Brevet FR2818268A1 — publié le 20020621

La présente invention concerne un dispositif pour produire une goutte de verre, comprenant une installation pour former une ébau- che de verre à l'aide d'une membrane. De telles gouttes encore appelées " paraison " ou par la suite " gobe ", servent de produits intermédiaires pour fabriquer des produits optiques tels que les lentilles. Le document US-A-5 762 673 décrit un dispositif créant des gobes de verre définis, obtenus en laissant goutter du verre fondu. Les go- bes de verre sont maintenus en suspension dans une veine de gaz et ainsi, à une certaine température et à une certaine viscosité. Au cours d'une étape suivante du procédé, on soumet les gobes de verre à une opération de compression suivie d'autres étapes de traitement. Dans le cas présent, il s'agit de la phase du procédé au cours de laquelle on maintient en suspension un gobe de verre avec une veine de gaz, pendant un certain temps. Pendant ce temps, les gobes de verre peuvent refroidir, se réchauffer et/ou être maintenus à une certaine température. Le dispositif correspondant comprend comme élément es- sentiel, une membrane en une matière à pores ouverts. La membrane est en forme de disque. Le disque peut être plan ou avoir la forme d'une gou- lotte suivant la forme donnée au gobe de verre. Le document JP-A-H10-139465 décrit une telle membrane. Ces membranes ont la forme d'un disque circulaire en goulotte dont la pé- riphérie extérieure est fixée dans un support. Le disque circulaire est à parois relativement minces. Il présente une surface supérieure et une surface inférieure. On fait agir du gaz sous pression contre la surface infé- rieure. Ce gaz traverse les pores de la membrane pour sortir au niveau de la surface supérieure de la membrane. A partir du bain de verre, on appli- que des gouttes de verre périodiquement sur la membrane. Les différentes gouttes sont maintenues en lévitation pendant un certain temps par le gaz sous pression sortant de la surface supérieure de la membrane, en fonc- tion des conditions du procédé. Les dispositifs connus ont des inconvénients. Un inconvé- nient important réside dans la faible solidité de la matière de la mem- brane. De ce point de vue, il serait souhaitable d'avoir une membrane à forte épaisseur pour diminuer le risque de rupture. D'autre part, pour une certaine pression de gaz, une cer- taine quantité de gaz doit traverser la membrane de bas en haut pour former le coussin du gaz nécessaire à la mise en lévitation (suspension) du gobe de verre. Pour éviter des pressions d'alimentation de gaz inutilement élevées, il faut que la membrane soit à parois minces. La présente invention a pour but de développer un dispositif du type ci-dessus comprenant une membrane telle qu'elle remplisse par- faitement sa fonction de lévitation tout en ayant une plus grande résis- tance à la rupture. A cet effet, l'invention concerne un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que, - la membrane est un bloc ou corps de membrane comprend des canaux pour introduire du gaz sous pression, - les canaux sont noyés dans la matière du corps de membrane et pas- sent à une distance par rapport à la surface de sortie du corps de mem- brane, - les canaux sont parallèles à la surface de sortie ou font un angle aigu par rapport. Selon d'autres caractéristiques avantageuses: - le corps de membrane comporte des canaux de sortie, - les canaux de sortie sont munis de clapets, - le corps de membrane est réalisé sous la forme d'un disque dont le rapport entre le diamètre et l'épaisseur correspond à un rapport de 1:1 jusqu'à 10:1, - la distance entre les canaux et la surface de sortie du corps de mem- brane est inférieure à la demi-épaisseur du corps de membrane. - les canaux sont ouverts vis-à-vis de la surface opposée à la surface de la sortie. Une telle membrane peut et doit avoir une paroi plus épaisse qu'une membrane habituelle. Au lieu d'un disque mince, on utilise un bloc. Celui-ci est muni de canaux en plus des canaux " naturels " cor- respondant à la porosité de la matière. Les canaux sont réalisés d'une certaine manière dans la matière de la membrane, par exemple en perçant ou en moulant. Il est important que ces canaux, ou du moins certains de ceux-ci, ne débouchent pas dans la surface de sortie de gaz tournée vers le gobe de verre mais à une certaine distance de cette surface. Ainsi, les canaux peuvent être parallèles à la surface de sortie du gaz ou encore faire un certain angle par rapport à cette surface ou même être perpendiculai- res à celle-ci. Si les canaux sont perpendiculaires à la surface de sortie du corps de membrane, selon la présente invention ils se terminent de nou- veau à une certaine distance avant