Brevet FR2064155A1 — publié le 19710716

i Quand on forme une feuille à partir de verre fondu, il est nécessaire d'augmenter la viscosité de celui-ci en réduisant sa température en vue de maintenir l'intégrité de la feuille nouvellement formée. Hais un refroidissement généralisé de la feuille a tendance à provoquer des variations d'épaisseur le long de la largeur de la feuille, à cause des répartitions différentes du refroidissement qui résultent d'un tel refroidissement généralisé. On a effectué diverses tentatives dans le passé pour réduire ces va?» riations d'épaisseur par la mise en oeuvre d'expédients tels que l'adjonction au refroidissement généralisé de divers moyens de refroidissement localisé, par exemple à l'aide de tubes à air ouverts aux extrémités, de conduits refroidis par eau et de récipients individuels assurant la circulation de fluides. Mais aucun de ces expédients ne s'est révélé pleinement satisfaisant car les tubes à air à extrémités ouvertes provoquent par tirage des courants d'air ascendants indésirables le long de la feuille nouvellement formée, ce qui donne lieu à de nouvelles variations d'épaisseur de celle-ci. In ce qui concerne les conduits refroidis par eau, ils ont également tendance à produire des courants drair qui créent des gradients de température le long de leur trajet d1 écoulement, en extrayant la chaleur du" matériau fondu dont la feuille est formée. Enfin, avec les récipients de circulation de fluides, on se heurte non seulement aux différences de température entre les extrémités d'entrée et de sortie, mais encore au fait que les cloisons ou parois définissant chaque récipient individuel se comportent comme des dissipateurs de chaleur et provoquent un refroidissement fâcheux dans des zones localisées le long de la feuille dont 1*uniformité d'épaisseur se trouve ainsi compromise. La présente invention permet de remédier à ces difficultés en assurant un refroidissement localisé de la matière fondue qui foime la feuille de verre, grâce à une série d'ajutages d'air à réglage individuel disposés dans une enceinte non-obstruée s'étendant sur la largeur de la feuille à proximité de son-point d'étirage. L'appareil perfectionné de contrôle de température, 70 35868 2064155 2 selon l'invention, comprend ujle enceinte installée sur les côtés opposés d'une feuille de verre nouvellement étirée à proximité immédiate du matériau fondu à partir duquel la feuille est étirée et de préférence au voisinage du point d'étirage. Ohr.^ue enceinte comporte une paroi avant continue ou non-interrompue, orientée vers le matériau fondu dont la feuille est foïmée et s'étendant sur la laxw geur de cette dernière. Des tubes ou ajutages d'éjection d'air ou autre fluide sont disposés à intervalle régulier sur la largeur de chaque enceinte, les parties terminales de sortie des tubes étant rangées à proximité de la surface postérieure de la.paroi avant. Chaque oonàuit ou aju-tage est muni d'un moyen permettant de régler individuellement son débit et peut être déplacé latéralement pour se rapprocher ou s'éloigner de la surface postérieure de la paroi avant, de manière à modifier l'étendue de l'effet localisé produit par le fluide débité par chaque conduit contre ladite surface. De préférence, les conduits ou ajutages dans les enceintes opposées sont latéralement décalés les uns par rapport aux autres pour que l'action de refroidissement provoquée sur un côté de la feuille nouvellement formée s'exerce dans des zones localisées situées entre celles qui se trouvent du côté opposé de la feuille» ce qui permet d'obtenir un contrôle plus précis des températures et, par voie de conséquence, une meilleure uniformité d'épaisseur sur la largeur de la feuille* Pour que la paroi avant de chaque enceinte fonctionne efficacement, il faut la réaliser en un matériau présentant une conductivité élevée* un faible coefficient de dilatation thermique et un grand pouvoir rayonnant, sans variation aVec le temps ou la température. De préférence, la paroi avant est formée d'une plaque de carbure de silicium et sa èurface postérieure, à l'exception des zones marginales de liaison, ne vient pas en contact avec une structure de support quelconque dont la présence