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" Perfectionnements au recuit du verre en feuilles "
La présente invention est relative à la fabrication du ver,re en feuilles, et en particulier à la fabrication du verre par les procédés suivant lesquels le verre est étiré en forme de feuille de bas en haut à partir d'un. bain de fusion et entraîné à travers un four à recuire vertical.
L'invention a pour objet, entre autres, certains perfection- nements à l'invention décrite et revendiquée dans la demande de brevet parallèle déposée le même jour que la présente sous le N 317045. L'invention est décrite ci-dessous appliquée au procédé Fourcault bien connu, mais il est bien
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entendu que cette application n'est donnée qu'à titre d'e- xemple et- que l'invention peut aussi être appliquée à d'au- tres systèmes.
Dans le procédé Fourcault, la feuille de verre est étirée de bas en haut à partir d'un bain de verre en fusion à travers une fente ménagée dans une débiteuse. Elle passe entre des réfrigérants qui lui donnent de la consistance et elle est transportée de bas en haut à partir de la cuve d'é- tirage dans un four à recuire s'étendant verticalement et à travers ce four. Près du sommet du four à recuire,la feuille de verre, qui monte continuellement, est incisée et découpée aux longueurs désirées.
Jusqu'à présent il a été jugé impossible de recuire convenablement le verre dans des systèmes verticaux d'éti- rage et de recuit. Ainsi que cela est indiqué dans la deman- de dè brevet parallèle mentionnée plus haut, il ne s'agit pas simplement d'un problème touchant le recuit, car dans bien des cas il eat utile de conserver une certaine tension rési- duelle dans le verre.
Une partie considérable de la diffi- culté rencontrée actuellement dans l'étirage du verre par les procédés verticaux réside dans le fait que la tension n'est pas répartie uniformément, de sorte que le verre est de qua- lité inférieure à un certain nombre de points de vue parmi lesquels on peut citer celui de la résistance, des risques de rupture du verre en dehors de la ligne de coupe et l'irré- gularité du meulage et du polissage.
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La présente invention permet de régler le recuit et le refroidissement du verre de façon que la tension soit sensiblement ou complètement éliminée, et que toute tension résiduelle soit répartie assez uniformément pour n'avoir aucune action nuisible sur le produit. On obtient ces ré- sultats avantageux en modifiant le moment et l'endroit du recuit, et aussi par la circulation d'un fluide gazeux au- tour du verre dans certaines zones. Plus spécialement, l'in- vention consiste à faire commencer le recuit pendant que le verre se trouve encore dans la cuve d'étirage. Le recuit ost également complété en un point inférieur dans le four à re- cuire vertical et tout refroidissement brusque local ou irré- gulier dans le sens transversal -du verro dans la zone de recuit ou dans le voisinage de cette zone est évité.
Il y a certaines limites imposées par la nature même du verre. Il faut que la température du bain soit maintenue supérieure à 9300 C et de préférence entre 980 et 1040 C, si l'on veut éviter une dévitrification prématurée. Ceci limite l'intensité du refroidissement qui peut être effectué dahs le voisinage du bain. La zone de recuit va d'environ 600 C en descendant jusqu'à environ 455 C. et c'est parti- culièrement dans cette zone qu'il faut veiller avec les plus grands soins à empêcher toute tension excessive ou irrégu- lière dans le verre. Los précautions à prendre doivent l'ô- tre de préférence dans la zone allant de 620 C à 455 C.
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Il est préférable de refroidir la feuille ascendante (toutefois sans refroidissement excessif du bain) assez ra- pidemont pour que sa température soit bien comprise dans la zone de recuit avant sa sortie de la-cuve d'étirage. Les pa- rois de la cuve d'étirage sont toujours incandescentes et la présence des parois incandescentes entourant le verre contri- bue pour beaucoup à éliminer la tension. Dans ces conditions, le verre tend à se débarrasser lui-même de la tension par é- coulement interne. Cet écoulement est, par nature, très lent à l'intérieur de la zone de recuit et la durée du recuit a par conséquent une certaine importance. On a trouvé qu'il est utile d'augmenter la durée du recuit de façon que le verre reste au moins pendant 20 secondes à l'intérieur do cette zone.
