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PROCEDE ET APPAREIL POUR LA MESURE ET LE REGLAGE DU NIVEAU DE VERRE;DANS , ,LES FOURS¯A BASSIN.
La présente invention a pour objet un procédé et un appareil de mesure et de contrôle du niveau de liquides visqueux, et particulièrement le niveau du bain de verre fondu dans les fours à bassin.
On connaît des appareils optiques, indicateurs de niveaux, mais qui ne se prêtent ni à l'enregistrement des lectures, ni au contrôle des ap- pareils qui commandent l'enfournement dans les fours de verrerie. Dans'd'au- tres appareils le réglage du niveau se fait grâce à un organe placé en con- tact avec le verre, mais cet organe est toujours l'objet d'une usure plus ou moins prononcée, ce qui entache les mesures d'erreurs très appréciables après quelque temps de service.
Suivant l'invention, on dirige un jet gazeux, de préférence re- froidi, sur un point de la surface du verre en fusion et l'on mesure les variations de niveau du verre en fonction des variations de pression indui- tes dans le débit du gaz par ces variations de niveau.. A cette fin, on uti- lise, une tuyère parcourue par un courant d'air ou d'autre gaz relativement froid à débit sensiblement constant, et dont l'extrémité est placée dans le voisinage de la surface du verre, au-dessus de la zone refroidie de façon à diriger le jet d'air sur celle-ci,
La pression qui s'établit dans la tuyère est fonction de l'écar- tement entre l'orifice de celle-ci et la surface du bain localement refroidie
La mesure de cette pression donne une mesure du niveau du verre.
Les variations de cette@pression peuvent également être utilisées pour régler par des dispositifs appropriés, la vitesse des organes d'enfournement de la matière à fondre, de façon à maintenir un rapport constant entre la quantité enfournée et le poids de verre extrait du bassin.
Dans les dessins annexés, Fig. 1 est une vue - schématique d'ensem ble du dispositif de mesure et de réglage du niveau du verre en fusion.
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Fig. 2 représente une variantè de ce dispositif.
Fig. 3 est.une coupe horizontale suivant la ligne III-III de la Figo 20
Figo 4 montre une autre forme d'exécution du dispositif.
Figs.5, 6 et 7 sont respectivement deux vues en élévation de fa- ce et de côté et une vue de dessus des organes, de commande du dispositif de réglage.
Fig. 8 montre les circuits électriques du dispositif de réglage.
Dans la figure 1, on a représenté le bassin 1 dans lequel le ver- re en fusion 2 s'élève jusqu'au niveau 30 On refroidit une petite zone 5 de celle-ci par une batte à circulation d'eau 4 alimentée par les deux tuyaux concentriques 7 et 8 branchés sur une distribution d'eau respective- ment par deux tuyaux flexibles 9 et 10.
A l'intérieur du tuyau 7 et de la boite 4, passe un troisième tu- yau concentrique 6 qui est parcouru par un courant d'air ou de gaz à débit constant, venant par exemple d'un ventilateur 17 par une conduite flexible 160 Le tuyau 6 se termine par une tuyère 11 qui débouche au-dessus de la zone refroidie 5. Sous l'effet du jet d'air ou de gaz qui sort de la tuyère 11, la surface de verre s'incurve et prend la forme d'une cuvette telle que représentée en pointillé, en 5.
L'ensemble des tuyaux concentriques 6, 7, 8 est monté sur un pi- vot horizontal 12 porté par un support 13 fixé au sol, qui permet aux tuyaux de basculer autour du pivot 12. Ces tuyaux reposent d'autre part sur une vis de réglage 14 portée par un étrier fixe 15 pour permettre de régler exacte- ment la position de la tuyère 11 par rapport à la surface 3 du bain de verre 20
L'extrémité du tuyau 6 opposée à la' tuyère 11 communique avec un appareil capable de mesurer la pressions régnant dans. le tuyau 6, par exemple, un tube manométrique en forme de U. 18, 20 contenant de l'eau jusqu'à un cer- tain niveau. La pression régnant dans le tuyau 6 en communication avec la branche 18 est équilibrée par la colonne d'eau dé hauteur h dans la branche 20.
Cette hauteur h qui constitue la mesure de ladite pression variera donc en fonction des fluctuations éventuelles de cette dernière.
