Brevet FR2703042A1 — publié le 19940930

CANAL D ECOUJLEMENT POUR LE TRANSFERT DU VERRE EN FUSION. L'invention concerne un canal d'écoulement pour le transfert du verre en fusion de la zone d'élaboration à la zone de formage dans la fabrication du verre plat. Dans l'industrie verrière, le verre est élaboré en continu dans un four à flammes ou un four électrique as- surant la fusion des matières vitrifiables, et il est en- suite transféré à l'aide d'au moins un canal d'écoulement20 jusqu'à la zone de formage du verre, c'est-à-dire un dis- positif de flottage ou float, ou un dispositif de laminage lorsqu'il s'agit de verre plat, ou des machines de formage lorsqu'il s'agit de verre creux. Dans les dispositifs connus de fabrication en continu du verre, le canal d'écoulement prend naissance dans un compartiment de conditionnement placé en aval du comparti- ment ou s'effectue la fusion des matières vitrifiables, et généralement en aval d'un compartiment d'affinage lui-même disposé en aval du compartiment assurant la fusion propre-30 ment dite Le canal a alors pour seule fonction le trans- fert du verre déjà conditionné et homogénéisé au poste de formage. Un tel dispositif est décrit par exemple dans la pu- blication de brevet FR-A-2 550 523 Dans ce dispositif, le compartiment de conditionnement encore appelé canal de conditionnement présente des dimensions en section suffi- samment importantes pour fonctionner avec un courant de verre de retour et avec un débit pour ce courant de retour voisin de celui de la tirée du verre par ce canal Ce courant de verre de retour fait partie d'une bande ou courroie de recirculation destinée à homogénéiser le verre. Ce système de conditionnement avec courroie de reci- rculation et d'alimentation du poste de formage n'est pas entièrement satisfaisant. L'invention propose un canal d'écoulement qui assure à la fois le conditionnement du verre en fusion et son transfert au poste de formage avec une qualité d'homogénéisation qui satisfait à toutes les exigences de la fa-10 brication du verre plat, notamment la qualité optique, et en particulier aux exigences du verre plat obtenu par flottage Dans l'industrie du verre plat, on considère ha- bituellement qu'un verre en fusion est apte à former une feuille de qualité lorsqu'il est livré au poste de formage15 avec moins de 3 bulles d'air ou de gaz et de préférence avec moins de 1 bulle d'air ou de gaz par dm 3 de verre, les bulles devant en outre être d'un diamètre inférieur à 200 mn. Par canal d'écoulement, on entend selon l'invention l'ensemble du dispositif pour le transfert du verre en fu- sion de la zone d'élaboration à la zone de f ormage, ce dispositif comprenant une partie inférieure formant chenal pour le courant de verre, isolée thermiquement par des éléments ou blocs en réfractaires et une partie supérieure isolée thermiquement également et formant une voûte coiffant le chenal. Le canal d'écoulement selon l'invention disposé entre la zone d'élaboration du verre et la zone de formage com- prend des moyens de conditionnement thermique du verre, des30 moyens d'homogénéisation et des moyens dits de structure, la combinaison de ces moyens évitant la formation d'un courant de verre de retour. Le canal d'écoulement selon l'invention est donc un canal de conditionnement et d'homogénéisation fonctionnant sans courant de verre de retour, c'est-à-dire sans courroie de recirculation traditionnellement destinée à homogénéiser le verre comme décrit précédemment. Un des avantages du canal sans retour selon l'inven- tion est qu'il évite le problème du verre froid du courant 3 de retour et de la solution onéreuse généralement apportée consistant en un très bon calorifugeage du canal d'écoule- ment ou un apport thermique important. En outre, en évitant le courant de retour et le pro- blème lié au verre plus froid, il permet la fabrication de types de verre très différents pouvant aller par exemple d'un verre extra blanc à un verre très foncé. La combinaison des moyens dont est pourvu le canal permet de limiter à