Brevet FR2365530A1 — publié le 19780421

la présente invention concerne un procédé de traitement de la surface dtun corps, d'un substrat ou d'une filière transmettant des courants de verre fluide, iorsque le verre a tendance à s'étaler ou à recouvrir la face à partir de laquelle proviennent les courants d'air, le procédé comprenant la combustion incomplète d'un gaz carboné combustible formant une flamme réductrice ou lumineuse et donnant des particules de carbone agissant efficacement dans la région interfaciale de la surface et du verre fluide et facilitant ainsi la séparation du verre et de la surface L'invention concerne un procédé et un appareil de formation de courants de verre provenant d'orifices d'un substrat ou d'une filière, comprenant la protection de la region d'écoulement des courants, sur le substrat ou la filière, par introduction ou distribution d'une matière carbonée combustible telle qu'un gaz hydrocarboné, dans la région protégée, avec une quantité diair suffisant juste à une combustion incomplète de la matière combustible afin que celle-ci forme de fines particules de carbone qui se déposent à la surface dd substrat et favorisent la séparation d'air et du substrat en facilitant la formation de courants séparés et distincts de verre qui peuvent être étirés en fibres ou filaments. D'autres cåractéristiques et avantages de l'invention ressortirofit mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure 1 est une représentation relativement schématique d'un ensemble de formation de courants de verre d'étirage de ces courantsen filaments, l'ensemble comprenant un dispositif de combustion dans la région de distribution des courants de verre la figure 2 est une coupe de la filière et du dispositif de combustion dans la région de formation des courants de verre la figure 3 est une vue de dessous du dispositif de la figure 2, suivant les flèches 3 et ia figure 4 est analogue à la figure 3 et représente un dispositif comprenant un grand nombre d'orifices-de formation de courants de verre à la partie inférieure de la filière. La figure 1 représente une filière 10 destinée à contenir une matière fluide par chauffage, destinée à former des fibres, par exemple du verre i2. La filière 10 est formée d~'un alliage ou d'une matière qui peut supporter les températures élevées du verre fondu, un alliage de platine ou de rhodium convenant à cet effet. Un alliage nickel-tungstène, nickelchrome-fer ou une céramique résistanteà température élevée convient. auSsi pour la filière. Dans le mode de réalisation représenté, la filière 10 a une configuration cylindrique et comporte des pattes diamétralement opposées 14 formant des bornes de connexion de conduc -teurs 15 et 16 du courant électrique. La filière 10 est de préférence iogée dans un réfractaire 17 porté par un bâti 18 et rendant minimales les pertes de chaleur de la filière. Celle-ci a un fond ou substrat 19 ayant plusieurs passages, orifices ou ouvertures 25 destinés à la formation de courants 22 de verre, le verre de chaque courant, près de la face externe 20 du fond 19, étant sous forme d'ub cône comme représenté sur-la figure 2. L'air introduit dans la filière 10 peut être sous forme de morceaux ou billes sphériques 24 de verre préalablement affiné, une réserve de billes étant maintenue dans une trémie ou un récipient non représenté. tes sphères ou billes 24 de verre passent du récipient à un passage 26 d'entrée de la partie supérieure de la filière, au niveau d'une glissière 28 de guidage de type classique. Dans le mode de réalisation représenté, les billes de verre peuvent être réduites à l'état ramolli ou fondu par le courant électrique qui circule dans la filière 10 ou celle-ci peut être fixée à l'avant corps d'un four de fusion de verre et reçoit alors directement le verre fondu de itavant corps. tes courants 22 de verre peuvent être étirés en fibres ou filaments et la figure 1 représente un dispositif d'étirage des courants en filaments continus 30 par enroulement -d'un fil 32 formé des filaments, sur une bobine. lies filaments 30 convergent en formant un fil, au niveau d'un patin 34. Une machine 36 de bobinage porte un tambour rotatif 37 entraîné par un moteur non représenté. Le fil 32 s'enroule sous forme d'une bobine 38 sur un bobinot-39 à parois minces monté de façon amovible sur le tambour 37. Ce dernier est entrainé à une vitesse telle que les courants de verre sont étirés en filaments avec une vitesse linéaire supérieure à 3 000 m/min. Un applicateur 40 peut coopérer avec les