Brevet FR2104647A1 — publié le 19720421

La présente invention concerne un four à bassin, notamment de verrerie. On sait que, en cours de fonctionnement normal, les parois internes des murs de cuve d'un four de verrerie, et plus particulièrement d'un four à bassin, sont soumises à une érosion due à 11 attaque par le verre en fusion. Il en résulte de sérieuses dégradations des parois, principalement au niveau de la surface du bain. Cette attaque entratne la formation d'une dépression qui, en s'agrandissant, finit par provoquer la destruction de la partie supérieure des murs de cuve. On sait d'autre part que la maçonnerie d'un four subit, lors de la mise en température, des dilatations importantes dues aux températures élevées (supérieures à 15000C) qui règnent dans ce four. On ne peut donc généralement pas obturer les parois latérales du four avant que la mise en température ne soit terminée. Par ailleurs, des cendres volantes, provenant des matières premières introduites dans le four et constituant une fine poussière dans l'atmosphère gazeuse surmontant le verre en fusion, attaquent aussi les matériaux réfractaires de la volte et des parois latérales du four. Les produits de corrosion qui en résultent s'coulent le long des parois et risquent, 81 ils ne sont pas retenus, de souiller le verre et de l'endommager. Pour diminuer l'usurpe des parois internes des murs de la cuve au niveau de la surface du bain, différentes solutions ont déjà été essayées : on a proposé, par exemple, de projeter un fluide réfrigérant (de l'eau ou de la vapeur d'eau) sur les parois extérieures des murs, bien entendu plus particulièrement au niveau de la surface supérieure du verre. Outre que le refroidissement ainsi obtenu était insuffisant, le dispositif de projection, notamment dans le cas de la vapeur d'eau, se révélait coûteux. On a également proposé de placer sur les murs de la cuve des éléments refroidisseurs métalliques à proximité ou au niveau de l'interface séparant le verre de l'atmosphère gazeuse. Comme ces éléments refroidisseurs étaient soumis à des contraintes thermiques extrêmement sévères, dues à un transfert de chaleur, soit par conduction (dans le cas où les éléments étaient en contact avec le verre en fusion), soit par le rayonnement issu notamment des flammes de brûleurs, soit par les deux, ils se perçaient très rapidement, si bien que l'eau de refroidissement et, quelquefois, des particule.s métalliques risquaient de tomber dans le verre en fusion. On a donc éloigné ces éléments refroidisseurs du verre en fusion en les protégeant du rayonnement par une équerre en matériau réfractaire. Le risque de perçag.e est .ainsi diminué, mais non supprimé; en outre, un tel système=présente les inconvénients suivants : difficultés pour. placer correctement, notamment à chaud, les, équerres de protection; risque de cassure du "nez" des équerres., surt-out après un remplacement à chaud; protection encore insuffisante des éléments refroidisseurs qui se percent encore trop fréquemment; en cas de perçage des éléments refroidisseurs, fuites d'eau entraînant quelquefois la chute dans le verre de particules métalliques, de composés de nickel et de morceaux- de réfractaires; remplacement peu pratique des éléments refroidisseurs, exigeant en général de changer aussi lséquerre de protection; en cas de cassure du nez de. l'équerre, dépit sur 11 élément refroidisseur de cendres de combustible contenant du nickel et de volatils du mélange vitrifiable qui, en tombant dans le verre, provoquent le défaut très venant appelé. pierre de sulfure de nickel. L'invention vise à remédier-aux nombreux inconvénients précités en assurant un refroidissement efficace des. parois des murs de cuve, en réduisant au maximum l'attaque de ces murs par le verre en fusion et en réalisant un agencement. stable. L'invention vise encore à éviter certains inconvénients des aux dilatations importantes des matériaux réfractaires lors de la mise en température du four et à empêcher les produits de corrosion d'atteindre le verre en fusion Suivant ltinvention, le four à bassin, notamment de verrerie, comprenant une. cuve délimitée par une sole et par des murs verticaux, des parois latérales disposées au-dessus des murs de la cuve et surmontées par une voûte, et au moins un élément refroidisseur et un bloc en matériau réfractaire agencés dans l'espace séparant chaque mur de cuve de la paroi latérale correspondante du four, est caractérisé en ce que la partie supérieure de chaque mur de cuve présente, sur une portion au moins de sa longueur, une saillie sensiblement verticale située vers l'intérieur de la cuve et en ce que le bloc en matériau réfractaire prend appui sur la saillie et délimite avec celle-ci un logement pour l'élément refroidisseur. Grtce à ces dispositions, élément refroidisseur, tout en étant très rapproché du niveau du verre en fusion de façon à garantir un refroidissement optimal du mur de cuve, est remarquablement protégé et sa durée de vie est considérablement prolongée. L'excellent