Brevet FR2456926A1 — publié le 19801212

La présente invention concerne l'obtention de bains de fusion silieux et a notamment pour objet un four à bassin en particulier pour la fusion de verre. On connais largement des fours à bassin pour la fusion de verre, dont chacun comporte un bassin, un système de chauffage, une superstructure comprenant une voute et un canal pour L'évacuation des gaz, une fenêtre de chargement et une fenêtre de déchargement. Dans ce four à bassin pour la fusion de verre (voir, par exemple, le brevet français N"128488), le bassin est entièrement métallique, refroidi par arrosage à l'eau et revêtu intérieurement d'une matiere réfractaire. Dans une série de fours à bassin ou utilise pour le refroidissement de la matière réfractaire du bassin un système de réfrigération par évaporation (voir, par exemple, le certificat d'auteur soviétique N0264636, cl. C 03 3b 5/04) comportant des tubes verticaux mis en communication avec des collecteurs supérieurs et inférieurs et assurant une exploitation fiable et continue dudit bassin. La durée d'exploitation de ces fours est prolongée,-mais l'élévation de leur rendement est limitée par la résistance de la superstructure dans la région de la paroi en bout dans laquelle est ménagée la fenêtre de chargement. De plus, l'absence de matières réfractaires suffisamment résistantes pour constituer le fond et les parois du bassin retarde l'intensification de la fusion par la mise en oeuvre de chauffage électrique et de barbotage du bain de fusion, compte tenu de la tendance générale à la diminution de la profondeur du bassin du four. De plus, les matières réfractaires détruites par les matières fondues agressives du point de vue corrosion polluent le produit obtenu et affectent par conséquent sa qualité. Outre cela, lors de la préparation de la matière fondue à haute température dans le four à bassin il est difficile d'utiliser d'une manière efficace la chaleur des gaz d'échappement, étant donné qu'il est impossible de monter directement derrière le four un équipement d'utilisation de la chaleur, puisque dans ce cas, dans la plupart des systèmes connus d'utilisatio de la chaleur des gaz d'échappement, il est indispensable de refroidir au préalable les produits de combustion jusqu a des températures admissibles. Dans le cadre de la présente invention on s'est donc proposé de réaliser un four à bassin pour la fusion notamment de verre, dans lequel le bassin et au moins une partie de la superstructure dans laquelle est réalisée une fenêtre de chargement seraient concus de façon à assurer une exploitation de longue durée du four, à rendre plus intense le processus de fusion et à augmenter la pureté du produit obtenu. Ce but est atteint du fait que le four à bassin pour la fusion notamment de verre, du type comportant un bassin, un système de chauffage, une superstructure comprenant une voûte et un canal pour l'évacuation des gaz, un système de refroidissement, une fenêtre de chargement et une fenêtre de déchargement, est caractérisé, selon l'invention, en ce que le fond et les parois du bassin, et au moins la partie de la superstructure dans laquelle est réalisée la fenêtre de chargement, sont constitués par des tubes métalliques adjacents l'un à l'autre et faisant partie du système de refroidissement. Un tel mode de réalisation du bassin du four et d'une partie de la superstructure permet d'assurer une exploitation prolongée du four, de rendre plus intense le processus de fusion, ainsi que de permettre l'installation d'un équipement permettant d'utiliser la chaleur des gaz d'échappement sans refroidissement préliminaire des produits de combustion. Selon l'invention, les tubes métalliques du système de refroidissement qui constituent le fond et les parois du bassin et au moins une partie de la superstructure sont mis en communication entre eux, ce qui permet de rendre beaucoup plus simpLe la construction du four à bassin et donne la possibilité de fabriquer une partie du four dans une usine. Pour faciliter l'évacuation de la chaleur de la surface des tubes métalliques, il est avantageux que les surfaces des tubes métalliques du système de refroidissement qui sont orientées vers l'intérieur du bassin soient munies d'arêtes de nervures. En outre, une couche d'aluminium peut être appliquée sur les surfaces des tubes métalliques orientées vers l'intérieur du bassin. Toujours suivant l'invention, il est possible de fixer aux tubes métalliques constituant le fond et les parois du bassin des plaques constituées par le même matériau que celui obtenu dans le four et formant la surface intérieure du bassin. