Brevet FR2569178A1 — publié le 19860221

L'utilisation concrete de verre fondu pour l'obtention d'objets individuels suppose que la masse en fusion soit fractionnée. On connait déjà un dispositif conçu a cet effet qui comprend un orifice associe a un poinçon mobile verticalement et susceptible de degager l'orifice pour laisser s'écouler par gravite une fraction de verre fondu sous forme d'une goutte plus ou moins volumineuse selon le temps pendant lequel le poinçon a été maintenu soulevé en dégageant, par conséquent, ledit orifice. I1 est clair que l'obtention d'objets réguliers suppose que toutes les gouttes de verre soient correctement calibrées, ce qui sous-entend que la masse en fusion doit etre bien homogène. Or, l'homogénéité est difficile a obtenir et å maintenir car elle depend non seulement de la température de la masse en fusion, mais aussi de la repartition de cette temperature dans toutes les zones de la masse, quelle que soit la forme de la cuve a un endroit donné, et aussi du niveau de matériau fondu situé dans la capacité d'oU il s'écoule par l'orifice. Cette capacité est généralement constituée par une cuve de forme allongée et l'orifice est prévu pres d'une extrémité de cette cuve tandis que le matériau fondu arrive par l'autre extrémité. Entre l'arrivée du matériau fondu et l'orifice de sortie, on place des mélangeurs qui sont destinés, en créant des vortex, a hcmogénéiser la masse fondue, tandis que des résistances électriques sont disposées audessus de cette dernière pour la maintenir a bonne température. Dans la pratique, ces mélangeurs loin d'améliorer l'homogénéité de la masse, provoquent souvent des passages préférentiels et des zones calmes dont l'existence s 'oppose évidemment au brassage correct de la masse en fusion et a la répartition convenable de la température de consigne. En outre, il faut citer un autre obstacle a l'obtention de fractions de masse fondue convenablement calibrées. I1 s'agit du fonctionnement du mécanisme de dosage. Ce mécanisme est constitué par un poinçon co-axial a l'orifice de sortie de la cuve et entouré d'une chemise. La chemise est entraînée en rotation lente et ménage un espace annulaire inférieur par lequel le materiau en fusion peut passer pour atteindre l'orifice. Le poinçon est entraîné verticalement selon un mouvement alternatif. En poeition basse il obture l'orifice et empeche par conséquent l'écoulement du matériau. En position haute, il dégage cet orifice et laisse le matériau s'écouler en quantité plus ou moins grande selon le tempe pendant lequel il laisse l'orifice dégage. En réglant l'amplitude et la cadence de ce mouvement, on crée un écoulement discontinu, en gouttes successives. En réalité, il règne & l'intérieur de la chemise un température dif fervente de celle qui règne a l'extérieur et le matériau en fusion ne s'écoule pas d'une manière homogène et rigoureusement dosée. La présente invention remédie a l'ensemble de ces inconvénients en assurant une homogénéité parfaite de la masse en fusion, tant vis-avis de sa viscosité résultant de sa température que du niveau auquel elle s'étend par rapport au niveau de l'orifice de sortie, de sorte que les fractions qui s'écoulent par cet orifice sous forme de gouttes sont beaucoup plus homogènes et beaucoup mieux calibrées. A cette fin, l'invention a pour objet une capacité destinée a contenir un matériau en fusion tel que du verre, du type comprenant une cuve associée d'une part a un couvercle et d'autre part a un orifice de sortie inférieur par lequel le matériau sous forme fluide doit s'écou- ler et auquel est adjoint un organe de controle du débit de matériau fluide, caracterisee en ce qu'elle comporte plusieurs doyens de chauffage distincts et intéressant des zones différentes qui sont respectiverent les parois internes de la cuve, les parois internes de l'orifi- ce de sortie et la face inférieure du couvercle, chacun de ces moyens étant réglable individuellement et de préférence associé a au moins un instrument de mesure de température de la zone correspondante. selon d'autres caractéristiques de l'invention : - l'organe de controle