provoquerait une discontinuité thermique à la surface de la plaque. De plus, bien qu'on puisse prévoir des conduits refroidis par eau dans chaque enceinte pour un refroidissement généralisé de la matière réfractaire, l'intérieur 70 35868 3 2064155 de chaque enceinte sera pratiquement ininterrompu pour favoriser l'uniformité du refroidissement sur toute la largeur de la surface postérieure de la paroi avant de l'enceinte. On pourrait éventuellement déplacer chaque enceinte latéralement le long d'une piste pour se rapprocher ou s'éloigner de la ligne d'étirage. Afin de disposer d'un surcroît de souplesse dans le contrôle du profil des températures sur la largeur de la feuille, on peut disposer des éléments chauffants commandés individuellement dans les divers conduits de fluide pour préchauffer l'air qui est projeté contre lés zones localisées de la face postérieure de la paroi avant. Avec une installation de ce type, on peut détecter des variations d'épaisseur d'une feuille nouvellement foïmée et procéder à des réglages immédiats pour rectifier tout défaut d'uniformité d'épaisseur. Plus précisément, si un tracé sur la largeur d'une feuille nouvellement formée permet de constater qu'une certaine zone est plus mince que prévu, une soupape de commande associée à chaque conduit de fluide desservant cette zone augmentera le degré de refroidissement qui y est appliqué, ce qui a pour effet d'en augmenter la viscosité et de procurer une meilleure uniformité d'épaisseur sur la largeur de la feuille. Normalement, on ne change pas la position des extrémités de sortie des tubes à fluide par rapport à la surface postérieure de la paroi avant, car une simple modification du débit aboutit au résultat recherché; cependant, on peut éventuellement modifier la position latérale afin de faire varier la zone d'action d'un tel tube par rapport à la feuille de verre. En d'autres termes, si l'on éloigne transversalement un tube de la surface postérieure de la paroi avant, le fluide expulsé par ce tube couvrira une zone plus étendue de la feuille mais avec un jet d'une intensité moindre, alors que si l'on rapproche le tube de cette surface postérieure, la décharge gazeuse ne couvrira qu'une zone localisée moins étendue mais avec une intensité supérieure. Si un tracé indique qu'une zone particulière sur la largeur de la feuille est plus épaisse que prévu, on 70 35868 4 2064155 peut corriger ce défaut en refroidissant les zones adjacentes; ou bien on peut alimenter les résistances électriques associées aux' conduits de fluide dans cette zone et régler les soupapes individuelles pour augmenter le débit et fournir ainsi un surcroît de chaleur afin de diminuer la viscosité du verre dans cette zone, en amincir la seo-tion et parvenir ainsi à l'uniformité d'épaisseur désirée sur toute la largeur de la feuille. Bien entendu, cette dernière façon de procéder n'est valable que si la température de l'air chauffé est plus élevée que celle de la zone d'impact sur la surface postérieure de la paroi avant. La conductivité et le pouvoir rayonnant élevés de la paroi avant en carbure de silicium sont essentiels à l'efficacité du contrôle obtenu par. décharge gazeuse à partir des conduits de fluide, car ces deux propriétés contribuent à assurer une transmission rapide de chaleur diffusée. L'invontion a pour objet une installation permettant de contrôler avec précision le profil des températures sur la largeur d'une feuille de verre nouvellement formée et comportant une enceinte ayant une paroi avant ininterrompue en regard du matériau fondu de la feuille nouvellement formée et munie d'une série d'ajutages d'air à réglage individuel disposés en travers de la surface postérieure de cette paroi. Les divers ajutages sont régulièrement espacés dans le sens transversal sur la largeur de cette paroi avant, et la distance entre l'extrémité de sortie de chaque ajutage et ladite surface postérieure est réglable en vue d'une variatioh de la zone d'action ou de l'intensité de jet de chaque ajutage sur cette surface postérieure. On peut monter des éléments chauffants dans les conduits de fluide pour modifier la température du courant d'air projeté contre la surface postérieure de la paroi