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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.