Brevet FR2111988A1 — publié le 19720616

La présente invention se rapporte à un procédé pour la production continue de filaments de verre qui consiste à faire fondre du verre dans un creuset, à faire couler des filets de verre, sous la forme de cônes, au travers d'orifices situés dans une paroi alimentée en verre par ledit creuset, à disposer des éléments de refroidissement ou des écrans en relation d'échange de chaleur avec lesdits cônes afin de diminuer rapidement et uniformément leur température et à étirer lesdits cônes en filanents. La présence de ces écrans de refroidissement permet d'élargir la gamme des viscosités et de produire des fibres de verre à une température plus élevée qu'auparavant. Bien que les éléments échangeurs de chaleur ou les écrans mentionnés ci-dessus permettent d'augmenter considérablement l'efficacité de l'opération et la qualité du produit, leur utilisation s'est cependant heurtée à certaines difficultés. Gomme il sera expliqué plus en détail ci-après, la position et le réglage initial des écrans disposés entre les rangées d'orifices par lesquels s'écoule le verre doivent être exécutés avec soin car lesdits orifices qui se présentent sous la forme de pointes saillantes en platine risquent d'être endommagés, ce qui pourrait provoquer ce qu'on appelle une "inondation de la section des pointes" ayant pour conséquence que le verre se forme vers le haut et sur le côté des pointes et ne produit pas de filaments. De plus, les écrans de protection doivent être disposés avec soin pour assurer un échange de chaleur sensiblement égal entre toutes les pointes et les éléments voisins, afin que la réduction de la température soit à peu près uniforme et qu'ainsi le diamètre des filaments provenant des cônes soit, lui aussi, uniforme. On a constaté que lorsqu'on utilise les écrans, il se forme, du fait de la fusion et de l'écoulement des filets de verre, des dépôts qui s'accumulent sur ceux-ci. De ce fait, on est obligé, après une certaine période de temps, d'interrompre le fonctionnement de l'installation où se forment les filaments et d'êcarier,les écrans en les faisant basculer vers le bas afin de pouvoir enlever les dépôts qui s'y sont accumulés pour éviter que ces dépôts gênent la formation des filaments et l'abaissement uniforme de la température. Les écrans minces doivent ensuite être retais en place et ajustés de nouveau ce qui soulève les difficultés exposées ci-dessus au sujet du positionnement initial de ces écrans. En conséquence, l'un des buts de l'invention est de créer un procédé et des moyens perfectionnés pour la production de filaments qui évite les inconvénients précités et plus précisément qui permette de débarrasser les écrans sur place des déchets ou dépôts qui s'y sont formés. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comporte des étapes consistant à placer un milieu en relation d'échange de chaleur avec lesdits écrans, milieu dont la température est inférieure à celle de ces derniers, et ce ,afin d'enlever les dépôts accumulés sur lesdits 69 28486 2 2111988 écrans avant qu'ils gênent et interrompent la production des filaments. L'étape de nettoyage comprend avantageusement une projection sur les organes de refroidissement d'un fluide dont la température est basse par rapport à celle desdits organes et des dépôts qui s'y sont faits. 5 Lorsque le procédé de production des filaments de verre implique une éta pe au cours de laquelle on abaisse la température des organes de refroidissement à l'aide de moyens dans lesquels circule un fluide à température convenable, un autre mode de réalisation de l'invention prévoit une étape consistant à introduire, à certains intervalles, un fluide relativement froid dans lesdits 10 moyens de refroidissement après avoir arrêté la circulation du fluide qu'ils renferment. L'invention a également pour objet un appareil pour la production de filaments de verre selon ce procédé, du type comportant d'une part un creuset pour le verre en fusion pourvu de moyens de chauffage et présentant dans l'une 15 de ses parois des orifices par lesquels s'écoulent des filets de verre qui sont étirés en fins filaments et d'autre part, reliés à des éléments de refroidissement