adjoint a l'orifice de sortie étant, comme cela est connu en soi, constitué par un poinçon co-axial audit orifice et monte mobile parallèlement a son axe, ledit poinçon cooporte des mayens de chauffages - les moyens de chauffage intéressant les parois internes de la cuve d'une part et les parois internes de l'orifice de sortie d'autre part sont des résistances électriques situées derrière lesdites parois et devant agir par conduction sur le matériau qui doit etre contenu dans la cuves - les moyens de chauffage intéressant la face inférieure du couvercle sont des résistances électriques situées derrière ladite face et devant agir par rayonnement sur le matériau qui doit être contenu dans la cuve;; - le poinçon et les parois de 1' orifice de sortie sont electro conducteurs et sont reliés a un circuit électrique devant etablir entre eux un courant induit dans le matériau, lui-même conducteur, qui doit être contenu dans la cuve; - la capacité comprend des moyens de refroidissement susceptibles d'être soit combines, soit substitués aux moyens de chauffage, au moins a ceux intéressant les parois internes de l'orifice de sortie; - les moyens de refroidissement sont constituée par un fluide devant être mis en mouvement dans des conduits situés derrière les parois internes de l'orifice de sortie et, éventuellement, derrière les parois internes de la cuve; - les moyens de chauffage sont placés dans les conduits du fluide de refroidissement;; - les moyens de refroidissement comprennent au moins un mécanisme de mise en mouvement d'un gaz tel que l'air et au moins un injecteur d'un liquide tel que de l'eau, notamment un pulvérisateur; - le poinçon porte une cloche dont la concavité est dirigée vers l'ex- trémité du poinçon proche de l'orifice de sortie; le poinçon porte des nervures radiales extérieures constituant des ailettes et est associé à un mécanisme devant l'entrainer en rota tion indépendamment d'un mécanisme devant l'entrainer parallèlement a son axe, alternativement dans les deux sens opposés;; - l'organe de contrôle du doit de matériau fluide est un poinçon qui est creux et qui est traversé dans, sa partie inférieure, par au moins un trou par lequel un gaz sous pression peut être expulsé depuis l'intérieur dudit poinçon ou il est amené par une conduite. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée ci-après faite en référence au dessin annexé. Bien entendu, la description et le dessin ne sont donnés qu' a titre - d ' exe;ple indicatif et non limitatif. Le figure unique du dessin est une vue schématique en coupe verticale d'une capacité conforme a l'invention, réalisée sous forme d'un bac a niveau constant pour du verre en fusion. En se reportant au dessin, on voit qu'une capacité conforme a linven- tion comprend une cuve 1 associée a un couvercle 2 et a un orifice de sortie inférieur 3 par lequel le verre fondu doit s'écouler par fractions calibrées successives, sous forme de gouttes individuelles A tombant par gravité dans une pièce telle qu'une matrice (non représentée) dans laquelle elles doivent être conformées individuellement, ainsi que cela est bien connu en soi. L'ensemble de la cuve 1 et du couvercle 2 est place sur un support 4 suspendu a des organes 5 sensibles au poids de l'ensemble et reliés å des organes qui commandent le flux d'entrée B de verre fondu dans la cuve 1 par un trou 6 du couvercle 2 afin que le niveau de verre fondu dans la cuve 1 reste rigoureusement constant quel que soit la cadence de sortie des gouttes A. Les organes 5 sont d'un type connu qui ne sera pas décrit en détail. Selon le mode de réalisation représenté, la capacité conforme a ltin- vention constitue un bac intermédiaire entre un four de fusion et une installation de conformation par moulage, de sorte que la quantité de verre fondu correspond a environ vingt kilos, l'ensemble de la capa cite 1 pleine, du couvercle 2 et des accessoires atteignant environ cent kilos. or, on sait que des pesons pouvant être utilisés comme organes 5 donnent, dans la pratique, une précision de l'ordre de 1/10.000. On est donc en mesure de réaliser une installation