de faibles valeurs les gradients de températures entre les différentes parties d'une section transversale du courant de verre qui sont généralement à l'origine d'une courroie de recirculation. Les moyens de structure sont notamment un chenal dé- pourvu de modifications brusques de section telles que des marches ou des corsets réduisant brusquement la section d'écoulement du verre, ce même chenal présentant en outre une sole ou un fond sensiblement plat et sensiblement ho- rizontal, et une section pour l'écoulement du verre sensi- blement rectangulaire.20 Dans une forme de réalisation du canal selon l'inven- tion les moyens de structure sont notamment tels que le rapport de la hauteur moyenne sur la largeur moyenne du chenal est inférieur à 1 et de préférence inférieur à 0,5. Pour fonctionner sans courant de verre de retour, il est en outre nécessaire que la quantité de verre élaboré qui pénètre dans le canal soit égale à celle qui s'en échappe et que le débit de courant de verre soit sensible- ment le même sur toute la longueur du canal. A cette fin notamment, selon une forme de réalisation du canal selon l'invention, l'entrée du chenal est pourvu de moyens délimitant le passage pour le verre soit en par- tie supérieure, soit en partie inférieure ou les deux, tels qu'un barrage partiel qui avantageusement peut être mobile et/ou réglable ou simplement un talon disposé sur la sole.35 Les moyens d'homogénéisation comprennent au moins un agitateur mécanique destiné à tremper dans le verre en fu- sion, de préférence sur essentiellement toute la profondeur du verre, cet agitateur étant animé de préférence d'un mouvement circulaire continu. Les agitateurs ont avantageusement la forme de cylin- dres disposés verticalement. Pour améliorer encore l'homogénéité du verre, de pré- férence le canal est pourvu d'au moins une série de deux agitateurs disposés l'un à côté de l'autre, transver- salement dans le canal, et animés par des mouvements cir- culaires continus. Selon une forme de réalisation avantageuse du canal selon l'invention, les agitateurs sont placés dans la par- tie amont du canal Cette partie amont peut présenter une largeur plus importante que celle de la partie aval du ca- nal, notamment lorsqu'elle comporte au moins une série de deux agitateurs disposés transversalement. Selon une forme préférée, le canal est équipé de deux séries de deux agitateurs, toutes deux placées dans la partie amont du canal. La partie amont plus large se rétrécit de préférence régulièrement et progressivement, notamment pour ne pas favoriser la formation d'un courant de retour.20 Les moyens de conditionnement thermique peuvent être choisis parmi des brûleurs à flammes disposés dans les parties latérales de la voûte, au-dessus du chenal Ces moyens de conditionnement thermique peuvent de manière fa- vorable être répartis sur toute la longueur du canal.25 Les moyens de conditionnement thermiques peuvent être aussi des refroidisseurs Ces refroidisseurs sont alors avantageusement les agitateurs utilisés déjà en tant que moyens d'homogénéisation et qui sont alors pourvus d'une structure interne permettant la circulation d'un fluide de30 refroidissement tel que de l'eau. En étant placés dans la partie amont du canal, ces refroidisseursagitateurs permettent de réduire rapidement la température du verre de façon homogène, ce qui peut présenter plusieurs avantages dont celui de réduire l'at- taque des réfractaires. Un des objets de l'invention est alors un canal per- mettant de réduire de plus de 2000 C et de façon homogène la température du verre entre l'entrée et la sortie du canal avec une diminution rapide dans la première moitié dudit canal. Selon une caractéristique avantageuse supplémentaire, le canal selon l'invention peut être muni d'au moins une fente disposée au travers de la sole du chenal et destinée 5 à faire office de purge En effet, il peut s'avérer que le verre ayant été au contact de la sole ne présente plus l'homogénéité désirée et, dans ce cas, ce verre doit et peut être éliminé par la fente