Brevet FR2083532A1 — publié le 19711217

La présente invention a pour objet une installation permettant la fabrication de feuilles de Terre plat d'épaisseurs variées, y compris des feuilles de faible épaisseur, par exenrole de l'ordre de trois ou quatre millimètres ou même moins, qui 5 présentent une planéité et une régularité parfaites. On connaît un procédé de fabrication connu sous lav dénomination de "float process", dans lequel le verre en feuille est obtenu en déversant une masse de verre en fusion sur un bain d'étain fondu, masse qu'on laisse s'étaler naturellement sur ce 10 bain, et qui prend peu à peu une épaisseur, dite d'équilibre, de l'ordre de 6,3 mm. L'obtention de feuilles de verre d'épaisseur inférieure à cette valeur n'est toutefois réalisable que par un traitement subséquent par étirage des feuilles ayant à l'origine 6,3 mm. d'épaisseur : ces opérations d'étirage doivent évidemment 15 être d'autant plus longues et complexes que l'épaisseur finale désirée pour le verre doit être réduite. On a également proposé une variante de ce procédé selon laquelle le bain d'étain fondu formant support pour la masse de verre déversée du four est remplacé par un matelas d'air. 20 Dans une telle éventualité, l'épaisseur d'équilibre des feuilles de verre qu'il est possible d'obtenir est du même ordre de grandeur que celle obtenue avec le "float process". Il a en outre été essayé de réduire cette épaisseur limite par une action d'écrasement de la masse de verre en fusion 25 produite par la pression exercée par deux matelas d'air antagonistes- entre lesquels est entraînée cette masse, au fur et à mesure de sa mise en forme. Dans un dispositif connu mettant en oeuvre ce procédé, l'air sous pression destiné à former les matelas est débi-30 té à travers un nombre particulièrement important de chambres p modulaires (de 1!ordre de 1500 par m ), l'air de chaque matelas étant continuellement aspiré par des ouvertures d'évacuation adéquates disposées à proximité immédiate de chaque chambre modulaire . 35 Dans un autre dispositif connu, la formation des deux matelas d'air antagonistes est obtenue en faisant usage de plaques, disposées en regard de l'une de l'autre, et entre lesquelles est introduit le verre en fusion à mettre en forme, chaque plaque étant traversée sur toute son étendue par une série de 40 passages reliés à une même source d'air comprimé à travers des 71 10082 2083532 soupapes permettant le réglage de la pression de l'air circulant dans chaque passage et destiné à constituer le matelas d'air de chaque plaque, 3ans ee dispositif, l'échappement de l'air de ces matelas est réalisé exclusivement par écoulement libre entre 5 plaques et verre, en direction des bords des plaques. Il n'existe, pour l'instant, aucun dispositif à matelas d'air qui soit en service, la pratique ayant démontré qu'il était quasiment impossible d'obtenir des feuilles de verre de planéité parfaite. 10 La présente invention a pour but la création d'une installation pour la fabrication de verre en feuille permettant de fixer à une valeur désirée, inférieure à celle d'équilibre, l'épaisseur de la feuille de verre obtenue soit par le "float process" soit par étalement sur un support gazeux et cela direc-15 tement lors de la formation de cette feuille. A cet effet, l'invention a pour objet une installation pour la fabrication de verre en feuille comprenant une source de verre en fusion, un support présentant un galbe correspondant à celui désiré pour la feuille à fabriquer, des 20 moyens pour déverser sur une zone de ce support une masse de verre en fusion provenant de la source en vue d'obtenir, par étalement de la masse, une couche de verre en fusion recouvrant au moins une partie de la surface du support, un dispositif pour former un matelas gazeux sous pression au-dessus d'au moins 25 une portion de ladite partie de surface du support et des moyens pour entraîner cette couche de verre sur ladite surface, dans une direction tendant à l'éloigner de ladite zone de déversement, au fur et à mesure de la formation de la couche et à faire