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Procédé et four à bassin pour la fabrication de verre.
La présente invention concerne un procédé de fabrication de verre, dans lequel de la matière première est introduite en tant que mélange vitrifiable dans un four à bassin de fusion continue de verre, comprenant la fusion du mélange vitrifiable dans un bassin de fusion, le transfert de la masse fondue dans un bassin d'affinage via une gorge immergée, le chauffage de la masse fondue dans le bassin d'affinage pour la dégazer, le transfert du verre fondu affiné vers un bassin de conditionnement et son adéquation dans ce bassin à une température de travail souhaitée. L'invention inclut le verre fabriqué par un tel procédé.
Elle s'étend à un four à bassin pour la fusion continue de verre ayant un compartiment de fusion comprenant un bassin et une superstructure pourvue de moyens de chauffage, destiné à contenir et à fondre un mélange vitrifiable, un compartiment d'affinage séparé comprenant également un bassin et une superstructure pourvue de moyens de chauffage, des moyens délimitant une gorge permettant la communication entre les parties inférieures des bassins de fusion et d'affinage, et un bassin de conditionnement destiné à recevoir la masse fondue provenant du bassin d'affinage.
Dans la fabrication du verre à échelle industrielle, de nombreux problèmes apparaissent. Parmi ces problèmes se trouvent celui de l'économie des frais de chauffage, et celui de l'obtention de verre bien affiné, dépourvu de bulles.
Il est bien connu que des économies quantitatives sont possibles, et qu'un four de fusion d'une dimension donnée sera le plus économique lorsqu'il fonctionnera à son taux de production nominal. Dans la présente description, on supposera que tout four auquel on fait référence fonctionne à un taux de production donné, le plus
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économique.
Il est bien connu que les réactions qui se produisent entre les constituants du mélange vitrifiable pendant la fusion donnent naissance à une quantité considérable de mousse à la surface de la masse fondue, et de bulles de gaz à l'intérieur de cette masse. Il est également connu que,-pour affiner du verre, c'est-à-dire s'assurer qu'il ne reste substantiellement aucune bulle dans la masse fondue qui est extraite en vue de sa conformation, des températures assez bien plus élevées que celles qui sont en fait nécessaires pour fondre le verre sont requises.
Les fours de fusion de verre classiques ont un bassin unique dans lequel la fusion et l'affinage se produisent. La matière dans le bassin est chauffée par le dessus au moyen de brûleurs, et le bassin contient une masse fondue qui, à l'extrémité de chargement du bassin, est recouverte par de la matière première non fondue ou partiellement fondue, et par de la mousse. Aux environs du centre du bassin se situera un endroit, le"point chaud", où la masse fondue est à sa température la plus élevée et dès lors à sa plus faible densité. Il y aura de ce fait une zone de courants ascendants à l'intérieur de la masse fondue. Aux abords des parois du bassin, la masse fondue sera la plus froide et on y trouvera des courants descendants.
Il en résulte qu'il y aura un courant superficiel de retour s'écoulant depuis le point chaud vers l'extrémité de chargement du bassin, qui tend à maintenir la matière non fondue et la mousse dans la portion amont ou zone de fusion du bassin, de sorte que cette matière première et cette mousse ne peuvent pas être extraites à l'extrémité aval de la zone d'affinage. De tels courants tendent également à apporter de l'énergie calorifique aux parois du bassin, où elle se dissipe, et il n'est pas possible de contrôler de manière indépendante les températures de la masse fondue dans les zones de fusion et d'affinage du bassin.
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1 1 En vue cl obtenir une plus grande économie calori- fique, on a proposé de diviser le four en bassins de fusion et d'affinage séparés. En opérant de cette manière, il est possible d'obtenir un niveau important d'indépendance pour le contrôle des températures dans les bassins de fusion et d'affinage. Il en résulte que le bassin de fusion travaillera à des températures relativement plus basses que celles qui sont requises dans des fours classiques avec des économies importantes de frais de chauffage.
Un exemple d'un tel four à bassins multiples est décrit dans la demande de brevet français nO 2 550 523 (Saint-Gobain Vitrage SA. ). Selon les propositions de cette demande, du verre s'écoule depuis le fond d'un bassin de fusion, via une gorge, dans le bas d'un bassin d'affinage séparé, qui est conformé en cheminée, d'où le verre s'écoule en un courant ascendant pendant qu'il est chauffé. La masse fondue passe ensuite directement dans un bassin de conditionnement où il est amené à la température de travail souhaitée. En fait, la source principale de chaleur pour fondre et affiner le verre est du courant électrique, quoique des brûleurs facultatifs au-dessus de la cheminée d'affinage soient représentés.
Les économies que l'on peut réaliser en utilisant les fours de fusion à bassins multiples proposés antérieurement sont cependant accessibles au prix d'une réduction de l'homogénéité du verre quittant le four. Il se produit aussi parfois que le verre soit incomplètement dégazé. La conformation du bassin d'affinage en cheminée relativement profonde et l'utilisation d'éléments chauffants électriques immergés pour maintenir un courant ascentionnel important de verre dans la cheminée telles qu'elles sont proposées dans la demande de brevet français nO 2 550 523 n'évitent pas ces inconvénients.
Un des objets de la présente invention est de fournir un procédé de fabrication de verre qui facilite une production économique de verre d'une composition et d'une qualité données.
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La présente invention procure un procédé de fabrication de verre, dans lequel de la matière première est introduite en tant que mélange vitrifiable dans un four à bassin de fusion continue de verre, comprenant la fusion du mélange vitrifiable dans un bassin de fusion, le transfert de la masse fondue dans un bassin d'affinage via une gorge immergée, le chauffage de la masse fondue dans le bassin d'affinage pour la dégazer, le transfert du verre fondu affiné vers un bassin de conditionnement où il est amené à la température de travail souhaitée, caractérisé en ce que le bassin d'affinage est divisé en cellules d'affinage amont et aval par un seuil transversal,
et en ce que la masse fondue dans la cellule d'affinage amont est chauffée de manière à créer un point chaud localisé vers l'extrémité aval de cette cellule et une circulation de masse fondue dans cette cellule qui alimente le ditpoint chaud.
L'adoption de la présente invention facilite une production économique de verre d'une composition et d'une qualité données.
En raison de la présence de la source chaude dans la cellule d'affinage amont, il y aura une circulation assez bien définie de la masse fondue à l'intérieur de cette cellule. Ceci favorise l'affinage de la masse fondue, ainsi qu'un bon mélange de cette masse dans cette zone. En outre, des courants superficiels de retour peuvent se créer, qui s'écouleront dans la direction amont sur une partie de la surface de la masse fondue dans la cellule d'affinage amont. De tels courants agiraient de manière à y retenir de la mousse flottant sur la masse fondue et l'empêcheraient de s'écouler dans la direction aval, par-dessus le seuil transversal et en direction du bassin de conditionnement. La masse fondue s'écoulant dans la direction aval par-dessus le seuil transversal sera assez proche du point chaud et donc proche de la partie la plus chaude du bassin.
En raison du peu de profondeur relative de la masse fondue au-dessus du seuil, les bulles
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résiduelles dans la masse fondue peuvent s'en échapper assez facilement. Donc, pour une composition et une qualité données de verre que l'on produit, le procédé peut être mis en oeuvre avec un bassin d'affinage fonctionnant à une température plus basse que celle qui y serait requise autrement, et donc plus économiquement.
En outre, en raison de la configuration du courant dans la masse fondue se trouvant dans la portion amont du bassin d'affinage, une plus grande population de bulles peut être tolérée dans la masse fondue s'écoulant dans le bassin d'affinage. Dès lors, le bassin de fusion peut également fonctionner à plus basse température pour une composition et une qualité données de verre, en offrant de la sorte des économies supplémentaires.
