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PERFECTIONNEMENTS A UN PROCEDE ET A UN DISPOSITIF D'INTRODUCTION DE
CHARGES DE MATIERES.
La présente invention est relatived'une part à un perfectionnement apporté à un dispositif d'introduction de matières en grains par charges successives dans un bain de ces matières en fusion.,, dispositif utilisé dans la fabrication du verre et de produits analogues,. et d'autre part à un procédé perfectionné pour mettre en oeuvre ce dispositif perfectionnéo
La présente invention a pour objet : - un procédé perfectionné pour introduire des charges successives de matières dans une cuve de fusion et pour régler le comportement des charges de matières d'une manière qui assure une fusion uniforme dans la cuve des charges de matières utilisées pour former du verre en fusion;
- un procédé pour introduire d'une manière unifoxme et progressive des charges successives de matières destinées à former du verre dans une cuve de fusion d'une manière qui assure la fusion de ces matières à des températures inférieures à celles qui sont actuellement nécessaires pour faire fondre les charges de matières;
- un procédé perfectionné qui,, d'une part, consiste à introduire successivement des couches de charges de matières dans une cuve de fusion,, afin de tonner une nappe de ces charges de matières entrant progressivement en fusion à mesure que les charges de matières sont déplacées vers l'extrémité d'extraction de la cuve. et qui,, d'autre part n'exigepour obtenir cette uniformité de fusion, qu'un minimum d'intervention de la part des ouvriers introduisant les charges de matièreso
Actuellement, dans un fonctionnement classique,, on introduit pé-
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riodiquement, dans une cuve de fusion du verre..
une quantité de charges de matières d'épaisseur et de volume uniformes, ce qui détermine la formation de blocs ou tronçons dont la longueur est sensiblement égale à la largeur de la cuve de fusion., A mesure que se forme chaque bloc successif, celuici pousse en avant le bloc introduit précédemment et l'amène dans la zone de fusion de la cuve, ce qui fait que ce bloc fond d'une manière uniforme.
Un tel système d'alimentation provoque la formation d'une nappe assez.uniforme de charges de matières ce qui, dans les conditions ordinaires qu'on rencontre dans une cuve présentant des propriétés d'isolement parfaites, pennet d'obtenir une fusion uniforme des charges de matières. Les dimensions des blocs des charges de matières diminuent graduellement à mesure que la charge descend dans la cuve jusqu'à. ce que la totalité de la charge soit finalement fondueo
Cependant,, en réalité, les propriétés d'isolement, que présente l'un des côtés de la cuve de fusiondiffèrent généralement de celles de l'autre côté.!)
et il se produit par conséquent d'un côté à l'autre de la cuve de fusion une variation considérable de la température'du verre en fusion en dessous des blocs formée. Etant donné que la viscosité du verre en fusion est inversement proportionnelle à sa température, les blocs des charges de matières ont tendance à rouler vers la partie de la cuve qui se trouve à la température la moins élevée. Cette rotation a pour résultat qu'une surveillance constante doit être effectuée par un ou plusieurs ouvriers, en vue de maintenir les blocs alignés transversalement dans la cuve.
Une autre conséquence de la tendance des blocs à effectuer une rotation et de leur manipulation résultante., est la rupture de petites parties des matières des blocs et le transport de ces parties vers l'extrémité d'extraction du four, sans qu'elles aient subi une fusion complète,, Cette dernière conséquence aboutit à la formation de concrétions dans le verre laminé brut qui sort de la cuvée
On a réalisé une organisation unique d'une structure destinée à être utilisée dans une trémie par ailleurs classique pour introduire des charges de matières,organisation qui permet de rendre les blocs de charges de matières,mises en contact avec la surface du bain en fusion dans le four, relativement minces à leur partie centraleo Grâce à cette organisation,
les blocs des charges de matières entrent en fusion d'abord à leur partie centrale.,, ce qui forme respectivement de chaque côté de la partie centrale du four,. deux blocs dont la dimension est faible par rapport à celle des blocs originaux non rompuso Ces blocs plus petits ont tendance à fondre plus rapidement que les blocs plus grands qui s'étendent sensiblement sur toute la largeur du fouro
En outre,, les blocs non divisés ont tendance à tourner et à osciller d'un côtéà l'autre dans l'extrémité de fusion de la cuve ce qui empêche les charges de matières de fondre d'une manière effeotiveo Les blocs plus petits,, qui sont formés lorsque les blocs initialement introduits dans l'extrémité de fusion de la cuve sont divisés en deux parties,
suivent le parcours de convection du verre en fusion et n'oscillent pas d'un côté à l'autre par rapport à la ligne centrale de la cuve.
