Brevet FR2100591A1 — publié le 19720324

2100S91 La présente invention concerne la fabrication de verre par technique de flottaison suivant laquelle on met du verre fondu, reposant sur un bain de métal, sous la forme d'un ruban qui longe la surface du bain et se refroidit pendant cette avance, jusqu'à 5 avoir assez durci pour qu'on puisse le retirer du bain sans l'en-dommagere l'invention a pour but principal de proposer un procédé perfectionné permettant d'obtenir du verre flotté d'épaisseur faible, pouvant ne pas dépasser 1,5 mm environ, sans porter atteinte à la 10 planéité, à l'absence de déformation ni à la qualité de surface du verre. l'invention propose un procédé de fabrication de verre flotté, suivant lequel on fait arriver à vitesse contrôlée du verre fondu sur un bain de métal, on règle sa "température de manière à 15 ce qu'il forme sur le bain une couche de verre fondu avançant sous forme de ruban, on fait porter contre chaque bord de cette couche de verre fondu un organe rotatif tourillonnant autour d'un axe sensiblement vertical et on imprime à l'organe rotatif une orientation telle que la partie de sa périphérie en contact avec 20 le verre pousse ce dernier vers l'extérieur et le propulse dans le plan de la couche de verre pour l'aider à s'étaler jusqu'à prendre l'épaisseur désirée» l'invention vise notamment la fabrication de verre flotté par un procédé caractérisé en ce qu'on déverse à vitesse contrû-25 lée du verre fondu sur un bain de métal, en ce qu'on laisse le verre fondu en cours d'avance s'étaler latéralement sur le bain pour former une masse flottante de verre fondu qui longe le bai» sous forme de ruban, en ce qu'on fait porter, contre chaque bord de la face supérieure de la couche fondue en cours d'étalement 30 latéral, un organe rotatif tourillonnant autour d'un axe sensiblement vertical et en ce qu'on ajuste l'orientation de cet organe rotatif de manière à ce que la partie de sa périphérie en contact avec le verre pousse ce dernier dans le sens de mouvement d@ cette partie et propulse le verre dans le plan de la couche de 35 verre, pour l'aider à s'étaler jusqu'à prendre l'épaisseur désirée, pendant formation du ruban» Ainsi, le verre fondu arrivant sur le bain peut subir immédiatement une force d'étirement latéral qui s'ajoute à l'effet de la gravité pour étaler le verre fondu. On peut appliquer cette 40 force d'étirement latéral soit très près du chenal ou déversoir 70 39360 2 2100591 de coulée d'où le verre fondu tombe sur la surface du bain de métal, soit à une certaine distance de ce chenal de manière à ce que le verre subisse une accélération favorisant son étalement vers l'extérieur dans aine région où il s'est déjà étalé pour for-5 mer une masse flottante de verre en cours d'avance sous forme de ruban. Autrement dit, un étàlement latéral peut avoir déjà eu lieu dans la mesure permise par la fluidité de la couche de verre fondu avant qu'on ne provoque un étalement latéral supplémentaire grâce à l'accélération imprimée au verre par le procédé suivant 10 l'invention. L'invention vise encore un appareil pour la fabrication de verre flotté, comportant une cuve allongée contenant un bain de métal, des moyens amenant du verre à vitesse contrôlée sur le bain et lui faisant longer le bain sous forme de ruban, des régu-15 lateurs thermiques associés au bain pour faire en sorte que le verre avance sous forme de masse flottante de verre fondu qui se refroidit au cours de son avance jusqu'à avoir assez durci pour qu'on puisse la retirer du bain, caractérisé en ce qu'il comprend deux organes rotatifs en contact avec le verre, montés dans la 20 cuve pour porter contre des régions marginales opposées de la face supérieure du verre, ces organes tourillonnant autour d'axes sensiblement verticaux, et des moyens permettant d'ajuster l'orientation d es organes rotatifs pour imprimer horizontalement une accélération transversale à chaque bord du verre» 25 De préférence, chaque organe rotatif en contact avec le ver