qui abaissent rapidement et uniformément la température desdits filets de verre, des moyens de refroidissement dans lesquels circule un fluide à basse température, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant 20 d'enlever les dépôts accumulés sur lesdits organes de refroidissement avant que ces dépôts n'interrompent la production, des moyens étant prévus pour introduire un fluide relativement froid, en relation d'échange de chaleur avec lesdits organes de refroidissement, lesdits moyens d'introduction comprenant un collecteur qui achemine ledit fluide à travers les moyens de refroidissement 25 au moment où lesdits dépôts doivent être enlevés. Selon l'invention, les dépôts se séparent des écrans par rupture desdits dépôts non sous l'effet de la pression du fluide refroidi, mais du fait de la différence de températures qui résulte du contact du fluide refroidi avec les écrans et les dépôts qui s'y sont produits. Plus précisément, une différence 30 dans le degré de contraction des dépôts et du métal des écrans est à la base de la séparation. Ainsi, le procédé selon l'invention élimine l'abaissement des écrans et leur nettoyage manuel, réalisant ainsi une économie de temps mort et de main d'oeuvre. Le procédé et l'appareil selon l'invention éliminent aussi les "va-35 riations de titres", c'est-à-dire, les variations de longueur par unité de poids des filaments qui résultent des irrégularités de diamètres de ces filaments lorsqu'on ne replace pas les écrans exactement dans leur position précé-dence après les avoir nettoyés. Comme il a été expliqué ci-dessus, ce procédé et cet appareil réduisent aussi l'inondation de la section de pointes en sup-40 primant les dommages causés auxdites pointes. 69 28486 3 2111988 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple en référence aux dessins annexés,dans lesquels : - la figure 1 est une vue latérale d'une installation de production de fi-5 laments de verre continus conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue latérale agrandie d'une paille de l'appareil représenté à la figure 1, montrant un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue de face partielle de l'appareil représenté à la figure 2 ; 10 - la figure 4 est une vue de dessous de l'appareil représenté à la figure 2, montrant la disposition générale du dispositif d'alimentation; - la figure 5 est une représentation schématique d'un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 illustre un troisième mode de réalisation selon l'invention; 15 et, - la figure 7 est une coupe d'une ailette utilisée dans le mode de réalisation de la figure 6. Comme on le voit notamment à la figure 1, l'installation comporte un creuset 10 qui comprend un dispositif d'alimentation 11 approvisionnant en verre fon-20 du les orifices d'une filière présentant des pointes destinées à produire des filaments 16. Les filaments 16 sont étirés vers un organe de rassemblement 17 qui les réunit et où un fluide d'apprêt leur est également appliqué, fluide qui provient d'un tube 18 relié à un réservoir, non représenté. Le brin 19 formé par les filaments rassemblés est enroulé par un bobinoir 20 sur un tube 22 mon-25 té sur une broche rotative 23 associée à un dispositif de guidage alternatif approprié 21. Le bobinoir 20 fournit la force d'étirement ou d'amincissement des fibres par suite de la rotation de la broche qui développe une tension dans chaque fibre sortant du dispositif d'alimentation 11. Comme le montre clairement les figures 2, 3 et 4, il est prévu un dispositif à écrans 26 qui comporte 30 un certain nombre d'écrans métalliques se présentant sous la forme d'ailettes 28 dont chacune s'étend suivant la largeur du dispositif d'alimentation 11, entre deux rangées de pointes 14, chaque paire adjacente de ces ailettes étant séparée par deux rangées de pointes. L'orientation des minces ailettes 28 le long de la partie inférieure du dispositif d'alimentation 11 dont les pointes 35 sont alignées entre elles, ressort clairement des figures 3 et 4, qui montrent que les pointes 14 et les cônes 12 que celles-ci émettent sont, en fait, divisées en paires de rangées transversales. Les ailettes 28 s'étendent à partir d'un cdlecteur