passer au moins une portion de cette couche en la soumettant à 30 l'action de la pression dudit matelas gazeux pendant une durée de temps telle que, pour un débit donné de ladite source et une valeur déterminée de la pression du fluide gazeux formant le matelas, l'épaisseur de ladite couche de verre soit réduite progressivement, grâce à cette pression, dans une mesure suf-35 fisante pour que, à la sortie du matelas, elle corresponde à celle désirée pour la feuille de verre résultant d'un refroidissement subséquent de la couche, caractérisée par le fait que ledit dispositif comprend un plateau s'étendant au-dessus de ladite portion de surface du support fluide et des moyens pour 40 former un rideau continu d'un fluide gazeux, encerclant l'espace 71 10082 3 2083532 compris entre ce plateau et le support et s'écoulant des "bords de ce plateau vers le support, ledit matelas étant constitué par la masse gazeuse stationnant dans ledit espace et cette masse étant mise en surpression par rapport à l'espace extérieur au rideau 5 grâce à l'action dynamique résultant de 1'écoulement gazeux du fluide formant ledit rideau, d'une part, et de l'écoulement ultérieur correspondant à la dispersion de ce fluide vers cet espace extérieur, d'autre part. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple et 10 très schématiquement, une forme d'exécution de l'objet de la présente invention : La fig. 1 en est une coupe longitudinale, La fig. 2 est une coupe transversale selon II-II de la fig. 1, 15 La fig. 3 est une vue, à plus grande échelle, d'un détail de la fig. 2. La fig. 4 est une vue, en coupe transversale, d'une variante d'exécution. L'installation représentée (fig. 1) comprend un 20 four à verre 1 présentant une ouverture 2 pour la distribution d'une masse de verre en fusion 3, sur une rampe 4 conduisant cette masse à l'extrémité amont d'un bain 5 d'étain fondu que contient un bac 6. Les parois de ce bas sont réchauffées à l'aide de brûleurs à gaz ou à mazout ou encore gr£oe à des corps de 25 chauffe électriques, non représentés, à une température relativement. élevée, de l'ordre de 1200°C. La disposition décrite correspondant, en principe, à celle utilisée pour la mise en çeuvre du "float process". Comme on le sait, dans ce procédé, on déverse une masse de verre sur 30 un bain d'étain et on la laisse.s'étaler naturellement sur ce bain, cette masse de verre formant sur le bain une feuille de verre de planéité parfaite et dont l'épaisseur est de 6,3 mm environ. Cette épaisseur est conditionnée principalement par le poids spécifique du verre, sa tension superficielle et l'accélé-35 ration terrestre. Au fur et à mesure de la formation de la feuille de verre sur le bain d'étain, cette feuille est sortie du bain à l'extrémité de celui-ci opposée à celle d'introduction de la masse de verre à former sur le bain. 40 Dans l'installation représentée, le bain d'étain en 71 10082 4 2083532 fusion est également destiné à jouer le rôle de support plan du verre, pendant la mise en forme, mais l'épaisseur de la feuille de verre obtenue peut être de valeur pratiquement quelconque, inférieure à celle d'équilibre précédemment citée. 5 A cet effet, cette installation comprend une cloche 7 disposée au-dessus du bas 6 et s'étendant pratiquement sur toute l'étendue du bain d'étain 5, cette cloche étant reliée par des tubulures 8 à une source de fluide gazeux, par exemple de l'air, source représentée schématiquement par un ventilateur 10 centrifuge 9. Ce fluide gazeux aura de préférence, mais non exclusivement, une température telle que, si ce fluide est porté en contact avec le verre flottant sur le bain d'étain 5, ce verre ne soit pas soumis à des contraintes thermiques trop importantes. 