La fente assurant la purge peut se présenter sous la forme d'au moins une fente10 étroite continue s'étendant à travers toute la sole, à proximité de l'extrémité de sortie du canal Le débit de la purge peut avantageusement être réglé selon les besoins, par des modifications des orifices de la fente et/ou de la température de la fente à l'aide de moyens adaptés, par15 exemple des résistances électriques. Selon une autre caractéristique avantageuse, le canal selon l'invention est en outre muni de moyens de régulation du niveau de verre, notamment lorsque la cellule dans la- quelle prend naissance le canal présente un volume réduit.20 Ces moyens sont selon une réalisation de l'invention au moins un déversoir de trop plein disposé de préférence dans la partie aval du canal. Le déversoir peut présenter la forme de deux branches s'échappant de part et d'autre du canal et avantageusement de deux branches perpendiculaires au canal et disposées à une même distance de son extrémité aval. La jonction des branches avec le canal présente un seuil à un niveau correspondant au niveau supérieur désiré pour le verre en fusion dans le canal Passé ce seuil, la30 profondeur des branches devient plus importante afin no- tamment d'éviter un retour du verre vers le canal. Le déversoir selon l'invention, outre sa fonction d'assurer le niveau du verre dans le canal peut présenter un autre avantage: celui d'éliminer la partie supérieure du courant de verre par une sorte d'écrémage, cette partie supérieure pouvant être moins homogène que les parties centrales du courant de verre. Lorsqu'avantageusement le déversoir se présente sous la forme de deux branches, l'écrémage peut se faire de part 6 et d'autre de l'axe médian du courant de verre. Le canal d'écoulement selon l'invention a pour fonc- tion le transfert du verre élaboré en aval à la machine de formage dans des conditions telles que le verre élaboré 5 conserve ses qualités optiques et qu'il soit livré à ladite machine de formage du verre plat, soit un laminoir, soit un bain float, à la température désirée et homogène thermiquement et en qualité. Le verre élaboré en aval peut provenir directement d'un compartiment de fusion, notamment d'un compartiment de fusion électrique ou en variante d'un compartiment d'af- finage qui suit le compartiment o s'opère la fusion. En sortie du canal, le verre arrive au dispositif d'apport du verre à la machine de formage par exemple au dispositif de déversement du verre sur un bain float. L'invention concerne encore un dispositif pour l'ali- mentation d'une machine de formage du verre plat, notamment un bain float, un laminoir, par un verre élaboré, en fu- sion, comprenant un compartiment pour la fusion du verre, notamment un compartiment de fusion électrique, et le canal décrit précédemment, ce canal étant selon une réalisation, disposé en aval du compartiment de fusion, directement en aval ou séparé par un simple compartiment de conditionne- ment, sans compartiment intermédiaire d'affinage, ceci notamment lorsque le compartiment de fusion fonctionne à des températures de fusion plus élevées que les températures habituellement utilisées pour une même composition de verre, par exemple à 15500 C environ pour un verre silico- sodo-calcique, ce qui permet de supprimer tout affinage30 ultérieur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description suivante d'un exemple de réalisation d'un canal d'écoulement. La figure 1 est une vue en élévation et en section d'un canal selon l'invention. La figure 2 est une vue en plan du canal représentée sur la figure 1. La figure 3 est une section transversale du canal de la figure 1 dans sa partie amont. La figure 4 est une section transversale du canal au niveau d'un déversoir de trop plein. Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un canal 1 d'écoulement du verre utilisé ici pour le transfert du verre en fusion, élaboré, à partir d'un compartiment amont non représenté qui peut être un compartiment de fu- sion notamment de fusion électrique ou une cellule d'af- finage qui suit le compartiment de fusion jusqu'à l'ali- mentation pour le formage Un compartiment de fusion élec- trique convenable, équipé d'électrodes immergées dans le bain de verre en fusion est connu généralement sous l'ap- pellation de four électrique à voûte froide ou four à cubilot: ce sont des fours dans lesquels la composition solide de matières vitrifiables, apportée par le dessus, forme une couche supérieure qui recouvre complètement le bain de verre en fusion Le transfert du verre par le canal s'opère vers l'aval jusqu'au dispositif d'alimentation du poste de formage par exemple ici un bain float non repré- senté. Le canal 1 comprend le chenal d'écoulement 2 formé à partir d'éléments en réfractaires 3 et constitué d'une sole 4 et de deux parois latérales 5, 6, et une voûte 7 en ré- fractaires formée d'un toit 8 et de parties latérales 9, 10 équipées de brûleurs 11. La sole 4 du chenal 2 est sensiblement horizontale Le canal 2 présente une partie amont 12 plus large qui se ré- trécit pour atteindre les dimensions de la partie médiane 13 et aval 14, de façon régulière et progressive. Dans cette partie amont 12 élargie sont disposées verticalement deux séries de deux agitateurs 15, 16, 17, 18 constituées chacune d'un cylindre 19 pouvant être animé, comme représenté en traits mixtes, d'un mouvement circu- laire uniforme autour de leur axe vertical 29 traversant le toit 8. Au deux tiers de la longueur du canal environ, celui-ci présente deux branches perpendiculaires 20, 21 ou canaux secondaires construits en réfractaires, formant un déversoir de trop plein 22 destiné à réguler le niveau du verre en fusion dans le canal. Le niveau inférieur 23 des deux jonctions 24, 25 cor- respond à cet effet au niveau désiré pour le verre en fu- sion. Dans la partie aval du canal est avantageusement pré- vue une fente 26 dans la sole, faisant office de purge pour le verre ayant été au contact de la sole L'extrémité de sortie de la fente peut être de section réglable. Un talon 40 disposé transversalement sur toute la largeur de la sole 4 à l'extrémité amont du canal délimite la section d'entrée pour le verre en fusion. Sur la figure 3 qui est une vue schématique en section transversale selon A-A sont représentés les deux agitateurs amont 15, 16 La ligne mixte 27 représente le niveau du verre en fusion dans le canal.15 Les agitateurs 15, 16 sont avantageusement en forme de manivelle et constitués d'une partie active formée de cy- lindres verticaux 19 placés au bout de bras 23 issus d'axes verticaux 29 Les mouvements de rotation comme figurés en traits mixtes sur la figure 2 sont assurés par des moteurs non représentés. Les cylindres verticaux plongent dans le verre en fu- sion jusqu'à proximité de la sole 4 du canal de façon à agiter le verre sur toute la profondeur du chenal. Les agitateurs sont notamment en acier inoxydable ou en acier doux, avantageusement recouverts d'une couche of- frant une grande résistance à l'attaque par le verre en fusion, par exemple une couche de platine. Les agitateurs sont avantageusement pourvu de moyens internes de refroidissement (non représentés) destinés à baisser la température du verre en fusion pour l'amener le plus rapidement à la température d'utilisation désirée. La figure 4 est une vue schématique en section trans- versale selon B-B correspond au plan vertical passant par l'axe du déversoir de trop plein. Les deux branches 20, 21 du déversoir de trop plein 22 communiquent avec le chenal 2 par deux jonctions 24, 25 dont les seuils 23 sont disposés au niveau désiré pour le verre en fusion dans le chenal Afin d'éviter un retour du verre passant dans ces deux branches, la profondeur de ces branches s'accroît rapidement à partir des seuils jusqu'à un niveau suffisant. Les parois latérales 30, 31 de la partie supérieure 32 de ces deux branches sont équipées de brûleurs 33 per- mettant le cas échéant un réchauffement du verre s'échappant par le déversoir. Le dispositif fonctionne de la manière suivante dans le cas par exemple d'un verre