Brevet FR2658499A1 — publié le 19910823

FOUR DE RECHAUFFAGE DE FEUILLES DE VERRE L'invention a trait aux techniques de chauffage de feuilles de verre en vue d'un traitement thermique par re- froidissement rapide du type trempe thermique ou par re- froidissement lent du type recuisson associé éventuelle- ment à un formage Ces techniques de chauffage s'appliquent essentiellement aux installations destinées à la production de vitrages bombés pour des véhicules automobiles. Les traitements à chaud de feuilles de verre posées à plat, tels que ceux énumérés ci-dessus, nécessitent une parfaite maîtrise de l'échauffement du verre Un écart de température d'une dizaine de degrés, valeur à comparer avec 0 la valeur de la température de sortie de four qui est elle supérieure à 6000 C, suffit en effet à entraîner une modi- f ication du comportement du verre et à générer des défauts notamment des variations du galbe après l'étape de formage. A cette précision requise pour le chauffage s'ajoute la nécessité à caractère économique cette fois, d'une produc- tion à hauts rendements qui suppose une limitation au strict minimum du temps de séjour des feuilles de verre dans le four En règle générale, les fours sont dits tra- versant, c'est-à-dire que la feuille de verre les traverse de part en part, déplacée par des moyens prévus pour faire cheminer la feuille de verre au travers des différentes unités de chauffe Dans les installations dites verticales, ces moyens sont essentiellement constitués par des pinces qui se déplacent sur un rail Ces pinces permettent de contrôler très précisément la position du verre dans le four ce qui constitue un avantage important lorsque l'étape suivante consiste dans une opération de bombage, surtout si la forme désirée est complexe; la phase de bombage com- portant alors le plus souvent au moins une phase de pressage Toutefois, ces pinces laissent des marques inad- missibles selon les normes de qualité les plus grandes qui sont presque toujours requises par les fabricants actuels d'automobiles. S Dans ces conditions les installations dites horizon- tales supplantent peu à peu les installations verticales. Dans ces installations, les moyens pour faire cheminer les feuilles de verre au travers du four sont généralement constitués par des rouleaux moteurs sur lesquels la feuille 0 de verre repose en position horizontale ou sensiblement horizontale, ou par des moyens de convoyage équivalents. Dans la demande de brevet EP-A-241 356, il est par exemple décrit un four comportant deux nappes supérieure et inférieure de chauffage constituées par des résistances électriques placées de part et d'autre du chemin suivi par la feuille de verre, chaque nappe étant divisée en plu- sieurs zones longitudinales indépendantes, elles-mêmes di- visées en sous-zones transversales régulées de façon indé- pendante et disposées de façon à ce que les espaces de sé- paration entre les sous-zones transversales ne constituent pas des bandes "froides" parallèles à la direction de la feuille de verre Les résistances électriques sont réa- lisées par des fils boudinés autour de tubes en silice, ces tubes étant orientés parallèlement à la largeur du four, ou en d'autres termes perpendiculairement à la direction gé- nérale d'avancée des feuilles de verre qui défilent au travers du four Une telle disposition des résistances est particulièrement bien adaptée au chauffage uniforme des feuilles de verre ou à un chauffage différencié de la par- tie centrale et des bords de la feuille de verre, cette différenciation des températures n'étant possible que sur des portions de surface assez grandes, chaque portion de la feuille de verre couvrant par exemple au minimum 10 % de la surface totale Les exigences de qualité évoluant petit à petit vers l'exclusion totale des marques de pinces, ce type de four horizontal tend à être employé également pour les cas de formage selon de très petits rayons de courbure avec la formation pratiquement de pliures, notamment les plus difficiles à obtenir à savoir des pliures localisées 3 - près des bords des feuilles de verre. Dans ces cas, il ne s'agit plus d'un chauffage diffé- rencié de toute une portion de la surface Au contraire, il devient nécessaire de contrôler pratiquement point par point la température de la feuille de verre; ceci afin de délimiter par exemple des lignes de pliage, correspondant généralement à la nécessité d'une surchauffe afin d'aug- menter localement la plasticité du verre. Un ancien procédé connu de surchauffe localisée con- siste à couvrir la surface de la feuille de verre le long de la ligne de pliage d'un corps noir, par exemple de la poudre de carbone, de sorte que le verre absorbe localement plus de chaleur Toutefois la dépose du corps noir néces- site un équipement supplémentaire, de plus la surchauffe est dictée par la température du reste de la feuille de verre et la nature même du corps noir, d'o un manque de souplesse. Il est également connu d'utiliser des moyens de sur- chauffe solidaires du four et non des feuilles de verre. Dans le brevet US-A-4 441 907 il a été proposé