filaments 30 avant le patin 74 afin qu'il applique un ensimage ou une autre matière de revêtement aux filaments. Un dispositif 42 de déplacement transversal, mobile en rotation et en translation, est monté sur la machine 36 et coopère avec le fil 32 afin que celui-ci se déplace alternativement et assure le recoupement des spires ou tours individuels du fil lors de la formation de la bobine. te dispositif 42 est classique, par exemple du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d*Amérique n 2 391 870. L'invention concerne un procédé et un appareil de formation, dans la région d'écoulement des eourantss au niveau du substrat ou de la filière, d'une atmosphère qui élimine pratiquement ou rend minimale là tendance du verre fluide à s'1écou- ler le long de la surface 19 de la filière ou du substrat,-les courants de verre étant isolés ou séparés les uns des autres si bien qu'ils peuvent être étirés en fibres ou filament individiiels, les~opérations d'étirage pouvant être reprises rapide -ment après la-rupture d'un filament. "e procédé et le dispositif mettent en oeuvre la combustion incomplète d1une matière carbonée combustible près de la surface du substrat ou de la filière dans des conditions telles que la combustion favorise la formation ou donne de fines particules de carbone qui au niveau de la surface 19 du substrat ou la filière, assurent efficacement -I1élim'inatîon ou la réduc t ion au minimum du mouillage de la surface par le verre et réduisent ainsi ou éiiminent la téndance du verre à s'-écouler à la surfacè tout en favorisant la séparation et l'isolement des perles de verre qui se forment aux orifices lors de la mise en route des opérations d'étirage. On constate que l'établissement d'une combustion partielle ou incomplète ou d'une oxydation limitée- d'un gaz carboné ou organique combustible forme une flamme lumineuse ou reduc- trice, c'est-à-dire constituant des particules de carbone, et que ces particules continuent à se former pendant la-combustion ou oxydation incomplète du gaz carboné combustible, si bien que les particules de carbone forment un fil ou revêtement sur la surface 19 de la filière. Tes perles de verre visqueux formées aux orifices à la mise eh route et après la cassure des filaments, ont tendance à rester séparées et à ne pas coller les unes aux autres, malgré leur mise en contact, grâce à l'utilisation de la flamme lumineuse. On pense qu'un fil extrêmement mince de carbone se dépose sur les surfaces des perles de verre ainsi qu'à la surface 20 du substrat ou de la filière. En conséquence, lorsque les perles tombent et lorsque les filaments se forment derrière ces perles, les courants de verre et les filaments restent séparés car le verre n'a plus tendance à s'écouler sur'la surface 20 étant donné la présence du revêtement de particules de carbone. UYi mode de réalisation diappareil destiné à délimiter une atmosphère de combustion incomplète ou d'o-xydation partielle d'une matière carbonée combustible telle qu'un gaz hydrocarboné, comprend une enceintes un blindage ou un capot 45 placés près de la filière 10 et descendant sous celle-ci,-le capot etant ouvert à son extrémité inférieur elSns le mode de réalisation representé, l'enceinte 45 est portée par des ressorts ou organes rétractables 48 fixés à des saillies 76 du bâti 18. Un distributeur tubulaire circulaire, tn brûleur ou un organe 50 de brûleur est placé à l'extrémité supérieure de l'enceinte 45 près du fond 19'de la filière. Un organe annulaire 52 est monté entre organe 50 et le fond i9 et un organe annulaire analogue 54 est monté entre l'organe 50 et l'extrémité supérieure de l'enceinte. Les organes annulaires 52 et 54 sont en matière refractaire qui facilite la dilatation et la contraction de l'organe 50 de brûleur qui est soumis à des conditions tariabies de température. Les organes 52 et 54 sont en composition réfractaire, par exemple en verre de silice et d'alumine sous forme vitreuse. Le distributeur ou brûleur circulaire 50 est relié à une canalisation ou à un tube 56 d'alimentation en un gaz carboné ou organique combustible ou en mélange d'un gaz carboné et d'air. La région interne du bruleur circutaire 50 a un orifice ou une fente circulaire étroite 58 représentée sur la figure 2, l'orifice 58 étant destiné à transmettre un gaz carboné combustible ou un mélange d'un tel gaz avec de l'air vers ie haut, vers la surface 20 de la filière. lie tube 56 est relié par une vanne 60 de réglage du débit de gaz combustible où du mélange de gaz et d'air, au