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Procédé et appareil perfectionné pour la fabrication d'objets en verre creux et scellés.
La présente invention est relative à des perfection- nements apportés aux procédés et appareils destinés à la pro- duction commerciale d'objets en verre creux scellés, comme par exemple, les blocs de construction, les panneaux de doubles fenêtres, et autres articles analogues.
Jusqu'à présent, les articles en verre creux, et en particulier les.blocs,ont généralement été établis en formant des parties complémentaires, comme par exemple deux moitiés, présentant des ailes périphériques dont les portions de contact étaient chauffées jusqu'à la température de fusion, et pressées l'une contre Vautre pour former un bloc creux, ou bien encore les parties complémentaires étaient cimentées ou soudées ensem- ble.
Ces procédés prêtent à différentes critiques, visant en
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particulier la création d'une pression trop élevée ou trop basse dans le bloc, la condensation d'humidité à l'intérieur du bloc, la détérioration des surfaces de verre à l'intérieur du bloc, due à la corrosion de ces surfaces par le ou les gaz occlus dans le bloc lorsque celui-ci est scellé,les pertes importantes par déchets provoquées par des cassures dans la zo- ne de jonction des deux parties sous l'effet de l'expansion des gaz enfermés dans les blocs durant leur scellement, et les difficultés de production rapide d'articles d'une haute qua- lité uniforme.
L'objet général de la présente invention est de sur- monter les difficultés ci-dessus énumérées, et d'autres dif- ficultés encore des types connus d'objets en verre creux, en particulier des blocs de construction.
Le procédé et l'appareil faisant l'objet de la pré- sente invention permettent de produire un élément de construc- tion en verre creux dont l'intérieur est rempli d'un gaz non aqueux possédant une capacité thermique moléculaire non infé- rieure à huit environ, ce gaz ne se condensant pas à l'intérieur du bloc à une température supérieure à environ moins 25 C, ce gaz se trouvant à une pression inférieure à une pression absolue désirée. Le gaz est introduit dans l'élément de verre creux au cours de la fabrication de celui-ci. Généralement, les parties de verre complémentaires qui sont destinées à être assemblées pour former un élément creux sont tout d'abord conformées par exemple par pression. Certaines portions de ces parties sont alors chauffées de manière à les ramollir, et elles sont alors assemblées pour former un élément creux.
Après avoir chauffé les parties qui sont destinées à être réu- nies, et avant de les presser pour les assembler, la quantité désirée de gaz est introduite entre ces parties. Ceci peut être effectué en utilisant un appareil d'assemblage automati- que, et en plaçant l'appreil tout entier dans une enceinte
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appropriée qui est remplie du gaz, puis en introduisant les parties de verre dans l'enceinte et en éloignant les articles terminés hors de cette enceinte au moyen d'un mécanisme auto- matique, et par l'intermédiaire d'ouvertures convenablement commandées.
Au lieu d'enfermer l'appareil tout entier dans une enceinte, le gaz peut être amené entre les parties,antérieure- ment à leur jonction, en plaçant un écran autour de ces par- ties, puis en faisant arriver le gaz dans l'écran, en une quan- tité telle que quand les parties sont assemblées, la quantité désirée de gaz est enfermée dans les articles. Le mode préféré d'introduction du gaz à l'intérieur des éléments creux consis- te à l'amener sous forme solide ou liquide entre les parties, après le chauffage et antérieurement à l'assemblage de celles- ci.
Une quantité désirée de gaz, sous forme solide ou liquide, peut être placée dans la partie inférieure des deux moitiés complémentaires, dont la chaleur volatilise rapidement le li- quide ou le solide qui, sous forme gazeuse, introduit une quan. tité subtantielle de gaz à l'intérieur des parties, et souvent balaye et élimine tous les autres gaz, et l'humidité. En con- trôlant le temps qui s'écoule entre le dép8t de la matière soli- de ou liquide dans la partie inférieure, et l'instant de l'as- semblage fimal des parties, il est possible de contrôler la pression du gaz à l'intérieur de l'élément terminé.
En amenant les parties complémentaires à proximité immédiate l'une de l'autre antérieurement à leur assemblage, les gaz et vapeurs autres que le gaz particulier désiré sont entraînés dans une importante proportion jusqu'à l'extérieur de l'article.
Un< appareil pour la mise en pratique du procédé, et pour la production d'éléments de construction du genre décrit comprend des moyens pour supporter des parties de verre complé- mentaires devant être assemblées, des moyens pour chauffer les
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portions de ces parties à assembler, des moyens pour faire arriver un gaz de nature désirée entre les parties, et des moyens pour presser l'une contre l'autre les portions @hauf- fées des dites parties, de manière à former un élément de cons- truction en verre creux, ces derniers moyens fonctionnant sous un réglage prédéterminé quand les parties se trouvent très voisines l'une de l'autre, grâce à quoi la quantité désirée de gaz est emprisonnée à l'intérieur de l'élément.
L'appareil comprend de préférence des moyens pour introduire une quantité désirée de gaz sous forme liquide ou solide dans la partie inférieure des deux moitiés complémentaires de l'article en verre,et comprend de préférence un écran calorifuge destiné à environner les parties à assembler et à faire arriver un gaz de la nature désirée à l'intérieur de cet écran.
L'invention sera mieux comprise en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une vue schématique en plan montrant une forme de réalisation d'un appareil construit conformément à l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe verticale passant par la ligne 2-2 de la figure 1, et montrant certains détails de l'appareil.
La figure 3 est une vue en coupe verticale du méca- nisme d'introduction du gaz à l'état solide.
La figure 4 est une vue analogue à la figure 3 , montrant l'appareil permettant l'introduction du gaz sous forme liquide jusque dans les parties complémentaires à assena bler.
La figure 5 est un gra#ique montrant les propriétés de gaz susceptibles d'être utilisés dans la mise en pràtique de l'invention.
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L'invention permet de produire des articles en verre creux scellés, et des articles comprenant des parois de verre, indépendamment des dimensions, du poids, de la forme et de la destination des articles particuliers fabriqués. Toutefois, l'invention est spécialement applicable à la production de blocs de construction en verre creux scellés, et c'est pourquoi la dite invention sera décrite et représentée dans cetteapplica- tion.
Le procédé peut être mis en pratique à l'aide d'ap- pareils de types différents, comme par exemple un simple ap- pareil à main, ou des machines automatiques du type à tourelle.
L'appareil représenté dans les dessins comprend une base 14 comportant une colonne 16 fixée au centre de celle-ci, et sup- portant des tables 18, 20, et 22. Une pluralité de paires d'or- ganes porte-ouvrage 12 est montée sur le coté inférieur de la table 18 et le coté supérieur de la table 20, comme on l'a en particulier représenté dans la figure 2, ces organes étant susceptibles de recevoir de façon libérable les parties de verre G et G' destinées à être assemblées pour former un bloc creux scellé.
Les organes 12 peuvent être de tout genre désiré, par exemple du type mécanique, mais ils sont de préférence du type pneumatique à succion, et conportent des conduits de commande 24, Les organes 12 de la table 20 ont simplement à supporter la pare tie de verre G en alignement convenable, attendu que cette par- tie G est maintenue en position par gravité, et qu'en conséquen- ce les dits organes n'ont pas à saisir positivement cette partie de verre G.