capable de maintenir de manière précise le poids de l'ensemble suspendu et, par voie de conséquence, le niveau de matériau fondu dans la cuve 1. La paroi interne 7 de la cuve 1 est réalisée en un matériau bon conducteur de la chaleur et, derrière cette paroi 7, on place des résistances électriques 8 protégées de la masse proprement dite de la cuve 1 par une paroi extérieure 9. On a schématisé l'alimentation électrique et le réglage des resistan- ces 9 par une source de courant 10, un organe de réglage 11 et un instrument de mesure 12 dont l'éleient sensible 13 peut, par exemple, être constitué par un tberm-couple. cette représentation schématique montre que l'on peut régler l'alimen tation des résistances 8 de maniére entièrement automatique en fonc tion de la température effective qui règne sur la face de la paroi 7 en contact avec le verre fondu. On a représente ici une seule série de résistances réparties sur toute la hauteur de la paroi 7, mais l'on pourrait aussi fractionner ces résistances pour en faire plusieurs ensembles réglables indépendamment les uns des autres, selon qu'il existe des différences de température entre la partie supérieure et la partie inférieure de la cuve 1. L'orifice de sortie 3 présente une paroi circulaire 20 derrière laquelle se trouve' un conduit 21. Matériellement, ces éléments font partie d'un manchon sensiblement torique 22 réalisé en un matériau bon conducteur de la chaleur. Le conduit 21 est donc circulaire. Dans ce conduit 21, derrière la paroi 20, sont placées des résistances élec- triques 23 dont l'action peut etre réglée selon la température qui règne dans l'orifice 3. Cela est schématisé par une source de courant 25, un organe de commande 26 et un instrument de mesure 27 dont l'élément sensible 2s est situé dans l'orifice 3. Pour avoir une plus grande précision de mesure et de réglage, on a prévu ici que l'ensemble de l'orifice 3 est composé du manchon 22 et d'un anneau torique inférieur creux 29 comprenant au moins une resis- tance électrique 30 alimentée et régulée de la même manière que les résistances 8 et 23 précédemment décrites mais, afin de ne pas embrouiller le dessin. on n'a pas représente les organes d'alimentation et de réglage de cette résistance 30. L'anneau 29 a ici un diamètre intérieur plus petit que celui du manchon 22 et forme diaphragme. Le couvercle 2 présente un orifice 31 par lequel on peut introduire dans la cuve 1, selon la flèche Fl, des produits additionnels tels que colorants, opacifiants, etc. Le manchon 22 d'une part et l'anneau 29 d'autre part son reliés par des tuyaux respectivement 32 et 33 a un ventilateur 34 par l'intermé- diaire d'un distributeur 35, le manchon 22 et l'anneau 29 présentant chacun un orifice de sortie d'air respectivement 36 et 37. Le ventilateur 34 et le distributeur 35 sont reliés par une connexion 40 aux organes de mesure et de réglage de température 26 - 27 - 20. De la sorte, selon la température que détecte l'élément sensible 28 de l'inetrument de mesure 27, le ventiLateur 34 est mis en route ou arrenté et le distributeur 35 dirige l'air pulsé (lorsque le ventila- teur 34 est mis en route) soit vers le tuyau 32 seulement, soit vers le tuyau 33 seulement, soit a la fois vers les deux tuyaux 32 et 33 afin que l'air provoque un refroidissement tres rapide de orifice 3 en évacuant la chaleur dégagée par les résistances électriques 23 et/ou 30 préalablement éteintes. on peut, de la sorte, obtenir un refroidissement accéléré qui diminue grandement l'inertie thermique de l'installation par rapport au cas où l'on se contente d'éteindra les résistances électriques. L'air introduit dans les conduits toriques que constituent le manchon 22 et l'anneau 29 est évacué par les orifices 36 et 37. On note que le conduit 21 contient un pulvérisateur 41 relie par un tuyau 42 a une poupe 43 elle-mem mise en communication par un tuyau 44 avec une source d'un fluide tel que de l'eau (non représentée). La pompe 43 est reliée par une connexion 45 a l'ensemble 26 - 27 - 28 afin d être mise en route ou arrêtée selon la température détectée par l'rgane sensible 28 et en fonction