Un autre avantage de la fabrication de verre par un procédé selon la présente invention est de faciliter le passage de la production de verre d'une composition à une autre. Parce que le four est divisé en bassins de fusion et d'affinage séparés, et parce que la sole du bassin d'affinage est pourvue d'un seuil, des configurations distinctes de courants de circulation s'établissent dans la masse fondue. Il en résulte que, lors de changements de composition du mélange vitrifiable, par exemple d'une charge produisant du verre clair vers une charge produisant du verre coloré, le changement de composition de la masse fondue tend à se produire plus rapidement qu'il n'en serait autrement. La quantité de verre perdu de composition intermédiaire est réduite.
On peut noter ici qu'un tel verre perdu de composition intermédiaire est souvent difficile à utiliser, même en tant que calcin (groisil) destiné à être refondu. Si un tel verre perdu doit être réutilisé en tant que calcin (groisil), il faut prendre les précautions nécessaires pour ajuster constamment les autres ingrédients du mélange vitrifiable en fonction des variations de la composition du calcin (groisil).
La forme du volume occupé par la masse fondue dans la cellule d'affinage amont a une influence impor-
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tante sur les courants dans cette cellule. Dans des formes préférées de réalisation de l'invention, le niveau de la surface de la masse fondue est réglé de manière que la longueur de la cellule d'affinage amont soit plus grande que la profondeur moyenne de la masse fondue dans cette cellule. L'adoption de cette caractéristique conduit à la formation d'un profil continu de courants de circulation dans la partie amont de cette cellule, et ceci favorise également l'affinage et l'homogénéisation de la masse fondue dans cette région.
Avantageusement, la longueur de la cellule d'affinage amont est au moins égale à la moitié de sa largeur moyenne, et de préférence, le dit seuil transversal est espacé de la paroi d'extrémité amont du bassin d'affinage d'une distance qui est au moins égale à la largeur moyenne de la cellule d'affinage amont. Lorsqu'on adopte une de ces caractéristiques, ou les deux, l'angle sous-tendu par la paroi d'extrémité amont du bassin d'affinage au point chaud est moindre qu'il ne serait autrement.
Il en résulte que les courants superficiels de retour s'écoulant depuis le point chaud vers la paroi d'extrémité amont du bassin d'affinage forment un angle plus aigu avec la direction longitudinale du four et ils peuvent de ce fait avoir un effet amélioré de rétention de la mousse sur la masse fondue dans la bassin d'affinage et la confiner contre la paroi d'extrémité amont du bassin d'affinage de sorte qu'elle ne puisse pas s'écouler vers le bassin de conditionnement.
On préfère que le niveau de la surface de la masse fondue soit réglé de manière que la profondeur moyenne de la masse fondue au-dessus du dit seuil transversal soit au plus deux cinquièmes de la profondeur moyenne de la masse fondue dans la cellule d'affinage aval. En fonctionnement, il est vraisemblable qu'il y a un courant de retour de verre fondu qui s'écoule depuis la cellule d'affinage aval, par-dessus le seuil transversal, dans la cellule d'affinage amont. Ce courant de retour,
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qui peut même s'écouler depuis le bassin de conditionnement, consiste en verre qui est plus froid que celui qui forme un courant direct s'écoulant vers l'aval depuis la cellule d'affinage amont.
Il en résulte que le courant direct qui s'écoule au-dessus du seuil transversal tend à être confiné en une couche superficielle qui, par l'adoption de cette caractéristique préférée, sera nettement moindre que les deux cinquièmes de la profondeur de la masse fondue dans la cellule d'affinage aval. Puisque la masse fondue formant ce courant direct doit venir du voisinage immédiat du point chaud à la partie la plus chaude du bassin d'affinage, ce courant direct sera luimême fortement chauffé, et un chauffage élevé d'une couche superficielle relativement mince est très avantageux pour l'affinage de la masse fondue.
Le four peut être chauffé électriquement au moyen d'électrodes immergées dans la masse fondue, et/ou par des brûleurs, le choix étant une matière de commodité et d'économie. Dans des formes préférées de réalisation de l'invention, le bassin d'affinage est chauffé au moins partiellement par des éléments chauffants, qui chauffent la masse fondue plus intensément en un endroit situé vers l'extrémité aval de la cellule d'affinage amont. Ceci est un moyen très simple de créer un point chaud dans la masse fondue près du seuil transversal, sans chauffer exagérément la paroi qui sépare les compartiments de fusion et d'affinage, avec des avantages importants sur la résistance de cette paroi à l'érosion par la masse fondue.
L'adoption de cette caractéristique favorise également le chauffage de la masse fondue s'écoulant au-dessus du seuil transversal.
On préfère également qu'un élément chauffant chauffe la masse fondue au-dessus du dit seuil transversal. Ceci favorise un affinage substantiellement complet de la masse fondue.
Avantageusement, la profondeur de la masse fondue dans au moins une partie du bassin de fusion est inférieu-
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re à la profondeur de la masse fondue dans au moins une partie du bassin d'affinage. En adoptant cette caractéristique, la fusion peut être réalisée sur lit moins profond, de sorte que le bassin contient moins de masse fondue, et il en résulte qu'on peut économiser de l'énergie calorifique. On notera que la plupart, sinon toute, la masse fondue dans le bassin de fusion sera recouverte par de la matière première non fondue ou par de la mousse. Ceci tend à protéger la sole du bassin de fusion de l'effet de chauffage par les brûleurs disposés dans le compartiment de fusion.
Le bassin d'affinage d'autre part ne doit pas contenir de matière non fondue, et toute mousse doit y être substantiellement confinée à son extrémité amont. Une certaine profondeur de la masse fondue dans le bassin d'affinage est dès lors souhaitable, non seulement pour permettre une place suffisante pour une circulation avantageuse de la masse fondue, mais aussi pour permettre un certain niveau de protection, par la masse fondue, de la sole du bassin d'affinage contre l'effet de brûleurs surmontant le bassin, de manière à réduire la tendance à l'érosion de la sole du bassin d'affinage par la masse fondue.
De préférence, la masse fondue s'écoule du bassin de fusion dans le bassin d'affinage via un passage montant. Cette disposition est efficace pour empêcher que des courants de retour s'écoulant depuis le bassin d'affinage ne retournent dans le bassin de fusion. Elle est de ce fait avantageuse au point de vue de l'économie calorifique et aussi pour favoriser un passage plus rapide entre la fabrication de verres de compositions différentes.
Dans de telles formes de réalisation, on fait avantageusement s'écouler la masse fondue depuis le bassin de fusion dans le bassin d'affinage via une gorge localisée en dessous du niveau de la sole de la cellule d'affinage amont. Abaisser de la sorte le niveau de la gorge tend à conférer à la gorge un refroidissement accru : la sole et les parois d'extrémité de la gorge peuvent faire
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saillie par rapport à la base du four à bassin de sorte qu'il y ait un rayonnement calorifique accru au départ des éléments réfractaires constituant la gorge. Il en résulte que la masse fondue pénétrant dans le bassin d'affinage tendra à être plus froide, et elle pénétrera donc dans le bassin d'affinage sous forme d'un courant de fond s'écoulant vers l'avant, qui est plus visqueux que la masse fondue se trouvant déjà dans le bassin d'affinage.