longitudinal creux 29 disposé sur le côté du dispositif d'alimentation 11. De l'eau ou un autre agent de refroidissement circule dans le collec-40 teur 29 grâce à des moyens appropriés, tels que des tuyaux ou conduits 27. L'eau 69 28486 4 2111988 est introduite dans l'une des extrémités du collecteur et traverse le canal longitudinal 25 de celui-ci pour ressortir, un peu plus chaude, à son extrémité opposée, ayant été chauffée au passage par la chaleur des ailettes. Lorsque le dispositif d'alimentation 11 comporte plus de deux rangées de 5 pointes, comme c'est le cas dans le mode de réalisation représenté qui en comporte six, les ailettes peuvent avantageusement s'étendre transversalement sous le dispositif d'alimentation et être espacées par deux rangées de pointes, comme le montre la figure 4. Des ailettes ayant une épaisseur de l'ordre de 0,5 à 1,5 mm ont donné des résultats satisfaisants. Les orifices d'où émergent 10 les cônes de verre devant être étirés peuvent avoir un diamètre de l'ordre de 0,5 à 2mm, un diamètre de 1 mm étant représentatif des dimensions convenant à de nombreuses opérations de production. L'espace entre les rangées transversales de pointes dans lequel viennent se placer les ailettes pourrait être légèrement plus large que celui entre les rangées transversales restantes afin 15 de recevoir plus facilement les ailettes et, aussi, pour offrir une tolérance plus large pour le placement latéral de celles-ci. La hauteur des ailettes 28 est, de préférence, suffisante pour que, une fois en place, le bord supérieur de chacune d'elles soit légèrement au-dessus de la base des pointes auquel elle est associée, tandis que son bord inférieur s'abaisse au niveau du sommet 20 des cônes émis par les orifices des pointes. C'est ainsi, par exemple, que le bord supérieur des ailettes pourrait être à environ 0,8 mm au-dessus des bords inférieurs des pointes du dispositif d'alimentation sans pour autant être au contact de la face inférieure de celui-ci. En plaçant ainsi le bord supérieur des ailettes, il suffit, dans certains cas, pour protéger les cônes sur toute 25 la longueur que leur hauteur soit de l'ordre de 9,5 mm. On voit donc qu'avec les dimensions mentionnées, en ce qui concerne les orifices et les écrans eux-mêmes, que la manipulation, le réglage et la mise en place pour obtenir des fibres ayant une excellente uniformité est une tâche longue et méticuleuse qui doit être répétée un très grand nombre de fois lorsqu'il est nécessaire d'en-30 lever les ailettes pour les nettoyer à la main. De plus, les dimensions des ailettes sont telles qu'elles exigent beaucoup de soin pour être nettoyées à la main sans les plier ou les endommager mécaniquement d'une autre manière. L'invention décrite ci-après évite les risques de dommage et de non uniformité du diamètre des fibres auxquels on était exposé auparavant. 35 Pour faciliter l'installation d'un dispositif de protection sur le dispo sitif d'alimentation, l'invention a pour objet un dispositif de montage permettant des réglages de position appropriés. Comme on le voit clairement sur les figures 2, 3 et 4, le dispositif de montage comprend un support conçu pour être fixé sur le côté de la chemise 15 du creuset 10. Le support 30 est fixé sur le 40 côté de la chemise par une vis 31 et est plus rigidement fixé en position par 69 28486 5 2111988 une seconde vis perpendiculaire 35 vissée dans le fond de la chemise. Un arbre de support rotatif 32 est maintenu parallèle à l'axe longitudinal du dispositif d'alimentation 11 par deux colliers 36 et 38, figure 4. L'arbre de support comporte une partie filetée 33 se vissant dans une partie taraudée du collier 5 36 pour permettre le déplacement longitudinal de l'arbre. Une extrémité carrée 34 de l'arbre 32 permet d'y fixer une manivelle pour le réglage axial. Le collecteur 29 du dispositif de protection est monté sur une surface 46 prévue sur un support basculant 42 qui, de son côté, est associé de façon réglable au support 40 monté sur l'arbre 32 entre les colliers 36 et 38. Le 10 support 40 est maintenu en position le long de l'arbre 32 par deux colliers de réglage 39 dont chacun est fixé à un arbre au moyen d'une vis. Le support 40 permet d'élever et d'abaisser les ailettes 28 autour de l'arbre 32 comme pivot par réglage des vis 44 s'étendant perpendiculairement à travers deux bras 43 vers la face inférieure du support de montage, sur le côté de l'arbre 32 op-15 posé à celui sur lequel les ailettes 28 sont placées. On voit que grâce à cette disposition, les ailettes peuvent être réglées longitudinalement et transversalement par rapport aux pointes du dispositif d'alimentation et peuvent aussi être réglées horizontalement suivant la largeur et la longueur de ce dernier. 