Un flotteur 21'placé sur l'eau du tube 20 est-suspendu à un fil souple 22 qui passe sur une poulie 23 à laquelle il est attaché pour éviter lesglissements relatifs. L'axe 24 de la poulie peut osciller librement dans un palier 19 et le poids du flotteur 21 est équilibré par un contrepoids 25 attaché au second brin du fil 22.
Une aiguille 26, 27 est fixée solidairement sur l'axe 24 pour réaliser l'enregistrement de la pression et le réglage du niveau de verre.
La branche 26 de l'aiguille porte un stylet encré contre lequel se déroule une bande de papier gradué tendue entre deux rouleaux 28, 28' com- mandés par un mouvement d'horlogerie 29.
La branche 27 à son extrémité porte un contact électrique rac- cordé par un fil 30 à une source d'énergie électrique 31 dont l'autre pôle est raccordé à deux relais 32, 33 portant respectivement des contacts 34, 35, de telles façon que lorsque l'aiguille pivote autour de son axe 24, la branche vient, suivant le -sens de la rotation, en contact avec la borne 34 ou -là borne 35, fermant ainsi le circuit électrique du relais 32.' ou du relais 33.
Ces deux relais, de type connu en soi, sont dispôsés de façon à ce que le premier commande l'accélération, le second le ralentissement du moteur
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qui actionne l'appareil d'enfournement des matières premières dansle four à bassin, ainsi qu'il sera décrit plus loin avec référence à la fig. 8.
L'appareil décrit ci-dessus fonctionne comme suit sous l'effet du jet de gaz ou d'air sortant, avec une certaine vitesse, de la tuyère 11, la surface du bain se creuse localement formant une cuvette ayant approximativement la forme représentée en trait pointillé en 5. si, Le niveau 3 du verre s'élève, il se rapproche de la tuyère 11 et la pression d'impact du jet d'air sur le verre s'élève et provoque une augmentation de pression du fluide dans le tuyau 6 en amont de la tuyère 11.
Si le niveau baisse, la dite pression diminue. On peut donc utiliser la mesu- re de la pression en amont de la tuyère 11 comme moyen de mesure de la distan- ce verre - tuyère
Les variations du niveau de verre créent donc des variations de pression dans le tuyau 6, et par conséquent des variations du niveau d'eau dans le tube 20. Celles-ci entraînent un déplacement dans un sens ou dans l'autre du flotteur 21, et par suite, de 1-'aiguille 26-27. La branche 26 permet d'enregistrer les variations du niveau de verre sur la bande de pa- pier 26.
La branche 27 entre suivant les cas en contact avec la borne 34 ou la borne 35 ce qui, par l'effet des relais 32 ou 33, commande l'accéléra- tion ou le ralentissement du moteur de-l'appareil d'enfournement., Ainsi la quantité de matières enfournées est augmentée ou diminuée et les varia- tions du niveau de verre dans le bassin sont compensées.
Naturellement, le fonctionnement de l'appareil requiert la réa- lisation de certaines conditions : le verre étant relativement fluide, la surface balayée par le jet gazeux tend à se couvrir de rides et à se déformer continuellement; dans ce cas la pression n'est pas stable, et les mesures. sont irrégulièreso Des projections de verre chaud peuvent se coller sur l'ajutage et en entraver le fonctionnement,.
Pour ce motif, suivant l'invention on refroidit la surface du bain au point ou,l'on veut mesurer le niveau. Dans la forme d'exécution dé- crite ci-dessus, on réalise le refroidissement grâce à la boite à circula- tion d'eau 4 qui absorbe une partie de la chaleur de la zone qu'elle couvre et aussi par l'effet du jet d'air refroidi par son passage à l'intérieur des tuyaux 7 et 8.
On peut aussi réaliser un effet analogue en isolant thermique- ment le point de mesure du reste de l'atmosphère du four en ménageant, tout autour, un espace partiellement clos tel que représenté aux figures 2 et 3.
Dans cette réalisation, un anneau en réfractaire 36, partielle- ment immergé dans le verre fondu 2 entoure un volume de verre 37 et isole pratiquement la surface de ce dernier par rapport à l'atmosphère du four, 'grâ- ce à un élargissement 38 de L'extrémité de la chemise d'eau formée par les tuyaux 8 et 7 éventuellemert protégés par un revêtement calorifuge 8'. L'é- largissement 38 est parcouru par l'eau de réfrigération, et exerce un effet de refroidissement sur le verre situé à l'intérieur de l'anneau 36. Il com- porte en outre un évent 39 qui permet à l'air sortant de la tuyère 11 de s'é- chapper de l'enceinte constituée par l'anneau 36 et l'élargissement 38.
