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Procédé et dispositif détirage du verre en feuilles.
La présente invention est relative a l'étirage du verre en feuilles.
On sait que les procédés actuellement connus pour l'obtention du verre en feuille par la méthode de l'étirage présentent un certain nombre d'inconvénients. ce'est ainsi notamment que si la feuille de verre est obtenue à partir d'une pellicule préalablement refroidie, à la surface d'un bain de verre étendu, le refroidissement intense du verre dans la zone d'étirage a pour effet
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de rompre l'équilibre hydrostatique de la masse de verre du bassin où. règne une grande liberté de mouvements.
Une partie du verre refroidi, et par- conséquent devenu plus dense, descend dans la masse en fusion et échappe à l'étirage, ce qui diminue l'effet utile du- refroidissement. Ce verre froid provenant du compartiment d'étirage constitue une partie du courant thermique de retour, qui se réchauffe au détriment de la z8ne à haute température, abaissant ainsi le rendement thermique du four.
Dans certaines conditions, ce courant de retour se mélange en court-circuit avec le verre chaud venant de l'appareil d'alimentation ; le verre soumis à l'étirage est alors hétérogène; il en résulte des irrégularités de surfaae et des variations d'épaisseur de la feuille étirée.
Les procédés dans lesquels le verre est drainé par cohésion à. la surface libre du bain demandent en outre, pour l'obtention de bords convenables, Inapplication d'artifices délicats (molettes, bols, etc.).
Dautre part, dans le cas où la èuille est étirée à partir d'une fente, d'où le verre tend à sortir sous l'action d'une pression hydrostatique, la surface des feuilles pâtit de sa formation à partir- des lèvres froides de la fente, et l'on est rapidement limité dans l'augmentation de la vitesse d'étirage. Dans ce système le verre, qui doit précisément former- les faces externes de la feuille, est fortement refroidi, par- son contact avec les parois de la fente de la débiteuse. Tous les défauts de celle-ci (fissures, dévitrifications adhérant aux lèvres, etc.) engendrent dans la feuille des défauts correspondants (stries, filets, cndulations, peignage, décollages, etc. ) et cette action est d'autant plus marquée que le réfractaire est plus froid.
La vitesse d'étirage résulte d'une part du refroidissement direct du verre émergeant dans le "bulbe" et d'autre part du refroidissement indirect du verre dans son passage- à. travers
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la débiteuse. Si on essaye d'augmenter le refroidissement en agissant sur la surface du bulbe, on constate qu'au-cela d'une certaine largeur de la fente, la vitesse diminue et la feuille étirée n'est plus plane.
Si par contre on veut refroidir la masse de la débi- teuse, les défauts de surface provenant des lèvres de la fente très
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s*accentuent/rapidement.
La présente invention a pour but de remédier a ces inconvénients et de procurer un procédé d'étirage du verre en feuilles qui donne un produit exempt d'irrégularités de surface, tout en permettant de grandes vitesses d'étirage.
Dans ce but, le procédé objet de l'invention est caractérisé en ce que l'étirage du verre en feuilles est réalisé à partir de verre contenu dans un récipient a large surface libre et qui ne communique aved la masse de verre en fusion que par des passages ne laissant pénétrer onas le récipient que la quantité de verre nécessaire a l'étirage.
Dans la réalisation pratique de l'invention, le récipient à large surface libre est constitué par des parois en matière réfractaire pourvues de passages inférieurs et/ou latéraux destinés à alimenter ce récipient en verre fondu. Ce récipient sépare ainsi du bain une certaine masse de verre a partir de la surface libre de laquelle se produit l'étirage.
Cette surface libre soumise au refroidissement est d'assez grande largeur en vue de permettre une grande vitesse d'étirage.
La section des passages n'est qu'une fraction de la surface libre à partir de laquelle le verre est étiré. De ce fait, la totalité ou du moins la presque totalité du verre entrant dans le récipient est effectivement étirée.
Les arrivées de verre chaud se font à proximité immédiate des parois latérales du récipient.
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La régularisation de l'épaisseur de la feuille peut être obtenue par une action sur les passages d'alimentation en verre fondu du récipient, notamment sur l'emplacement, la forme ou les dimensions de ces passages.
Enfin, pour fixer le pied de la feuille étirée de la surface du récipient, il est fait usage d'un refroidisseur interne, disposé dans la partie médiane du récipient. L'utilisation de ce refroidisseur interne, jamais adopté jusqu'ici dans ce but, constitue une application nouvelle intéressante de ce moyen connu en soi.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on en donnera ci-après quelques exemples de réalisation. la fig. 1 est une coupe schématique pratiquée dans un récipient alimenté en verre fondu.