On notera que les vitesses d'écoulement et les forces poussant les courants direct et de retour dans le bassin d'affinage en amont du seuil transversal doivent être équilibrées. De ce fait, en raison des différences de viscosité entre les courants dans la masse fondue, le courant de fond plus froid nécessitera un espace plus grand et limitera le courant de retour à une couche superficielle relativement mince. Le courant superficiel de retour sera dès lors obligé de s'écouler plus vite. Ceci est avantageux pour stabiliser les courants de circulation et cela favorise la rétention de la mousse contre la paroi séparant les compartiments de fusion et d'affinage, ainsi que l'affinage effectif de la masse fondue.
En variante ou en complément, on fait avantageusement s'écouler la masse fondue au-dessus d'un second seuil localisé vers l'extrémité amont de la cellule d'affinage amont. Un tel second seuil peut agir en tant que barrage qui confine l'espace occupé par le courant superficiel de retour, et peut donc avoir également pour effet d'augmenter sa vitesse. De nouveau, la stabilisation des courants, la rétention de la mousse et l'affinage effectif sont favorisés. Il faut cependant être prudent, lorsqu'on adopte cette caractéristique, parce qu'elle a pour conséquence que le courant direct s'écoulant le long de la sole du bassin d'affinage sera à une température plus élevée.
Cette augmentation de température ne peut pas être telle qu'elle provoque une érosion inacceptable de la sole de la cellule d'affinage amont.
Avantageusement, la masse fondue dans la cellule
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d'affinage amont est chauffée par au moins une électrode immergée. L'emploi d'une telle électrode agira sur la densité de la masse fondue dans son voisinage immédiat et permettra dès lors un contrôle très précis de la configuration des courants d'écoulement dans la masse fondue. En particulier, en disposant une telle électrode au point chaud, ou légèrement en amont de celui-ci, l'emplacement du point chaud peut être mieux défini ou stabilisé, ce qui favorise une circulation avantageuse de la masse fondue pour son affinage et son mélange.
Dans certaines formes préférées de réalisation de l'invention, du gaz est injecté dans la masse fondue au point chaud dans la cellule d'affinage amont. Il peut sembler quelque peu contradictoire d'introduire du gaz dans la masse fondue contenue dans le bassin d'affinage, mais on se souviendra que le but de l'affinage est d'enlever de la masse fondue les bulles gazeuses assez petites dues aux réactions de fusion. Des bulles gazeuses beaucoup plus grandes peuvent être introduites par injection. On notera que les forces provoquant l'ascension des bulles dans la masse fondue dépendent du cube du rayon des bulles tandis que les forces empêchant cette ascension dépendent du carré de leur rayon.
De telles bulles injectées auront pour effet de stabiliser la position du point chaud, en obligeant les courants ascendants à cet endroit de s'écouler dans une direction plus proche de la verticale et plus rapidement. Ceci favorise une configuration stable des courants de circulation dans la masse fondue, et ainsi l'affinage de cette dernière. Une telle injection de gaz est également avantageuse en réduisant le temps nécessaire au changement de composition du verre que l'on produit.
Dans des formes de réalisation de l'invention dans lesquelles la masse fondue est chauffée par une ou plusieurs électrode (s) immergée (s) et dans lesquelles du gaz est injecté aini qu'on l'a décrit plus haut, on préfère spécialement que la masse fondue dans la cellule d'affinage amont soit chauffée par au moins une électrode
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immergée localisée plus près de l'extrémité amont de cette cellule que l'/un emplacement où du gaz est injecté dans la masse fondue. On a trouvé que l'adoption de cette caractéristique préférée favorise une configuration stable et particulèrement avantageuse des courants s'écoulant à l'intérieur de la masse fondue dans la cellule d'affinage amont.
Avantageusement, on fait s'écouler la masse fondue depuis le bassin d'affinage dans le bassin de conditionnement via un rétrécissement (ou col). Ceci provoque un obstacle à l'écoulement entre le bassin d'affinage et le bassin de conditionnement, en réduisant particulièrement les courants de retour provenant du bassin de conditionnement, ce qui est avantageux pour la configuration des courants dans le four. Un tel obstacle est également avantageux si on désire changer de production de verre, d'une composition de verre vers une autre : un tel passage peut être effectué plus rapidement avec une économie importante de verre de rebut de composition intermédiaire.
De préférence, on fait s'écouler la masse fondue depuis le bassin d'affinage dans le bassin de conditionnement en dessous d'un flotteur disposé à l'extrémité aval du bassin d'affinage. La présence d'un tel flotteur oblige la masse fondue à pénétrer dans le bassin de conditionnement au départ de courants en dessous de la surface dans le bassin d'affinage, et il procure une protection finale sûre contre l'entrée de mousse superficielle dans cette zone de conditionnement.
Dans les formes-préférées de réalisation de l'invention, la température maximum de la masse fondue dans le bassin d'affinage est maintenue à une valeur plus élevée que la température maximum de la masse fondue dans le bassin de fusion. Ceci favorise l'économie d'énergie pour autant que le bassin de fusion ne soit pas chauffé aux températures élevées requises pour l'affinage du verre.
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Avantageusement, la température maximum de la masse fondue dans le bassin d'affinage est maintenue à une valeur plus élevée d'au moins 700C que la température maximum de la masse fondue dans le bassin de fusion. Ceci favorise l'affinage rapide du verre. En fait, la vitesse d'affinage est augmentée en élevant la température dans le bassin d'affinage, de sorte que l'affinage le plus rapide est obtenu lorsque le bassin travaille à la température la plus élevée permise par la résistance de la matière réfractaire qui le constitue. Cependant, afin d'éviter les pertes calorifiques dans le bassin d'affinage, une telle différence de température n'est de préférence pas supérieure à 300 C.
On a trouvé que, pour un four donné et pour une composition et une qualité données de verre, le maintien d'une telle différence de température donne le meilleur résultat quant à l'économie d'énergie.
L'invention s'applique à la fabrication de nombreux types différents de verres. On notera que les températures optimales qui doivent être maintenues dans les bassins de fusion et d'affinage dépendent du type de verre produit. Par exemple, des verres borosilicates nécessiteront en général des températures plus élevées que des verres sodocalciques pour obtenir une qualité donnée. Cependant, des relations générales pour tous les types de verres peuvent être établies en se référant à la température pour laquelle le logarithme (en base 10) de la viscosité du verre en poises (10P = 1 pascal seconde) a une valeur donnée, à savoir N : ceci est indiqué par l'expres- sion"la température N".
Dans la présente description les références à la température N seront suivies par des références entre parenthèses aux températures réelles qui sont les températures correspondantes pour du verre sodocalcique.
On préfère que la température maximum dans le bassin d'affinage soit maintenue entre la température 2,08 (14500C) et la température 1,85 (1525 C). En variante ou en complément, on préfère que la température maximum dans
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le bassin de fusion soit maintenue entre la température 2,42 (13500C) et la température 2,16 (1425 C). Dans ces gammes de températures, la température maximum requise dans le bassin d'affinage est fortement régie par la qualité souhaitée du verre produit, et la température maximum requise dans le bassin de fusion est régie, et par la qualité du verre, et par la présence ou l'absence d'accélérateurs de fusion tels que du sulfate de sodium qui peuvent être inclus dans le mélange vitrifiable.
Ainsi, par exemple, lorsqu'on fond du verre destiné à la production de verre flotté, il pourrait être souhaitable de travailler à des températures proches des limites supérieures des gammes de températures citées, Mais pour la fabrication, par exemple, de verre à bouteilles, il suffirait de travailler aux limites inférieures de ces gammes de températures, spécialement si des accélérateurs de fusion sont inclus dans le mélange vitrifiable.
A titre de comparaison, on peut noter que la température maximum dans un four conventionnel, dans lequel du verre destiné à la production de verre flotté est fondu et affiné dans un bassin unique, est, pour une composition particulière, comprise entre la température 1,85 (1525 C) et la température 1,75 (15500C). La présente invention peut être utilisée pour produire du verre flotté de la même qualité et de la même composition tout en opérant dans les gammes de températures citées ci-dessus.