20 La présence des écrans stabilise les cônes à partir desquels sont étirées les fibres de verre de deux façons, notamment : (1) en réglant l'absorption de la chaleur par le verre sortant de la pointe du dispositif d'alimentation et, ainsi, en conférant à celui-ci une viscosité qui favorise sa stabilité dans la plage de formation des filaments et (2) en réduisant les effets aléatoires des 25 ' tourbillons d'air autour des cônes, tourbillons qui peuvent résulter à la fois des différences de températures et des mouvements du verre. Toutefois, les substances volatiles formées au cours de la fusion et s'échappant des courants de verre ont tendance à s'accumuler à la surface des ailettes, gênant ainsi leurs propriétés de réduction de la température, et, en même temps, gênant mécanique-30 ment l'étirage des filaments de verre. Les ailettes de protection antérieures devaient être nettoyées à la main après avoir tiré le dispositif de protection vers le bas à travers le support de montage décrit ci-dessus nécessitant l'interruption de la production des filaments , provoquant ainsi des temps morts, ainsi que des frais de main d'oeuvre pour l'exécution des opérations de netto-35 yage manuelles sur les minces écrans.Sur certaines installations de production de filaments, il est nécessaire de procéder à ce nettoyage environ toutes les huit heures. La présente invention se rapporte à un procédé et à des moyens pour - nettoyer les déchets précipités ou accumulés à la surface d'un organe en gé-40 néxal, et au nettoyage sur place des déchets accumulés ou précipités sur les 69 28486 6 2111988 ailettes de protection associées à un dispositif d'alimentation, dans une installation de production de filaments d'une matière amollissable par la chaleur en particulier. Un premier mode de réalisation de ce procédé est représenté sur les figures 2 et 3. Les ailettes 28 et,partant,les déchets accumulés sur celles-5 ci sont à une température extrêmement élevée. On a découvert qu'en dirigeant un fluide de refroidissement en relation de transfert de chaleur avec les ailettes 28, il se produit une contraction qui entraîne le détachement des déchets accumulés sur les ailettes. La projection s'accomplit sur les figures 2 et 3 au moyen d'un dispositif à jets 51 raccordé àbne alimentation 52 en fluide de refroi-10 dissement. Le terme "fluide" utilisé ci-contre entend comprendre aussi bien les liquides que les gaz. C'est ainsi, par exemple, que dans le cas de la formation de fibres de verre, le fluide d'arrosage 50 peut être constitué par de l'eau à la température ambiante, eau qui est froide par rapport à la température très élevée des ailettes 28. En arrosant la face inférieure des ailettes 15 avec de l'eau, comme représenté sur les figures 2 et 3, il en résulte un refroidissement des ailettes 28 qui a pour résultat de rompre les dépôts formés sur ces dernières. Le détachement des dépôts formés sur les ailettes, en utilisant de l'eau comme fluide de refroidissement n'est pas influencé par la pression de l'eau mais plutôt par la différence de températures au moment où l'eau 20 vient au contact des ailettes et des dépôts qui y sont accumulés. En d'autres termes, c'est la différence entre le degré de contraction du dépôt et celui du métal des ailettes qui semble être à la base du détachement des dépôts formés sur les ailettes. A ce propos, il est à noter que cette action est meilleure quand les ailettes sont faites d'une matière ayant un grand coefficient de di-25 latation, par exemple,en argent. En variante du mode de réalisation représenté sur les figures 2 et 3, d'autres liquides ou gaz refroidis peuvent être utilisés à condition de