Brevet FR2080752A1 — publié le 19711119

La présente invention concerne de façon générale la fabrication du verre plat par le procédé de flottation, et plus particulièrement un procédé et un appareil perfectionnés destinés à supporter de l'extérieur et de façon réglable un dispositif de 5 protection parcouru par de l'eau et placé dans un four. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 083 551 décrit un type d'appareil de fabrication de verre flotté. Ce brevet explique que la fabrication du verre plat par le procédé par flottation implique la distribution de verre fondu avec un débit contrôlé sur 10 un bain de métal fondu dont la densité est supérieure à celle du verre (par exemple de l'étain ou des alliages d'étain)} selon ce procédé, on fait ensuite avancer le verre à la surface du bain dans des conditions physiques et thermiques qui assurent qu'une couche de verre fondu s'établit sur le bain, que le verre de la 15 couche peut s'étaler latéralement de manière à développer à la surface du bain une masse flottante de verre fondu d'épaisseur stable, et que la masse flottante formant un ruban avance de façon continue le long du bain et est suffisamment refroidie au cours de son avance pour qu'on puisse la prélever du bain sans 20 l'endommager à l'aide d'un dispositif de transport mécanique. Au-dessus du bain de flottation de métal fondu, il existe une chambre d'expansion fermée qui contient l'atmosphère dite de flottation. Il s'agit en général d'une atmosphère de gaz non—oxydant (habituellement un mélange de gaz telq^ue l'azote et l'hydrogène) 25 maintenu à une pression suffisante pour empêcher une contamination par fuite dans la chambre d'expansion. Un tel appareil produit un ruban terminé dont l'épaisseur est pratiquement la même que l'épaisseur d'équilibre ou stable de la masse flottante, mais on peut fabriquer un ruban plus fin en 30 augmentant la vitesse du dispositif de transport mécanique qui retire le ruban du bain fondu, cette disposition augmentant la traction exercée sur la masse de verre et diminuant l'épaisseur stable au cours de l'avance le long du bain. Pour que la mise en oeuvre du procédé de flottation donne 35 satisfaction en cours de fonctionnement, on constate qu'il est souhaitable de guider ou diriger le ruban lorsqu'il se déplace le long du bain. On réalise cette opération en plaçant plusieurs dispositifs protecteurs le long d'un bord du ruban. Par exemple, chaque dispositif protecteur comprend un tronçon continu de tube BAD ORIGINAL 71 06277 2 2080752 replié sur lui-même en formant une sorte d'épingle à cheveux insérée dans une paroi latérale de l'armature qui contient le bain et qui le supporte horizontalement. L'extrémité fermée ou segment de refroidissement est replié de façon que, à l'état normal, il soit 5 immergé dans le bain de métal fondu et que les côtés traversent la paroi latérale de la cuve en formant des branches d'entrée et de sortie d'un liquide de refroidissement circulant dans le tube. Les courants de convexion créés dans le bain de métal fondu par le refroidissement dû au dispositif protecteur ont tendance à at-10 tirer le ruban vers le dispositif protecteur, et à déplacer latéralement le ruban flottant de verre dont un des côtés peut se déplacer le long du bain au contact du dispositif protecteur ou d'un autre dispositif de guidage de bord. Le cas échéant, on peut disposer des dispositifs protecteurs dans le bain de part et d'autre 15 du ruban de verre, en utilisant le même effet pour diriger le ruban entre eux. Dans la technique antérieure, on a maintenu les dispositifs protecteurs en position de travail par rapport au bain de métal fondu à l'aide d'un dispositif de support et de montage réglable 20 verticalement et placé dans la cuve. Ainsi, on utilise de façon classique des trépieds ordinaires de plombier reposant sur le sol voisin, pour supporter l'extrémité externe de dispositifs protecteurs à eau et pour maintenir leurs parties de refroidissement en position de travail dans le métal fondu. Le brevet des Etats-Unis 25 d'Amérique n° 3 223 503 décrit et représente un autre dispositif destiné à cet effet. Cependant, lorsqu'on utilise des dispositifs de la technique antérieure, on ne dispose que d'un réglage horizontal limité au mieux à une