Brevet FR2822457A1 — publié le 20020927

DISPOSITIF POUR SOUTENIR UN EXTRUDE DE VERRE GUIDE HORIZONTALEMENT L'invention concerne un dispositif pour soutenir un extrudé de verre continu guidé horizontalement. Pour la production à l'échelle industrielle de barres et tubes de verre de diamètre allant jusqu'à 100 mm, on applique le procédé Danner et le procédé Vello. Dans le procédé Danner, le verre s'écoule à la sortie d'une filière sur un manchon rotatif incliné à travers lequel un gaz est soufflé dans le cas de la production de tubes et d'où un extrudé de verre est tiré en continu au niveau de la pointe. Dans le procédé Vello, l'extrudé de verre sort d'une filière annulaire à travers le centre de laquelle du gaz peut être soufflé pour la production de tubes. Des procédés d'étirage de tubes sont connus, par exemple, par le document DE 100 54 804 Al. Dans les procédés habituels pour la production de barres ou tubes de verre, l'extrudé de verre à haute température, qui est déformable, est courbé à l'horizontale, refroidi sur la longueur du chemin d'étirage et finalement découpé en tronçons de la longueur voulue. Le long du chemin d'étirage, l'extrudé de verre encore à haute température est soutenu. Ceci est assuré habituellement par des rouleaux ou des supports faits d'une matière qui laisse aussi peu de traces que possible sur la surface de l'extrudé de verre. Les matières les plus courantes pour ces rouleaux sont le bois et le graphite. Lorsqu'on exige que le passage de l'extrudé de verre soit très silencieux sur le chemin d'étirage, on utilise en remplacement des rouleaux des blocs en forme de V faits des mêmes matières, et dans le creux desquels on fait passer l'extrudé de verre. Avec ces supports, le bon guidage latéral est obtenu au prix d'un frottement de l'extrudé sur le support et du risque de production de rayures. En raison de la faible surface d'appui que les rouleaux offrent à l'extrudé de verre, cet extrudé se déforme lors du transport sur les rouleaux, en particulier dans la région à haute température, ce qui conduit à une détérioration du respect des cotes et, en particulier à la formation d'un défaut de circularité. En outre, de la chaleur est extraite de l'extrudé de verre le long de la ligne de contact avec les rouleaux. Le défaut d'uniformité de la répartition de la chaleur sur la circonférence de l'extrudé de verre qui en résulte conduit, dans la suite du refroidissement, à une déformation et à une courbure de l'extrudé de verre. De surcroît, de la poussière et des souillures se reportent sur l'extrudé de verre sous l'effet du contact avec les rouleaux. Les rouleaux et blocs de guidage sont exposés à une forte usure par abrasion, en particulier dans la région à haute température. Cette abrasion produit de son côté des encrassages sur la surface de l'extrudé de verre. La fréquence des rayures produites par le dispositif de soutien s'accroît avec la progression de l'usure jusqu'à ce qu'au bout d'un certain temps, les rouleaux et blocs doivent être remplacés. Le document DE 31 25 521 Al décrit un dispositif pour le transport et le soutien d'un tube de verre continu à haute température. Là, le dispositif de soutien présente un creux en forme de V qui forme la surface porteuse pour le tube de verre. Dans la région de la pointe du V, la surface porteuse est munie de perçages qui sont raccordés à de l'air sous pression. L'air sous pression a pour mission de soulever le tube de verre audessus de la surface porteuse. Toutefois, on constate que, dans la région des branches de la surface porteuse en forme de V, il se produit un rapprochement et même, de ce fait, des contacts entre le tube de verre et les parois des branches. Ceci conduit à une détérioration mutuelle. En effet, d'une part, il peut se produire des rayures sur la surface du tube de verre et, d'autre part, il se produit une usure de la matière du dispositif de soutien, en particulier lorsqu'on utilise pour cela une matière tendre telle que le graphite. On connaît, en tant qu'état interne de la technique, un mode de réalisation dans lequel l'extrudé de verre tubulaire est guidé entre deux parois inclinées l'une par rapport à l'autre qui sont habituellement faites de tôle, et il est porté par l'air qui sort de l'espace intermédiaire entre les parois. Habituellement, ces dispositifs