Dès lors, la température maximum dans la zone d'affinage peut être moins élevée, et celle dans la zone de fusion peut également être moins élevée que lorsqu'on utilise un procédé conventionnel, Cette exigence moindre pour des températures élevées conduit à une économie supplémentaire en combustible.
Dans des formes préférées de réalisation de l'invention, substantiellement la totalité de la surface de la masse fondue dans le bassin de fusion est recouverte par du mélange vitrifiable non fondu ou partiellement fondu. Ceci assure la concentration de chaleur sur la
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matière vitrifiable à fondre, et évite substantiellement la présence de surfaces nues de masse fondue dans le bassin de fusion. Si de telle surfaces étaient présentes, il y aurait une trajectoire directe pour le rayonnement à partir de la superstructure du bassin vers la matière réfractaire formant la sole du bassin et ceci pourrait provoquer la surchauffe de cette matière. Une telle surchauffe provoquerait une augmentation de la perte calorifique à travers la sole du bassin de fusion, et abrégerait la durée de vie de la matière réfractaire de la sole.
Avantageusement, la surface du bassin d'affinage est au moins aussi grande que celle du bassin de fusion.
On a trouvé que l'adoption de cette caractéristique est particulièrement avantageuse pour une fabrication économique de verre bien affiné.
Dans certaines formes préférées de réalisation de l'invention, la masse fondue est acheminée du bassin de conditionnement vers une cuve de flottage. L'utilisation d'une cuve de flottage est particulièrement avantageuse pour la fabrication de feuilles de verre de haute qualité.
En variante ou en complément, la masse fondue est acheminée du bassin de conditionnement vers une machine d'étirage. Cette disposition convient particulièrement pour la fabrication de feuilles de verre qui sont trop minces pour être fabriquées convenablement par le procédé de flottage.
La présente invention comprend du verre fabriqué par un procédé tel que décrit ci-dessus.
L'invention s'étend également à un four à bassin pour la fusion continue de verre ayant un compartiment de fusion comprenant un bassin et une superstructure pourvue de moyens de chauffage, destiné à contenir et à fondre un mélange vitrifiable, un compartiment d'affinage séparé comprenant également un bassin et une superstructure pourvue de moyens de chauffage, des moyens délimitant une gorge permettant la communication entre les parties inférieures des bassins de fusion et d'affinage, et un bassin de conditionnement destiné à recevoir la masse fondue
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provenant du bassin d'affinage, caractérisé en ce que le bassin d'affinage est divisé en cellules d'affinage amont et aval par un seuil transversal,
et en ce que les moyens de chauffage dans le compartiment d'affinage sont disposés de manière à chauffer la masse fondue dans la cellule d'affinage amont pour créer un point chaud localisé vers l'extrémité aval de cette cellule et créer une circulation de matière fondue dans cette cellule qui alimente le dit point chaud.
Un tel four facilite la production économique de verre de composition et de qualité données, par exemple par un procédé tel que décrit ci-dessus. La construction du four permet un contrôle de la circulation de la masse fondue contenue dans la cellule amont du bassin d'affinage, ce qui est avantageux pour l'affinage du verre. En outre, un tel four est de construction très facile. Par exemple, par opposition au four décrit dans la demande de brevet français nO 2 550 523 (Saint-Gobain Vitrage SA), substantiellement la totalité du four comprenant le bassin de fusion, le bassin d'affinage et la zone de conditionnement peut être construite de manière que sa sole soit au même ou presque au même niveau.
Parce que le four de la demande de brevet français n 2 550 523 nécessite une cheminée verticale d'affinage, il est nécessaire que les soles des zones de fusion et de conditionnement soient à des niveaux très différents, ce qui implique à son tour un travail supplémentaire substantiel pour construire la structure de support de la zone de conditionnement (et de tout dispositif en aval de la zone de conditionnement) qui n'est pas requis pour construire un four à bassin selon la présente invention.
De préférence, la profondeur moyenne de la cellule amont du bassin d'affinage est inférieure à la longueur de cette cellule. Ceci favorise la formation d'une configuration continue des courants de circulation dans une masse fondue se trouvant dans la partie amont de cette cellule, et ceci, à son tour, favorise l'affinage et
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l'homogénéisation de la masse fondue dans cette région.
Avantageusement, la longueur moyenne de la cellule d'affinage aval du bassin d'affinage est au moins égale à la moitié de sa largeur moyenne, et on préfère que le dit seuil transversal soit espacé de la paroi d'extrémité amont du bassin d'affinage d'une distance qui est au moins égale à la largeur moyenne de la cellule d'affinage amont. L'adoption d'une de ces caractéristiques, ou des deux, a un effet avantageux sur la configuration des courants d'écoulement de la masse fondue dans cette région du bassin d'affinage. Elle permet aussi de disposer de place suffisante pour un chauffage efficace de cette masse fondue sans soumettre la paroi séparant les compartiments de fusion et d'affinage à une chaleur excessive qui abrégerait inutilement sa durée de vie en raison de l'érosion.
De préférence, la hauteur moyenne du seuil trans-
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versal au-dessus de la sole de la cellule aval du bassin c d'affinage est au moins trois cinquièmes de la profondeur moyenne de cette cellule aval. Un seuil d'une telle hauteur est avantageux pour stabiliser la configuration des courants et pour favoriser un bon affinage de la masse fondue s'écoulant par-dessus le seuil.
Avantageusement, la superstructure du compartiment d'affinage est pourvue d'éléments chauffants qui, considérés comme un groupe, sont disposés plus près du dit seuil transversal que de l'extrémité amont de ce compartiment. Ceci est une manière très simple de disposer les moyens de chauffage nécessaires. De tels éléments chauffants peuvent évidemment être complétés, si nécessaire, par d'autres éléments chauffants, par exemple par des électrodes de chauffage qui pénètrent à l'intérieur du bassin d'affinage.
De préférence, un dit élément chauffant chauffe la masse fondue au-dessus du dit seuil transversal. Ceci est avantageux pour s'assurer du chauffage et de l'affinage d'un courant superficiel direct de matière fondue qui
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s'écoule par-dessus ce seuil.
Avantageusement, la sole d'au moins une partie du bassin de fusion est située à un niveau plus élevé que la sole d'au moins une partie du bassin d'affinage. Ceci permet l'utilisation d'un compartiment de fusion de plus faible capacité qui peut procurer des économies notables de combustible, tout en permettant en même temps de protéger la sole de la cellule amont du bassin d'affinage contre la surchauffe et l'érosion, en raison de la profondeur de la masse fondue qui la surmonte.
De préférence, la gorge communique avec la cellule d'affinage amont via un passage montant. Cette disposition est efficace pour empêcher que des courants de retour ne s'écoulent vers l'amont depuis la cellule d'affinage jusque dans le bassin de fusion. Elle est dès lors avantageuse au point de vue de l'économie de chaleur, et aussi pour favoriser un passage rapide de la fabrication de verre d'une composition à du verre d'une autre composition.
Dans certaines de ces formes de réalisation, on préfère que la gorge soit située en dessous du niveau de la sole de la cellule d'affinage amont. Il est très simple d'abaisser le niveau de la sole du four sur la surface relativement petite nécessaire pour délimiter une telle gorge. En plus d'avoir un effet avantageux sur la configuration de l'écoulement de la masse fondue entre l'extrémité amont de la cellule d'affinage amont et le seuil transversal ainsi qu'on l'a déjà signalé, l'abaisement du niveau de la gorge de cette manière permet au réfractaire délimitant la gorge d'être maintenus à plus basse température, en rendant ainsi ce réfractaire moins susceptible d'être corrodé.
