Brevet FR2123096A1 — publié le 19720908

La présente invention se réfère à la fabrication de verre en feuille par flottage du verre sur un bain de métal fondu entre des éléments mobiles de guidage souples continus, notamment en métal, tendus entre leurs dispositifs d'alimentation, placés dans 5 la zone amont du four, et la zone aval du ruban de verre. Un tel mode de fabrication a fait l'objet du brevet français N°l.378.839 déposé le 16 avril 1963 au nom de la Compagnie de Saint-Gobain et de ses additions N°86.221 déposée le 1er avril 1964, N° 86.222 déposée le 2 avril 1964 et plus particulièrement 10 N° 86.817 déposée le 17 juillet 1964, N° 87.798 déposée le 23 avril 1965 et N° 91.543 déposée le 8 décembre 1966, dans lesquelles les éléments de guidage contribuent à l'élaboration du ruban à partir de la masse de verre déversée sur le bain métallique. L'invention a pour objet un perfectionnement à ce dernier 15 mode de fabrication du verre en feuille qui est caractérisé en ce que l'on porte les éléments de guidage avant leur amenée en contact avec le verre, à une température supérieure à une valeur comprise entre 550 et 600°C et, de préférence, au moins égale à 700°C. 20 II a été constaté par la Demanderesse que ce perfectionnement permettait, surtout avec des vitesses d'extraction du ruban au moins égales à 5 m par minute, de régulariser l'élaboration du ruban et par conséquent d'éviter les déformations de surface et de diminuer considérablement les risques de déchirure de la feuille 25 ou de rupture des éléments de guidage. Ces effets avantageux paraissent dûs au fait que les éléments de guidage possèdent alors une mouillabilité élevée par le verre aux températures généralement de l'ordre de 1000°C que., possède ce verre au moment où il est introduit dans le bain métallique; ceci améliore l'enverrage 30 et régularise l'enrobage des fils dans le verre. Ces effets sont particulièrement sensibles lorsque le ruban fabriqué est de faible épaisseur. Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse les éléments de guidage sont chauffés par effet Joule, le courant 35 circulant par l'intermédiaire du verre entre des organes conducteurs placés en contact avec lesdits éléments en amont de leur entrée dans le four et la masse du bain de métal. Ce chauffage par effet Joule peut également être réalisé sur une première partie de la longueur des éléments de guidage, le 70 46155 maintien de la température desdits éléments avant leur introduction dans le four ou même un complément de chauffage pouvant être assuré par leur passage dans des éléments chauffants d'une autre nature. 5 L'invention a également pour objet des dispositifs propres à introduire le courant électrique dans les éléments de guidage ainsi qu'à donner à ces derniers la direction voulue avant leur amenée dans le bain„ De tels dispositifs sont décrits ci-après, à titre d'exemples 10 non limitatifs, en référence aux dessins annexés qui montrent : fig.l une vue d'ensemble en plan d'une première forme de réalisation; fig.2 une vue de détail, partiellement en coupe, d'un couple de galets et de leur support, pour l'amenée du courant dans un 15 élément de guidage; fig.3 une vue de détail, partiellement en coupe, d'un conduit de forme courbe dans lequel passe l'élément de guidage; fig.4 une vue en coupe suivant IV-IV de la fig.3; fig.5 une vue en coupe d'un conduit rectiligne faisant suite 20 au conduit de forme courbe; fig.6 une vue d'ensemble en plan d'une deuxième forme de réalisation; fig.7 une vue de détail en coupe de l'élément complémentaire de chauffage que comporte ce dispositif. 25 Les éléments de guidage sont constitués par un fil, filin, ruban, tresse, etc.., généralement en acier. De la manière la plus simple et la plus courante parce que généralement la plus avantageuse, les éléments de guidage sont constitués de simples fils d'acier inoxydable d'un diamètre de 1,6 mm environ. 30 Dans les formes de réalisation décrites et représentées on considère le cas où les éléments de guidage sont constitués par des fils métalliques. Il doit être bien entendu que des formes de réalisation analogues pourraient également être utilisées dans le cas où ces éléments de guidage métalliques sont réalisés autre-35 ment, par exemple par des rubans ou tresses0 Comme représenté fig.l, l'installation pour la production de verre en feuille comporte un four dont une partie de l'enceinte est représentée en 1, ce four contenant un bain métallique 2, tel que par exemple bain d'étain, placé sous une atmosphère protec- 70 46155 -3- 2123096 trice. Le verre fondu est amené en 3 à l'extrémité amont du four. Le verre déversé dans le four s'étale sur le bain de métal liquide en une nappe qui recouvre l'avant-bassin 4 puis, grâce au guidage obtenu de chaque côté par un fil 5, il est rapidement étiré en 6 5 jusqu'à formation d'un ruban continu. Chaque fil 5 provenant d'un dévidoir 7 passe sur une paire de galets 8-8' et pénètre dans un conduit rectiligne 9 auquel fait suite, en aval, un second conduit 10 de forme courbe. Ce conduit 10 impose au fil un changement de direction suivant un 10 angle X fonction de la direction d'arrivée du fil et de celle qu'il doit prendre pour pénétrer dans le verre avant de passer au voisinage de la pièce d'ancrage, puis sur les diverses pièces de positionnement 12 contre lesquelles il glisse. Les conduits 9 et 10 qui jouent le rôle de guide-fils sont 15 solidaires et maintenus par un support 13 lié au bâti du four par un dispositif de réglage en hauteur et en orientation non représenté. Ils ont aussi pour rôle d'isoler le fil sur cette portion de leur trajet. Une tension électrique réglable fournie par une source 14 est 20 appliquée entre les galets 8 et 8* d'une part et une électrode 15 immergée dans le bain métallique 2 d'autre part; il en résulte qu'un courant électrique circule dans le fil 5 puisque le verre 6 formant la feuille est conducteur par suite de sa température élevée. 