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.Procédé de fabrication de verre homogène dans la cuve " @
L'invention concerne la fabrication de verre homogène dans la cuve pour des verres industriels fabriqués en série, contrairement aux verres optiques fondus en pot et pour lesquels on s'est déjà attaché depuis longtemps à obtenir l'homogénéité ou l'homogénisation.
Le moyen qui a donné les meilleurs résultats dans ce pas but, l'agitation mécanique, ne peut/être appliqué directement à l'homogénisation du verre fondu dans la cuve,. La présente invention a pour objet les moyens nouveaux par lesquels l'agita tion mécanique donne également dans les cuves les résultats qu'en cherche à obtenir.
On a constaté que dans tous les procédés entièrement automatiques, dans lesquels la forme n'est pas donnée impérati- vement, la question de fabrication de produits homogènes est identique à celle de la fourniture , à l'endroit du travail, d'un verre homogène, c'est-à-dire chimiquement et thermique - ment uniforme 9
Dans le divers procédas d'étirage, dont les princi* Baux sont les procédés Fourcault et Libbey-Owens pour le verre en planches...,.
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en planches, et le procédé Canner pour le verre tubulaire, aussi bien qe dans l'alimentation continue de machines à verre creux telles que les.feeders ", on a cherché jusqu'ici .principalement,
par deux moyens différents à éliminer les défauts constatés, c'est-à
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dire le manque thomogénéitél,>
1) Par un recuit ultérieur dans des chambres de repos parfois très grandes, presque toujours par un chauffage ultérieur.
2)En écartant au moyen d'agents de retenue le verre qui n'est pas chimiquement et thermiquement homogène,,
Toutefois, une de ces deux mesures n'est @ radicale, soit qu'elles ne cherchent pas à empêcher le défaut de se produire, soit qu'elles ne puissent le combattre que par des moyens insuffisants. En outre elles ont de graves inconvé- nients.
Le chauffage ultérieur favorise particulièrement les phénomènes de dévitrification, car le maximum de capacité de cristallisation est inférieur dans la température au maximum de vitesse de croissance. C'est ainsi qu'un verre qui a été redroidi ? dans cette deuxième z8ne critique,-où règne une forte formation de germes,présente des phénomènes de dévitrification facilement visibles lorsqu'il est chauffé de nouveau.
En outre, au point de vue physique, la tentative d'homogénisation thermique par le chauffage doit être considé- rée comme étant extrêmement insuffisante. En effet, il n'est pratiquement possible d'apporter la chaleur que d'un coté, c'est à-dite à la surface du bain. Pour des raisons inhérentes au poicb spécifique et en partie aussi à cause de la construction de la cuve, les parties les plus chaudes flottent précisément à la surface. Le chauffage ultérieur atteint donc justement ces par- ties en premier lieu, ce qui augmente encore le manque d'homogé@ néité thermique.
Le moyen consistant à laisser reposer le verre a
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pu} .tout au plus produire un équilibre thermique entré les différentes parties du verre à condition qu'on fasse en sorte que la chaleur ne soit pas apportée ou évacuée de façon non uniforme en ce qui concerne sa répartition dans 1'espace,.
Ce moyen est efficace dans un pot, mais dans la cuve à fonction- nement continu l'écoulement du verre produit par les prélèvement continuels s'oppose à une pareille efficacité.
Quant à l'homogénisation chimique, ce moyen, le repos du verre, ne saurait la produire en aucune façon.
La tentative consistant à empêcher par un filtrage quelcon- que le verre chimiquement et physiquement non homogène de sortir par l'ouverture de travail ou de passer dans une autre partie de la cuve, est une mesure tout aussi insuffisante. Parmi les moyens de ce genre utilisés jusqu'ici et ayant eu tout au moins en par- tie ce résultat qu'on a réussi après des années d'essais à pou- voir travailler en somme avec les machines, on peut citer : l'écoulement dans les cuves à col, les arrêts à flotteur et les arrêts de toute sorte en avant des ouvertures de sortie. Par un prélèvement à une certaine profondeur on cherche à retenir au moins une partie des impuretés qui sont souvent plus légères. Si elles s'accumulent cependant par trop à la longue, on procède àun nettoyage général, par exemple par écumage, refonte, rinçage.
Ces deux derniers moyens entrâinent des arrêts graves dans le fonctionnement continu.