la surface de sortie, c'est-à-dire en perçages borgnes et on les réalise par perçage. Un tel corps de membrane peut avoir une épaisseur prati- quement quelconque. Il présente ainsi une grande solidité. Entre la sur- face de sortie du gaz et les canaux, il faut certes laisser une certaine distance. Mais cette distance peut être relativement petite de sorte que le chemin du gaz sous pression est réduit et cela permet, d'une manière très efficace, de former un coussin de gaz très efficace au-dessus de la surface de sortie du gaz, coussin susceptible de soutenir un gobe de verre d'un certain poids. Fréquemment, on conçoit les canaux pour qu'ils soient plus ou moins parallèles à la surface de sortie du gaz. Un autre avantage de l'invention est le suivant: du fait de l'augmentation selon l'invention de la solidité du corps de membrane, on peut maintenant utiliser une matière de membrane ayant des pores plus petits que jusqu'à présent. On peut ainsi obtenir très facilement des débits de gaz sous pression importants, ce qui permet d'optimiser de nouveau le coussin de gaz à développer. Si au lieu de cela, on utilisait un corps de membrane selon l'état de la technique, il faudrait que celui- ci possède une épaisseur plus réduite et travaille à des pressions plus élevées. Cela con- duit à des contraintes extrêmes appliquées à la matière et ainsi à un ris- que de rupture. Dans la conception selon l'invention, on peut au contraire arriver facilement à des débits importants de gaz sans risque de rupture et on optimise de nouveau le coussin de gaz développé. Grâce à la résistance plus importante, on est relativement libre du choix de la matière de la membrane. Comme matière de la mem- brane on peut également utiliser du graphite poreux. Pour de petits gobes de faible poids, il suffit d'utiliser un graphite de qualité moyenne. L'invention offre également un autre avantage: dans les membranes connues en porte-à-faux, il arrive fréquemment que l'on a un aplatissement du gobe de verre ramolli, mis en appui contre la face infé- rieure dans sa zone centrale. Cela peut aboutir au développement de contours convexes. La raison est que le gaz de lévitation formant le cous- sin de gaz sort de l'ensemble de la surface de la membrane mais ne peut passer comme hors de la membrane dans l'intervalle entre la surface de sortie de gaz de la membrane et le gobe de verre. On arrive alors à une retenue de gaz sous le gobe de verre, en appui, au niveau de toute sa surface centrale, ce qui donne l'aplatissement évoqué ci-dessus ou même une partie en creux. On peut agir contre cet effet par un dimensionnement et un montage des canaux appropriés selon l'invention. On peut également pré- voir des canaux de sortie qui réduisent la veine de gaz sortant de la zone centrale. Pour arriver à des résultats optimum, on peut même prévoir un canal de sortie dans la zone centrale, canal qui s'écarte de la surface de sortie du gaz. Un tel canal peut comporter une installation de régulation et peut même être relié à une source de dépression. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexes dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement un corps de membrane avec, au- dessus de celui-ci, un gobe de verre maintenu en lévitation; - la figure 2 montre une vue de côté d'un mode de réalisation d'un corps de membrane en forme de goulotte; - la figure 3 est une vue en perspective d'un corps de membrane plan; - la figure 4 est une vue de dessous de l'objet de la figure 3. Le corps de membrane 1, selon la figure 1, sert à former un coussin d'air pour porter un corps en verre 2, c'est-à-dire un gobe sur une ébauche Le corps de membrane 1 présente, par comparaison aux disques de membrane connus, une épaisseur considérable. Comme cela est montré, dans le cas présent, l'épaisseur correspond sensiblement à la moitié de l'extension longitudinale. Il serait également possible d'utiliser un corps de membrane sensiblement plus mince et d'arriver à un rapport entre l'épaisseur et la longueur de l'ordre de 1/4 ou encore d'augmenter l'épaisseur par rapport à ce qui est représenté pour que le rapport entre l'épaisseur et la longueur soit d'environ 1/1. Le corps de membrane 1 présente une surface supérieure 1.1 et une surface inférieure 1.2. La surface supérieure 1.1 est appelée ci- après " surface de sortie de gaz ". On voit également un canal 1.3 passant dans le corps de membrane 1. Dans le cas présent, le canal 1.3 est parallèle à la surface de sortie de gaz 1.1. On peut également avoir un canal incliné d'un certain angle par rapport à la surface de sortie de gaz 1.1. Il est important que le canal passe à une certaine distance de la surface de sortie de gaz 1.1. Cette distance peut être très