Les différentes paires d'organes 12 sont convenablement au nombre de deux, comme on l'a représenté, et elles sont pla- cées à la même distance de la colonne 16, si bien qu'un brûleur 30 monté tournant sur la colonne, par l'intermédiaire d'un col- lier 34, peut être déplacé pers et depuis sa position opérante
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par rapport à l'une quelconque des paires d'organes 12 porte- ouvrage. Le brûleur 30 peut être de tout type désiré, électri- que ou d'une autre nature, mais il est convenablement consti- tué par un brûleur à gaz susceptible de brûler un mélange de gaz et d'air ou d'oxygène, ce brûleur comportant des orifices qui peuvent être mis en alignement avec les bords des parties de verre G et G', pour chauffer ceux-ci à la température de fusion, comme on l'a représenté sur le coté droit, de la figure 2.
Le brûleur 30 est relié par un conduit 35 au collier 34, et par l'intermédiaire de celui-ci à un conduit d'alimentation 37 comportant un robinet de commande 39. La colonne 16 est percée de manière à permettre le mouvement d@oscillation du conduit. 37, au cours du déplacement du brûleur 30 entre les deux paires d'organes 12 porte-ouvrage.
Un écran isolant ou calorifuge est placé autour de chaque jeu de parties en verre, durant l'opération de jonction, écran grâce auquel les parties peuvent être maintenues à toute température d'assemblage désirée. Ces écrans peuvent recevoir beaucoup de formes, mais un type convenable d'écran est repré- senté dans le figure 2 des dessins. Celui-ci comprend une cer- taine longueur 38 de paroi en matière isolante, de toute aec- tion désirée, par exemple de section carrée, cet écran étant monté pour pouvoir coulisser dans une ouverture correspondante de la table 20, le dit écran comportant encore une portion 40 complémentaire relativement courte, fixée à la face inférieure de le table 18.
Normalement, chaque écran 36 se trouve à la po- sition inféieure ou de retrait indiquée à la droite de la figu- re 2, pendant le chauffage des parties de verre G et G' par le brûleur 30, mais ces écrans sont susceptibles d'être soulevés pour occuper la position indiquée à la gauche de la figure 2, immédiatement après que les parties de verre ont été chauffées, et que le brûleur a été écarté. L'élévation de l'écran 38 pour
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environner les parties de verre peut être obtenue au moyen de moteurs 42 à pression de fluide, montés sur la face inférieure de la table inférieure 22, et comprenant des tiges mobiles 44 qui traversent la table 22 et viennent en engagement avec la base de l'écran 38.
Quoique l'écran calorifuge ait été représenta remplis- sant la fonction de maintenir les parties de verre à une tempé- rature désirée, et de s'opposer aux pertes de chaleur jusqu'à ce que ces parties soient réunies, il a encore pour fonction additionnelle de donner naissance à une éspace clos autour des parties de verre, immédiatement après le chauffage, de sorte que du gaz de la nature désirée peut passer dans l'écran, pour le remplir ainsi que l'espace existant entre les parties de verre, au moyen d'un gaz présentant les caractéristiques dési- rées. Aonsi, quand les parties de verre sont scellées, ce gaz est occlus en quantités désirées à l'intérieur du copps creux produit.
A cet effet, on prévoit au bord supérieur de l'écran calorifuge 38, un conduit 48 présentant des orifices latéraux qui sont dirigés vers l'intérieur de l'écran.Des orifices d'évacuation 50 sont prévus dans la table 18, pour permettre la sortie contrôlée des gaz enfermés dans l'écran. Le gaz qui est introduit à l'intérieur de l'écran calorifuge, au cours de 1'assemblage des parties de verre, peut être du type de celui spécifiquement indiqué plus loin. Toutefois, l'invention cou- vre également le chauffage préalable du gaz pratiquement à la température des parties de verre antérieurement à Son intro- duction dans l'écran, de façon que l'expansion du gaz après le scellement soit supprimée dans une très large mesure, et que toute la vapeur d'eau puisse être écartée du gaz.
Beaucoup des avantages assurés gra8e à l'invention sont conservés en accom- plissant les opérations de pré-chauffage et/ou d'élimination de l'humidité hors du gaz même si d'autres gaz que ceux spéoi-
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fiquement désignes sont utilisés. Par exemple, de l'air seul exempt d'eau peut être utilisé comme gaz.
Afin d'assurer l'arrivée du gaz jusqu'au conduit 48, on relie un conduit flexible 62, par l'intermédiaire du conduit 60, à un panneau de commande 54 monté sur la base 14, et por- tant un robinet 56 convenablement marqué, destiné à commandér l'arrivée de gaz dans les conduits 60, 62 et 48. Le panneau de commande 54 porte encore d'autres robinets 56 convenablement identifiés,commandant l'arrivée de fluide sous pression jusqu' au conduit 64 relié aux moteurs à pression de fluide 42, pour soulever et abaisser l'écran 38.
Quoiqu'on ait indiqué ci-dessus que les organes in- férieurs 12 de chaque paire d'organes porte-ouvrage soient placés sur la table 20, chaque organe inférieur est effective- ment porté par une partie mobile 21 de cette table, entièrement environnée par l'écran 38 calorifuge. La partie 21 est suscep- tible de recevoir un mouvement vertical contrôlé, pour amener la pièce inférieure de verre G' depuis la position de chauffage indiquée à la droite de la figure 2 jusqu'à la position d'assem blage indiquée à la gauche de cette figure. La partie 21 de la table et l'organe inférieur 12 peuvent être déplacés vertica- lemen au moyen d'un moteur 68 à pression de fluide monté sur la face inférieure de la table 22, et comprenant une tige de Piston 70 fixée à la face inférieure de la pattie 21.
Des con- duits 72 reliés au moteur 68 à pression de fluide s'étendent jusqu'au panneau de commande 54, qui porte encore des robinets 56 identifiés destinés à permettre l'arrivée du fluide sous pression jusqu'au moteur 68.
Les parties de verre complémentaires, après qu'elles ont été chauffées, sont amenées à proximité immédiate l'une de l'autre, et à cette position un temps d'arrêt d'une durée pré- déterminée est respecté avant de presser les parties l'une
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contre 1'autre. Une paire de moteurs à air comprimé peut être utilisée pour contr8ler le mouvement de l'organe inférieur 12, de manière à obtenir cet arrêt ou retard prédéterminé, l'un des moteurs fonctionnant de manière à élever la partie G' in- férieure jusqu'à une certaine distance de la partie supérieure, et le second moteur agissant après un intervalle de temps pré- déterminer pour presser les parties de verre l'une contre l'autre.
Toutefois, dans la forme de réalisation de l'invention représentée, on obtient sensiblement le même résultat au moyen d'un unique moteur 68 à fluide sous pression, en utilisant des orifices de commande.En fait, la paroi du cylindre appartenant au moteur à fluide comprimé 68 présentedes'orifices 76, et un orifice 78, obturé de manière réglable par une vis 80,est prévu dans la table 22.