ne sont prévus que dans les quelques premiers mètres, et la suite du transport de l'extrudé de verre s'effectue sur des rouleaux. Dans des dispositifs de ce genre on cherche à stabiliser l'extrudé de verre en position centrale sur un coussin d'air au moyen d'une orientation appropriée du gaz qui sort d'une fente audessous de l'extrudé de verre. Toutefois, il est fréquent qu'on ne puisse pas éviter par ce moyen un contact latéral entre l'extrudé de verre et les parois, de sorte que, même dans ces cas, la surface de l'extrudé de verre est attaquée ou souillée. Il serait certes possible d'assurer un guidage flottant de l'extrudé de verre fraîchement formé sur des buses d'air sous pression. Dans ce cas, il ne peut pas se produire de contact entre l'extrudé de verre et des matières solides. Toutefois, les débits d'air nécessaires pour porter l'extrudé de verre sont tellement grands que les buses produisent une nuisance sonore élevée inadmissible. De surcroît, l'extrudé de verre risque de se déformer sous l'effet des gaz qui frappent la surface de l'extrudé de verre à des vitesses élevées, en particulier dans la région à haute température. En supplément, du fait du coût élevé de l'air sous pression, ce principe n'est pas économique. L'invention a pour but de donner à un dispositif du type décrit en introduction, une configuration telle qu'un extrudé de verre-massif ou creux-qui provient d'un dispositif d'étirage d'extrudé, soit guidé et soutenu horizontalement sans qu'il ne se produise un contact avec l'environnement solide, de sorte que toute détérioration de l'extrudé de verre et/ou toute abrasion des blocs porteurs soi (en) t évitée (s), en conservant un bon respect des cotes de l'extrudé de verre et de faibles coûts d'investissement et d'exploitation. Ce problème est résolu par les caractéristiques des revendications indépendantes. Dans le dispositif selon l'invention, on produit ainsi un coussin de gaz pour soutenir l'extrudé de verre. Le coussin de gaz est créé à l'aide d'un corps membraneux, finement poreux, perméable aux gaz, d'où du gaz sort dans une répartition extrêmement fine. De cette façon, on peut former un coussin de gaz qui, d'une part, peut être produit avec un débit de gaz et, d'autre part, sollicite très uniformément les régions de l'extrudé de verre qui reçoivent le souffle. Ceci élimine les difficultés liées aux rouleaux ou aux supports fixes, comme l'extraction de chaleur localisée au droit des points d'appui et le risque de déformation. Contrairement au cas des rouleaux ou des supports fixes, la force porteuse est transmise à l'extrudé tubulaire par l'intermédiaire d'une surface sensiblement plus grande, ce qui combat le risque de déformation. En supplément, l'extraction de chaleur de l'extrudé de verre est homogénéisée puisqu'il ne se produit aucun contact local entre l'extrudé de verre et le dispositif de soutien. La chaleur évacuée par le gaz de soutien est extraite de l'extrudé de verre sur une grande surface. Une idée intéressante de l'invention consiste à munir les corps membraneux de canaux pour l'introduction de gaz sous pression et à faire passer les canaux à une certaine distance de la surface de sortieappelée ci-après surface porteuse -et plus précisément, en général, parallèlement à la surface porteuse. Par ce moyen, il est possible d'utiliser des corps membraneux faits d'une matière d'une solidité relativement faible et, en même temps, de réaliser les corps membraneux avec une paroi relativement épaisse, de sorte que, d'une part, il n'y a pas de risque de rupture et que, d'autre part, le gaz sous pression n'a cependant à parcourir qu'un petit trajet depuis le canal jusqu'à la surface porteuse, de sorte que la pression du gaz sous pression peut être choisie relativement faible. L'invention est décrite de façon plus détaillée en regard des figures annexées. Sur ces figures, on a représenté en détail ce qui suit : - La figure 1 montre schématiquement une installation d'étirage de tubes selon le principe Vello. - La figure 2 montre un bloc porteur dans une coupe perpendiculaire à l'axe de l'extrudé de verre, pour une installation d'étirage de tubes. - La figure 3 montre une deuxième forme de réalisation d'un bloc porteur. Le dispositif représenté sur la figure 1 comprend un distributeur 1. Au fond du distributeur 