'écouler à 25 travers la partie inférieure du four sensiblement à la même vitesse et on élimine ainsi l'inconvénient précité. Pour un comportement optimal, il est souhaitable que la section horizontale du four se rapproche d'une forme circulaire. L'uniformité de tempé- -rature est encore améliorée du fait que les parois du four sont 30 d'une épaisseur sensiblement constante, de sorte que la perte de chaleur à travers les parois vers l'atmosphère environnante se fait à un taux sensiblement uniforme. Bien qu'il soit préférable que la surface intérieure du four soit à peu près circulaire, d'autres formes sont possibles. On 35 peut par exemple utiliser une section carrée ou triangulaire. De r plus, l'aire de la section droite de la cuve peut changer à différents niveaux. Etant donné quu la charge non fondue n'est pas initialement conductrice d'électricité, on peut mettre en route le four 40 à l'aide de brûleurs à gaz d'un type usuel. L'invention n'est pas I f i 6910454 ■ ; ( 2005755 13/ . ""s„ |/ " ¥ davantage limitée aux fours chauffés électriquement, car l'apport de chaleur au verre fondu au-dessous de la charge pourrait se faire par d'autres moyens, par exemple avec des brûleurs a gaz. Il va de soi que l'expression "cône" et ses équivalents 5 sont utilisés dans le présent mémoire pour désigner des formes qui ressemblent d'assez près à des cônes sans en avoir la forme géométrique exacte. Naturellement on peut apporter d1 autres modifications aux modes de réalisation qui ont été décrits et qui sont représentés 10 sur le dessin sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 6910454 14 2005755 REVENDICATIONS 1. Procédé dans lequel on fond et on raffine une matière thermoplastique dans une cuve de fusion à laquelle est appliquée l'énergie calorifique en au moins deux niveaux différents de la 5 cuve, caractérisé en ce qu'on applique l'énergie calorifique à au moins une zone de fusion située à une partie supérieure de la cuve de manière à faire fondre la matière tout en maintenant des conditions d'écoulement turbulent ou circulatoire dans au moins une partie de ladite zone, et on raffine la matière fondue dans une 10 partie inférieure de la cuve dans des conditions sensiblement calmes et non turbulentes. 2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dépose la charge sur la surface supérieure de la matière thermoplastique fondue dans la partie supérieure de la cuve, de 15 manière à former un corps convexe vers le bas, qui s'étend sur une distance notable vers le bas dans la masse de la matière thermoplastique fondue. 3. Un procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la charge recouvre toute la surface supérieure de la matière 20 fondue. 4. Un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu*on effectue le raffinage dans la partie inférieure de la cuve par pénétration de la chaleur rayonnante à partir de la zone de fusion située au-dessus. 25 5, Un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on fait fondre initialement la matière par chauffage à induction électrique pour provoquer un écoulement circulatoire, et on poursuit cette fusion dans une partie intermédiaire de la cuve par chauffage à induction électrique de manière à provoquer 30 une contre-circulation s'opposant à la circulation dans la partie supérieure. 6. Un procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on applique l'énergie calorifique à un taux décroissant à partir du niveau le plus élevé. 35 7. Un procédé selon7la revendication 5, caractérisé en ce' qu'on applique le courant électrique à la matière en plusieurs endroits espacés autour de la périphérie de la cuve. 8. Un procédé selon les revendications 2 et 7, caractérisé en ce qu'on maintient le taux d'apport de l'énergie électrique à 40 une valeur sensiblement constante à chaque niveau donné. 6910454 15 2005755 9. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on soutire la matière fondue à travers une partie centrale de la paroi de fond de la cuve. 10. Un appareil pour la mise en oeuvre d'un procédé selon 5 l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une cuve verticalement allongée comportant une partie supérieure au sommet de laquelle est ménagée une ouverture pour l'introduction de la charge, ladite partie supérieure définissant au moins une zone de fusion, et une partie inférieure formant une zone 10 de raffinage ; des moyens pour appliquer de l'énergie calorifique à la matière dans la partie supérieure de la cuve, ces moyens étant placés autour de la périphérie de la cuve sur deux ou plusieurs niveaux, 1 1 apport d'énergie calorifique à chaque niveau étant plus important qu'au: niveau immédiatement sous-jacent ; et des moyens de 15 sortie pour évacuer la matière fondue de la partie inférieure de l'appareil après le raffinage de cette matière. U. Un appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que lès dispositifs de chauffage comprennent une série d'électrodes . 20 12. Un appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que les dispositifs de chauffage comprennent trois électrodes connectées à une source de courant alternatif triphasé de manière à concentrer les courants entre les électrodes au centre de la cuve à un niveau supérieur de ladite partie supérieure, et une série de 25 six électrodes espacées circonférentiellement et régulièrement au-_ tour de la cuve à un niveau plus bas que celui des trois électrodes précitées, ces six électrodes étant connectées aux trois phases d' une source de courant alternatif triphasé, par paires opposées de manière à créer un profil de courant qui provoque une circulation 30 s'opposant à la circulation développée par les trois électrodes supérieures afin d'empêcher la turbulence au-dessous des six électrodes. 13. Un appareil selon la revendication,10, caractérisé en ce que le dispositif de sortie est formé dans, le fond .de la cuve 35 dans une partie centrale de cette dernière.