Brevet FR2501667A1 — publié le 19820917

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de production de fibres à partir d'une matière minérale ramollie par la chaleur, comme du verre. L'invention porte plus particulièrement sur un procédé et un dispositif de production de fibres de verre à partir d'une filière chauffée électriquement qui comporte une paroi inférieure munie d'une partie comportant des orifices de façon à fournir des filets de verre destinés à être étirés en fibres, selon lesquels on détecte la température dans la partie comportant des orifices, on produit un signal qui varie en fonction de la température détectée, et on indique qu'il y a eu une interruption de la production de fibres lorsque le signal produit indique que la température détectée est à l'extérieur d'une plage de température prédéterminée. La pratique courante depuis de nombreuses années consiste à utiliser des thermocouples fixés aux parois latérales des filières de formation de fibres. Ces filières sont chauffées électriquement et elles sont branchées à des transformateurs de puissance destinés à leur fournir du courant électrique. Le niveau de puissance qui est fourni aux filières chauffées par résistance est commandé par une unité de commande. Le signal de sortie provenant du thermocouple de paroi latérale est appliqué à l'unité de commande. L'unité de commande mesure le signal, le compare à une référence puis modifie de la manière nécessaire la puissance qui est fournie à la filière. On a constaté en pratique que ces thermocouples sont moins précis que ce qu'on désire, en ce qui concerne la détermination d'une valeur représentative de la température du verre à l'intérieur de la filière, au niveau de la partie à orifices de la plaque de base. De plus, le temps de réaction de ces thermocouples de paroi latérale pour la détection de variations de la température du verre dans la partie à orifices de la paroi latérale est plus long qu'il est souhaitable. Il est donc souhaitable de disposer d'un procédé et d'un dispositif perfectionnés pour détecter et commander la température du verre à l'intérieur d'une filière de formation de fibres de verre, au niveau de la partie à orifices de la paroi inférieure. Un aspect de l'invention consiste en un procédé de production de fibres de verre à partir d'une filière chauffée électriquement qui comporte une paroi inférieure munie d'une partie à orifices fournissant des filets de verre destinés à être étirés en fibres, selon lequel on détecte la température au niveau de la partie à orifices,on produit un signal qui varie en fonction de la température détectée et on indique qu'une interruptlon de la production de fibres a eu lieu lorsque le signal produit est à l'extérieur d'une plage prédéterminée. Un autre aspect de l'invention consiste en un dispositif destine à produire des fibres de verre à partir d'une filière chauffée électriquement qui comporte une paroi inférieure munie d'une partie à orifices fournissant des filets de verre qui sont destinés à être étirés en fibres, comprenant des moyens destinés à détecter la température au niveau de la partie à orifices, des moyens qui fournissent un signal variant sous I 'effet de la température détectée et des moyens qui indiquent qu'une interruption de la production de fibres a eu lieu lorsque le signal fourni est à l'extérieur d'une plage pré déterminée Un but de l'invention est d'offrir un procédé perfectionné de production de fibres de verre. Un autre but de l'invention est d'offrir un dispositif perfectionné pour la production de fibres de verre Llinvention sera mieux cnmprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une représentation en eleation, partiellement schematique, - d'un dispositif de formation de fibres. La figure 2 est une vue en plan d'une filière de formation de fibres de verre. La figure 3 est une vue de côté en élévation d'une filière de formation de fibres de verre La figure 4 est une coupe faite pratiquement selon la ligne 4-4 de la figure 2. La figure 5 est une coupe partielle dtune filière de formation de fibres de verre. La figure 6 est une coupe partielle d'une filière de formation de fibres de verre. La figure 7 est une coupe partielle d'une filière de formation de fibres de verTe. La figure 8 est une vue en plan d'une filière de formation de fibres de verre. La figure 9 est une vue de côté en élévation d'une filière de formation de fibres de verre. il convient de noter que la mise en oeuvre de l'invention n'est pas limitée aux détails de construction et de disposition des éléments qui sont représentés sur les dessins annexés, du fàit que l'invention peut faire l'objet d'autres modes de réalisation et peut être mise en oeuvre de diverses manières pour produire des éléments destinés à d'autres utilisations finales. il convient également de noter que la terminologie qui est employée ici est destinée à faciliter la description et n'est pas limitative. Bien que le procédé et le dispositif de l'invention soient particulièrement utiles dans le traitement du verre pour la formation de fibres ou de filaments, il faut noter que le procédé et le dispositif de l'invention peuvent être employés pour produire des fibres d'autres matières. On va maintenant considérer les dessins en détail, sur lesquels la figure 1 illustre une