1 se trouve une cuvette d'écoulement 2. En position centrale dans cette cuvette, se trouve l'aiguille d'étirage de tubes 3. L'aiguille est composée d'une longue tige 3.1 dont l'extrémité inférieure s'élargit vers le bas en cône. Ce cône, la tête 3.2 de l'aiguille, se trouve juste audessous de la cuvette d'écoulement. La tige de l'aiguille est creuse pour l'arrivée de l'atmosphère gazeuse 7 (perçage 3.4), de sorte que l'atmosphère gazeuse peut être soufflée par ce passage. L'aiguille peut être déplacée dans la direction horizontale et dans la direction verticale. La masse de verre fondu 4 s'écoule à travers la fente annulaire entre l'aiguille 3 et la cuvette 2 et s'étale sur la tête conique 3.2 de l'aiguille. A partir du bord de la tête de l'aiguille, de l'arête de séparation 3. 3, elle s'écoule vers le bas et forme un oignon. Avant de se solidifier dans son passage libre, l'extrudé creux 5 ainsi obtenu est infléchi dans la direction horizontale et il est tiré par une machine d'étirage en passant sur des blocs porteurs 10 selon l'invention. La pression du gaz de l'atmosphère gazeuse 7 peut être établie de manière qu'en combinaison avec les différentes vitesses d'étirage du débit de verre à travailler, on puisse réaliser un large spectre de dimensions. Le bloc porteur 10 représenté de façon plus détaillée sur la figure 2 porte l'extrudé de verre 5. Le bloc porteur 10 est construit comme suit : On remarque deux corps membraneux 10.1, 10.2. Ces derniers sont composés d'une matière finement poreuse, par exemple, de matières à base de carbone. Ils sont de construction entièrement identique et ils sont disposés symétriquement de manière à former ensemble un V. Toutefois, le bloc porteur 10 peut aussi être de construction asymétrique. Il est prévu en supplément un carter de pression 10.3. Ce dernier présente deux admissions 10.4, 10.5 pour le gaz sous pression. Entre les admissions 10.4 et 10.5, se trouve une autre admission de gaz 10.6 qui peut être utilisée pour l'admission de gaz sous une surpression relativement faible. Le gaz sous pression envoyé dans les admissions 10.4 et 10.5, traverse les pores des corps membraneux 10.1 et 10.2 et parvient aux surfaces porteuses 10.1. 1,10. 2.1 des corps membraneux 10.1, 10.2, où il sort. Il forme un coussin de gaz sur lequel l'extrudé de verre 5 flotte dans une certaine mesure. Il est dans tous les cas nécessaire que la matière des corps membraneux 10.1, 10.2, soit une matière à pores ouverts, de manière que le gaz puisse passer du volume intérieur du carter de pression 10.3 aux surfaces porteuses 10.1. 1 et 10.2. 1. Il convient de préférer une matière à base de carbone à pores ouverts. Cette matière présente de très bonnes propriétés de marche après défaillance en cas de panne de l'alimentation en gaz et, même en cas de contact bref, elle ne laisse pas de trace préjudiciable sur la surface de l'extrudé de verre. En dehors du carbone, on peut aussi envisager pour ces éléments du dispositif des métaux frittés à pores ouverts ou des toiles métalliques. Ces dernières sont de préférence utilisées dans des régions dans lesquelles, en raison des hautes températures, on ne peut pas obtenir une durée de résistance suffisante avec le carbone. Dans les intervalles de température de plus de 900oC, dans lesquels même les métaux habituels atteignent leurs limites de charge, il est possible d'utiliser des céramiques poreuses comme SiC ou la cordiérite, ou encore de métaux précieux poreux. L'angle a que les deux corps membraneux 10.1, 10.2 forment entre eux dépend du diamètre extérieur de l'extrudé de verre 5. Ici, la disposition peut être telle que l'angle a soit réglable. Pour les extrudés de verre de grand diamètre, il y a avantage à utiliser des angles plus plats et des angles aigus pour les extrudés de verre minces. On peut trouver quelques combinaisons de diamètres d'extrudé et d'angles dans le tableau suivant : Relation entre le diamètre de l'extrudé de verre et l'angle du support DIAMETRE DE L'EXTRUDE DE ANGLE VERRE 3 mm 900 12 mm 1100 30 mm 1350 L'admission 10.6 pour un gaz sous faible surpression est configurée de manière que le courant de gaz se divise et s'écoule de préférence le long des surfaces porteuses 10.1. 1 et 10.2. 