Tant que les conditions de température dans le four sont maintenues uniformes. les blocs n'exigent de la part des ouvriers qu'une manipulation très réduite pour être maintenus disposés de la meilleure manière, ce qui est, bien entendu, très désirableo Une répartition inégale de la température accompagnée de la rupture de symétrie des courants de convection a pour résultat que les blocs flottants ont tendance à dériver vers le côté froid du four,, sensiblement comme cela se produit avec des blocs de très grandes dimensions mais il est beaucoup plus facile de remettre en place ces blocs plus petits (formés après que la partie centrale de la charge a été complètement fondue)
que les blocs qui s'étendent presque entièrement en travers de la cuvée
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On va maintenant décrire la présente invention pour mieux la faire comprendre en se référant au dessin annexé,,, sur lequel : - la figure 1 est une coupe latérale d'une partie d'une cuve typique représentant le dispositif de trémie perfectionné permettant d'introduire en discontinu des charges de matières dans l'extrémité d'admission d'une cuve à fabriquer du verre; - la figure 2 est une vue schématique partielle en élévation représentant le processus de fusion des blocs des charges de matières et l'identité de leur trajet avec les courants de convection qui se manifestent dans l'extrémité de fusion d'une cuve;
- la figure 3 est une coupe transversale faite par 3-3 de la, figure 1. représentant un procédé pour fixer un soc (pour les charges) conforme à la présente invention.. aux parois verticales antérieure et postérieure d'un dispositif de trémie; - les figures 4 et 5 sont deux vues latérales verticales faites perpendiculairement l'une à l'autre et à la figure 3. et représentant des détails de structure du soc utilisé pour les charges; - la figure 6 est une vue isométrique éclatée des éléments constituant le soc précité;
- la figure 7 est une vue de face représentant la paroi antérieure de la trémieo
Le dessin représente une cuve de fusion 20 pour du verre.. qui comporte une extrémité d'admission 21 et une paroi terminale suspendue de soutien 22. dont l'extrémité inférieure comporte un dispositif de réfrigération 23 alimenté avec de l'eauo Au cours de la fabrication la cuve contient un bain de verre en fusion 24 qui est maintenu en fusion par un combustible approprié introduit par des orifices 26 pratiqués dans les parois 28 de la cuve (figure 2).
Un dispositif de trémie 30 est alimente continuellement en matières destinées à former les charges (matières soigneusement broyées et mélangées), au moyen d'un dispositif d'alimentation (non représenté) qui les transporte en se déplaçant latéralement et qui est animé d'un mouvement de va-et-viento La trémie 30 s'étend sensiblement sur toute la largeur de la partie d'admission 21 de la cuve. La matière à charger repose par son propre poids sur un élément porteur horizontal (ou plaque) 32 qui est relié par un arbre 34 animé d'un mouvement de va-et-vient à un dispositif à mouvement alternatif (non représenté)o La plaque 32 peut se déplacer en va-et-vient vers la droite à partir de sa position arrière,, représentée en traits pleins sur la figure 1.
Lorsque la plaque 32 se trouve dans sa position en traits pleins, dans laquelle elle porte de la matière provenant de la trémie,, son déplacement horizontal en avant a pour effet de lui faire transporter une couche prédéterminée 36 de charges de matièreo
Cette matière se trouve alors immédiatement au-dessus de la surface du bain en fusion, et la matière contenue dans la trémie tombe sur la plaque derrière la fraction de matière qui a été amenée en avant.