opération de formation de fibres. Une matière minérale, comme du verre, est maintenue à ltétat de fusion dans la filière d'une structure d'alimentation en filets 10 à partir de laquelle plusieurs filets de matière 20 sont émis par des embouts ou saillies à orifices, 18, s'étendant vers le bas à partir de la plaque de base ou fond 12 de la structure d'alimentation. On peut également utiliser des filières qui n'ont pas d'embouts mais ont une paroi inférieure à orifices pratiquement plane. Une réserve de matière en fusion est contenue au-dessus de la plaque de base par des parois latérales 14 s'étendant vers le haut. Un serpentin de refroidissement 16 entoure la partie supérieure des parois s'étendant vers le haut pour solidifier le verre et empêcher qu'il fuie hors de la filière. Les filets de verre forment des cônes à l'extrémité d'évacuation des saillies à orifices. Une enrouleuse 32 forme des fibres de verre 22 par étirage à partir des cônes de verre en fusion. Les fibres sont revêtues par un applicateur de matière d'encollage, 24, et sont rassemblées en un filé 28 par un sabot de rassemblement 26. Un élément de guidage transversal 38 communique un mouvement alternatif au filé pendant qu'il est recueilli en une bobine 36 sur une broche d'enrouleuse 34. Des moyens de soufflage 30 sont destinés à commander l'environnement de formation des fibres de verre. il entre également dans le cadre de l'invention d'utiliser un dispositif classique à ailet tes pour commander l'environnement de formation des fibres de verre, à la place du dispositif de soufflage qui est représenté. La structure de filière de la figure 1 est représentée de façon plus détaillée sur les figures 2 à 4. La chambre de filière com- prend une paroi inférieure ou plaque de base 12 et des parois latérales 14 qui s'étendent vers le haut. La filière est chauffée de manière électrique. Des bornes électriques ou languettes sont reliées aux extrémités de la filière pour assurer le chauffage par résistance de la filière. Ces bornes électriques sont connectées à un transformateur d'alimentation par des conducteurs appropriés 45. Le transformateur est alimenté en énergie électrique par une source d'énergie 44 et l'énergie qui est transmise par le transformateur est commandée par une unité de commande 41, par l'intermédiaire d'un nodule d'alimentation 39.L'unité de commande recuit un signal électrique qui provient d'un dispositif à thermocouple 40 par des fils 46 et 47. L'extrémité de sonde ou de détection du thermocouple est représentée dans la région centrale de la zone à orifices. L'extrémité de sonde peut être située à d'autres positions dans la zone à orifices, connue dans la région extérieure ou au centre exact. L'unité de commande compare le signal de thermocouple avec le signal désiré et elle commande la puissance de sortie du transformateur au moyen de signaux qu'elle émet par des conducteurs 42. La figure 4 représente de façon plus détaillée les moyens permettant de détecter la température de la partie à orifices de la plaque de base à titre dtindication de la température du verre à l'intérieur de la filière, au niveau de la partie à orifices. Les fils de thermocouple 46 et 47 pénètrent dans la filière à travers une couverture ou un passage 48 formé dans la paroi latérale de la filière. La paroi latérale comporte un manchon ou une douille 49 qui entoure l'ouverture formée dans la filière. La douille est en une matière résistant à la chaleur, comme un alliage platine/rhodium. Comme il est représenté, la douille est soudée à la paroi latérale 14. Pour éviter que le verre en fusion passe dans la douille en traversant l'ouverture de la paroi latérale, le passage est empli d'une matière d'étanchéité, comme une matière réfractaire.Pour éviter encore davantage toute fuite de verre en fusion hors de la filière, entre la matière réfractaire et la douille 49, im serpentin de refroidissement, comme le serpentin refroidi par eau qui est représenté sur la figure 1, peut être placé de façon à maintenir la température dans les régions extérieures du passage à une valeur inférieure à celle du verre en fusion, afin de solidifier le verre. Les fils du thermocouple s'étendent à l'intérieur de la filière jusqu'à la partie à orifices de la plaque de base. Comme le montre la figure 4, les fils pénètrent dans la réserve de verre en s'éloignant de la paroi latérale. Cependant, les fils peuvent s'étendre le long de l'intérieur de la filière (le long de la paroi latérale et le long de la paroi inférieure) jusqu'à la partie à orifices de la paroi inférieure. Les deux conducteurs de thermocouple se terminent au niveau de la paroi inférieure et ils sont soudés ensemble et à la paroi inférieure pour former une connexion 51 à l'intérieur d'un orifice de la plaque de base. Ainsi, le thermocouple détecte la température de la partie à orifices de la plaque de base et il produit un signal électrique approprié.La température détectée de la partie à orifices indique la température du verre qui se trouve au-dessus de la région de sortie de la partie à orifices,et au niveau de cette région. Du fait que l'extrémité détectrice du thermocouple est placée dans la partie à orifices de la plaque de base) elle est dans une position qui permet de détecter de façon rapide et précise les variations de