L'incandescence des parois de la cuve d'étirage con- tribue notablement à égaliser les conditions de tompérature on travers do la feuille et elle tend à égaliser la courbe des températures en travers de la feuille ot à supprimer toutes les irrégularités de celle-ci.
On a trouvé qu'il est utile qu'il n'y ait pas de mou- vement gazeux non réglé dans le voisinage de la feuille de verre ascendante, pendant qua la température de celle-ci est comprise entre des limites critiques. Il est donc utile que la cuve soit maintenue fermée aussi hermétiquement que possi- ble pendant les opérations, de façon à supprimer toute infil- tration d'air et à empocher tout mouvement gazeux non réglé @
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dans le voisinage de la fouille ascendante. Toutefois, lorsque la cuve est maintenue sensiblement hermétique, il faut assurer par d'autres moyens un refroidissement approprié de la fouille ascendante, car si la température de cette fouille n'est pas suffisamment réduite sur le ménisque, ses bords se déplacent vers le contre de la fouille.
Le refroi- dissement additionnel en plus du refroidissement utilisé ordinairement permet de maintenir une cuve sensiblement hermé- tique. On a constaté qu'il est utile, au début de l'étirage, de permettre une certaine infiltration d'air, en raison de ce que le bain est, à ce moment, considérablement plus chaud que pendant l'équilibre réalisé au cours de la période d'éti- rage. Toutefois, lorsque l'étirage a été amorcé d'une façon satisfaisante, il faut maintenir la cuve aussi hermétique que possible, pour empêcher tout mouvement gazeux non réglé.
Le verre sortant de la cuve d'étirage entre directe- ment dans le four à recuire, dont la température est rela- tivement inférieure. Il faut avoir soin de faire en sorte, dans ce four, que des courants de convection ou d'autres causes de température irrégulière n'exercent aucune action sur le verre qui monte. Il est préférable de réduire la température du verre à une valeur inférieure à .celle' de la zone de recuit, assez rapidement après l'entrée du verre dans le four à recuire, et d'empêcher tout refroidissement local ou irrégulier dans le sens transversal. On obtient
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ce résultat de préférence en faisant circuler le fluide ga- zeux entourant la feuille, cette circulation étant obtenue de préférence par l'injection d'air ou de gaz venant de l'extérieur de l'appareil.
Si la température de l'air ou du gaz injecté est inférieure à celle qui règne dans l'appareil au point d'injection, il en résulte un refroidissement addi- tionnel d'une certaine intensité désirable.
Dans les dessins ci-joints qui représentent un mode préféré de réalisation de l'invention :
Fig. 1 est une coupe verticale du réservoir et du four à recuire de l'appareil à étirer le verre selon l'in- vention.
Fig. 2 est une coupe de la partie inférieure du four à recuire et du réservoir d'étirage par la ligne II-II de la fig. 1, et
Fig. 3 est une coupe horizontale par la ligne III-III de la f ig. 2.
Comme le montrent les dessins, la feuille de verre S est étirée verticalement à partir du bain B contenu dans le réservoir 2, à travers une débiteuse 3 montée dans la cuve d'étirage 4. Des réfrigérants 5 sont montés près du ménisque pour refroidir la feuille et lui donner de la consistance pendant l'opération d'étirage. Les réfrigérants de l'appareil représenté dans les dessins ont une hauteur de 15 cm environ et ils sont distants l'un de l'autre de
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18 cm environ. Les réfrigérants sont du type ordinaire à refroidissement par l'eau, type qui est bien connu dans cetto branche d'industrie. Ces réfrigérants refroidissent le verre jusqu'à une température d'environ 700'Ç,qui est supérieure à celle de la zone de recuit.
