Brevet FR2990937A1 — publié le 20131129

DISPOSITIF DE COULEE DE VERRE FONDU L'invention concerne un dispositif de coulée de verre fondu, destiné à être utilisé sur un four de fusion de verre. Les fours de fusion de verre peuvent avoir un orifice en fond de cuve desti- né à faire couler le verre fondu depuis le four vers une installation, par exemple un dispositif de fibrage adapté à fabriquer des fibres de verre par centrifugation interne. La viscosité du verre fondu dépend de sa composition et de sa température de fusion. Or, moins un verre est visqueux, plus il coule vite. Un problème se pose alors lorsque l'on souhaite utiliser le même four pour faire fondre des verres pouvant avoir différentes viscosités, c'est-à-dire des verres pouvant avoir des températures de fusion très différentes et/ou des verres pouvant avoir des compositions très différentes. Il y a donc un besoin pour un dispositif de coulée de verre fondu qui per- mette d'utiliser un seul four pour différents types de verres aux viscosités très différentes. Pour cela, l'invention propose un dispositif de coulée de verre fondu adap- té à être installé sur un four de fusion de verre, comprenant : - un puits de coulée ayant une sortie de diamètre donné, - un dispositif de régulation du débit de verre fondu à la sortie du puits de coulée, le dispositif de régulation du débit de verre fondu comprenant : - une plaque amovible comportant un orifice traversant dont la sur- face est inférieure à la surface de la sortie du puits de coulée, et - un moyen d'obturation mobile adapté à obturer de façon réglable la sortie du puits de coulée ou l'orifice traversant de la plaque amovible. Selon une autre particularité, l'orifice traversant de la plaque amovible a une forme d'ellipse. Selon une autre particularité, l'orifice traversant de la plaque amovible a une forme circulaire. Selon une autre particularité, l'orifice traversant de la plaque amovible (4) a une forme de polygone. -2- Selon une autre particularité, le moyen d'obturation mobile est mobile en rotation ou en translation. Selon une autre particularité, le dispositif de coulée de verre fondu comprend en outre une butée pour le moyen d'obturation mobile, la butée définissant une position de fermeture maximale de la sortie du puits de coulée ou de l'orifice traversant de la plaque amovible par le moyen d'obturation mobile. Selon une autre particularité, les parois du puits de coulée et de la sortie du puits de coulée sont chacun recouverts d'une chemise en métal rare. L'invention concerne également un four de fusion de verre équipé d'un dis- positif de coulée de verre fondu tel que décrit ci-dessus. Selon une autre particularité, le four est un four électrique comprenant une cuve en blocs réfractaires et au moins une électrode immergée dans le verre fondu. Selon une autre particularité, la plaque amovible est utilisée lorsque la vis- cosité du verre fondu est inférieure ou égale à au moins 20% de la viscosité du verre le plus visqueux avec lequel le dispositif de coulée de verre fondu peut être utilisé sans plaque amovible. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'articles en matière minérale, comprenant la fusion d'une composition de matière minérale dans le four décrit ci-dessus, puis la transformation de la matière minérale fondue en articles en matière minérale, tels que des fibres minérales ou de la laine minérale, par un organe de transformation, tel qu'un organe de fibrage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention vont à présent être décrits en regard des dessins sur lesquels : - La figure 1 représente une vue en coupe d'un four équipé d'un dis- positif de coulée de verre fondu selon l'invention ; - La figure 2 est une vue de détail en coupe de la figure 1, montrant plus précisément le dispositif de coulée de verre fondu selon l'invention ; - La figure 3 représente une vue de dessous d'un exemple de disposi- tif de régulation du débit de verre fondu d'un dispositif de coulée de verre fondu selon l'invention ; -3- - Les figures 4a et 4b représentent des vues en perspectives des chemises 5a et 5b du puits de coulée et de la sortie du puits de coulée du dispositif de coulée de verre fondu selon l'invention. Les numéros de référence qui sont identiques sur les différentes figures représentent des éléments similaires ou identiques. Dans l'ensemble de la demande, il faut comprendre le terme « verre » comme un matériau minéral silicate de structure essentiellement, voire totalement, amorphe. L'invention se rapporte à un dispositif de coulée de verre fondu depuis un four de fusion de verre. Le dispositif comprend un puits de coulée ayant une sor- tie de diamètre donné et un dispositif de régulation du débit de verre à la sortie du puits de coulée. Le dispositif de régulation du débit de verre comprend une plaque amovible comportant un orifice traversant dont la surface est inférieure à la surface de la sortie du puits de coulée et un moyen d'obturation mobile adapté à obturer de façon réglable la sortie du puits de coulée ou l'orifice traversant de la plaque amovible. La plaque amovible et le moyen d'obturation permettent tous les deux