Brevet FR2051573A1 — publié le 19710409

i 20$1573 Cette invention, s© rapporte aux fours de fusion du verre et concerne plus particulièrement un four à chauffage direct pour la fusion continue de fournées ou lots de matières vitreuses successives ea vue de fournir du verre fondu eux Eachines 5 de façonnage d'articles, de verreriec Les fours de fusion à chaufiaga direct du verre du type décrit dans le brevet des Etats-Unis û8Amêrique a° 2«890.5^7 délivré en 1959 sont eoEEnanémeELt employés dans l'industrie. Mais ces fours présentent sette eametêristicrae d'être munis de 10 brûleurs qtii envoient leur flamae latéralement en travers du canal parcouru par la Eaese de verre foadu. G®tte configuration des brûleurs exige 1 'emploi d'un noiabr® de brûleurs relativement élevé qui sont nécessairement de capacité assez petite par suite de la forme rectangulaire de four et qui contribuent par consé-15 quent à son prix de revient initial élevé. Par suite de la nécessité où l'on se trouve ainsi d'employer de nombreux brûleurs logés dans les parois latérales du four, la perte de chaleur dans cette partie du four est excessive, ce qui contribue aux frais de fonctionnement élevés de ce type de four. 20 Un autre inconvénient résultant de ce type de four à chauffage direct par brûleurs peut également être attribué au fait qu'ils sont logés dans les parais latérales du four. En effet, il y a au moins deux zones- distinctes du four qui exigent un réglage de température indépendant gsâ©e à un contrôle de 25 groupes de ces brûleurs si l'on veut maintenir la distribution de température longitudinale désirée dans le four® De façon générale, l'extrémité du four à laquelle les lots ou fournées de matières vitreuses succBflsives sont introduites est l'extrémité la moins chaude et la cheminée est plaoée dans cette 30 région pour porter au maximum l'effet de chauffage des produits de combustion avant qu'ils ne soient évacués* Il en résulte que la région la plus chaude du four est généralement plus voisine de son extrémité d'aval ou d8évacuation que d© son extrémité d'amont ou de chargement® 35 Les recherches qui ont conduit à 18 invention ont permis cependant de constater que dans un pareil four comportant de nombreux brûleurs montés dans les parois latérales9 l'opérateur . humain risque de bouleverser ou déranger la distribution de chaleur désirable dont il vient d'être parlé surtout pendant les 70 23287 2 2051573 périodes de mise en route initiale du four. A cet égard aussi, il a été de pratique courante au. cours des dernières années d'incliner le toit d'un four- de ce type, de telle sorte que les brûleurs voisins de soa estr-émité d'évacuation ne sa-5 turent pas l'atmosphère à cette même extrémité par les gaz de combustion en raison de leur éloignement relatif de la cheminée. On se reportera notamment, par exemple, à la configuration de four représentée dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n° 3.362.808 délivré en 1968 représentant un four 10 de fusion du'verre à chauffage latéral pourvu d'un toit incliné. Sans ces conditions, le but primaire de l'invention est de fournir à la technique intéressée un four de fusion du verre qui obvie aux inconvénients inhérent! à un four rectan- 15 gulaire à chauffage par brûleurs latéraux du type décrit ci- avant® L'invention est matérialisée dans un four perfectionné de construction rectangulaire muni de brûleurs placés dans son extrémité d'évacuation en vue d'exercer leur effet de chauffage 20 en amont vers l'extrémité de chargement. La nécessité de prévoir comme antérieurement de petits brûleurs latéraux, ce qui pose divers problèmes qu'il est difficile de résoudre est donc supprimée ici et les buts suivants sont atteints. En premier lieu, l'utilisation de quelques gros brûleurs seulement réduit les frais dsinstallation initiaux dans l'usina de verrerie du fait que les parois latérales du four sont exemptes de nombreuses parties qui étaient nécessaires jusqu'à présent quand de nombreux petits brûleurs,étaient prévus, cette partie du four pouvant ainsi être isolée dans les conditions 30 plus satisfaisantes en même temps que les frais de fonctionnement sont notablement réduits. En second lieu, la solution des problèmes de réglage de la température