Lorsqu'on fait revenir la plaque 32 en la ramenant de sa position avant à la position en traits pleins la couche 36 ne peut pas être entraînée en même temps en arrière du fait que l'espace antérieurement occupé par cette couche a été comblé par de la matière tombée derrière elle par gravité de la trémieo Ainsi.,, le rappel en arrière de la plaque 32 a pour effet de faire tomber la couche de charge 36 sur le bain en fusion à partir du bord antérieur de la plaque jusqu'à ce que la plaque ait été ramenée à la limite de sa position arriérée De ce fait, la matière est appliquée sur la surface du verre en fusion d'une manière sensiblement uniforme.,
sur une zone dont la largeur correspond à la course de la plaque 320
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La trémie 30 comporte une paroi avant 38 et une paroi arrière 40. Le bord inférieur de la paroi arrière 40 frotte presque sur la surface supérieure de la plaque 32. ce qui empêche la matière provenant de la trémie d'être déplacée en arriérée Grâce à cette disposition,, des blocs successifs 36 de charges de matière, dont la largeur est sensiblement égale à la largeur de la partie d'admission de la cuve, sont successivement introduits dns la cuve de fusion à chaque course de la plaque 320
Le soc 42 utilisé pour les charges a une section transversale triangulaire et il est disposé perpendiculairement au sens de déplacement des charges.
Le côté antérieur 46 du soc 42 est disposé en face de cette paroi percée et les deux autres côtés latéraux 50 forment un coin qui s'étend jusqu'à l'arrière de la paroi avant précitée. Ce coin est déplacé à partir de l'ouverture précitéeo
La plaque 32 sert également à déplacer les blocs 36 antérieurement déposés.. vers l'avant dans la cuve en direction des orifices de fusion précités, ce'qui laisse de la place pour le dépôt de chaque bloc successif.
La description ci-dessus s'applique à un fonctionnement type qui est classique et on l'a donnée simplement à titre indicatif avant d'entreprendre la description de la présente inventiono
On a réalisé une structure nouvelle pour obtenir des blocs dont la partie centrale soit plus mince que l'un ou l'autre de leurs cotésafin que la partie centrale des blocs entre en fusion la première.
On a prévue dans cette nouvelle structure,,, plusieurs éléments 39 en forme de trappes verticales, réglables et coulissantes sur le côté antérieur de la paroi avant 38 de la trémie; on peut régler les positions verticales de ces trappes d'une manière prédéterminée,, et l'on décrira plus complètement ces positions ci-aprèso
La nouvelle structure comporte également un organe 42 ayant la forme d'un soc. qui est disposé au centre sur le côté de la trémie 30. Ce soc 42 utilisé pour les charges peut être fixé dans la trémie à ses parois antérieure et postérieure 38 et 40. au moyen de supports appropriés 44.
On voit, sur les figures 4. 5 et 6 que le soc 42 comporte une paroi avant 46. une paroi verticale 48 qui s'étend perpendiculairement depuis la partie centrale de la paroi avant 46 et deux parois latérales 50 qui s'étendent obliquement à partir de chaque extrémité de la paroi avant 46 jusqu'à la paroi verticale 480 Un sommet triangulaire 52 raccorde les parois 46. 48 et 50 et sa forme lui permet d'épouser la direction suivie par les parois 50 entre la paroi avant 46 et la paroi 480 Une partie biseautée 54 comportant un trou destiné à recevoir un organe de levage est fixée à la partie supérieure de la partie triangulaire 52.
Tous les organes sont mutuellement fixés soit par soudage.!) soit par tout moyen de fixation appropriée de manière à former une structure unitaireo
On remarquera que les blocs introduits dans la cuve s'étendent en pratique complètement sur la section transversale de la cuve.,, et que leur partie centrale est beaucoup plus mince que leurs autres parties.
Comme on le voit sur la figure 7. les différences de hauteur entre la surface supérieure de la plaque 32. sur laquelle glisse la chargea et la face inférieure des trappes 39 délimitent une ouverture de forme irrégulière dans laquelle les charges de matière sont poussées avant d'être disposées sur la surface du verre en fusiono La forme de cette ouverture s'étendant sur la largeur de la trémie détermine approximativement la forme des blocs appliqués à la surface du verre en fusion.
Le soc 42 disposé dans la partie centrale de la trémie ne sert pas à sectionner., à leur partie centrale, les longs blocs des charges de ma-
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tière envoyés à la surface du bain en fusion mais simplement à accentuer la minceur des blocs à leur partie centrale, étant donné qu'une fraction des charges de matière en grains,, qui a été divisée par le soc 42. tend à s'écouler en avant de ce dernier à mesure que la charge est déplacée en avant vers la cuve par l'organe coulissant ou plaque 32.
