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Procédé de fabrication continue par étirage de verre à vitres, dispositifs pour sa réalisation et produits obtenus.
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Dans les procédés actuellement employés pour la production de verre à vitres, une bande de verre est formée à l'aide soit d'une débiteuse ou dtune barre d'étirage, soit de dispositifs appropriés, à partir d'un bain de verre ali- menté en verre affiné par un four à bassin de fusion.
Normalement, dans l'étirage du'verre à vibres, le débit ne doit pas steffectuer à une température inférieure à 1000 environ, étant donné qu'aux températures de cet ordre la viscosité du verre corït avec l'abaissement de la tempéra- ture dans des proportions très importantes. Pour obtenir un verre homogène par étirage, une température plus élevée su- périeure à 1100 ' est préférable.
Dtautre. part, la vitesse d'étirage est fonction de la vitesse de refroidissement du verre, c'est à dire du temps nécessaire à 1'abaissement de sa température, ce refroi- dissement étant conduit de façon à éviter des tensicms internes dont la formation en divers sens et la persistance déterminent une moindre résistance du verre et par conséquent -sont une cause de fragilité.
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On situe à partir d'une température voisine de 550 la zone où les tensions dans le verre à vitres se relâachent considérablement dans les conditions déterminées à cette tem- pérature, 1 450 , le verre peut être refroidi à l'air ambiant sans danger s'il n'est pas soumis à des courants d'aire.
Entre ces températures considérées d'étirage et de relâchement des tensions, la feuille de verre, avant de passer de l'état visqueux à un état suffisamment solide pour résister à l'action exercée par l'étirage, subit une traction due à cet étirage perpendiculairement à sa ligne de formation, c'est à dire à la source du verre relativement fluide.
Sous cet effort, et en fonction de son importance, des inégalités de débit, des différences de température aux différents points de la masse du verre, même peu importantes, amplifient les irrégularités en résultant dans la feuille de verre étiré. pour pallier à ces inconvénients et augmenter la vitesse d'étirage, on a eu recours à des réfroidisseurs consistant en des tuyaux à circulation d'eau abaissant la température de la feuille de verre pendant sa montée;
mais on a dû en limiter l'importance et le nombre, car par rayonnement et convection, le refroidissement du puits d'étirage et des organes et dispositifs de formation de la bande de verre abaissait la température du débit du verre affiné à de basses températures, ce qui causait une hétérogénéité persistant dans la feuille de verre étiré, produisait le défaut dit "martelage" et pouvait même produire la dévitrification.
On a été amené à chercher par une température plus élevée du débit à assurer l'homogénéité du verre et, partant de là, la régularité de température de la feuille étirée dès sa formation, facteur essentiel pour éliminer les défectuosités connues du verre étiré et entre autres celles caractérisées par la déformation des images observées par transparence ou par réflexion.
Dans ce but, il est connu que l'on a placé hori- zontalement près du bain de verre des couvercles ou écrans radiant leur chaleur vers le bain de verre et les dispositifs de
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formation, de la feuille, tels que débiteuse, etc.. Et pour éviter notamment les effets d'un. refroidissement par trop immédiat de la feuille montante aussitôt après son passage entre les écrans, on a proposé d'amener un courant d'aU? préchauffé à température intermédiaire entre la feuille mon- tante et les organes refroidisseurs.
Ce coûtant d'air provoqué généralement par aspira- tion d'un bord à l'autre de la feuille, présente le défaut .suivant : Une partie de.la feuille dans sa largeur, celle du côté opposé à l'admission du fluide, est à température .sensiblement plus élevée que l'autre opposée à l'aspiration et ceci du fait d'une part de l'élévation de la température du fluide dans son parcours le long de la feuille qui est à ,température élevée dès son début d'étirage, et d'autre part, à l'aspiration supplémentaire importante de gaz chauds atti- rés du puits d'étirage.
La présente invention a. pour but de remédier aux conditions défectueuses de production par étirage du verre à vitres, telle,:qu'elle a été réalisée ou proposée jusqu'ici.
A cet effet, l'invention consiste en premier lieu à placer au-dessus de la débiteuse ou autre dispositif de for- mation de la feuille, un écran horizontal radiant dont la position est réglable mécaniquement de façon qu'à tout moment de la période dtétirage, du début à sa fin généralement limitée par le refroidissement graduel du verre 1'abaissement de cet é-
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0ranpar rapport auoainTle verre et au dispositif de rbnna- tion de la feuille est conduit de façon à assurer la température optima à- conserver au débit du verre pour maintenir la régularité de température dans les divers points de la feuille à sa formation et ainsi prolonger la durée de la période d'étirage.
L'invention consiste de plus à créer dans le puits d'étirage une zone de raidissement distincte et nettement délimitée dans laquelle la température est réglée à volonté par la combinaison de l'apport de chaleur par la périphérie et de l'action derefroidisseurs spéciaux.