pouvoir être dirigés en relation d'échange de chaleur avec les ailettes 28 en une quantité suffisante pour que les dépôts se détachent desdites ailettes. Selon une 30 autre variante, il est à noter que d'autres agents refroidis, tels que des blocs de glace carbonique pourraient être pressés contre les parties des ailettes 28 s'avançant d'entre les filaments 16 afin de produire la chute de température nécessaire pour les dépôts et les ailettes. En effet, le procédé et les moyens décrits ci-dessus visent à produire une 35 contraction composite affectant les ailettes 28 et les dépôts accumulés sur celles-ci, afin de provoquer une séparation entre ces dépôts et les ailettes du fait que les premiers ont un coefficient de dilatation différent des secondes et, par conséquent,'se contractent différemment. Il est à noter que le procédé et les moyens prévus selon l'invention n'im-40 posent pas une interruption dans la production des filaments de verre ou de tout 69 28486 7 2111988 autre fabrication où un organe chauffé peut être utilisé. Ce procédé et ces moyens éliminent l'abaissement du dispositif d'ailettes et le nettoyage de celui-ci à la main, ce qui représente une économie de temps mort et de travail. De plus, ce procédé et ces moyens éliminent aussi les "écarts de titres", c'est-5 à-dire, du poids des filaments pour une longueur donnée, écarts qui peuvent résulter de ce que le diamètre des filaments change si l'on ne replace pas les ailettes exactement dans la même position qu'avant le nettoyage. En outre, on élimine aussi "l'inondation de la section de pointes" puisqu'on n'abaisse pas les ailettes pour les nettoyer et que l'on n'a pas à les remettre en place. 10 II est schématisé à la figure 5, un procédé et des moyens correspondant à un second mode de réalisation de l'invention dans lequel les éléments semblables à ceux représentés aux figures 1 à 4 sont désignés par les mêmes références. On voit ainsi que des ailettes 28 sont montées en relation d'échange de chaleur avec un collecteur 29 qui est normalement alimenté par des conduits 27 15 avec de l'eau ou un autre fluide de refroidissement par le système de refroidissement normal 70 au moyen d'une pompe 71. Une alimentation en fluide de refroidissement 80 pourvue d'un dispositif de pompage 81 peut être sélectivement reliée au conduit 27 par des soupapes à deux voies 61 et 62. Une source d'énergie électrique 63 alimente les pompes 71 et 81 ainsi que les électro-aimants 61a et 20 62a associés respectivement aux soupapes 61 et 62. Pendant le fonctionnement normal, les soupapes 61 et 62 sont placées de façon que le liquide circule dans le système de refroidissement normal 70 par les conduits 27 et le collecteur 29. A cette fin, l'inverseur 64 est placé sur le contact 65 pour alimenter la pompe 71. Lorsque, après une certaine période 25 de fonctionnement, par exemple, après huit heures ou après une accumulation prédéterminée de déchets sur les ailettes 28, on désire nettoyer ces dernières, on place l'inverseur 64 sur le contact 66 ( comme esquissé en tirets sur la figure 5) pour mettre en marche le cycle de nettoyage. Quand l'inverseur 64 quitte le contact 65, la pompe 71 cesse de fonctionner et dès que ledit inverseur 64 30 vient se placer sur le contact 66, les électro-aimants 61a^ et 62êl sont excités et déplacent les soupapes à une position où la circulation est arrêtée à travers la pompe 71 et est établie de la pompe 81 et de l'alimentation en fluide de refroidissement 80 à travers les conduits 27 vers le collecteur 29 afin d'abaisser la température des ailettes 28. Dans ce cas, le fluide refroidi doit 35 être sensiblement plus froid que le fluide circulant normalement dans le système de refroidissement 70 puisque le transfert de chaleur entre le collecteur 29 et les ailettes 28 est moins efficace que celui qui résulte d'une projection directe de fluide contre la surface des ailettes 28. Bien que n'importe quel fluide puisse être utilisé s'il est suffisamment refroidi, il peut être avanta-40 geux d'utiliser un gaz refroidi, tel que le gaz carbonique ou un gaz de réfri 69 28486 8 2111988 gération qui se dilate à travers l'une des soupapes 61 ou 62 dans le collecteur 29 lequel opère