avant. L'invention a également pour objet une installation perfectionnée de refroidissement permettant de contrôler l'épaisseur d'une feuille de verre et comprenant une enceinte munie d'une série de conduits de fluide régulièrement espacés et individuellement réglés, l'enceinte ayant une paroi avant orientée vers la feuille de verre 70 35868 2064155 5 en fusion et faite en un matériau ayant des caractéristiques de conductivité relativement élevée, faible coefficient de dilatation thermique et pouvoir rayonnant important, ne variant pas dans le temps ou avec la température et propres à transmettre theimiquement l'effet du contrôle de température exercé par les conduits de flui&e sur la matière en fusioh qui forme la feuille de verre, si bien que le profil des températures reste sensiblement uniforme sur la largeur de la feuille. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, montrera bien comment l'invention peut être mise en oeuvre. La figure 1 est une élévation avec coupe d'un appareil selon l'invention; La figure 2 en est une vue en plan de dessus avee coupe partielle selon la ligne 2-2 de la figure 1 ; La figure 3 est un graphique montrant la manière de modifier le profil des épaisseurs d'une feuille de verre par la mise en oeuvre de la présente invention; Les figures 4 et 5 sont des vues en perspective de divers modes de réalisation de conduits de fluide qu'on," peut utiliser dans l'appareil selon l'invention; La figure 6 est une coupe longitudinale d'un, autre mode de réalisation avec- élément chauffant installé dans un conduit. Sur les figures 1 et 2, un fragment d'un organe de formage 10 pour l'étirage vers le bas avec débordement de trop-plein, d'unr conception connue comme décrit dans les brevets amér"' cains H° 1 829 641 et 3 338 696, est représenté avec du verre fondu 12 qui s'écoule vers le bas le long des parois opposées de cet organe pour se joindre en un point d'étirage afin de former une feuille 14 nouvellement étirée. On a surépaissi les courants de verre fondu et aussi la feuille dans un but de clarté. Deux enceintes ou logements 1 S sont disposés sur les côtés opposés de la feuille nouvellement formée 14 à l'aide de structures de support 18 et de blocs 20 en matériau réfractaire. Les enceintes 16 sont mobiles vers l'intérieur et vers l'extérieur par rapport à la feuille 70 35868 6 2064155 14 à l'aide d'un mécanisme adéquat quelconque tel qu'un pignon et crémaillère sur des pistes ou rails de coulisse-ment 22. Chaque enceinte 16 comprend une paroi de couvea>-cle 24, une paroi de fond 26, des parois terminales 28, des parois arrière 30 et avant 32, toutes ces parois pouvant être en blocs réfractaires, comme représenté. Cependant la paroi avant 32 doit être construite en un matériau ayant une conductivité thermique élevée, un coefficient de dilatation faible et un pouvoir rayonnant important, avec constance en fonction du temps et de la température, tel que le carbure de silicium. Ainsi, le carbure de silicium présente une conductivité thermique de 13,66 kcal-m p par m -h-°C à 1200°C, un coefficient de dilatation de 45 x 10~^/°C et un pouvoir rayonnant de 0,9 ne variant pas dans le temps et avec la température. La conductivité thermique élevée n'est pas seulement nécessaire pour effectuer une transmission rapide de chaleur à travers la paroi avant, mais également pour diffuser et pour atténuer les gradients prononcés de température auxquels les parties de la paroi peuvent être soumises. Etant donné que la paroi avant est soumise à une différence de température importante entre le stade de refroidissement et celui de chauffage, il est indispensable que cette paroi ait un faible coefficient de dilatation afin d'empêcher une déformation ou un gauchissement theimique, ce qui serait le cas avec une paroi métallique. Une telle déformation aurait pour résultat de placer les diverses parties de la paroi à des distances inégales de la feuille de verre, d'où un effet de refroidissement sporadique ou inégal. Le pouvoir rayonnant élevé et constant du carbure de silicium est nécessaire au maintien a valeurs égales des températures réglables par absorption constante du rayonnement, tandis que d'autres matériaux tels que des