Brevet FR2597090A1 — publié le 19871016

AMELIORATION AUX TECHNIQUES DE CHAUFFAGE DE FEUILLES DE VERRE L'invention concerne un procédé et un dispositif permettant 15 de contrôler l'échauffement d'une feuille de verre échauffée dans un four horizontal en vue de traitement thermique et/ou de bombage. Il est bien connu d'utiliser pour le chauffage des feuilles de verre des fours horizontaux, dits tunnels, traversés par les feuilles convoyées sur un lit de rouleaux. Dans ces fours la feuille de ver20 re s'échauffe progressivement et présente en sortie de four une température par exemple supérieure au point de ramollissement du verre de sorte que la feuille est alors suffisamment plastique pour être bombée et/ou trempée. De tels fours horizontaux comportent une sole et une voûte en 25 produits réfractaires et l'apport thermique est obtenu au moyen de résistances électriques, montées symétriquement de part et d'autre du convoyeur à rouleaux. Ces résistances sont réparties dans différentes zones longitudinales, dont le nombre varie avec la longueur du four, zones longitudinales elles-mêmes divisées en zones transversales de 30 largeurs et longueurs égales. A titre indicatif, un four horizontal d'une longueur de 12 mètres et de 1,20 mètre de largeur peut être ainsi divisé en 5 zones longitudinales de 2,40 mètres de longueur, chacune de ces zones étant elle-même divisée en 3 zones de 0,40 mètre de largeur. De telles dimensions conviennent par exemple pour un four d'échauffe35 ment de pièces de vitrages automobiles tels que des latéraux. Même si dans l'exemple cité à titre d'illustration, on dispose de 15 zones de résistances susceptibles de fournir 15 puissances de chauffe différentes, on constate qu'il se produit un échauffement non uniforme des feuilles de verre. Corollairement, il est très difficile de contrôler cet échauffement différencié de façon à échauffer par exemple plus fortement les zones du verre devant subir la plus forte déformation. Cette non uniformité du chauffage du verre ou plutôt cette 5 incapacité i réguler celui-ci s'explique par différentes raisons. En premier lieu, elle s'explique par le rayonnement des réfractaires utilisés pour la construction de la sole et de la voûte du four, réfractaires qui réémettent la chaleur reçue au point que, dans certaines installations, à peine 45% de la chaleur reçue par le verre provient di10 rectement des résistances électriques, source première de chaleur. Ce rayonnement des réfractaires s'effectue dans toutes les directions de l'espace et a pour conséquence un nivellement des émissions de chaleur qui contrarie l'effet espéré de la différentiation des zones de chauffe. De plus, certaines zones du vitrage sont systématiquement 15 moins échauffées que d'autres; en effet entre les zones de résistances existent des zones qui ne comportent pas de résistances et qui déterminent des zones transversales et des zones longitudinales qui ne concourent pas à l'échauffement direct du verre. Comme les zones transversales sont toutes de même largeur, il y a une bande continue 20 parallèle au sens de défilement du verre, qui ne contribue pas directement à l'échauffement du verre. Ces zones d'ombre créent ainsi un échauffement différencié non contrôlable qui se retrouve dans la suite des opérations avec par exemple une zone de moindre trempe. Enfin, si par une régulation très poussée on arrive à équili25 brer les différents phénomènes qui, comme nous l'avons indiqué, ont des effets contraires, le four reste tout de même insatisfaisant pour certains types de vitrages. Reprenons en effet le four donné précédemment en exemple et imaginons de traiter des vitrages carrés de 50 cm de côté. Pour être réceptionné correctement par les unités de traitement 30 placées en aval du four, le vitrage doit obligatoirement être centré ce qui signifie que systématiquement ces bords circuleront dans des zones d'ombre et ne pourront pas être surchauffés. En résumé, pour atténuer certains effets néfastes dus à la difficulté de maintenir le chauffage, on peut jouer sur la position de la feuille de verre, mais on crée 35 alors des problèmes de réception desdites feuilles de verre à la sortie du four. La présente invention propose un four horizontal destiné à l'échauffement de feuilles de verre tel qu'il permette un contrôle précis de l'échauffement de la feuille de verre. Selon l'invention, cette maîtrise de l'échauffement du verre est obtenue tout