Pour protéger la tuyère 11 contre l'effet de la radiation du ver- re fondu, il est avantageux de la protéger extérieurement par un revêtement en matériaux réfractaires calorifuges, sauf dans sa partie rayonnant. vers la zone de mesure 5.
Une autre disposition est représentée à la figure 4. Elle com- pôrte, comme à La figure 2, les tuyaux 6, 7 et 8 l'élargissement 38 et la tuyère 11. Sous celle-ci se trouve un disque en réfractaire 58 flottant sur
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le verre. Le et gazeux sortant de la tuyère 11 frappe contre ce disque 58 qui est percé d'évents 59 pour permettre l'échappement du jet. Le disque 58 qui constitue ainsi un organe amplificateur est centré par rapport à la tuyère 11 grâce à un évidement 60 où vient se loger un appendice 61 de l'évasement 38 qui peut glisser dans l'évidement 60 du disque. Grâce à la circulation d'eau de l'évasement 38, et au jet gazeux le disque 58 est re- froidi, ce qui en réduit la corrosion par le verre fondu.
L'évasement 38 est ici moins large que dans le cas de la Fige 2. Il ne couvre que le dis- que 58 et n'exerce pas son action réfrigérante sur l'anneau 360
On a constaté que les variations de la pression qui règne dans le four peuvent provoquer des variations corrélatives de la pression induite dans le tuyau 6, et fausser les indications du manomètre.
Pour obvier, il suffit d'isoler le tube 20 de l'atmosphère, et de le relier par une conduite individuèlle à l'ambiance du four, par exemple par une canalisation telle que 62 (Fig. 2); qui débouche dans le four à pro- ximité de la boite 4, ou est reliée directement aux évents 39 ou 59 et est alors, elle-même, munie d'un dispositif de réfrigération dans sa partie intro- duite dans le four.
Lorsqu'on relie les évents 39 ou 59 à la branche 20 du manomètre, il n'est plus possible de relier le flotteur 21 à un appareil indicateur par l'intermédiaire du câble 22. Dans ce cas, (Fig. 2) le manomètre en U 18-20 est remplacé par un appareil tel qu'un pressimètre à tore pendulaire 63, de type connu, monté sur l'axe 24 delaiguille 26-27 et relié d'une part au tuyau 6,¯ d'autre part à l'évent 39 par le tuyau 620
On peut aussi relier simplement les évents 39 ou 59 à l'air libre; on élimine également ainsi l'effet des variations de la pression du four.
Dans les deux cas, les différences de pression indiquées par le manomètre représenteront rigoureusement les variations de niveau du bain.
Le système de réglage décrit plus haut est mis en action lorsque le niveau 3 s'est écarté d'une distance suffisante pour que l'aiguille 27 vienne en contact avec l'une des bornes 34 ou 35. A ce moment l'action accé- lératrice ou retardatrice sur le moteur de l'appareil d'enfournement s'exerce de façon continue jusqu'à ce que le niveau 3 se déplace en sens inverse de l'écart et coupe le contact entre 1'aiguille 27 et l'une des bornes 34 ou 35.
C'e$t le réglage par tout ou rien.
Il peut être avantageux de réaliser un réglage proportionnel qui. permette d'agir sur le moteur de l'appareil d'enfournement proportionnelle- ment à l'importance de l'écart entre le niveau 3 et le niveau théorique à maintenir.
Dans ce cas, suivant l'invention, on a recours au dispositif re- présenté aux figures 5, 6,.7 et décrit ci-après :
L'aiguille 27, reliée par le conducteur 30 à la source du cou- rant 31, porte un contact 40. Dans cette forme de réalisation, la dite aiguil- le est formée par une lame élastique flexible, de façon à ce que son extré- mité puisse être courbée dans le plan perpendiculaire à celui dans lequel el- le pivote pour prendre une position telle que 27' (Fig. 5), et qu'elle re- prenne la forme droite dès qu'on supprime l'effort de flexion.
En face de l'aiguille 27, sont placés les deux contacts 34 et 35 représentés sur la figure 1. Dans l'exemple des Figs. 5 à 7, ils sont consti- tués par deux rampes 34', 35' dont les extrémités qui se font face sont écar- tées d'une épaisseur très légèrement supérieure à celle du contact 40 porté par l'aiguille 27. L'extrémité de cette dernière est, d'autre part, en con-
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tact avec une came 41 commandée par un moteur avec réducteur de vitesse 42 qui tourne à vitesse constante. A chaque tour de la came 41, l'extrémité de l'aiguille 27 est inclinée en direction des rampes 34', 35' et reprend la forme droite dès qu'elle est libérée de la pression de la came 41.
