Brevet FR2043604A1 — publié le 19710219

REPUBLIQUE FRANÇAISE INSTITUT NATIONAL DE U PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE PARIS (Jj) Nn de publication : (A n utiliser que pour le classement et les commandes de reproduction.} ,y° d enregistrement national lA utiliser pour les paiements d'annuités, les demandes de copies officielles et toutes autres correspondances avec l'f.N P l.) 2.043.604 70.17872 DEMANDE DE BREVET D'INVENTION V PUBLICATION (22) Date de dépôt 15 mai 1970, à 15 h 25 mn. (4 y Date dé la mise à la disposition du public de la demande B.O.P.I. — « Listes # n° 7 du 19-2-1971. (5j) Classification internationale (Int. Cl.).... C 03 b 5/00. Déposant : Société dite : PPG INDUSTRIES, INC., résidant aux États-Unis d'Amérique. Mandataire : Office Blétry. (0) Perfectionnements apportés à la fabrication du verre. @ Invention de : (33) (32) (0) Priorité conventionnelle : Demande de brevet déposée aux États-Unis d'Amérique le 22 mai 1969, n" 826.861 au nom de Gerald Erasmus Kunkle. Vente des fascicules à ['IMPRIMERIE NATIONALE, 27. rue de la Convention - PARIS (15*1 70 17872 1 2043604 y ~-x îv:n; tj à uaverf; ] e:_:nucl;: .le en fusion c'écoule entre .le brin ù 'affinage et loti Icir,", d'é.:ir.- .. Pour ccumor les impur e! do surface du bajr. de verre ofc diminu . 5 la vitesse d1 écoulerneut de cului-ci entre la cuve do fusion 'e-t le. uiilieu d ' ai finale, où plaça un ''l'ioHeur-' et) argile: rofractuir** en travers du" col ou étrangelement, afin que le verre soit centra.r de passer au-dessous de ce flot teur lorsqu' il s'éeouJe1 entre le bai d'affinage et les fours. De part et d'autre do la cuve de fusion 0 et en amont de cet étranglement se trouvent des fours d'écuma^e ou niches qui comportent chacun un flotteur en argile réfractaire disposé en travers de l'entrée. Une cuve typique de fusion du veri\: est représentée dans le brevet américain nn 2, 363 954 3^ ncra de Gaunder, dont la description indique du moins en. partie les diffé-5 rentes fonctions de ces flotteurs en argile réfractaire, qu'il s'agisse de flotteurs de col ou de flotteurs de four d'écumage, ainsi que l'écoulement général du verre entre le milieu de fusion et celui d'affinage. La description du brevet Gaunder est citée ic.i à titre de référence. 0 Lorsqu'on retire ces flotteurs de col d'une cuve de verre à vitres, l'écoulement du verre eu aval croît senrib! ornent et la température du ve tç qui s ' écoulo vers 1'intérieur des fours d1 étira ge augmente également d'une façon importante, ce oui nécessite un réglage "on vue d'abaisser la"température pour permettre l'étirage.Le 5 te?p~ de séjour dans le bain de fusion et les tempéravUi-es diminuant egaler.ent. Lorsqu'on enlève les flotteurs des niches précitées, il y a un risque important soit de contamination du verre, soit d'ebteur un verre dont la qualité est inférieure à celle désirée, dans la mas àe qui s'écoule vers les fours ' d ''étirage, ce qui se traduit par une 0 mauvaise qualité du verre étiré, -70.tr':: r/ierte une interruption de l'étirage par suite de la qualité insuffisante du verre. Bien que l'usage de ces flotteurs soit avantageux, il erri. te des inconvénients à utiliser les flotteurs classiques en argile réfractaire. Le matériau réfractaire à base d'argile se dissout dans le verre au point qu'après un certain temps d'utilisation il faut remplacer les flotteurs. En plus de 1!introduction d'agents contaminants dans le verre en fusion, les effets thermiques produit, par les flotteurs changent constamment. Lorsqu'on remplace un 70 1787 ■ 2043604 : • : ' ei : ■ perturba ♦•1er. .lue cela aepor'. -.V.r lr i'onc + ienrerr :-r de I" :;•••. ,;.i t ion, et yj r suite r.-ri : ni.- cti cl ' l.'.nte df toi icraticn c p u'ag.j. Je toute façon, un reu-plno i.iPr de flotteur consti t.... .tu:.-opération coûteuse. Suivant laprésen!;e les flotteur.", en a ^ i réfractaire sont remplacés par dot organes à ref rci lissemen ^ ;;ar 10 fluide' qui peuvent être immergés soit en partie, soi:, en tctali'■£ dans le verre fondu. Des organe;; c-.ppr&priés a reiroi.iisssmoni. pat-fluide sont réalisés sous forme de tuyaux en acier inoxvis. Un fluide de refroidissement de t.ype adéquat est constitué par 1 't-iu, ou par le. "Therminol", un fluide pour échangeur de chaleur, de fr/pe 15 généralement bien connu. Les effets thermique-s; produits par les tuyaux à refroidissement par eâu sur le verre fondu peuvent être contrôlés premièrement par un choix approprie de la dimension et de l'emplacement du