d'abord grâce à une répartition particulière des résistances électriques placées dans le four. Ces résistances sont réparties en une nappe inférieure, sous le chemin des feuilles de verre et 5 en une nappe supérieure. Le procédé de chauffage selon l'invention est tel que, pour chaque nappe, les résistances de chauffage sont réparties en zones longitudinales et en sous-zones transversales de largeurs différentes suivant les zones longitudinales, la température de chaque zone longitudinale et plus précisément de chaque sous-zone transversale 10 étant régulée indépendamment de la température des autres zones. Une telle répartition des résistances de chauffe permet un contrôle précis de la quantité de chaleur fournie à la feuille de verre et éventuellement une modification rapide de celle-ci. En effet, du fait que les sous-zones transversales sont de 15 dimensions différentes les unes des autres, il n'existe plus de zones d'ombre continues parallèles à la direction d'avancement des feuilles de verre. De plus, par modulation de la température de chaque sous-zone transversale de chaque zone longitudinale, on obtient, avec seulement un petit nombre de sous-zones transversales, par exemple trois par zone 20 longitudinale, un four de qualité supérieure aux fours à 5 ou même 7 sous- zones transversales de dimensions égales, pour ce qui concerne le problème de la régulation de la chauffe. De plus avec un four selon l'invention, les paramètres de chauffe peuvent être aisément modifiés, de manière asymétrique. Ainsi, 25 si on constate au moment de l'opération de trempe et/ou de bombage qu'un seul côté du vitrage n'est pas échauffé de façon optimale, il est possible d'y remédier en ne modifiant le plus souvent que la température d'une seule sous-zone transversale. L'invention concerne également un four d'échauffement du ver30 re en position horizontale pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le four, traversé par un convoyeur du type lit de rouleaux, comporte une voûte et une sole supportant respectivement une nappe supérieure et une nappe inférieure de résistances électriques, réparties en zones longitudinales et en sous-zones transversales, cha35 cune de largeurs différentes et dotées chacune de moyens de régulation de leur température. La sole et la voate sont de manière particulièrement préférée isolées par des réfractaires fibreux de faible densité qui permettent de maîtriser le chauffage de chaque zone, et même de chaque sous-zone, de manière très précise. Un four constitué de réfractaires fibreux de faible densité a en effet une faible inertie thermique ce qui permet de modifier très rapidement les conditions de chauffage du verre. De préférence encore, le transport des feuilles de verre au 5 travers du four d'échauffement horizontal s'effectue sur des éléments tubulaires creux en silice vitreuse, recouverts de gaines en fils de silice tissés. De tels éléments contribuent avantageusement à un meilleur contrôle de l'échauffement des feuilles de verre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa10 raissent dans le description qui suit faite en référence à la planche unique annexée qui représente un schéma type de répartition des résistances de chauffe dans un four selon l'invention. Les caractéristiques de ce four sont données uniquement à titre d'illustration et ne doivent pas être comprises comme limitatives de l'invention. L'invention s'applique à des fours de réchauffement de feuilles de verre, du type four tunnel, dans lesquels les feuilles de verre sont chargées en position horizontale et sont transportées au travers du four par un convoyeur horizontal constitué généralement par un lit de rouleaux. De tels fours sont plus spécialement utilisés pour échauffer des feuilles de verre initialement à température ambiante jusqu'a leur température de ramollissement en vue de les bomber et/ou de les tremper. Ces traitements thermiques sont généralement les principaux responsables des défauts définitifs et en particulier des défauts 25 optiques. Pour les minimiser, il est notamment indispensable de contrôler la température du verre en sortie de four de manière à avoir un profil de température de la feuille de verre très précis. Dans de nombreux cas, si on désire un traitement uniforme de trempe par exemple, il est nécessaire d'avoir une température de la 30 surface du verre parfaitement uniforme. Dans d'autres cas, si une zone du vitrage doit subir