des desiderata du processus de fonctionnemnt. Lorsque la pompe 43 est mise en route, elle amena au pulvérisateur 41 le fluide qui est intimement mélangé a l'air introduit par le tuyau 32, de sorte que le refroidissaient provoqué par la circulation d'air eet rendu nettement plus efficace, cette pulvérisation d'eau n'étant donc prévue que dans les cas relativement peu fréquents où il faut obtenir un refroidissement a la fois très important et très rapide de l'orifice 3. Par exemple, on utilise cette disposition loraque l'on veut obturer cet orifice 3, particulièrement en fin de travail, car la combinaison air pulsé - fluide pulvérisé permet d'abaisser la température jusqu'a un degré qui correspond au durcissaient du verre fondu, lequel constitue alors dans l'orifice 3 un bouchon s'opposant a la chute des gouttas A. Lorsque lfon veut recommencer le processus, on rétablit le chauffage qui, selon un programme pré-déterminé, provoque le ramolissement puis la fusion du bouchon de verre situé dans l'orifice 3 jusqu'à ce que celui-ci soit dégage et autorise a nouveau la chute régulée des gouttas A. Comme cela est connu en soi, l'intérieur de la cuve 1 reçoit un poin çon 50 dont l'extrémité inférieure est situee en regard de l'orifice 3 et qui est relie cinaiatiquement a un support 51 anise d'un mouvaient vertical alternatif, figuré par la flèche F2, grace a un mécanisme que l'on a schématisé ici par un vérin 52 a deux entrées de fluide 53 et 54 pour être du type a double effet permettant ainsi de donner au support 51 un mouvement de montée plue lent que le mouvement de descente, ce dernier devant être plus rapide pour des raisons bien connues de l'homme de métier et qui ne seront pas exposées en détail ici. Conformément à l'invention, le poinçon 50 est réalise en un matériau conducteur de la chaleur et est creux pour pouvoir contenir une resis- tance électrique 55 provoquant, lorsqu'elle est alimentée, le chauffage du poinçon 50 et, par voie de conséquence, le matériau en fusion situé immediatement a proximité du poinçon. Cette disposition permet d'obtenir une répartition homogène de la température dans toute la masse du matériau que contient la cuve 1 car on comprend que les résistances électriques n'étant placées qu'a la périphérie de la cuve 1, le gradient de température présente un minimum au centre de la cuve 1, ce que combat le poinçon chauffant 50. En outre, l'extrémité inférieure du poinçon 50 étant située au voisinage immédiat de l'orifice 3, l'effet de son chauffage est particulièrement marqué à l'entrée dudit orifice 3, ce qui garantit une coulée parfaite. On a schématise l'alimentation électrique et le réglage de la résis- tance 55 par une source de courant 59, un organe de réglage 60 et un instrument de mesure 61 dont l'élément sensible 62 est place a proximité de l'extrémité inférieure du poinçon 50. De la sorte, on peut soit commander manuellement l'alimentation de la résistance 55 en agissant sur l'organe de commande 60, soit rendre ce réglage automatique au moyen de l'instrument de mesure 61, notamment en reliant celui-ci à une centrale de controle automatique de tout type connu. Le couvercle 2 est muni sur sa face interne d'une plaque 63 conductrice de la chaleur et derrière laquelle sont placées des résistances électriques 64 dont l'alimentation et le réglage sont schématisés par une source de courant 65, un organe de commande 66 et un instrument de mesure 67 dont l'élément sensible 68 est situé au voisinage du niveau supérieur du matériau en fusion dans la cuve 1. On obtient ainsi un chauffage par rayonnaient alors que les chauffages précédemment décrite agissent par conduction. L'invention prévoit également de relier le poinçon 50 et le manchon 22 par des lignes 70 et 71 a une source de courant 72 associée a un transformateur 73, grace a quoi un courant électrique est induit dans le matériau en fusion lorsque celui-ci est conducteur, ce qui est le cas du verre, de telle sorte que ce matériau est chauffé par l'effet Joule crée entre l'extrémité du poinçon 50 et le manchon 22. On voit que, grace à l'invention, on dispose de différents moyens