Brevet FR2350308A1 — publié le 19771202

La présente invention concerne un procédé de conduite d'un four de fusion de verre comportant une partie de fusion et au moins une cuve de travail placée à côté, ainsi qu'un four de fusion de verre pour la mise en pratique de ce pro cedé, ce four comportant une partie de fusion et au moins une cuve de travail reliée à ladite partie par l'intermédiaire dsun passage approprié. Dans des cuves de travail de fours de fusion de verre à partir desquelles le verre est extrait manuellement, mécaniquement ou à l'aide d'alimentateurs, il se produit dans le verre des défauts en fonction du mode d'extraction et de la quantité extraite, ces défauts n'ayant pas pu être éliminés jusqu'à maintenant. Lors de l'extraction manuelle du verre à l'aide d'éléments de prise, d'alimentateurs sphériquesou bien, également, en cas d'aspiration du verre sous vide, il se produit inévitablement des bulles qui ne peuvent pas, ou qui ne peuvent être qu'incomplétement éliminées, par suite de la viscosité relativement élevée du verre se trouvant dans la cuve de travail ou la température est normalement comprise entre 1050 et 12500C. Un autre inconvénient se produisant notamment lorsqu'on extrait de petites quantités de verre, également en utilisant des alimentateurs, consiste dans le défaut d'homogénéité de la température car, dans la cuve de travail, il s'échappe plus d'énergie thermique au travers de la paroi de cette cuve qu'il n'en est introduit par le verre frais provenant de la cuve de fusion, de sorte qu'on doit normalement chauffer le verre à l'aide de brûleurs. Du fait que l'éva- cuation de la chaleur s'effectue en un autre endroit que l'entrée de chaleur, il est inévitable qu'il se produise des défauts d'homogénéité de la température. Dans le cas de verres contenant des constituants vaporisables tels que du bore, du plomb ou du fluor, on rencontre encore un autre facteur perturbateur. Du fait que la masse de verre présente une surface dégagée dans la cuve de travail et que le chauffage est réalisé à l'aide de brûleurs, les constituants précités du verre se vaporisent sur la surface du bain. Le verre superficiel a par consequent une composition différente du verre situé à l'intérieur du bain, ce qui se traduit obligatoirement par un défaut d'homogénéité chimique et par la formation de stries. L'importance de ce défaut est naturellement fonction de la quantité de verre extraite en relation avec la surface du bain de verre. Lorsque la quantité de verre extraite du bain varie, l'intensité de ces défauts augmente ou diminue et on ne peut alors plus la corriger. On a cherché à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus en effectuant une agitation à l'aide d'agitateurs céramiques. Cependant, une telle solution ne peut être que partiellement appliquée en pratique. Dans le cas de défauts d'homogénéité de température, on obtient évidemment une amélioration en utilisant correctement l'agitateur, mais on ne peut cependant pas éviter que du verre froid stagne au fond de la cuve. En outre, en cas de formation de bulles, l'agitation produit simplement une répartition et une division des bulles qui deviennent alors plus difficiles à éliminer, de sorte qu'on obtient au cours du temps une augmentation graduelle du pourcentage de bulles. L'invention a en conséquence pour but de fournir un procédé permettant d'améliorer la qualité du verre se trouvant dans les cuves de travail de fours de fusion, en vue de remédier aux inconvénients précités, et elle concerne en outre un four de fusion de verre à partir duquel on peut extraire à tout moment un verre thermiquement et chimiquement homogène et exempt de bulles, en opérant aussi bien manuellement qu'automatiquement, ou bien à l'aide d'alimentateurs, indépendamment de la charge. En outre, le four de fusion selon l'invention peut être fabriqué économiquement, il est d'une conduite facile; le procédé selon l'invention peut être appliqué de manière à permettre une régulation simple également par du personnel non specialisé et on évite très efficacement l'accumulation de bulles dans les cuves de travail. Ce problème est résolu selon l'invention en ce qu'on fait passer dans la cuve de travail une quantité de verre qui est supérieure à la quantité de verre extraite de la cuve de travail et en ce que la quantité de verre en excès est renvoyée dans le conduit de liaison se trouvant entre la partie de fusion et la cuve de travail. L'invention est en outre caractérisée en ce qu'il est prévu entre la cuve de travail et le conduit d'arrivée reliant la partie de fusion à cette cuve un canal de retour ainsi que des moyens permettant d'établir un & ouleiiicnt de circulation. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. La Figure 1 représente schématiquement une section droite d'un four de fusion de verre agencé selon l'invention et permettant un reflux du verre en excès à partir de la cuve de travail. La Figure 2 est une coupe horizontale du four de la Figure 1. La Figure 3 est une coupe du four de la Figure 1, montrant un agitateur qui est placé dans un conduit ascendant de la cuve de travail. La Figure 4 est une coupe horizontale du four de la Figure 3, comportant deux ouvertures de travail. La Figure 5 est une coupe d'un four agencé selon l'invention, comportant une cuve de travail pourvue de trois ouvertures de travail et de trois agitateurs, conformément aux Figures 3 et 4. La Figure 6 est une coupe horizontale du four de la Figure 5. La Figure 7 est une coupe verticale d'un four tel que celui de la Figure 5 mais comportant deux cuves de travail, pourvues respectivement d'un agitateur situé au-dessus de chaque conduit ascendant de chaque cuve de travail; et la Figure 8 est une coupe horizontale d'un four tel que celui de la Fig.7. Dans l'installation représentée sur la Figure 1, le verre est fondu dans la partie de fusion d'un four et est canalisé par l'intermédiaire d'un conduit de passage 1 et d'un conduit ascendant 2 jusque dans la partie ou cuvé de travail 3. Le conduit de passage 1 ne se termine cependant pas dans la paroi latérale de la cuve de travail 3, mais il est prolongé à partir du bas jusqu'au voisinage immédiat de la ou des zones de décharge ou de prise 4. Dans le cas où il est prévu plusieurs zones de décharge 4, le courant de verre peut, confor .dément aux Figures 7 et 8, être divisé dans la dernière partie du conduit ascendant2 de façon à parvenir par la voie la plus courte à la zone de décharge correspondante. Au-dessus du ou des points extrêmes du conduit de décharge, on peut installer dans la cuve de travail, conformément aux Figures 3 à 8, des agitateurs 5, qui sont pourvus d'une manière classique de palettes inclinées et qui propulsent le verre frais entrant en direction de la surface du bain et de la ou des zones de decharge. Le bord avant des palettes est alors situé en bas. Le verre passe devant les zones de décharge et il revient ensuite, en passant sur un déversoir 7, qui ne laisse passer que le verre superficiel, à un autre agitateur 8 qui est place dans un puits vertical 9 de section droite circulaire et qui est également pourvu de palettes inclinées. On choisit le sens de rotation de cet agitateur de maniere que le bord supérieur des palettes soit placé en avant dans le sens de rotation, afin de produire dans le verre un effet de pompage qui le propulse vers le bas. Du fait que dans cette zone la température du verre est relativement basse et que le verre froid a tendance à descendre, l'écoulement naturel du verre est amplifié par l'agitateur. Le puits 9 a une hauteur qui correspond au moins à la largeur des palettes de l'agitateur et il se termine à sa partie inférieure dans un canal 10 débouchant dans le canal 1 existant entre la partie dé fusion V et le canal vertical 2, ou bien dans une chambre de clar agitation (non re?résentée) r1ui est séparée et chauffee indépendamment. La chambre de clarification peut être reliée par l'intermédiaire d'un conduit approprié à la cuve de travail ou au canal 1. Dans un autre mode de réalisation, l'agitateur 5 peut aspirer le verre à partir du bas en le faisant passer sur un déversoir 7 de façon à le refouler ainsi dans le canal où il est soumis à une épuration et à un mélange avec du verre frais à plus haute température provenant, par I'intermédiaire du canal 1, de la chambre de four V. On peut ainsi améliorer considérablement l'uniformité du processus de fusion dans le four. Dans un tel four de fusion de verre, on produit un courant de recirculation du verre dans le canal de décharge 1, cet effet s'ajoutant à celui produit par l'agitateur existant. Il passe alors dans le conduit 1, à partir de l'embouchure du canal 10, une quantité de verre qui est supérieure à la quantité déchargée de la valeur correspondant à la quantité recyclée. La quantité de matière recyclée est fonction de la vitesse de l'agitateur, notamment de la vitesse de l'agitateur 8, et on peut par conséquent la régler en fonction des conditions particulières existantes. Le verre recyclé dans le canal 1 et, dans les conditions les plus favorables, dans l'embouchure de ce canal 1, est mélange avec le verre s'écoulant dans ce derrlier, de sorte qu'il est à nouveau réchauffé et par conséquent à nouveau clarifié. Il s'établit ainsi progressivement une homogénéisation qui est encore améliorée par l'action de l'agitateur 5. Le procédé selon l'in- vention convient notamment pour être appliqué à une cuve électrique de fusion comportant des électrodes placéés dans deux ou plusieurs plans. Avantageusement, on peut cependant également utiliser des cuves de fusion chauffèesd'une manière classique. Du fait que le verre recyclé à plus basse température n'est pas mélangé avec la quantité de verre se trouvant dans la cuve de fusion V, le profil de température, et par conséquent le processus de fusion dans cette cuve, ne sont pas perturbés. Pour établir la température nécessaire dans le courant de verre passant dans le canal 1 et dans le conduit asc:etdant 2, il est prévu un certain nombre d'électrodes auxquelles on peut appliquer une énergie réglée,(seulement dans le cas où cela s' avère souhaitable!. Si nécessaire, on peut produire dans le courant de verre des augmentations de température dans le cas où la température moyenne ou de mélange désirée n'est pas établie par la température du verre provenant de la cuve de fusion. Avec le procédé selon l'invention et le four de fusion agencé en correspondance, on obtient les résultats