Brevet FR2096417A1 — publié le 19720218

L'invention concerne la trempe des feuilles de verre planes et courbes, destinées de préférence aux véhicules de transport, et plus particulièrement un procédé de trempe ainsi que le dispositif pour sa mise en oeuvre. On connait déjà des procédés de trempe de feuilles selon lesquels les feuilles ou ébauches d'articles en verre sont chauffées séparément à une température de 600 à 630pu pendant leur translation dans le four de réchauffage, en position horizontale sur des supports rigides (rouleaux de transport) ou sur un coussin de gaz et d'air. Chaque feuille (ébauche) est alors réchauffée indépendamment par l'énergie de rayonnement reçue par les deux surfaces du-verre. Ensuite, le verre réchauffé à la température de trempe est soumis à un refroidissement rapide. Suivant ce procédé connu, on a étudié et réalisé une installation industrielle pour la trempe des feuilles de verre comportant un four de réchauffage et des dispositifs de refroidissement avec un convoyeur commun réalisé sous forme de rouleaux de transport. Le four de réchauffage est constitué par un tunnel, dont la longueur peut atteindre 25 m, avec des réchauffeurs disposés à la partie supérieure et à la partie inférieure, suivant la longueur. Les dispositifs de refroidissement comportent des moyens pour le refroidissement brusque à l'aide d'air soufflé à travers des grilles, et des moyens pour le refroidissement lent du verre directement sur le transporteur à rouleaux. Cette installation fonctionne de la façon suivante. Le verre devant être trempé est déposé, sous forme d'ébauche, sur les rouleaux en rotation continue du transporteur. En se déplaçant suivant ces rouleaux, à l'intérieur du four de chauffage, les ébauches sont réchauffées. Afin d'éviter la dégradation de la surface inférieure du verre au contact des rouleaux, le réchauffage par la partie inférieure, dans le secteur du four où la température de l'ébauche est égale approximativement à celle de trempe est opéré alors de façon moins intensive. A leur sortie du four, les ébauches sont soumises à un refroidissement brusque. La surface supérieure de l'ébauche est alors refroidie de façon plus intense. Ensuite-, la température de l'ébauche est ramenée à la température ambiante à l'aide d'appareils de soufflage. Etant donné que la vitesse de réchauffage du verre à la température de trempe est conditionnée par la technologie, le rendement du four dépend du nombre d'ébauches rechauffées simultanément. Au cours du dépôt pièce par pièce des ébauches sur le transporteur à rouleaux en position horizontale, le rendement du four dépend essentiellement de sa longueur. Ainsi, un four de 25 mètres de longueur peut assurer une productivité atteignant jusqu'à 300 000 m2 de verre trempé par an. Par suite du réchauffage des ébauches par pièce, il se produira de fortes pertes de chaleur, de sorte que le rendement du four ne dépasse pas 30%. Le transport des feuilles de verre dans les fours de réchauffage connus nécessite un nombre important d'éléments tournant qui en fonctionnement sont soumis à de hautes températures, ce qui entraine une dépense considérable d'aciers réfractaires au chrome-nickel d'un prix élevé. Ainsi, par exemple, le four horizontal à transporteur à rouleaux, 2 d'une capacité de traitement de 300 000 m de verre trempé par an, comporte 230 arbres tournants, en acier réfractaire. En plus des rouleaux mentionnés, le four à coussin de gaz et d'air comporte également un système complexe de préparation et de débit du mélange gaz-air chaud, ce qui entraine également une utilisation élevée de matériaux réfractaires. Tous ces facteurs entrainent des investissements élevés pour la fabrication et l'amortissement des équipements. Pendant le transport du verre ramolli en position horizontale, la surface des feuilles de verre reçoit des empreintes plus ou moins visibles par son contact avec le matériau du transporteur à rouleaux. On remarque de meme une ondulation du verre, ce qui affecte la qualitédu verre trempé. L'invention a donc pour objet un procédé pour la trempe de feuilles verre, par exemple des ébauches d'articles, dont la disposition des pièces pendant leur réchauffage à la trempérature de trempe, assure l'amélioration de productivité du four ainsi que de son rendement et une bonne qualité du produit fini; l'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé dont la conception permet de supprimer les éléments tournants du four de chauffage tout en assurant une réduction de la dépense en matériaux réfractaires coûteux. Au cours de la trempe des feuilles de verre, par exemple des ébauches d'articles, par réchauffage de celles-ci à la température de trempe pendant leur déplacement dans le four, suivi d'un refroidissement brusque, conformément à l'invention, les ébauches sont placées, avant leur réchauffage, sur tranches en formant un empilage, dont la position est voisine de la verticale, et sont transportées vers la source de chaleur, puis, au fur et à mesure du chauffage, sont individuellement séparées de l'empilage pour etre refroidies. Au cours de la fabrication