Brevet FR2163702A1 — publié le 19730727

L'invention concerne la fabrication des produits à base de verre, et plus particulièrement les dispositifs assurant le débit continu de la pate de verre, surtout utilisés dans les installations pour la fabrication de tubes ou tiges de verre. Ces installations comportent pour réaliser des opérations technologiques correspondantes les éléments essentiels suivants : un four pour la cuisson du verre, un dispositif pour l'enroulement du tube et un dispositif pour l'extraction continue des tiges et des tubes. Le dispositif de débit continu de la pate de verre est placé en aval du four de cuisson du verre, et moule le verre en fusion qu'il re çoit en bande ou jet (faisceau) qui sont ensuite retransmis par ce dispositif au dispositif procédant à la formation du tube par enroulement de la bande ou du faisceau sur le noyau de ce dispositif. Actuellement, du fait que la pate de verre produite est sous forme de bande ou de jet (faisceau), on distingue deux genres de dispositifs pour le débit de la pate de verre : dispositifs à bande, qui délivrent la pSte en forme de bande, et dispositifs à jet, qui la délivrent sous forme de jet (faisceau). Ces dispositifs sont bien connus dans la pratique de la cuisson du verre. Les dispositifs du premier genre à bande sont constitués par une goulotte inclinée adhérant d'un cbté à la canalisation raccordée à-lasortie du four de cuisson du verre et, de l'autre caté aval, au noyau du dispositif d'enroulement de la bande en tube. A l'autre extrémité de la goulotte, côté sortie du four se trouve une vanne coulissant verticalement dans ses glissières pour assurer la régularisation de l'épaisseur de la bande formée dans la goulotte, par modification de la largeur de l'interstice à travers lequel la pste de verre issue de ladite canalisation du four de cuisson du verre débouche dans la goulotte. Un inconvénient de ces dispositifs connus réside dans l'impossibilité de régler le débit d'une quantité de pate de verre suffisamment faible à la goulotte par unité de temps, et, en conséquence, l'épaisseur de la bande en fonction du diamètre des tubes et tiges de verre. Cet inconvénient découle du procédé de réglage du débit de liquide à travers les interstices, du fait que des modifications faibles de la position de la vanne modifient la section de l'interstice de façon brusque. Un autre inconvénient de ces dispositifs provient du refroidissement de la pate de verre dans les jeux entre la vanne et les glissières. De ce fait5 des efforts considérables doivent être exercés pour modifier la position de la vanne. I1 en résulte une désintégration partielle de la surface de la vanne et des glissières, et le matériau de ces pièces ( la brique réfractaire) tombe dans la pite de verre se trouvant dans la goulot te et encrasse celle-ci, ce qui engendre ensuite des hétérogénéités dans la pâte de verre avec risque de rupture du tube au cours de son extraction. I1 faut donc à chaque rupture du tube sertir son extrémité à la main dans le dispositif d'extraction. I1 en résulte des temps morts de fonctionnement pour toute l'installation. Les inclusions de brique réfractaire réduisent en outre la transparence et la résistance du produit fini. Le dispositif pour le débit de la pate de verre sous forme d'un jet (faisceau) est constitué par une capacité en forme de cuve au fond de laquelle est ménagé un orifice conique de sortie de la pate de verre. Cet orifice peut entre entièrement ou partiellement obturé par un obturateur de forme conique. Cet obturateur permet de régler le débit de pflte en conséquence et le diamètre du jet de cette pate. L'avantage des dispositifs à jet est de permettre de régler avec une précision suffisante et à faible débit la pate de verre traversant l'orifice conique ménagé au fond de la cuve, et de régler ainsi de façon suffisamment précise le diamètre du jet ( du faisceau ). Ces dispositifs sont également sujets à des inconvénients conditionnés par le débit en jet meme de la pate de verre, car au point de contact du jet avec