Brevet FR2512007A1 — publié le 19830304

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA FUSION ELECTRIQUE DE COIPOSITIONS VITRIFIABLES. La présente invention concerne la fusion électrique de matières vitrifiables. Elle concerne plus particulièrement un procéda de chargement en matières vitrifiables d'un four de fusion électrique ainsi que le four équipé d'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Les fours à fusion électrique sont largement utilisés dans l'industrie verrière. Dans ces fours, la fusion de la composition solide de vitrifiable est provoquée par la chaleur dégagée par effet Jouie dans le verre en fusion par le passage du courant électrique gEnérale- ment polyphasé qui alimente des électrodes. Le nombre de ces électrodes varie d'un four à l'autre. Elles peuvent être disposées horizontalement, passant à travers les parois laté- rales du four ou verticalement, passant a travers le fond de la cuve du four. Parmi les différents types connus de fours électriques pour la fusion du verre, les fours à fusion électrique dits fours à cubilot mettant en oeuvre une fusion dite a voûte froide sont des fours dans lesquels la composition solide de matière vitrifiable, apportée par le dessus,forme une couche supérieure qui recouvre complètement le bain de verre en fusion ; le verre élaboré étant extrait à la partie basse du four. L'invention concerne essentiellement ce dernier type de four à fu sinon électrique, équipé de plusieurs électrodes verticales réparties régulièrement dans la cuve du four. Les fours connus de ce type sont généralement chargés à l'aide d'un dispositif de chargement horizontal qui repartit la composition solide avec une épaisseur sensiblement constante sur toute la surface du bain dans la cuve du four. Avec ce dispositif de chargement, la zone interfaciale par laquelle s'effectue les échanges thermiques entre la composition solide et la masse de verre en fusion, prend une forme sensiblement plane et sa surface est sensiblement égale à la section de la cuve du four. De ce fait, le volume des échanges thermiques, détermine notamment par la surface de la zone interfaciale, est limité, et gEnéralement on ne peut "tirer" d'un four de fusion électrique plus de 2 à 2 3 tonnes par m par jour. L'inventòn propose un procédé de chargement d'un four à fusion électrique dit four å cubilot, permettant d'augmenter largement la capacité de tirée du four. Suivant l'invention, on amène la composition solide préférentiellement a plusieurs emplacements déterminés sur le bain, de manière à augmenter la surface de la zone interfaciale par laquelle s'effectuent les échanges thermiques entre la masse du verre en fusion et la composition solide vitrifiable. Le nombre et la position de ces emplacements sont avantageusement liés au nombre et a la position des électrodes. Ainsi, sous un des aspects de l'invention, on amène la composition solide au moins préférentiellement en plusieurs emplacements situés approximativement 9 l'aplomb du centre de polygones par exemple de quadrilatères formes par quatre électrodes verticales voisines. ta composition solide peut être amenée sur toute la surface du bain en privilégiant des emplacements déterminés. Dans une variante, la composition solide est amenée totalement à des emplacements déterminés, étant entendu que dans ce cas également pour rester en fusion à voûte froide, toute la surface du bain est recouverte par la composition solide qui s'écoule des emplacements où elle est apportée. Ainsi par exemple dans un four équipée de 9 électrodes verticales sensiblement équidistantes on peut amener préférentiellement ou totalement la composition aux 4 emplacements correspondant approximativement à l'aplomb du centre des 4 quadrilatères formés par 4 électrodes voisines. Le procédé de chargement selon l'invention crée une forme particulière de la zone interfaciale entre la composition solide et la masse de verre en fusion, où se forment autant de puits que arrivées préférqntielles de la composition solide. Ces puits peuvent s'enfoncer jusqu'a un niveau inférieur à celui des extrémités supérieures des électrodes snns pzur autant que la zone interfacis'e su la c solide viennent au contact de ces dernières ; la surface de la zone interfaciale est ainsi largement accrue et par conséquent le vrj1ume des échanges thermiques augmenté. L'augmentation des échanges thermiques obtenue par la mise en oeuvre de l'invention peut être de l'ordre de 60 z et plus. L'invention