Grâce à cette disposition des organes, le moteur 68 à fluide sous pression, quand il est mis en action par l'in- termédiaire du conduit 72, soulève son piston ainsi que lor- gane inférieur 12 pour amener la partie de verre G' jusqu'à une certaine distance de la partie de verre G. L'air s'échappe du cylindre du moteur par l'intermédiaire des orifices 76, pour permettre le mouvement de la tige de piston 70 de la manière que l'on vient d'indiquer. Une fois que le piston du moteur à air a masqué les orifices 76, au cours de son déplacement vers le haut, l'air enfermé entre le piston et l'extrémité supérieure du cylindre du moteur à air retarde la poursuite du mouvement vers le haut de la partie inférieure de verre G'.
Toutefois, l'air enfermé peut s'échapper par le conduit 78, en une quantité déterminée par le réglage de la vis 80, si bien qu'après un retard prédéterminé les parties de verre sont pressées ensemble et soudées comme on l'a montré à la gauche de la figure 2. En fait,la partie de verre G'est déplacée relativement vite jusqu'à une position voisine de la partie de verre G, et elle est
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ensuite déplacée relativement lentement jusqu'à sa position finale de jonction avec la partie de verre G.
Le fonctionnement de l'appareil que l'on vient de décrire est évident en considérant la description précédente.
Toutefois, on résumera brièvement ce fonctionnement. Une paire de parties de verre complémentaires sont mises en place dans les organes 12, à la droite de la figure 2. Le brûleur 30 est alors conduit en position entre ces parties de verre, et les ailes des dites parties sont portées à une température à laquelle elles sont fortement ramollies. Le brûleur 30 est alors écarté, et l'é@ran 38 est soulevé, pour environner les .parties de verre. Du gaz est introduit à l'intérieur de l'écran 38 au moyen des conduits 60,62 et 48, en quantités prédéter- minées, ce gaz présentant les caractéristiques désirées. L'air ou autre gaz enfermé dans l'écran est évacué par l'intermédiai- re des orifices 50, de sorte que cet écran peut être rempli du gaz désiré.
Le moteur 68 à fluide sous pression est alors mis en action de manière à conduire la partie de verre inférieure G' Vers le haut, jusqu'à proximité étroite de la partie de verre G, et après un arrêt prédéterminé, contr8lé par la vis 80, les parties de verre sont pressées l'une contre l'autre et assem@ blées de manière à former un corps creux scellé.
On comprendra que quand une paire de parties de verre est chauffée d'un coté de l'appareil suivant figure 2, une autre paire de parties de verre qui ont été chauffées est en cours de scellement, de l'autre côté de cet appareil. Dès qu'une paire de parties de verre a été scellée, l'écran calorifuge 38 et l'organe inférieur 12 sont déplacés vers le bas, et le bloc creux scellé est retiré de l'organe supérieur 12, en interrom- pant la succion dans le conduit 24. Une autre paire de parties de verre est alors immédiatement introduite dans les organes 12, et le brûleur 30 est conduit jusqu'en position de chauffage,
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entre celles-ci. Il est donc évident que le fonctionnement pour- ra se poursuivre en continu, pour permettre de produire rapi- dement et efficacement des objets de verre creux scellés de la nature désirée.
Pendant l'opération de jonction, quand le moteur à fluide sous pression 68 est eoxcité pour soulever la partie in- férieure de verre G' jusqu'à proximité immédiate de la partie de verre G, les dites parties sont maintenues pendant une pério- de de temps prédéterminée sans toutefois être assemblées, de sorte qu'une quantité désirée de gaz peut être enfermée entre ces parties,lorsqu'elles sont appliquées l'une contre l'autre, après cet arrêt. Si les parties sont pressées immédiatement l'une contre l'autre, le gaz occlus dans celles-ci peut se trouver sous une pression plus forte que celle qu'on désire obtenir dans le bloc terminé.
Si, d'une autre côté, le retard est prolongé pour permettre au gaz qui se trouve entre les deux parties trèsVoisines et à haute température de se dilater com- plètement et de se raréfier, la pression de gaz à l'intérieur du bloc terminé peut être inférieure à celle qu'on voulait obtenir. Ainsi, en contr8lant la durée du retard, il est possi- ble de réaliser un@ élément de construction en verre creux, dont la pression interne'sera la plus convenable en ce qui con- cerne les usages auxquels l'article peut être destiné. Ceci présente d'autres avantages; comme par exemple la possibilité d'éliminer les ruptures qui suivent le scellement de l'objet.
En donnant à la pression qui règne dans le bloc,quand il est en usage, la valeur de la pression atmosphérique, l'épaisseur de paroi et la superficie des faces du bloc peuvent être ohoi sies pratiquement en toute liberté, sans risque d'entraîner des défauts dans les blocs, résultant de pressions négatives ou positives relativement importantes à l'intérieur du bloc.
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L'appareil que l'on vient de décrire peut être,et est de préférence placé à proximité immédiate de l'appareil desti- né à la formation des parties de verre complémentaires devant être réunies* Ainsi, les parties de verre encore chaudes,et qui viennent dêtre formées, peuvent être rapidement transpor- tées jusqu'à l'appareil d'assemblage, au moyen d'un mécanisme transporteur automatique, ou par l'opérateur, à l'aide de pin- ces ou d'une pelle. A l'appareil d'assemblage peut être égale- ment associé un dispositif destiné à recevoir les éléments creux fabriqués, et un mécanisme transporteur automatique peut être utilisé pour conduire les éléments jusqu'à ce dispositif, depuis le point de sortie de ceux-ci, ou bien l'ouvrier pourra les y transporter au moyen de pinces ou de pelle.
L'invention a été décrite en combinaison avec un écran isolant destiné à environner les parties de verre, le dit écran recevant un gaz de la nature désirée, destiné à être occlus dans les parties de verre. Un mode particulièrement avantageux d'obtenir ce résultat consiste à introduire le gaz à l'état liquide ou solide, à l'intérieur des parties de verre, avant leur assemblage, et on a prévu un appareil assurant cette fonction. Cet appareil peut être utilisé en même temps que l'écran calorifuge et son mécanisme d'arrivée de gaz associé, ou bien il pourra être employé sans l'écran, dans l'appareil que l'on décrira maintenant. De préférence toutefois le gaz est introduit sous forme liquide ou solide, à l'intérieur des par- ties de verre, en utilisant l'écran calorifuge qui supprime le mécanisme destiné à faire arriver du gaz dans l'écran.
Dans la figure 3, on a représenté un mécanisme des- tiné à introduire une quantité donnée de gaz, sous forme solide, à l'intérieur des parties de verre complémentaires devant être assemblées. On a reconnu que la dimension et la forme du bloc de gaz solide introduit étaient très importantes.