contact établi entre cet élément et le matériau réfractaire du mur de cuve accroît le rendement d'échange thermique. De plus, les fuites d'eau éventuelles à partir de l'élément refroidisseur stécoulent vers l'extérieur du four et tout risque de projection de particules métalliques dans la cuve en cas de perçage de cet élément est évité. Suivant une autre caractéristique, le bloc en matériau réfractaire comporte un épaulement venant en butée contre la saillie vers l'extérieur de la cuve. L'étanchéité ainsi obtenue entre le bloc réfractaire et la saillie au-dessus de élément refroidisseur permet dsé.limi- ner les risques de dépôts sur cet élément, dép8ts principalement dûs à des produits de condensation provenant de l'atmosphare du four. En outre, tout basculement du bloc vers llinté- rieur de la cuve est empêché. Suivant une autre caractéristique avantageuse, un deuxième bloc en matériau réfractaire est disposé entre la paroi latérale et le premier bloc et en appui sur ce dernier, les faces des blocs en contact étant obliques et en pente ascendante vers lgintérieur de la cuve. Les deux blocs obturent l'espace séparant la paroi latérale du four du mur de cuve tout en protégeant l'élement refroidisseur. Gracie à l'obliquité des faces en contact, la position du deuxième bloc peut etre modifiée à volonté : en particulier, lors de la mise en température, ce deuxième bloc n'est pas poussé à fond de manière à permettre la libre dilatation des matériaux réfractaires. D'autres particularités de l'invention résulteront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limi statifs la fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un four à bassin de verrerie selon l'invention la fig. 2 est une vue de détail à plus grande échelle de la partie comprise entre le mur de cuve et la paroi latérale du four; la fig. 3 est une vue partielle en plan avec arrachements suivant la ligne III-III de la fig. 2. Dans l'exemple d'exécution représenté aux fig. 1 à 3, le four à bassin de verrerie comprend une cuve 1, délimitée par une sole 2 et des murs verticaux 3 en matériau réfractaire, cette cuve contenant-le bain de verre en fusion 4. La sole 2 repose sur le sol par l'intermédiaire de poteaux 5 et les murs 3 sont maintenus latéralement par une charpente métallique 6. Cette charpente comporte des consoles 7 qui supportent les parois latérales 8 du four, constituées par des blocs en matériau réfractaire. La voûte 9 surmontant les parois latérales prend appui contre les blocs supérieurs 10 qui sont supportés par des profilés 11 solidaires de la charpente. Le bloc inférieur 12 de chaque paroi latérale 8 présente, vers l'intérieur de la cuve, une saillie ou "nez" légèrement en retrait par rapport à une saillie verticale 14 formée par le bloc supérieur 13 du mur de cuve. Pour assurer un refroidissement aussi efficace que possible du mur de cuve dans la région de la surface 15 du verre en fusion, des éléments refroidisseurs 16, constitués chacun pa-r un caisson métallique parcouru par un fluide réfrigérant tel que de l'eau, sont disposés sur le bloc supérieur 13 du mur de cuve, en-deçà de la saillie 14. Ces éléments refroidisseurs sont alimentés par une conduite 17, une conduite 18 évacuant le fluide après échange. La saillie 14 est raccordée à la face supérieure du bloc 13 par un congé 19 contre-lequel s'applique l'extrémité adjacente, de forme correspondante, de leélément refroidisseur 16. Cet agencement a l'avantage de limer les risques de rupture par comparaison avec un raccordement à angle droit. Sur la saillie 14 prend appui un bloc en matériau réfractaire 20 qui supporte un deuxième bloc également en matériau réfractaire 21. Les faces des blocs en contact 22 sont obliques et en pente ascendante vers l'intérieur de la cuve. Le bloc 21 vient normalement à l'affleurement du "nez" du bloc inférieur 12 de la paroi latérale, de telle sorte que les deux blocs 20, 21 obturent l'espace séparant la paroi latérale 8 du mur de cuve 3; de plus, ces blocs protègent lsélément refroidisseur 16 contre le rayonnement calorifique provenant de l'intérieur du four. A son extrémité située vers 11 extérieur du four, le bloc 20 prend appui sur une traverse latérale 23 constituée par exemple par une plaque métallique ou fer plat solidaire de la charpente 6. Des cales intermédiaires 24 servent également d'appui pour ce bloc et permettent, lors du remplacement d'un élément refroidisseur, d'éviter de déplacer les blocs 20, 21, le retrait d'une ou deux cales étant généralement suffisant. La traverse 23 peut Qtre soutenue à ses extrémités par des vérins 25 que l'on a schématiquement représentés en traits mixtes. On voit sur la fig. 2 que les faces de la saillie 14, des blocs 20 et 21 et du nnez" du bloc 12 qui sont tournées vers l'intérieur de la cuve sont échelonnées en gradins et ssécartent dans cet ordre de l'intérieur de la cuve. Gracie à cet agencement, les produits de corrosion provenant de la voûte et des parois latérales du.four, notamment lors de la mise en route, se solidifient