re est en matériau réfractaire. L'appareil peut encore comporter des moyens assurant le montage de chaque organe rotatif en contact avec le verre de manière à ce que cet organe tourillonne autour de son axe et des moyens permettant de disposer chacun de 30 ces organes de manière à ce qu'une partie de sa périphérie porte contre la région marginale respective du ruban de verre» Chaque organe rotatif en contact avec le verre présente de préférence une denture périphérique en contact avec le verre» Suivant un autre aspect de l'invention, il est prévu des 35 moyens permettant d'ajuster l'orientation de l'axe de rotation de chaque organe rotatif en contact avec le verre» L'appareil peut encore comporter une transmission propre à entraîner en rotation chaque organe rotatif en contact avec le verre, quelle que soit l'orientation de l'axe de rotation de cet 40 organe. 70 39360 3 2100591 L'invention vise encore tout verre flotté d'épaisseur faibl% de 1,5 à 3 mm, obtenu par le procédé suivant l'invention* Pour faire plus clairement comprendre l'invention, on va maintenant en décrire à titre d'exemple un mode de réalisation 5 préféré, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un appareil suivant ledit mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue schématique de détail, avec arrachement, de l'appareil montré sur la figure 1 ; 10 la figure 3 est une vue schématique en plan avec enlèvement du toit et représente la même partie de l'appareil que la figure 2 î la figure 4 est une vue de détail de l'appareil, en coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la figure 3» montrant le 15 groupe de transmission et de positionnement associé à l'un des organes rotatifs en contact avec le verre$ la figure 5 est une vue en coupe longitudinale du groupe montré sur la figure 4 * la figure 6 est une vue schématique en plan de dessus, avec 20 arrachement, du groupe montré sur les figures 4 et 5, et la figure 7 est une vue en bout suivant la flèche 711 de la figure 6 (non portée sur la figure) ne montrant que le dispositif de réglage angulaire dudit groupe» Les éléments représentés sur les dessins sont désignés par 25 les mêmes numéros d'indice sur toutes les figures. Les axes sensiblement verticaux dont il est fait état dans le présent mémoire sont en fait des axes pouvant présenter une certaine inclinaison par rapport à la verticale» Sur la figure 1, on voit en 1 l'avant-creuset d'un four de 30 fusion de verre en continu et en 2 une porte d'ouvreau régulatrice. L'avant-creuset 1 se termine par un chenal de coulée comprenant une lèvre 4 et des piédroits 5» dont l'un est indiqué sur la figure 1. La lèvre 4 et les piédroits 5 définissent ensemble un chenal de coulée à section sensiblement rectangulaire» 35 I»e chenal 3 est disposé au-dessus du plancher 6 d'une, cuve allongée comportant des parois latérales 7 solidaires du plancher 6 et de parois d'extrémité 8 située à l'entrée et 9 située à la sortie de la cuve. La cuve contient un bain de métal 10 dont la surface est indiquée en 11. Le métal fondu formant le bain est 40 par exemple de l'étain ou un alliage à prédominance d'étain et à 70 39360 4 2100591 densité supérieure à celle du verre. Une structure de toit surmontant la cuve comporte un toit 12 solidaire de parois latérales 13 et de parois d'extrémité d'entrée 14 et de sortie 15» la paroi d'entrée 14 s'étend vers le bas 5 jusqu'au voisinage de la surface 11 du bain de métal 10 pour définir avec elle une entrée 16 de hauteur limitée, que le verre fondu traverse sous forme de ruban comme on l'exposera plus loin» La paroi de sortie 15 de la structure de toit définit avec la paroi de sortie 9 de la cuve une sortie 1? par laquelle le ruban de 10 verre fini formé sur le bain passe sur des rouleaux transporteurs menés 18, montés extérieurement à la sortie de la cuve, un peu au-dessus du sommet de la paroi de sortie 9 de la cuve, de sorte qu'on soulève le ruban pour lui faire franchir la paroi 9 en 1* évacuant par la sortie 17» 15 Les