<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES ET APPAREILS POUR LA
TREMPE DU VERRE.
Cette invention est relative à la. trempe du verre et elle a pour objet un procédé et un appareil pour refroidir le verre par immersion dans un liquide.
Actuellement, dans le procédé connu de trempe du verre qui consiste à chauffer le verre dans un four et à le refroidir dans un liquide, le degré de trempe (mesuré par les contraintes dans le verre ou la tension indiquée, par exemple, au moyen d'un compensateur Babinet) qui peut être obtenu, dépend, pour un verre donné et pour un liquide refroidisseur donné, de la température du liquide.
En effet,,la température la plus élevée à laquelle le verre est chauffé est déterminée dans des limites étroites, parce que la feuille, ou l'article, est susceptible de se déformer si il est chauffé jusqu'à ce qu'il soit trop ramolli, et, par conséquent,le degré de trempe est pratiquement déterminé pour un verre et pour un liquide donnée, par la température du liquideo
<Desc/Clms Page number 2>
En refroidissant le verre par immersion dans un bain liquide, par exemple par le procédé décrit dans le brevet belge n 416.294, la demanderesse a reconnu que dans le cas de verre sode-calcique ordinaire qui a un coefficient de dilatation élevé, la température du bain de sel dans lequel le verre est immergé pour son refroidissement doit dépasser une certaine valeur pour éviter la formation de craquelures à la surface du verre,
et que cette valeur de la température n'est pas assez basse pour produire le degré de trempe qui est désirable pour certaines applications des objets en verre trempé.
Grâce à la présente invention, le verre peut être refroidi dans un bain liquide, de façon à ce qu'il lui soit conféré un haut degré de trempe, sans aucun risque de formation de craquelures en surface.
Suivant la présente invention, l'objet en verre, qui a été préalablement chauffé, est soumis pendant un temps très court à l'action d'un liquide ayant une température supérieure à celle qui provoquerait la formation de craquelures à la surface du verre, mais trop élevée pour tremper cet objet au degré désiré, et soumis immédiatement après à l'action d'un liquide dont la température est suffisamment basse pour produire le degré désiré de trempe.
Suivant un premier mode de réalisation de l'invention, l'objet en verre est immergé dans un premier bain liquide dont la température est supérieure à celle qui provoquerait la formation de craquelures à la surface du verre, cette opération étant immédiatement suivie de l'immersion du verre dans un bain de refroidissement; de préférence, le premier bain à température élevée est constitué par le même liquide que le bain de refroidissement.
On peut également, suivant un autre mode d'exécution, faire passer le verre avant son immersion dans le bain de refroidissement à travers un jet pulvérisé de liquide à la température plus élevée définie précédemment.
<Desc/Clms Page number 3>
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, l'objet en verre, qui a été préalablement chauffé, est refroidi en le faisant passer à travers un bain de refroidissement liquide à partir d'une zone dans le dit bain où commence l'opération de refroidissement jusqu'à. une autre zone où cette opération est terminée, la température du bain décroissant le long du trajet suivi par l'objet en verre depuis une température qui est, au point de départ, suffisamment élevée pour éviter la formation de craquelures à la surface du verre, jusqu'à une température suffisamment basse pour produire le degré désiré de trempe.
Certains modes de réalisation du procédé de l'invention seront ci-après décrits plus en détail en référence aux dessins annexas, sur lesquels;
Fig.l est une vue en élévation, partie en coupe, d'un appa- reillage pour l'exécution du procédé suivant l'invention, selon un premier mode de réalisation;
Figs. 2 et 3 représentent en élévation, partie en coupe, deux appareillages pour l'exécution de l'invention selon un deuxième mode de réalisation;
Fige. 4 à 6 se rapportent à un autre mode encore de réalisa- tion: la fig.4 est une vue en élévation , partie en coupe, d'une cuve de trempe avec transporteur ;
la fig.5 est une coupe, sui- vant A-A fig.4, de la moitié supérieure de cette figure et la fig.6 est une coupe horizontale partielle, pratiquée suivant la ligne B-B de la fig.4. le récipient 1
En se référant d'abord à la fig.1, avec carneau de chauffage 2, contient le bain liquide 3 dans lequel l'article est soumis à une immersion préliminaire, et le récipient 4, avec carneau de chauffage 5, contient le bain de refroidissement 6. L'article à tremper est, exemplativement, un plat de cuisine 7 qu'on laisse tomber dans le bain 3 en le poussant hors des rails 8, sur lesquels le dit article est représenté en tracé pointillé.