brûleur. L'air à très faible pression peut être transmis au tube 56 par une canalisation 62 d'alimentation et un raccord 63, et un gaz carboné combustible peut être transmis d'une réserve par une canalisation 64 et le raccord 63 au tube 56. Une soupape régulatrice 66 est associée à la tuyauterie 62 et. permet l'arrêt ou la régulation du débit d'air, la tuyauterie 64 ayant une soupape régulatrice 68 réglant le débit du gaz carboné transmis au tube 56. La vanne 60 peut être une électrovanne classique normalement fermée par gravité ou par un ressort et ouverte lors de la commande de son solénoide. Un dispositif associé à la soupape 60 permet sa commande. Des conducteurs L1 et L2 de courant sont reliés à une alimentation électrique convenable et à un commutateur 72. Celui-ci est relié au solénoïde de l'électrovanne 60 par des conducteurs 73 et 74. lie commutateur 72 comprend un organe 76 à genouillère destiné à être commandé par un opérateur qui veut ouvrir ou fermer la soupape 60. La matière combustible carbonée peut etre un gaz hydrocarboné ou un mélange de teb gaz qui peut être brûlé partiellement ou incomplètement près de la surface 20 de la filière dans la région de formation des courants de verre. Le mélange combustible s'enflamme spontanément à ltextérieur de l'orifice 58 étant donné la température élevée de là filière et des courants de Verre qui peut être de il 00d et plus. L'atmosphère à température élevée rend superflu un dispositif spécial d'inflammation. La combustion incomplète d'une matière carbonée ou d'un hydrocarbure assure la formation diune flamme réductrice ou lumineuse, la combustion incomplète ou partiel]e formant de fines particules de carbone qui se déposent sur là surface 20 du substrat ou de la filière et forment un revetement de carbone qui empeche le mouillage de la surface 20 par le verre fondu et empêche ainsi ou réduit au minium l'écoulement du verre étant donné les caractéristiques anti-mouillantes du carbone. lie gaz combustible est à très faible pression et liair transmis avec lui est aussi à très faible pression. Ainsi, la flamme lumineuse formée par combustion incomplète du gaz est une flamme molle à vitesse très faible ou inappréciable si bien qu'elle n'empêche pas la transmission des courants de verre par les orifices du fond 19 de la filière. Cependant, ie mouvement de la flamme et des gaz de combustion est suffisant afin qu'il empêche une accumulation excessive des particules de carbone à la surface 20, les particules en excès étant entraînées par les gaz de combustion qui descendent et passant par l'extrémité ouverte de l'enceinte 45. On peut utiliser divers gaz hydrocarbonés combustibles pour la formation de la flamme lumineuse ou rédWctrice, notamment ie propane, le méthane, l'éthane, le butane, l'isobutane, l'éthylène, le propylène, l'acétylène, le cyclopropane et le naphtène ou d'autres gaz organiques combustibles analogues. Cependant, le méthane, le propane et le butane sont avantageux car ils sont facilement disponibles si bien que la mise en oeuvre de l'invention est peu coûteuse. Lorsque l'air et le gaz combustible sont mélangés au niveau du raccord 63, la proportion du gaz et celle de l'air sont réglées par les soupapes 66 et 68 avec formation d'un mélange combustible ayant un excès de gaz, facilitant ainsi la combustion partielle ou incomplète de l'hydrocarbure, si bien que des particules de carbone se forment et se déposent à la surface 20 sous forme d'un revetemènt. Dans certaines:conditions, un hydrocarbure gazeux peut être transmis au brûleur 50 et la combustion incomplète a lieu avec vizir pénétrant par l'extrémité inférieure ouverte de l'enceinte ou du blindage 45, avec formation de particules de carbone qui se déposent à la surface 20. L'enceinte 45 est souhaitable afin qu'elle assure une combustion partielle ou incomplète dans des conditions réglées qui facilitent la formation efficace et la répartition des particules de carbone sur toute la surface 20. Ainsi, l'hydrocar- bure et l'air transmis au brûleur 50 peuvent être réglés par les soupapes 66 et 68 qui règlent efficacement l'importance de la combustion incomplète ou partielle et règlent ainsi la production des particules de carbone formées par la flamme itmi- neusé ou réductrice. Ce réglage est de plus facilité par la protection de l'atmosphère de combustion par l'enceinte 45. Un mélange combustible d'un gaz hydrocarboné et d'air peut parvenir au brûleur 50 par aspiration. Le gaz hydrocarboné à faible pression est transmis à la canalisation 64 et