Un deuxième jeu de réfrigérants 6 est monté près de la feuille et au-dessus des réfrigérants principaux. Dans l'appareil représenté dans les dessins, ces réfrigérants auxiliaires ont une hauteur d'environ 7 à 8 cm et ils sont montés de préférence à une distance d'environ 25 cm l'un de l'autre et d'environ 18 cm au-dessus du jeu de réfrigérants principaux. Ces réfrigérants servent à abaisser la température de la feuille de verre qui monte jusqu'à une température voisine de ou (de préférence) comprise dans la zone de recuit.
La feuille continue à monter en passant de- vant les blocs réfractaires 7, qui comportent des faces inclinées 8 en regard de la feuille qui' monte. Lorsque le verre passe devant ces blocs réfractaires-7, sa température est comprise dans la zone de recuit et le verre peut ainsi se régler lui-même et réduire sa tension.interne. La feuille passe ensuite-dans le soubassement du four à recuire 9 et entre le premier jeu' de rouleaux' 10,-puis elle continue à monter, et elle passe .entre le, deuxième jeu de' rouleaux 11.
Une- soufflerie 12' sert. à insuffler de 1 ',air dans la partie inférieure du four à recuire à partir de chaque bord sur les faces opposées de la feuille de verre ascendante.
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On peut utiliser une soufflerie unique pour envoyer de l'air dans les tuyaux d'admission 13, 14,15 et 16 au moyen de raccords appropriés 17 et 18. Une soupape 19 est montéo dans le tuyau de communication aboutissant au tuyau d'admis- sion 13 et des soupapes semblables 20, 21 et 22 sont montées dans les conduites aboutissant aux tuyaux d'admission 14, 15 et 16.
Lorsque la feuille de verre traverse le soubassement du four à recuire, do l'air est insufflé dans ce four par un ou plusieurs des tuyaux d'admission décrits plus haut. Le nombre d'orifices d'admission à faire entrer en action à un moment particulier quelconque et la quantité d'air à injecter dans le soubassement du four à recuire et à faire passer transversalement à la feuille de verre qui monte dépendront des conditions rencontrées. Dans bien des cas, il pourra être utile, à certains moments, de ne pas refouler l'air du tout transversalement à la feuille ascendante. Des thermo-couples 23 sont montés entre le premier et le deu- xième jeu de rouleaux pour indiquer la température de la feuille de verre ascendante, sur chaque face de celle-ci et près de chaque bord.
La quantité d'air et l'endroit où l'air traverse le soubassement du four à recuire dépendent do l'uniformité du refroidissement de la feuille, telle qu'elle est indiquée par les thermo-couples variables. Il est très utile de maintenir l'uniformité du refroidissement
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ot ce résultat peut être obtenu au moyen du mécanisme de com- mande décrit plus haut. Les tuyères ont pour effet de provo- quer une circulation transversale du fluide gazeux autour do la feuille de verre ascendante. Ceci tend à égaliser les conditions de température en travers de la feuille et aussi, ce qui a probablement une très grande importance, à égalisor la courbe de température en travers de la feuille et suppri- mer toutes les irrégularités de cette courbe.
La température de la feuille de verre ascendante passe en dehors de la zone de recuit un peu après que la feuille sort de la cuve et dépasse l'appareillage destiné à produire une circulation d'air transversalement à cette feuille. Avec l'appareil représenté dans les dessins, la courbe de température est extrêmement inclinée entre le sommet du jeu supérieur de réfrigérants et l'embouchure de la cuve, puis le refroidissement ost beaucoup plus graduel et la courbe do température considérablement moins incliné.
La fouille de verre continue à monter à travers le four à recuire 9 et lorsqu'elle atteint l'étage de découpage
24 elle est incisée, puis elle continue à monter jusqu'à l'étage de rupture, où elle est découpée le long des lignes de coupe tracées.
On a trouvé qu'on peut utiliser l'air atmosphérique pour l'injection dans le soubassement du four à recuire, do la façon décrite ci-dessus. Toutefois, dans certains cas:,. 11
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peut être utile d'employer de l'air conditionné ou de l'air qui a été chauffé ou refroidi jusqu'à une température déter- minée d'avance, do façon que l'air arrivant dans le soubasse- ment du four à recuire ait une température constante.