progressivement en se rapprochant des éléments refroidisseurs 16 pour former de petits tas 26 dans les angles formés par les gradins, notamment dans la cuvette formée par les blocs 20 et 21. Le bloc 20 comporte un épaulement 27 venant en butée contre, la saillie 14 vers l'extérieur de la cuve. Cet épaulement empoche l'enfoncement du bloc 20 vers l'intérieur de la cuve et élimine donc tout risque de basculement de celui-Çi. En outre, il permet d'obtenir une bonne étanchéité aux gaz et aux produits de condensation entre la saillie 14 et le bloc 20 au-dessus de l'élément refroidisseur 16, de sorte que les risques de détérioration de cet élément sont considérablement réduits. Lors de la mise en température du four, le bloc 21 n1 est pas poussé à fond de manière à permettre la libre dilatation des matériaux réfractaires. Les faces obliques 22 des deux blocs 20, 21 permettent de régler la position du bloc 21 en cours de fonctionnement. On notera que ce bloc,lorsqu'il est poussé à fond au contact du bloc 12, ne peut pas glisser vers l'avant par suite de l'effet de coin exercé. En cas de perçage d'un élément refroidisseur 16, l'eau et les particules métalliques sont arrêtées par la saillie 14 et ne peuvent pénétrer dans la cuve, de sorte que le verre n'est pas souillé. En fait, un tel incident est relativement rare car l'empilement des deux blocs 20 et 21 assure une protection largement supérieure à celle obtenue au moyen de l'équerre usuelle de la technique antérieure. L'élément refroidisseur 16 étant très'proche de la surface du verre, le refroidissement est extrêmement efficace, ce qui limite fortement l'érosion des murs de cuve au niveau de la surface du verre 15. La surface du verre en fusion nSest pas rigoureusement stable et est plus ou moins recouverte dtune couche de matières premières d'épaisseur variable, surtout au voisinage de la zone d'entrée du verre, si bien que l'on doit prévoir.un niveau minimum des matériaux réfractaires pour le bloc, 13 au-dessus de l'interface 15. La distance de l'élément refroidisseur 16 à l'interface 15 é-tant'plus faible dans de cas de la fig. 2 que dans les agencements de la technique antérieure dépourvus de saillie 14, l'efficacité du refroidissement est accrue. A mesure que l'attaque de la paroi du bloc 13 par le verre en fusion progresse, cette distance diminue. Il, en résulte un refroidissement encore accru de la paroi et donc une limitation dautant-plus importante de l'érosion. Le bloc supérieur 13 des murs de cuve ainsi que les blocs 20 et 21 sont réalisés en matériau réfractaire du type électrofondu de préférence. Comme matériau approprié, on peut.citer un.matériau contenant de 30 à 35% de zircone, de 10 à 20% de silice, le reste étant essentiellement de l'alumine, ou un matériau contenant plus de 90*, et de préférence 95% d'alumine, de 3 à 5% d'oxyde de sodium et de 0s1% à 2% de siliee. Ces matériaux réfractaires obtenus par fusion élect-rique à haute température, supérieure à 18000C, présentent des caractéristiques de densité, résistance mécanique et dureté particulièrement intéressantes. - REVENDICATIONS 1 - Four à bassin, notamment de verrerie, comprenant une cuve délimitée par une sole et par des murs verticaux, des parois latérales disposées au-dessus des murs de la cuve et surmontées par une voûte, et au moins un élément refroidisseur à eau et un bloc en matériau réfractaire agencés dans ltespace séparant chaque mur de cuve de la paroi latérale correspondante du four, Ca- caractérisé en ce qu'un deuxième bloc en matériau réfractaire est disposé entre la paroi latérale et le premier bloc et en appui sur ce dernier, les faces des blocs en contact étant obliques et en pente ascendante vers l'intérieur de la cuve. 2 - Four conforme à la revendication 1, dans lequel la partie sup6rieure de chaque mur de cuve présente une saillie sensiblement verticale qui est située vers llintérieur de la cuve et sur laquelle prend appui le premier bloc en matériau réfractaire, carac tiriez en ce que le premier bloc en matériau réfractaire comporte un épaulement venant en butée contre la saillie vers de la cuve. 3 - Four conforme 'a la revendication 2, caractérisé en ce que les faces de la saillie, des blocs et de la partie inférieure de la paroi latérale qui sont tournées vers l'intérieur de la cuve sont échelofluées en gradins et s'écartent dans cet ordre de l'in- térieur de la cuve. 4 - Four conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ltélément refroidisseur est disposé sur le mur de cuve, dans un logement délimité par la saillie et le premier bloc en maté riau réfractaire. 5 - Four conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la saillie du mur de cuve est raccordée à la partie supérieure de ce mur par un congé contre lequel s'applique l'extrémité adjacente, de forme correspondante, de l'élément refroidisseur. 6 - Four conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le premier bloc en matériau réfractaire prend appui sur des cales disposées sur la partie supérieure du mur de cuve.