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BREVET D'INVENTION.
Société dite : SOCIETE ANONYME DES MANUFACTURES DES GLACES ET
EMI1.1
PRODUITS CHIMIQUES DE SATNT-GOBAT1,CTiAUTTY CIREY. lbis, Place des Saussaies, Paris 8 - France.
PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DU VERRE. Ayant fait l'objet d'une demande de brevet en France en date du 5 mai 1944, N 490.754.
La présente invention à laquelle ont collaboré Messieurs
ARBEIT, DUBOIS et R.LAMBERT concerna la fabrication du verre et, particulièrement, le chauffage nécessaire à la fusion des matières vitrifiables et à leur affinage.
Comme on le sait, une telle fabrication demande l'interven- , tion de hautes températures et on a déjà pu trouver de grands avantages, dans l'application au chauffage du verre, du mode de chauffage consistant à faire passer le courant électrique dans le bain de verre fondu. Un tel chauffage a, en effet, la propriété d'apporter de la chaleur au sein même de la masse de verre à chauffer. De plus, il ne repose pas, comme le chauffage par une source ou un organe extérieur au verre, sur une diffé- rence de température indispensable entre la source elle-même et le verre, de sorte qu'il ne présente pas l'inconvénient, comme par exemple le chauffage par les flammes, de diminuer considérablement le rendement au fur et à mesure que la tempé- rature du verre s'éleva.
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Il était donc indiqué', de chercher à utiliser le passage d'un courant électrique dans le bain pour fabriquer les verres nécessi- tant de très hautes températures comme les verres durs, ou les ver- res à faible coefficient de dilatation, qui contiennent de l'acide borique. Mais les moyens qui ont été proposés jusqu'ici n'ont pas permis d'obtenir des résultats absolument parfaits, en ce sens que ,,,le verre produits présente une certaine teinte. De même, l'emploi de ce mode de chauffage dans la fabrication du verre de composition ordinaire, s'il a donné lieu à de bons résultats dans beaucoup de cas, n'a pas encore permis d'obtenir d'une manière courante la pro- duction de verres dits "extra-blancs".
La présente invention a pour objet un procédé et des appareils de fabrication utilisant pour le chauffage le passage du courant dans le bain de verre et mettant à profit les propriétés avantageuses de ce mode de chauffage sans donner lieu aux inconvénients de colo- ration rencontrés jusqu'ici.
L'invention consiste à chauffer le verre pendant sa fusion au moyen d'un courant électrique amené par des électrodes en contact avec le verre à élaborer, puis à soustraire le verre du contact de ces électrodes lorsque sa fusion est achevée, c'est à dire,lorsque le verre est prêt à être affiné, ou event ce moment, l'affinée étant réalisé ensuite par tout moyen de chauffage approprié, à l'exclusion de courant électrique amené par les électrodes.
En limitant ainsi l'utilisation de ce dernier mode de chauffage à la période de la fabrication qui précède l'affinage, la Demanderes- se a constaté en particulier qu'il était possible d'obtenir du verre non coloré, tout en admettant le verre au contact même des électrodes pendant suffisamment de temps pour le faire bénéficier des hautes températures que l'on peut aisément développer au voisinage des élec- trodes et tout en faisant usage d'électrodes de graphite dont on sait la grande aptitude à supporter de très hautes températures, mais dont on connaît aussi la tendance à colorer le verre.
On sait en effet qu'au contact du verre, le granhite donne par réduction sur certains éléments constituant le verre une coloration de la masse qui semble due à la présence, soit de particules de car- bone finement divisé, soit de sulfures. Le procédé suivant l'inven-
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tion éoite cet inconvénient de la coloration, et permet d'obtenir des produits satisfaisants au point de vue de leur teinte;
ceci semble dû au fait que les électrodes ne sont laissées en contact avec le verre que pendant la période de fusion, c'est à dire une période durant laquelle subsistent, dans le verre, en cours d'éla- bor ation, des matières oxydantes apportées par les matières vitri- fiables, ces matières oxydantes s'opposant à la formation des com- posés qui donnent une coloration au verre, ou qui, par combinaison avec ces produits, donnent des composés non colorés. Si cette ac- tion des matières oxydantes contenues dans le verre en cours d'éla- boration n'est pas terminée au moment où le verre est soustrait au contact des électrodes, elle pourra s'achever pendant la période d'affinage, grâce au temps qui s'écoule entre le moment où le ver- re quitte le contact des électrodes, et le moment où il est tiré du four.