rouleaux 18 amènent le ruban de verre à une galerie de recuisson, de manière bien connue, et lui appliquent en outre une traction qui contribue à le faire avancer en glissant sur la surface du bain 10» Un prolongement 19 du toit 12 s'étend vers l'amont jusqu*à 20 la porte d'ouvreau 2 et définit avec les parois latérales 20 une chambre dans laquelle est disposé le chenal de coulée 3* Du verre fondu 21 se déverse du chenal 3 sur le bain de métal 10 et la porte d'ouvreau 2 règle le débit auquel le verre fondu contourne la lèvre de coulée 4. Le chenal 3 est situé plus 25 haut que la surface 11 de bain, de aorte que le verre fondu 21 parcourt en chute libre line distance de l'ordre d'une divine de centimètres, exagérée sur la figure 1, pour atteindre la surface du bain» Cette chute libre assure la formation, derrière le verre 21 déversé du chenal 3» d'un talon 22 de verre fondu qui s'étend 30 jusqu'à la paroi d'entrée 8 de. la cuve» La température du verre est réglée, pendant l'avance le long du bain de l'entrée à la sortie, par des régulateurs thermiques 24 montés dans la chambre d'expansion 25 définie au-dessus du bain par la structure de toit. Du gaz protecteur arrive dans la 35 chambre d'expansion par des conduits 26, prévus à intervalles dans le toit 12 et reliés par des branches 27 à un collecteur 28, lui-même relié à une source de gaz protecteur. Ainsi, du gaz protecteur remplit la chambre d'expansion 25, sensiblement close, e*t s'échappe par l'entrée 16 et par la sortie 17» 40 Les régulateurs thermiques 23 et 24 règlent la température 70 39360 5 2100591 du verre fondu, pendant que celui-ci longe le bain, de manière à ce qu'il se forme sur le bain une couche de verre fondu 29. Cette couche 29 avance le long du bain en traversant l'entrée 16 et, pendant cette avance, le verre fondu s'étale latéralement sous 1* 5 effet combiné de la tension de surface et de la pesanteur, jusqu' à former une masse flottante qui longe le bain sous forme de ruban 30. La cuve est, au niveau de la surface 11 du bain, plus large que le ruban de verre 30, de sorte que rien ne gêne l'étalement latéral du verre fondu» 10 Le ruban de verre fondu 30 refroidit progressivement en lon geant le bain, de aorte qu'en atteignant la sortie du bain, il est assez dur pour que les rouleaux 18 puissent le soulever du bain sans l'endommager» Pour régler l'étalement latéral de là couche de verre fondu 15 29 sur le bain 10, pendant formation de la masse flottante, on met en contact mécanique avec la face supérieure de la couche, sur ses bords opposés, deux organes dentés rotatifs 31 en contact avec le verre, en matériau réfractaire, par exemple graphite. Chaque organe 31 tourne autour d'un axe sensiblement vertical, qu'on oriente 20 de manière à ce que la partie de la périphérie de l'organe rotatif en contact avec le verre pousse le verre vers l'extérieur, que chaque organe 31 tournant dans le sens voulu pour/cette partie de sa périphérie se déplace dans le même sens que la couche de verre 29 en cours d'avance, de sorte que les organes dentés 31 impriment 25 au verre, dans le plan de la couche de verre, une poussée qui provoque un nouvel étalement du verre parvenu à l'état d'équilibre. Normalement et comme dans l'exemple choisi, on dispose les organes dentés 31 de manière à ce que la composante de force latérale soit dirigée vers l'extérieur, en vue d'appliquer en fait au ver-30 re fondu uns force d'étirement latéral qui s'ajoute à l'effet de la gravité pour provoquer l'étalement vers l'extérieur et contribue ainsi à vaincre la résistance opposée par la tension de surface. L'action des organes dentés rotatifs 31 est illustrée par la figure 3, sur laquelle les traits interrompus 30' indiquent les 35 limites auxquelles le verre s'arrêterait en l'absence de ces organes. Pour un même débit, si on élargit le ruban de verre, on réduit en conséquence son épaisseur. Le verre subit aussi des forces d'étirement longitudinal résultant de la traction que les rouleaux 18 impriment au