une déformation particulièrement importante, comme une pliure, ou si elle doit présenter un niveau de trempe différent de celui du reste du vitrage, il est au contraire nécessaire d'avoir des zones chauffées différemment, de manière à bien localiser les dé35 formations. Cette précision du profil de température de la feuille de verre est obtenue selon l'invention par la combinaison des caractéristiques développées ci-après. Avec un tel four, une régulation relativement fine des zones de chauffage est permise. Pour celà le four est divisé par exemple en 5 zones longitudinales 1, 2, 3, 4, 5 de longueurs égales et alimentées indépendamment les unes des autres. Avec un four de 12 mètres de long dans lequel le verre défile de la zone 1 vers la zone 5, on pourra avoir ainsi successivement une zone 1 avec une puissance de chauffe de kilowatts, des zones 2 et 3 de 115 kilowatts, des zones 4 et 5 de kilowatts. Chacune de ces zones longitudinales est divisée en trois sous-zones transversales de largeurs variables, allant par exemple de 10 200 mm pour les zones centrales 1-2 et 5-2 à 540 mm pour la zone 3-2. Pour réguler la température de chacune de ces sous-zones, la puissance fournie à chaque zone longitudinale est répartie dans les sous-zones transversales et est régulée par un régulateur type PID qui distribue la puissance dans chaque sous-zone correspondante par l'intermédiaire 15 d'un potentiomètre de distribution de pourcentage de puissance. Pour commander cette régulation, on utilise de préférence un microprocesseur bouclant à partir de températures captées par des thermocouples placés sur la sole et sur le voate du four, au centre de chaque zone longitudinale. Avec une répartition des résistances telles que représentées sur la figure, c'est à dire placées de manière telle que les lignes discontinues qui séparent les différentes sous-zones transversales constituent approximativement des losanges et en prévoyant des puissances d'alimentation relativement plus fortes dans les zones transversa25 les marquées d'une croix sur leur diagonale que dans les zones laissées en blanc sur la figure, on obtient un très bon contrôle de l'échauffement du verre. Si les dimensions du vitrage correspondent à celles du vitrage schématisé en ligne pointillée, soit par exemple de l'ordre de 0,4 mètre de long, on choisira de préférence de maintenir les zones de 30 résistances 1.1, 1.3, 5.1 et 5.3 à une température relativement faible, le chauffage obtenu à l'aide des zones centrales de résistance (1.2, 2.2, 3.2, 4.2 et 5.2) étant suffisant. La conduite du four selon l'invention est donc particulièrement économique et toutes les combinaisons de température des différentes zones de résistances étant possibles, on 35 évite que des parties du vitrage ne soient insuffisamment - ou au contraire - trop fortement chauffées. Un tel four est particulièrement utile si des pièces de différentes tailles doivent être successivement traftées par la même installation. D'autres répartitions des zones de résistances peuvent également être utilisées, notamment si le four est chargé avec plusieurs pièces avançant de front. Les modifications successives des paramètres de chauffe sont de plus brèves si, d'une manière préférée, le four n'est pas construit 5 avec des briques réfractaires de grande densité, mais présente une structure métallique avec des parois internes isolées par des réfractaires fibreux. Un tel four a une très faible inertie thermique, et donc son échauffement, de même son refroidissement, est très rapide. Ainsi un four tunnel de par exemple 12 mètres de long et de 1,20 mètre 10 de large destiné à échauffer des feuilles de verre jusqu'à une température voisine de 600-700 C est refroidit en moins de deux heures ce qui permet des interventions rapides pour les réparations et est remis en température en environ une heure trente, alors qu'avec des matériaux réfractaires denses de telles opérations entrainent nécessairement 15 l'interruption de la production pendant au moins une journée. Le chauffage est par exemple assuré par des résistances bobinées autour de tubes réfractaires de préférence en silico-alumineux. Un tel montage présente l'avantage d'être léger et donc facilement supportable par la charpente métallique du four. De plus, les éléments défec20 tueux peuvent ainsi être remplacés très rapidement et facilement sans attendre le refroidissement du four, en raison de la bonne résistance