25 Dans un mode d'utilisation donné à titre d'exemple, la dis tance entre les électrodes 8 et 8' et la région 16 où le fil pénètre dans le verre est de 2,5 mètres et la vitesse d'avancement du fil est de 5 m/mn. Si l'on applique à partir de la source 14 une différence de potentiel de 35 V le fil se trouve porté à plus de 30 900°C lorsqu'il atteint la verre. En pratique l'électrode 15 n*est pas indispensable, elle peut être remplacée par une mise à la masse. La fig.2 montre en détail la réalisation des galets de contact 8 et 8'. Ce sont des galets à gorge formés dans un métal bon 35 conducteur, cuivre par exemple, qui tournent librement sur des coussinets 17 à faible coefficient de frottement, par exemple en graphite. Les axes 18 sont solidaires d'une plaquette 19 portant une languette 20 utilisée pour la connexion électrique. Les axes 18 peuvent être creux pour permettre d'établir une circulation V ~~~ 70 46155 -4' 2123096 d'eau destinée à refroidir les galets 8-8'. Le support 21 des galets est en matière isolante, par exemple bakélite, et porte une tige 22 destinée à la fixation de l'ensemble à l'aide d'une potence non représentée. Il n'est pas indispensable d'isoler le 5 circuit de refroidissement. De préférence le fil 5 s'enroule partiellement sur ces galets de façon à assurer le contact électrique dans de bonnes conditions. Les figures 3 et 4 montrent en détail un exemple de réalisation du conduit galbé 10. Ce conduit comporte une portion de 10 couronne circulaire métallique 23 dans laquelle est prévu un évi-dement 24 fermé par un couvercle 25. Dans cet évidement sont disposées des poulies 26 tournant librement sur des axes 27 et guidées latéralement par des rondelles 28. Ces poulies 26 portent une gorge dans laquelle passe le fil 5. Quand le fil en mouvement 15 est légèrement tendu, il est en contact avec toutes les poulies et les entraîne en rotation. Les matériaux constituant les pièces 26, 27, 28, etc.. sont choisis de façon à ce que leur coefficient de frottement respectif soit faible et que le fil soit électriquement isolé de la masse (exemples: galets en alumine, axes en alu— 20 mine ou en carbure de tungstène, rondelles latérales en bronze). A l'entrée de ce conduit, des pièces 29 permettent de centrer le fil lors d'un premier passage; à la sortie, une pièce 30, en forme de U, évite un contact entre le fil et le corps 23. Toutes ces pièces 29 et 30 sont formées dans un matériau très dur, résis-25 tant aux hautes températures et électriquement Isolant (alumine). Des conduits 31 et 32 permettent d'établir une circulation d'eau dont le circuit est constitué par le tube d'arrivée 33, la liaison entre 31 et 32 par un pontet 34 et retour par le tube 35. Le corps 23 est ainsi refroidi et peut supporter sans dommage d'être expo-30 sé à de hautes températures. Pour compléter sa protection thermique, il est recouvert d'un enduit thermiquement isolant. Comme représenté sur la fig.5, le conduit galbé 10 peut être prolongé par un guide rectiligne. Ce guide est analogue au guide 9. Tous deux sont constitués par un corps métallique réfractaire 35 36 chemisé intérieurement par un tube réfractaire 37 constitué d'une matière isolante, alumine ou céramique par exemple. A l'entrée de ce guide se trouve une pièce de centrage 38 et, à la sortie, un canon 39 emmanché dans le corps 36 par l'intermédiaire de pièces électriquement Isolantes 40. Toutes les pièces pouvant BAD ORIGINAL1 - à 70 46155 -5- 2123096 être en contact avec le fil, (37, 38, 39), doivent être dures, réfractaires et isolantes ou isolées; la pièce 39, en particulier, doit bien résister à l'abrasion du fil dont la direction de cheminement en aval de ce guide peut ne pas être exactement dans le 5 prolongement de l'axe de ce guide. Pour cette utilisation, le carbure de tungstène fondu donne de bons résultats. Ce prolongement rectiligne permet, d'une part, d'abaisser le point d'où le fil débouche, de façon à le placer au voisinage immédiat de la surface du verre en rusion et, d'autre part, de mieux guider le 10 fil vers le point où il est introduit dans le verre. Dans un autre mode de réalisation, tel que celui représenté à titre d'exemple figures 6 et 7, le fil 5 n'est chauffé par effet Joule que jusqu'à son introduction dans le guide-fil. Comme représenté, le fil 5 passe sur deux couples de galets 15 41 et 42 semblables à ceux décrits plus haut. Ces deux couples sont reliés aux deux pôles d'une source de puissance