de réduire le diamètre de coulée du verre fondu. Le moyen d'obturation mobile per- met en plus de régler le débit du verre fondu. La plaque amovible est particuliè- rement utile avec des verres très peu visqueux. Le diamètre de coulée du verre fondu étant réduit par la plaque amovible, le réglage par le moyen d'obturation mobile est alors beaucoup plus précis car réalisé sur un trou plus petit. En l'absence de la plaque amovible, pour un verre très peu visqueux, il faudrait ré- duire énormément le diamètre de coulée du verre fondu avec le moyen d'obturation mobile, avec un réglage de ce fait beaucoup plus difficile. De plus, il y a un risque de cristallisation du verre si seul le moyen d'obturation mobile est utilisé pour réduire le diamètre de coulée du verre fondu avec des verres très peu visqueux, car une partie du verre fondu, éloigné de l'orifice de coulée, peut être quasiment immobile sur le moyen d'obturation. De même, dans le cas où le moyen d'obturation mobile est refroidi, il y a un risque de cristallisation du verre si seul le moyen d'obturation mobile est utilisé avec des verres très peu visqueux car le verre fondu serait alors en contact avec une grande surface refroidie. -4- La combinaison de la plaque amovible et du moyen d'obturation permet ainsi d'adapter le four de fusion de verre à des différences de viscosités importantes. La figure 1 représente une vue en coupe d'un four équipé d'un dispositif de coulée de verre fondu selon l'invention. Le dispositif de coulée de verre fondu est destiné à être installé sur un four 6 tel que celui de la figure 1, par exemple en fond de cuve comme représenté sur la figure. Le four 6 sera décrit plus en détail plus loin dans la description. La figure 2 est une vue de détail en coupe de la figure 1, montrant plus précisément le dispositif de coulée de verre fondu selon l'invention. Le dispositif de coulée de verre fondu comprend un puits de coulée 1 adapté à être installé sur un orifice de sortie de verre fondu d'un four, comme représenté sur les figures 1 et 2. De préférence, pour une facilité de fabrication, le puits de coulée 1 a une forme tubulaire avec deux extrémités ouvertes. Le puits de coulée 1 est par exemple en Molybdène ou en acier réfractaire. Lorsque le puits de coulée 1 est installé en fond de cuve de four, le verre fondu pénètre dans le puits de coulée 1 par son extrémité supérieure et en sort par son extrémité inférieure. A l'extrémité du puits de coulée 1 par laquelle du verre fondu est destiné à sortir, le puits de coulée comporte une sortie 2 qui peut avoir un diamètre inférieur au diamètre intérieur du puits de coulée 1. La sortie 2 est par exemple également en Molybdène ou en acier réfractaire. Le diamètre à la sortie 2 du puits de coulée 1 est par exemple compris entre 20 et 35 mm. Le puits de coulée 1 et la sortie 2 sont de préférence chacun recouverts, sur leurs parois destinées à être en contact avec du verre fondu, d'une chemise 5a, 5b en métal rare, tel qu'en Platine en ou Iridium, afin de protéger le puits de coulée 1 d'une éventuelle corrosion et d'une érosion précoce. Les chemises 5a, 5b, représentées plus précisément sur les figures 4a et 4b, sont réalisées à partir d'une feuille métallique en métal rare et ont une épaisseur d'au moins 0,2 mm, de 30 préférence de 0,5 mm environ. Le dispositif de coulée de verre fondu comprend également un dispositif de régulation du débit de verre fondu à la sortie du puits de coulée. -5- La figure 3 représente une vue de dessous d'un exemple de dispositif de régulation du débit de verre fondu. Le dispositif de régulation du débit de verre fondu comprend un moyen d'obturation mobile 3. Ce moyen d'obturation mobile 3 est adapté à fermer plus ou moins la sortie 2 du puits de coulée 1 pour régler le débit de verre fondu coulant de la sortie 2 du puits de coulée 1. Le moyen d'obturation mobile 3 est mobile entre une position complètement ouverte (position (a) sur la figure 3) et une position complètement fermée (position (c) sur la figure 3). Le moyen d'obturation mobile 3 peut occuper n'importe quelle position (b) entre les positions extrêmes dites « complètement ouverte » (a) et « complètement fermée » (c). Le dispositif de régulation du débit de verre fondu peut comprendre une butée pour définir la position « complètement fermée » (c) du moyen d'obturation mobile. Le moyen d'obturation mobile 3 peut être par exemple une plaque pleine mobile en rotation autour d'un axe de rotation 35, par exemple via une tige 30, comme représenté sur la figure 3. En variante, le moyen d'obturation mobile 3 peut être constitué d'une plaque pleine mobile en translation En variante, le moyen d'obturation mobile 3 peut être constitué de deux éléments mobiles en translation, adaptés à se déplacer dans deux directions op- posées (l'un vers l'autre ou l'un à l'opposé de l'autre). Le dispositif de régulation du débit de verre fondu comprend également une plaque amovible 4 comportant un orifice traversant 40 dont la surface est inférieure à la surface de la sortie 2 du puits de coulée 1. Les dimensions du trou traversant 40 de la plaque amovible permettent de réduire l'orifice de