aux chocs thermiques de tels tubes réfractaires. Le transport des feuilles de verre au travers du four tunnel s'effectue au moyen d'un convoyeur à rouleaux, constitué par une rangée 25 de tubes disposés parallèlement et perpendiculairement à la direction d'avancement du verre aux extrémités desquels sont collés des pignons, eux-mêmes entraînés par des chaines. Ces tubes sont de préférence des tubes creux en silice vitreuse, ce qui minimise les échanges thermiques entre le verre et le lit de rouleaux, et contribue à nouveau à une amé30 lioration du contrôle thermique par rapport aux fours a rouleaux pleins. De préférence les tubes du convoyeur sont gainés par un tissu en fil de silice qui d'une part amortit les chocs et rend le contact plus doux entre le verre et le rouleau, et d'autre part absorbe les im35 puretés tels que les éventuelles poussières présentées dans le four. De plus, ce tissu réfractaire minimise lui-aussi l'échange thermique verre-rouleau. D'une manière plus particulièrement préférée, les feuilles de verre sont chargées transversalement, comme l'indique la planche uni- que, c'est à dire qu'elles sont placées avec leur plus grande longueur perpendiculaire au sens de défilement. Une telle disposition présente le double avantage de minimiser les défauts optiques, c'est à dire ceux se trouvant dans le champ de vision du conducteur lorsque ces vitrages sont montés dans une automobile et de plus à cadence égale, le four peut avoir une longueur inférieure à celle nécessaire dans le cas d'un chargement longitudinal des feuilles de verre. Ainsi un four selon l'invention est un four compact, très facile d'entretien etdans lequel tous les éléments contribuent à une 10 bonne maîtrise de la température d'échauffement du verre. ? REVENDICATIONS 1. Procédé de chauffage de feuilles de verre en position horizontale en vue de leur bombage et/ou de leur trempe au moyen de deux nappes de résistances électriques, les nappes étant réparties de part 5 et d'autre du chemin suivi par la feuille de verre et sur une partie de la longueur de ce chemin, caractérisé en ce que chaque nappe de résistances comporte des zones longitudinales et des sous-zones transversales de largeurs différentes suivant les zones longitudinales, la température de chaque zone longitudinale et plus précisément de chaque 10 sous-zone transversale étant régulée indépendamment de la température des autres zones. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites sous-zones transversales sont disposées de façon à ce que les lignes de séparation entre les sous-zones transversales constituent ap15 proximativement des losanges. 3. Dispositif de chauffage de feuilles de verre en position horizontale, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un four qui comporte une nappe supérieure et une nappe inférieure de résistances électriques placée respectivement au-dessus et au-dessous du convoyeur pour 20 feuilles de verre traversant le four, lesdites résistances électriques de chaque nappe étant réparties en zones longitudinales et en souszones transversales, chacune de largeurs différentes et dotées de moyens de régulation de leur température. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que 25 lesdits moyens de régulation de la température des sous-zones transversales sont des moyens de régulation de la puissance totale fournie à chaque zone longitudinale. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une charpente métallique, une sole et 30 une voûte isolées par des réfractaires fibreux. 6. Dispositif selon une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les résistances électriques sont bobinées autour de tubes réfractaires en silico-aluminium.. 7. Dispositif selon une des revendications 3 à 6, caractérisé 35 en ce que le convoyeur pour feuilles de verre est constitué par un lit de rouleaux formés d'éléments tubulaires creux. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits éléments tubulaires creux sont en silice vitreuse. 9. Dispositif selon une des revendications 3 à 8, caractérisé 8 2597090 en ce que les éléments du convoyeur sont gainés avec un tissu en fil de silice. 10. Application du four selon une des revendications 3 à 9 à l'échauffement de feuilles de verre en vue de leur trempe et/ou de leur 5 bombage, caractérisée en ce que les feuilles de verre sont introduites dans le four en ayant leur plus grande longueur perpendiculaire au sens de défilement.