Brevet FR2497187A1 — publié le 19820702

La présente invention se rapporte à des appareils de production de fibres à partir d'une matière minérale ramollie par la chaleur telle que le verre et elle concerne, plus particulièrement, un appareil de production de fibres de verre utilisant une filière sans bec de formage ou d'étirage de fibres de verre, autrement dit une filière dont la surface inférieure ou paroi du bas est sensiblement plate. Un tel appareil présente des rainures dans la surface de dessous de la filière entourant chaque orifice, ces rainures étant espacées les unes des autres de manière à ne pas s'intersecter. Dans l'industrie de formage de fibres de verre, il était usuel d'employer des filières présentant des bossages perforés de manière à définir des orifices pour permettre l'écoulement des filets de verre fondu en vue de leur amincissement en fibres ou filaments. En utilisant de tels bossages per- forés on risque moins que la surface de dessous de la filière soit inondée de verre fondu lors d'une interruption du procédé de formage de fibres. Lors d'une telle interruption du procédé, le verre qui sort d'une filière à becs forme en général des bourrelets à la sortie de chaque bec au lieu de s'écouler en travers de la paroi inférieure et définir une masse importante de verre qui recouvre toute la surface de dessous de la filière. Cependant si l'on utilise des filières avec des becs ou des bossages perforés, on est limité physiquement par les parois des becs à certaines con- centrations maximales des orifices par unité de surface de la paroi de dessous. Si l'on pouvait supprimer les becs ou bossages de la surface inférieure de la filière, les orifices pourraient être groupés plus étroitement les uns aux autres et on pourrait donc utiliser des filières présentant un plus grand nombre d'orifices par unité de surface. L'utilisation de filières sans becs, c'est-à-dire de filières dont la surface de dessous est sensiblement plate,est décrite dans le brevet américain 3 905 790 et dans le brevet britannique 1 498 184. Cependant l'utilisation de filières sans becs présentant une con- centration élevée d'orifices était limitée en raison de la difficulté de faire fonctionnar ces filières et aussi d'en effectuer la remise en route après une interruption. Les spécialistes voudraient donc disposer d'un appareil perfec- tionné permettant la production de fibres de verre à travers des filières sans bec. La présente invention a pour objet une plaque perforée pour une filière de production de fibres de verre du type présentant une surface infé- rieure plate et une série d'orifices traversant ladite surface, cette plaque étant perfectionnée en ce qu'elle présente des rainures formées dans la surface de dessous et entourant chaque orifice. Les rainures sont espacées les unes des 2 497187 autres de manière à ne pas s'intersecter. L'invention a également pour objet une plaque perforée pour une filière d'étirage de fibres de verre du type dont la plaque perforée présente une surface de dessous plate et un nombre important d'orifices tellement pro- ches les uns des autres que le verre fondu produit par les orifices adjacents subit une coalescence facile de manière à provoquer l'inondation de la surface de dessous et que, par conséquent, l'air de refroidissement doit être envoyé vers la surface de dessous de la plaque perforée afin d'en empêcher l'inonda- tion, cette plaque étant perfectionnée en ce que des rainures pratiquées dans la surface de dessous entourent chacun des orifices. Les rainures sont espacées les unes des autres de manière à ne pas s'intersecter. La présente invention vise à fournir un appareil perfectionné pour la production de fibres de verre. L'invention a également pour objet un appareil perfectionné compor- tant une filière sans bec. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description détaillée qui va en être faite ci-après en regard des dessins annexés, sur lesquels: - la figure I est une élévation semischématique d'un appareil de production de fibres selon l'invention, - la figure 2 est une coupe à plus grande échelle de la filière représentée sur la figure l; - la figure 3 est une coupe partielle de la paroi inférieure de la filière représentée sur la figure 2; - la figure 5 est une coupe partielle de la paroi inférieure de la filière représentée sur la figure 2, montrant le verre s'écoulant à travers un orifice vers une première rainure; - la figure 4 est une vue partielle par en dessous de la filière représentée à la figure 2; - la figure 6 est une coupe partielle de la paroi inférieure de la filière représentée sur la figure 2, montrant le verre s'écoulant à travers un orifice vers une seconde rainure; - la figure 7 est une coupe partielle de la paroi inférieure d'une filière selon l'invention; - la figure 8 est une coupe partielle de la paroi inférieure d'une filière selon l'invention. -la figure 9 est une coupe partielle de la paroi inférieure d'une filière selon l'invention; et - la figure 10 est une coupe partielle de la paroi inférieure d'une 2497 187 filière selon l'invention. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée dans son application aux détails de construction et d'agencement des organes qui sont représentés sur les dessins, étant donné que d'autres modes de réalisation sont parfaite- ment possibles pour produire de diverses façons des éléments ayant d'autres destinations finales. D'autre part, la terminologie utilisée dans la description ne présente aucun caractère limitatif. En se référant d'abord à la figure 1, on a montré une opération de production de fibres. Une matière minérale, telle que le verre, est maintenue à l'état fondu dans une filière ou ensemble distributeur 10 de courants d'o une série de filets de verre ramolli par la chaleur sont émis en vue de l'amin- cissement en fibres ou filaments. La filière est construite en un alliage de platine et de rhodium ou en un autre matériau résistant à la chaleur et elle comprend des parois latérales 12 dirigées vers le haut et une paroi inférieure ou plaque 14 per- forée d'orifices. Des filets de verre fondu sortent des orifices de la paroi inférieure et sont amincis en fibres ou filaments 16 par un appareil de reprise par bobinage 24. Les fibres sont enrobées à l'aide d'un applicateur d'apprêt 22 et sont réunies en un toron 18 par un patin collecteur 19. Le toron est animé d'un mouvement de va-et-vient par un dispositif à mouvement alternatif 28 et il est recueilli en un paquet 30 sur une collerette de bobinoir 26. Pour régler l'environnement de formation des fibres de verre, on a prévu un ventilateur 20. Ce ventilateur est décrit plus en détail, par exemple, dans les brevets américains4 202 680 et 3 905 790 ainsi que dans le brevet britannique 1 498 184. L'ensemble de filière 10 est représenté de façon plud détaillée sur les figures 2 à 4. La paroi inférieure présente une série d'orifices 32 pour le passage de la matière minérale fondue. Chaque orifice est entouré ou encerclé par des rainures ménagées dans la surface de dessous. Comme on peut le voir sur la figure 3, on a prévu trois rainures concentriques 33, 35 et 37 autour de l'orifice 32. Les rainures présentent une section transversale rec- tangulaire et leurs angles intérieurs à arêtes vives 34, 36 et 38 respectivement sont dans la surface inférieure 39 de la filière. Chaque rainure présente une largeur d'environ 0,1 à 1,5 mm et une profondeur d'environ 0,1 à 1,5 mm. L'in- vention envisage également la possibilité de n'utiliser qu'une seule rainure autour de chaque orifice et la rainure peut présenter des sections transver- sales d'un autre type. Quelques exemples d'autres sections transversales sont donnés sur les figures suivantes. Les orifices dans la paroi inférieure sont groupés sur un mode très dense. En l'absence de rainures, les orifices seraient dans un "rapport d'inon- dation" de telle sorte que le verre fondu passant par les orifices aurait ten- dance à couler pour former une masse de verre fondu recouvrant toute la surface de dessous de la filière lors d'une interruption quelconque du procédé de pro- duction de fibres. La densité des orifices est en général d'environ Il orifices par centimètre carré ou plus élevée. Par exemple la densité des orifices pour- rait être comprise entre environ 15 et 39 orifices par cm2. Les rainures limitent le mouvement du verre fondu le long de la sur- face de dessous de la filière entre les orifices. Les rainures présentent en général une petite aire de section transversale et présentent une arête vive sur la surface de dessous de la filière. Les figures 5 et 6 représentent des rainures qui résistent à l'écoule- ment du verre en travers de la surface de dessous de la filière. Le verre fondu traverse l'orifice 32 et forme une masse 42 de verre fondu sur la surface de dessous de la filière lors d'une interruption du procédé de formage des fibres. Le verre fondu qui s'écoule dans la zone plane autour de l'orifice rencontre une résistance qui l'empêche de poursuivre son écoulement lors de son contact avec l'arête vive d'une rainure. A la figure 5, le verre 42 s'est écoulé jusqu'à l'arête vive 34 de la rainure 33; tout nouvel écoulement du verre devient impossible et il se forme un bourrelet. A la figure 6 le verre s'est écoulé à l'intérieur de la rainure 33 et progresse plus loin en suivant la surface de dessous jusqu'à l'arête vive 36 de la rainure 35. La continuation de l'écoulement du verre devient impossible et il se forme un bourrelet. Ainsi pendant l'opération d'un tel appareil de production de fibres de verre, la tendance à l'inondation de la filière est réduite. Les figures 7 à 10 montrent d'autres variantes de réalisation. La