En variante, ou en complément, un second seuil peut être localisé vers l'extrémité amont de la cellule d'affinage amont. Un tel second seuil est très facile à installer, et peut avoir un effet avantageux similaire sur la onficm-ration de l'éc-rmiement de la masse fondue-Un tel
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seuil peut aussi agir en tant que protection de la zone de la gorge contre les éléments chauffants disposés dans la zone d'affinage, ce qui à son tour prolonge la durée de vie du réfractaire délimitant la gorge. On notera que le second seuil sera lui-même exposé à un chauffage très intense au cours du fonctionnement du four, de sorte qu'il doit être réalisé en une matière réfractaire de qualité assez élevée.
De même, l'utilisation d'un tel seuil peut avoir pour effet d'augmenter la température des courants s'écoulant le long du fond de la cellule d'affinage amont entre les deux seuils, et il faut de ce fait tenir compte de la nécessité de réaliser cette portion de la sole en un réfractaire de qualité plus élevée que celle nécessaire dans d'autres conditions.
Avantageusement, au moins une électrode de chauffage est disposée pour être immergée dans la masse fondue dans la cellule d'affinage amont. L'emploi d'une telle électrode permet un contrôle très précis de la configuration des courants d'écoulement dans la masse fondue. En particulier, en disposant une telle électrode au point chaud, ou légèrement en amont de ce dernier, on peut mieux délimiter ou stabiliser l'emplacement du point chaud ce qui favorise une circulation avantageuse de la masse fondue pour son affinage et son mélange.
Dans certaines formes préférées de réalisation de l'invention, des moyens existent pour injecter du gaz dans le bassin d'affinage au point chaud. Ceci stabilise le point chaud et a un effet avantageux sur le configuration des courants de circulation dans la masse fondue.
Dans des formes de réalisation de l'invention dans lesquelles la masse fondue est chauffée par une ou plusieurs électrode (s) immergée (s) et dans lesquelles du gaz est injecté ainsi qu'on l'a décrit plus haut, on préfère spécialement qu'au moins une électrode de chauffage immergée soit disposée à un endroit plus proche de l'extrémité amont de cette cellule que l'/un emplacement des moyens d'injection de gaz. On a trouvé que l'adoption
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de cette caractéristique préférée procure une configuration particulièrement favorable et stable des courants d'écoulement dans la masse fondue contenue dans la cellule d'affinage amont.
Le bassin d'affinage est de préférence connecté au bassin de conditionnement via un rétrécissement (ou col). Un tel rétrécissement est de construction très simple. Son utilisation a un effet favorable sur la configuration de l'écoulement dans la masse fondue, particulièrement en réduisant les courants de retour, et sur la vitesse de passage de la production de verre d'une composition à du verre d'une autre composition.
Avantageusement, un flotteur est disposé à l'extrémité aval du bassin d'affinage. Un tel flotteur peut éviter que toute matière flottant à la surface de la masse fondue ne s'écoule davantage en aval. Si on dispose un tel flotteur dans un rétrécissement entre le bassin d'affinage et le bassin de conditionnement, il peut être plus court que s'il est disposé dans le bassin d'affinage lui-même.
Avantageusement, la surface du bassin d'affinage est au moins aussi grande que celle du bassin de fusion.
On a trouvé que l'adoption de cette caractéristique est particulièrement avantageuse pour fabriquer économiquement du verre bien affiné.
L'invention est particulièrement adaptée à la production de masse fondue de haute qualité, qui convient pour former des feuilles, par exemple par un procédé de flottage. Pour cette raison, dans des formes préférées de réalisation de l'invention, le bassin de conditionnement est connecté à une cuve de flottage pour y acheminer du verre fondu.
En variante, ou en complément, on préfère que le bassin de conditionnement soit connecté à une machine d'étirage pour y acheminer du verre fondu. De telles formes de réalisation conviennent particulièrement à la production de verre en feuilles plus mince que ce qu'on peut convenablement fabriquer par un procédé de flottage.
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L'invention sera maintenant décrite avec plus de détails en se référant aux dessins schématiques annexés dans lesquels :
Les figures l et 2 sont respectivement des coupes en plan et latérale d'un four à bassins pour la fusion continue de verre selon l'invention, qui comprend un compartiment de fusion, un compartiment d'affinage et un bassin de conditionnement.
La figure 3 est une coupe latérale agrandie du compartiment d'affinage du four à bassin de la figure l, et
La figure 4 est une coupe latérale du compartiment d'affinage d'une première variante de réalisation de four à bassin.
Les figures 5 et 6 sont respectivement des coupes en plan et latérale d'une seconde variante de réalisation de four à bassin,
La figure 7 est une coupe latérale d'une troisième variante de réalisation de four à bassin,
Les figures 8 et 9 sont respectivement des coupes en plan et latérale d'une quatrième variante de réalisation de four à bassin,
Les figures 10 et 11 sont respectivement des coupes en plan et latérale d'une cinquième variante de réalisation de four à bassin,
Les figures 12 et 13 sont respectivement des coupes en plan et latérale d'une sixième variante de réalisation de four à bassin, et
La figure 14 est une coupe latérale d'une septième variante de réalisation de four à bassin.
Dans les figures 1 et 2, un four à bassin pour la fusion continue de verre comprend un compartiment de fusion l comportant un bassin 2 qui est en communication d'écoulement de matière fondue avec un bassin 3 d'un compartiment d'affinage 4 via une gorge submergée 5. Cette gorge 5 est située en dessous d'une paroi 6 qui constitue le mur d'extrémité aval du bassin de fusion 2 et le mur
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d'extrémité amont du bassin d'affinage 3. Sur la sole du bassin d'affinage 3 est disposé un seuil transversal 7 qui divise le bassin d'affinage 3 en cellules d'affinage amont et aval 8 et 9. Dans la forme de réalisation illustrée, la longueur de la cellule d'affinage amont 8 est supérieure à sa profondeur, et cette longueur est également supérieure à la largeur de la cellule d'affinage amont 8.
A l'extrémité aval du bassin d'affinage 3, un rétrécissement 10 communique avec un bassin de conditionnement Il d'où du verre fondu peut être extrait et acheminé vers un dispositif de conformation de verre non représenté. Un tel dispositif de conformation de verre peut comprendre, et de préférence comprend, une chambre de flottage et/ou une machine d'étirage de verre plat. L'extrémité de sortie du bassin de conditionnement 11 représentée est en fait conçue pour mener à une chambre de flottage. Un tel dispositif de conformation peut en variante, ou en complément, prendre la forme d'une ou de plusieurs machine (s) de laminage pour la production de verre imprimé, ou de machines de moulage pour la production de bouteilles en verre ou d'autres articles en verre creux.
On notera cependant que les exigences de qualité pour du verre imprimé ou du verre creux ne sont généralement pas aussi élevées que celles pour du verre plat.
Un second seuil facultatif 12 est disposé à une courte distance en aval de la gorge 5 pouir délimiter un passage ascendant 13 au travers duquel la masse fondue pénètre dans le bassin d'affinage 3. A cette fin, le sommet du second seuil 12 est disposé à un niveau qui est plus élevé que le sommet de la gorge 5.
Le niveau de la surface de la masse fondue est représenté dans la figure 2 par la ligne 14. Un flotteur 15 est disposé à l'extrémité aval du compartiment d'affinage 4 dans l'entrée du rétrécissement 10.