En descendant à travers le liquide, l'article tombe sur un support en forme de crochet 9, fixé sur un arbre 10.
<Desc/Clms Page number 4>
Immédiatement après que l'article est tombé sur le support, on fait tourner l'arbre 10, de façon à déplacer ce support dans la position représentée en lignes pointillées, et, dans cette position, l'article 7 glisse le long du support et tombe dans le bain de refroidissement 6, dans lequel il reste jusqu'à ce que l'opération de refroidissement soit terminée.
A titre d'exemple, on décrira comment peut s'exécuter le refroidissement d'un plat en verre ordinaire sodo-calcique dans un bain composé d'un mélange eutectique de nitrates de sodium et de potassium. Il a été reconnu que de tels articles s'ils sont immergés dans un bain de ces sels, sont exposés à se craqueler, à moins que la température du bain ne soit d'environ 450 0. et qu'on obtient seulement un faible degré de trempe dans un bain à cette température. Pour obtenir un degré élevé de trempe au moyen de ce bain, la température du dit bain doit être environ de 250 C.
Le même mélange de sels fondus forme les bains 3 et 6, mais il est maintenu à une température de 450 C. dans le bain 3 et à une température de 250 C. dans le bain 6. En immergeant l'objet dans le bain 3, puis dans le bain 6, conformément à l'invention, l'immersion momentanée dans le bain préliminaire 3 est suffisante pour éviter la formation de craquelures à la surfa- ce du verre lorsqu'il est immergé dans le bain de refroidissement 6, et le degré de trempe produit dans le verre par le bain de refroidissement 6 n'est pratiquement pas modifié par l'immersion préliminaire dans le bain 3. Une immersion préliminaire, aussi courte que celle qui peut être effectuée en pratique, et notamment d'une durée inférieure à une seconde, est suffisante.
La température du bain préliminaire ne doit être que légèrement supérieure à la température la plus basse qui est susceptible de produire des craquelures superficielles dans le verre. L'immersion préliminaire ne parait pas jouer de rôle essentiel dans l'opération de refroidissement- en ce qui concerne la trempe produite dans le verre, et son action parait être limitée pratique- ment à la couche de surface du verre.
<Desc/Clms Page number 5>
En vue d'éviter un refroidissement nuisible de l'article pendant son passage du liquide à température élevée au bain de refroidissement, l'atmosphère dans l'espace à travers lequel il est déplacé peut être chauffée.
En se référant à la fig.2, qui illustre un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, le bain de refroidissement liquide 11 est contenu dans une cuve verticale 12. Cette cuve est pourvue, à sa partie supérieure, de canaux de chauffage 13- 14 et,à sa partie inférieure, de canaux similaires 15-16 qui peuvent être utilisés pour le chauffage ou pour le refroidissement. Des gaz chauds par exemple sont introduits en 17, circulent autour de la cuve, dans le canal supérieur, passent ensuite dans le canal inférieur 14 et reviennent finalement à l'échappement 18. Les espaces 19 compris entre l'enveloppe 20 et les canaux de chauffage sont de préférence remplis de matière isolante.
Pendant le fonctionnement, lorsque la partie supérieure du bain 11 est à une température suffisamment élevée pour éviter la formation de craquelures à la surface du verre, les articles en verre sont descendus dans le bain et tombent au fond dans le panier 21. Ils sont ensuite retirés du bain en soulevant le panier hors du bain au moyen des câbles 22.