la pate de verre qui est en écoulement un tremblement est'produit avec oscillation du jet, et en conséquence ce jet (faisceau) est appliqué sur le noyau en couche irrégulière. De ce fait, le tube présente une excentricité élevée, une conicité considérable et une irrégularité d'epais- seur des parois. Les tubes de ce genre ne peuvent entre échauffés que de façon irrégulière, c'est pourquoi ils sont mal adaptés à une opération consécutive d'étirage. Les tiges et tubes obtenus après étirage conservent dans une large mesure l'irrégularité d'épaisseur. I1 en résulte un pourcentage relativement élevé de pièces rebutées, étant donné que les tiges et tubes présentant des irrégularités importantes en diamètre ou en épaisseur des parois, ne peuvent etre utilisés dans des traitements consécutifs pour la production des arti cles tels que ampoules électriques, récipients de laboratoire, etc; Cela s'explique explique par le fait que les articles ainsi obtenus n'ont que de faibles résistances et transparences irrégulières. En outre, au cours del'application des jets oscillants sur le noyau, la pate de verre comporte des bulles d'air provoquant la formation d'enceintes capillaires dans les tubes de verre et les tiges formés, ce qui affecte également la transparence des articles. Les dispositifs à bande pour le débit de la pAte de verre présentent des avantages, sur les dispositifs à jet, donc la possibilité d'enrouler la pâte deverre sur le noyau en couche d'épaisseur uniforme. Cette possibilité est expliquée par le fait que, pendant l'en- roulement de la bande de pate de verre sur le noyau, il ne se produit pas de tremblements et d'oscillations comme dans le cas du jet (du faisceau). Du fait que la bande est de plus grande largeur que le jet (faisceau), le nombre de spires par unité de longueur du noyau est notablement réduit. La pate de verre appliquée sur le noyau supporte facilement le traitement thermique, ce qui permet d'obtenir des tubes et tiges de verre d'épaisseur (diamètre) uniforme et ayant une excentricité et une conicité réduites. L'invention élimine ces inconvénients des dispositifs connus de débit de pate de verre et a pour objet un dispositif qui réunit les avantages des dispositifs à bande et à jet. Dans ce nouveau dispositif de débit continu de la pate de verre, constitué par une enceinte ayant des orifices coniques de fond pour la sortie de la pate de verre et un obturateur conique assurant l'obturation complète ou partielle de l'orifice conique, conformement à l'invention sous le fond de la capacité est agencée une auge inclinée recevant la pate de verre s'écoulant de l'orifice conique et constituant une bande à l'aide de celle-ci, cette auge comportant alors un évidement disposé de façon à se trouver directement sous l'évidement conique de l'enceinte. I1 est plus rationnel de réaliser l'évidement avec une forme sphérique. Afin d'obtenir une bande de pate de verre ayant une section constante de grande largeur et présentant une viscosité constante, il est préférable que l'extrémité inférieure de l'auge soit constituée par une goulotte communiquant avec l'évidement de l'auge. Four que le jet de pate de verre sortant de l'orifice du fond ne comporte pas de bulles d'air, n'oscille pas et s'écoule progressivement il est avantageux que la surface interne de l'évidement de l'auge constitue le prolongement de la surface interne de l'orifice conique de l'enceinte. Dans le cas où la pate de verre est délivrée en jet très fin à travers l'orifice de fond de cuve (fabrication des tubes et tiges d'un diamètre de 2 à 12 mm), il est préférable de fixer sur le fond de la capacité, à l'endroit où se trouve l'orifice conique, une buse conique qui est rétrécie vers le bas et engagée à l'intérieur de l'évidement de l'auge, les parois intérieures de cette buse devant constituer le prolongement des parois intérieures de l'orifice conique du fond de l'enceinte. Quand le jet (le faisceau) est de dimensions considérables (fabrication des tubes d'un diamètre de 30 à 55 mm), il est préférable que soit