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De préférence, le gaz solide est introduit sous forme de neige ou poudre, de façon que l'importance de sa surface permette à la volatilisation du gaz de s'effectuer rapidement; Le mécanis- me représenté dans la figure 3 est susceptible de fournir du gaz solidifié sous forme d'une poudre, et comprend un cylindre fixe, de préférence calorifugé, contenant une masse 86 du gaz solidifié qui peut être introduite dans le cylindre en retirant un chapeau 88 fixé à sa partie supérieure. Un piston 90 est placé dans le cylindre 84, sur l'extrémité supérieure de la masse 86, si bien que de l'air sous pression arrivant sous le chapeau 88 par l'intermédiaire d'un conduit 92 exerce sur la masse 86 un effort continu, dirigé vers le bas.
Le cylindre 84 est pourvu d'une tubulure 94 mobile latéralement, laquelle peut être conduite à une position à laquelle elle se trouve entre les tables 18 et 20, et peut êtte éloignée de cette position, pour amener son extrémité inférieure au-dessus de la partie inférieure de verre G' et pour que,quand cette tubulure est écartée,l'écran calorifuge et les parties de verre puissent être déplacés de la manière que l'on a indiquée plus haut.
Des moyens appropriés sont prévus pour détacher une partie du gaz solidité contenu dans le cylindre, et la faire tomber par l'intermédiaire de la tubulure 94, jusque dans cha- que partie de verre G'. Ces moyens ont été représentés comme en comprenant un risque rotatif coupant 96 qui est/contact avec l'extrémité inférieure de la masse 86 et qui, par rotation, tranche une quantité prédéterminée de la masse, pour la faire tomber dans la tubulure 94. Une manivelle 98 est fixée à l'ar- bre 102 qui porte le disque 96, de sorte qu'un nombre prédéter- miné de tours de la manivelle permet de débiter la quantité désirée de gaz solidifié.
Un appareil du type représenté dans la figure 3 est supporté à chaque extrémité de la table 18, au voisinage de
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chaque paire d'organes recevant les parties de verre. On doit bien comprendre, toutefois, que d'autres mécanismes destinés à introduire du gaz solidifié à l'intérieur des parties infé- rieures de verre G' peuvent être utilisés et qu'il est également possible de faire simplement tomber à la main une quantité mesu- rée du gaz solidifié jusque dans les parties de verre.
L'appareil représenté dans la figure 4 est, de façon générale, analogue à celui montré dans la figure 3, mais il représente un mécanisme destiné à introduire du gaz sous forme liquide à l'intérieur des parties de verre, antérieurement à leur jonction. Dans le mécanisme suivant figure 4, on a désigné en 112 un réservoir contenant le gaz liquéfié, ce réservoir étant pourvu d'un conduit 114 susceptible d'être amené en posi- tion au-dessus de la partie inférieure de verre G'. Un robinet 116 monté dans ce conduit permet de contrôler l'écoulement du gaz liquéfié, et ce robinet peut être manoeuvré au moyen de la manette 118, pour régler la quantité de gaz liquéfié introduite dans la partie inférieure de verre G'.
Un réservoir 112 peut être monté au voisinage de chaque extrémité de la table 18, si bien que du gaz liquéfié peut être introduit de la manière dé- sirée juqque dans les parties inférieures de verre G'. On peut encore adopter tout autre mécanisme pour introduire le gaz liquéfié dans les parties de verre.
L'utilisation de gaz liquide et solide dont il vient d'être question présente certains avantages particuliers, et constitue une importante caractéristique de l'invention, du fait que la volatilisation rapide du liquide ou du solide balaye tout l'air, toute l'humidité, ou tous les autres gaz d'entre les parties de l'élément, immédiatement avant que ces parties soient assemblées. Cette action tend à empêcher à la fois la dégradation de la surface du verre, et son obscurcissement par condensation, quand l'élément est utilisé.
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Il est jugé préférable d'utiliser des gaz non aqueux possédant une haute capacité thermique. Dans la figure 5, on a donné un graphique indiquant les capacités thermiques moléculal@ ses res de certains gaz. Dans la figure 5,,les abscisses indiquent des degrés centigrade@ et les ordonnées des calories-gramme par C et par molécule-gramme Conformément à des données connues, 02, CO, N2, HBr, HI, HC1 et H2 ont été représentés graphique- ment comme possédant une capacité thermique moléculaire un peu inférieure à 7,à 0 C, et une capacité thermique légèrement croissante, quand la température s'élève jusqu'à 1.100 C, où la capacité thermique moléculaire est un peu supérieure à 7 1/2, L'eau, et plus particulièrement la vapeur et H2S ont été représentés graphiquement,
conformément à des données connues, comme possédant une capacité thermique moléculaire d'approxi- mativement 8 1/2 à 100 C, celle-ci augmentant progressivement jusqu'à une capacité thermique d'approximativement 10 1/3 à 1.100 C.
S'écartant nettement de la capacité thermique et de sa variation quand la température s'élève, en ce qui concer- ne l'air et la vapeur, on a tracé le comportement de certains autres gaz qui sont graphiquement identifiés par les lignes désignées en 130 et 131. Même à O C., les gaz correspondant à la ligne 130 possèdent une capacité thermique moléculaire de 7 1/2, cette capacité s'élevant àssez rapidement jusqu'à environ 12, à une température d'approximativement 1.100 C. Les gaz identifiés sur la ligne 131 présentent une capacité thermique moléculaire d'environ 8 2/3 à 0 C., cette capacité s'élevant nettement au.-dessus de 13/,à 1.100 C. Les gaz identifiés sur la ligne 13 1, et d'autres gaz de même nature, sont les mieux appropriés en ce qui concerne l'application prévue.
En parti- culier, des gaz avantageux ou intéressants du point de vue de leur capacité thermique, lorsqu'on les utilise pour remplir complètement un élément de construction creux en verre, sont
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le bioxyde de carbone, le bioxyde de soufre, le gaz ammoniac, la formaldéhyde, le disilane, le tri-fluorure de bore, le dichloréthylène, et d'autres gaz du même genre. Tout gaz possé- dant une capacité thermique moléculaire non inférieure à 8, et ne prêtant pas à objection du fait de sa nature toxique ou corrosive est satisfaisant lorsqu'il est utilisé dans les articles de verre creux du genre indiqué.
On a constaté que beaucoup des gaz dont la capacité thermique moléculaire est supérieure à 8 tombent sous la désignation de gaz polyatomiques, ce par quoi on entend) un gaz dont les molécules sont convena. de blement considérées comme se composant de plus/deux atomes.
Les gaz du genre indiqué présentent la caractéristi- que d'une chaleur spécifique élevée, qui les rend particulière- ment convenables dans les opérations de scellement de parties de verre l'une à l'autre, sans présenter de changements de volume durant le scellement ou durant la trempe des blocs ter- minés, susceptibles de les gbnfler ou déformer. Les gaz d'une capacité thermique moléculaire élevée et du genre indiqué ne se condensent pas, au-dessous de la pression atmosphérique, à des températures supérieures à environ - 25 C, ce qui corres- pond environ à la température la plus basse à laquelle les blocs qui les contiennent sont exposés en service, et en tant que gaz, ils n'exercent qu'une faible action corrosive ou au- trement nuisible sur les surfaces intérieures des éléments de verre, ou sont même inertes.