des articles de verre courbes trempés, de préférence à rayon de courbure constant, l'ébauche peut être courbée avec refroidissement brusque suivant la forme de l'article à confectionner. Dans le dispositif pour la trempe des feuilles de verre, par exemple des ébauches d'articles en verre, comportant un four de chauffage avec des sources de chaleur, un appareillage de transport des ébauches pendant le réchauffage ainsi qu'un appareillage de refroidissement du verre, conformément à l'invention, les sources de chaleur sont disposées dans le four de réchauffage de façon à rayonner la chaleur vers les ébauches se rapprochant, le moyen de transport des ébauches comporte un accessoire pour le maintien-de l'empilage à un position proche de la verticale, et à la sortie du four de chauffage est monté un mécanisme pour la réception des ébauches chauffées et leur acheminement au refroidissement. A la sortie du four de chauffage peut être placé un appareil d'amenée périodique d'ébauches pour l'empilage, relié au mécanisme de translation de l'empilage. L'appareil destiné à maintenir l'empilage d'ébauches à une position proche de la verticale peut comporter un châssis avec des butées sur lesquelles est appliquée l'ébauche extreme de l'empilage. Le mécanisme de réception des ébauches réchauffées peut comporter un élément d'appui s'abaissant sous l'action du poids de l'ébauche et relevé à l'aide d'une commande. L'élément d'amenée périodique d'ébauches peut comporter un montant sur lequel est appliquée l'ébauche extrême de l'empilage nouvellement constitué, fixée sur une plaque articulée à écrou fendu ou écrou à deux pièces associé à une vis ou tige filetée. Le dispositif pour le refroidissement brusque du verre peut comporter une chambre avec deux grilles parallèles de longueurs différentes disposées verticalement avec un jeu entre elles et des buses réalisant le coussin d'air. Dans le dispositif pour le refroidissement brusque du verre, l'espacement entre les grilles peut reproduire la forme des articles de verre. L'élément d'appui du mécanisme de réception des ébauches réchauffées doit être de préférence exécuté avec possibilité de translation également dans le sens horizontal. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale schématique de l'appareil de trempe des feuilles de verre; - la figure 2 est une vue en élévation de profil, avec arrachements partiels de l'appareil; - la figure 3 est une coupe longitudinale schématique du dispositif pour le refroidissement brusque d'articles courbes; - la figure 4 est une coupe longitudinale de l'appareil d'amenée des feuilles de verre à l'empilage au moment initial; - la figure 5 est une coupe analogue au moment de l'assemblage de l'empilage nouvellement formé avec celui à compléter; - la figure 6 est une coupe analogue au moment où l'empilage formé est pris par le châssis. Le principe du nouveau procédé pour la trempe des feuilles de verre est le suivant. Après lavage et séchage préliminaires des feuilles de verre (figure 1), celles-ci sont placées sur tranche la main une par une, étant appliquées l'une sur l'autre de façon que leurs surfaces latérales soient en contact, De cette façon, on forme un empilage de feuilles occupant une position voisine de la verticale. Ensuite, l'empilage de feuilles de verre est transporté dans le four de chauffage 2 vers la source de chaleur haute température 3 dont l'essentiel du rayonnement est compris dans la zone infrarouge à ondes courtes du spectre. La majorité de ces rayons n'est pas retenue par les premières feuilles de verre, dont l'épaisseur ne dépasse pas en général 5 mm, mais est absorbée par les feuilles suivantes de l'empilage. La première feuille de verre de l'empilage réchauffée à la température de trempe 600-6300C, débouche- dans les dispositifs 4 et 5 de refroidissement où elle subit d'abord un refroidissement brusque, puis un refroidissement lent jusqu' la température ambiante. L'installation pour la trempe des feuilles de verre représentée est constituée par : le four de réchauffage 2 (figure 2), avec rechauffeurs à haute température 3, rayonnant la chaleur, vers les feuilles en rapprochement, et montés sur la surface elliptique du four; le mécanisme pour la translation de l'empilage de feuilles dans la direction des réchauffeurs 3, constitué par une tige filetée ou vis 6 entrainée par un appareillage non représenté; des éléments pour le maintien de l'empilage de feuilles en position voisine de la verticale et constitués par un chassis 7 avec des butées 8 sur lesquelles s'applique la feuille extrême de l'empilage, l'écrou fendu 9, ou deux pièces, entourant la vis 6 qui est. articulée sur le châssis 7, assurant la jonction entre la vis 6 et le châssis 7, le mécanisme 10, pour la réception des feuilles de verre réchauffées, l'élément 11 pour compléter périodiquement l'empilage, Le dispositif 4 pour le refroidissement brusque des feuilles de verre et le dispositif 5 pour le refroidissement lent des feuilles jusqu'à la température ambiante. Le mécanisme 10 pour la réception des feuilles de verre réchauffées est constitué par l'élément