15 Dans l'ouverture de la cloche 8 est disposé un plateau 10 s'étendant horizontalement au-dessus du bain d'étain 5. Comme on le voit sur la fig. 3, le bord du plateau 10 est découpé de manière à former un biseau d'inclinaison 20 par rapport à la verticale, la partie de la cloche entourant ce bord s'étendant parallèlement au biseau du plateau 10, à une distance S de celui-ci. Si pQ, Pj. et pa sont respectivement la valeur de la pression régnant à l'intérieur de la cloche 7, la valeur de la 25 pression s * établissant entre le plateau 10 et la feuille de verre 3 dont l'épaisseur doit être contrôlée, et la valeur de la pression régnant à l'extérieur de la cloche (pression ambiante), si w est la vitesse d'écoulement du fluide gazeux introduit dans la cloche 7 à partir de la source 9, à travers le 30 passage de largeur S délimité par le plateau 10 et par la cloche 7, sur tout le tour de ces éléments, si p est le poids spécifique de ce fluide gazeux, si h est la distance séparant le plateau 10 de la feuille de verre 3, 35 et, enfin, si on admet que le jet de fluide gazeux sortant de la cloche et dirigé selon un angle f vers le bain d'étain 5, ne pénètre pas dans le volume de hauteur h délimité par le plateau 10 et est simplement dévié vers l'extérieur de ce volume, selon une trajectoire sensiblement horizontale, sans que 40 la section de fluide gazeux ne soit perturbée, ce qui équivaut à 71 10082 5 2083532 dire que la vitesse moyenne initiale w du jet demeure inchangée ou que le jet n'est l'objet d'aucune perte de charge malgré la déflection dont il est l'objet, alors que la pression p^ est supérieure à la pression p d'une quantité égale à 3. o 3 5 h = p. - p = P - . 2 . (1 + sin. Y ) . - p i a 2 h Comme on le voit de la relation ci-dessus, la valeur de Ap est minimale lorsque l'angle f est égal à 0 et vaut û = f ïï . 2 . - p 2 h alors qu'elle est au maximum pour *f = 90°, valant 10 a = P -2 . 4 . - P 2 h En pratique, des raisons de nature purement cons-tructive conduisent à adopter un angle inférieur à 90°, de l'ordre de 45° à 70° par exemple. On voit donc de ce qui précède que, dès l'instant 15 où la cloche 7 est alimentée en fluide gazeux débité de la manière indiquée au travers de l'espace compris entre cette cloche et le plateau 10, la masse d'air disposée entre ce plateau et la feuille de verre à former voit la valeur de sa pression, d'abord égale à la pression atmosphérique p , augmenter d'une cl 20 valeur A qui est directement fonction du carré de la vitesse Jr d'écoulement w. Or, dès l'instant où une feuille de verre en fusion est soumise à sa face supérieure à l'aetion d'une surpression, tout se passe comme si ce verre présentait une augmentation de 25 poids spécifique correspondante : il s'ensuit une altération des conditions de l'équilibre dans la masse de verre se traduisant par une diminution de l'épaisseur de la feuille par rapport à l'épaisseur d'équilibre de 6,3 mm, qui est celle obtenue lorsque le verre est simplement livré à lui-même sur le bain d'étain 30 liquide. Pour une géométrie donnée du dispositif décrit, il est en particulier possible de déterminer, par exemple par voie 71 10082 6 2083532 expérimentale, la loi de débit et de -pression d'alimentation en fluide gazeux de la cloche 7 en fonction de l'épaisseur désirée pour les feuilles de verre fabriquées. Bien entendu, cette loi aura un caractère différent selon la température ou le poids 5 spécifique du fluide gazeux, ou encore selon la qualité du verre à traiter, en particulier selon la viscosité de celui-ci et selon la variation de cette viscosité avec la température. Il est à remarquer que, compte tenu du poids spécifique relativement élevé et de la parfaite cohésion du bain 10 d'étain en fusion, l'installation décrite permet d'obtenir des feuilles de verre d'épaisseur pratiquemment constante et de planéité parfaite. Ces feuilles de verre pourront avoir même une épaisseur de l'ordre de 1 à 2 mm. La fig. 4 montre une variante d'exécution de l'ins-15 tallation selon l'invention. La masse de verre 3 à former n'est ici pas déposée sur un bain d'étain en fusion mais sur un film de fluide gazeux, par exemple de l'air, film formé sur la face supérieure d'un lit horizontal 11 traversé par une série de canaux verticaux 12 qui sont reliés, par leur extrémité inférieu-20 re, à une source du fluide gazeux devant constituer le film. Avec cette exécution particulière de l'installation, le lit 11 ne doit pas être nécessairement plan. C'est ainsi que ce lit pourrait présenter une section transversale de profil convexe, ce qui permettrait de fabriquer des feuilles de verre 25 de section transversale lenticulaire. On pourrait également envisager une installation dans laquelle le lit 11 présenterait une section droite au profil ondulé, les feuilles de verre obtenues présentant alors une première face ondulée et une seconde face plane. 