ruban fini et on peut ramener aux environs de 1,5 40 mm l'épaisseur du ruban de verre flotté finalement obtenu» 70 39360 6 2100591 Si l'on désire augmenter l'épaisseur du ruban de verre résultant 30, pour la porter par exemple à 8 mm, c'est-à-dire réduire la largeur du ruban, on dispose les organes rotatifs 31 de manière à ce que la résultante des forces qu'ils exercent sur les 5 bords de la couche de verre 29 soit dirigée latéralement vers 1* intérieur. La poussée appliquée par les organes dentés 31 portant contre les bords de la couche de verre imprime au verre une force de propulsion présentant des composantes tant longitudinale que trans-10 versale dont les grandeurs relatives dépendent de la position et de l'orientation des organes 31 par rapport à la couche de verre 29. Dans l'exemple illustré, les organes dentés 31 sont disposés pour propulser les bords de la couche de verre 29 latéralement vers l'extérieur, afin "d'étirer* transversalement la couche 29 15 pendant formation de la masse flottante. Dans le cas illustré par les figures 2 et 3, les organes dentés rotatifs 31 portent contre la couche de verre fondu 29 qui vient de se former sur le bain pour stimuler l'étalement vers 1* extérieur du verre fondu pendant formation du ruban. On peut tou-20 tefois disposer d'autres organes 31 de manière à ce qu'ils agissent sur les bords du ruban formé 30 pour étirer ce dernier transversalement afin d'ajuster son épaisseur en l'empêchant de rétrécir après sa formation. Cette compensation des effets de la tension de surface, agissant vers l'intérieur, est notamment souhai-25 table lorsque le ruban de verre 30 subit un réchauffage pendant qu'il longe le bain, par exemple lorsque sa vitesse d'avance est réglée par des rouleaux agissant sur ses bords avant nouvel amincissement ; dans ce Cas, on dispose les organes 31 en aval des rouleaux qui agrippent les bords du ruban. 30 En variante, les organes rotatifs peuvent n'agir sur le ru ban formé que pour contribuer à lui conserver sa largeur pendant la phase d'amincissement. Chaque organe denté 31 est monté à l'extrémité intérieure d' un bras 32 (figure 4-), traversant de manière étanche un trou mé-35 nagé entre les parois latérales 13 de la structure de toit et 7 de la cuve. A l'extérieur de la cuve, le bras 32 repose en porte à faux sur un chariot 33 qu'on peut déplacer, grâce à des roulettes 34, sur une surface horizontale pour régler transversalement la position de l'organe denté 31 dans la cuve. Le chariot 33 com-40 porte des montants télescopiques avant 35 et arrière 36 permettant 70 39360 1 2100591 de régler le niveau du bras 32 et donc de l'organe 31 par.rapport à la surface du "bain. Le "bras 32 est fixé à une table 37, reliée au chariot 33 par une charnière horizontale antérieure 38« Des moyens non représentés permettent de régler la position angu-5 laire de la table 37 autour de la charnière 38 et d'ajuster ainsi 1'inclinaison sur l'horizontale de la table 37 et du bras 32. Comme représenté en coupe à grande échelle sur la figure 5» le bras 32 comprend un manchon 40 à section carrée muni à l'extrémité intérieure d'un palier 41 dans lequel tourillonne un ar-10 bre tubulaire 42. L'arbre 42 dépasse l'extrémité intérieure du manchon 40. Un tube fixe 43 est monté coaxialement dans l'arbre tubulaire 42 et dépasse son extrémité intérieure. A cette extrémité intérieure, le tube 43 est solidaire d'un carter creux 44 portant, fixée à sa base, une plaque circulaire 45 inclinée sur 15 l'horizontale, dans un plan transversal à la cuve (plan de la figure 5), vers le bas et vers l'intérieur. Le diamètre de la plaque 45 est supérieur à celui de la base du carter 44, ce qui ménage unredan annulaire sur lequel tourillonne l'organe rotatif 31 agissant sur le verre. 