d'appui 12 s'abaissant soos l'action du poids de la feuille et relevé à l'aide de l'appareil de commande hydraulique 13. Cet élément d'appui 12 est fixé bur le chariot 1 et est replace sur les glissières verticales 15 et est associé -par une liaison souple avec la commande hydraulique 13. Le dispositif 4 pour le refroidissement brusque des feuilles est constitué par une chambre 16 avec deux grilles 17 de différentes longueurs, parallèles et placées verticalement avec un intervalle a et par des buses i8 réalisant le coussin d'air. Pour l'exécution des pièces courbes à tremper, les grilles 17 (figure 3) sont conçues de façon que leur intervalle reproduise la forme de l'article à confectionner, et l'élément d'appui 12 est alors mobile par rapport au chariot 14 dans le sens horizontal assurant son déplacement suivant l'intervalle profilé a. Le dispositif 5 pour le refroidissement lent des feuil jas comporte un transporteur a rouleaux 19 avec une tuyauterie d'air 2. disposée le long de ces rouleaux. L'accessoire 11 pour l'appoint périodique de l'empilage en feuilles de verre comporte un montant 21 fixé sur la plaque 22 articulée à l'écrou fendu 23 enveloppant la tige filetée 6. Les feuilles de verre placées dans l'empilage sont appliquées par leur tranche inférieure sur les glissières horizontales 24 (figure 2), la feuille extreme de droite du verre adhère alors par un de ses plans aux butées 8 du châssis 7, tandis que les autres s'appliquent sur les plans des feuilles précédentes. Lorsque l'on enclenche le mécanisme d'avance et de complément de l'empilage de feuilles de verre, le châssis 7 avec les butées 8, sous l'action de la tige filetée 6 et par l'intermédiaire de l'écrou fendu 9, déplace 1?empilage de feuilles de verre sur les glissières horizontales 24 dans le four 2 de réchauffage.Au cours de cette translation de l'empilage, les feuilles de verre sont réchauffées par l'énergie thermique émise par les réchauffeurs 3, et la feuille la plus intensivement chuaffée est la première, dont la température, quand elle se rapproche des extrémités avant des glissières horizontales 24, est égale à la température de trempe. En poursuivant son mouvement dans l'empilage, la première feuille de verre s'engage sur l'élément d'appui 12 et ensuite se déplace dans le dispositif 4 de refroidissement brusque. Lors du déplacement de la feuille de verre, réchauffée jusqu'à la température de trempe, en passant des glissières horizontales 24 à l'éld- ment d'appui 12, ce dernier s'abaisse sous le poids du verre et l'article se trouve dans l'intervalle a (figure 1) formé par les grilles 17 du dispositif 4, où, sous l'action du coussin d'air réalisé par les buses 18, le verre est soumis à un refroidissement brusque. Dans le cas où l'intervalle a (figure 3) entre les grilles 17 est curviligne, le verre est courbé à la forme voulue. A la position extreme inférieure, la feuille de verre trempée est transportée par le flux d'air à la partie allongée de la grille 17, sur les cylindres du transporteur à rouleaux 19 pour être amenée au magasin où est entreposée la production. Au cours de son mouvement sur le transporteur à rouleaux, l'article de verre est refroidi jusqu'à la température ambiante à l'aide de dispositifs de soufflage disposés le long du conduit d'air 20. Après avoir été libéré de l'article confectionné sur le transporteur à rouleaux 19 l'élément d'appui 12 est ramené à sa position supérieure extrême, c'est-à-dire au niveau des glissières horizontales 24, et il sera pret à réceptionner la feuille de verre consécutive réchauffée à la température de trempe. La vitesse de déplacement de l'élément d'appui 12 vers le haut est supérieure à sa vitesse d'abaissement. L'accélération de cette élévation est favorisée par la commande hydraulique 13 reliée de façon flexible au chariot 14 où est fixé l'élément d'appui 12. Pour la trempe de verres courbes, le déplacement de l'élément d'appui 12 dans l'espacement profilé entre les grilles 17 est opéré avec décalage, par rapport au chariot 14, dans le sens horizontal en fonction du profil de l'intervalle. Le complément périodique de l'empilage en feuilles de verre est opéré pendant son mouvement de la façon suivante : les feuilles de verre 1 (figure 4) destinées à l'appoint de l'empilage sont placées sur les glissières horizontal 24 de façon que la feuille de verre extrême s'applique sur le montant 21, et les feuilles suivantes sur le plan des feuilles précédentes. L'empilage à nouveau constitué, maintenu par les montants 21, est déplacé vers l'avant à la main suivant la flèche A jUsqu'à ce qu'il rencontre l'empilage précédent, les bords supérieurs et inférieurs de la première feuille de l'empilage formé, décIsachent alors les butées 8 (figure 5) du chassies 7. Simultanément, l'écrou fendu 23 (figure 2) est refermé sur la tige filetée 6, et l'empilage regarni continue son mouvement, étant maintenu par le montant 21 (figure 6) tandis que le chassies 7 est déclenché pour etre repoussé en arrière afin de prendre l'empilage regarni et est enclenché à nouveau sur la tige filetée 6, après quoi le montant 21 est