Dans des cas isolés on utilisé;, encore un autre moyen bien connu, la "bulvérisation", dans laquelle leverre chauffé de façon à être rendu plus fluide est grossièrement mélangé mécaniquement par des bulles de vapeur d'eau. Tout le verré de la cuve est aini-
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si grossièrement- bouf versé et le cas échéant traversé encore une fois par des bulles et il faut le refondre à une haute tempé- rature et l'épurer. Ceci représente donc également une grave inte p ruption dans le service continu.
Enfin...
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Enfin on cherche aussi à stabiliser en dérangeant le moins possible les causes d'équilibre. l'état d'instabi- lité de l'écoulement des masses de verre actives sur les niasses de verre inactives et inertes, en effectuant des charges et des prélèvements aussi réguliers que possible.
Le procédé qui va être décrit est basé sur la dé- couverte fondamentale qu'il est également nécessaire de soumettr le verre en cuve à une homogénisation mécanique radicale par une agitation pour qu'il atteigne le degré nécessaire d'homo- généité thermique et chimique et à,cet effet on bombine le mo- yen connu de l'agitation mécanique avec un mode de construc- tion nouveau de la cuve permettant d'homogéniser le verre dans toute la masse utilisée et de le conserver dans cet état jus- qu'au moment de l'utilisation.
Pour obtenir le premier résultat, on effectue l'opération d'agitation dans une petite chambre séparée de forme telle que toute la quantité de verre utilisée soit obli- gée de la traverser dans un sens déterminé. Il n'y a donc au@un courant ni aucune quantité de verre qui ne soient pas remuée, et chaque quantité est-soumise à cette opération à peu près simultanément, c'est à aire au même "âge*.
On obtient le deuxième résultat, c'est à dire la conservation du verre homogène, en plaçant la chambre-d'ho- mogénisation dont il vient d'être question à l'endroit, voulu, c'est à dire à If endroit où le verre présente encore tout juste, au cours da sa formation, à une température allant généralement en baissant, le degré de fluidité nécessaire (autant que possi- ble sans chauffage ultérieure permettant encore d'obtenir dans un temps pratiquement utilisable une diffusion @ des plus petites particules en vue de l'homogénisation.
La chambre d'homogénisation doit donc se trouver
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trouver aussi près que possible du poçnt de prélèvementdé la machine, de façon que le verre puisse être amené le plus rapi- dement possible après l'homogénisation à l'état visqueux de travail qui empêche la déshomogénisation par des courants de convection, les altérations chimies, etc.,.
Le mode de construction de la cuve combiné avec cet agitateur mécanique se caractérise donc précisément par l'absence de la cuve de repos généralement utilisée jusqu'il et appelée aussi cuve de travail (working tank, refining tank).
La chambre d'homogénisation peut être montée à part devant cha- que ouverture de travail, ou bien on peut utiliser une chambre individuelle de ce genre pour une cuve, la distribution aux machines, le cas échéant, multiples qui effectuent le travail se faisant à partir de l'orifice de sortie de cette chambre.
L"agitation mécanique peut se faire aussi bien par une que par plusieurs unités d'agitateur. Dans tous ,les cas, il faut que les chemins agitateurs puissent agir dans toutes les parties de la chambre d'homogénisation. Il faut remarquer à ce sujet que par son déplacement du verre suivant son volume l'agitateur exerce aussi en dehors de son chemin d'action pro- promeut dit et dans le voisinage immédiat de celui-ci une cer- taine action qui est une sorte de "massage". Cette action est par elle même d'autant plus grande que le rapport entre le volume de l'agitateur et celui de la chambre d'homogénisation est lui- même plus grand.
La chambre d'agitation sera de préférence aussi petite que possible et tout juste assez grande pour que le verre soit agité assez longtemps à la température voulue et en tenant compte de la quantité traitée au moment envisagé.
, Si;l'on suppose que la température moyenne d'agi- tation se trouve à peu près au milieu entre la température d'épu- ration et la température de travail, on peut considérer qu'une agitation
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agitation d'une à deux heures est parfaitement suffisante.
En ce qui concerne son orifice d'entrée et son orifice de sortie, la chambre d'homogénisation doit être cons- truite de façon que le verre chaud entrant arrive autant que possible par le haut et soit autant que possible extrait en bas sous forme de verre plus froid après l'agitation. On évite ainsi que le verre chaud entrant noremonte insuffisamment homogénisé en formant un courant de convection et en passant près de l'a- gitateur.