On a obtenu d'excellents résultats en utilisant, pour rocuire les feuilles de verre, l'appareil et le procédé décrits ci-dessus, car toutes les tensions nuisibles ont été supprimées dans le produit final. On a constaté que le pro- duit obtenu par la.mise en pratique du procédé de l'invention se coupe facilement sans se rompre et peut être meulé et po- li do façon satisfaisante. Dos essais au polariscope ont montré nettement que le verre fabriqué par ce procédé est recuit de façon satisfaisante et qu'il ne conserve qu'une légère tension. Cos essais montrent que la légère tension qui reste dans la feuille de verre est répartie sensiblement uniformément dans toute cette feuille, de sorte qu'elle ne peut produire aucun effet nuisible.
Si on le désire, on peut injecter de l'air ou du gaz dans la cuve de façon à y produire une circulation transvor- sale. Que l'injection ait lieu dans la cuve ou au-dessus de la cuve, les conditions de température tendent fortement à s'égaliser on travers de la feuille et la disposition verti- cale des tuyères dépend, jusqu'à un certain point, de l'in- tensité du refroidissement assuré par l'eau et do la position désirée donnée à la zone de recuit. L'effet d'égalisation
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semble être dû non seulement: à l'écoulement transversal du fluide gazeux, mais aussi à la réduction de l'effet naturel de cheminée dos fours à recuire verticaux.
L'introduction d'air ou de gaz sous une pression positive change l'effet normal de cheminée et supprime aussi jusqu'à un certain point, sinon entièrement, l'infiltration de courant de dispersion d'air froid.
L'injection peut avoir lieu au moyen de tuyères ou au moyen de ventilateurs, de souffleries Venturi ou d'autres dispositifs producteurs de pression.
Bien que l'on ait décrit et représenté un dispositif préféré de réalisation de l'invention, ainsi que le procédé préféré pour sa mise en pratique, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à ce dispositif de réalisation ni à ce procédé d'application, lesquels peuvent donner lieu à des variantes dans le cadre de l'invention.
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"Improvements to the annealing of sheet glass"
The present invention relates to the manufacture of worm, re in sheets, and in particular to the manufacture of glass by the methods in which the glass is drawn in the form of a sheet from the bottom up from a. molten pool and driven through a vertical annealing furnace.
The subject of the invention is, inter alia, certain improvements to the invention described and claimed in the parallel patent application filed on the same day as the present one under N 317045. The invention is described below applied to the process. Well known Fourcault, but he is well
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understood that this application is given only by way of example and that the invention can also be applied to other systems.
In the Fourcault process, the glass sheet is stretched from the bottom up from a bath of molten glass through a slit in a cutter. It passes between coolants which give it consistency and is transported from the bottom up from the draft vat to a vertically extending annealing furnace and through this furnace. Near the top of the annealing furnace, the continuously rising sheet of glass is incised and cut to the desired lengths.
Heretofore it has been found impossible to properly anneal glass in vertical stretching and annealing systems. As indicated in the parallel patent application mentioned above, this is not simply a problem with annealing, for in many cases it is useful to maintain some residual tension in the tube. glass.
A considerable part of the difficulty currently encountered in stretching glass by vertical processes is that the tension is not evenly distributed, so that the glass is of less than a certain quality. points of view among which we can cite that of resistance, the risks of glass breakage outside the cutting line and the irregularity of grinding and polishing.
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The present invention allows the annealing and cooling of the glass to be controlled so that the tension is substantially or completely removed, and any residual tension is distributed sufficiently evenly to have no detrimental effect on the product. These advantageous results are obtained by modifying the time and place of the annealing, and also by the circulation of a gaseous fluid around the glass in certain zones. More specifically, the invention is to start the annealing while the glass is still in the drawing tank. Annealing is also completed at a lower point in the vertical baking furnace and any local or irregular abrupt cooling in the transverse direction of the verro in the annealing zone or in the vicinity of this zone is avoided.