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références au dessin unique non limitatif annexé dans lequel - la figure 1 représente schématiquement une vue d'ensemble du four à bassin pour la fusion de verre conforme à l'invention (coupe longitudinale) - la figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe suivant III-III de la figure 1 - la figure 4 représente la partie encerclée A de la figure 3 à échelle agrandie ; dans cette figure 4a) représente les tubes du système de refroidissement 4b) représente les tubes du systeme de refroidissement munis de nervures 4c) représente les tubes du système de refroidissement revêtus d'une couche d'aluminium ; 4d) représente les tubes du système de refroidissement avec les plaques fixées sur eux. Le four à bassin notamment pour la fusion de verre (figure 1) comporte un bassin 1, un système de refroidissement 2, par exemple un système de refroidissement par évaporation, une superstructure comportant une voute 3 et un canal 4 d'évacuation des gaz. Dans la paroi en bout 5 de la superstructure, qui forme le canal 4 pour l'Evacuation des gaz, est réalisée une fenêtre de chargement 6. Dans la partie de fusion la du bassin, au-dessus du bain de fusion, sont montés des brûleurs 7 faisant partie du syteme de chauffage du four et dont la construction est connue en soi. Dans le fond de la partie de refroidissement lb du bassin 1 est réalisée une fenêtre de déchargement 8 pour l'évacuation de la matière fondue vers le poste de traitement suivant. La voûte 3 et une partie de la superstructure sont constituées d'une manière réfractaire. Le fond 9 (figures 2 et 3) et les parois 10 du bassin 1, ainsi qu'au moins une partie de la superstructure, c'est-à-dire la paroi en bout dans laquelle est ménagée la fenêtre de chargement 6, sont constitués par des tubes métalliques ll faisant partie du système de refroidissement et adjacents l'un à l'autre. Les tubes métalliques 11 sont étroitement appliqués l'un contre l'autre, et entre ces tubes sont placées des barres 12 (figure 4a) soudées extérieurement sur les tubes 11 pour conférer au bassin une construction rigide.Les tubes métalliques 11 formant le fond et les parois du bassin 1 sont disposés horizontalement (figures 1 et 3) et leurs extrémités sont engagées dans un collecteur 13, tandis que les tubes métalliques 11 constituant la paroi en bout 5 sont disposés verticalement et débouchent dans un collecteur 14. Afin de simplifier la construction du bassin, les tubes métalliques 11 horizontaux et verticaux sont mis en communication entre eux ou sont réalisés en une seule pièce. Pour améliorer l'évacuation de la chaleur, les tubes métalliques 11 du système d'évaporation peuvent comporter sur leur côté orienté vers l'intérieur du bassin 1 des nervures 15 (figure 4c) sur lesquelles il est possible d'appliquer une couche de matière céramique conductrice de chaleur. De plus, sur les côtés des tubes métalliques 11 du système de refroidissement qui sont orientés vers l'intérieur du bassin, il est possible d'appliquer une couche d'aluminium 16 (figure 4c). Outre cela, sur la surface des tubes 11 qui est orientée vers l'intériev du bassin 1 il est possible de fixer des plaques 17 (figure 4d) constituées du même matériau que celui obtenu dans le four. Suivant une variante de réalisation (non représentée) les plaques 17 peuvent etre fixées sur la couche d'aluminium 16. Ainsi, la couche 16 ou les plaques 17 peuvent constituer la surface intérieure du bassin 1. Bien entendu Z pour qu'il soit possible d'assurer le fonctionnement du four à bassin en régime automatique, celui-ci est pourvu de tous les dispositifs nécessaires, de construction connue en soi, assurant le fonctionnement du four en un régime déterminé. Le fonctionnement du four à bassin pour la fusion de verreaobjet de l'invention, est le suivant. A travers la fenêtre de chargement 6 (figure 1) on fait arriver dans le bassin îdufour3amatiere de départ. Le système de refroidissement étant en fonctionnement, les bruleurs 7 du système de chauffage assurent le chauffage progressif et la fusion des matières de départ. I1 se forme alors, sur les tubes métalliques 11 du fond 9 et des parois 10 du bassin 1 une couche stable de garnissage. L'épaisseur de cette couche du garnissage dépend de la température du bain de fusion, de sa conductibilité thermique et de la présence