Brevet FR2604991A1 — publié le 19880415

-1 PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA FUSION DU VERRE La présente invention concerne la fabrication du verre plat par flottage et en particulier la préparation par fusion, affinage et homogénéisation de la masse de verre à couler sur le bain de flottage. Un des problèmes rencontrés dans la fabrication du verre plat par flottage est l'homogénéisation de la masse de verre apte à être coulée sur le bain de métal en fusion du four de flottage, en parti- culier lorsque le four de flottage travaille avec des tirées voisines du maximum de capacité notamment pour fabriquer du verre de couleur. Lorsque l'homogénéisation n'est pas très bonne, on observe des stries et des ondes dans la feuille de verre fabriquée. Le problème d'homogé- néisation est encore accentué lors des transitions d'un type de verre à un autre, c'est-à-dire lors d'un changement de couleur. Une mauvaise homogénéisation de la masse de verre coulée augmente considérablement la durée de transition au cours de laquelle le verre est transformé en calcin. Plusieurs solutions ont déjà été proposées pour résoudre ce problème d'homogénéisation de la masse de verre à couler. Ainsi, on a proposé d'introduire dans le bassin de fusion des barrages mécaniques ou thermiques pour obliger les courants de verre à passer par des ou- vertures ménagées en profondeur dans le bain de verre. On a aussi proposé d'effectuer un brassage du verre en fusion au moyen d'agitateurs. Par exemple dans la publication du certificat d'addition français 2 287 423, on a proposé de brasser le verre en fu- sion à l'aide d'agitateurs verticaux traversant la voûte du four. Ce dispositif, efficace en ce qui concerne l'homogénéisation du verre est d'une mise en oeuvre compliquée. Sa maintenance est en ou- tre difficile car les pièces mécaniques qui le constitue travaillent au dessus de la voûte du four donc à haute température et se détériorent rapidement. Dans la publication du brevet belge 809 620, on décrit un procédé par lequel on modifie l'écoulement du verre fondu dans la ré- gion d'affinage et à partir de celle-ci vers la région de travail encore appelée zone d'homogénéisation ou zone de braise, de manière à améliorer l'homogénéité du verre en faisant circuler un liquide de re- froidissement dans une ou plusieurs conduites qui s'étendent en subs- tance horizontalement en travers d'au moins une partie du bassin dans la région supérieure du verre fondu, à la jonction de la région d'affi- nage avec la région de travail ou près de celle-ci et en effectuant un déplacement horizontal transversal du verre fondu dans le courant de verre par déplacement selon un mouvement de va et vient de la conduite ou des conduites. L'efficacité de ce dispositif n'est pas entièrement satisfaisante et les durées de transition en particulier restent éle- vées. Donc tous ces dispositifs connus ne donnent pas entière sa- tisfaction. Ils sont d'une utilisation compliquée ou d'une efficacité discutable. L'invention propose un procédé et un dispositif à agitation horizontale qui obvie aux inconvénients cités, en particulier en étant faciles à mettre en oeuvre, et en permettant de diminuer les du- rées de transition lors du passage d'un verre à un autre. Selon le procédé de l'invention, dans un four pour la fusion du verre avec un bassin comportant une zone de fusion, une zone d'affi- nage et une zone d'homogénéisation ou de braise séparée de la zone d'affinage par une zone intermédiaire qui se présente généralement sous la forme d'un étranglement ou corset, on agite au moins la partie supé- rieure de la masse de verre en fusion dans la zone intermédiaire ou juste à côté, sur essentiellement toute la largeur du bassin, par une agitation horizontale selon un mouvement elliptique. Le dispositif selon l'invention comprend un four pour la fu- sion du verre avec un bassin comportant une zone de fusion, une zone d'affinage et une zone d'homogénéisation séparée de la zone d'affinage par une zone intermédiaire qui se présente généralement sous la forme d'un corset et des moyens d'agitation de la masse de verre en fusion au niveau de la zone intermédiaire ou juste à côté, ces moyens étant cons- titués d'au moins un agitateur horizontal s'étendant sur essentielle- ment toute la largeur du bassin, de moyens procurant à chacun des points de l'agitateur un mouvement elliptique dans un plan horizontal. Selon une réalisation du dispositif de l'invention, l'agita- teur est formé d'une série de boucles essentiellement verticales qui, avantageusement, peuvent être surmontées d'un tube horizontal. Dans une réalisation préférée, le plan de chaque boucle est incliné par rapport à l'axe de l'agitateur