Brevet FR2043726A1 — publié le 19710219

La présent* invention concerne un procédé continu de fusion de masses de verre destinées au travail à la main, notamment de masses de verre instables à la chaleur, par exemple des masses de cristal, procédé au courB duquel on fond, purifie la charge, envoie 5 le verre fondu par un passage dans une chaabre de travail et l'homogénéise avant de retirer le verre ; elle concerne également un four permettant de mettre en oeuvre ce procédé. En dehors de la fusion discontinue dans les fours à pots ou cuvettes et de 1*électro-fusion, on connaît les procédés continus 10 de fusion des masses de verre, destinées au travail à la main. La fusion des masses de verre instables à la chaleur, qui renfermant des composés du fluor, du bore ou du plomb comporte des exigences technologiques. Ces composés volatils se volatilisent en partie pendant la fusion et le traitaient et il se forme sur la surface du 15 verre, dans toutes les parties du four, une mince couche hétérogène plus pauvre en ces constituants volatilisés et présentant, par suite de la volatilisation, une autre composition. Lorsque, lors du travail du verre, on oommence à travailler la couche hétérogène superficielle en miae teaps que la couche inférieure, les deux couches 20' wfi se mélaigent plus parfaitement et il en résulte, dans les produits finis, des défauts optiques, surtout les stries. Ces défauts apparaissent également lorsque la couche hétérogène passe en grande quantité de la chambre de fusion du four à la chambre de travail par éooul«ient. 25 Suivant un procédé connu, on évite ce phénomène en retirant du four au moyen des déversoirs et déchargeoirs la oouche superficielle hétérogène, ou en l'éliminant et en la ramenant dans la chambre de fusion. L'élimination de la couche de masse de verre superficielle et son recyclage dans le processus de fusion sont très difficiles, 30 présentent des exigenoes techniques et sont, par suite, peu rentables. On connaît égalaient un procédé selon lequel on recouvre la surface de la masse de verre dans la chambre de travail des cuves, en partie ou complètement, de plaques de matière réfractaire qui empô-35 chent les constituants instables à la chaleur de se volatiliser dans l'atmosphère du four et, par suite, la couche hétérogène de se fermer. La matière réfractaire constituant les plaques doit être de haate qualité, de façon à ne pas souiller la masse de verre, elle est par suite très coûteuse et l'introduction et l'entretien deman-40 doit une manipulation difficile. On n' emplohe pas ainsi la couche bad original 70 19289 2 2043726 hétérogène d'ttre entraîné» de la chambre de fusion dans la chambre de travail. En outre, ce procédé n'est pas approprié pour le soutirage «t le travail à la main, car le soutirage du-terre a lieu sous la surface du verre, surtout par le fond. 5 On connaît enfin un procédé selon lequel on homogénéise la mas se de verre dans la chambre de travail de la cuve, au moyen des mélangeurs. Mais mttae lorsque l'on mélange, par suite d'un fort courant, les couches de composition différente peuvent s'écouler au point de seatirage du verre, «e qui entraîne des défauts dans les 10 produits finis. En ee qui concerne les fours de fusion, on connaît en plus des fours à pots et les fours électriques, les £>urs à cuve continus, que l'on chauffe au moyen de brûleurs à gaz ou à huile. On connaît de petits fours de fusion du verre dont le rapport de la longueur 15 à la largeur est élevé. Ces fours, qui sont connus sous le nom de "Unitmeler" présentent, en plus d'un rapport de la longueur à la largeur compris entre 4 * 1 et 7 x 1, les autres traits caractéristiques suivants t dans la première moitié de la longueur on fond la masse de verre, on la purifie dais la deuxième moitié. Entre la 20 chambre de purification et la chambre de dépdt du verre séparé par fusion, chauffée de façon autonome, se tzouve sous la surface libre un étroit passage immergé. Les fours ne présentent pas d'organes permettant d'exploiter la chaleur des produits de combustion, qui sont retirés par le canal dans la chambre de chargement. Un avantage 25 de ces fours réside dans un écoulement rapide de la masse de verre et, de ce fait dans la possibilité de modifier la qualité ou les r - * couleurs de la masse de verre en un temps nettement plus court que dans les fours à cuve classique?. Un inconvénient consiste dans la consommation de chaleur plus élevée, que l'on compense avec les 30 frais de réalisation peu élevés. On fond surtout, dans ces fours, les masses de verre servant à produire le verre d'emballage usuel. Pour fondre les masses de verre destinées au travail à la main, ils ne conviennent pas. On connaît également des variantes de ces fours u-tilisant la récupération, le chauffage électrique, le bouillonne-35 ment, etç., qui élargissent le domaine d'application, mais on ne peut absolument pas réussir à fondre, dans ces fours, les qualités de verre élevées destinées au travail à la main et, notamment, les masses de verre instables à la chaleur. On connaît également les fours de fusion continus de type clas-40 sique, c'est-à-dire les cuves de régénération ou de récupération com- bad originai 70 19289 3 2043726 portant un passage et une chambre d® travail aphérique ou saœi-aphé-rique avec une série d'orifices de travail. La chambre de travail loge un ou plusieurs mélangeurs hélicoïdaux qui Isessogénéisent sys-%âaatiqu «sent la masse de verre. 