L'invention consiste en outre à uniformiser dans cette zoné de raidissement la température sur toute la largeur de la
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feuille de verre qui vient d'être étirée et qui traverse en montant ladite zone de refroidissement.-
L'invention comprend un mode spécial de refroidissement pour assurer cette uniformité de la température, consistant en principe à brasser l'air ou le gaz au voisinage immédiat de la feuille en formatibn, de manière à obtenir un refroidissement égal de la feuille de verre d''un bord à l'autre.
Dans le mode d'exécution adopté de préférence, ce brassage est obtenu par un déplacement tel qu'un mouvement oscillant des organes refroidisseurs, quelle que soit la nature de ceux-ci, ce qui permet d'obtenir la température régulière désirée diminuant progressivement à mesure de la montée de la feuille de verre.
Ce déplacement des organes refroidisseurs peut être combiné avec une distribution d'agentsgazeux ou liquides, destinés à abaisser convenablement la température.
L'invention consiste de plus à soumettre la feuille de verre, à l'instant où elle quitte la zone de raidissement et ou.elle est encore dans le puits d'étirage, à l'action de sources de chaleur capables d'amener le relâchement des tensions dans le verre, en d'autres termes d'en produire la recuisson.
De préférence, la recuisson de la feuille est produite par les gaz chauds s'élevant dans le puits après s'être échauffés au contact du bain de verre fondu, et il est prévu suivant l'invention de réserver un passage spécial à ces gaz depuis le bain de verre jusqu'à la partie supérieure du puits.
Pour réaliser les diverses caractéristiques du procédé ainsi défini, l'invention comprend une installation d'étirage daractérisée notamment par les points suivants ;
Dans le puits d'étirage est disposé un écran horizontal dont la position en hauteur peut être réglée à l'aide d'organes mécaniques tels que des vérins hydrauliques. Cet écran est formé par deux éléments symétriques, placés de part et d'autre de la feuille de verre, qui peuvent être plus ou moins approchés de cette feuille.
De plus,. les deux éléments de l'écran sont montés sur des axes horizontaux sur lesquels on peut les faire tourner pour leur donner si on le désire une certaine inclinai- son. @
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Au-dessus de cet écran horizontal, sont placés d'au- tres écrans constituant une sorte de cloche allongée, la com- binaison,dudit écran horizontal, de cette cloche et de panneaux de fermeture d'extrémité délimitant la zone de raidissement dé- finie ci-dessus.
, Les écrans allongés constituant la cloche recouvrant , les écrans horizontaux; sont portés par des supports permettant de faire varier leur hauteur.
A l'intérieur de l'enceinte spéciale constituée com- me il vient d'être dit sont disposés des refroidisseurs. Ceux- ci sont placés de chaque côté de la feuille de verre et ils sont actionnés par un mécanisme approprié produisant par suite de leur déplacement le brassage des gaz enfermés dans ladite enceinte.
Les refroidisseurs sont montés sur des supports à l'aide desquels on peut leur imprimer le mouvement voulu. D'au- tre.,part, des supports sont disposés de manière à permettre de les écarter ou de les rapprocher de la feuille de verre.
L'installation, comprend de plus, 'disposée entre les enceintes'de raidissement et le sommet du puits dtétirage, la zone de relâchement des tensions. du verre précédant la zone de refroidissement graduel en dehors du puits. Dans cette -zone de relâchement, la: feuille de verre raidie est mise en contact d'une quantité réglable de gaz chauds dont la température peut être conditionnée par mélange avec ces gaz chauds montant de la surface du bain de verre, d'un fluide sous pressicn à tem- pérature plus basse selon une admission réglable.
De plus, le passage des gaz chauds montant de la surface du bain dans l'in- tervalle entre l'enceinte de raidissement et le puits d'étirage peut être réduite au moyen de réglettes traversant le four et ayant une largeur appropriée,, celle qui est du côté du canal d'amenée étant de préférence plus large.
Diverses autres caractéristiques secondaires res- sortiront de la. description ci-après de deux exemples d'exé- oution relatifs à la formation de la bande de verre à partir d'une débiteuse ou d'une barre d'étirage.
Dans les dessins annexés : la fig: 1 est une vue' schématique en coupe verti- 'cale d'un dispositif d'étirage établi selon l'invention;
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La fig. 2 est une coupe perpendiculaire à la précédente ;
La fig. 3 est une vue de face du côté extérieur du puits d'étirage opposé à la commande des refroidisseurs, c'est à dire en regardant suivant B-B de la fig.2;
La fig. 4 est une vue en coupe horizontale à plus grande échelle en regardant suivant A-A de la fig.2;
La fig. 5 est une vue en perspective des écrans limitant la zone de raidissement;
La fig. ô est une vue d'un des panne aux de fermeture de l'enceinte de la zone de raidissement;
La fig. 7 est une vue d'une partie d'un refroidisseur ;
La fig. 8 est une vue schématique en coupe verticale d'un dispositif d'étirage constituant une variante de l'invention.