1. Cette division du courant gazeux peut être assurée par des perçages inclinés, des évidements déportés l'un par rapport à l'autre, des creux ou d'autres éléments rapportés dans la fente. Comme gaz, on peut envisager en premier lieu de l'air. Toutefois, on peut aussi utiliser d'autres gaz. En dehors de sa fonction de soutien, le gaz peut aussi assurer une fonction de mise à température par le fait qu'il possède une certaine température. Le dispositif est de préférence subdivisé en segments individuels. Ces derniers peuvent être disposés directement à la suite les uns des autres, pour permettre ainsi d'obtenir un soutien ininterrompu de l'extrudé de verre, surtout dans la région à haute température. Toutefois, avec l'intensification du refroidissement de l'extrudé de verre, ce dernier devient mécaniquement plus solide, de sorte que, lorsqu'on s'éloigne de la zone à haute température, les segments peuvent être placés à un plus grand écartement. Ceci permet de réduire les coûts d'exploitation, comparativement à un dispositif ininterrompu. La figure 3 montre de nouveau deux corps membraneux 10.1, 10.2 avec leurs deux surfaces porteuses 10.1. 1 et 10.2. 1. La particularité de ces corps membraneux réside dans des canaux 10.1. 3,10. 2.3. Les canaux s'étendent parallèlement aux surfaces porteuses 10.1. 1 et 10.2. 1. Ici, plusieurs canaux de ce genre 10.1. 3, 10. 2.3, sont connectés l'un à la suite de l'autre-selon la direction de l'axe de l'extrudé de verre. L'intérêt de cette forme de réalisation consiste dans ce qui suit : On peut utiliser comme matière membraneuse une matière très fragile qui possède une résistance mécanique relativement basse, et ceci grâce au fait que les corps membraneux peuvent être réalisés très épais, de sorte que la solidité est acceptable. De même, le trajet que le gaz sous pression doit parcourir à travers la matière membraneuse pour parvenir aux surfaces porteuses, est seulement relativement petit. Les canaux 10. 1. 3, 10.2. 3 peuvent en effet se trouver relativement près de leurs surfaces porteuses respectives 10.1. 1,10. 2.1. On pourrait aussi envisager, comme variante par rapport au mode de réalisation selon la figure 3, de réaliser les deux corps membraneux 10.1, 10.2 beaucoup plus minces, et de les placer sur un substrat rigide. Toutefois, ce mode de réalisation pourrait être plus coûteux et plus délicat. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à soutenir un extrudé de verre continu (5) guidé horizontalement ; - possédant une pluralité de blocs porteurs (10) qui présentent chacun une surface porteuse (10.1. 1,10. 2.1) dirigée vers l'extrudé de verre ; et dans lequel : - dans la région de la surface porteuse (10.1. 1,10. 2.1), chaque bloc porteur (10) est formé d'un corps membraneux (10.1, 10.2) poreux, perméable aux gaz ; - le corps membraneux est raccordé à une source de gaz sous pression destinée à refouler du gaz à travers la surface porteuse (10.1. 1,10. 2.1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un raccord de gaz additionnel (10.6) pour envoyer un gaz sous pression contre la face inférieure de l'extrudé de verre (5). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps membraneux (10.1, 10.2) est composé d'une matière à base de carbone à pores ouverts. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps membraneux (10.1, 10.2) est composé d'une matière céramique à pores ouverts. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps membraneux (10.1, 10.2) est composé d'un métal fritté à pores ouverts. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'extrudé de verre (5) est produit par une installation d'étirage de tubes. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que : - chaque corps membraneux (10.1, 10.2) présente des canaux (10.1. 3,10. 2.3) pour l'envoi de gaz sous pression ; - les canaux (10.1. 3,10. 2.3) s'étendent dans la matière du corps membraneux (10.1, 10.2) à distance de la surface porteuse (10.1. 1,10. 2.1). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu deux corps membraneux (10.1, 10.2) qui sont disposés en forme de V-dans une coupe perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'extrudé de verre. 9. Dispositif selon les revendications 2 et 8, caractérisé en ce que le raccord de gaz additionnel (10.6) est prévu pour l'envoi d'un gaz sous pression contre la face inférieure de l'extrudé de verre (5) au point sommital du V.