There are certain limitations imposed by the very nature of glass. The temperature of the bath must be kept above 9300 C and preferably between 980 and 1040 C, if one wants to avoid premature devitrification. This limits the intensity of the cooling which can be carried out in the vicinity of the bath. The annealing zone goes from approximately 600 C down to approximately 455 C. and it is particularly in this zone that great care must be taken to prevent any excessive or irregular tension in the tube. glass. The precautions to be taken should preferably be in the zone ranging from 620 C to 455 C.
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It is preferable to cool the rising sheet (however without excessive cooling of the bath) quickly enough so that its temperature is well within the annealing zone before it leaves the drawing tank. The walls of the drawing tank are always glowing and the presence of the glowing walls surrounding the glass goes a long way to relieve the tension. Under these conditions, the glass tends to relieve itself of the tension by internal flow. This flow is inherently very slow within the annealing zone and the duration of the annealing is therefore of some importance. It has been found useful to increase the time of annealing so that the glass remains at least for 20 seconds within this zone.
The incandescence of the walls of the drawing tank significantly helps to even out the temperature conditions across the sheet and tends to even out the temperature curve across the sheet and to eliminate any irregularities therein. .
It has been found useful that there is no unregulated gas movement in the vicinity of the ascending glass sheet, while the temperature thereof is within critical limits. It is therefore useful for the tank to be kept closed as hermetically as possible during operations, so as to eliminate any air infiltration and to prevent any unsettled gas movement @
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in the vicinity of the ascending excavation. However, when the tank is kept substantially hermetic, it is necessary to ensure by other means an appropriate cooling of the upward excavation, because if the temperature of this excavation is not sufficiently reduced on the meniscus, its edges move towards the counter. of the excavation.
The additional cooling in addition to the cooling commonly used helps maintain a substantially airtight vessel. It has been found that it is useful, at the start of stretching, to allow some air infiltration, due to the fact that the bath is, at this moment, considerably hotter than during the equilibrium achieved during the stretching period. However, when the stretching has been started satisfactorily, the vessel should be kept as sealed as possible to prevent any unsettled gas movement.
The glass leaving the drawing tank goes directly into the annealing furnace, the temperature of which is relatively lower. Care must be taken to ensure, in this oven, that convection currents or other causes of irregular temperature do not exert any action on the rising glass. It is preferable to reduce the temperature of the glass to a value below that of the annealing zone, rather quickly after entering the glass into the annealing furnace, and to prevent local or irregular cooling in the transverse direction. . We obtain
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this result preferably by circulating the gaseous fluid surrounding the sheet, this circulation preferably being obtained by the injection of air or gas coming from outside the apparatus.
If the temperature of the air or gas injected is lower than that prevailing in the apparatus at the point of injection, additional cooling of a certain desirable intensity results.
In the accompanying drawings which show a preferred embodiment of the invention:
Fig. 1 is a vertical section through the tank and the annealing furnace of the glass stretching apparatus according to the invention.
Fig. 2 is a section through the lower part of the annealing furnace and of the drawing tank taken by line II-II of FIG. 1, and
Fig. 3 is a horizontal section through line III-III of f ig. 2.
As shown in the drawings, the glass sheet S is stretched vertically from the bath B contained in the tank 2, through a feeder 3 mounted in the drawing tank 4. Coolants 5 are mounted near the meniscus to cool the liquid. sheet and give it consistency during the stretching operation. The refrigerants of the apparatus shown in the drawings have a height of approximately 15 cm and they are spaced from each other by
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About 18 cm. The refrigerants are of the ordinary water-cooled type, a type which is well known in this branch of industry. These refrigerants cool the glass to a temperature of about 700 ° C, which is higher than that of the annealing zone.
A second set of refrigerants 6 is mounted near the foil and above the main refrigerants. In the apparatus shown in the drawings, these auxiliary refrigerants have a height of about 7 to 8 cm and they are preferably mounted at a distance of about 25 cm from each other and about 18 cm to the other. above the main coolant set. These coolants serve to lower the temperature of the glass sheet which rises to a temperature close to or (preferably) included in the annealing zone.