et du tube horizontal. D'autres formes géométri- ques, dont le choix dépend de l'efficacité recherchée pour l'agitation, peuvent également convenir. Selon une caractéristique de l'invention, l'agitateur est formé d'une série de tubes formant une conduite continue dans laquelle circule un fluide de refroidissement par exemple de l'eau. Les moyens procurant à l'agitateur un mouvement elliptique sont disposés à l'extérieur du four. Ils comprennent par exemple une table à mouvements croisés comme décrit plus en détail par la suite. Selon une réalisation du dispositif de l'invention, celui-ci comprend deux agitateurs analogues dont le mouvement est synchronisé, chacun d'eux opérant sur essentiellement la moitié du bain de verre en fusion au niveau de leur emplacement et étant monté chacun d'un côté du four. Les deux agitateurs sont avantageusement décalés légèrement l'un par rapport à l'autre pour éviter qu'ils ne s'entrechoquent en cas d'un mauvais fonctionnement du système de synchronisation. Il faut également prévoir un recouvrement d'au moins une partie des organes agissant des deux agitateurs de manière à ne pas laisser une zone centrale non brassée. Cette réalisation a deux agitateurs, bien qu'elle nécessite une synchronisation pour leur fonctionnement est plus facile à instal- ler et à retirer le cas échéant. L'agitateur (ou les deux) peut être partiellement ou totale- ment immergé dans le bain. Dans ce dernier cas, lorsqu'il comporte un tube horizontal, il forme un barrage pour le courant de verre supérieur. Pour faciliter la manipulation des agitateurs, ils sont avan- tageusement montés sur un chariot circulant sur des rails perpendicula- risés à l'axe du four. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention appa- raitront dans la description suivante d'exemples de réalisation du dis- positif selon l'invention. La figure 1 est une vue en plan de l'ensemble du bassin de fusion équipé d'un agitateur à boucles animé d'un mouvement elliptique. La figure 2 est une vue en coupe transversale de la figure 1 au niveau du corset. La figure 3 représente une vue en plan du corset d'un bassin de fusion équipé de deux agitateurs légèrement décalés l'un par rapport à l'autre. La figure 4 est une vue en coupe transversale du bassin équipé des deux agitateurs, schématisé sur la figure 3. La figure 5 représente l'agitateur à boucles utilisé dans la variante à deux agitateurs. La figure 6 représente en vue de dessus l'agitateur de la fi- gure 5. La figure 7 représente une boucle de l'agitateur en vue de plan. La figure 8 représente en élévaton le mécanisme procurant à un agitateur son mouvement elliptique. La figure 9 est une vue de côté du mécanisme de la figure 8. La figure 1 représente en vue de plan le bassin de fusion 1 du four comportant des parois réfractaires 2 présentant un comparti- ment amont 3 dans lequel s'effectue la fusion de la composition verrière, suivi d'un compartiment 4 dans lequel s'effectue l'affinage du verre, un compartiment aval 5 dans lequel s'effectue la dernière ho- mogénéisation, notamment en température de la masse de verre en fusion précédant le canal de sortie 6 et la coulée. Entre le compartiment d'homogénéisation 5 et le compartiment d'affinage 4, le bassin présente un étranglement ou corset 7. Dans la partie aval de ce corset s'étend transversalement un agitateur horizontal 8 dont la partie agissante si- tuée dans le corset est formée d'un tube horizontal 9, surmontant une série de boucles 10, dont le plan est incliné par rapport à l'axe du tube horizontal. L'ensemble de l'agitateur est formé d'une série de tu- bes formant une conduite parcourue par de l'eau pour le refroidisse- ment. L'agitateur traverse les parois latérales 2 du corset 7 et il est relié à des moyens décrits par la suite lui procurant un mouvement d'agitation elliptique dans le plan horizontal. Sur la figure 2, l'agitateur est représenté dans une position de travail, dans le corset 7 sous la voûte 11 du four. Les boucles 10 sont immergées totalement dans le verre en fusion 12. Le tube horizon- tal 9 est ici partiellement immergé dans le verre, de sorte qu'il agit comme barrage pour le courant de verre supérieur. Sur la figure 3 sont représentés schématiquement deux agita- teurs 13, 14 travaillant en phase dans la variante à deux agitateurs. L'axe de chaque agitateur est faiblement incliné et dans des sens différents par rapport à la perpendiculaire au four. On évite ain- si que les extrémités des agitateurs ne s'entrechoquent lors d'une mau- vaise synchronisation du mouvement elliptique des deux agitateurs. Les pointillés schématisent le trajet horizontal elliptique des points de fixation des agitateurs sur les moyens