30 L'invention n'est pas limitée à ce qui a été repré senté ou décrit : en particulier, il est évident que l'ensemble formé par la cloche et par le plateau disposé dans l'ouverture de celle-ci pourrait être remplacé par des buses autonomes s'étendant sur toute la longueur des bords de la zone de la surface du 35 bain d'étain (fig. 1) ou du lit destiné à la formation d'un film gazeux de sustentation des feuilles de verre obtenues (fig. 4), ces buses étant alimentées chacune par une source propre de fluide gazeux sous pression ou, au contraire, à partir d'une source commune. Bien entendu, la section et l'inclinaison de ces buses 40 seraient déterminées compte tenu-de la relation précédemment 71 10082 7 2083532 citée. Il convient encore de mentionner que, selon une variante d'exécution non représentée, l'installation décrite pourrait comporter de plus un mécanisme permettant de varier la 5 position verticale du plateau 10 au-dessus du support de sustentation des feuilles à former de manière à pouvoir régler, ce faisant, l'épaisseur des feuilles à obtenir. Selon une autre variante, également non représentée, l'installation décrite pourrait comporter un organe de 10 réglage de la pression du fluide gazeux d'alimentation de la cloche, en vue de pouvoir agir directement sur la vitesse d'écoulement w de ce fluide et, partant, sur l'épaisseur des feuilles à obtenir. Dans une dernière forme d'exécution, non représen-15 tée, l'ensemble constitué par la cloche 7 et le plateau 10 pourrait être "flottant" et être maintenu au-dessus du bain d'étain en fusion, respectivement au-dessus du lit formant support pour le film gazeux, uniquement grâce à la sustentation assurée par le coussin d'air, à pression p^, formé sous le plateau 10. Dans 20 une telle éventualité, l'alimentation de la cloche 7 en fluide gazeux pourra alors être assurée soit à partir, d'une source fixe de ce fluide, à laquelle la cloche sera rattachée par un conduit souple, soit à partir d'une source autonome d'alimentation, par exemple un ventilateur commandé par un moteur électrique et fixé 25 sur la cloche. Pour un ensemble cloche 7 - plateau 10 de poids donné, la pression p^ restera constante, quelle que soit la pression pQ du fluide gazeux introduit dans la cloche 7, étant entendu que la distance h comprise entre le plateau 10 et la masse 30 de verre sous-jacente variera dans le même sens que pQ. En augmentant le poids de la cloche, par exemple par adjonction d'un lest convenablement disposé de manière que l'ensemble cloche 7 - plateau 10 conserve une assiette équilibrée il sera possible, pour une pression pQ donnée, de diminuer la 35 valeur de la distance h, donc d'augmenter la pression p.^ du fluide gazeux agissant sur la masse de verre à former et, partant, d'obtenir une diminution correspondante de l'épaisseur de cette masse. 71 10082 e 2083532 REVENDICATIONS 1. Installation pour la fabrication de verre en feuille, comprenant une source de verre en fusion, un support fluide présentant un galbe correspondant à celui désiré pour la feuille à 5 fabriquer, des moyens pour déverser sur une zone de ce support une masse de verre en fusion provenant de la source en vue d'obtenir, par étalement de la masse, une couche de verre en fusion recouvrant au moins une partie de la surface du support, un dispositif pour former un matelas gazeux sous pression au-dessus 10 d'au moins une portion de ladite partie de surface du support et des moyens pour entraîner cette couche de verre sur ladite surface, dans une direction tendant à l'éloigner de ladite zone de déversement, au fur et à mesure de la formation de la couche et à faire passer au