établi au fond de l'évidement de l'auget et coaxialement à l'orifice conique de la capacité, un élément conique rétréci vers le haut et dépassant au-dessus des parois latérales de l'évidement. Le dispositif ainsi réalisé associe les avantages des deux genres de dispositifs antérieurs tout en éliminant leurs inconvénients. Les autres particularités et avantages de l'invention apparaitront à l'aide de la description suivante d'exemples préférés de réalisation, et des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une coupe longitudinale d'un dispostifdedeSit ontn de p2te de verre, exécuté conformément à l'invention, (on a représenté sur cette même figure, pour faciliter la description, la partie de travail essentielle du dispositif d'enroulement de la bande de pate de verre en tube); la figure 2 est une coupe analogue d'une variante d'exécution de ce même dispositif suivant laquelle au fond de la cuve, à l'endroit où se trouve l'orifice de sortie, est fixée une buse; la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2;; la figure 4 est une coupe analogue aux figures 1 et 2 d'une autre variante dans laquelle au fond de l'évidement de l'auge, coaxialement à l'orifice ménagé dans le fond de la cuve, se trouve un élément conique, et la figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 4. Le dispositif comporte une enceinte en forme de cuve 1 (figures 1,2,4) à orifice conique 2 de fond et une auge 3 (figures 1-5) disposée sous cette cuve 1. L'orifice 2 peut être entièrement ou partiellement refermé par l'obturateur conique 4 ( figures 1,2,4), fixé sur un support 5 (figure 1) qui est relié à la commande manuelle 6 assurant son déplacement rectiligne et vertical en va et vient, avec l'obturateur supporté. Par obturation partielle de l'orifice conique 2 de la cuve 1 on règle la quantité de pâte de verre débitée. La fermeture complète de l'orifice conique 2 par l'obturateur 4 est réalisée quand il faut entièrement couper le débit de la pâte de verre1 par exemple au cours de l'arrêt du dispositif. La cuve 1 est liée d'un cbté à la canalisation du four de cuisson du verre 7 ( figures 1,2 et 4). L'enceinte de la cuve 1 est en communication avec la canalisation du four de cuisson 7 par l'orifice 8. Cette enceinte de la cuve 1 est également en communication, par l'intermédiaire de l'ouverture 9, avec la chambre à feu 10 de la canalisation du four de cuisson 7 afin de réchauffer la pâte de verre dans la cuve 1. L'auge 3 disposée sous la cuve 1 comporte un évidement li ( figures 1-5 ) directement situé sous l'orifice conique 2. La surface intérieure de l'évidement 11 de l'auge constitue, suivant l'une des versions du dispositif, le prolongement de la surface inté rieure de l'orifice conique 2 de cuve. Une telle réalisation assure l'écoule- ment progressif de la pâte verre vers le fond de I'évidement 11, sans oscillations et tremblements. L'auge 3 est inclinée, et son extrémité inférieure 12 ( figures 1, 2 et 4 ) est rapprochée du noyau 13 ( figures 1, 2 et 4 ) du dispositif 14 pour l'enroulement du tube. L'extrémité 12 de l'auge 3 est exécutée sous forme d'une goulotte en communication avec l'évidement 11. Ce dispositif pour le débit de la pâte de verre peut être exé cuté suivant une autre version, dans laquelle sur le fond de la cuve 1, à l'endroit où se trouve l'orifice conique 2, est fixée une buse conique 15 ( figures 2 et 3) dont la surface intérieure constitue le prolongement de la surface intérieure de l'orifice conique 2. Cette buse 15 est de longueur telle qu'elle pénètre dans l'évidement lldel'auge 3. Cette version du dispositif est utilisée dans le cas où le passage de l'orifice 2 est réglé par l'obturateur 4 pour un faible débit de la pate de verre et pour l'obtention d'un jet de faible diamètre dans la production de tubes d'un diamètre de 2 à 12 mm. Cette buse conique 15 assure l'écoulement progressif du jet dans l'évidement ll de l'auge. Suivant une troisième version d'exécution du dispositif, au fond de l'évidement ll de l'auge 3, se trouve un élément conique 16 ( figures 