concerne également un four pour la fusion électrique dite à voûte froide dans lequel le dispositif de chargement particulier amène la composition solide préférentiellement à plusieurs emplacements déterminés, afin d'augmenter la surface d'échange thermique à travers la zone interfaciale par laquelle s'effectuent les échanges thermiques, le nombre et la position de ces emplacements étant liés au nombre et a la position des électrodes verticales dans le four. Le four selon l'invention peut être équipé d'un dispositif de chargement horizontal, à une arrivée unique, par exemple sous la forme d'un transporteur à ruban horizontal se déplaçant d'avant en arrière et de long en large au dessus de la cuve et qui par une commande adaptée apporte la composition solide préférentiellement ou totalement aux emplacements déterminés. Dans une variante, le four peut être équipé d'un dispositif de chargement à plusieurs arrivées, chacune d'elles apportant la composition solide à un emplacement déterminé. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront par la suite dans la description de réalisation de fours et de leur dispositif de chargement, selon l'invention. La figure 1 est une vue en plan en section partielle d'un four équipé de 9 électrodes montrant les emplacements privilégiés pour l'apport de la composition solide. ta figure 2 est une vue en élévation en section partielle selon I-I du four de la figure 1. La figure 3 est une vue en élévation d'un four équipé de 9 électrodes et d'un dispositif de chargement à 4 arrivées. La figure 4 est une vue détaillée d'une partie du dispositif de chargement de la figure 3. La figure 5 est une vue en plan d'un four équipé de 16 électrodes et d'un dispositif de chargement à 9 arrivées. tes figures 1 et 2 représentent un four électrique 1 équipé de neuf électrodes 2 alimentées en courant triphasé. Les neuf électrodes sont réparties régulièrement à l'intérieur de la cuve 3 du four délimitée par les parois verticales 4,, et trav-rOent la sole 5. Le four est alimenté en coiaposition solide vitrifiable 6 par le dispositif de chargement 7 disposé sous la voûte 8 et au dessus de 1. uve qui arène la composition préférentiellement à l'aplomb des centres 9 des quadrilatères formés par quatre électrodes voisines. Le verre en fusion élaboré 10 est extrait par le canal de sortie 11 qui alimente ultérieurement et directement les canaux de distribution et les machines de formage non représentés. Des électrodes d'appoint non représentées peuvent être mon- tées dans le canal de sortie et les feeders. La figure 2 montre la forme de la zone inter faciale 12 entre la couche 13 de la composition solide d'épaisseur variable et la masse de verre en fusion 10. Cette forme présente quatre puits 14 qui peuvent s'enfoncer jusqu'au dessous du sommet de ces électrodes. La surface de la zone interfaciale est ainsi largement supérieure à la section de la cuve du four. La figure 3 représente un four équipé de neuf électrodes 2 comme précédemment et d'un dispositif de chargement 15 à quatre arrivées ou goulottes 16. Ce dispositif de chargement 15 est formé d'un bâti 17 qui fixé au dessus de la cuve 3 du four, supporte les autres éléments. Dans la partie supérieure du dispositif de chargement, la trémie 18 est alimentée en composition 6 par un transporteur à ruban 19. Sous la trémie est disposé un répartiteur en forme d'entonnoir renversé 20 qui associé à un cône 21 répartit la composition suivant une bande circulaire sur un plateau distributeur 22 animé d'un mouvement de rotation par un moteur 23. Quatre conduits d'alimentation fixes 24 prennent naissance au niveau d'un caisson 25 en forme de couronne circulaire, qui, disposé sous le plateau distributeur 22, retient la composition 6. Des racles 26 à ouverture réglable fixés sur le caisson circulaire 25 arrêtent la composition entrainée par le plateau distributeur 22, et la dirigent vers les conduits d'alimentation 24. Les conduits d'alimentation débouchent au dessus des goulottes 16. Ces goulottes verticales ayant des extrémités inférieures courbées 27 et en étant animées d'un mouvement de rotation autour de leur axe déposent la composition dans le four, en la répartissant pa-tie11ement, sensialement à l'aplomb du centre 28 des quadrilatères formés par les axes de quatre électrodes voisines. Pour augmenter la surface d'étalement, choque lof lité de goulotte peut être munie d'une pièce rapportée 29. Les goulottes passent à travers la voûte 8 du four. Les parois