circuie dans le raccord 63 et le tube 56 vers le brûleur 50. Bè tube 62 d'entrée d'air est ouvert à l'atmosphère et, lorsque l'hydrocarbure gazeux circule-dans le raccord 63, il aspire l'air de la tuyauterie 62 dans l'hydrocarbure avec formation d'un mélange combustible. La formation du gaz combustible et de l'air peut être réglée avec précision par les soupapes 66 et 68 afin que ie mélange brutale incomplètement dans la région de formation des courants de verre. La soupape 60 qui est commandée par le commutateur 72 permet l'utilisation contrôlée de la flamme lumineuse ou réductrice. Lors de la mise en route et après la cassure d'un filament, la soupape 60 est ouverte par manipulation de 11 or- gane 76 si bien que la matière carbonée combustible ou cette matière avec de l'air comprimé, est transmise par l'orifice 58 du brûleur distributeur. La matière carbonée s'enflamme spontanément étant donné la température élevée du verre, et la combustion est incomplète et forme une flamme lumineuse ou réductrice avec formation de particules de carbone qui se déposent à la surface 20. lies caractéristiques anti-niouillantes du carbone facilitent la formation de perles indépendantes de verre àu niveau des orifices, ces perles tombant par gravité et formant derrière elles des filamentS. L'opéràteur saisit le groupe ou fil formé par les filaments et commence 1' enroulement du fil sur le tambour ou mandrin 37 afin que l'opération d'étirage recommence. Lorsque l'étirage a commencé, l'opérateur peut commander l'organe 76 afin qu'il ferme la soupape 60 et interrompe ou arrete la transmission de la matière carbonée au brûleur 50 car l'étirage provoque habituellement le maintien séparé des courants de verre si bien que le verre n'a pas tendance à s'écouler sur la surface 20. Cependant, la flamme lumineuse ou réductrice peut être maintenue pendant l'étirage afin que, en cas de cassure des filaments2 le revetement de particules de carbone à la surface 20 empeche 11 écoulement du verre ou le rende minimal au moins, si bien que le temps nécessaire à la formation des perles au niveau des orifices et le temps de descente des perles peuvent être réduits. L'enceinte 45 peut être en matiere incombustible réfractaire2 par exemple en silice fondue. La figure 4 représente une variante de substrat ou fond de filière. Dans ce mode de réalisation, la filière 80 a.un grand diamètre et le fond 82 a aussi un grand diamètre. lia filière 80 est entourée par un réfractaire 81 du type du réfractaire 17 de la figure 2. Le dispositif de la figure 4 comprend un distributeur ou brûleur 83 et une enceinte tubulaire ou blindage 84 de dimension supérieure à celle des éléments correspondants de la figure 3. Enceinte 84 est portée par des re sortS fixés- ar des saillies 86 d'un organe 87 de chassies, correspondant au châssis 18 de la figure 2. Le distributeur comporte un tube 85 de circulation de la matière carbonée combustible avec ou sans air, parvenant au brûleur ou distributeur 83 qui- transmet le gaz par l'orifice comme dans le mode de réalisation de la figure 2. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le fond 82 de la filière a un nombre relativement élevé d'orifices 212 destinés à-la circulation de courants de verre. lia matière carbonée brûle incomplètement dans la région de la surface du fond et forme des particules de carbone qui se déposent sur cette surface du fond 82 en enipeAchant ou en réduisant au minimum l'écoulement du verre sur cette surface èt permettant -la formation de courants indépendants de verre à partir des orifices, ces courants étant destinés à être atténués en filaments par enroulenient d'un groupe ou fil de filaments sous forme d'une bobine, dans une machine de bobinage du type représenté sur la figure 1. lies vannes et soupapes utilisées pour le réglage de la matière carbonée ou organique combustible et de l'air comme indiqué sur la figure j peuvent etre utilisées dans le cas de la filière de la figure 4. Les caractéristiques anti-mouillantes des particules de carbone obtenues par combustion incomplète de la matière carbonée près du fond 82 permettent la disposi- tion des orifices 21' très près les uns des autres si bien que des courants individuels de verre peuvent être maintenus sans que le verre ait tendance à s'écouler à la surface du fond 82. REVENDICATIONS 1. Procédé de réglage des conditions de formation de fibres à partir de verre ramolli par la chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend la circulation de courants de verre à partir des orifices diun substrat, la transmission d'une matière carbonée combustible dans une région adjacente aux courants de verre, et la combustion de cette matière carbonée dans des conditions qui forment une flamme lumineuse qui crée des particules de carbone à la surface du substrat dans la région de circulation des courants de verre. 