tuyau, et' ensuite par un contrôle adéquat de la tempeva-20 ture de l'eau de refroidissement et aussi de son débit à tr-;V5T-3 ce tuyau. On évite les remp-iacemë:itr-:; fréquents de tuyaux refroidis par 'eau ; ce remplacement ne devient, nécessaire' qu'eu cas de défaut "" d'alimentation en eau-de refroidissement ; cependant, un équipement' de g-ecours ou de remplacement "constamment tenu, à portée .uaii cJ5 de même qu'une alimentation de secours, permettent d'éviter -;-n 1 el inconvénient. Dans la mesure où la température du tuyau en ooncr-ci avec le verre est inférieure à celle du verre, il se forme une couche de' verre solidifié autour du tuyau-. Ce contact de ve^î à yr.rr» qui s'établit ainsi évite la contamination du verre par suite ae 20 son exposition au contact direct a-rec le matériau eonsti > f du tuy?u. I'L se produl" une '3'évi.tri ■'"i.c.tion, tnaiR cela ne posn nucur; problème puisque la couche dévitrifiée est recouverte de verre liquide. - • Les conditions de service peuvent être fixées et nain " e-35 nues aux caractéristiques optimales- par simple "réglage de la profondeur d'immersion du tuyau. Lorsqu'on désire procéder à une modification on change simplement l'emplacement et la profondeur d'immersion du tuyau. 7 0 1787 2 3 2043604 Sur le dessin annexé : - La figure 1 est une vue en plan d'une cuve typique de fusion du verre, avec des organes refroidis par eau placés en position de travail. 5 - La figure 2 montre une coupe faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1, et - La figure 3 montre une coupe faite suivant la ligne 3-3 de la figure 1. - Les figures 4 et 5 sont des diagrammes montrant les 10 effets produits par l'invention sur le verre dans la cuve de fusion de la figure 1 . Si l'on se réfère tout d'abord à la figure 1, on voit en 10 une cuve classique de fusion du verre, destinée à contenir une masse de verre fondu qui se déplace généralement entre une extrémit* 15 d'alimentation 12 et une extrémité dite de travail ou d'étirage de la cuve où se trouvent les niches d'étirage 14. Pendant le fonctionnement de cette cuve, les ingrédients du verre sont fondus et maintenus dans cet état par les flammes produites à l'aide d'un combustible approprié dont l'alimentation s'effectue à travers des 20 buses ou lumières latérales 16 disposées le long de la cuve. Dans I ce type d'installation, appelé cuve à régénération'ou récupération, les flammes sont dirigées alternativement à partir des côtés opposét de la cuve vers la surface de la masse de verre. D'ordinaire, les cuves de ce genre sont exploitées en continu pendant des périodes 25 de temps relativement longues. Avant de pénétrer dans la partie avant de la cuve, le verre fondu traverse un col ou étranglement restreint 18 et franchit un organe refroidi par fluide, désigné en 20. Cet organe 20, constitué en général par un ou plusieurs tuyaux en acier inoxydable, 30 afin.de permettre la circulation d'eau de refroidissement à l'intérieur, commande l'écoulement du verre à travers l'étranglement 18. Certaines impuretés présentes dans le verre sont dirigées à l'aide de cet organe 20 vers des fours, compartiments ou niches d'écumage 22 disposés de part et d'autre de la cuve et en amont du col 18. Un 35 organe 24 à refroidissement par fluide est placé en travers de chaque four d'écumage et entre les parois latérales de ce four. Tout comme l'organe 20, ces organes 24 sont constitués par des tuyaux en acier inoxydable permettant le passage d'eau de refroidissement. 4 ^ ^ La position de ces organes 20 cl 24 est réglable pa? Q^3^;Qo4nisme approprié, do façon à permettre "le réglrvge de la profondeur des organes 2C ou 24 dans le verre. L'organe 24 commande 11 écoulemcnt du verre fondu vers et à, partir du feur d'écumage, de telle sorte 5 que le verre qui y pénètre soit refroidi, tandis que le parcours réservé au verre revenant dans la cuve est tel que celui-ci ne revient pas directement dans le courant de verre qui se dirige vers les niches d'étirage. Dans les cuves de ce type, il y a un courant de retour 10 du verre en provenance des niches d'étirage vers la cuve de fusion, de telle sorte que le verre le plus froid revient en arrière, est réchauffé et reprend ensuite son parcours vers l'avant. Ainsi, le verre relativement froid qui se trouve dans les fours .d1écumage revient dans le courant de retour pour y être réchauffé. 15 Le refroidissement du verre qu'effectue l'organe 20 retarde l'écoulement vers l'intérieur des niches d'étirage et augmente le temps de séjour dans la cuve de fusion et par conséquent le temps d'affinage, ce qui améliore indubitablement la qualité du verre. 