Comme onle voit sur ce dessin, fig. 1 et 2, le four f conterant un bain de verre fondu b, comporte un puits d'étirage P au-dessus duquel se trouve une chambre de refroidissement vertical r , munie des rouleaux d'entraînement ordinaire pour la feuille de verre v.
Au-dessus de la débiteuse d sont placés les écrans horizon baux 1, recouvrant tout ou partie du puits d'étirage dans sa longueur et une partie de sa largeur. Ces écrans pont en métal usiné non attaquable. Ils pourraient aussi bien être en d'autres matériaux, tels que réfractaires, ou être constitués par des corps de chauffe, radiant la chaleur vers le bain de verre ; ou bien encore être une combinaison de ces différents types d'organes.
La commande de l'abaissement ou du relevage de même que celle du réglage précis de ces écrans est assurée mécaniquement au moyen de vérins hydrauliques comme montré fig.3.
Un vérin 2 est placé 'de chaque côté du puits pour chaque écran.
Les tuyuuteries d'alimentation des vérins sont reliées entre elles et à la pompe dont la commande est à portée de main du surveillant du puits. Le réglage des écrans en hauteur est obtenu en envoyant le liquide sous pression dans les vérins.
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L'écartement horizontal des écrans est obtenu grâce au fait que lesdits vérins peuvent tourner sur des axes horizontaux
2a, fig.3, ce mouvement étant commandé par exemple au moyen d'une vis 2b à deux filetages de pas contraires. Enfin , la position des écrans peut être modifiée encore en les faisant tourner sur les axes 2c.
Des refroidisseurs 3 sont placés selon le procédé habituel de chaque côté de la feuille de verre transversalement au puits d'étirage; ces refroidisseurs sont en un métal léger tel que celui dénommé "duralunox".
Afin dtuniformiser en tous points la température que prend la feuille de verre'à son passage devant les refroidisseurs, ceux-ci sont montés mobiles. Dans l'exemple de la fig. 2, ils reçoivent un mouvement oscillant par commande extérieure au puits.
A cet effet, ils sont portés par des bielles Sa commandées par des plateaux manivelles 3b, actionnéspar un moteur m. Dtautre part, l'écartement des refroidisseurs par rapport à la feuille de verre peut être réglé au moyen de bras à coulisse 3c.
Les refroidisseurs 3 peuvent être so it à circulation d'eau, de formes et contenances appropriées, soit à circulation ou projection d'un fluide refroidisseur (air, vapeur, etc.) tel qu'il est indiqué fig. , où l'on voit les tuyaux d'arrivée de fluide les reliant à une source d'alimentation extérieure comportant le réglage de la pression désitée.
Les refroidisseurs répartissent de l'air peuvent être constitués par des tubes superposés, reliés entre eux, ou par un caisson en métal, perforé de trous fraisés par la répartition de l'air. Ces trous rd sont plus rapprochés entr' eux dans,la partie haute du refroidisseur ainsi qu'il est représenté fig.7,afin d'assurer un refroidissement progressif de la, feuille de verre pendant sa montée. Les trous peuvent .être. remplacés: par des ajutages calibrés horizontaux ou ih- clinés suivant un plan Quelconque. Ils peuvent non seulement refouler un liquide refroidisseur, à température et pression
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désirées, .nuis aussi @spirer par exemple le fluide entou- rent le verre, ou combiner un refoulement et une aspiration du fluide.
Les dispositifs refroidisseurs peuvent être une combinaison des différents types ci-dessus.
Les écrans d'entourage de la zone de raidissement 4, que l'on voit séparément fig.5, usinés, polis au besoin, en métal non attaquable, ont un profil qui correspond sen- siblement à la section du puits d'étirage. Ces écrans sont placés de telle façon que leur partie basse est en contact avec l'écran horizontal du côté opposé à la faillie de verre, et que leur partie haute est en fonctionnement normal à une certaine distance des parois de manière à conduire les gaz chauds au contact de la feuille de verre sur la largeur totale de chaque face de celle-ci, et ce dès la fin de la zône de raidissement dont ils limitent les dimensions (fig.l).
Comme on le voit figure 3, ces écrans 4 sont réglables et peuvent être approchés ou éloignés de la partie latérale du puits. Leur longueur s'étend sur toute celle du puits.
De chaque côté du puits, des panneaux 5 assurent la fermeture de la zone de raidissement.