5 La volatilisation m&zimal© des soastituants instables a surtout lieu dans la chambre de fusion, surtout aux endroits où. la masse fondue est purifiée. Les cousants de convection entraînent, en même temps que les courants occasionnés par le mélange, la couche hétérogène volatile dans le passage et dans la chambre de travail, de 10 sorte que mime lorsqu'on mélange on ne peut éviter, notamment avec tursoutirage variable du verre, les hétérogénéités, et, par suite ' -■ la qualité amoindrie des produits. Onutilise, dans les cuves de verre, différents passages qui relient certaines parties du four, notaon eut la chambre de fusion, 15 avec la chambre de dépôt dû verre fondu ou avec la chambre de tra-va^y-éventuellement la circulation dans les canaux d'alimentation. ^ La forme et la position des passages varie selon le type de four, : >^1# fond âu pasaage est souvent disposé de différentes façons, les - passages sont éventuellement pourvus d'éléments additionnels, tels 2.Q quèdes électrodes, des barboteurs, etc. i - * - L'invention vise à supprimer «n grande partie les défauts des - dispositifs connus. 30 Selon le procédé conforme à l'invention, les inconvénients ci tés sont écartés du fait que l'on r éduit n@taM.ea«at le courant de retour allant de la chasbre de travail à la chambre de fusion et que 2®6n constitue m. avant du passage immergé une oouohe de repos à la surface du verre. On y parvient dans le four suivant 1* in vent i) n, 35 qui est une combinaison des éléments connus, c'est-à-dire des fours longs et étroits, d'un passage disposé de façon appropriée et d'une chambre de travail annulaire comportant un mélangeur de verre, éventuellement un pont flottant. L'interaction de ces éléments permet d'obtenir des effets nouveaux et plus marqués, qui permettent de 40 fondre en continu les masses de verre de haute qualité destinées au babemmm. 70 19289 * 2043726 travail à la maiiu Ooreme parmi ces masses de verre, celles qui présentent les plias grandes exigences technologiques lors de la fusion et du ts-avail à la main, sont oellm qui renfermant des constituants ■çelatils, tels tpe &©s composés du fluor, du bore ou du plomb, l'a»» 5 mê&agcg&eat d© tmss part surtout dus ssnditions qu'exigent ces masses de v®r*r®3 II ï& à® soi qus si e@e fours répondent aux conditions l®s plus difficile®, on peut d8autant plus les utiliser également pour fbndre et travailler les masses de verre présentant relativement moins d'exigea-aos, et destinée au travail à la main par exem-10 pl® tes cristsaaE â@ potsss® 3t s® s©dium et des types de verre colorés® Le four confonae à 1®invention est long et étroit, chauffé aux combustibles gazeux ©t éTentuelXeaesrfe liquides | il comprend une ohanbre de fusion, qui est reliés par un passage immergé avec au moins une chambre de travail de forme annulaire comportant un mélaa-15 geur, le passage ayant une hauteur comprise entre le 1/7 et le 1/5 de la hauteur totale de la masse de verre qui se 1rouve dans le four. Il est commode, âaas ocr-tains cas, de loger sur la surface libre de la chambre de fusion avant le passage un pont flottant, qui recouvre la surface libre de la masse de verre sur toute la largeur la 20 distance d'au moins 1/10 de la longueur totale de la chambre de fusion, mais au plus jusqu'au niveau du point d1 inflexion. On peut a-vaniageuseaisat abaisser par gradins, en fait unilatéralement ou bilatéralement, l@ xonâ du four au voisinage du passage immergé* La co'oeâ® d@ retpas superficielle, qui peut aller jusqu'au sta-25 de de cristallisation et est constituée par la limitation notable du courant deœtour de la chambra de travail à la chambre de fusion, réduit dans ls essentiel la formation des hétérogénéités dans tout 1# volume de la masse d@ verre séparée par fusion. Lorsque la couche de rspos est constituée par la masse de verre volatilisée, elle cons- 30 titu© se. misa® temps imm couche de protection qui réduit, comparative- * ment aux types classiques de cuves, la quantité totale de substances volatilisées et, de oe fait, également leur consommation dans la charge, ce qui s'avère rentable notamment pour les cristaux. La couche de repos éliminée par volatilisation ne