Il doit être entendu que l'invention peut être réalisée aussi bien dans le cas où la fabrication a lieu suivant le mode continu' que suivant le mode discontinu, c'est à dire aussi bien dans le cas où il s'agit d'un four, dit continu, à niveau constant, dans le- quel on procède constamment, d'une part, à l'enfournement des ma- tières vitrifiables à une extrémité et, d'autre part, au prélève- ment du verre terminé, à l'autre extrémité, que dans le cas d'un récipient de production journalière où les matières vitrifiables sont chargées et fondues à un certain moment de la journée et affi- nées puis utilisées à un autre moment.
Dans le cas des fours continus, l'invention peut être réali- sée en localisant les électrodes dans la partie du bassin dans la- quelle s'effectuent les opérations de fusion proprement dites, c'est à dire à l'exclusion du compartiment où le verre s'affine, et en interposant entre le compartiment où se trouvent les électro- des, et ce compartiment d'affinage des moyens supprimant ou, en tous cas, limitant considérablement, les courants de retour du verre affiné vers le compartiment contenant les électrodes. De cette façon, on évite que ce verre affiné ne revienne au contact des électrodes. Ces moyens peuvent consister, par exemple, en un seuil ne laissant passer le verre qu'au voisinage de la surface et
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s'étendant éventuellement sur toute la largeur du bain.
Dans le cas de la marche discontinue, on réalise l'invention en limitant la présence des électrodes dans le verre à la période où l'on fond les matières vitrifiables, ces électrodes étant reti- rées du bain dès que le récipient se trouve rempli de verre fondu prêt à être affiné, ou avant cet instant.
Dans un cas comme dans l'autre, le chauffage nécessaire à l'af- finage sera réalisé par des moyens différents de celui du chauffage dans la masse au moyen de courant électrique amené par les électro- des, par exemple par brûleurs à gaz ou à mazout et, éventuellement, par des moyens électriques tels que des résistors ou des courants électriques développés dans lq. masse par induction.
Le mode de chauffage du bain de verre au moyen d'électrodes, qui fait l'objet de la présente invention, pourra être associé pour la fusion elle-même, avec des moyens de chauffage extérieur à ce verre, par exemple un chauffage au-dessus du bain de verre, ou un chauffage entourant complètement le bain de verre. Cette disposition permet, toutes choses égales d'ailleurs pour ce qui concerne le chauffage électrique, d'obtenir une fusion plus rapide et de rédui- re la durée de la période, de fusion, donc de diminuer la durée de contact du verre avec les électrodes. Il est alors possible, tout en évitant une souillure du verre, de pousser à un plus haut degré la température développée au sein même du verre par le courant élec- trique pendant la fusion.
Diverses caractéristiques de l'invention et ses avantages ap- paraitront clairement dans la description qui suit et qui se réfère au dessin annexé représentant, simplement à titre d'exemple, diver- ses formes pour la réalisation du procédé suivant l'invention.
Les figures I et II sont des vues en coupe,respectivement en par 1-1 de la fig.II, , plan'et en elevation,d'un four à marche continue suivant l'invention.
Les figures il! et IV sont des vues en coupe,respectivement en par III-III de la fig..IV. plan/et en élévation,d'une variante du four à marche continue sui- vant l'invention.
Les figures V et VI sont l'une, une vue en plan et l'autre, par VI-VI de la fig.V, une vue en coupe verticale/d'un four à marche discontinue permet- tant la réalisation de l'invention,
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Les figures VII et VIII sont des vues en coupe verticale d'un même four à marche discontinue à deux époques de fonctionne- ment de celui-ci.