20 Le réglage de la profondeur des organes 20 et 24 constitue un moyen commode pour contrôler les écoulements à volonté. Pour avoir une idée plus précise des effets produits par l'usage de ces organes à refroidissement par eau sur le verre dans une cuve analogue à celle représentée schématiquement sur la figure 25 1, il y a lieu de se reporter aux figures 4 et 5. Sur la figure 4, on voit une comparaison entre les vitesses mesurées le long des axes des veines d'écoulement. Ces vitesses sont portées en regard de la position le long de la cuve. Le trait plein est la courbe de la vitesse superficielle obtenue lorsqu'on 30 utilise un flotteur d'étranglement en argile réfractaire. Le trait en tirets est la courbe obtenue lorsqu'on utilise un tuyau refroidi par eau au lieu du flotteur en argile réfractaire. Le point essentiel est que les vitesses sont inférieures. Cela se traduit par une tête de coulée plus froide et, partant, un meilleur contrôle. 35 En outre, les conditions de fusion sont plus efficaces et celles d'affinage se trouvent améliorées. La figure 5 établit la comparaison entre les températures de surface pour plusieurs dispositions. Le trait plein indique la 70 17872 5 2043604 courbe des températures lorsqu'on utilise des flotteurs en argile réfractaire ; le trait mixte eut une courbe obtenue en l'absence de flotteurs, et enfin le trait interrompu est la courbe obtenue " lorsqu'on utilise les organes refroidis par eau. Los première et 5 dernière courbes sont semblables, mais lorsqu'on n'utilise aucun flotteur, les températures et vitesse superficielles sont sensiblement supérieures. 70 17872 6 2043604 REVENDICATIONS 1Dans une cuve de fusion du verre destinée à contenir une massede verre fondu et comprenant des parois latérales qui s'étendent dans le sens longitudinal à partir d'une extrémité d'alimentation et jusqu'à une extrémité dite de travail, ainsi que des 5 compartiments disposés de part et d'autre, et par rapport auxquels se produisent des courants de verre fondu qui entrent et sortent, ces compartiments comportent des parois qui s'étendent vers l'extérieur des parois de la cuve et qui débouchent dans ladite cuve, le perfectionnement qui consiste à prévoir des organes refroidis 10 par fluide, disposés en travers de chacun desdits compartiments, entre les parois de ceux-ci, afin de commander l'écoulement du verre pénétrant dans ces compartiments et sortant de ceux-ci. 2.- Une cuve de fusion du verre suivant la revendication 1, dans laquelle les organes refroidis par fluide sont réalisés 15 sous forme de tuyaux métalliques permettant le passage de fluide: de refroidissement à l'intérieur. 3.- Une cuve de fusion du verre suivant la revendication 2, dans laquelle ledit fluide de refroidissement est l'eau, cette cuve comportant en outre des, dispositifs destinés à alimenter 20 lesdits tuyaux en eau. 4.- Dans une cuve de fusion du verre, destinée à contenir une masse de verre fondu, laquelle comprend des parois latérales qui s'étendent longitudinalement à partir d'une extrémité d'alimentation vers une extrémité dite de travail, et comportant un col ou 25 étranglement entre ces extrémités, des compartiments agencés de chaque côté de la cuve et par rapport auxquels le verre fondu peut circuler en entrant et en sortant, ces compartiments étant placés entre l'extrémité d'alimentation de la cuve et le col ou étranglement, et comportant des parois qui s'étendent vers l'extérieur et 30 qui débouchent dans ladite cuve, le perfectionnement qui consiste à prévoir un organe refroidi par fluide, placé en travers du col ou étranglement de la cuve, afin de contrôler l'écoulement du verre à travers celui-ci, et des organes refroidis .par fluide, disposés en travers de chacun desdits compartiments, entre les parois qui les 55 constituent, afin de contrôler l'écoulement des veines de verre en 70*17872 7 2043604 fusion qui pénètrent; dans cos cornpsrti~ents ou qui en sortent. 5.- Une cuve de fusion du verre suivant la revendication 4, dans laquelle lesdits organes à refroidissement par fluide sont réalisés sous forme de tuyaux métalliques pour permettre la oircu- 5 lation du fluide de refroidissement à l'intérieur. 6.- Une cuve de fusion du verre suivant la revendication 5, dans laquelle ledit fluide de refroidissement est l'eau, cette cuve comprenant en outre des moyens pour alimenter les tuyaux en eau de refroidissement.