Quand le niveau du verre est normal, l'aiguille 27 est dans sa position médiane, et à chaque inflexion commandée par la came, le contact 40 passe entre les deux rampes 34', 35'. Dès que le niveau se déplace, l'ai- guille quitte sa position médiane, et à chaque tour de la came, le contact 40 vient buter contre une des rampes 34' ou 35' suivant le sens de l'écart.
Plus l'aiguille est éloignée de sa position médiane, et plus longue est la durée de la mise en contact de la borne 40 avec la rampe 34' ou 35' qui lui fait face. Lorsque ce contact se produit, le courant action- ne le relais correspondant 32 ou 33 et provoque l'accélération ou le ra- lentissement du moteur de l'enfourneuse.
Il s'ensuit que le réglage est proportionnel vu qu'il s'exerce pendant toute la durée de chaque mise en contact de la borne 40 avec une des rampes 34' ou 35' et que.la durée de celle-ci est d'autant plus grande que l'écart de l'aiguille 27 est plus importanto Lorsque l'écart atteint la valeur "D" on voit, sur la figure 7, que l'aiguille est constamment en contact 'avec une des rampes, et que l'appareil régulateur fonctionne sans discontinuer. Le réglage va donc de 0% à 100%
Le moteur 42 tournant sans arrêt, l'action régulatrice se re- produit à chaque tour de la came 41 et ne cesse que lorsque, l'aiguille ayant repris sa position médiane, le contact 40 ne rencontre plus la rampe 34' ou 35' à chaque inflexion de l'aiguille 27.
Une autre disposition pour le réglage automatique est représentée schématiquement à la figure 8. Elle se conjugue avec le dispositif de l'ai- guille 27 de la figure 1.
Suivant flue le niveau monte ou descend, l'aiguille 27 vient buter contre un des contacts 34 ou 35 qui commandent respectivement les relais 32 ou 33.
Le moteur qui attaque l'appareil d'enfournement des matières vi- trifiables est représenté en 43. C'est un moteur du type compound. Il com- porte un enroulement induit 44 en série avec une résistance 45, et en paral- lèle sur cette dernière un rhéostat 46 dont le curseur 47 est actionné par un arbre fileté 48 monté sur deux paliers 49, 50 et commandé, d'unepart par un volant à main 51 et d'autre part par un moteur 52 à deux sens de marche.
Ges deux sens de marche sont commandés par un inverseur constitué par les deux contacts doubles 53, 54 solidaires d'un électro-aimant 55 dont les bor- nes sont raccordées aux relais 32 et 33, de telle façon que chaque moitié de l'électro 55 est en série avec un des relais 32 ou 33, et qu'il actionne l'in- verseur 53, 54 dans un sens ou dans l'autre suivant la position de l'aigu.il- le 27. L'enroulement inducteur du moteur 43 est monté en série avec deux ré- sistances 56, 57 qui peuvent être mises séparément en ou hors circuit par les deux relais 32 et 33.
L'interrupteur commandé par le relais 32 est normalement ouvert, l'autre normalement fermé.
Lorsque l'aiguille 27 vient buter contre le contact 34, la ré- sitance 56 est mise en circuit et la vitesse du moteur 43 est accélérée; lorsque l'aiguille 27 vient én contact avec 35, la résistance 57 est mise hors circuit et la vitesse du moteur 43 est ralentie.
En même temps qu'elle commande les relais 32 et 33 l'aiguille 27 actionne l'électro 55 qui fait tourner le moteur 52 dans un sens ou dans
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l'autre suivant la position de l'aiguille 270
De ce fait, le curseur 47 circule sur le rhéostat 46; ce qui modifie le réglage de la vitesse normale du moteur 43, dans le même sens que les relais 32, 33. L'action de réglage est donc double, agissant d'une part sur.'l'induit, d'autre part sur l'inducteur du moteur 43.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour la mesure et éventuellement le réglage du ni- veau du verre dans les fours à bassin, caractérisé en ce qu'on dirige un jet gazeux, de préférence refroidi, sur un point de la surface du verre en fu- sion, et que l'on mesure les variations de niveau du verre en fonction des variations de pression induites dans le débit de gaz par ces variations de niveau.