Dans le four à marche continue représenté fig.I et II, la cu- ve 1 présente à une extrémité un orifice d'enfournement 2 par le- quel les matières premières 2a sont introduites et, à l'autre ex- trémité, des orifices 3 par lesquels le verre terminé est extrait.
La cuve présente successivement les compartiments de fusion 4, d'affinage 5 et de mise en température et cueillage 6.
Un courant électrique est amené dans le verre au moyen d'élec- trodes 7 placées dans le compartiment de fusion 4. Ces électrodes sont disposées verticalement et passent par la sole de la cuve.
Conformément à l'invention, aucune électrode ne se trouve dans le compartiment 5 et, en outre, une cloison 8 formant obstacle, est interposée entre les compartiments 4 et 5. Cet obstacle est agencé de façon à laisser passer le verre du compartiment 4 dans le compartiment 5 mais à empêcher son retour du compartiment 5 vers les électrodes 7.
Ce résultat peut être atteint en ménageant dans la cloison un orifice de passage dont la section est suffisamment petite pour que le courant de 4 vers 5 auquel donné lieu l'extraction normale du verre ne laisse pas de place à un courant de retour. Cet orifice peut être placé à tout niveau dans la cloison séparant les compar- timents 4 et 5 et il peut être avantageusement placé, comme dans l'exemple représenté, au niveau même du bain de verre pour former une sorte de seuil de faible profondeur.
Au chauffage électrique peut être associé un chauffage par des brûleurs à flammes 9 et 10. Des brûleurs à flammes 11 assurent le chauffage du verre dans le compartiment d'affinage.
Dans les fig.III et IV, le four se distingue du précédent no- tamment par le fait que la zône d'action des électrodes, c'est à dire la zône où passe le courant électrique dans le compartiment de fusion,est elle-même limitée à une portion de ce compartiment, en fait à la portion 4b qui précède immédiatement l'affinage. Une cloison 12, agencée à la manière de la cloison 8, sépare ce com- partiment 4b du compartiment précédent 4a dans lequel s'effectue
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le chargement des matières et le début de leur fusion. Cette cloison 12 s'oppose à ce que du verre qui est passé de 4a en 4b puisse faire retour vers le compartiment 4a.
On localise ainsi l'action du courant électrique dans une quantité de verre qui est relativement réduite du fait que le compartiment 4b a lui-même un volume réduit et que, dans ce compartiment, le verre se renouvelle uniquement -car l'appel du verre tiré au cueillage, à l'exclusion de tout apport nar des courants de convection.
Des flammes issues d'un brûleur lla parcourent toute l'étendue du four et s'échappent par les sorties llb et les conduits 11c. Ces flam- mes, qui se dirigent toujours de lla vers llb assurent en particulier à la sortie du brûleur lla le chauffage énergique nécessaire à l'affi- nage dans le compartiment 5. Dans ce but, la combustion sera réglée pour que la partie la plus chaude de la flamme soit en tête de celle-ci, la queuede la flamme pouvant être de eon côté, sans inconvénient, la partie la moins chaude, puisqu'elle ne sert qu'à chauffer les matières enfournées qui sont à température relativement basse.
Une telle disposition est particulièrement avantageuse pour la fabrication des verres durs à l'acide borique qui, comme on le sait, demandent une très haute température pour l'affinage et ne neuvent être travaillés également qu'à haute température. Dans la disposition repré- sentée, le compartiment de cueillage 6 bénéficie du voisinage avec la partie la plus chaude des flammes.
De toutes façons, la localisation des électrodes dans le comparti- ment 4b permet d'obtenir l'avantage que le verre, lorsqu'il pénètre en 4b, a déjà été chauffé par les flammes dans le compartiment 4a et possè- de, du fait de sa température, une bonne conductibilité permettant immé- diatement le passage d'un courant électrique d'intensité élevée.
Pour des installations équivalentes au point de vue électrique, l'énergie développée est donc plus grande dans une, telle disposition que lorsqu'on fait passer le courant dans la totalité du compartiment de fusion 4. La durée de la fusion s'en trouve réduite et l'on peut, avec un bassin de même volume, obtenir une production horaire plus gran- de avec une durée de contact moins grande du verre avec des électrodes.