Les canaux inférieurs 15-16 peuvent être alimentés avec un fluide de chauffage ou avec un fluide de refroidissement suivant le cas, pour maintenir la température, au fond de la, cuve, à une valeur qui donne le degré désiré de trempe. Si la matière du bain est solide aux températures ordinaires, comme c'est le cas notamment pour des sels fondus, les canaux inférieurs
15-16 peuvent être alimentés par exemple avec des gaz chauds pour fondre la matière, en vue de préparer le bain pour les opérations de trempe.
En reprenent l'exemple du refroidissement de minces articles en verre sodo-calcique ordinaire dans un bain constitué par un mélange eutectique de nitrates de sodium et de potassium, il a été reconnu, comme indiqué plus haut, que les articles immergés
<Desc/Clms Page number 6>
dans un bain de ces sels maintenu à une température uniforme sont exposés à se craqueler, à moins que la température du bain soit de 450 C. environ, et qu'un faible degré de trempe est produit par le refroidissement dans un bain à cette température.
Suivant le mode de réalisation considéré, le bain est chauffé par circulation, par exemple de gaz chauds, dans les canaux 13-14, defaçon à avoir, dans sa partie supérieure, une température de 450 C. environ, pendant que la température s'abaisse graduellement à 2600 C. environ à un niveau situé à quelque distance, soit quelques centimètres au-dessus du fond, la profondeur du bain étant de 75 centimètres environ.
Les articles descendent à travers le bain, dans le panier, le temps de cette descente étant environ de 1 seconde. Lorsque la quantité d'articles introduits dans le bain est suffisante pour remplir le panier, celui-ci est sorti du bain. Les articles ainsi refroidis ont un degré élevé de trempe qui est pratiquement le même que celui qu'ils auraient s'ils avaient été immergés directement dans un bain à la température uniforme de 250 C., mais leur surface est exempte de craquelures.
Le passage rapide, à travers le bain, du point de départ à 4500 C. au point final à 250 C. n'a, par conséquent, pratiquement pas d'effet sur l'opération de refroidissement. en ce qui concerne le degré de trempe, tout se passant, à ce point de vue, comme si le refroidissement était effectué dans la partie du bain à 250 C. pendant les quel ques secondes nécessaires pour les refroidir jusqu'à la température à laquelle le verre est devenu suffisamment rigide ou froid pour ne plus subit aucun relâchement des tensions. Le refroidissement subséquent au-dessous de cette température n'a pas, comme on le sait, d'effet sur la trempe du verre.
Dans l'opération qui vient d'être décrite, la portion inférieure du bain est chauffée par le verre qui s'y refroidit et aussi par les portions du liquide entrainé vers le bas par la descente des articles venant de la partie à haute tempéra-
<Desc/Clms Page number 7>
ture du bain. La vitesse à laquelle la chaleur est ainsi communiquée au fond du bain dépend, par conséquent, du poids de verre refroidi par heure et aussi de la forme des articles.
Si le fond de la cuve n'est pas calorifugé, le refroidissement par l'air ambiant est généralement suffisant pour maintenir la température désirée dans le cas du refroidissement d'articles minces, mais, soit un refroidissement ou bien un chauffage du fond de la cuve peut être nécessaire dans certains cas, suivant le mode d'opération et la forme des articles.
Le bain peut être d'une profondeur telle que, par refroidissement par l'air ambiant, la température du fond soit au-dessous de la température désirée pour le refroidissement.
Dans ce cas, les articles ne sont descendus que jusqu'au niveau où la température a la valeur désirée, en réglant en conséquence la hauteur à laquelle le panier 21 est maintenu.
Pour un verre donné et un liquide donné, la température supérieure minimum est très facilement fixée expérimentalement et la température inférieure est ensuite réglée pour donner au verre le degré désiré de trempe.
Dans la forme de cuve représentée dans la fig.3, un canal de sortie 23 communique avec le fond de la dite cuve 12, et le panier 21 est alors retiré par le canal 23 au moyen de la tige
24. Par ce moyen, on évite l'agitation du liquide, produite dans la cuve 12, par le soulèvement du panier avec les articles qu'il contient. Des moyens de refroidissement ou de chauffage peuvent également être appliqués à la partie inférieure d'un récipient de cette forme.