20 L'organe rotatif 31 en contact avec le verre est usiné dans un bloc de graphite et est de forme sensiblement tubulaire, présentant intérieurement un épaulement annulaire 46 qui porte contre le redan formé par la plaque 45 pour permettre à l'organe 31 de tourner autour de son axe par rapport au carter 44. L'organe 25 31 présente aussi, extérieurement, une denture annulaire 47 engrenant avec une denture correspondante prévue sur une couronne dentée 48, munie d'une denture d'angle qui engrène avec la denture d'un pignon d'angle 49» fixé à l'extrémité intérieure de l'arbre tubulaire 42. L'arbre 42 entraîne ainsi l'organe 31 en rota-30 tion, par l'intermédiaire des engrenages 49, 48 et 47» quelle que soit la position angulaire du carter 44 autour de l'axe du tube 43 o L'organe 31 est solidaire d'une jupe 50, dirigée vers le bas, munie de dents 51 angulairement équidistantes qui portent contre 35 la couche de verre 29 dans une zone marginale de celle-ci, comme précédemment décrit. L'intérieur du carter 44 est clos et, pendant fonctionnement de l'appareil, on y fait circuler du réfrigérant, habituellement eau, pour refroidir l'organe 31 en contact avec le verre. A cette 40 fin, un tube intérieur 52,monté coaxialement dans le tube 43, 70 39360 8 2100591 débouche dans le carter 44. Des embouts d'entrée 53 et de sortie 54 sont prévus à l'extrémité extérieure du bras 32 pour envoyer de l'eau de refroidissement dans le carter 44» par le tube intérieur 52, et l'évacuer du carter 44 par le tube 43. 5 L'arbre tubulaire 42 est entraîné en rotation par un arbre d'entrée 55, perpendiculaire à l'arbre 42 à son extrémité extérieure, qui tourillonne dans un palier 56 incorporé à la table 37. L'arbre 55 est accouplé à l'arbre tubulaire 42, pour l'entraîner, par des pignons d* single coopérants 57, 58» 10 L'arbre d'entrée 55 est lui-même entraîné par un moteur é- lectrique 60 (figure 4), monté sur le chariot 33, par l'intermédiaire d'une boîte de vitessesjôl et d'une transmission 62. La transmission 62 comporte un arbre cannelé 63 muni aux deux extrémités de joints universels 64, 65. La transmission 62 assure 1' 15 entraînement de l'arbre 42, et donc de l'organe rotatif 31, pour toutes les positions de la table 37# Des moyens sont aussi prévus pour régler la position angulaire du carter 44, et donc de l'organe rotatif 31, autour de 1' axe commun de l'arbre 42 et du tube 43. Ces moyens sont représen-20 tés sur les figures 5, 6 et 7. Un bras de manivelle 66 est fixé à l'extrémité extérieure du tube 43• Pour faire tourner le bras de manivelle 66 autour de l'axe du tube 43, on fait tourner un arbre fileté 67, articulé par une chape 75 sur l'extrémité extérieure du bras 66. L'arbre 67 traverse un écrou 68, articulé en 69 sur 25 la table 37 autour d'un axe parallèle à celui du tube 43. On fait tourner l'arbre fileté 67 à l'aide d'un volant 70. Un indicateur de position angulaire, fixé à l'extrémité extérieure du tube 43, comprend un doigt radial 71, muni à l'extrémité extérieure d'un index axial 72, parcourant line graduation in-30 curvée 73 fixe par rapport à la table 37. Il est commode de fixer la graduation 73 à un carter 74 qui renferme les pignons d'angle 57 et 58 et est monté sur la table 37. Pour utiliser l'appareil, on règle l'inclinaison du bras 32 sur l'horizontale en ajustant celle de la table 37 autour de la 35 charnière 38 et l'on règle le niveau de la table 37 de manière à ce que l'organe rotatif 31 ne touche la couche de verre fondu 29 que par la partie de sa périphérie la plus distante de la paroi latérale respective de la cuve, comme représenté sur la figure 5» On règle l'orientation du plan de rotation de l'organe 31 à l'ai-40 de du volant 70 pour imprimer la direction voulue à la poussée 70 39360 9 2100591 exercée par l'organe 31 sur la région marginale de la couche de verre 29. Pans l'exemple choisi, cette poussée présente des composantes dirigées longitudinalement dans le sens d'avance du verre et transversalement vers 1'extérieur© 5 On conçoit qu'on peut faire varier à volonté la résultante des forces appliquées au verre 29 par chaque organe rotatif 31 en modifiant l'inclinaison, sur le plan de la couche de verre, de l'axe de rotation de l'organe 31 et/ou l'emplacement, par rapport au bord respectif de la couche, du point où l'organe 31 touche le 10 verre. On règle la vitesse de rotation des organes 31, conjointement avec les positions et orientations de ces organes, de manière à imprimer au ruban de verre 30 l'épaisseur désirée. Il est commode de faire tourner chaque organe 31 à une vi-15 tesse telle que sa partie périphérique en contact avec le verre se déplace sensiblement à la même vitesse que le verre. 