On peut par exemple, diviser en cinq parties une partie antérieure d'une trémie de 6 mètres de large, chaque partie comportant une trappe coulissante 39 de 1.20 m de largeo La hauteur de l'ouverture de la partie centrale qui comporte le soc 42. mesurée à partir de la surface supérieure de la plaque coulissante 32 ;
est égale à 15 cm. la hauteur de l'ouverture des deux parties immédiatement adjacentes à la partie centrale de part et d'autre de celle-ci, est égale à 33 cm et la hauteur des parties latérales extrêmes est égale à 30 cmo On a découvert que cette organisation des hauteurs des ouvertures de la paroi d'admission permet d'obtenir un bloc ayant à peu près la forme de deux cigares accolés bout à bout, grâce à l'aptitude de la charge divisée en grains fins à s'écouler autour du soc plus ou moins au cours du déplacement de la plaque 320
On a représenté sur la figure 2 les positions successives qu'occupe un bloc 36.à mesure qu'il se déplace dans la cuve.
En examinant cette figure on voit que la partie centrale des blocs de charges de matières entre en fusion la première.,, ce qui fractionne le bloc en deux blocs plus petits 36a et 36b situés respectivement de chaque côté de la ligne centrale de la cuve. Non seulement les blocs plus petits, formés à la suite de la rupture des grands blocs initialement introduits dans le four de fusion, fondent plus facilement que les blocs plus grands non divisés, mais encore ils suivent plus facilement la trajectoire naturelle des courants de convection, comme le représente les flèches de cette figureo Non seulement les blocs plus petits ont moins tendance à osciller d'un côté à l'autre de la cuve comme cela se produit f réquemment avec les blocs plus grands,mais encore.
s'il se produit un déséquilibre de température dans le four, les ouvriers chargés de la surveillance du four les manipulent plus facilement que les blocs plus grands non divisés. Ainsi, au moment où les charges de matière atteignent le niveau d'écume 60 du four, légèrement en-dessous de l'orifice n 3. toutes les charges de matière sont complètement fondues et il se forme du verre en fusion qui est complètement exempt de concrétions.
Il est extrêmement important que les blocs restent sensiblement continus sur la largeur de la cuve jusqu'à ce qu'ils atteignent approximati- vement la position du premier orifice. Cette exigence trouve sa raison dans le désir de maintenir la température du verre en fusion au sein de la masse de verre,, afin d'obtenir ainsi une fusion des charges de matières qui soit plus effective que celle qu'on obtiendrait si la partie centrale du bain en fusion était complètement non isolée de Pair qui l'entoure, ce qui provoquerait des déséquilibres thermiques qui,
à leur tour feraient dévier les blocs de leur disposition symétrique qui est la plus efficace pour obtenir une fusion adéquateo
Il existe une autre raison pour laquelle les blocs doivent rester continus sur la totalité de la largeur de la cuve dans la région située au voisinage de l'ouverture de la trémie;
en effet,, on désire obtenir une nappe continue isolante au-dessus du bain de fusion 24 dans la zone située entre la paroi antérieure 38 de la trémie et la paroi terminale d'appui suspendue 22 du four., dont la partie inférieure est protégée de la chaleur du bain en fusion par les éléments 23 de refroidissement à l'eauo La présence d'une nappe continue au-dessus du bain réduit fortement les pertes thermiques provenant de la radiation de chaleur entre le verre en fusion et l'air compris entre la trémie et la paroi terminale d'appui suspendue.
Bien qu'on ait particulièrement décrit l'invention en vue de ses possibilités d'application au fonctionnement d'un appareil de fusion du verre. il est bien entendu qu'on peut également l'appliquer dans d'autres cas,
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pour lesquels il peut être désirable de constituer une nappe de matière en grains sur le bain en fusion. On peut. par exemple, utiliser le soc prévu pour les charges de matières dans la préparation du silicate de sodium,. ou bien dans l'industrie du cuivre dans les cas où l'on désire former un concentré de cuivre sur un bain de cuivre en fusion.
Il est bien entendu que l'on peut apporter au mode de réalisation décrit ci-dessus et représenté sur le dessin.. diverses modifications sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'inventiono
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour amener des charges de matières en grains à la surface d'un bain en fusion contenant les ingrédients des charges en fusion., ledit procédé consistant à former une fraction en forme de bloc des ingrédients des charges présentant une partie centrale de section réduite et à déposer la fraction en forme de bloc sur la surface du bain fondu.