silico-sodo-calcique Le verre en fusion élaboré en amont du canal dans un four de10 fusion électrique arrive à l'entrée du canal à une tempé- rature de l'ordre de 14500 C environ Après passage dans la zone des agitateurs-refroidisseurs animés d'un mouvement circulaire, le verre est à une température d'environ 1250 WC Cette baisse rapide de la température permet no- tamment de limiter la corrosion des réfractaires Le verre homogène est finalement délivré à une température d'environ 11500 C au dispositif de déversement (non représenté) pour l'alimentation d'un bain float. Le niveau du verre dans le canal est assuré dans cet exemple par le déversoir de trop plein On élimine de ce fait environ 0,5 à 5 % de la quantité de verre entrant dans le canal. Au moins une partie du verre qui a été au contact de la sole est éliminé par la purge 26 Cette partie éliminée correspond à environ 0,1 à 0,5 % du verre entrant dans le canal. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour le transfert d'une grande variété de types de verre Une application particulièrement avantageuse est une utilisa-30 tion dans la fabrication de verres plats de couleur foncée et très foncée connus généralement pour leur très faible transmission thermique à l'état de verre en fusion. Un exemple de verre coloré foncé peut être celui dé- crit dans la publication de brevet EP O 452 207 C'est un verre sodocalcique classique qui comprend, à titre d'agents colorants, de 1,4 à 4 % d'oxyde de fer exprimé en Fe 2 03 et de O à 0,05 % d'oxyde de cobalt, l'oxyde de cobalt étant supérieur à environ 0,02 % lorsque Fe 2 O 3 est inférieur à environ 2 %, et, éventuellement, du sélénium et de l'oxyde de chrome, la somme de Co O + Se + Cr 2 03 pouvant atteindre 0,24 %, ledit verre présentant un facteur de transmission lumineuse globale sous illuminant A égal ou inférieur à environ 20 % et un facteur de transmission énergétique 5 globale égal ou inférieur à environ 12 % pour une épaisseur de 3,85 mm. Ce verre est plus particulièrement utilisé pour la fabrication d'un vitrage destiné à la réalisation d'un toit ouvrant de véhicule automobile.10 Un autre exemple de verre coloré foncé peut être un verre silico-sodo-calcique ayant un facteur de transmission énergétique globale (Tr) inférieur au facteur de transmis- sion lumineuse sous illuminant A (TL,), le facteur TE étant compris entre 10 et 48 % et le facteur TL, entre 20 et 60 %15 pour une épaisseur de 3,85 mm; ce verre comprend (en % en poids) à titre d'agents colorants de 0,45 à 2,5 % de Fe 2 03 (fer total), de 0,001 à 0,02 % de COQ, de O à 0,0025 % de Se et de O à 0,1 % de Cr 2 03. il REVENDICATIONS 1 Canal d'écoulement comprenant un chenal et une voûte utilisé dans la fabrication du verre plat, pour le passage du verre en fusion, de la zone d'élaboration du verre à la zone de formage, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de conditionnement thermique du verre, des moyens d'homogénéisation du verre, notamment des moyens d'homogénéisation thermique, et des moyens de structure, la combinaison de ces moyens évitant le formation d'un courant de verre de retour. 2 Canal selon la revendication 1, caractérisé en ce que la combinaison des moyens dont il est muni limite à de faibles valeurs les gradients de températures entre les différentes parties d'une section transversale du courant15 de verre. 3 Canal selon une des revendications 1 ou 2, carac- térisé en ce que les moyens de structure sont tels que le rapport de la hauteur moyenne sur la largeur moyenne du canal est inférieur à 1 et de préférence inférieur à 0,5.20 4 Canal selon une des revendications 1 à 3, caracté- risé en ce que les moyens de structure sont un chenal pré- sentant une forme sans modification brusque de section. 5 Canal selon une des revendications 1 à 4, caracté- risé en ce que les moyens d'homogénéisation du verre com- prennent au moins un agitateur animé d'un mouvement circu- laire. 6 Canal selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'agitateur est disposé dans la partie amont du canal. 