coulée du verre fondu d'au moins 30%, de préférence d'au moins 40%, voire d'au moins 50%, par rapport à la sortie 2 du puits de coulée 1. De préférence, l'orifice traversant 40 a la forme d'une ellipse. En variante, elle peut avoir une forme circulaire ou toute autre forme adaptée, telle que par exemple carrée, rectangulaire ou toute autre forme polygonale. La forme en el- lipse permet en particulier d'avoir une surface obstruée plus régulière par rapport à une forme circulaire lors du déplacement angulaire du moyen d'obturation 3 autour de l'axe de rotation 35. -6- La plaque amovible 4 peut facilement être fixée sous le four, sous la sortie 2 du puits de coulée 1, par exemple à l'aide de vis, et facilement retirée. Pendant l'intervention, la sortie du four est fermée et le moyen d'obturation mobile 3 est démonté. L'installation ou l'enlèvement de la plaque amovible 4 peut ainsi être réalisée en quelques minutes. La plaque amovible 4 est de préférence en métal rare, par exemple en Platine, de façon à résister à la corrosion du verre à haute température. Lorsque la plaque amovible est installée, le moyen d'obturation mobile 3 est adapté à obturer de façon réglable l'orifice traversant 40 de la plaque amovi- ble 4. La plaque amovible 4 est par exemple utilisée lorsque la viscosité du verre fondu est inférieure ou égale à au moins 20% de la viscosité du verre le plus visqueux avec lequel le dispositif de coulée de verre fondu peut être utilisé sans plaque amovible. De préférence, le moyen d'obturation mobile 3 est refroidi par un système de refroidissement situé dans l'épaisseur de la plaque pleine. Le refroidissement du moyen d'obturation mobile 3 permet d'améliorer sa longévité. L'invention concerne également un four 6 de fusion de verre équipé d'un dispositif de coulée de verre fondu tel que décrit plus haut. Le four 6 est par exemple un four électrique comprenant une cuve en blocs réfractaires et au moins une électrode immergée dans le verre fondu 7. Le four est adapté à être utilisé pour fabriquer des articles en matière minérale, par exemple en fibres de verre ou en laine de verre. Ainsi, l'invention concerne également un procédé de fabrication d'articles en matière minérale (verre), comprenant la fusion d'une composition de matière minérale (verre) dans le four selon l'invention, puis la transformation de la matière minérale fondue (verre fondu) en articles en matière minérale, tels que des fibres minérales ou de la laine minérale, par un organe de transformation, tel qu'un organe de fibrage. REVENDICATIONS1. Dispositif de coulée de verre fondu adapté à être installé sur un four de fusion de verre, comprenant : - un puits de coulée (1) ayant une sortie (2) de diamètre donné, - un dispositif de régulation du débit de verre fondu à la sortie du puits de coulée, le dispositif de régulation du débit de verre fondu comprenant : - une plaque amovible (4) comportant un orifice traversant (40) dont la surface est inférieure à la surface de la sortie (2) du puits de coulée (1), et - un moyen d'obturation mobile (3) adapté à obturer de façon réglable la sortie (2) du puits de coulée (1) ou l'orifice traversant (40) de la plaque amovible (4). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'orifice traversant (40) de la plaque amovible (4) a une forme d'ellipse. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'orifice traversant (40) de la plaque amovible (4) a une forme circulaire. 4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'orifice traversant (40) de la plaque amovible (4) a une forme de polygone. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le moyen d'obturation mobile (3) est mobile en rotation ou en translation. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre une butée pour le moyen d'obturation mobile (3), la butée définissant une position de fermeture maximale (c) de la sortie (2) du puits de coulée (1) ou de l'orifice traversant (40) de la plaque amovible (4) par le moyen d'obturation mobile (3). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les parois du puits de coulée (1) et de la sortie (2) du puits de coulée sont chacun recouverts d'une chemise (5a, 5b) en métal rare.-8- 8. Four (6) de fusion de verre équipé d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Four (6) selon la revendication 8, le four (6) étant un four électrique comprenant une cuve en blocs réfractaires et au moins une électrode immergée dans le verre fondu (7). 10. Four (6) selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la plaque amovible (4) est utilisée lorsque la viscosité du verre fondu (7) est inférieure ou égale à au moins 20% de la viscosité du verre le plus visqueux avec lequel le dispositif de coulée de verre fondu peut être utilisé sans plaque amovible. 11. Procédé de fabrication d'articles en matière minérale, comprenant la fusion d'une composition de matière minérale dans le four selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, puis la transformation de la matière minérale fondue en articles en matière minérale, tels que des fibres minérales ou de la laine minérale, par un organe de transformation, tel qu'un organe de fibrage.15