d'utiliser des rampes à gaz montées sur un chariot mobile se déplaçant parallèlement à la direction d'avancée des feuilles de verre: lorsque les rampes à gaz interviennent, c'est-à- dire généralement dans la partie aval du trajet de la feuille de verre, elles sont fixes par rapport à la feuille de verre ce qui permet d'échauffer préférentiellement une bande étroite de la surface du verre En revanche, ce sys- tème demande une mécanique de précision pour synchroniser parfaitement les mouvements du verre et du chariot, et pour opérer des réglages reproductibles pour le positionnement des rampes à gaz De plus le temps d'immobilisation d'un chariot avec ses rampes à gaz est très long (temps de sur- chauffe d'un volume et temps de retour en position de dé- part) Le système connu de US-A-4 441 907 nécessite donc un très grand espacement entre deux feuilles de verre. Il a été également proposé dans la demande de brevet DE-A-37 42 481, un dispositif permettant de surchauffer localement des bandes parallèles à la direction d'avancée du verre Pour cela le four est équipé de moyens de 4- surchauffe constitués par des rampes essentiellement pa- rallèles à la longueur du four, suspendues à l'extrémité de perches qui s'avancent plus ou moins profondément dans le four, perpendiculairement à la longueur de celui-ci Au fur et à mesure que la feuille de verre traverse la zone de surchauffe, les rampes sont écartées ou au contraire rapprochées de sorte qu'une bande continue de la feuille de verre soit surchauffée Avec un tel dispositif de sur- chauffe, le temps d'immobilisation entre deux vitrages est avantageusement moindre qu'avec le dispositif précédemment décrit Toutefois, ce dispositif suppose un four suffisam- ment large pour autoriser l'introduction des feuilles de verre en travers du four, ceci afin que les petits côtés - le long desquels sont disposées les lignes de pliage dans la plupart des modèles se retrouvent bien situés paral- lèles à la direction longitudinale du four. Par ailleurs, ces deux dispositifs de surchauffe lo- calisée connus des publications US-A-4 441 901 et DE- A 3 742 481 comportent de nombreux éléments montés en porte-à-faux, et compte tenu de plus de la température du four, ces éléments sont donc très sensibles aux phénomènes de déformation que sorte que les paramètres de chauffage des feuilles de verre peuvent évoluer au cours du temps et que les réglages doivent être repris pour chaque série de vitrages même si cette série a déjà été fabriquée sur la ligne. L'invention a pour but un four horizontal pour le ré- chauffage de feuilles de verre permettant un chauffage différencié de certaines zones des feuilles de verre et qui ne présente pas les inconvénients précités des dispositifs connus de l'art, et notamment dont les réglages soient parfaitement reproductibles d'une série à l'autre de fa- brication. L'invention concerne un four qui comprend une ou plu- sieurs cellules de chauffage différencié dont les éléments de chauffage disposés côté voûte sont constitués par des jeux de résistances électriques pilotés en température ou en puissance indépendamment pour chaque jeu, une partie au moins desdites résistances électriques étant montées - parallèles à l'axe du four Ce four comporte également d'autres cellules de chauffe dont chacune constitue une zone longitudinale de chauffe indépendante des autres zones longitudinales, chacune de ces cellules comportant côté voûte des éléments de chauffage constitués par des jeux de résistances électriques répartis en plusieurs sous-zones transversales indépendantes dans lesquelles les résistances électriques sont montées perpendiculaires à l'axe du four. En d'autres termes, le four selon l'invention est un four du type décrit dans la demande de brevet EP-A-241 356 dont une ou plusieurs zones longitudinales sont remplacées par une plusieurs cellules ayant au moins une partie ses ré- sistances orientées parallèlement à la direction de défi- lement du verre Dans ces zones longitudinales spécifiques de chauffe on aboutit ainsi à un très grand nombre de sous-zones transversales en pratique autant que de jeux de résistances, alors que ce nombre est généralement limité à 3 dans le cas connu de la demande de brevet EP-A-241 356. Par résistance électrique on entend au sens de l'in- vention, notamment des tubes en céramique réfractaire, au- tour desquels sont boudinés des fils électroconducteurs, des tubes creux en quartz enfermant des filaments chauf- fants, des petits éléments chauffants, de préférence carrés, susceptibles d'être assemblés en damiers ou tout autre moyen équivalent connu de l'homme de l'art, le seul point critique étant que ces moyens doivent avoir une orientation longitudinale privilégiée, de sorte que ces moyens ou groupes de moyens sont analogues à un tube-ré- sistance du point de vue des surfaces chauffées. Comme indiqué plus haut, la cellule de chauffage dif- férenciée selon l'invention a, dans le cas le plus fré- quent, une fonction de surchauffe des bords parallèles à la direction d'avancée des feuilles de verre, fonction assurée par les résistances