moteurs. La figure 4 représente la section du bassin avec les deux agitateurs à boucles 13, 14 dont les extrémités se recouvrent en dépas- sant l'axe du four. Sur les figures 5 et 6, est représenté un exemple d'un agita- teur à boucles. Cet agitateur est formé d'une succession de tubes for- mant une conduite continue dont la partie inférieure présente quatre boucles 10, régulièrement séparées alors que la partie supérieure est un tube horizontal 9. Le nombre de boucles ainsi que leurs dimensions peuvent bien entendu varier en fonction des dimensions du corset. Comme représenté sur la figure 7 qui est une vue selon F de la figure 6, dans la réalisation décrite, chaque boucle présente la forme approximative d'une ellipse dont le grand axe peut varier entre 300 et 500 mm environ et le petit axe entre 150 et 400 mm environ. Les boucles sont formées d'un tube dont le diamètre est d'environ 40 mm. Dans la conduite c'est-à-dire dans l'ensemble de l'agitateur circule un liquide réfrigérant généralement de l'eau. Le débit de l'eau est d'environ 10 à 20 m3/heure. L'agitateur présente un coude 100 entre la partie 101 desti- née à être placée dans le corset et la partie 102 destinée à être pla- cée à l'extérieur et qui est supportée par les moyens moteurs non représentés ici et décrits par la suite. Ce coude permet un trempage partiel ou total de la partie ac- tive de l'agitateur dans le bain de verre en fusion tout en permettant un passage de l'agitateur à travers la paroi réfractaire du corset, à un niveau supérieur au niveau du verre. Le plan vertical des boucles est incliné par rapport à l'axe du tube supérieur. L'angle d'inclinaison a peut varier selon les dimen- sions des boucles. Il peut être d'environ 30 . L'agitateur est refroidi lors de son utilisation par une cir- culation d'eau 103 qui passe dans les boucles 10 avant de revenir par le tube 9. Le dispositif procurant à chaque point d'un agitateur un mou- vement de forme elliptique dans le plan horizontal comme représenté pour les points M et N, est décrit en relation avec les figures 8 et 9. Le dispositif est monté sur un chariot 15 monté lui-même sur deux rails 16, 17 perpendiculaires à l'axe du four, afin de faciliter la mise en place de l'agitateur et son retrait. Sur le chassis 18 du chariot est monté l'extrémité d'une vis verticale 19 portant un pignon qui l'entraine en rotation, en étant lui-même entrains par l'inter- médiaire d'une chaine 21 par un pignon 22 monté au bout de l'arbre d'un moteur électrique 23. Sur la vis 19 est monté un écrou 24 relié par l'intermédiaire d'axes 25 à l'extrémité de deux bielles 26, 27. L'autre extrémité des deux bielles est portée par un axe 28 solidaire d'un coulisseau 29 coulissant dans une fenêtre 30 du chassis 18. Deux autres bielles 31, 32 sont portées d'une part par un axe 33 fixé au chassis 18, et d'autre part, à un axe 34 solidaire d'un coulis- seau 35 coulissant dans une fenêtre 36 d'une table élévatrice 37 cons- tituant la partie inférieure d'un bâti 38. La table élévatrice 37 est soulevée par l'action du moteur électrique 23, le guidage s'effectuant par l'intermédiaire des bielles 26, 27, 31, 32 articulées toutes quatre autour d'un axe transversal et horizontal 39. La course de la table élévatrice 37 et du bâti 38 est d'environ 500 à 600 mm. Cette course est utilisée pour faire passer les boucles 10 de l'agitateur par l'ou- verture de la paroi réfractaire 2 du corset et plonger ensuite l'agita- teur dans le bain de verre en fusion. Sur la partie supérieure du bâti 38 est montée une table 39 à mouvements croisés. Cette table comprend un socle 40 porteur de deux rails 41, 42 perpendiculaires à l'axe du four. Sur ces rails coulissent quatre paliers 43 porteurs d'un plateau 44 qui lui même porte deux rails 45, 46 perpendiculaires aux premiers 41, 42, c'est-à-dire orientés sensiblement selon l'axe du four. Sur ces rails coulissent quatre autres paliers 47 porteurs d'un plateau 48 sur lequel est'fixé l'extrémité 102 de l'agitateur 13 à l'aide de coquilles de serrage 49. Sous le plateau 44 est fixé solidairement un moteur électrique 50. La sortie du moteur 50 est munie d'un bras rotatif 51 relié à une bielle horizontale 52 par un axe vertical 53. L'autre ex- trémité de la bielle 52 est articulée autour d'un axe vertical 54 porté par le bâti 38. La rotation du moteur 50 entraine la rotation du bras 51 autour de l'axe 53 et le déplacement de la table 39 le long des rails 45, 46. La course de ce déplacement peut être modifiée par une varia- tion de l'écartement de l'axe 53 avec l'arbre moteur d'axe 62 à l'aide d'un système 55 muni d'une tige de réglage 56 portée par un bras 57 si- tué à l'extrémité du bras rotatif 51. La course de la table