électrique réglable 43. Le fil est donc traversé par un courant et la tension délivrée par 43 est réglée de façon à ce que la température du fil soit de l'ordre de 800 à 900°C au moment de son introduction 20 dans le guide-fil. Ce dernier est pourvu d'un élément chauffant couvrant en partie sa longueur, de façon à régler la température du fil au niveau désiré pour son entrée dans le four. Dans la région 44 voisine de la zone d'introduction dans le four où la température est relativement élevée, la constitution 25 du guide-fil est semblable à celle de l'exemple décrit ci-dessus; plus en amont, le conduit est formé d'un tube en acier 45 de plus gros diamètre dans lequel vient se loger un élément chauffant dont un exemple de réalisation est donné sur la figure 7 et qui est constitué par une résistance 46 de forme tubulaire parcourue 30 par le courant issu de la source réglable 47. Cette résistance est encastrée entre deux tubes 48 et 49 en matière réfractaire isolante et son extrémité aval est réunie par soudure à une bague 50 elle-même solidaire d'un tube métallique 51 en acier réfractaire. Des amenées de courant 52 et 53 sont respectivement soli-35 daires du tube 51 et d'une bague 54 rapportée sur l'extrémité amont de la résistance 46. Le métal constituant la résistance chauffante 46 peut être d'un type habituellement utilisé dans ce domaine (nickel-chrome, par exemple). Dans l'exemple décrit, l'épaisseur de ce tube est de 0,5 mm et la longueur de l'élément 70 46155 -6- 2123096 45 est de l'ordre du mètre; une température interne de 1000°C est obtenue quand la source 47 débite un courant de 150 A sous une tension de 11 V. Cette réalisation offre l'avantage d'une meilleure stabilité du chauffage. 5 Toutes les dispositions de guide-fil, de guide-fil chauffant et de modes de chauffage d'un fil peuvent être prises séparément ou associées entre elles en totalité ou en partie, de façon à parvenir au but sus-indiqué: porter le fil à une température suffisante pour améliorer et stabiliser l'enverrage du fil. On 10 peut notamment utiliser un double circuit de chauffage par effet Joule interne de façon à faire passer des intensités différentes dans les tronçons de fils successifs. Le chauffage pourrait être réalisé par d'autres moyens connus : four tubulaire, à flamme, à lit fluidisé, induction 15 d'un courant haute fréquence, etc... De même il doit être entendu que l'invention s'applique quelle que soit la façon dont les éléments de guidage sont introduits dans le verre et quelle que soit leur direction avant cette introduction, les éléments de guidage pouvant notamment suivre un 20 trajet rectiligne depuis l'extérieur du four jusqu'à leur introduction dans le verre, le dispositif ne comportant pas alors de conduit recourbé. Les avantages de l'invention sont généralement mis à profit pour augmenter la tirée et/ou réduire l'épaisseur de la feuille 25 de verre de façon très notable par rapport à ce que la mise en oeuvre du procédé autorisait auparavant. Dans des conditions analogues de fonctionnement d'une installation donnée, on a pu passer de la vitesse de 5 m/mn à celle de 9 m/mn et abaisser ainsi l'épaisseur de 4 à 2,2 mm en pré-30 chauffant les fils à 800°C. 70 46155 -7- 2123096 REVENDICATIONS 1) Perfectionnement à la fabrication du verre en feuille par flottage du verre et élaboration du ruban sur un bain de métal fondu entre deux éléments mobiles de guidage souples conti— 5 nus, notamment en métal, tendus entre leurs dispositifs d'alimentation, placés dans la zone amont du four, et la zone aval du ruban de verre, caractérisé en ce que l'on porte les éléments de guidage, avant leur amenée en contact avec le verre, à une température supérieure à une valeur comprise entre 550 et 600°C. 10 2) Perfectionnement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de guidage sont portés à une température au moins égale à 700°C. 3) Perfectionnement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de guidage sont chauffés par effet Joule 15 interne. 4) Perfectionnement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'alimentation en courant électrique assurant le chauffage interne des éléments de guidage est assurée d'une part par des organes conducteurs en contact avec lesdits éléments de gui- 20 dage, et d'autre part par le bain de métal fondu. 5) Perfectionnement suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les éléments de guidage sont parcourus par un courant électrique sur une partie de leur parcours puis traversent un élément chauffant auxiliaire avant d'être introduits 25 dans le four. 6) Perfectionnement suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les organes conducteurs servant à l'amenée du courant dans les éléments de guidage sont constitués par un train de galets. 30 7) Perfectionnement suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément chauffant auxiliaire est chauffé par effet Joule. 8) Perfectionnement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de guidage 35 sont introduits dans le four par un conduit isolé et refroidi comportant une section de forme courbe équipée de moyens, tels que poulies, sur lesquels roulent lesdits éléments de guidage. r- 1 BAD ORIGINAL