2. Procédé de réglage des conditions de formation de fibres à partir de verre ramolli par la chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend la circulation de courants de verre à partir d'orifices d'une filière, la transmission d'un gaz hydrocarboné et d'une quantité limitée d'air pres de la région de la surface de la filière qui transmet les courants de verre, et la combustion partielle du gaz hydrocarboné dans ia région d'écouiementsdes des courants de verre, avec formation d'une flamme lumineuse qui donne des particules de carbone qui se déposent sur la surface de la filière formant les courants de verre, si bien que le carbone facilite la séparation du verre ramolli et de la surface de la filière. 3. Procédé de réglage des conditions de formation de fibres par du verre ramolli par la chaleur, caractérisé en ce du'il comprend la circulation de courants de verre à partir d'orifices diune filière, la protection de la région de la filière qui transmet les courants de verre, la transmission d'un gaz hydrocarboné et d'une quantité limitée d'air dans la zone protégée, et la combustion incomplète du gaz hydrocarboné dans la zone protégée avec formation d'une flamme lumineuse qui donne des particules de carbone qui se déposent à la surface de la ilière, dans la région de formation des courants de verre. 4. Procédé de réglage des conditioiis de formation de fibres par du verre ramolli par la chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend la circulation de courants de verre à partir d'orifices d'une surface d'une filière, la protection d'une région de la filière qui transmet des courants de verre, la transmission d'un gaz hydrocarboné- et d'air dans la région protégée, et le réglage du rapport du gaz hydrocarboné à l'air afin que ce gaz hydrocarboné brûle de façon incomplète et forme uné flamme lumineuse donnant des particules de carbone qui se déposent à la surface de la filière dans la région de formation des courants de verre, ces particules facilitant la séparation du verre ramolli et de la surface de la filière. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière càrbonéecombustible est un gaz organique. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière carbonée combustible est un hydrocarbure. 7. Appareil de traitement de verre ramolli par la chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend un substrat ayant des orifices par lesquels passent des courants de verre ramolli par la chaleur, un brûleur adjacent au substrat, et un dispositif destiné à transmettre une matière carbonée combustible au brûleur, en quantité telle que cette matière est brûlée de façon incomplète près de la surface du substrat qui transmet les courants de verre, si bien que la matière combustible forme des particules de carbone au niveau de la surface du substrat et facilite ia séparation du verre et de cette surface. 8. Appareil de traitement de verre ramolli par la chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend une filière ayant un fond comportant plusieurs orifices destinés au passage de courants de verre, une enceinte dépassant sous le fond et entourant la région de formation des courants de verre', et im dispositifXdes- iLné à transmettre un gaz organique combustible dans l1 enceinte afin que ce gaz brûle incomplètement et forme une flamme lumineuse donnant des particules de carbone à la surface du fond, ces particules de carbone facilitant là sepåration du verre et de la surface du fond de la filière. 9. Appareil de traitement de verre ramolli par-la chaleur, caracterité en ce qu'il comprend une filière ayant un fond comportant plusieurs orifices et destinés au passage de courants de verre, une enceinte dépassant sous le fond, un distributeur de brûleur associé à l'enceinte et ayant une sortie, et un dis positif destiné à transmettre un gaz organique combustible au distributeur à brûleur afin que ce gaz soit transmis par la sortie en quantité telle que le gaz est brûlé incomplètement sous forme d'rune flamme lumineuse donnant des particules de carbone qui se déposent à la surface du fond qui forme les courants de verre, ces particules facilitant la séparation du verre et de ladite surface.