La dégradation, le blanchissement, l'écaillage et autres actions de détérioration sur les surfaces internes sont ainsi évités par l'utilisation de ces gaz,
Les gaz de haute capacité thermique moléculaire que l'on préfère sont ceux qui sont le plus aisément manipulés, les moins coûteux, et exempts de toute action corrosive ou toxique; le bioxyde de carbone est de préférence utilisé. Ce gaz est particulièrement avantageux en/raison de ses propriétés, et parce
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qu'il peut être aisément manipulé sous forme solide, afin de mettre en pratique le procédé appliqué avec l'appareil représen, té dans la figure 3.
A titre d'exemple, pour fabriquer un bloc de construction en verre creux présentant des dimensions exté- rieures égales à 20 x 20 x 10 cm., on place dans les deux moitiés de ce bloc, avant leur jonction, une quantité variant entre 4 et 12 gr. environ de bioxyde de carbone solide, et généralement une quantité égale à 8 gr., après quoi les deux moitiés sont assemblées, à une température effective moyenne intermédiaire entre 540 et 700 C., et généralement au voisi- nage de 610 C., en assurant un temps d'arrêt intermédiaire entre 1 et 5 sec. et généralement égal à environ 3 sec., pour obtenir un élément terminé dans lequel règne une pressio@ in- terne absolue égale à environ 690 mm. de mercure, à 21 C.
Certains autres des gaz présentant une capacité thermique molé culaire élevée se prêtent particulièrement bien à la manipula- tion sous la forme liquide, en utilisant l'appareil représenté dans la figure 4, ou bien les gaz pourront être utilisés à l'état gazeux, en faisant usage du conduit 48 appartenant à l'écran calorifuge 38.
On doit également noter que la conductibilité thermi- que des gaz utilisés est relativement faible, ce qui est égale- ment important pour la raison que, plus la conductibilité ther- mique des gaz est faible, meilleures sont leurs caractéristi- ques calorifuges. A 0 C., les gaz suivants présentent la con- ductibilité thermique suivante, indiquée en Kilogramme-ergs/cm2/ seconde/ C/cm d'épaisseur.
Air 2.23
Bioxyde de carbone; le37
Gaz ammoniac 2.
Bioxyde de soufre 0,768 Monoxyde de carbone 2,15
Eau 2,17
Au lieu d'introduire un gaz unique, beaucoup des avantages de l'invention sont conservés en introduisant un
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mélange de gaz du genre spécifié plus haut. De même, des ma- tières solides ou liquides peuvent être introduites dans les parties de verre avant leur assemblage, ces matières se décom- posant sous l'action de la chaleur pour dégager des gaz, ou des mélanges de gaz du genre désiré. Comme exemples de telles ma- tières, on pourra indiquer le carbamate d'ammonium, le chlorure de nitrosyle et les alkyl-amines.
C'est ainsi que le carbamate d'ammonium se décompose sous l'action de la chaleur pour former deux molécules d'ammoniac et deux molécules de bioxyde de car- bone, cette décomposition étant accompagnée d'une expansion considérable et de la formation d'un mélange de gaz de forte capacité thermique. La décomposition de la matière et l'expan- sion des gaz balaye les gaz indésirables et la vapeur d'eau hors de l'intérieur des parties de verre, comme on le compren- dra aisément.
Ce balayage de tous les gaz indésirables et de la vapeur d'eau hors de l'intérieur des parties de verre, immé- diatement avant leur jonction, par utilisation d'un gaz solide ou liquide se volatilisant rapidement, et déposé dans les par- ties de verre, constitue une partie importante de l'invention, et l'on doit bien comprendre que cette caractéristique peut être utilisée en combinaison avec des gaz autres que ceux de haute capacité thermique moléculaire, comme par exemple, l'oxy- gène, l'azote ou l'air liquide. En effet, le balayage de toute l'humidité,des produits de combustion et d'autres gaz, et le remplissage des parties de verre par de l'azote assurera seul l'obtention d'un élément de verre terminé non soumis à des dégradations ou condensations sur sa surface intérieure.
Dans toute la description, les objets de verre creux sont désignés et définis comme étant remplis de certains gaz.
Par cette expression " remplis" on entend que l'élément con- tient une quantité suffisante de gaz pour assurer le résultat indiqué dans la description,indépendamment de la pression du gaz,
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ou des pressions partielles d'un mélange de gaz. Comme limite inférieure, on indiquera que plus de 10 % de la capacité de l'objet devront être occupés par certains gaz, et généralement le pourcentage sera beaucoup plus fort; il approchera souvent de 100 %,
On comprendra que les expressions gaz " liquide" ou gaz " solide" utilisées dans la description se rapportent à des matières qui sont normalement gazeuses à des températures supérieures à environ - 25 C., et à la pression atmosphérique, mais qui sont utilisées sous forme liquide ou solide, dans la pratique de l'invention.
L'utilisation de matières normalement gazeuses,.. sous forme liquide ou solide, sera bien comprise en donnant l'exemple du CO2 solide, ou neige carbonique.
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An improved method and apparatus for making hollow and sealed glassware.
The present invention relates to improvements in methods and apparatus for the commercial production of sealed hollow glass articles, such as, for example, building blocks, double window panels, and the like.
Hitherto, hollow glass articles, and in particular blocks, have generally been produced by forming complementary parts, such as two halves, for example, having peripheral wings, the contact portions of which were heated up to temperature. fusion, and pressed against each other to form a hollow block, or else the complementary parts were cemented or welded together.
These processes lend themselves to various criticisms, aiming in
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in particular the creation of too high or too low a pressure in the block, condensation of humidity inside the block, deterioration of the glass surfaces inside the block, due to the corrosion of these surfaces by the or gases occluded in the block when it is sealed, significant losses by waste caused by breaks in the junction zone of the two parts under the effect of the expansion of the gases trapped in the blocks during their sealing , and the difficulties of rapidly producing articles of uniform high quality.
The general object of the present invention is to overcome the above-enumerated difficulties, and still other difficulties of known types of hollow glass objects, in particular building blocks.
The method and apparatus of the present invention enables the production of a hollow glass building element having an interior filled with a non-aqueous gas having a molecular heat capacity of not less than. approximately eight, this gas not condensing inside the block at a temperature greater than approximately minus 25 ° C., this gas being at a pressure lower than a desired absolute pressure. The gas is introduced into the hollow glass element during the manufacture thereof. Generally, the complementary glass parts which are intended to be assembled to form a hollow element are first of all shaped, for example by pressure. Certain portions of these parts are then heated so as to soften them, and they are then assembled to form a hollow element.
After heating the parts which are intended to be joined, and before pressing them to assemble them, the desired quantity of gas is introduced between these parts. This can be done using an automatic assembly apparatus, and placing the entire apparatus in an enclosure.
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which is filled with gas, then introducing the glass parts into the enclosure and removing the finished articles from this enclosure by means of an automatic mechanism, and through appropriately controlled openings.
Instead of enclosing the whole apparatus in an enclosure, the gas can be brought between the parts, anterior to their junction, by placing a screen around these parts, then by passing the gas into the screen, in an amount such that when the parts are assembled, the desired amount of gas is enclosed in the articles. The preferred method of introducing the gas into the interior of the hollow elements consists in bringing it in solid or liquid form between the parts, after heating and prior to assembly of the latter.