est considérablement simplifiée, un seul dispositif détecteur étant en effet nécessaire pour maintenir dans -35 le four la distribution de température longitudinale désirée. En troisième lieu, l'invention permet de réaliser un four de fusion du verre à chauffage par l'extrémité du type sus-indi-qué mais dans lequel la nécessité de prévoir un toit incliné est supprimée, l'espace entre la masse de verre fondu et le toit 70 23287 3 2051573 ayant en .section droite des dimensions verticales constantes, de sorte que le fotu? se prête par conséquent à une fabrication moins coûteuse que les fours à toits inclinés classiques qu'on trouve à l'heure actuelle dans l'industrie» 5 Un autre but encore de l'invention est de fournir à la technique intéressée tin four à chauffage par l'extrémité destiné à la fusion du verre9 et dans lequel le verre s1écoule à travers le four dans une direction tandis que les produits de combustion sont évacués dans la direction opposée, de façon à 10 balayer la partie froide de la matière traitée en dernier lieu et d'atteindre la cheminée d'évacuation à la température la plus faible possible, ce qui donne une valeur optimale au rendement thermique du four et réduit ses frais de fonctionnement. En vue d'atteindre les buts sus-indiqués9 le four de forme 15 rectangulaire est muni de parois latérales isolées exemptes des ouvertures servant de logements aux brûleurs qui ont été nécessaires Jusqu'à présent dans les fours à chauffage par les côtés. En fait, les brûleurs sont placés à proximité de l'extrémité du four servant à l'évacuation du verre, et l'action des flammes se 20 produit vers l'amont dans une direction opposée à l'écoulement du verre fondu pour ne prendre fin qu'après le transfert d'une quantité de chaleur maximum au verre. Dans les dessins schématiques annexés s- La fig. 1 est une vue en coupe horizontale cl8rai four de 25 fusion du verre conforme à l'invention, les dispositifs de chargement de lots de verre étant représentés en traits interrompus . La fig. 2 est une vue en coupe vertical® longitudinale du four que montre la fig. 1, cette vue étant prise à la hauteur de 30 la ligne 2-2 en fig. 1 et montrant également de façon schématique les appareils d'enregistrement et de contrôle de la température des brûleurs que comporte ce four. La fig. 3 est \me vue en coupe horizontale d8une variante de réalisation du four de fusion du verre conforme à l'inven-35 tion. Si l'on examine les dessins en détails, on voit que la fig. 1 représente une réalisation préférée de four de fusion du verre établie conformément à 1:invention et comprenant un ensemble généralement rectangulaire ayant entre sa, longueur et 70 23287 4 2051573 sa largeur un rapport approximativement égal à 3:1° Les parois latérales les plus longues souvent appelées "parois de poitrail" 10 et 12 sont entièrement isolées dans toute leur longueur et dans toute leur hauteur sauf à la hauteur des trous formant 5 regards 14 et 16 qui sont pratiqués respectivement dans chaque paroi latérale 10 et 12 pour permettre à l'opérateur d'observer l'état du verre fondu qui se trouve dans le four ainsi que l'état des flammes produites par les brûleurs qui sont décrits ci-après. Des chargeurs de lots de matière de type classique 18, 18 10 sont prévus à proximité d'une extrémité du four rectangulaire. Ces chargeurs peuvent être généralement semblables à ceux décrits dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n° 2.533.826 délivré en 1950 et dont la même société demanderesse est propriétaire. Ces chargeurs fournissent la matière à fondre à 15 l'extrémité d'amont du four en déposant cette matière continuellement dans lès baies ou "niches à chiens" 20, 20 ainsi qu'elles sont parfois appelées par les techniciens américains. Bien qu'un seul pareil chargeur puisse trouver son emploi dans un four établi conformément à l'invention, deux chargeurs sont de pré-20 féreace prévus selon une certaine inclinaison par rapport à l'axe longitudinal du four afin de faire arriver la matière lot par lot dans le verre fondu et de la propulser vers l'extrémité d'aval 24 où le verre fondu peut être continuellement puisé par des canaux évacuateurs désignés généralement par 26, 26. 