d'un échange de masse et de chaleur, ainsi que, dans une certaine mesure, de l'intensité du refroidissement. L'évacuation des produits de combustion du combustible s'effectue à travers le canal 4. Le déchargement de la matière fondue s'effectue sans interruption à travers la fenêtre 8.La couche d'aluminium 16, les plaques 17 ou la couche de garnissage préservent les tubes métalliques 11 contre les surchauffes. Ainsi, les perfectionnements proposés assurent un fonctionnement fiable et prolongé du four à bassin, et permettent une intensification du processus de fusion, (qui n'est limitée que par le type de matières réfractaires utilisées). Ils permettent également une utilisation prolongée d'agents connus d'intensification du processus de fusion, tels que le chauffage électrique et le barbotage de la patte de verre. La construction proposée permet d'obtenir une faible profondeur du bassin 1, ce qui permet de faire fondre le verre en couche mince.En outre, la construction proposée permet d'obtenir pratiquement n'importe quelle matiere fondue corrosive, dont le nombre peut etre relativement grand et pour lesquelles il n'est pas toujours avantageux de créer, pour chacune de ces matières, des matériaux réfractaires particuliers, qui peuvent être trop onéreux ou déficitaires (par exemple, l'oxyde de chrome). blême dans le cas où des matériaux réfractaires satisfaisant aux exigences technologiques ne sont pas disponibles, la construction proposée du four a bassin assure l'obtention de la matière fondue voulue. La paroi en bout refroidie 5 située dans la zone d'évacuation des produits de combustion hors du four assure une exploitation fiable et prolongée. Pour les fours à bassin de chauffage direct, la paroi en bout refroidie 5 permet de réduire la température des gaz venant du four jusqu'à des températures assurant un fonctionnement fiable de dispositifs métalliques utilisant la chaleur et réalisés à partir des aciers et des alliages utilisés actuellement (récupérateurs, etc.), et il n'est pas nécessaire de diluer les produits de combustion par l'air ou par injection d'eau, ce qui n'est pas économique du point de vue de l'utilisation de la chaleur des gaz d'échappement et de la consommation excessive d'énergie électrique ou des frais supplémentaires pour la construction d'une cheminée pour évacuer les produits de combustion hors du four. Pour les cas où les matières fondues agressives du point de vue corrosion détériorent les matériaux réfractaires utilisés pour le revêtement du bassin et polluent le produit obtenu, l'utilisation de la construction proposée permet d'accroître la pureté de la matiere fondue, ctest--dire d'améliorer la qualité du produit fini et d'augmenter les quantités produites. Bien entendu, l'invention ntest nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n' ont été donnés qu a titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Four à bassin notamment pour la fusion de verre, du type comportant un bassin, un système de chauffage, une superstructure comportant une voute et un canal pour l'évacuation des gaz, un système de refroidissement, une fenetre de chargement et une fenetre de déchargement, caractérisé en ce que le fond et les parois du bassin, ainsi qu'moins la partie de la superstructure dans laquelle est réalisée la fenêtre de chargement, sont constitués par des tubes métalliques adjacents l'un à l'autre et faisant partie dudit système de refroidissement. 2. Four à bassin selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits tubes métalliques constituant le fond et les parois du bassin et au moins une partie de la superstructure sont mis en communication entre eux. 3. Four à bassin selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les surfaces desdits tubes métalliques qui sont orientées vers l'intérieur du bassin sont munies de nervures. 4. Four a bassin selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'auxdits tubes métalliques constituant le fond et les parois du bassin sont fixéesdes plaques qui sont constituées par le même matériau que celui qui est obtenu dans le four et qui forment la surface intérieure du bassin. 5. Four à bassin selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que sur les surfaces desdits tubes métalliques qui sont orientées vers l'intérieur du bassin est appliquée une couche d'aluminium. 6. Four à bassin selon l'une des revendicational, 2, 4 et 5, caractérisé en ce que lesdites plaques sont appliquées sur ladite couche d'aluminium.