A desired quantity of gas, in solid or liquid form, can be placed in the lower part of the two complementary halves, the heat of which rapidly volatilizes the liquid or the solid which, in gaseous form, introduces a quan. Substantiality of gas inside parts, and often sweeps and removes all other gases, and moisture. By controlling the time which elapses between the deposit of the solid or liquid matter in the lower part, and the instant of the final assembly of the parts, it is possible to control the pressure of the gas at the bottom. inside the finished item.
By bringing the complementary parts into close proximity to each other prior to their assembly, gases and vapors other than the particular gas desired are carried in a significant proportion to the exterior of the article.
An apparatus for practicing the method, and for producing building elements of the kind described comprises means for supporting additional glass parts to be assembled, means for heating the pieces.
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portions of these parts to be assembled, means for causing a gas of the desired nature to arrive between the parts, and means for pressing against each other the heated portions of said parts, so as to form an element of A hollow glass construction, the latter means operating under a predetermined setting when the parts are very close to each other, whereby the desired quantity of gas is trapped within the element.
The apparatus preferably comprises means for introducing a desired quantity of gas in liquid or solid form into the lower part of the two complementary halves of the glass article, and preferably comprises a heat shield intended to surround the parts to be assembled and to cause a gas of the desired nature to arrive inside this screen.
The invention will be better understood by referring to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a schematic plan view showing one embodiment of an apparatus constructed in accordance with the invention.
Figure 2 is a vertical sectional view taken through line 2-2 of Figure 1, and showing some details of the apparatus.
FIG. 3 is a view in vertical section of the mechanism for introducing the gas in the solid state.
Figure 4 is a view similar to Figure 3, showing the apparatus allowing the introduction of gas in liquid form into the additional parts to assena ble.
FIG. 5 is a graph showing the properties of gases capable of being used in the practice of the invention.
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The invention enables the production of sealed hollow glass articles, and articles comprising glass walls, regardless of the size, weight, shape and purpose of the particular articles manufactured. However, the invention is especially applicable to the production of sealed hollow glass building blocks, and therefore said invention will be described and illustrated in this application.
The method can be put into practice using apparatus of different types, such as, for example, a simple hand-held apparatus, or automatic machines of the turret type.
The apparatus shown in the drawings comprises a base 14 having a column 16 attached to the center thereof, and supporting tables 18, 20, and 22. A plurality of pairs of work carriers 12 are arranged. mounted on the lower side of the table 18 and the upper side of the table 20, as has been shown in particular in FIG. 2, these members being capable of releasably receiving the glass parts G and G 'intended for be assembled to form a sealed hollow block.
The members 12 can be of any desired kind, for example of the mechanical type, but they are preferably of the pneumatic suction type, and comprise control conduits 24. The members 12 of the table 20 simply have to support the part of glass G in suitable alignment, given that this part G is maintained in position by gravity, and that consequently said members do not have to positively grip this part of glass G.
The different pairs of members 12 are suitably two in number, as shown, and they are placed at the same distance from the column 16, so that a burner 30 mounted rotating on the column, for example. via a collar 34, can be moved pers and from its operative position
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with respect to any one of the pairs of support members 12. The burner 30 may be of any desired type, electric or of another nature, but it is suitably constituted by a gas burner capable of burning a mixture of gas and air or of oxygen, this burner. having orifices which can be brought into alignment with the edges of the glass parts G and G ', to heat them to the melting temperature, as shown on the right side, in Figure 2.
The burner 30 is connected by a duct 35 to the collar 34, and via the latter to a supply duct 37 comprising a control valve 39. The column 16 is pierced so as to allow the oscillation movement. of the conduit. 37, during the movement of the burner 30 between the two pairs of work-carrying members 12.
An insulating or heat-insulating screen is placed around each set of glass parts, during the joining operation, a screen by which the parts can be maintained at any desired assembly temperature. These screens can be given many shapes, but a suitable type of screen is shown in Figure 2 of the drawings. This comprises a certain length 38 of wall made of insulating material, of any desired size, for example of square section, this screen being mounted so as to be able to slide in a corresponding opening of the table 20, the said screen also comprising a relatively short complementary portion 40, fixed to the underside of the table 18.
Normally, each screen 36 will be at the lower or retracted position shown to the right of Fig. 2, while the glass parts G and G 'are being heated by the burner 30, but these screens are susceptible to damage. be lifted to occupy the position shown to the left of Figure 2, immediately after the glass parts have been heated, and the burner has been pulled out. Screen elevation 38 for
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surrounding the glass parts can be achieved by means of fluid pressure motors 42, mounted on the underside of the lower table 22, and comprising movable rods 44 which pass through the table 22 and come into engagement with the base of the screen 38.
Although the heat shield has been shown fulfilling the function of maintaining the glass parts at a desired temperature, and of preventing heat loss until these parts are united, it still has the function additional to create an enclosed space around the glass parts immediately after heating, so that gas of the desired nature can pass through the screen, to fill it as well as the space between the glass parts, by means of a gas having the desired characteristics. So when the glass parts are sealed, this gas is occluded in desired amounts within the hollow body produced.
To this end, there is provided at the upper edge of the heat-insulating screen 38, a duct 48 having side openings which are directed towards the inside of the screen. Exhaust openings 50 are provided in the table 18, to allow the controlled output of gases locked in the screen. The gas which is introduced into the interior of the heat shield, during the assembly of the glass parts, may be of the type of that specifically indicated below. However, the invention also covers the preheating of the gas substantially to the temperature of the glass parts prior to its introduction into the shield, so that the expansion of the gas after sealing is largely suppressed. measurement, and that all the water vapor can be removed from the gas.
Many of the advantages provided by the invention are retained by carrying out the operations of preheating and / or removing moisture from the gas even if gases other than those specified.
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specifically designations are used. For example, air alone free of water can be used as the gas.
In order to ensure the arrival of gas to the duct 48, a flexible duct 62 is connected, via the duct 60, to a control panel 54 mounted on the base 14, and carrying a valve 56 suitably. marked, intended to control the arrival of gas in the conduits 60, 62 and 48. The control panel 54 still carries other suitably identified valves 56, controlling the arrival of pressurized fluid to the conduit 64 connected to the motors fluid pressure 42, to raise and lower the screen 38.
Although it has been indicated above that the lower members 12 of each pair of work-carrying members are placed on the table 20, each lower member is effectively carried by a movable part 21 of this table, entirely surrounded. by the heat-insulating screen 38. Part 21 is capable of receiving a controlled vertical movement, to bring the lower piece of glass G 'from the heating position indicated on the right of figure 2 to the assembly position indicated on the left of this figure. Table portion 21 and lower member 12 can be moved vertically by means of a fluid pressure motor 68 mounted on the underside of table 22, and comprising a piston rod 70 attached to the face. lower leg 21.
Ducts 72 connected to the fluid pressure motor 68 extend to the control panel 54, which further carries identified valves 56 intended to allow the arrival of the pressurized fluid to the motor 68.