métaux possèdent une tendance à s'oxyder et à former du tartre, ce qui modifie le degré du pouvoir rayonnant avec le temps et la température. Chaque enceinte 16 peut comporter un dispositif 34 de refroidissement généralisé qui est relié à une source de fluide convenable, par exemple une source d'eau, pour extraire la chaleur et maintenir la température globale de 70 35868 7 2064155 l'enceinte dans des limites de fonctionnement. Plusieurs ajutages d'air ou tubes de fluide 36 sont rangés à équi-distance sur la largeur de chaque enceinte, l'extrémité de sortie 38 de chaque conduit étant située à un certain é-cart de la surface postérieure de la paroi avant 32. Chaque conduit de fluide 36 s'étend vers l'extérieur à travers un orifice pratiqué dans la paroi arrière 30 de chaque enceinte 16 et il est supporté en coulissement, à son extrémité arrière, par une console verticale 44. Chaque conduit 36 est relié à son propre débitmètre 46 qui est également monté sur la console 44» par 1'entremise d'un conduit tubu-laire 50 et d'un étrier 48 en forme d'IT et flexible. Chaque débitmètre 46 est muni d'une soupape de commande 52 et est raccordé à un collecteur 54 par l'entremise d'une canalisation de jonction 56. 1'étrier de liaison 48 et le support coulissant sur la console 44 permettent de déplacer les conduits 36 latéralement par rapport à la surface postérieure 40 de la paroi avant 32, pour modifier de la sorte la répercussion ou l'effet du fluide déchargé par les ajutages 38 sur cette paroi, les débitmètres 46 sont bien connus dans la technique et peuvent être par exemple du type désigné par nl0À1347N" et fabriqué par Fischer and Porter Company de Warminster, Pennsylvanie. la figure 3 représente graphiquement le mode de fonctionnement de l'invention. Cette figure montre un profil d'épaisseur imaginaire sur la largeur d'étirage d'une feuille de verre nouvellement formée. Ce profil indique que la feuille présente uno zone mince à environ 40 cm à droite de l'axe et l'on devra par conséquent agir sur les soupapes de commande 52 associées aux conduits individuels 36 proches de la zone amincie pour envoyer un courant d'air de refroidissement contre la surface postérieure 40 de la paroi avant 32, à proximité de cette zone amincie. A titre d'exemple, on règle la soupape de commande associée au conduit 36 qui est près du centre de la section amincie de manière à obtenir un débit d'air d'environ 85 dm^/h, alors que les soupapes de commande 52 des conduits adjacents 36 vers l'extérieur sont réglées pour des débits respectifs 'Z de 70, 55 et 30 dm /heure. Comme les conduits 36 sont 70 35868 8 2064155 avantageusement espacés d'environ un pouce (25 nim) et sont en quinconce sur les côtés opposés de la feuille, on obtient un contrôle tous les demi-pouces sur la largeur de la. feuille. De plus, la conductivité élevée de la 5 paroi avant en carbure de silicium crée un effet de dif fusion propre à répartir régulièrement le refroidissement fourni par les ajutages sur la feuille et donc en augmenter la viscosité, aveG un tracé plus régulier d'épaisseur, comme on le voit en tirets sur la figure 3. 10 L'air de refroidissement alimentant les divers conduits 36 par l'entremise du collecteur 54 provient de l'atmosphère et on le maintient sous une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique par un moyen quelconque, par exemple un ventilateur réglable. 15 Les figures 4 et 5 représentent des variantes de débouché des ajutages ou conduits 36. En d'autres termes, les orifices de décharge dès tubes 36 peuvent être modifiés de manière à établir divers schémas désirés d'écoulement. Comme on le voit sur la figure 4» le tube 36 20 comporte une partie terminale close 58 dans laquelle sont pratiquées des ouvertures circulaires 60, linéairement espacées et verticalement alignées. La figure 5 montre un. conduit 36 dont une partie terminale fermée 58 présente une fente de décharge continue 62 orientée verticalement, 25 Dans les deux cas, on obtient des courants de décharge qui sont sous forme de bandes étroites et qui permettent un réglage plus précis. La figure 6 représente un autre mode de réalisation dans lequel un conduit de fluide 36 est muni d'un 30 élément chauffant