avance et un retrait des dispositifs protecteurs en 30 direction axiale. Ainsi, ces dispositifs présentent des inconvénients car, une fois mis en place, leur réglage longitudinal dans le bain n'est pas possible, et il est souhaitable d'avoir dans une certaine mesure un tel réglage pour compenser les inégalités du guidage le long du bain. 35 • La présente invention concerne un dispositif de montage et de support qui permet un réglage latéral aussi bien que vertical et axial du dispositif protecteur, ce qui donne une souplesse améliorée pour le réglage des effets de courant de convexion dans le métal fondu, et facilite la mise en place et le retrait des dispo 71 06277 3 2080752 sitifs de protection. Plus précisément, l'invention concerne donc un appareil de montage et de support permettant le réglage horizontal du dispositif protecteur le long de la cuve. Il est facile à régler dans 5 les trois directions perpendiculaires et on peut le verrouiller dans une position quelconque choisie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressort iront mieux ae la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés sur lesquels : 10 La figure 1 est une coupe longitudinale et verticale d'un dispositif classique de fabrication de verre flotté amélioré selon 1'invention. La figure 2 est une vue partielle en plan de l'apparei la figure 1, avec arrachement de la chambre d'expansion, 15 La figure 3 est une vue en plan partielle agrandie d'un dispositif protecteur de la figure 2. La figure 4 est une coupe verticale suivant la ligne 4-4 ae la figure 3 ; et La figure 5 est une élévation agrandie de I!appareil, en 20 coupe partielle, suivant la ligne 5-5 de la figure 3. L'invention concerne un appareil de fabrication de verre flotté, qui comprend une cuve contenant un bain de rr.étal fondu sur lequel flotte le verre sous forme a1 un r\;rnn une cnambre fermée placée au-dessus de la cuve et délimitée par un t ;.it -vrant 25 des parois latérales distantes et un dispositif protecteur comportant des branches distantes passant à travers des parois latérales et reliées par une partie destinée à être immergée dans le bain de métal fondu le long du ruban de verre, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de support du dispositif protecteur externe à 30 la cuve et comprenant un premier organe horizontal de support de longueur réglable, dépassant de la paroi latérale et destiné à mettre en position axiale le dispositif protecteur, un dispositif destiné à fixer l'organe horizontal en position axiale choisie, un organe vertical de longueur réglable porté par 1'organe horizon-35 tal et destiné à faire pivoter verticalemènt le dispositif protecteur autour de son point de passage dans la paroi latérale, par élévation ou abaissement du point externe de support des branches, un dispositif destiné à fixer l'organe vertical en position choi-siè, un second organe horizontal fixé à l'organe vertical,pratique- « BAD ORIGINAL 71 06277 4 2080752 ment parallèle à la cuve et comportant un dispositif destiné à porter de façon réglable les branches distantes, le second organe horizontal ayant une longueur suffisante pour permettre de porter les branches distantes à des positions latérales choisies 5 pour faire pivoter longitudinalement les dispositifs protecteurs à eau autour de son point de passage dans la paroi latérale, et comprenant un dispositif destiné à fixer les branches en position choisie sur le second organe horizontal de manière à permettre ainsi un réglage de la position du dispositif protecteur suivant 10 les trois dimensions. Les figures 1 et 2 représentent une machine classique à verre flotté analogue à celle que décrit le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 083 551 précité. Dans l'appareil, le verre fondu 10 sort de 1'avant-corps 11 d'un four de fusion de verre par une 15 lèvre de coulée 12, en quantité réglée et commandée par un registre 13 et une porte d'ouvréau 14. Le verre 10 coule de la lèvre 12 sur un bain de métal fondu 15 (qui peut être de l'étain ou un alliage d'étain) contenu dans une cuve 16 de manière à former une masse flottante de verre fondu indiquée par la référence 17 et qui 20 forme une couche flottante d'épaisseur stable 18. Au-dessus du bain 15, une paroi d'entrée 