The complementary glass parts, after they have been heated, are brought into close proximity to each other, and in this position a dwell time of a predetermined duration is observed before pressing the parts. Moon
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against the other. A pair of compressed air motors can be used to control the movement of the lower member 12, so as to achieve this predetermined stop or delay, one of the motors operating so as to raise the lower part G 'up to at a distance from the top, and the second motor acting after a predetermined time interval to press the glass parts against each other.
However, in the embodiment of the invention shown, substantially the same result is obtained by means of a single pressurized fluid motor 68, using control ports. In fact, the cylinder wall belonging to the motor at compressed fluid 68 has orifices 76, and an orifice 78, closed in an adjustable manner by a screw 80, is provided in table 22.
Thanks to this arrangement of the members, the pressurized fluid motor 68, when it is put into action by means of the conduit 72, lifts its piston as well as the lower organ 12 to bring the glass part G 'up to 'at a distance from the glass portion G. The air escapes from the engine cylinder through the ports 76, to allow movement of the piston rod 70 in the manner just described. indicate. After the air motor piston has masked orifices 76, during its upward movement, the air trapped between the piston and the upper end of the air motor cylinder retards further upward movement. of the lower part of glass G '.
However, the trapped air can escape through the conduit 78, in an amount determined by the adjustment of the screw 80, so that after a predetermined delay the glass parts are pressed together and welded as shown. to the left of Figure 2. In fact, the glass part G is moved relatively quickly to a position close to the glass part G, and it is
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then moved relatively slowly to its final junction position with the glass part G.
The operation of the apparatus which has just been described is obvious by considering the preceding description.
However, this operation will be briefly summarized. A pair of complementary glass parts are placed in the members 12, to the right of FIG. 2. The burner 30 is then driven into position between these glass parts, and the wings of said parts are brought to a temperature of which they are strongly softened. The burner 30 is then moved aside, and the elbow 38 is lifted, to surround the glass parts. Gas is introduced into the interior of the screen 38 by means of the conduits 60, 62 and 48, in predetermined quantities, this gas having the desired characteristics. Air or other gas trapped in the screen is discharged through ports 50 so that this screen can be filled with the desired gas.
The pressurized fluid motor 68 is then put into action so as to drive the lower glass part G 'upwards, until close proximity to the glass part G, and after a predetermined stop, controlled by the screw 80 , the glass parts are pressed together and put together to form a sealed hollow body.
It will be understood that when a pair of glass parts is heated on one side of the apparatus according to FIG. 2, another pair of glass parts which have been heated is being sealed, on the other side of this apparatus. As soon as a pair of glass parts have been sealed, the heat shield 38 and the lower member 12 are moved downward, and the sealed hollow block is removed from the upper member 12, interrupting the suction. in the duct 24. Another pair of glass parts is then immediately introduced into the members 12, and the burner 30 is led to the heating position,
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between these. It is therefore evident that operation can be continued continuously, to permit the rapid and efficient production of sealed hollow glass articles of the desired nature.
During the joining operation, when the pressurized fluid motor 68 is energized to lift the lower glass part G 'to the immediate proximity of the glass part G, said parts are held for a period of time. of predetermined time without however being assembled, so that a desired quantity of gas can be enclosed between these parts, when they are applied against each other, after this stop. If the parts are immediately pressed against each other, the gas occluded therein may be under a greater pressure than that which is desired in the finished block.
If, on the other hand, the delay is prolonged to allow the gas that is between the two very neighboring and high temperature parts to fully expand and become scarce, the gas pressure inside the completed block may be less than what we wanted to obtain. Thus, by controlling the duration of the delay, it is possible to realize a building element of hollow glass, the internal pressure of which will be most suitable with regard to the uses for which the article may be intended. This has other advantages; such as for example the possibility of eliminating the ruptures which follow the sealing of the object.
By giving to the pressure which prevails in the block, when it is in use, the value of the atmospheric pressure, the wall thickness and the surface area of the faces of the block can be obtained practically in complete freedom, without risk of causing defects in the blocks, resulting from relatively high negative or positive pressures inside the block.
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The apparatus which has just been described can be, and is preferably placed in the immediate vicinity of the apparatus intended for the formation of the complementary glass parts to be joined together. Thus, the still hot glass parts, and which have just been formed, can be quickly transported to the assembly apparatus, by means of an automatic conveyor mechanism, or by the operator, using clamps or a shovel. A device for receiving the manufactured hollow elements can also be associated with the assembly apparatus, and an automatic conveyor mechanism can be used to convey the elements to this device from the point of exit thereof. , or the worker can transport them there by means of tongs or shovel.
The invention has been described in combination with an insulating screen intended to surround the glass parts, said screen receiving a gas of the desired nature, intended to be occluded in the glass parts. A particularly advantageous mode of obtaining this result consists in introducing the gas in the liquid or solid state, inside the glass parts, before their assembly, and an apparatus has been provided which performs this function. This apparatus can be used at the same time as the heat-insulating screen and its associated gas supply mechanism, or it can be used without the screen, in the apparatus which will be described now. Preferably, however, the gas is introduced in liquid or solid form, inside the glass parts, using the heat-insulating screen which eliminates the mechanism intended to cause gas to enter the screen.
In FIG. 3, there is shown a mechanism intended to introduce a given quantity of gas, in solid form, inside the complementary glass parts to be assembled. It was recognized that the size and shape of the solid gas block introduced was very important.
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Preferably, the solid gas is introduced in the form of snow or powder, so that the size of its surface allows the gas to volatilize rapidly; The mechanism shown in Fig. 3 is capable of supplying solidified gas in the form of a powder, and comprises a fixed cylinder, preferably heat-insulated, containing a mass 86 of the solidified gas which can be introduced into the cylinder by removing a hat 88 attached to its upper part. A piston 90 is placed in the cylinder 84, on the upper end of the mass 86, so that the pressurized air arriving under the cap 88 via a duct 92 exerts a force on the mass 86. continuous, directed downwards.
The cylinder 84 is provided with a laterally movable tubing 94, which can be led to a position in which it lies between the tables 18 and 20, and can be moved away from this position, to bring its lower end above the cylinder. lower part of glass G 'and so that, when this tubing is separated, the heat-insulating screen and the parts of glass can be moved in the manner indicated above.
Appropriate means are provided for detaching part of the solidity gas contained in the cylinder, and causing it to fall through the tubing 94, into each part of glass G '. These means have been shown as comprising a rotating risk cutting 96 which is in contact with the lower end of the mass 86 and which, by rotation, cuts a predetermined quantity of the mass, to drop it into the tubing 94. A crank 98 is attached to shaft 102 which carries disc 96 so that a predetermined number of crank turns will deliver the desired amount of solidified gas.
An apparatus of the type shown in Figure 3 is supported at each end of the table 18, in the vicinity of
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each pair of organs receiving the glass parts. It should be understood, however, that other mechanisms for introducing solidified gas into the interior of the glass bottom parts G 'may be used and that it is also possible to simply drop a quantity by hand. measurement of the solidified gas into the glass parts.