The sheet continues to rise, passing in front of the refractory blocks 7, which have inclined faces 8 facing the rising sheet. When the glass passes in front of these refractory blocks-7, its temperature is included in the annealing zone and the glass can thus regulate itself and reduce its internal tension. The foil then passes through the bedrock of the annealing furnace 9 and between the first set of 'rollers' 10, then continues to rise, and it passes between the second set of' rolls 11.
A 12 'blower is used. blowing 1 ', air into the bottom of the annealing furnace from each edge on the opposite sides of the ascending sheet of glass.
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A single blower can be used to send air through the inlet pipes 13, 14, 15 and 16 by means of suitable fittings 17 and 18. A valve 19 is mounted in the communication pipe leading to the inlet pipe. - sion 13 and similar valves 20, 21 and 22 are mounted in the pipes leading to the intake pipes 14, 15 and 16.
When the glass sheet passes through the base of the annealing furnace, air is blown into this furnace through one or more of the inlet pipes described above. The number of inlet orifices to be brought into action at any particular moment and the quantity of air to be injected into the base of the annealing furnace and to be passed transversely to the sheet of glass which rises will depend on the conditions encountered. In many cases it may be useful at times not to force the air at all across the ascending sheet. Thermocouples 23 are mounted between the first and the second set of rollers to indicate the temperature of the ascending glass sheet, on each face thereof and near each edge.
The amount of air and where the air passes through the base of the annealing furnace depends on the uniformity of foil cooling, as indicated by the varying thermo-torques. It is very useful to maintain the uniformity of cooling
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ot this result can be obtained by means of the control mechanism described above. The nozzles have the effect of causing a transverse circulation of the gaseous fluid around the ascending sheet of glass. This tends to even out the temperature conditions across the sheet and also, probably of great importance, to even out the temperature curve across the sheet and remove any irregularities from that curve.
The temperature of the ascending glass sheet passes outside the annealing zone a little after the sheet leaves the vessel and passes the apparatus intended to produce an air circulation transversely to this sheet. With the apparatus shown in the drawings, the temperature curve is extremely tilted between the top of the upper set of coolants and the mouth of the vessel, then the cooling is much more gradual and the temperature curve considerably less tilted.
The glass dig continues to rise through the annealing furnace 9 and when it reaches the cutting stage
24 it is incised, then it continues to rise to the breaking stage, where it is cut along the traced cut lines.
It has been found that atmospheric air can be used for injection into the base of the annealing furnace, as described above. However, in some cases:,. 11
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It may be useful to use conditioned air or air which has been heated or cooled to a predetermined temperature, so that the air entering the base of the annealing furnace has a constant temperature.
Excellent results have been obtained using the apparatus and method described above for annealing glass sheets, since all harmful stresses have been removed in the final product. It has been found that the product obtained by the practice of the process of the invention is easily cut without breaking and can be grinded and polished to a good extent. Polariscope tests have clearly shown that the glass produced by this process is annealed satisfactorily and that it retains only a slight tension. Cos tests show that the slight tension which remains in the glass sheet is distributed substantially evenly throughout this sheet, so that it cannot produce any deleterious effect.
If desired, air or gas can be injected into the vessel so as to produce a transverse circulation therein. Whether the injection takes place in the tank or above the tank, the temperature conditions tend to equalize strongly across the foil and the vertical arrangement of the nozzles depends, to some extent, on the intensity of the cooling provided by the water and the desired position given to the annealing zone. The equalization effect
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seems to be due not only to: the transverse flow of the gaseous fluid, but also to the reduction of the natural chimney effect of the vertical annealing furnaces.
The introduction of air or gas under positive pressure changes the normal stack effect and also suppresses to some extent, if not entirely, the infiltration of cold air dispersal stream.
Injection can take place by means of nozzles or by means of fans, Venturi blowers or other pressure producing devices.
Although a preferred device for carrying out the invention has been described and shown, as well as the preferred method for its implementation, it is understood that the invention is not limited to this device or to this method of application, which may give rise to variants within the scope of the invention.