Les figs. 4 , 5 et 6 visent un autre mode de réalisation et montrent une cuve avec un transporteur au moyen duquel les articles peuvent être refroidis d'une manière continue. La cuve est conformée en U avec des branches 25 et 26 formant un canal fermé latéralement par un couvercle 27 (fig.6). Au sommet de la branche 25, la cuve ou récipient est pourvu de moyens de chauffage similaires à ceux représentés dans la fig.2,
<Desc/Clms Page number 8>
mais dans lesquels les canaux 13-14 (fig.6) sont disposés de façon que les gaz chauds entrant en 17 passent autour de trois des côtés du récipient dans le canal 13 et retournent à la sortie 18 par le canal 14.
Le couvercle 27 est également pourvu de moyens de chauffage similaires, les gaz entrant dans le canal supérieur 28 en 29 et passant dans un canal inférieur 30 vers une sortie située au-dessous de l'entrée 29.
Le transporteur est constitué par deux anneaux 31 reliés par des tiges transversales 32, et est entrainé par friction à l'aide de trois paires de galets 33 - 34 - 35. Ces galets sont respectivement montés sur des arbres 36- 37 - 38 dans des paliers 39 d'un bâti 40. L'arbre 37 est commandé, et les arbres 36 et 38 sont reliés avec lui, par des roues à chaine 41 et des chaines 42. Le transporteur est maintenu en contact avec les galets 33 - 34 - 35, par deux paires de galets 43 portés par des bras 44 de leviers coudés articulés sur des axes 45 fixés dans le bâti 40, dont les autres bras portent des contrepoids 46. Les paniers 21 sont articulés sur les tiges transversales 32, et, pour plus de clarté, l'un seulement de ces paniers est représenté dans les fige. 5 et 6.
Les articles à refroidir sont placée dans les paniers 21 à leur entrée dans le bain, dans la branche 25, et sont entraînas, dans les dits paniers, à travers le bain jusqu'à ce qu'ils sortent de la branche 26. A leur sortie, chaque panier est basculé par un organe 47 de façon à décharger les articles sur un plan incliné 48, de préférence dans une auge 49 contenant de l'aau.
Le gradient de température nécessaire dans le bain est maintenu entièrement ou principalement dans la branche 25 jusqu'au fond de l'U. Le point final de l'opération de refroi- dissement peut être, au fond, ou près du-fond de la branche 25, ou en un point de la branche 26. Le refroidissement de la partie inférieure de la branche 25 peut être assuré , le cas échéant, en prévoyant des conduits pour un fluide de refroidis-
<Desc/Clms Page number 9>
ment, comme dans la fig.2, ou bien par un refroidissement au moyen d'air ou d'eau, appliqué sur les parois de la cuve, dans les espaces 50.
Si au lieu de douze paniers, comme dans l'exemple illustré, on employait seulement quatre paniers uniformément espacés, les articles pourraient être déversés dans le bain au sommet de la branche 25, de façon à tomber dans un panier qui est déjà à une certaine profondeur dans le bain.
Le type de liquide de refroidissement applicable pour la mise en pratique de l'invention est un liquide qui, à la température exigée pour donner le degré désiré de trempe, provoque la formation de craquelures à la surface du verre employé, si l'objet en verre était directement immergé dans le dit liquide.
REVENDICATIONS --------------
1.- Dans le procédé de trempe d'un objet en verre par refroi- dissement de l'objet, préalablement chauffé, dans un liquide à une température qui serait susceptible de provoquer la formation de craquelures à la, surface du verre, la méthode consistant à soumettre pendant un temps très court l'objet en verre à l'action d'un liquide ayant une température supérieure à celle qui pro- duit les craquelures, mais trop élevée pour tremper cet objet au degré désiré, et à soumettre immédiatement après le dit objet à l'action d'un liquide dont la température est suffisamment basse pour produire le degré désiré de trempe.