de chauffage exactement adaptés aux conditions qui règnent en différents points de l'installation et que l'on peut régler individuellement cha cun des organes de chauffage y compris jusqu'à un effet de refroissement pouvant atteindra une valeur très importante lorsque l'on utilise a la fois l'air pulsé et la pulvérisation dun fluide additionnel. Selon l'invention, le poinçon 50 est entraîné en rotation continue ou alternative autour de son axe grace a un moteur électrique 80 dont l'axe 81 entraîne un pignon 82 relié par une courroie ou une chaîne 83 a un pignon 84 solidaire du poinçon 50. L'entraînement en rotation du poinçon 50 doit être compatible avec le déplacement vertical alternatif selon la flèche F2 et de nombreuses solutions mécaniques sont à la disposition de l'homme de métier pour obtenir ces deux mouvements à la fois, indépendamment l'un de l'autre. Ici, sn a représenté cette faculté en prévoyant que l'axe 81 est a section non circulaire et est engagé 9 coulissement libre dans un orifice de section correspondante du pignon 82 afin que celuici continue d'être entraîné par la moteur 80 quel que soit le niveau auquel se trouva le pignon 82 soumis au mouvement du support 51. Le poinçon 50 est muni de nervures radiales 85 qui constituent des ailettes situées au-dessus d'une cloche 86, ces dispositions permettant a la fois l'homogénéisation du matériau an fusion par agitation dûe a la rotation des ailettes 85 solidaires du poinçon 50 et le dosage des gouttes A par soulèvement et abaissement de la cloche 86 également solidaire du poinçon 50. Ces mouvements créent par succion puis poussée l'aspiration d'une dose de matériau de l'extérieur vers l'intérieur de la cloche 86 et, lors de l'abaissement, l'éjection de cette dose par l'orifice 3. Naturellement, la floche 86 est entraînée en rotation puisqu'elle est solidaire du poinçon 50 et les ailettes 85 sont entraînées verticalement pour la mêla raison. La rotation de la cloche 86 n'a aucun effet néfaste sur son fonctionnement et, bien au contraire, cela favorise le passage de matériau en fusion de l'extérieur de la cloche 86 vers l'intérieur lorsqu'elle est soulevée. Lorsqu'elle est abaissée, position qui est représentée en pointilles, elle entre pratiquent en contact avec la partie supérieure du manchon 22, en manageant un petit jeu, pour empêcher le matériau en fusion de s'écouler, de sorte que l'on obtient des gouttes A successives et non pas un débit continu. En outre, la rotation des ailettes 85 favorisa le mélange des produite additionnels ajoutés par l'orifice 31.En jouant sur cette rotation, on peut obtenir des effets particuliers tels que des marbrures sur les produits finis du fait d'un malange volontairement incomplet. Selon un mode de réalisation particulier, le poinçon 50 présente un ou plusieurs petits trous 56. L'intérieur du poinçon creux 50 est mis en relation avec une source (non représentée) de gaz comprimé tel que de l'air au moyen d'une conduite 57 et d'un coopresseur 58. On maintient une légère pression dans le poinçon 50 afin d'empêcher l' entrée de matériau par le ou les trous 56. Pour obtenir la formation et l'éjection dune dosa importante de maté- riau a faible cadence on maintien le poinçon 50 et donc la cloche 86 soulevés pendant un temps suffisant pour que tout le volume de lori- fice 3 et de l'espace intérieur de la cloche 86 soit rempli. Lorsque cela est obtenu, on provoque simultanément la descente du poinçon 50 et de la cloche 86 ainsi qu'une chasse pneumatique grace a la mise en route du compressuer 58 qui provoque l'expulsion de gaz par le ou les trous 56 et, donc, l'éjection de la muse de matériau obtenue comme dit ci-dessus. Le ou les trous 56 peuvent être prévus a tout endroit du poinçon 50 du mmoment qu'ils sont placés sous la cloche 86. Naturellement, les moyens de chauffage et de refroidissement peuvent être rendus entièrement automatiques en les reliant å une centrale de tout type connu et le cas échéant susceptible d'être soumise a differents programmes. On réalise ainsi une installation a hautes performances, a réglages efficaces et rapides supprimant