20, une paroi de sortie 21, les^arois latérales 22 et un toit 23 délimitent une chambre d'expansion fermée 19 qui,avec le prolongement 24, forment un ensemble destiné à contenir l'atmosphère protectrice de flottation 25 (il s'agit habituellement d'un mélange d'azote et d'hydrogène) qui est inerte à la fois pour le métal fondu du bain et pour le verre, et qui empêche leur contamination par déplacement de l'oxygène ou d'autres gaz réactifs. Pour remplacer le gaz qui s'échappe et maintenir l'intégrité de l'atmosphère de la chambre d'expansion, on 30 alimente continuellement celle-ci à partir d'une réserve par un distributeur principal 25 comportant des dérivations 26 alimentant plusieurs conduites 27 d'alimentation de la cuve. Dans la cuve 16 se produit un refroidissement progressif commandé du verre lorsqu'il se déplace sur le bain 15 vers l'ex-35 trémité d'évacuation. La couche stable ou d'équilibre 18 durcit en formant le ruban final 28 suffisamment refroidi pour avoir une rigidité qui permet son transfert à une galerie de recuis s on voisine (non représentée) à l'aide d'un dispositif mécanique, sans détérioration des surfaces. On a représenté sur la figure 1 un tel dispo 71 06277 5 2080752 sitif mécanique convenable par une série de rouleaux de support distants 29, 30 et 31 et un rouleau supérieur 32. Un dispositif classique peut entraîner l'un quelconque ou la totalité des rouleaux et ils coopèrent pour exercer sur le ruban de verre une 5 traction suffisante pour le faire avancer le long du bain. On peut obtenir un ruban dont l'épaisseur est inférieure à l'épaisseur d'équilibre en augmentant la vitesse des rouleaux 29 à 32, ce qui modifie l'effort de traction et réduit l'épaisseur stable de la masse 18 de verre fondu. 10 les figures 2 à 4 représentent les.dispositifs protecteurs 33 placés à intervalles réguliers le long de la cuve 16. Chaque dispositif comprend un tronçon de tube en forme d'épingle à cheveux dont l'extrémité fermée est repliée vers le bas de façon à former à peu près un angle droit avec les organes latéraux, en 15 formant un ïï. Un fluide absorbant la chaleur (qui peut être de l'eau ou d'autres liquidés convenables) passe d'une réserve à une conduite souple 34 reliée en 35 à une canalisation d'entrée 36 du dispositif protecteur, s'écoule dans la branche d'entrée vers la partie 37 en U qui agit comme un échangeur de chaleur de refroidis-20 sement du métal fondu, puis sort par une branche 38 de sortie reliée en 39 à une conduite souple 40 de retour. Le cas échéant, on peut inverser le sens d'écoulement en commutant les conduites 34 et 40. On peut réaliser le tube lui-même en toute matière ré-fractaire convenable, par.exemple en acier inoxydable. 25 L'importance de la force latérale exercée sur le ruban de verre dépend de l'importance du refroidissement localisé dans le bain et de l'emplacement relatif de la zone refroidie par rapport à la couche de verre 17. En augmentant le refroidissement, on peut accroître la force latérale localisée et inversement, en diminuant 30 le refroidissement, on diminue cette force. On peut modifier le refroidissement en élevant ou abaissant la partie 37 en U du dispositif 33 dans le bain 15 de manière à modifier la zone d'échange thermique, et en conséquence, l'importance du transfert de chaleur entre la partie du tube et le métal 35 fondu. Ce réglage varie entre un effet minimal lorsque la partie 37 se trouve juste au-dessus du bain et un effet maximal lorsque cette même partie est totalement immergée dans le métal fondu. Evidemment, comme on le verra plus loin, le montage du dispositif protecteur est tel qu'on peut élever la partie 37 bien au-dessus 71 06277 6 2080752 du métal fondu de façon qu'elle ne puisse pas empêcher le déplacement en aval du bain d'objets étrangers. On peut aussi obtenir une variation en modifiant la quantité et la température du fluide de refroidissement qui circule dans le dispositif protecteur. 