Les panneaux de fermeture 5 comportent au-dessus du regard il par lequel le surveillant observe l'intérieur du puits, un volet x au moyen duquel l'évacuation des gaz peut être réglée de façon que, dans la zône de raidissement,règne une légère pression concourant à l'homogénéité de température de la feuille de verre. L'étanchéité des ouvertures dé passage des organes mécaniques de commande que l'on voit figure 6 est assurée à l'aide de garnitures en toile d'amiante ou toute autre matière similaire.
Des réglettes 6, figure 1, en métal également non atta- quable, traversent le puits d'étirage dans sa longueur et sont placées contre chaque paroi latérale de façon à reduire le passage des gaz chauds venant de la partie basse du puits d'étirage. De plus, comme l'afflux des gaz est'normalement plu@ important et à température plus élevée du côté du canal d'amenée du verre en fusion au puits d'étirage, on donne à la réglette de ce côté une largeur plus grande pour faire la correction nécessaire.
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Ces réglettes 6 peuvent également, comme indiqué fig.4, être perforées et admettre dans le chenal constitué pour le passage des gaz chauds une quantité réglable d'air extérieur se mélangeant avec les gaz chauds afin d'en abais- ser la température et conditionner celle des gaz ainsi mélangés venant en contact ;avec la*face correspondante de la feuille de verre en!, fig.1, dans la zône de recuis son ou relâchement des tensions.
Le fonctionnement est le suivant :
Au début dtune opération, pour placer commodément la débiteuse ou la barre dtétirage dans le bain de verre, les écrans 4 sont relevés contre les parois intérieures du sommet du puits. Les écrans 1 sont alors rais en place, puis les écrans 4 sont abaissés et viennent reposer de chaque cô- té sur les blocs de flottaison b-f, fig.2, du puits, leur partie basse venant affleurer le verre.
L'amorçage de la bande de' verre se fait dans les conditions connues, les refroidisseurs 3 étant mis en place.
Dès que le ruban de verre monte régulièrement, les écrans 1, guidés par la commande extérieure de déplacement et pouvant être tournés et redressés en position voulue autour de leurs axes 2c, sont rapprochés de la bande de verre et abaissés. Les écrans 4, les refroidisseurs 3, les réglettes 6,occupent alors leur position normale de fonctionnement.
Les opérations précédentes effectuées, la période d'étirage normale commence; l'abaissement désiré de la tem- pérature de la-feuille à son passage dans la zone de raidis- semant est produite progressivement, notamment par le rap- prochement des dispositifs refroidisseurs. Ce raidissement est conduit régulièrement, grâce àux refroidisseurs dont le mouvement de brassage des gaz: autour de la feùille, régulari- 'se en tous points l'abaissement de sa température d'un bord à l'autre.
Le réglage des écrans 1 est en même temps conduit de façon à augmenter la vitesse d'étirage jusqu'à rapproche- .ment optimum dtune part de la température du verre lors de la
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formation de la feuille pour que cette tempé rature soit aus- si voisine que possible de la limite de fluidité, admissible pour le débit et, d'autre part, de la température de la ban- de de verre après sa formation pour que cette dernière tempé- rature soit la plus voisine possible de la température de 'solidification naissante. En d'autres termes, l'écran mobile permet de faire varier l'étendue relative de .la zône de for- mation et de la zône de raidissement, et de régler les tem- pratures du verre dans ces deux zônes.
Le mélange de gaz dans le chenal compris entre les parois latérales du puits et les écrans 4 vient en contact avec la feuille dans la partie supérieure z complétant le raidissement précédent de celle-ci par un commencement de relâchement des tensions dans le verre.
Le réglage des gaz chauds admis dans ce chenal est assuré par les réglettes 6, la température des gaz étant abaissée par la mise en circulation du fluide refroidisseur réparti par les perforations des réglettes reoevant le flui- de extérieur.
En cas d'étirage à l'aide d'une débiteuse,la pres- sion du verre à la fente est réglable par l'un quelconque des dispositfs en usage, tel que par exemple les barres b, fig.2.
On a de même recours aux moyens usuels pour l'enfoncement de la barre d'étirage e, fig. 8, dans le bain de verre dans le procédé d'étirage emplynat ce dispositif. Les autres organes de la figure 7 sont semblables à ceux déjà décrits.
Il est prévu de placer :
1 un contrôle thermique du verre dans les diffé- rentes phases de son étirage depuis son. état relativement fluide jusqu'à la recette du verre, ce contrôle étant réali- sé par pyro-galvanomètres et thermo-couples.
2 un contrôle' de la pression dans la zône dite de raidissement.
Naturellement, l'invention n'est nullement limitée @ aux modes d'exécution représentés et décrits qui ont été choi- sis à titre d'exemple. En particulier, la bande de verre peut être étirée soit dans un plan vertical continu, soit amenée dans un plan quelconque après son étirage.