peut par exemple varier de 350 à 450 mm. La sortie supérieure de l'arbre moteur est reliée à un autre bras rotatif 58 dont l'extrémité porte un coulisseau 59 qui est placé entre deux glissières 60, 61 solidaires du plateau 48. La distance du coulisseau par rapport à l'axe 62 de l'arbre moteur peut être réglée à l'aide d'une tige filetée 63, portée par un bras 64. Ce montage permet une course de la table dans la direction de l'axe du four de 150 à 300 mm environ. Ces valeurs de course sont don- nées à titre indicatifs, elles peuvent varier selon une gamme très étendue de trajectoires elliptiques. Le dispositif est recouvert d'un panneau de protection 65. La fréquence de rotation des agitateurs, c'est-à-dire le nom- bre de trajets elliptiques parcouru par un point de l'agitateur peut varier par exemple de 2 à 10 par minute. La quantité de verre brassé est, dans l'exemple de réalisation, supérieure à 1 m3 à chaque rota- tion. L'efficacité du dispositif selon l'invention peut être mise en évidence, notamment par le fait que ce dispositif permet de réduire la durée de transition, d'un verre à un autre, de plusieurs heures par rapport à un agitateur fixe animé d'un simple mouvement de va et vient. 2604991' REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fusion du verre avant la coulée sur un bain de flottage, dans un four de fusion ayant un bassin comportant une zone de fusion, une zone d'affinage et une zone d'homogénéisation sépa- rée de la zone d'affinage par une zone intermédiaire, notamment un corset, dans lequel on agite la masse du verre en fusion, caractérisé en ce qu'on agite au moins la partie supérieure de la masse.de verre en fusion dans la zone intermédiaire ou juste à côté, sur essentiellement toute la largeur du bassin, par une agitation horizontale selon un mou- vement elliptique. 2. Dispositif pour la fusion du verre avant la coulée sur un bain de flottage, comprenant un four de fusion avec un bassin compor- tant une zone de fusion, une zone d'affinage et une zone d'homogénéisa- tion séparée de la zone d'affinage par une zone intermédiaire, notamment un corset, et des moyens d'agitation de la masse de verre en fusion, caractérisé en ce que les moyens d'agitation sont disposés au niveau du corset ou juste à côté, et sont constitués d'au moins un agi- tateur horizontal s'étendant sur essentiellement toute la largeur du bassin et de moyens procurant à chaque point de l'agitateur un mouve- ment elliptique dans un plan horizontal. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'agitateur est formé d'une série de boucles essentiellement vertica- les. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les boucles sont surmontées d'un tube horizontal. 5. Dispositif selon une des revendications 2 ou 3, caracté- risé en ce que le plan de chaque boucle est incliné par rapport à l'axe de l'agitateur. 6. Dispositif selon une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux agitateurs horizontaux, chacun d'eux opérant sur essentiellement la moitié du bain de verre en fusion en étant monté chacun d'un côté du four. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mouvement elliptique des deux agitateurs est synchronisé. 8. Dispositif selon une des revendications 6 ou 7, caracté- risé en ce oue les deux agitateurs sont légèrement décalé l'un par rap- port à l'autre, leurs extrémités se recouvrant. 9. Dispositif selon une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que l'agitateur est formé d'une série de tubes formant une con- duite continue dans laquelle circule un fluide de refroidissement, de préférence de l'eau. 10. Dispositif selon une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que les moyens procurant le mouvement elliptique à l'agitateur comprennent une table à mouvements croisés. 11. Dispositif selon une des revendications 2 à 10, caracté- risé en ce qu'il comprend des moyens de réglage du mouvement ellipti- que. 12. Dispositif selon une des revendications 2 à 11, caracté- risé en ce que l'agitateur est monté sur un bâti comprenant une table élévatrice. 13. Dispositif selon une des revendications 2 à 12, caracté- risé en ce que l'agitateur est monté sur un chariot pouvant se déplacer transversalement par rapport à l'axe du four. 14. Dispositif selon une des revendications 2 à 13, caractérisé en ce que l'agitateur est présenté en coude tel que la partie agissante de l'agitateur est disposée à un niveau inférieur à celui de la partie de l'agitatrice extérieure du four. 15. Dispositif selon une des revendications 2 à 14, caracté- risé en ce oue le tube horizontal surmontant les boucles est immergé partiellement dans le verre en fusion et forme un barrage pour le cou- rant de verre supérieur.