7 Canal selon une des revendications 5 ou 6, carac- térisé en ce que la partie active de l'agitateur a une forme extérieure cylindrique. 8 Canal selon une des revendications 5 à 7, caracté- risé en ce que l'agitateur a une forme de manivelle. 9 Canal selon une des revendications 1 à 8, caracté- risé en ce que les moyens d'homogénéisation comprennent au moins deux agitateurs disposés transversalement et animés de mouvements circulaires. Canal selon une des revendications 1 à 9, carac- térisé en ce que les moyens de conditionnement thermique 12 sont choisis parmi des brûleurs et des refroidisseurs. 11 Canal selon la revendication 10, caractérisé en ce que les refroidisseurs sont des agitateurs utilisés en tant que moyens d'homogénéisation. 5 12 Canal selon une des revendications 1 à 11, carac- térisé en ce que la sole est sensiblement plate et hori- zontale sur toute son étendue. 13 Canal selon une des revendications 1 à 12, carac- térisé en ce que sa partie amont est plus large que sa partie aval et en ce qu'elle se retrécit régulièrement et progressivement. 14 Canal selon une des revendications 1 à 13, carac- térisé en ce que sa sole est muni d'une purge. Canal selon la revendication 14, caractérisé en ce que la purge est une fente transversale disposée dans la partie aval du canal sur toute la largeur du chenal, et dont le débit de préférence peut être régulé. 16 Canal selon une des revendications 1 à 15, carac- térisé en ce que l'entrée du canal est munie de moyens dé- limitant une section d'entrée égale à la section de sortie. 17 Canal selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens délimitant l'entrée sont un barrage destiné à être partiellement ou totalement immergé dans le verre en fusion. 18 Canal selon la revendication 17, caractérisé en ce que le barrage est un talon disposé sur la sole. 19 Canal selon la revendication 17, caractérisé en ce que le barrage est mobile. Canal selon une des revendications 1 à 19, carac- térisé en ce qu'il est muni en outre de moyens de régula- tion de niveau. 21 Canal selon la revendications 20, caractérisé en ce que les moyens de régulation de niveau sont au moins un déversoir de trop plein.35 22 Canal selon la revendication 21, caractérisé en ce que le déversoir de trop plein est disposé dans la partie aval du canal. 23 Canal selon une des revendications 21 ou 22, caractérisé en ce que le déversoir de trop plein est formé de 13 deux branches disposées de part et d'autre du canal. 24 Canal selon la revendication 23, caractérisé en ce que les deux branches sont perpendiculaires au canal. Dispositif pour l'alimentation d'une machine de formage du verre plat, notamment un bain float, par un verre élaboré, en fusion, comprenant un compartiment pour la fusion du verre et un canal pour le transfert du verre à la machine de formage, caractérisé en ce que le canal est un canal sans retour selon une des revendications 1 à 24.10 26 Dispositif selon la revendication 25, caractérisé en ce que le canal est disposé directement en aval du com- partiment pour la fusion ou séparé par un simple comparti- ment de conditionnement, sans compartiment d'affinage in- termédiaire.15 27 Dispositif selon la revendication 26, caractérisé en ce qu'il fonctionne à des températures de fusion plus élevées que les températures habituellement utilisées pour une même composition de verre, notamment à 15500 C environ pour un verre silico-sodo-calcique.20 28 Procédé pour le passage direct du verre en fusion de la zone d'élaboration du verre à la zone de formage ca- ractérisé en ce que le verre élaboré s'écoule entre ces deux zones en étant conditionné et homogénéisé sans courant de retour.25 29 Utilisation du canal selon une des revendications 1 à 24 pour l'alimentation d'un bain float par du verre en fusion. Utilisation du canal selon la revendication 29 pour l'alimentation d'un bain float par du verre en fusion élaboré par fusion électrique. 31 Utilisation du canal selon la revendication 30, caractérisé en ce que le verre est un verre de couleur foncée ou très foncée.