5 Cependant, ce procédé présente des inconvénients car , pour les faibles débits,, le fluide de refroidissement peut subir une surchauffe et former de la vapeur indésirable dans le dispositif. Comme les courants de convexion localisés dans le bain, qui proviennent du refroidissement assuré par le dispositif^protec-10 teur, donnent à la couche de verre une force latérale qui est très faible dans le sens longitudinal, il est très souhaitable de réaliser -on certain réglage dans cette direction, ainsi que transversalement et verticalement. Une telle disposition améliore la souplesse de la commande de direction de la couche de verre qui avan-15 ce. Avec les dispositifs de la technique antérieure, et notamment celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 223 503 précité, on peut régler le dispositif protecteur en le faisant pénétrer ou en le faisant sortir suivant son axe longitudinal 20 ou en le déplaçant verticalement, mais il n'est pas possible de le régler dans le sens horizontal, le lcng du bain. L'invention concerne un dispositif de support amélioré fixé à l'armature de la cuve et supporté par celle-ci, et ce dispositif permet le déplacement horizontal par pivotement du dispositif pro-25 tecteur, en plus du réglage axial horizontal et du réglage pivotant vertical. A cette fin, l'ensemble de base de l'invention comprend deux dispositifs de réglage horizontaux et un vertical (figures 3 à 5). On règle horizontalement 1'ens.emble en l'éloignant ou en le rappro- 30 chant d'une paroi 41 de la cuve à l'aide d'une tuyauterie téles- copique 42 montée extérieurement en porte-à-faux et qu'on peut maintenir de façon fixe en toute position voulue dans un second organe 43 en porte-à-faux à l'aide d'une vis d'arrêt 44 à ailettes 45 qui prend iippui sur un écrou/fixé au-dessus d'un trou (non repré-35 sente) de l'organe 43 et sur l'organe 42. L'organe 43 en porte-îi-faux est vissé à un raccord coopérant 46 qu'on peut fixer à une paroi latérale 47 du boîtier par soudure ou à l'aide d'une plaque rigide 48 et de boulons 49, et ce dispositif constitue le support de montage de l'ensemble de l'invention. 71 06277 7 2080752 L'extrémité externe de l'organe télescopique 42 est soudée ou fixée autrement de façon permanente à un manchon 50 com-tant une vis d'arrêt 51 à ailettes qui prend appui sur un écrou 52 fixé au-dessus d'un trou non représenté du manchon 50 et sur 5 un organe télescopique 53 tourné vers le haut ; le réglage de ce dernier,tel que décrit plus loin^assure la mise en position verticale par pivotement de la partie 37 de refroidissement en U. Dans le mode de réalisation représenté de l'invention, les branches distantes d'entrée et de sortie du dispositif protecteur 10 se trouvent entre une plaque 54 et un organe 55 porté par l'organe 53. Un dispositif de serrage, par exemple un boulon 56 prenant appui sur un écrou 57 .(fixé à la plaque 54) porte une plaque pivotante 58 d ancrage à son extrémité inférieure. L'organe 5" ii est parallfeji à la paroi de la cuve et qui est soudé ou fixé 15 trement à l'organe vertical 53, a une section en forme de ce. -dont la partie ouverte est en partie fermée par des ailes y forment une fente 59 le long de cet,organe. Cette fente permet /- / le coulisserrent libre du boulon 5ô/de la plaque 58 le long de lu fente lorsqu'on desserre le boulon, tout en formant une face supé-20 rieure contre laquelle peut porter la plaque 58 lorsqu'on serre ?e boulon 56. Comme le montrent let 3 et 4, les branches 36 et 38 passent par des orifices 60 cit: iô. ^ . la érale 41 et la partie interne de chacun de ceux-ci est notablement p.'us gr que les 25 branches et permet le pivotement libre autour d'orificet: ..r centriques 61 de la plaque latérale 47 du boîtier. Une p^ucu 'T de retenue est concentrique à chaque orifice 61 et un ioint s y..-convenable 63 empêche les fuites de l'air extérieur dans la chacu^-e ou les fuites de l'atmosphère de flottation vers l'extérieur. Cha-30 que joint comprend un soufflet 64 qui absorbe les dilatations et les contractions axiales des branches 36 et 38 et permet le pivotement de celles-ci. Chaque orifice 60 comporte un revêtement 65 de retenue qui peut être conique et qui traverse la paroi latérale 41, cette disposition permettant de réduire les pertes de chaleur 35 et le gauchissement du boîtier. Les branches 36 et 38, sans affec- -ter notablement l'étanchéité due au soufflet 64, peuvent couliaaer axialement pour assurer le réglage du dispositif protecteur par pénétration ou retrait de la cuve. BAD ORIGINAL 71 06277 8 2080752 On peut facilement régler latéralement le long