latérales de la cuve sfjnt surélevées par des parois mobiles 30. Le chargement provoque la formation d'une couche de composition 13 d'épaisseur variable. I1 se forme des puits 14 à l'aplomb des arrivées de la composition, et la zone interfaciale 12 par laquelle s'effectuent les échanges thermiques,plonge à ces emplacements entre les électrodes 2. La zone interfaciale, montre alors une surface largement supérieure à la section de la cuve. Avec l'apport de la composition à ces emplacements bien déterminés, la zone interfaciale, de même que la composition solide peuvent s'enfoncer entre les électrodes sans venir au contact de celles-ci, ce qui pourrait se produire en entrainant des conséquences néfastes si le chargement de la composition s'effectuait à l'aplomb des électrodes. ta figure 4 est une vue détaillée, en perspective, d'une partie du dispositif de chargement. Dans cette réalisation, le cône 21 est solidaire du plateau tournant 22 dans le sens de la flèche entrainé par l'arbre 31. Les racles orientables 26 montés sur des tiges 32 solidaires du bâti 17 sont disposés en périphérie et juste au dessus du plateau tournant 22. Le dispositif comprend également, dans la partie inférieure de la trémie 18, un clapet 33 dont l'ouverture réglable commandée par la manivelle 34 permet de controler le débit d'alimentation du four en composition vitrifiable. ta figure 5 représente une cuve d'un four équipé de seize électrodes 2 et de neuf arrivées 35 matérialisées par des points plus concentrés pour la composition solide 6. Ici également les arrivées sont disposées sensiblement à l'aplomb des centres 36 des quadrilatères formés par quatre électrodes voisines. D'autres configurations de four avec un nombre d'électrodes et d'arrivées pour la composition très variables peuvent être envisagés dans le cadre de l'invention. ,f\F;I)ICATIGNS 1. Procédé de fusion électrique de ratières vitrifiables dans lequel la con position solide de matière vitrifiable est amenée au dessus de la nasse de verre en fusion, la fusion de la composition solide s'effectuant par échange de chaleur avec la masse de verre en fusion, à travers une zone interfaciale, caractérisé en ce qu'on anone la composition solide au moins préférentiellement à des emplacements déterminés, de manière a augmenter la surface de la zone interfaciale. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on amène la composition solide préférentiellement en plusieurs emplace mentis sur le bain, leur nombre et la position étant liés au nombre et à la position des électrodes équipant le bain. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on amène la composition solide au moins préférentiellement sensiblement à l'aplomb des centres de polygones tels que des quadrilatères formés par des électrodes voisines. 4. Procédé selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu1 on amène totalement la composition aux emplacements déterminés. 5. Four de fusion électrique de matière vitrifiable comprenant une cuve contenant la masse de verre fondue1 des électrodes verticales, disposées à des emplacements déterminés pour faire passer un courant électrique à travers la masse de verre fondue, un dispositif de chargement du four en composition solide, disposé au dessus de la cuve contenant la masse de verre fondue, caractérisé en ce que le dispositif de chargement comprend des'moyens pour amener la composition solide préférentiellement à plusieurs emplacements déterminés, le nombre et la position de ces emplacements étant liés au nombre et à la position des électrodes dans la cuve. 6. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de chargement comprend plusieurs arrivées. 7. Four selon une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que chaque arrivée du dispositif de chargement est située approximativement a l'aplomb des centres des quadrilatères formés par quatre électrodes voisines. 8. Four selon une des revendications 5 ou 7, caractérisé en ce que chaque arrivée est constitué d'une goulotte animée d'un mouvement de rotation autour de son axe. 9. Four selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'extrémité de chaque goulotte présente une courbure. 10. Four selon une drs rev-nlic7ticns 8 ou 9, caractérisé en ce que l'extrémité de chaque goulotte est unie d'une picas rapportée permettant un étalement partiel de la coraposition. 11. Four selon une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de chargement comprend un plateau distributeur tournant.