25 Dans la fig. 2 est représenté en coupe verticale le four que montre la fig. 1. Cette seconde figure montre en particulier les parois latérales pleines 10 par rapport à la surface du verre fondu 28 qui se trouve dans la cuve ou partie formant canal du four qui est délimitée en partie par la paroi latérale 10 et 30 en partie par la paroi inférieure 30. Un toit 33 recouvrant le four est disposé, de préférence, parallèlement à la paroi inférieure 30 mais peut avoir la forme d'un couronnement si on l'examine en coupe latérale (non représentée) comme ceci est d'ailleurs de pratique courante dans les fours de ce type. Au point 35 à.e vue de l'invention, il convient de remarquer que le toit 33 coopère ave es la surface de la masse de verre 28 pour délimiter un espace ayant en section droite des dimensions verticales constantes dans toute la longueur du four. Ainsi construit, le toit contribue à l'établissement d'un four plus économique puis-40 que les briques ou blocs isolants dont est formé le massif du 70 23287 5 2051573 four n'ont pas besoin cl'avoir- la coaf iguration complexe communément employée dans les fours de ce type coiaa© indiqué dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n° 3°362^808 déjà cité® Conformément à 1e. pressa te iavention, des brtleurs sont 5 prévus à proximité de 18e~-ctrémité d'aval ou gc évacuation 24 du four en vue d'exercer leur action de chauffage vers 15amont, c'est-à-dire vers l'extrémité 22 es Tue Rassurer 1°écoulement des produits de combustion à partir de ces brûleurs dans une direction opposée à celle de 1sécoulement du verre à travers le 10 four. Une cheminée désignée dans son ensemble par 32 est prévue à proximité de l'extrémité d'amont du four pour 18 évacuation des produits de combustion mais"seulement après un® élimination très efficace de la chaleur à partir de ©es gaz puisque les produits de combustion doivent cheminer dans la totalité de la lon-15 gueur du four avant d'être évacués comme il vient d'être dit. Comme clairement représenté dans la figo 19 les brûleurs comprennent deux sous-ensembles 34-,34- de dimensions relativement grandes dont chacun comprend deux tuyères 36 s 36 disposées de manière à exercer leur action vers l'amont et généralement vers 20 ia cheminée 32. Ainsi, deux blocs de tuyères seulement 35»35 sont nécessaires au lieu des blocs de tuyères multiples qui étaient jus-qu'ici nécessaires dans un four à brûleurs montés dans les parois latérales du type auquel il a été fait allusion® Une carae-25 téristique de ces blocs de brûleurs c'est que de façon, général© ' ils ont un pouvoir isolant faible par comparaison les blocs classiques utilisés dans la constitution des parois pleines 10 et 12. Il est donc évident que le chauffage par une extrémité décrit ci-avant permet de réaliser un four beaucoup plus effica-30 ce que les fours avec brûleurs classiques montés latéralement. ■ Bien que la relation préférée entre les longueurs des côtés 10 et 12 du brûleur et les parois terminales 22, 24 se trouve dans le rapport de 5*1» les recherches dont il a déjà été parlé ont permis de constater qu"à condition que ee rapport 35 n'excède pas approximativement 4f5?l, un four à chauffage par l'extrémité du type décrit ici permet d6obtenir les buts sus-indiqués. Inversement, dans un four où les longueurs des parois latérales sont inférieures à trois fois ©elles des parois terminales, on constate que le chauffage devient inefficace à cause bad-original 70 23287 6 2051573 de la distance relativement faible ds parcours des flammes avant leur échappement à travers la cheminée. Conformément à l'invention® un seul dispositif 38 de détection des températures est placé dans le toit 33 du four ud. 5 peu plus près des brûleurs que la cheminée 32, afin de déterminer la température ambiante à proximité de la région la plus chaude du four, et un équipement 40 est prévu pour commander les brûleurs ea réponse à une échelle de températures prédéterminée détectée par le dispositif 38. Cet équipement 40 de ré-1© glage des brûleurs compread. également un appareil d'enregistrement de la température. 