de l'organe 55 l'emplacement des extrémités externes des branches 3b et 38, tout en conservant les possibilités de pivotement des branches du dispositif 33 pour modifier l'emplacement de la partie 37 de re-5 froidissement le long de la cuve. Ainsi, il est clair que l'invention assure une souplesse améliorée pour la mise en place du dispositif protecteur dans le bain, car elle permet le réglage par pivotement le long du bain et ne comprend qu'un nombre minimal de dispositifs de serrage ; l'ensemble est donc très souhaitable 10 en ce qui concerne la commodité de manoeuvre et la souplesse totale du réglage, de la mise en place et du démontage. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra appor-t=r toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs 15 sans pour autant sortir du cadre de ladite invention, qui est défini dans les revendications annexées. 71 06277 9 2080752 REVENDICATIONS 1. Appareil de fabrication de verre flotté, du type qui comprend une cuve contenait un bain de métal fondu sur lequel flotte le verre sous forme de ruban, une chambre fermée placée 5 au-dessus de la cuve et délimitée par un toit recouvrant des parois latérales distantes, et un dispositif protecteur comportant des branches traversant les parois latérales de la cuve et reliées à une partie destinée à être immergée dans le bain de métal fondu au bord du ruban de verre, ledit appareil étant caractérisé en ce 10 qu'il comprend un dispositif de support du dispositif protecteur, externe à la cuve et comprenant un premier organe horizontal de support de longueur réglable dépassant de la paroi latérale et destiné à mettre en place axialement le dispositif protecteur, un dispositif destiné à fixer l'organe horizontal en position axiale 15 choisie, un organe vertical de longueur réglable porté par l'organe horizontal et destiné à faire pivoter verticalement le dispositif protecteur autour de son point de passage à travers la paroi latérale, par élévation ou abaissement du point externe de support aes branches, un dispositif destiné à fixer, l'organe vertical en 20 position choisie, un second organe horizontal fixé à l'organe vertical, sensiblement parallèle à la cuve et comportant un dispositif destiné à porter de façon réglable les branches distantes, le second dispositif horizontal ayant une longueur suffisante pour permettre le support des branches distantes dans des positions la-25 térales choisies de façon à faire pivoter longitudinalement le dispositif protecteur autour de son point de passage à travers la paroi latérale, et comprenant un dispositif destiné à fixer les branches en position choisie le long du second organe horizontal de manière à permettre le réglage tridimensionnel de la position du dis-30 positif protecteur. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif destiné à porter de façon réglable les branches distantes comprend un organe supérieur horizontal placé au-dessus du second organe horizontal et parallèlement à celui-ci, les branches 35 distantes se logeant entre les organes parallèles horizontaux. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le second organe horizontal a une forme de canal comportant des ailes tournées vers l'intérieur et dépassant de ces flasques en formant une fente supérieure longitudinale, l'organe 71 06277 10 2080752 supérieur horizontal est une plaque plane comportant un orifice, et le dispositif destiné à fixer les branches en position fixe comprend une plaque pivotante susceptible de coulisser dans le second organe horizontal, un boulon fixé à la plaque pivotante 5 et dépassant au-dessus de la fente et de l'orifice de l'organe horizontal supérieur, et un écrou de verrouillage porté par l'organe horizontal supérieur et coopérant avec le boulon. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier organe horizontal et l'organe 10 vertical de longueur réglable comprennent une partie interne tubulaire logée de façon télescopique dans une partie externe tubulaire, chacun des dispositifs de fixation de position comprenant un écrou concentrique à un orifice de la partie externe tubulaire et un boulon vissé dans 1'écrou et prenant appui, une fois serré, 15 contre la partie interne de manière à fixer les positions relatives des parties télescopiques.