The apparatus shown in Figure 4 is generally similar to that shown in Figure 3, but it shows a mechanism for introducing gas in liquid form into the interior of the glass parts, prior to their junction. In the mechanism according to FIG. 4, 112 denotes a reservoir containing the liquefied gas, this reservoir being provided with a duct 114 capable of being brought into position above the lower glass part G '. A valve 116 mounted in this conduit makes it possible to control the flow of the liquefied gas, and this valve can be operated by means of the handle 118, to adjust the quantity of liquefied gas introduced into the lower part of the glass G '.
A reservoir 112 can be mounted in the vicinity of each end of the table 18 so that liquefied gas can be introduced as desired into the lower glass portions G '. It is also possible to adopt any other mechanism for introducing the liquefied gas into the glass parts.
The use of liquid and solid gas which has just been discussed has certain particular advantages, and constitutes an important characteristic of the invention, because the rapid volatilization of the liquid or of the solid sweeps all the air, all the moisture, or any other gases between parts of the element, immediately before those parts are assembled. This action tends to prevent both degradation of the glass surface, and obscuration by condensation, when the element is in use.
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It is considered preferable to use non-aqueous gases having a high heat capacity. In Figure 5, a graph has been given indicating the molecular heat capacities of certain gases. In figure 5,, the abscissas indicate degrees centigrade @ and the ordinates of calories-grams per C and per gram-molecule According to known data, 02, CO, N2, HBr, HI, HC1 and H2 have been represented graphically - ment as having a molecular heat capacity a little less than 7, at 0 C, and a slightly increasing heat capacity, when the temperature rises up to 1.100 C, where the molecular heat capacity is a little more than 7 1 / 2, Water, and more particularly steam and H2S have been represented graphically,
according to known data, as having a molecular heat capacity of approximately 8 1/2 at 100 C, this gradually increasing to a thermal capacity of approximately 10 1/3 at 1,100 C.
Clearly departing from the heat capacity and its variation with increasing temperature, with regard to air and vapor, the behavior of certain other gases has been plotted which are graphically identified by the lines designated in 130 and 131. Even at 0 C., the gases corresponding to line 130 have a molecular heat capacity of 7 1/2, this capacity rising rapidly to about 12, at a temperature of approximately 1,100 C. The gases identified on line 131 have a molecular heat capacity of about 8 2/3 at 0 C., this capacity rising significantly above 13 /, at 1,100 C. The gases identified on line 13 1 , and other gases of the same nature, are most suitable for the intended application.
In particular, gases which are advantageous or interesting from the point of view of their heat capacity, when used to completely fill a hollow glass building element, are
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carbon dioxide, sulfur dioxide, ammonia gas, formaldehyde, disilane, boron trifluoride, dichlorethylene, and the like. Any gas having a molecular heat capacity of not less than 8, and not objectionable due to its toxic or corrosive nature, is satisfactory when used in hollow glass articles of the kind indicated.
It has been found that many gases with a molecular heat capacity greater than 8 fall under the designation of polyatomic gases, by which is meant) a gas of suitable molecules. generally considered to consist of more / two atoms.
Gases of the kind indicated exhibit the characteristic of a high specific heat, which makes them particularly suitable in the operations of sealing parts of glass to each other, without exhibiting changes in volume during sealing. or during the quenching of finished blocks, liable to warp or deform them. Gases of high molecular heat capacity and of the kind indicated do not condense below atmospheric pressure at temperatures above about -25 ° C, which is about the lowest temperature at which the blocks which contain them are exposed in service, and as a gas, they exert only a weak corrosive or other detrimental action on the interior surfaces of the glass elements, or are even inert.
Degradation, bleaching, flaking and other damaging actions on internal surfaces are thus avoided by the use of these gases,
The gases of high molecular heat capacity which are preferred are those which are the most easily handled, the least expensive, and free from any corrosive or toxic action; preferably carbon dioxide is used. This gas is particularly advantageous because of its properties, and because
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that it can be easily handled in solid form, in order to put into practice the process applied with the apparatus shown in FIG. 3.
By way of example, to manufacture a hollow glass building block having external dimensions equal to 20 x 20 x 10 cm., One places in the two halves of this block, before their junction, a quantity varying between 4 and 12 gr. of solid carbon dioxide, and usually an amount equal to 8 gr., after which the two halves are put together, at an intermediate effective temperature between 540 and 700 C., and generally in the vicinity of 610 C., in ensuring an intermediate stopping time between 1 and 5 sec. and generally equal to about 3 sec., to obtain a finished element in which there is an absolute internal pressure equal to about 690 mm. of mercury, at 21 C.
Certain other gases with high molecular heat capacity are particularly suitable for handling in the liquid form, using the apparatus shown in Figure 4, or the gases may be used in the gaseous state, in particular. making use of the duct 48 belonging to the heat-insulating screen 38.
It should also be noted that the thermal conductivity of the gases used is relatively low, which is also important for the reason that the lower the thermal conductivity of the gases, the better their heat insulating characteristics. At 0 C., the following gases exhibit the following thermal conductivity, indicated in Kilogram-ergs / cm2 / second / C / cm of thickness.
Air 2.23
Carbon dioxide; the37
Ammonia gas 2.
Sulfur dioxide 0.768 Carbon monoxide 2.15
Water 2.17
Instead of introducing a single gas, many of the advantages of the invention are retained by introducing a
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mixture of gases of the kind specified above. Likewise, solid or liquid materials can be introduced into the glass parts before their assembly, these materials decomposing under the action of heat to give off gases, or gas mixtures of the desired kind. As examples of such materials, ammonium carbamate, nitrosyl chloride and alkyl amines may be mentioned.
This is how ammonium carbamate decomposes under the action of heat to form two molecules of ammonia and two molecules of carbon dioxide, this decomposition being accompanied by considerable expansion and the formation of 'a gas mixture of high thermal capacity. The decomposition of matter and the expansion of gases sweeps unwanted gases and water vapor out of the interior of the glass parts, as will be readily understood.
This sweeping of all unwanted gases and water vapor out of the interior of the glass parts, immediately before their junction, by the use of a solid or liquid gas which volatilizes rapidly, and deposited in the par- glass, constitutes an important part of the invention, and it should be understood that this characteristic can be used in combination with gases other than those of high molecular heat capacity, such as, for example, oxygen, nitrogen or liquid air. Indeed, the sweeping of all the humidity, combustion products and other gases, and the filling of the glass parts with nitrogen will alone ensure that a finished glass element is obtained that is not subject to degradation. or condensations on its interior surface.
Throughout the specification, hollow glass articles are referred to and defined as being filled with certain gases.
By this expression "filled" is meant that the element contains a sufficient quantity of gas to ensure the result indicated in the description, regardless of the gas pressure,
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or partial pressures of a mixture of gases. As a lower limit, it will be indicated that more than 10% of the capacity of the object must be occupied by certain gases, and generally the percentage will be much higher; it will often approach 100%,
It will be understood that the terms "liquid" gas or "solid" gas used in the specification refer to materials which are normally gaseous at temperatures above about -25 ° C., and at atmospheric pressure, but which are used in form. liquid or solid, in the practice of the invention.
The use of normally gaseous materials, .. in liquid or solid form, will be well understood by giving the example of solid CO2, or carbon dioxide snow.