30e, outre, des organes 42 d'enregistrement de la température peuvent être prévus pour indiquer à l'ouvrier le déroulement des variations de températures dans la région amont du four entre le dispositif détecteur 38 et la 15 cheminée 32. A cet égard, une particularité importante de l'invention - c'est qu'un seul dispositif détecteur 38 a besoin d'être prévu et est placé de préférence à proximité de la région la plus chaude du four pour commander les brûleurs 34-» 34. Comme spéci- ; 20 fié, avec les fours appartenant à la technique antérieure, c'est-à-dire comportant des brûleurs montés dans leurs paroia , latérales, plus d'un pareil dispositif détecteur était nécessai—j re pour commander convenablement la distribution de température ( longitudinale dans le four de forme rectangulaire. Par ailleurs,1 25 dans un four ajant un rapport entre la longueur et la largeur comprise dans une échelle s'étendant entre 3:1 et 4,5i'l , et en 1 supposant que les brûleurs exercent leur action dans l'extrémité du four opposée à l'extrémité associée aux chargeurs, les recherches déjà mentionnées ont permis de constater qu'un seul 30 dispositif détecteur de température tel que celui représenté par 38 peut trouver son emploi pour commander la totalité des brûleurs utilisés dans le four. Dans la fig. 3 est représenté un four de forme générale rectangulaire également construit conformément à l'invention 35 mais présentant une configuration légèrement différente de celle que montrent les fig. 1 et 2. En fait, ce four convient à tua seul canal 26a. Les brûleurs 34a, 34a sont étudiés pour exercer leur action vers l'amont et peuvent être légèrement inclinés par rapport à l'axe longitudinal du four si cela est jugé dési-4-0 rable. Les parois latérales 10 et 12 s'étendant longitudinalement ORIGINAL 70 23287 7 2051573 ftu four représentées dans la fig. 3 sont généralement semblables à celles qui sont décrites ci-avant à propos des fig. 1 et 2 et n'ont pas besoin d'être décrites ici en détail. Ceci est vrai également des "niches à chiens" formées par les "baies 20, 20 ^ à travers lesquelles les lots de matière sont introduits dans le four. Ceci est vrai aussi de la cheminée 32. L'extrémité d'aval du four désignée généralement par 24a dans la fig. 3 peut comprendre une paroi terminale de configuration plane comme le montre la fig. 1 ou comprendre trois segments inclinés mutuelle-10 ment comme le montre la fig. 3, l'un étant associé avec le canal 26a, les deux autres segments étant légèrement inclinés par rapport à la direction latérale et étant équipés de brûleurs 35a, 35a associés avec les brûleurs 34a, 34a. Les détails de construction peuvent être modifiés, sans 15 s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. 70 23287 8 2051573 HEVEKDICATIOES 1. Four de fusion du verre de forme générale rectangulaire dans lequel les lots de la matière de constitution du verre sont introduits près des extrémités (22) tandis que le verre fondu est évacué près de l'extrémité opposée (24) caractérisé en ce 5 que ce four comprend des brûleurs (34) placés à ses extrémités opposées pour agir vers l'amont vers cette même extrémité, et en ce que la cheminée (32) est voisine de cette extrémité pour assurer l'écoulement des produits de combustion provenant des brûleurs dans une direction opposée à celle de l'écoulement du 10 verre fondu à travers le four. 2. Four de fusion du verre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite extrémité et l'extrémité opposée (22, 24) de ce four de forme rectangulaire n'ont chacun qu'une longue tir non supérieure à un tiers de la longueur (10, 12) du 15 four mais pas inférieure à 1:4,5 de sa longueur. 3. Four de fusion du verre suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ce four rectangulaire comprend un toit (33) qui délimite un espace situé au-dessus du verre soumis longi-tudinalement à l'action des brûleurs, cet espace ayant en sec- 20 tion droite des dimensions verticales sensiblement constantes dans toute la longueur du four. 4. Four de fusion du verre suivant la revendication 3» caractérisé par un dispositif détecteur de température (38) placé dans son toit et plus près du brûleur (34) que de la che- 25 minée (32) afin de détecter la température ambiante à proximité de la région la plus chaude du four, un équipement (40) étant prévu pour contrôler les brûleurs en réponse à -une gamme de températures prédéterminée de ce dispositif détecteur. BAD QRfâtMÂl