pratiquement toute inertie et garantissant un respect très grand des températures de consigna. REVENDICATIONS 1- Capacité destinée a contenir un matériau en fusion tel que du verre, du type comprenant une cuve (1) associée d'une part a un couvercle (2) et d'autre part a un orifice de sortie inférieur (3) par lequel le matériau sous forme fluide doit s'écouler et auquel est adjoint un organe de contrôle (50) du débit de matériau fluide, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs moyens de chauffage distincts (8, 23-30 et 64) et intéressant des zones différentes qui sont respectivement les parois internes (7) de la cuve (1), les parois internes (20) de orifice de sortie (3) et la face inférieure (63) du couvercle (2), chacun de ces moyens étant réglable individuellement et de préférence associé a au moins un instrument de mesure de température (12, 27 et 67) de la zone correspondante. 2- Capacité selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de controle adjoint a l'orifice de sortie (3) étant, comme cela est connu en soi, constitué par un poinçon (50) audit orifice (3) et monté mobile parallèlement a son axe, ledit poinçon (50) comporte des moyens de chauffage (55). 3- Capacité selon la revendication 1, caractérisés on ce que les moyens de chauffage (e et 23-30) intéressant les parois internes (7) de la cuve (l) d'une part et les parois internes (20) de orifice de sortie (3) d'autre part sont des résistances électriques (8 et z3- 30) situées derrière lesdites parois (7 et 20) et devant agir par conduction sur le matériau qui doit être contenu dans la cuve (1). 4- Capacité selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de chauffage intéressant la face inférieure 663) du couvercle (2) sont des résistances électriques (64) situées derrière ladite face (63) et devant agir par rayonnement sur le matériau qui doit être contenu dans la cuve (1). 5- capacité selon la revendication 1, caractérisée en ce que le poinçon (50) et les parois (ZO) de l'orifice de sortie (3) sont électro-conducteurs et sont reliés a un circuit electrique (70 a 73) devant établir entre eux un courant induit dans le matériau, lui mmme conducteur, qui doit être contenu dans la cuve (1). 6- Capacité selon la revendication 1, caracterise en que qu'elle comprend des moyens de refroidissement (32 å 35 et 41 a 44) susceptibles d'être soit combinés, nrnt substituée aux moyens de chauffage, au moins a ceux (23-30) intéressant les parois internes (20) de l'orifice de sortie (3). 7- capacite selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de refroidissement sont constitues par un fluide devant etre mis en mouvement dans des conduits (21-29) situes derrière les parois internes (20) de l'orifice de sortie (3) et, éventuellement, derrière les parois internes (7) de la cuve (1). 8- Capacité selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de chauffage (23-30) sont placés dans les conduits (21-29) du fluide de refroidissement. 9- Capacité selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de refroidissement comprennent au moins un mécanisme (34) de mise en mouvement d'un gaz tel que l'air et au moins un injecteur d'un liquide tel que de l'eau, notamment un pulvérisateur (41). 10- Capacité selon la revendication 2 caractérisée en ce que le poinçon (50) porte une cloche (86) dont la concavité est dirigée vers l'extrémité du poinçon (50) proche de l'orifice de sortie (3). 11- Capacité selon la revendication 2, caractérisée en ce que le poinçon (50) porte des nervures radiales extérieures constituant des ailettes (85) et est associé a un mécanisme (80 a 84) devant l'entraîner en rotation indépendamment d'un mecanisme (51 å 54) devant l'entraîner parallèlement à son axe, alternativement dans les deux sens opposés; 12- Capacité selon la vrevendication 1, caractérisée en ce que l'organe de contrôle du débit de materiau fluide est un poinçon (50) qui est creux et qui est traversé, dans sa partie inférieure, par au moins un trou (56) par lequel un gaz sous pression peut etre expulse depuis l'intérieur dudit poinçon (50) ou il est amena par une conduite (57).