Dans les figures 3 et 4, on alloue aux parties qui sont également représentées dans les figures l et 2 les mêmes références numériques. Les figures 3 et 4 mon-
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trent également de quelle manière la paroi 6 sépare les atmosphères contenues par les superstructures 16 et 17 respectivement des compartiments de fusion et d'affinage 1 et 4. On représente également le brûleur d'extrémité aval 18 pour chaque compartiment de fusion l, et trois brûleurs transversaux 19, 20,21 dans chaque compartiment d'affinage 4, dont celui en aval, 21, est disposé au-dessus du seuil transversal 7.
Ces brûleurs 19, 20,21 sont disposés et ajustés de manière à maintenir un point chaud représenté par les flèches 22 dans la cellule amont 8 du bassin d'affinage 3 qui est en amont du seuil transversal 7, mais plus près de ce seuil que de la paroi 6.
Dans la forme de réalisation illustrée aux figures l, 2 et 3, la sole 23 du bassin de fusion 1 est au même niveau que la sole 24 de la cellule amont 8 du bassin d'affinage 3, en amont du seuil transversal 7. Ce niveau est légèrement plus élevé, par exemple d'environ 0, 3m, que le niveau de la sole 25 du bassin d'affinage 3 en aval de ce seuil transversal 7 qui continue à former la sole du rétrécissement 10 et de la zone de conditionnement-11.
En cours de fonctionnement de la forme de réalisation représentée à la figure 3, il se produira un écoulement direct de matière fondue au travers de la gorge 5 et vers le haut dans le passage ascendant 13. En raison de la configuration de ce passage ascendant, il ne peut y avoir substantiellement aucun courant de retour depuis le bassin d'affinage 3 dans le bassin de fusion 2, pourvu que le bassin d'affinage soit maintenu à une température plus élevée que celle du bassin de fusion, de sorte que la masse fondue dans le bassin d'affinage soit moins dense que celle qui y pénètre. La matière fondue s'écoulant dans le passage ascendant 13 s'écoulera au-dessus du second seuil 12 sous forme d'un courant sous la surface parce qu'il est plus froid que la matière fondue qui a été exposée antérieurement aux brûleurs 19 à 21.
Elle formera également pour cette raison un courant descendant du côté aval de ce second seuil 12 alimentant un courant direct de
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masse fondue dans la cellule d'affinage amont 8 entre les deux seuils, menant vers le point chaud 22. Parce que la masse fondue à cet endroit est à sa température la plus élevée et est la moins dense, elle formera un courant ascendant qui s'écoulera dans toutes les directions à la surface de la masse fondue. Une partie de cet écoulement superficiel sera constituée par des courants superficiels de retour retournant vers la paroi 6. L'angle sous-tendu par la paroi 6 au point chaud 22 sera nettement plus petit si la distance entre eux est plus grande.
Il en résulte que les courants superficiels de retour retournant vers la paroi dans la forme de réalisation illustrée peuvent avoir une composante suffisante dans la direction longitudinale du four pour confiner contre la paroi toutes les bulles qui montent à la surface de la masse fondue dans la cellule d'affinage 8 en amont du point chaud. Les courants superficiels de retour s'écoulant vers la paroi se refroidiront lentement au contact de cette paroi et/ou au contact de matière fondue pénétrant dans la cellule d'affinage amont, provenant du bassin de fusion. Pour cette raison, ils descendront pour rejoinre de la masse fondue fraîchement introduite et ils dévaleront le second seuil 12 pour revenir le long de la sole 24 vers le point chaud 22.
Des courant superficiels s'écoulant vers l'aval depuis le point chaud 22 s'écouleront par-dessus le seuil transversal 7 dans la cellule aval 9 du compartiment d'affinage 4 et, de là, au travers du rétrécissement 10 vers le bassin de conditionnement 11. Dans le bassin de conditionnement 11 (non représenté dans la figure 3), de la matière fondue entrant en contact avec les parois latérales et d'extrémités se refroidira également pour former des courants descendants. Ceux-ci alimenteront des courants de fond de retour s'écoulant le long de la sole 25.
Le retour de ces courants dans le bassin d'affinage sera limité par la présence du rétrécissement 10, mais néanmoins, il y aura une certaine quantité de matière fondue de ces courants qui formera un courant ascendant du côté aval du
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seuil transversal 7 qui s'écoulera par-dessus ce seuil et descendra alimenter la base du point chaud 22 depuis l'extrémité aval. La présence de courant de retour pardessus le seuil génère un courant superficiel direct très peu profond par-dessus le seuil de sorte que la matière fondue dans ce courant direct est bien exposée à la chaleur issue du brûleur aval 21 au-dessus du seuil 7. Ce système de courants favorise un bon mélange et un bon affinage de la matière fondue dans le bassin d'affinage.
Dans le cas où le second seuil facultatif 12 est absent, la matière fondue provenant de la gorge 5 tendra à s'écouler sous la forme d'un courant direct de fond dirigé vers la base du point chaud 22. A nouveau, des courants superficiels de retour seront générés et maintenus, mais puisque ces courants de retour ne seront pas gênés par la présence du second seuil, ils peuvent descendre vers la base de la paroi et rejoindre ensuite le courant de fond direct alimentant la base du point chaud. Dans ce cas, il pourrait y avoir un léger courant de retour au travers de la gorge.
Avec la présence du second seuil 12, la sole 24 de la cellule d'affinage amont8 tendra à être plus chaude que lorsque ce seuil manque. Ceci conduira évidemment à une érosion plus rapide de la sole 24, même à un point tel que sa durée de vie peut s'en trouver abrégée de manière inacceptable. Il peut ne pas être toujours possible de compenser cela de manière appropriée en réduisant le chauffage de la cellule d'affinage amont 8, compte tenu des températures nécessaires à un dégazage adéquat de la masse fondue. Une des formes de compensation serait de réaliser la sole 24 en une matière réfractaire de qualité plus élevée que celle requise si le second seuil n'était pas présent. Une autre forme de compensation serait d'abaisser le niveau de la sole 24 de la cellule d'affinage amont 8, par exemple jusqu'au niveau de la sole 25 de la cellule d'affinage aval 9.
Le supplément de profondeur de la masse fondue dans la cellule d'affinage amont 8
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aurait ainsi un effet de protection accrue de la sole 24 contre le rayonnement calorifique provenant des brûleurs 19 à 21.
Dans la forme de réalisation de la figure 4, la sole 23 du bassin de fusion 2 est en pente descendante à son extrémité aval, ainsi qu'on le représente en 26, pour former une gorge surbaissée 5, en dessous du niveau de la sole 24 de la cellule d'affinage amont 8. La sole 27 de la gorge est connectée à la sole 24 de la cellule d'affinage amont par une paroi 28 qui, avec la paroi 6, délimite un passage ascendant 13 permettant à la matière fondue de pénétrer dans le bassin d'affinage, au départ du bassin de fusion.
Un seuil 29 est disposé dans le bassin de fusion 2 à la jonction entre les portions horizontale et descendante 23 et 26 de la sole du bassin pour faciliter un courant ascendant de matière fondue dans le bassin de fusion 2 et de ce fait empêcher tout courant direct de fond vers l'avant de matière partiellement fondue depuis le bassin de fusion vers la gorge. Dans cette forme de réalisation, la configuration du courant aval dans le voisinage immédiat de la gorge est très similaire à celle de la forme de réalisation de la figure 3 sans le second seuil facultatif. Il faut noter cependant qu'il y aura très peu, s'il y en a, de possibilité que du verre forme un courant de retour retournant au travers de la gorge depuis le bassin d'affinage.
Il faut aussi noter qu'un tel second seuil pourrait être présent dans la forme de réalisation de la figure 4, si on le désire, par exemple audessus de la paroi d'extrémité 28 de la gorge.