suivants: Les bulles produites lors de la prise du verre sont rapidement éliminées de la zone de prise par l'écoulement superficiel établi. On évite des défauts d'homogénéité de la température, car la cuve de travail peut etre alimentée avec une quantité suffisante de verre chaud et frais pour compenser les pertes au travers de la paroi. Les brûleurs installés dans la cuve de travail ont par conséquent seulement pour fonction de compenser les pertes de chaleur dans le four sans avoir à échauffer le verre proprement dit. Dans le cas de verres contenant des constituants vaporisables, l'appauvrissement graduel de la surface en bore, en fluor ou en plomb est considérablement diminué par suite du plus court temps de séjour dans la cuve de travail. Le verre est homogénéisé, avant d'atteindre à nouveau une zone de décharge, à l'aide d'un ou plusieurs agitateurs qui assurent également son mélange. On évite ainsi également des défauts d'homogénéité chimique dans le verre. En outre, on empêche une solidification du verre de se produire dans le cas d'une faible prise, car une masse de verre relativement grande est constamment soumise à une agitation par l'écoulement établi. On peut ainsi éviter une vidange de la cuve de travail et la perte en verre qui en résulterait. I1 est évidemment possible de faire fonctionner le four de fusion de verre selon l'invention de différentes manières. Ainsi, par exemple, comme indiqué sur les Figures 1 et 2, il n'est pas obligatoire de placer un agitateur dans le conduit ascendantde la cuve de travail. Comme le montrent les Figures 7 et 8, on peut placer deux cuves de travail l'une à côte de l'autre, en les alimentant par un conduit commun et en les pourvoyant d'un canal de recyclage commun, auquel cas ce canal de recyclage ne fonctionne qu'avec un seul agitateur, alors qu'un autre agitateur est prévu dans chaque conduit ascendant: Les différents conduits ascendants prévus dans les fonds des cuves sont alors courts pour pennettre de faire passer dans le conduit commun 1 la quantité de verre la plus grande possible. Conformément à la Figure 5, on peut prévoir dans le conduit ascendant deux agitateurs, placés l'un à côté de l'autre et tournant en sens inverses, alors que, sur les Figures 7 et 8, on utilise un agitateur dans des conduits ascendants séparés. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation men tionnés ci-dessus, qui peuvent faire l'objet de nombreuses variantes. REVENDICATIONS 1.- Procédé de commande d'un four de fusion de verre comportant une partie de fusion et au moins une cuve de travail placée à côté, caractérisé en ce qu'on fait passer dans la cuve de travail une quantité de verre qui est su périeure à la quantité de verre déchargée de la cuve de travail, et en ce qu'on recycle la quantité de verre en excès dans le conduit de.liaison prévu entre la partie de fusion et la cuve de travail ou bien dans une chambre de clarification séparée. 2.- 'recédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de verre passant dans la cuve de travail est égale à un multiple de la quantité de verre déchargée. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de verre passant dans la cuve de travail est comprise entre trois et dix fois la quantité de verre déchargée. 4.- Procéde selon l'une quelconque des revendications 1à 3, caractérisé en ce que le verre sortant de la cuve de travail est déchargé sous la forme d'un écoulement superficiel. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on exerce sur le verre, lors du recyclage, une impulsion orientée dans la direction d'écoulement. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la quantité de verre recyclée est soumise à un échauffement supplémentaire avant ou après le mélange avec le verre provenant de la cuve. 7.- Four de fusion de verre pour la mise en pratique du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant une partie de fusion et au moins une cuve de travail reliée à celle-ci par l'intermédiaire d'un passage, caractérisé en ce qu'il est prévu entre la cuve de travail et le conduit reliant la partie de fusion à la cuve de travail, un canal de recyclage, ainsi que des moyens servant à établir un courant de recyclage. 8.- Four de fusion de verre selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le conduit d'alimentation des électrodes servant à l'introduction d'énergie électrique. 9.- Four de fusion de verre selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il est prévu dans chaque cuve de travail, au-dessus du conduit ascendantdébouchant dans un orifice de fond, au moins un agitateur opérant dans la direction d'écoulement. 10.- Four de fusion de verre selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il est prévu des déversoirsdans la cuve de travail avant l'entrée dans le canal de recyclage. 11.- Four de fusion de verre selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le canal de recyclage un élément tubulaire dans lequel un agitateur opère dans la direction d'écou- lement et comporte des palettes s'étendant jusqu'à la paroi du canal. 12.- Four de fusion de verre selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est prévu deux agitateurs placés l'un à côté de l'autre et tournant dans des sens opposés.