température dans la région des orifices de la plaque de base. Ceci est très important dans la production de fibres de verre. Avec le thermocouple dans la partie à orifices, l'unité de commande peut modifier la puissance qui est transmise à la filière pour commander des variations de la température du verre dans la partie à orifices de la plaque de base, avant même que de telles variations de température puissent être détectées par un thermocouple placé de façon classique sur les parois latérales d'une telle filière de formation de fibres de verre. On peut utiliser des thermocouples à haute température classiques. On peut par exemple utiliser un thermocouple du type "R" qui comporte un conducteur en platine pur et un conducteur formé par 87 % de platine et 13 % de rhodium. On peut également utiliser un thermocouple du type "S" qui comporte un conducteur en platine pur et un conducteur formé par 90 b de platine et 10 0 de rhodium. Les figures 5,6 et 7 représentent autres modes de réalisation de l'invention, en ce qui concerne le positionnement des conducteurs de thermocouple. La figure 5 représente une autre manière de fixer les fils de thermocouple s'étendant jusqu'à la partie à orifices d'une plaque de base 54 de forme générale plane, ou sans embouts. Un conducteur de thermocouple 52 est en contact avec un premier orifice 56, ou est soudé à l'intérieur de celui-ci, et l'autre conducteur de thermocouple 53 est fixé ou soudé à l'intérieur d'un second orifice 57. La figure 6 illustre un autre node de réalisation d'une filière de structure similaire à celle représentée sur la figure 4.Un conducteur de thermocouple 62 est fixé à une première position 66 sur la plaque de base 64 et le second conducteur 63 est fixé à une seconde position 67 sur la plaque de base. Les première et seconde positions sont mutuellement distantes. La figure 7 illustre un autre mode de fixation des conducteurs de thermocouple sur une plaque de base 72 de forme générale plane ou sans embouts. Les régions d'extrémité des conducteurs 70 et 71 sont réunies et soudées ensemble à un point 74 de la surface supérieure de la plaque de base. On peut utiliser la structure de filière représentée sur les figures 8 et 9 dans 11 opération de formation de fibres de verre définie précédemment et illustrée par la figure 1. La structure de filière 80 comprend une chambre munie de parois latérales 86 et d'une paroi inférieure 84. Des bornes électriques ou languettes 88 sont reliées aux extrémités de la filière de façon à permettre le chauffage par résistance de la filière. Connue le montrent les figures 8 et 9, le commutateur scrutateur controle les différents thermocouples. Des dispositifs à thermocouple 82 détectent les températures de la partie à orifices en des emplacements distants. Les signaux provenant des dispositifs à thermocouple sont émis vers le commutateur scrutateur par des conducteurs 83. Les moyens de détection, ou dispositifs à thermscouple, ont de façon générale la structure décrite en relation avec le dispositif à ther cople qui est représente sur la figure 4. Les thermocouples peuvent être équilibrés ou normalises de façon que chacun d'eux émette ie meme signal pour une températuie donnée. Six dispositifs à thermocouple sont représentés dans ce mode de réalisaíion, bien qu'il entre dans le cadre de l'invention d'utiliser un ou plusieurs groupes de moyens de détection de température. Dans la configuration représentée, la partie à orifices de la filière comprend des embouts ou des saillies munies d'orifices pour fournir les filets de verre. il entre dans le cadre de l'invention que la partie à orifices ait une surface inférieure de forme générale plane, au lieu de comporter des embouts. Comme décrit ci-dessus, l'extrémité détectrice des thermocouples peut être fixée à la surface supérieure de la partie à orifices, ou bien peut être située à l'intérieur des orifices de la partie à orifices. Le commutateur scrutateur 90 reçoit les signaux qui proviennent des dispositifs à thermocouple. Le commutateur scrutateur compare chacun des signaux à une plage prédéterminée pour déterminer si un signal quelconque indique que la température détectée d'une position est hors d'une plage de température prédéterminée. Lorsque le commutateur scrutateur détermine qu'une température quelconque de la partie à orifices est hors de la plage prédéterminée, il indique qu'il y a eu une interruption de l'opération de production de fibres. Comne il est représenté, le commutateur actionne un dispositif d'alarme 92 en cas d'indication d'une interruption de la production de fibres. Le fait d'avoir la possibilité d'indiquer qu'une interruption de la production de fibres a eu lieu lorsque la température d'une position quelconque est hors d'une plage de température prédéterminée, permet de déclencher d'autres actions. Par exemple, on peut actionner un dispositif d'alarme en cas d'indication d'une interruption de la production de fibres. Le dispositif d'alarme peut être par exemple une lampe ou une sonnerie qui alerte l'opérateur qu'une rupture ou une interruption a eu lieu. Il est également possible, par exemple, de réduire la vitesse de la broche de l'enrouleuse, ou même de l'arrêter en cas d'indication d'une interruption. Pour réduire la tendance à une liquéfaction excessive dans la filière après une interruption de la production de fibres, il est avantageux de réduire l'alimentation électrique de la filière afin de contribuer à éviter un échauffement excessif de la plaque à orifices. Si la partie à orifices de la filière a été soumise partiellement à une liquéfaction excessive pendant l'interruption de la formation de fibres, le fait de réduire l'alimentation électrique de la filière réduit la tendance à l'étalement de la zone liquéfiée sur la totalité de la partie à orifices. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé decrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de production de fibres de verre à partir d'une filière chauffée électriquement qui comporte une paroi inférieure munie d'une partie à orifices fournissant des filets de verre destinés à être étirés en fibres, caractérisé en ce que : (a) on fixe un dispositif de détection de température à la paroi inférieure de la filière, dans la zone des orifices; (b) on détecte la température au niveau de la partie à orifices; (c) on produit un signal qui varie en fonction de la température détectée; et (d) on indique qu'une interruption de la production de fibres a eu lieu lorsque le signal produit est hors d'une plage prédéterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on actionne une alarme en cas d' indication d'une interruption de la production de fibres. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on modifie la vitesse de recueil d'une enrouleuse en cas d'indication d'une interruption de la production de fibres. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on arrête l'enrouleuse. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réduit l'alimentation électrique de la filière en cas d'indication d'une interruption de la production de fibres. 6. Dispositif destiné à la production de fibres de verre, à partir d'une filière chauffée électriquement qui comporte une paroi inférieure munie d'une partie à orifices fournissant des filets de verre destinés à être étirés en fibres, caractérisé en ce qu'il comprend (a) un dispositif de détection de température fixé à la paroi inférieure de la filière dans la zone des orifices, pour détecter la température dans la partie à orifices; (b) des moyens qui fournissent un signal variant sous l'effet de la température détectée; et (c) des moyens qui indiquent qu'une interruption de la production de fibres a eu lieu lorsque le signal fourni est hors d'une plage prédéterminée. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de détection comprend un thermocouple placé dans la partie à orifices de la paroi inférieure. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le thermocouple est fixé à la surface supérieure de la partie à orifices. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le flermocouple est fixé à l'intérieur deunw orifice de la partie à orifices. 10. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que la partie à orifices comprend des embouts. 11. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens destinés à produire une alarme en cas d'indication d'une interruption de la production de fibres. 12. Procédé de production de fibres de verre à partir d'une filière comportant une paroi inférieure unie d'une partie à orifices pour fournir des filets de verre destinés à être étirés en fibres, caractérisé en ce que : (a) on fixe au moins deux dispositifs de détection de température à la paroi inférieure de la filière, à des positions mutuellement distantes dans la zone des orifices; (b) on détecte les températures de la partie à orifices aux positions distantes; (c) on produit pour chaque position un signal qui varie sous 1 'effet de la température détectée à chaque position; et (d) on indique qu' une interruption de la production de fibres a eu lieu lorsque l'un quelconque des signaux produits indique que la température détectée à 'me position quelconque est hors d'une plage de température prédéterminée. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on actionne une alarme en cas d'indication dune interruption de la production de fibres. 14. Dispositif destiné à la production de fibres de verre à partir d'une filière comportant une paroi iférieure munie d'une partie à orifices pour fournir des filets de verre destinés à être étirés en fibres, caractérisé en ce qugil comprend : (a) au moins deux dispositifs de détection de température fixes à la paroi inférieure de la filière, dans des positions mutuellement distantes dans la zone des orifices, de façon à détecter les températures de la partie à orifices aux positions distantes; (b) des moyens destinés à fournir, pour chaque position, un signal qui varie sous l'effet de la tempé- rature détectée à chaque position; et (c) des moyens destinés à indiquer qu'une interruption de la production de fibres a eu lieu lorsque l'un quelconque des signaux fournis indique que la tempéra ture détectée d'une position quelconque est hors d'une plage de température prédéterminée. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les dispositifs de détection sont constitués par des thermocouples placés dans la partie à orifices de la paroi inférieure. 16. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens destinés à produire une alarme en cas d'indication d'une interruption de la production de fibres.