faible. Le canal fait passer le gaz sous pres- sion. Le gaz est ainsi conduit dans un perçage qui se trouve chaque fois dans l'une des surfaces latérales 1.4 ou 1.5 du corps de membrane 1, le cas échéant dans la surface inférieure 1.2. Le corps de membrane 1 est en une matière à pores ou- verts. Lorsque du gaz sous pression est introduit dans le canal 1.1, du fait de la forme ouverte des pores de la matière de la membrane, il y a un pas- sage de gaz à travers les pores (voir les flèches dirigées vers le haut). Entre la surface de sortie de gaz 1.1 et le corps en verre 2, il se forme un coussin d'air qui maintient en lévitation le corps en verre par un choix approprié des paramètres de fonctionnement (pression et débit; porosité de la ma- tière, etc.). On reconnaît un autre canal 16. Celui-ci se trouve dans une zone centrale du corps de membrane 1 et en même temps dans une zone centrale du corps en verre 2. Ce canal sert de canal de sortie. Cela permet de diminuer plus ou moins la pression du coussin de gaz dans la zone centrale. Le canal de sortie 1.6 peut comporter une soupape de ré- gulation permettant de commander de manière fine les conditions de fonctionnement et pour éviter un aplatissement, voire une déformation en creux, du corps de verre 2 dans sa zone centrale. Il est évident que le corps de verre 2 n'est pas nécessaire- ment de forme rectangulaire comme présenté ici. Il peut également avoir la forme d'un ellipsoïde de rotation, d'une lentille ou d'une bille. Il est en outre important que le corps en verre 2 peut être un corps solide mais également un corps pratiquement liquide. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le corps en verre 2 a la forme d'un ellipsoïde de rotation. Ainsi, la surface de sortie du gaz 1.1 du corps de membrane 1 a une forme concave. Le corps de membrane 1.1 repose sur une plaque de support 3 et il comporte des appuis 1.7. Ces appuis peuvent être soit sous la forme de nervures, soit sous la forme de colonnes. Dans tous les cas, on a des canaux 1.3 délimités vers le bas par le corps de support 3. Les canaux 1.3 peuvent recevoir du gaz sous pres- sion qui passe par la paroi du corps de membrane 1, vers le haut dans la direction de la surface de sortie de gaz 1.1 pour y former un coussin d'air au-dessus de la surface de sortie de gaz. La paroi à traverser du corps de membrane 1 est suffisamment mince pour que le gaz n'a à parcourir qu'une faible distance. Il importe peu si le corps de membrane 1 est une structure relativement rigide du fait des appuis 17. Le corps de membrane 1 des figures 3 et 4 est également un disque plan. Celui-ci comporte sur sa face inférieure, les canaux 1.3. Les canaux passent plus ou moins dans la direction diagonale à travers le corps de membrane 1. Le gaz sous pression est conduit à travers les ca- naux 1.3. Il sort également de nouveau par l'épaisseur de paroi résiduelle jusqu'à la surface de sortie totale de gaz 1.1. Dans ce cas, les canaux sont ouverts du côté inférieur, pratiquement comme dans le mode de réalisa- tion de la figure 2. L'invention s'est avérée très intéressante en pratique. On a constaté notamment, de manière surprenante, que la structure des ca- naux et des colonnes aboutissait à un effet absolument homogène sur la surface du verre du corps de verre 2. Aucune inhomogénéité n'a été cons- tatée. REVEND I CATIONS 1 ) Dispositif pour produire une goutte de verre, comprenant une installa- tion pour former une ébauche de verre (2) à l'aide d'une membrane, caractérisé en ce que - la membrane est un bloc ou corps de membrane (1.3) comprend des ca- naux (3) pour introduire du gaz sous pression, - les canaux (1. 3) sont noyés dans la matière du corps de membrane (1) et passent à une distance par rapport à la surface de sortie (1.1) du corps de membrane (1), - les canaux (1.3) sont parallèles à la surface de sortie (1.1) ou font un angle aigu par rapport à celle-ci. t 2 ) Dispositif pour produire un gobe de verre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' le corps de membrane comporte des canaux de sortie (1.6). 3 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les canaux de sortie (1.6) sont munis de clapets. 4 ) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps de membrane (1) est réalisé sous la forme d'un disque dont le rapport entre le diamètre et l'épaisseur correspond à un rapport de 1:1 jusqu'à 10:1. ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance entre les canaux (1.3) et la surface de sortie (1.1) du corps de membrane (1) est inférieure à la demi-épaisseur du corps de membrane (1). 6 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux (1. 3) sont ouverts vis-à-vis de la surface (1.2) opposée à la surface de la sortie (1.1).