montées parallèles En regard de la partie centrale de la feuille de verre, on peut prévoir des résistances montées transversales, de sorte que le dépla- cement du verre suffit à homogénéiser sa température dans cette partie centrale ou des résistances également montées parallèles Cette dernière dispositif accroît la 6 - polyvalence du four, qui peut alors être utilisé pour sur- chauffer les bords de grands ou de petits volumes; pour supprimer tout risque d'hétérogénéité de température dans la partie centrale, il est alors généralement préférable de placer la cellule de chauffage différencié selon l'inven- tion à un moment du trajet de la feuille de verre corres- pondant à l'obtention d'une température supérieure à la température de déformation plastique. Avantageusement, le four selon l'invention permet de combiner les avantages d'un four tel que celui décrit dans la demande de brevet EP-A241 356 et ceux des éléments de chauffage différencié, tels que ceux décrits par US-A-4 441 907 ou DE-A-3 742 481, sans pour autant néces- siter l'introduction dans le four d'un nouvel outillage. S'agissant d'un four multi-cellulaire il va de soi que le four est équipé de moyens pour faire progresser les feuilles de verre d'une cellule de chauffe à l'autre, suivant l'axe du four. Dans une variante préférée de l'invention, on prévoit en outre des moyens de réglage en hauteur de la position des jeux de résistances électriques, de sorte que les pro- fils de chauffe susceptibles d'être obtenus peuvent varier dans un espace à trois dimensions et non exclusivement à deux dimensions La hauteur d'une résistance par rapport à la feuille de verre peut être avantageusement réglée entre et 300 mm, la hauteur mini dépendant essentiellement de la déformation à la chaleur de la résistance et des moyens de support de résistance Pour ce faire, chaque jeu est par exemple constitué par un ou plusieurs tubes, de façon à moduler la largeur du jeu, montés sur un même berceau dont on peut régler la hauteur par rapport au plan de transport des feuilles de verre par exemple entre 20 et 300 mm, ce réglage s'effectuant par des commandes manuelles ou auto- matiques depuis l'extérieur du four. Le four multi-cellulaire selon l'invention permet de modifier les conditions de chauffe d'une feuille de verre en jouant sur trois paramètres indépendants: la puissance débitée par les résistances, leur hauteur et le temps de séjour de la feuille de verre dans le four, sous les -7 - éléments chauffants. Ce four multi-cellulaire peut être avantageusement utilisé comme four dit de trempe destiné à réchauffer une à une des feuilles de verre au-delà de leur température de déformation plastique en vue d'un traitement de trempe thermique, lesdites feuilles étant convoyées à plat d'un bout à l'autre du four par un convoyeur horizontal par exemple constitué par une série de rouleaux moteurs Le traitement de trempe thermique est éventuellement précédé d'une opération de bombage qui met également à profit le réchauffage du verre Le four peut être également destiné à la production de feuilles de verre émaillées, la composi- tion d'émaillage étant appliquée sur la feuille de verre froide et étant cuite dans le four, cette opération d'émaillage pouvant bien sûr être suivie d'une opération de bombage et/ou de trempe thermique Le four multicellulaire selon l'invention peut également être utilisé pour ré- chauffer les feuilles de verre une à une ou superposées par paires en vue d'un assemblage par une feuille de matière plastique. D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortent de la description d'un four faite en référence aux dessins annexés qui représentent: figure 1 un schéma en vue de dessus d'un four se- lon l'invention, figure 2 une coupe brisée d'un four vue sous un angle analogue à celui de la coupe A-A de la figure 1, figure 3 une vue détaillée d'un berceau support de tubes-résistances et de son dispositif de réglage en hau- teur. La figure 1 est une vue schématique de dessus d'un four multi-cellulaire plus spécialement destiné à des ins- tallations de bombage-trempe Dans ce four, les feuilles de verre défilent sans arrêt, en suivant la direction indiquée par la flèche F et sont par exemple convoyées par une série de rouleaux moteurs. Conformément à l'invention, les éléments de chauffage -associés à la voûte du four et schématisés à la figure 1- sont disposés de manière à réaliser un profil spécifique de 8 - chauffe Le four ici représenté comporte 6 cellules de chauffe numérotées de 1 à 6 Ces cellules de chauffe sont réparties en une section principale de chauffage 7 corres- pondant aux quatre premières cellules 1, 2, 3, 4 et une S section de chauffage différencié 8. Les éléments de chauffage de la cellule sont consti- tués par des tubes en céramique réfractaire, par exemple des tubes en silice ou en alumino-silicates, autour des- quels sont boudinés des fils métalliques De préférence, ces résistances garnissent également la sole du four o elles sont montées, par exemple, perpendiculairement à l'axe 9 du four Pour la sole on peut utiliser des tubes montés