Dans la forme de réalisation de la figure 4, les soles 24,25 des cellules d'affinage amont et aval 8,9 sont au même niveau, un niveau qui est plus bas, par exemple de 30cm, que le niveau de la portion horizontale 23 de la sole du bassin de fusion.
Une forme de réalisation pratique spécifique d'un four à bassin pour la fusion continue de verre selon les fiqures 1 à 3 Dour la production de verre à raison de 50
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tonnes par jour a les dimensions suivantes.
Largeur du bassin de fusion 2 4, Om Largeur de la gorge 5 0, 7m Largeur du bassin d'affinage 3 4, Om Largeur du rétrécissement 10 l, 2m Largeur du bassin de conditionnement 11 3,6m Profondeur du bassin de fusion 2 0, 9m Hauteur de la gorge 5 0, 3m Profondeur de la cellule d'affinage amont 8 O, 9m Profondeur de la cellule d'affinage aval 9 1,2m Profondeur du rétrécissement 10 1, 2m Profondeur du bassin de conditionnement 11 1, 2m Profondeur du verre au-dessus du seuil transversal 7 0, 3m Profondeur du verre au-dessus du second seuil 12 0,3m Longueur du bassin de fusion 2 4,5m Longueur de la gorge 5 l, 2m Longueur occupée par le passage 13 0, 6m Longueur occupée par le seuil transversal 7 0,
6m Longueur entre les seuils de la cellule amont 8 3, 5m Longueur occupée par le second seuil 12 0, 6m Longueur de la cellule d'affinage aval 9 4, Om Longueur du rétrécissement 10 3, Om Longueur du bassin de conditionnement 11 6, Om
Pour la production de verre sodo-calcique de composition ordinaire fortement affiné, un tel four peut opérer avec une température maximum de la masse fondue dans le bassin de fusion d'environ 1375 C (la température 2,33) tandis que la température maximum de la masse fondue dans le bassin d'affinage est environ 1475 C (la température 2,0).
Dans la forme de réalisation illustrée dans les figures 5 et 6, le compartiment de fusion l est du type à flamme en U, dans lequel des colliers de brûleurs tels que 30 dans disposés dans le pignon d'enfournement 31. Plusieurs électrodes 32 sont immergées dans la masse fondue du bassin de fusion 2 pour fournir de l'énergie calorifique supplémentaire pour fondre la charge. La sole 23 du
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bassin de fusion 2 et la sole 24 de la cellule d'affinage amont 8 sont au même niveau, de sorte que la matière fondue pénètre dans cette cellule d'affinage par une gorge droite 5. La sole 25 de la cellule d'affinage aval 9, le rétrécissement 10 et le bassin de conditionnement 11 sont également au même niveau.
Le compartiment d'affinage 4 est chauffé transversalement au moyen de trois colliers de brûleur 19, 20, 21 de chaque côté. Le collier de brûleur aval 21 représenté est disposé au-dessus du seuil transversal 7 separant les cellules d'affinage amont et aval 8 et 9. De l'énergie calorifique supplémentaire est fournie à la cellule d'affinage amont 8 au moyen d'électrodes de chauffage d'appoint 33 se projetant au travers de la sole 24 de cette cellule. Une de ces électrodes est disposée substantiellement au centre de la cellule 8, et deux autres sont disposées vers la paroi d'extrémité amont 6 du compartiment d'affinage.
L'emploi de telles électrodes de chauffage d'appoint 33 dans la cellule d'affinage amont 8 est avantageux pour favoriser une configuration souhaitable et stable des courants de convection de la masse fondue dans cette cellule.
La longueur de la cellule d'affinage amont 8, c'est-à-dire la distance entre le seuil transversal 7 et et la paroi d'extrémité amont 6, est plus grande que sa largeur, et sa largeur est à son tour plus grande que la profondeur de la masse fondue dans cette cellule. Le bassin de fusion 2 et le bassin d'affinage 3 ont la même largeur. La profondeur du verre au-dessus du seuil transversal 7 est environ un quart de la profondeur totale du verre dans le four.
Du verre fondu affiné quittant la cellule d'affinage aval 9 passe en dessous d'un flotteur 15 pour pénétrer dans le rétrécissement 10 et, de là, s'écouler dans le bassin de conditionnement 11 vers l'extrémité de sortie du four, ici représentée sous forme d'une lèvre de coulée ou d'un déversoir 34 pour fournir du verre fondu à une
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lamineuse ou à une chambre de flottage (non représenté).
Une forme de réalisation spécifique d'un four à bassin de fusion continue de verre selon les figures 5 et 6 pour la production de verre à raison de 250 tonnes par jour a un bassin de fusion 2 de 89m2 (8,5m x 10, 5m) de superficie, un bassin d'affinage 3 de 148m2 (8, 5m x 17, 4m) de superficie, et un bassin de conditionnement 11 de 120m2 de superficie.
Dans le four de la figure 7, le compartiment de fusion l est à flammes transversales, et des électrodes 32 se projettent au travers de la sole 23 pour fournir de l'énergie supplémentaire pour fondre le mélange vitrifiable. Le niveau de la sole 23 du bassin de fusion est abaissé à son extrémité aval, de sorte que la gorge 5 est en dessous du niveau de la sole du bassin de fusion. La sole 24 de la cellule d'affinage amont 8 est au niveau de la sole de la gorge, de même que la sole 25 de la cellule d'affinage aval et la sole du rétrécissement 10 et du bassin de conditionnement 11.
Le compartiment d'affinage 4 du four de la figure 7 est de conception très similaire à celui représenté aux figures 5 et 6, à l'exception des emplacements des électrodes 33 de chauffage d'appoint dans la cellule d'affinage amont. Dans la figure 7, il y a une rangée de quatre électrodes verticales 33 disposées plus près du seuil 7 que de la paroi d'extrémité amont 6. Les électrodes 33 peuvent par exemple être disposées substantiellement le long de la ligne neutre de la cellule 8, c'est-àdire la ligne transversale passant au travers du point chaud (cfr 22 dans les figures 3 et 4). L'emploi de telles électrodes favorise un mouvement ascendant de matière fondue au point chaud et donne une meilleure définition de, ou redéfinit, l'emplacement du point chaud, ce qui favorise un bon mélange et un bon affinage de la masse fondue.
En quittant le bassin d'affinage 3, la matière fondue pénètre dans le rétrécissement 10 en passant en
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dessous d'un pont 35 qui est séparé de la surface de la matière fondue, et passe ensuite dans le bassin de conditionnement 11 d'où elle peut alimenter tout dispositif de formage souhaité.
La longueur de la cellule d'affinage amont 8, c'est-à-dire la distance entre le seuil transversal 7 et et la paroi d'extrémité amont 6, est plus grande que sa largeur, et sa largeur est à son tour plus grande que la profondeur de la masse fondue dans cette cellule. Le bassin de fusion 2 et le bassin d'affinage 3 ont la même largeur. La profondeur du verre au-dessus du seuil transversal 7 est environ deux cinquièmes de la profondeur totale du verre dans la cellule d'affinage amont 8.
Une forme de réalisation spécifique d'un four à bassin de fusion continue de verre selon la figure 7 pour la production de verre à raison de 500 tonnes par jour a un bassin de fusion 2 de 141m2 (lOm x 14, lm) de superficie, un bassin d'affinage 3 de 234m2 (lOm x 23,4m) de superficie, et un bassin de conditionnement 11 de 160m2 de superficie.
Dans la forme de réalisation des figures 8 et 9, la conception du compartiment de fusion l est substantiellement telle que celle décrite en se référant aux figures l et 2. La sole de la totalité du four est au même niveau et la matière fondue pénètre dans le compartiment d'affinage 4 au travers d'une gorge droite 5.