On peut toutefoisprocéder aussi en sens inverse en, faisant en sor- te, par un isolement suffisant de la chambre d'homogénisation, que le verre ne subisse en traversant cette chambre aucune perte de chaleur telle que cette perte suffise ppur former des courants de convection.
Le procédé de fusion de verre homogène en cuve ainsi carac- térisé, et consistant à faire passer le verre épuré par un cou- rant produit par les prélèvements à travers une chambre relati- vement étroite soumise à l'action d'agitateurs mécaniques, de préf févence en descendant, et à le refroidir ensuite la plus rapide- ment possible jusqu'à la température de travail, peut encore être amélioré par des mesures appropriées et notamment par un choix judicieux du mode de construction de la cuve.
Parmi ces mesures destinées à diminuer les courants désor- donnés horizontaux et verticaux, on propose de diminuer la profon- deur du verre et de la réduire au minimum. On s'efforcera, en outre, dê supprimer les risques de courants désordonnés qui mélan- gent de nouveau le verre déjà mûr avec du verre non encore mû, en subdivisant la cuve une ou plusieurs fois, par exemple en par- tie de fusion et en partie d'épuration. Cette subdivision pourra de préférence aussi*être réalisée en ce qui concerne le foyer.
Enfin..
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Enfin des isolants appropriât empêcheront le plus possible sur les parois et au fond la formation de couches collantes constituées par du vieux verre.
Aostraction faite de ce que le verra homogénisé d'une façon si complète par le procédé qui vient d'êtredécrit n'est pratiquement pour ainsi dire pas exposé à la dévitrification qui, dans les verres industriels se produit exclusiement aux endroits non homogènes, les foyers seront en outre cons- traite autant que possible de façon que de la fusion au travail, le verre ne parcourt la succession de température que dans le sens descendant.
En plus des mesures générales indiquées dans le préambule on connait encore quelques mesures particulières concernant en partie l'agitation dans la cuge et en partie l'homogénisation, tout en différant à des points de vue essentiels du procédé proposé ici.
C'est ainsi qu'on a proposé par exemple d'agiter le mélange en fusion dans la cuve (voir gaze industry 1926, p.34 et 1922, p. 122) pour accélérer la fusion Pratiquement ceci a simplement poureffet de faciliter la montée et par suite le manque d'homo- généité, Quant à l'agitation dans la partie de la cuve où se fait l'épuration, elle est aussi sans effet avec les dimensions usi- tées jusqu'ici. Le mouvement d'agitation serait, de toute façon, ou trop grand pour donner un bon effet mécanique, ou trop petit pour atteindre suffisamment toutes les parties du verre à envisa- ger. Un agitateur traversant la cuve transversalement par un mouvement alternatif constitue notamment une mesure très impar- faite.
De toute façon, ces procédés ne tiennent pas compte du fait que pour obtenir une agitation efficace du verre en cuve, le choix de dimensions judicieuses et d'un agencement correct de la chambre dhomogénisation est d'une importance capitale.
On a
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On a égalaient cherché à prendre dans les appareils d'alimentation en verre des mesures destinées à améliorer les conditions de viscosité à l'orifice de sortie et de travail en comprenant les irrégularités thermiques du chauffage et du refroi- dissement en faisant tourner lentement une petite quantité de verre ( brevet anglais 202610 (W.I.Miller) Glass Techn. 8 228 et Brevet anglais 218888 (Pratt Rankin) Glass Techn. 9.71) immédiatement avant le travail, mais à la température de travail (haùte viscosité).Même s'il était possible d'obtenir ainsi une homogénisation thermique, il est impossible d'obtenir par une pareille mesure l'homogénisation chimique qui est beaucoup plus importante.
Revendications.
1 - Procédé de fabrication de verre homogène en cuve, carac- térisé en ce qu'on fait passer le verre au sortir des chambres de fusion et d'épuration à haute température à travers une chambre particulière dans laquelle il est soumis à une agitation mécanique la capacité de cette chambre d'homogénisation n'étant pas plus grande qu'un cinquième de la quantité journalière traitée dans la cuve en service continu, le verre étant amené immédiatement après l'homogénisation le plus rapidement possible à landroit du travail et en même temps refroiditsuffiamment.
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