4 et 5) rigoureusement coaxial à l'orifice conique 2 de la cuve 1 rétréci vers le haut et faisant saillie par son extrémité rétrécie au-dessus des parois latérales de l'évidement. Cet agencement est indispensable pour obtenir un débit intensif de la pâte de verre dans la fabrication des tubes de grand diamètre ( de 30 à 55mm ). L'élément conique 16 sert également à assurer l'écoulement progressif du jet sur le fond de l'évidement. Tous les éléments du dispositif: la cuve 1, l'auge 3, la buse 15, l'élément conique 16, l'obturateur 4 sont executés en matériau réfractaire. Le dispositif pour le débit de la pâte de verre, exécuté suivant chacune des trois versions décrite s1 fonctionne en principe de façon identique. La pâte de verre issue de la canalisation du four de cuisson du verre 7 est amenée par l'intermédiaire de l'orifice 8 à la cuve 1. Cette pâte de verre s'écoule, par le passage de l'orifice conique 2, réglé à l'aide de l'obturateur 4 au débit nécessaire, vers l'auge 3. Dans ces trois versions d'exécution respectives du dispositif on obtient quelle que soit l'importance du débit de la pate de verre, un écoulement progressif du jet de pâte dans l'évidement 11 de l'auge 3. L'écoulement progressif de la pate de verre élimine les inclusions de bulles d'air dans la pate de verre remplissant l'évidement 11. I1 est bien connu que l'inclusion d'air dans la pâte de verre diminue la qualité de la production, étant donné que les bulles d'air forment des volumes réduisant la transparence de l'article. Au fur et à-mesure du remplissage de l'évidement, et par le fait que l'auge 3 est inclinée dans le sens du noyau 13 du dispositif 14 d'enroulement du tube, la pâte de verre est déversée sur l'extrémité de i'auge en forme de goulotte. La pâte de verre sortant de cette goulotte s'écoule sous forme de bande d'épaisseur uniforme, débouchant sur le noyau 13 du dispositif 14. Etant donné que le noyau 13 est en rotation, l'enroulement de la bande est effectué sur ce noyau. La formation de la bande par déversement sur le bord de l'évi- dement 11, lui assure une épaisseur uniforme, et son enroulement sur le noyau donne un tube à parois d'épaisseur uniforme. L'extraction consécutive du tube ne présente aucune difficulté. I1 est évident que les spécialistes pourront apporter différentes modifications aux dispositifs qui n'ont été décrits ci-dessus qu'à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REyENDICAtI9NS 1. Dispositif de débit continu de la pâte de verre, constitué par une enceinte à orifice conique ménagé dans le fond pour la sortie de la pâte de verre et obturateur conique permettant la fermeture totale ou partielle de l'orifice conique, ce dispositif étant caractérisé par le fait que sous le fond de la capacité est disposée une auge inclinée pour la réception de la pâte de verre en écoulement par l'orifice conique pour être transformée en bande, cette auge comportant un évidement et étant disposée de façon que cet évidement se trouve directement sous ledit orifice conique. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit évidement est de forme sphérique. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'extrémité inférieure de l'auge inclinée est en forme de goulotte communiquant avec l'évidement de l'auge. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédents, caractérisé par le fait que la surface interne de l'évidement d'auge constitue le prolongement de la surface interne dudit orifice conique. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que sur le fond de la capacité, à l'emplacement de l'orifice conique, est fixée une buse conique rétrécie vers le bas et engagée à l'intérieur de l'évidement de l'auge, les surfaces intérieures de la buse constituant le prolongement de la surface intérieure de cet orifice conique. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'au fond de l'évidement de l'auge, coaxialement à l'orifice conique de la capacité1 est disposé un élément conique, rétréci vers le haut, et saillant au-dessus des parois latérales de l'évidement.