passe que lentament dana 3 5 la masse de verre principale, de sorte qu'elle fond dans la masse de verre principale et que le mélange homogénéise suffisamment la masse de verre s*écoulant par le passage pour que la masse de verre présente une qualité remarquable au point de soutirage du verre. La construction des fours est simple et, par suite, également économi-40 que. L'utilisation du four et son entretien sont également simples. badoRIGINAI 70 19289 5 2043726 La description détaillée qui va suivre, et les dessins annexés donnés uniqument à titre d'exemples non limitatifs, feront bien comprendre ooHient l'invention peut être réalisée. Sur les dessins annexés : 5 La figure 1 est une coupe du four vu de dessus ; et la figure 2 est une coupe du four en projection horizontale, suivant la ligne A-A de la figure 1. Le four 1 comprend un fond 2, une paroi frontale postérieure 4, des parois latérales 5» 6 *t une voûte 7. On trouve à la paroi 10 frontale antérieure 3 une chambre de chargement 8, dans les parois latérales 5» 6 les brûleurs 9» et dans la chambre de chargement 8 les canaux d'évacuation des produits de combustion 10* La chambre de fusion 11 du four 1, dans laquelle ont lieu la fusion et la purification, est reliée par le passage immergé 12 à une chambre de 15 travail annulaire 13 dans laquelle se trouve un mélangeur hélicoïdal 14. Bans la zone du passage immergé 12, le fond 2 constitue un gradin bilatéral 15* On peut aussi réaliser le four sans le gradin 15, ou avec une autre forme de gradin 15. Les dessins représentent une chanbre de travail annulaire 13, mais on peut aussi prévoir 20 plusieurs chambres annulaires 13. Il existe la condition que la hauteur du passage soit comprise entre le 1/7 et le 1/3 de la hauteur totale de la masse de verre qui se trouve dans le four 1 et que, par suite, le courant de retour de la chambre de travail 13 à la chambre de fusion 11 soit considérablement réduit. On peut monter 25 avant le passage immergé 12 sur la surface libre de la masse de verre sur toute la largeur un pont flottant ou un système de ponts flottants. Le pont flottant 16 est particulièrement avantageux lorsqu'on fond des verres du type à bore. Le passage bas immergé 12 forme sur la surface libre de la masse de verre dans la chambre de fu-30 sion 11 une couche superficielle de protection 17 en repos. Le pont flottant 16 déplace la couche 17 dans le sens du passage à la chambre de fusion 11. Il existe la condition que le pont flottant aille au moins jusqu'à une distance égale au 1/ 10ème de la longueur totale de la chaabre de fusion 11 du four 1 mais ai plus jusqu'au ni-35 veau du point d'inflexion. On peut utiliser le procédé et le four oonformes à l'invention lors de la fusion de différentes sortes de masses de verre destinées au travail à la main, mais ils conviennent particulièrement aux conditions technologiques très exigeantes du travail à la main 40 à partir de masses de verre instables à la chaleur, notamment de masses de cristal, où ils révèlent le plus leurs avantages. 70 19289 6 2043726 mmnicuiiOHs 1. Procédé continu d» fusion d* m susses d* verra destinées au travail à la main, notamment d* masses de verre instables à la chaleur, par extmple de masses de cristal, procédé au cours duquel on 5 fond la eharge, on la pprifie, on envoie le verre fondu par un passage dstxs une chambre de travail et l'homogénéise mécanisa «ne», t a-vant de soutirer le verre, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on réduit no t abîment le courant de retour de là chsmbre de travail à la chambre de fusion et l'on forme une couche 2. 3?our de mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est long et étroit, chauffé par des brûleurs à gaz éventuellement à huile et qu'il comprend une chambre de fusion reliée par le canal immergé avec m moins une chambre de travail de 15 forme annulaire comportant un mélangeur, le passage immergé aymt une hauteur comprise entre le 1/7 et le 1/3 de la hauteur totale de la masse de verre qui se trouve dans le four. 3« four suivant la revendication 2» caractérisé en oe qu'avant le passage immergé se trouve sur la surface libre de la chambre de 20 fusion du fbur au moins un pont flottant qui recouvre la surface libre de la masse de verre sur toute sa largeur à une distance égale au 1/10 au moins de la longueur totale de la chaabre de fusion, mais au plus jusqu'au niveau du point d'inflexion. 4* four suivant la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que 25 le fond du four présente dans la zone du passage immergé un renfoncement en gradin. 5. Pour suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en oe que le renfoncement en gradin est unilatéral. 6. iFour suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, ca-30 ractérisé en ce que le renfoncement en gradin est bilatéral.