déclenché pour etre ramené en arrière afin de former le nouvel empilage. L'invention présente de nombreux avantages en comparaison aux procédés connus, à savoir a) la réduction du volume du four de 5 à 7 fois, et de la surface couverte occupée de 8 à 10 fois. Ainsi, par exemple, la longueur 2 d'un four produisant 300 000 m de verre trempé par an est environ de 3 mètres; b) le rendement énergétique du four de chauffage est amélioré. Etant donné que le volume du four pour la mise en oeuvre de la présente invention est réduit de 5 à 7 fois, les pertes thermiques sont réduites de même. I1 en résulte une économie considérable d'énergie électrique (4 à 5kW/h par m de verre trempé), tandis que le rendement du four atteint environ 70%. c) les investissements nécessaires à la fabrication et à l'amortissement des équipements sont réduits, car le dispositif de l'inven tion ne comporte pas d'éléments tournants à l'intérieur du four, la quantité de matériaux réfractaires mis en oeuvre pour la fabrication des pièces mobiles est notablement plus faible, en comparaison avec les dispositifs connus, par suite des dimensions réduites du four; d) la qualité du verre trempé est amélioré, car au cours de son déplacement dans le four, le verre n'est au contact des supports durs que par ses tranches, et ses surfaces, étant donné quelles sont presque disposées verticalement dans l'empilage, ne sont presque pas affectées par l'effet de contact. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1. Procédé de trempe de feuilles de verre, par exemple des ébauches d'articles en verre, par réchauffage à la température de trempe pendant leur translation dans un four de réchauffage et par refroidissement consécutif brusque, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'avant réchauffage les ébauches sont placées sur tranche, en formant un empilage, en positions voisines de la verticale, et sont déplacées vers la source de chaleur pour étre séparées une par une de l'empilage au fur et à mesure du réchauffage pour refroidissement. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au cours du refroidissement rapide l'ébauche est courbée suivant la forme de l'article à confectionner. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 ou 2 comportant un four de réchauffage équipé de sources de chaleur,un dispositif pour le transport des ébauches pendant le réchauffage, et un dispositif pour le refroidissement du verre, ce dispositif étant caractérisé par le fait que les sources de chaleur sont disposées dans le four de réchauffage de façon à rayonner la chaleur vers les ébauches en rapprochant le dispositif de transport des ébauches comprenant u mécanisme pour la translation de l'empilage d'ébauches, un élément pour le maintien de l'empilage en position voisine de la verticale, et un dispositif assurant la liaison de cet élément avec le mécanisme de translation de l'empilage d'ébauches, et à la sortie du four de réchauffage est monté un mécanisme récepteur des ébauches réchauffées et les transmettant au dispositif de refroidissement. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait qu'à l'entrée du four de réchauffage est monté un élément assurant le complément périodique de l'empilage d'ébauches et qui est relié au mécanisme de translation de l'empilage. 5. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le mécanisme de translation de 11 empilage d'ébauches comporte une tige filetée. 6. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que l'élément maintenant l'empilage d'ébauches en position voisine de la verticale comporte un chassis avec des butées 8 sur lesquelle L'éSàu-- che extrême de l'empilage est appliquée. 7. Dispositif suivant la revendication 5 ou 6 caractérisé par le fait que l'élément assurant la liaison entre la tige filetée et le châssis est constitué par un écrou fendu ou écrou à deux pièces entourant la tige et qui est articulé au châssis. 8. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le mécanisme récepteur d'ébauches réchauffées comporte un élément d'appui s'abaissant sous le poids de l'ébauche et qui est relevé par l'aide de la commande 13. 9. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'élément assurant le complément périodiqued'empilage d'ébauches comporte un montant sur lequel l'ébauche extrême prend appui et qui est fixé sur une plaque 22 articulée sur l'écrou fendu enveloppant la tige filetée. 10. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le dispositif de refroidissement brusque du verre comporte une chambre à deux grilles parallèles entre elles et de longueurs différentes placées verticalement en laissant un intervalle et des buses réalisant un coussin d'air. 11. Dispositif suivant la revendication 10 pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que dans le dispositif de refroidissement brusque du verre l'intervalle des grilles est conformé selon l'article à confectionner. 12. Dispositif suivant la revendication 8 ou 11, caractérisé par le fait que l'élément d'appui du mécanisme récepteur des ébauches réchauffées peut assurer une translation également dans le sens horizontal.