alors comme un système de réfrigération. Quel que soit le fluide ou l'agent de refroidissement utilisé, il doit être à une température suffisamment basse pour provoquer une chute de température sensible dans 5 les ailettes 28 ou pour provoquer une contraction de ces dernières permettant aux substances accumulées d'être détachées par le processus de contraction. Quand on désire rétablir le fonctionnement normal, on déplace la lame mobile du commutateur 64 du contact 66 pour la replacer sur le contact 65. Ceci désexcite les électro-aimants 61a et 62a, permettant ainsi aux soupapes .61 et 10 62 d'interrompre la circulation du fluide de refroidissement provenant de l'alimentation 80 en rétablissant la circulation dans le système de refroidissement normal 70. La figure 6 est une vue latérale d'une autre unité pouvant être utilisée sur l'installation représentée à la figure 5 où le collecteur comprend une pre-15 mière section 29 et une seconde section 29ji ayant respectivement des conduits 25 et 25a. Les deux collecteurs sont reliés par un certain nombre d'ailettes creuses 28a dont la section est représentée à la figure 7. Ainsi, un liquide refroidi peut être introduit périodiquement dans le conduit 25 de façon à traverser les ailettes creuses 28a pour retourner à sa source par le conduit 25ji 20 formé dans le collecteur 29a. Ceci augmente considérablement l'efficacité d'un agent de refroidissement en circulation pour provoquer une contraction des déchets accumulés à la surface des ailettes 28a.. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples représentés et décrits sans sortir,pour autant,du cadre de l'inven-25 tion. C'est ainsi, par exemple, qu'une ailette creuse 28ji pourrait facilement être utilisée dans l'installation représentée à la figure 5 dans laquelle le fluide refroidi ne traverse pas toute l'ailette creuse 28ji, mais seulement le conduit 25 formé dans le collecteur 29 et remplit l'ailette 28a pour un refroidissement plus rapide par circulation du fluide. Ici encore, il est envi-30 sagé dans l'installation représentée sur les figures 5, 6 et 7, que le fluide refroidi puisse être soit un gaz, soit un liquide, un exemple de gaz étant le gaz carbonique, tandis qu'un exemple de liquide comprend l'eau refroidie à une température nettement plus basse que celle de l'eau utilisée dans le système de refroidissement normal. 69 28486 9 2111988 REVENDICATIONS 1. Procédé pour la production continue de filaments de verre, qui consiste à faire fondre du verre dans un creuset, à faire couler des filets de verre, sous la forme de cônes, au travers d'orifices situés dans une paroi alimentée en 5 verre par ledit creuset, à disposer des éléments de refroidissement en relation d'échange de chaleur avec lesdits cônes afin de diminuer rapidement ét uniformément leur température, à abaisser la température de ces éléments de refroidissement à l'aide de moyens de refroidissement dans lesquels circule un fluide, et à étirer lesdits cônes en filaments, caractérisé en ce que l'on introduit, 1U à certains intervalles, dans les moyens de refroidissement, un fluide relativement froid après avoir interrompu la circulation du fluide de refroidissement ordinaire. 2. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, du type comportant d'une part un creuset pour le verre en fusion pourvu de 15 moyens de chauffage et présentant dans l'une de ses parois des orifices par lesquels s'écoulent des filets de verre qui sont étires en fins filaments, et d'autre part, reliés à des éléments de refroidissement qui abaissent rapidement et uniformément la température desdits filets de verre, des moyens de refroidissement dans lesquels circule un fluide à basse température, caractérisé en 20 ce qu'il comporte des moyens permettant d'enlever les dépôts accumulés sur lesdits éléments de refroidissement avant que ces dépôts n'interrompent la production, des moyens étant prévus pour introduire un fluide relativement froid, en relation d'échange de chaleur avec lesdits éléments de refroidissement, lesdits moyens d'introduction comprenant un collecteur qui achemine 25 ledit fluide à travers les moyens de refroidissement au moment où lesdits dépôts doivent être enlevés.