Le compartiment d'affinage 4 est de conception très similaire à celui représenté aux figures 5 et 6, les différences principales résidant dans la disposition des électodes 33 de chauffage d'appoint et dans la présence d'injecteurs de gaz 36 dans la cellule d'affinage amont.
Le long de la ligne neutre de cette cellule, une rangée de trois injecteurs de gaz 36 se projette vers le haut au travers de la sole 24. L'injecteur central 36 est disposé dans la zone du point chaud. Des paires espacées verticalement 33a, 33b d'électrodes de chauffage d'appoint pénètrent dans la masse fondue de la cellule d'affinage 8 à
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travers ses parois latérales. De chaque côté de la cellule d'affinage, une paire 33a d'électrodes de chauffage d'appoint est disposée légèrement en amont de la ligne neutre, et l'autre paire 33b est disposée légèrement en aval de cette ligne. Cette disposition des injecteurs de gaz et des électrodes de chauffage d'appoint est très avantageuse pour obtenir un point chaud bien défini et une configuration d'écoulement stable favorable à un bon mélange et un bon affinage de la masse fondue.
En variante, les paires aval d'électrodes de chauffage d'appoint 33b sont omises, et dans une autre variante, des paires supplémentaires d'électrodes de chauffage d'appoint sont disposées près des positions indiquées en 33a. Ces dispositions sont également très avantageuses pour obtenir un bon affinage et un bon mélange de la masse fondue.
En quittantle bassin d'affinage 3, la masse fondue pénètre dans un rétrécissement qui est relativement plus étroit que les rétrécissements des formes de réalisation précédemment décrites. De ce fait, il n'y a pas de flotteur 15 ou de pont 35 à l'entrée du rétrécissement 10 de cette forme de réalisation. Depuis le rétrécissement 10, la matière fondue pénètre dans un bassin de conditionnement 11 pourvu de deux orifices de sortie destinés à alimenter deux machines de formage de verre, par exemple des machines d'étirage.
Une forme de réalisation spécifique d'un four à bassin de fusion continue de verre selon les figures 8 et 9 pour la production de verre à raison de 100 tonnes par jour a un bassin de fusion 2 de 36m2 (6m x 6m) de superficie et un bassin d'affinage 3 de 59m2 (6m x 9,8m) de superficie.
Les figures 10 et 11 illustrent une forme de réalisation d'un four à bassin de fusion continue de verre qui est particulièrement appropriée à la fabrication de quantités assez importantes de verre, par exemple 600 tonnes par jour. La totalité de la sole du four est au
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même niveau. Le compartiment de fusion l est de conception similaire à celle décrite en se référant aux figures l et 2, et la matière fondue passe du bassin de fusion 2 dans le bassin d'affinage 3 via une gorge droite 5 qui est relativement plus large que les gorges 5 des formes de réalisation précédemment décrites. Le bassin d'affinage 3 est plus large que le bassin de fusion 2.
Le compartiment d'affinage 4 est à flammes transversales et, en raison de sa capacité très élevée, il est pourvu de quatre colliers de brûleur de chaque côté. Le collier de brûleur aval 21 est disposé de manière à chauffer de la matière fondue en aval du seuil transversal 7, de même que de la matière fondue s'écoulant au-dessus de ce seuil. Le seuil 7 occupe environ deux tiers de la profondeur totale de la masse fondue et il est disposé à une distance de la paroi d'extrémité amont 6 du bassin d'affinage qui est entre environ le double de la profondeur de la masse fondue et approximativement les cing sixièmes de la largeur du bassin d'affinage.
Une rangée de quatre injecteurs à gaz 36 est disposée le long de la ligne neutre de la cellule d'affinage amont 8. Une rangée en quinconce de trois électrodes de chauffage d'appoint 33 se projette vers le haut au travers de la sole de cette cellule à un endroit proche, mais en amont, de la ligne neutre. Une seconde rangée d'électrodes de chauffage d'appoint est de préférence disposée en amont de la première. Si on le désire, cette seconde rangée d'électrodes de chauffage d'appoint peut être disposée en aval de la ligne neutre.
Une forme de réalisation spécifique d'un four à bassin de fusion continue de verre selon les figures 10 et 11 pour la production de verre à raison de 600 tonnes par jour a un bassin de fusion 2 de 150m2 de superficie, un bassin d'affinage 3 qui est également de 150m2 de superficie, et un bassin de conditionnement 11 de 160m2 de superficie.
Les figures 12 et 13 illustrent une forme de
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réalisation d'un four à bassin de fusion continue de verre selon la présente invention.
Dans le compartiment de fusion 1, le mélange virtifiable est fondu en continu au moyen de brûleurs latéraux 118 dont les flammes sont forcées de lécher la surface de la matière contenue dans le bassin en raison d'une portion surbaissée 116 de la superstructure du bassin de fusion. Le combustible alimentant les brüleurs peut être du mazout ou du gaz. Les flammes et les fumées sont ensuite extraites au moyen d'une cheminée 117.
L'écoulement de matière fondue depuis le bassin de fusion 2 vers le bassin d'affinage 3 est contrôlé par un seuil 29 dans le bassin de fusion et une gorge étroite surbaissée 5 ainsi qu'on le décrit en se référant à la figure 4. La sole 23 du bassin de fusion est au même niveau que les soles des autres compartiments du four.
Dans le compartiment d'affinage, des brûleurs latéraux 119,120, 121 travaillant en continu sont disposés de chaque côté, et les fumées et les flammes sont extraites du compartiment d'affinage par une cheminée 122. Il convient d'utiliser des brûleurs à gaz dans le compartiment d'affinage. La paroi d'extrémité amont 6 du compartiment d'affinage 4 est oblique. Le seuil transversal 7 est disposé de telle manière que la longueur moyenne de la cellule d'affinage amont soit plus grande que sa largeur. La largeur de cette cellule est à son tour plus grande que sa profondeur. Le seuil occupe environ quatre cinquièmes de la profondeur de la masse fondue.
Une rangée transversale de trois électrodes de chauffage d'appoint 33 se projette vers le haut au travers de la sole de la cellule 8 à la ligne neutre. Une seconde rangée d'électrodes de chauffage d'appoint peut être disposée en amont de la première, si on le désire.
Le verre fondu affiné quittant le bassin d'affinage 3 passe par un rétrécissement 10 dans un bassin de conditionnement 11 et, de là, directement dans un puits d'étirage 123 d'une machine d'étirage horizontal de verre.
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Une forme de réalisation spécifique d'un four à bassin de fusion continue de verre selon les figures 12 et 13 pour la production de verre à raison de 50 tonnes par jour a un bassin de fusion 2 de 20m2 (4m x 5m) de superficie et un bassin d'affinage 3 de 33m2 (4m x 8,3m) de superficie.
La figure 14 illustre une autre forme de réalisation d'un four pour la production continue de verre fondu. Dans la figure 14, le compartiment de fusion est du type à cubilot, dans lequel la fusion est effectuée au moyen de plusieurs électrodes verticales 124 traversant la sole 23 du bassin de fusion 2 pour fournir de l'énergie calorifique pour fondre la matière vitrifiable 125 qui est uniformément répartie sur la surface de la matière fondue dans le bassin 2. Le bassin de fusion 2 communique avec le bassin d'affinage 3 via une gorge surbaissée 5 (cfr figure 13, quoiqu'aucun seuil ne soit disposé dans le bassin de fusion).
La conception du compartiment d'affinage 4, du rétrécissement 10 et du bassin de conditionnement est la même que dans la forme de réalisation représentée aux figures 12 et 13, quoique l'extrémité de sortie du four soit représentée comme étant pourvue d'un déversoir ou d'une lèvre de coulée 34 pour alimenter une chambre de flottage ou une machine de moulage.