figure 7 représente une partie de la paroi inférieure 50 de la filière. Un orifice 52 est entouré de rainures 54 et 56. Ces rainures présentent des arêtes vives 53 et 55 respectivement à la surface de dessous de la paroi inférieure de la filière. Comme il est représenté, ces rainures ont une section transversale triangulaire. - La figure 8 représente une partie de la paroi inférieure 60 d'une filière. Un orifice 62 est entouré de deux rainures 64 et 66. Ces rainures présentent des arêtes vives 63 et 65 respectivement et ont une section trans- versale en parallélogramme. La figure 9 représente une partie de la paroi inférieure 70 d'une filière. Un orifice 72 présente une forme conique au lieu de la forme cylin- drique dans les autres modes de réalisation. L'invention envisage parfaitement la possibilité de former des orifices ayant d'autres formes. Par exemple, les 2 497 187 orifices peuvent présenter une forme cylindrique contre-alésée de sorte que le diamètre supérieur de l'orifice pourrait être plus grand ou plus petit que le diamètre inférieur de l'orifice. Sur la figure 9 la rainure 74 présente une section transversale trapézoidale avec une arête vive 73. La figure 10 représente une partie de la paroi inférieure 80 d'une filière. Ici l'orifice 82 présente une forme cylindrique et est entouré d'une rainure 84. La rainure présente une section transversale trapézoïdale et une arête vive 83 à la surface de dessous de la filière vers l'orifice. Il va de soi qu'on peut apporter diverses modifications aux modes de réalisation qui ont été décrits et qui sont représentés sur les dessins sans sortir pour cela du cadre de l'invention. L'invention présente un intérêt particulier dans la technique de production de fibres minérales et surtout de fibres de verre. 2 49718 7 REVENDICATIONS 1. Plaque perforée d'orifices pour une filière de production de fibres de verre, du type présentant une surface de dessous plate et une série d'orifices à travers ladite placue, caractérisée en ce qu'elle présente des rainures formées dans cette surface de dessous et entourant chaque orifice, lesdites rainures étant espacées les unes des autres de manière à ne pas s'in- tersecter. 2. Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que les rainures présentent une largeur d'environ 0,1 à 1,5 mm et une profondeur d'en- viron 0,1 à 1,5 mm. 3. Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que les rainures présentent une section transversale trapézoïdale. 4. Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que les rainures présentent une section transversale rectangulaire. 5. Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que les rainures présentent une section transversale triangulaire. 6. Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est fabriquée en un alliage de platine et de rhodium. 7. Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce que plusieurs rainures concentriques entourent chaque orifice. 8. Plaque perforée d'orifices pour une filière d'étirage de fibres divers du type présentant une surface de dessous plate et un nombre important d'orifices agencés si étroitement les uns par rapport aux autres que le verre fondu produit dans les orifices adjacents est facilement sujet à la coalescence pour provoquer l'inondation de ladite surface de dessous et par conséquent, l'air de refroidissement doit être dirigé vers ladite surface de dessous de la plaque perforée afin d'empêcher une telle inondation, caractérisée en ce que des rainures formées dans la surface de dessous entourent chaque orifice, lesdites rainures étant espacées les unes des autres de manière à ne pas s'in- tersecter. 9. Plaque selon la revendication 8, caractérisée en ce que les rainures présentent une section transversale rectangulaire. 10. Plaque selon la revendication 8, caractérisée en ce que plusieurs rainures concentriques entourent chaque orifice. Il. Appareil de production de fibres de verre, caractérisé en ce qu'il comprend a) une filière sans bec présentant des orifices pour débiter des filets de verre fondu en vue de leur amincissement en fibres, la paroi infé- rieure présentant des rainures-séparées qui entourent chaque orifice, ces 2497 187 rainures étant espacées les unes des autres de manière à ne pas s'intersecter b) des moyens d'écoulement d'air pour envoyer de l'air vers la paroi inférieure à un débit et à une vitesse suffisants pour rendre les filets, susceptibles d'un amincissement en fibres; et c) des moyens pour amincir les filets en fibres. 12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que les rainures présentent une section transversale rectangulaire. 13. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que plusieurs rainures concentriques entourent chaque orifice. 14. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'air débité vient heurter la paroi inférieure.