électrique 64» par exemple un conduc teur en platine relié de façon réglable à une source électrique, qu'on peut alimenter pour chauffer l'air débité par ce conduit contre la surface postérieure 40 de la paroi avant 32. Ainsi, dans le cas où le tracé d'épais-35 seur fait apparaître qu'une partie de la feuille est d'é paisseur inadmissible on agira non seulement sur les soupapes 52 associées aux conduits 36 dans cette.zone, mais encore sur les éléments chauffants 64 à l'intérieur des conduits qui seront alimentés pour chauffer l'air débité 70 35868 9 2064155 par ceux-ci en direction de la surface postérieure de la paroi avant en carbure de silicium., Oet air chauffé retarde donc le refroidissement dans cette zone, provoque l'abaissement de la viscosité du verre dans la zone épaissie et engendre ainsi un amincissement de cette partie trop épaisse de manière à établir une épaisseur uniforme et régulière sur toute l'étendue de la feuille. Bien que la partie terminale de sortie ouverte 38 et la partie terminale feimée 58 soient représentées avec un biseau qui coïn cide avec l'inclinaison de la paroi avant 32, pour assurer ainsi une répartition uniforme, il est évident que l'extré mité de sortie du tube 36 pourrait avoir toute configuration désirée pour s'adapter au contour du panneau en regard de verre en fusion, et par conséquent cette extrémité de décharge pourrait être perpendiculaire à l'axe longitudinal des tubes. Gomme les enceintes 16 sont en réalité des structures closes pour empêcher des courants de refroi dissement fortuits de venir en contact avec le verre fondu des ouvertures convenables peuvent être percées dans la paroi 30 pour permettre la décharge du fluide de refroidissement introduit par les tubes 36 hors de l'enceinte. Il ressort de la description qui vient d'être faite que l'installation de réglage d'épaisseur selon l'invention permet de contrôler l'épaisseur d'une feuille de verre nouvellement étirée à partir d'un verre d'une composition quelconque, car tous les verres subissent une augmentation de viscosité lors d'une baisse de température. De plus, bien que l'invention soit décrite à propos d'une opération de formage ôxi verre par étirage vers le bas, elle convient tout aussi bien pour le contrôle d'épaisseur de la feuille quand cette dernière est réalisée par le procédé plus courant d'étirage vers le haut. A titre d'exemple concret, on étire un verre fondu ayant la composition décrite dans le brevet britannique n° 966 733 sur un coin de formage a raison d'environ 770 kg/heure à une vitesse d'environ un mètre et quart par minute de manière à obtenir une feuille dont la largeur utilisable est d'un mètre et demi et dont l'épaisseur est de moins de 2 mm. On installe des tubes de fluide dont le 35868 10 2064155 diamètre intérieur est d'environ 1 cm à des intervalles d'un pouce (25 mm) sur la largeur de la feuille, les extrémités de sortie de ces conduits étant situées à une distance d'environ 1 cm derrière une plaque de carbure de silicium d'un pou.ee d'épaisseur et constituant la zone de formage. Les conduits à un pouce d'écart sont disposés en quinconce sur les côtés opposés de la feuille nouvellement formée, de manière à assurer un espacement réel d'un demi-pouce entre éléments de réglage. Chaque conduit comprend sa propre soupape de commande et est relié à un collecteur alimenté en air atmosphérique sous une surpres- Q sion de 0,1 kg/cm par l'entremise d'un ventilateur réglable. Les extrémités de sortie des conduits sont distantes latéralement, d'environ 20 cm du verre fondu de formage de la feuille, le long d'une ligne située à une distance d'environ 15 cm de la ligne d'étirage, sur laquelle la tempérar-ture du verre fondu est d'environ 1050°C. On règle les diverses soupapes associées aux conduits individuels sur un intervalle possible de débits allant de 0 à 1400 dm^/h, selon les indications fournies par le profil détecteur, de manière à maintenir à une épaisseur pratiquement constante sur la largeur de la feuille. Grâce au contrôle précis qu'on obtient avec ce procédé, la variation relative d'épaisseur est maintenue sur la largeur de la feuille à un taux ne dépassant pas 18 x 10 J. 70 35868 h 2064155 KEVEEDICATIOïTS 