Les fige 2 à 6 montrent en plan différentes formes d'exécution du récipient, dont les passages présentent des variations de section.
Les fig. 7 à 12 montrent en coupe verticale, longitudinale et transversale un mode de réglage de l'alimentation du récipient en verre fondu, par une action sur la forme du fond du récipient.
Les fig. 13 et 14 montrent schématiquement en coupe l'établissement d'un refroidisseur destiné à fixer le pied de la feuille.
La fig. 15 est une vue en plan correspondant à la fig. 14.
La fig. 16 montre en plan un mode de règlage de ramenée de verre aux extrémités du récipient pour l'obtention de bords suffisamment chauds.
Les fig. 17 et 18 montrent une variante d'exécution dans ce même but. La fig. 19- indique une autre variante.
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La fig. 20 représente en coupe une quatrième variante.
La fig. 21 en représente une cinquième par le prolongement des passages sous les extrémités du rédipient.
Les fig. 22 et 23 représentent aes formes d'exécution du fond coopérant avec les parois de manière a faire varier les passages par un déplacement éventuel de ce fond.
Comme le montrent ces figures, le verre fondu 1 est amené dans un récipient 2 de manière aprésenter une surface libre supérieure d'assez larges dimensions pour permettre l'étirage du verre à. partir de cette surface libre, avec une grande vitesse.
Ce récipient contient une certaine quantité de verre 3 qui est en communication avec la masse de verre 1 par des passages 4.
L'alimentation en verre du récipient 2 est limitée par la section de ces passages qui est déterminée de telle sorte que la totalité, ou du moins la presque totalité du verre entré dans le récipient 2 soit effectivement étiré. on peut également agir sur l'orientation des passages.
Le récipient est constitué en pratique par des parois latérales 5 disposées vertic'alement et par un fond 6. Les parois 5 et le fond 6 sont réunis éventuellement les uns aux au- tres pour former les deux fermetures en bout 7 et 8 du récipient.
En variante, on pourra ne conserver du récipient que les partis verticales et le fond 6, les fermetures en bout étant supprimées.
Les bords sont alors formés par un des artifices bien connus dans la technique.
Les parois 5 sent maintenues à haute température grâce à la proximité des arrivées de verre chaud. Elles n'impriment donc pas de défauts au verre. La largeur de la aurface du bain exclut qu'elles jouent le rôle des lèvres d'une débiteuse.
Elles peuvent être artificiellement tenues chaudes par isolement thermique ou par un apport de calories (brûleur à gaz, chauf- :rage électrique, etc, non représenté).
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Entre les parois 5 et le fond 6 sont ménagés des passages 4 soit dans le fond lui-même comme montré aux figures, soit éventuellement dans les parois. La régularisation de l'épaisseur de la feuille étirée¯peut être obtenue en dimensionnant et en orientant adéquatement les passages d'alimentation du récipient. L"épaisaeur de la feuille aux différents endroits de sa largeur est conditionnée par la viscosité du verre, fonction de la température et par l'effort d"étirage qui est une fonction des résistances offertes au passage du verre.
Dans la présente invention, la régularisation de l'épaisseur du verre étiré se fait en agissant simultanément sur ces deux facteurs. Il a été constaté que pour des passages assez larges, une augmentation locale de la largeur de ceux-ci diminue peu la résistance au passage du verre, tandis qu'elle relève sensiblement la température du verre aux endroits correspondants.
Il en résulte une diminution d'épaisseur de la feuille de verre aux endroits des passages élargis.
Pour des passages étroits, au contraire, la résistance joue un rôle prépondérant et l'on obtient des épaisseurs plus faibles aux endroits des passages plus étroits.
En agissant sur ces deux facteurs, viscosité et résistance, on arrive à obtenir une feuille d'épaisseur et de température régulière, ce qui est favorable à une bonne marche de l'étireuse.
En utilisant des passages de forme et d'orientation spéciales, on peut agir' sur- fun des facteurs seulement.
Par exemple, comme le verre arrive généralement plus chaud au milieu du récipient qu'à ses extrémités, les passages présentent une ouverture plus faible dans la partie centrale qu'aux extrémités. Dans ce but, on peut agir simultanément sur
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la forme des parois latérales 5 et sur le contour du fond 6. Dans la fig. 2, les parois 5 sont équidistantes (faces planes ) et le fond présente en coupe horizontale une forme renflée 10 en son milieu.
Dans la :fige 3, les faces 9 des parois sont également bombées et le fond a ses c8tés 10 incurvés.
Dans la fig. 4, les faces verticales 10 du fond et les faces verticales 9 des parois vont en divergeant du milieu vers les extrémités, mais les parois du récipient divergent plus que les faces 10 du fond, de sorte que les passages sont plus larges vers les extrémités qu'au milieu du récipient.