moins une portion de cette couche à portée du-15 dit dispositif en la soumettant à l'action de la pression dudit matelas gazeux pendant une durée de temps telle que, pour un débit donné de ladite source et une valeur déterminée de la pression du fluide gazeux formant le matelas, l'épaisseur de ladite couche de verre soit réduite progressivement,grâce à cette pres-20 sion, dans une mesure suffisante pour que, à la sortie du matelas^ elle corresponde à celle désirée pour la feuille de verre résultant d'un refroidissement subséquent de la couche, caractérisée par le fait que ledit dispositif comprend un plateau s'étendant au-dessus de ladite portion de surface du support fluide et des 25 moyens pour former un rideau continu d'un fluide gazeux, encerclant l'espace compris entre ce plateau et le support et s'écoulant des bords de ce plateau vers le support," ledit matelas étant constitué par la masse gazeuse stationnant dans ledit espace et cette masse étant mise en surpression par rapport à l'espace ex-30 térieur au rideau grâce à l'action dynamique résultant de l'écoulement gazeux du fluide formant ledit rideau, d'une part, et de l'écoulement ultérieur correspondant à la dispersion de ce fluide vers cet espace extérieur, d'autre part. 2. Installation selon la revendication 1, carac- 35 térisée par le fait que le support fluide est constitué par un bain d'un liquide présentant une densité supérieure à celle du verre en fusion. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ce liquide est de 1'étain en fusion. 40 4. Installation selon la revendication 1, carac- 71 100Ô2 9 2083532 térisée par le fait que le support fluide est constitué par un film d'un fluide gazeux, ce film étant formé sur la face supérieure d'une embase solide traversée par une série de passages s'ouvrant sur cette face par une extrémité, et reliés à une 5 source dudit fluide gazeux, par leur autre extrémité. 5. Installation selon la revendication 4, carac- 7 \ térisée par le fait que la face supérieure de ladite embase est plane. 6. Installation selon la revendication 1, carac-10 térisée par des moyens permettant de varier la position verticale dudit plateau au-dessus du support fluide et par des moyens pour assurer le maintien de ce plateau dans la position verticale choisie. 7. Installation selon la revendication 1, carac-15 térisée par le fait que lesdits moyens pour la formation dudit rideau de fluide gazeux comprennent une source de ce fluide et une cloche reliée à cette source, cette cloche présentant une ouverture de section supérieure à l'étendue dudit plateau et étant placée-au-dessus dudit support de manière à coiffer ce 20 plateau et à délimiter avec celui-ci un canal sans fin de largeur sensiblement égale sur toute sa longueur,- canal par lequel le fluide gazeux remplissant la cloche s'échappe en direction du support et forme ledit rideau. 8. Installation selon la revendication 7, caracté-25 risée par le fait qu'au moins les portions de la cloche et du plateau constituant les flancs dudit canal sans fin sont orientées vers la zone centrale du support. 9. Installation selon la revendication 7, caractérisée par des moyens de réglage de la pression du fluide d'ali- 30 mentation de la cloche. 10., Installation selon la revendication 7, caractérisée par le fait que le plateau est solidaire de la cloche et que l'ensemble formé par cette cloche et par le plateau est monté "flottant" au-dessus du support fluide. 35 11. Installation selon la revendication 10, caracté risée par le fait que Indite source de fluide gazeux sous pression occupe une position fixe dans l'espace et que la cloche est reliée à cette source par au moins un conduit souple. 12. Installation selon la revendication 10, caracté-40 risée par le fait que ladite source de fluide gazeux sous près- 71 10082 10 2083532 sion est solidaire dudit ensemble. 13. Installation selon la revendication 10,caractérisée par des moyens pour lester ledit ensemble en vue d'assurer un réglage de la distance séparant le plateau et le support et, partant, de la pression dudit matelas gazeux.