Dans les figures V et VI, le récipient 13 est une cuve à production journalière destinée à la production discontinue.
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Pendant une première période du cycle de fabrication, on procède à l'enfournement des matières et à la fusion de celles-ci par por- tions successives, ce qui a pour résultat de remplir le récipient de verre fondu. Dans la période suivante, il est procédé à l'affi- nage du verre fondu.
Dans la figure VI qui montre le four au cours de la première ,période, la matière vitrifiable 14, enfournée par l'ouvreau 15 re- pose sur un bain de verre déjà fondu 16. Pendant cette première période des électrodes 17, placées dans la position 17a, se trou- vent au contact du verre et donnent lieu à un passage de courant dans la masse. A la fin de la fusion et, éventuellement, avant que la fusion soit achevée, les électrodes 17 sont relevées et amenées dans la position 17b extérieure au four.A partir de cet instant, le chauffage du four est réalisé par des brûleurs à flammes, par exemple par les brûleurs à mazout représentés en 18..
On peut avec avantage faire fonctionner les brûleurs 18 déjà pendant la période de fusion pour associer au chauffage électrique par les électrodes 17, un chauffage extérieur au verre et obtenir .les avantages qui proviennent de cette combinaison et qui ont déjà été signalés. En particulier, les brûleurs 18 peuvent être utile- ment mis en marche pendant la période du début pour chauffer les premières matières vitrifiables introduites, en vue de les rendre conductrices du courant.
Des dispositifs non représentés peuvent être prévus pour pro- téger les électrodes dans le four ou contre l'oxydation lorsqu.' elles se trouvent hord du four.
Dans les figures VII et VIII, également relatives à la fabri- cation journalière, le récipient 13 est placé à l'intérieur d'une enceinte 19 chauffée parrdes fflammes provenant de brûleurs 20, de manière à réaliser pendant la fusion elle-même et par conséquent pendant le passage du courant à travers le bain de verre 16, un chauffage extérieur au bain de verre et dont l'action s'étend tout autour du récipient 13 en vue d'obtenir une fusion particulièrement rapide ne nécessitant qu'une durée de contact réduite du verre avec les électrodes. Une telle disposition s'applique avantageusement à la fabrication par la méthode disoontinue des verres durs à l'acide
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borique.
Comme dans l'exemple des fig. V et VI, le courant électrique est amené par des électrodes 17 qui sont retirées du bain avant l'af- finage. La fig.VII représente le four pendant la période de fusion avant le remplissage du récipient et la fig.VIII représente le four pendant la période d'affinage du bain de verre 21. Dans le premier cas, les électrodes occupent la position 17a et dans le second cas, la position 17b.
Des gaines réfractaires 2? peuvent être prévues pour protéger le support des électrodes et les électrodes elles-mêmes con- tre le contact des flammes pendant l'une et l'autre de ces deux pé- riodes. conformòment à l'invention, on peut éventuellement limiter dans ces fabrications discontinues, l'action du courant électrique, et, par suite, le contact des électrodes, comme indiqué ci-dessus dans le cas des fours continus, à une partie de la fusion elle-même en effectuant le chauffage au début de la fusion par un autre moyen.
Dans ce cas, les électrodes ne sont introduites qu'au moment où le récipient est rempli d'une certaine quantité de verre fondu, ce qui permet d'obtenir pour le courant, dès le début même de son passage une intensité élevée.
REVENDICATIONS.
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1 Un procédé pour la fabrication du verre,qui consiste à chauf- fer le verre pendant sa fusion au moyen d'un courant électrique ame- né par des électrodes en contact avec le verre à élaborer, nuis à soustraire le verre du contact de ces électrodes lorsque sa fusion est achevée, c'est à dire lorsque le verre est prêt à être affiné, ou avant ce moment, l'affinage étant ensuite réalisé par tout moyen de chauffage approprié, à l'exclusion de courant électrique amené par les électrodes.
Un procédé suivant 1 dans lequel le verre est soustrait au contact des électrodes pendant le début de la période de fusion, le chauffage du verre pendant cette période étant réalisé par tout autre moyen approprié.
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