Dans la fig. 5, les faces 10 du fond et les faces des parois du récipient vont en convergeant du milieu vers les extrémités, mais les faces 10 du fond convergent plus que les parois du récipient, de sorte que les passages sont plus larges vers les extrémités qu'au milieu du récipient.
Enfin, la fig. 6 montre des passages 11 de section croissante vers les extrémités, le fond 6 étant relié aux parois 5 par un certain nombre de nervures 12. Il est également possi- ble d'agir sur l'épaisseur de la feuille formée en faisant varier la hauteur des passages 4 par un bombement des faces du fond, soit de sa face supérieure 13 seulement (fig. 7-8), soit de sa seule face inférieure 14 (fig. 9-lo), soit des aeux faces simultanément (fig.11-12).
Dans le récipient 2 à large surface, il importe de fi- xer la position du pied de la feuille de verre. A cet effet, il suffit d'appliquer dans ce récipient un refroidisseur de type connu en lui-même, mais qui est utilisé ici surtout pour rendre rectiligne le départ de la feuille étirée. Ce refroidisseur 15 (fig.13) peut. être distinct du fond et refroidir celui-ci par la radiation au travers de/masse de verre interposée. Il peut être
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également rendu solidaire du fond 6 du récipient (fig. 14-15) et dans ce cas il présente de préférence une section variable de façon à graduer son action refroidissante en ses différentes sections verticales. De même, il peut être constitué par- le fond 6 lui-même, approprié alors peur mette nouvelle fonction.
Il est parcouru éventuellement par- une circulation de fluide.
Ce refroidisseur agit sur la formation de la feuille de la manière suivante .
Les pellicules superficielles qui forment les faces externes de la feuille ont une. certaine adhérence aux parois, en réfractaire. Dans certaines conditions, la position du pied de feuille peut être instable. En effet, si à un moment donné le verre sort plus chaud de -1* orifice de gauche que de l'orifice
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de droite (fig.l), 1>adhérenoe de la pe-ll1cule superificiené à la paroi gauche va s'en trouver- diminuée et la direction de la pellicule de droite va déplacer vers la droite, le pied de la feuille qui se rapprochera ainsi du refroidisseur externe 16 et deviendra plus visqueuse, tandis que la pellicule de gauche s'écartant de son refroidisseur 17 deviendra moins visqueuse et diminuera donc son effet de traction horizontale.
L'équilibre du pied de feuille est instable, on remédie à cette instabilité en refroidissant le fond du récipient de telle façon que les filets de verre se rendant à la feuille en longeant les parois verticales du fond,aient une certaine cohésion et stabilisent ainsi en position le pied de la feuille.
Enfin, pour obtenir des bords convenables et stables, des précautions spéciale a doivent être prises en ce qui.concerne les extrémités du récipient. Il est utile par exemple de prévoir des encoches verticales 18 aux deux extrémités de l'ouverture supérieure du, récipient, 'ces encoches étant raccordées graduellement a cette ouverture (fig.16).
De même, afin d'obtenir des bords suffisamment chauds, il convient de prendre des précautions spéciales pour maintenir
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à température convenable l'endroit de leur formation, par exemple en augmentant, au croit de la zône de formation de la lisière ou bord de la feuille, c'esta dire aux extrémités 7 et 8 du récipient, la section des passages 4, par des élargissements 19 de ces passages (fig.16), ou bien par l'établissement d'un ou deplusieurs passages supplémentaires 20 (fig. 17-18), ou encore par la disposition d'une ou plusieurs cavités 21 prévues a chaque extrémité et prolongeant en quelque sorte le récipient sous ces extrémités (fig.19).
De même, on peut prévoir des cavités 22 partiellement ou totalement fermées, vers le haut, communiquant librement vers le bas avec la masse de verre sous-jacente (fig.
20), ou bien encore prolonger les passages 4 jusque sous ces extrémités, en 23 comme le montre la f ig. 21.
Le récipient peut évidemment être constitué en une ou.'plusieurs pièces. Dans ce dernier cas, il est possible de réaliser les différents éléments constitutifs de manière a régler leur position relative. on peut notamment rendre le fond 6 amovible, de façon à pouvoir le remplacer éventuellement ou modifier sa position en vue de régler la section des passages 4. Les fig. 22 et 23 montrent notamment l'adoption d'un fond 6 avec contrefond 24 (fig.22), de manière à modifier les passages 4 suivant la position occupée par le fond, ainsi que la disposition des parois 5 et du fond 6 en forme de biseaux 25 qui coopèrent entre eux pour déterminer la section des passages 4.