70 39360 2100591 RBVSiŒICATIOUS 1. Procédé de fabrication de verre flotté, suivant lequel on fait arriver à vitesse contrôlée du verre fondu sur un "bain de métal, on règle sa température de manière à ce qu'il forme sur le 5 bain une couche de verre fondu avançant sous forme de ruban et on soumet le verre, sur le bain, à un contact marginal, caractérisé en ce qu'on fait porter contre chaque bord de ladite couche de verre fondu un organe rotatif tourillonnant autour d'un axe sensiblement vertical et en ce qu'on imprime à l'organe rotatif une 10 orientation telle que la partie de sa périphérie en contact avec le verre pousse ce dernier vers l'extérieur et le propulse dans le plan de la couche de verre pour l'aider à s'étaler jusqu'à prendre l'épaisseur désirée<> 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on 15 fait porter, contre chaque bord de la face supérieure de la couche fondue en cours d'étalement latéral, un organe rotatif tourii-lonnant autour d'un axe sensiblement vertical et en ce qu'on a-juste l'orientation de cet organe rotatif de manière à ce que la partie de sa périphérie en contact avec le verre pousse ce der- 20 nier dans le sens de mouvement de cette partie et propulse le verre dans le plan de la couche de verre pour l'aider à s'étaler jusqu'à prendre l'épaisseur désirée, pendant formation du ruban» 3. Appareil pour la fabrication de verre flotté par procédé selon la revendication 1, comportant une cuve allongée contenant 25 un bain de métal, des moyens amenant du verre à vitesse contrôlée sur le bain et lui faisant longer le bain sous forme de ruban, des régulateurs thermiques associés au bain pour faire en sorte que le verre avance sous forme de masse flottante de verre fondu qui se refroidit au cours de son avance jusqu'à avoir assez durci 30 pour qu'on puisse la retirer du bain et des moyens pour entrer en prise avec les bords du verre, caractérisé en ce qu'il comprend, deux organes rotatifs montés dans la cuve pour entrer en prise avec des régions marginales opposées de la face supérieure du verre, ces organes tourillonnant autour d'axes sensiblement ver-35 ticaux, et des moyens permettant d'ajuster l'orientation des organes rotatifs pour imprimer horizontalement une propulsion transversale à chaque bord du verre» 4. Appareil selon larevendication 3, caractérisé en ce que chaque organe rotatif en prise avec le verre est en matériau ré- 70 39360 n 2100591 fractaire» 5« Appareil selon la revendication 3 ou 4-» caractérisé en ce qu'il comporte encore des moyens assurant le montage de chaque organe rotatif en contact avec le verre de manière à ce que cet 5 organe tourillonne autour de son axe et des moyens permettant de placer chacun de ces organes de manière à ce qu'une partie de sa périphérie porte contre la région marginale respective du ruban de verre» 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 3 à 5» 10 caractérisé en ce que chaque organe rotatif en contact avec le verre présente une denture périphérique en contact avec le verre» 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé par des moyens permettant d'ajuster l'orientation de l'axe de rotation de chaque organe rotatif en contact avec le 15 verre» 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 3 à 7» caractérisé en ce qu'il comporte une transmission propre à entraîner en rotation chaque organe rotatif en contact avec le verre, quelle que soit l'orientation de son axe de rotation» 20 9» Verre flotté d'épaisseur faible, de 1,5.à 3 mm, obtenu par le procédé selon la revendication 1 ou 2.