1. Procédé de contrôle d'épaisseur le long de la largeur d'une feuille de verre nouvellement formée, selon lequel on dirige vers le matériau en fusion fomant la feuille de verre une série de courants gazeux individuels qu'on projette contre la surface postérieure d'une paroi ininterrompue de conductivité thermique élevée, coefficient de dilatation faible et pouvoir rayonnant élevé, interposée entre lesdits courants et ladite feuille; on maintient le gaz provenant de ces courant à l'intérieur d'une enceinte pour l'empêcher de venir en contact avec ladite feuille; et l'on règle le débit de chaque courant échelonné sur la largeur de cette paroi pour on extraire à volonté la chaleur qui a été absorbée h partir du verre et qui a été transmise à travers ladite paroi vers sa surface postérieure, ce qui -permet d'assurer un profil uniforme de températures et de maintenir ainsi l'uniformité d'épaisseur de la feuille sur la largeur de cette dernière. 2. Procédé selon la revendication 1, selon lequel on chauffe à volonté certains des courants gazeux avant qu'ils viennent heurter la surface postérieure de cette paroi, afin de réduire la transmission de chaleur à travers la paroi dans les zones ainsi choisies. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, selon lequel on fait varier la surfa.ee d'impact des courants gazeux individuels sur la surface postérieure de ladite paroi, pour modifier l'intensité et l'étendue de la zone d'action de chaque courant sur la feuille nouvellement formée. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3» selon lequel on dirige les courants gazeux individuels sur les deux faces d'une feuille de verre nouvellement formée en des points régulièrement espacés de sa largeur. 5. Appareil de contrôle de 1'uniformité d'épaisseur le long de la largeur d'une feuille de verre nouvellement formée, comportant une enceinte placée à proximité du matériau fondu constituant ladite feuille et présentant une paroi avant dont la, surface postérieure est ininterrompue et qui s'étend sur la largeur utile de ladite 70 35868 12 2064155 feuillej plusieurs conduits de fluide qui débouchent dans l'enceinte et sont rangés dans le sens de la largeur de ladite paroi avant, chaque conduit présentant une extrémité de sortie à l'écart de la surface postérieure de 5 ladite paroi avant; un collecteur qui constitue une source de gaz sous pression pour alimenter les conduits précités; des dispositifs pour régler individuellement le débit gazeux dans chaque conduit, ladite paroi avant étant en un matériau à faible coefficient de dilatation et à conducti-10 vité thermique et pouvoir rayonnant relativement élevés, pour permettre à ce matériau d'absorber efficacement la chaleur provenant de ladite feuille et transférer cette chaleur à travers la paroi avant, en vue de sa dissipation sous l'effet des courants gazeux réglés individuellement, 15 venant frapper la surface postérieure de ladite paroi avant à partir des conduits de fluide précités. 6. Appareil selon la revendication 5, dans lequel une enceinte est disposée de chaque côté de la feuille de verre nouvellement formée et lesdits conduits sont 20 régulièrement espacés sur la largeur des deux enceintes. 7. Appareil selon la revendication 5 ou 6, dans lequel un élément chauffant est monté dans chaque conduit de fluide pour préchauffer le gaz qui passe à travers ce dernier avant la décharge de ce gaz par 1'extré- 25 mité de sortie du conduit considéré. 8.. Appareil selon la revendication 5, 6 ou 7, dans lequel la paroi avant est en carbure de silicium. 9. Appareil selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel les conduits de fluide peuvent être 30 rapprochés ou éloignés de la surface postérieure de ladite paroi avant, pour faire varier la zone de contrôle et l'intensité de la décharge gazeuse contre ladite surface postérieure . 10. Appareil selon l'une des revendications 5 35 à 9, dans lequel l'extrémité de sortie de chaque conduit est profilée de manière a assurer un écoulement uniforme sur toute son étendue verticale contre la surface postérieure de la paroi avant, cette extrémité du conduit présentant des orifices permettant d'établir des schémas dfécoulement 40 désirés.