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PERFECTIONNEMENTS A LA FUSION ELECTRIQUE DU VERRE-
La présente invention se rapporte à la fusion électrique du verre, et plus spécialement à un procédé pour fondre ou ramollir électriquement une masse de verre solide, au cours du travail ou de la fusion du verre.
L'invention a été tout d'abord mise au point pour des procédés de fusion du verre où l'on fait fondre les matières formant le verre dans un four à bassin du type dans lequel les matières peuvent être initialement chauffées par des flammes de gaz ou de combustible liquide qui chauffent directement la surface des matières formant le verre dans le bassin, puis, quand ces matières sont assez chaudes pour conduire un courant électrique, sont chauffées exclusivement ou complémentairement par un courant électrique passant dans les matières entre des électrodes introduites par des ouvertures des parois du bassin, et plongées au moins en partie dans les matiè-. res formant le verre.
Les fours de ce type sont appelés "fours électriques" à bassin pour la fusion du verre", et les électrodes plongées dans la matière formant le verre, dans la partie principale du bassin sont appelées "électrodes immergées".
Comme les parois d'un four à bassin pour la fusion du verre ont une épaisseur considérable, les ouvertures des parois par lesquelles on introduit les électrodes immergées contiennent généralement une-quantité appréciable de verre ou de matière formant le verre traitée dans le four, et lorsque la matière dans le bassin est initialement chauffée par les flammes de gaz ou de combustible liquide, au moins une partie du verre ou de la matiè-' re formant le verre dans ces ouvertures reste solide. Il est donc nécessaire de prévoir un dispositif spécial pour faire fondre le verre ou la matière formant le verre dans les ouvertures avant de pouvoir y introduire les électrodes immergées.
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Dans la suite de la description.9 le terme "verre" comprend également la matière formant le verre.
On a déjà proposé de faire fondre le verre dans les ouvertures en le chauffant à l'aide d'un chalumeau air/gaz ou oxygène/gaz, mais ce procédé a pour inconvénient d'entrainer un chauffage considérable de la paroi du réservoir entourant chaque ouverture avant que le verre dans l'ouverture soit suffisamment ramolli pour qu'on puisse introduire l'électrode immergée.
La proximité de la matière réfractaire chaude ainsi obtenue est gênante lorsqu'on introduit les électrodes et, avec de nombreux types de blocs utilisés pour la construction des parois du réservoir, on risque fort de fêler les blocs au voisinage des ouvertures sous l'effet du choc thermique, les fêlures ainsi crééés étant indésirables parce qu'elles peuvent déterminer la destruction prématurée des blocs et réduire ainsi la durée utile du bassin.
La présente invention a essentiellement pour but de fournir un procédé pour fondre ou ramollir le verre dans les ouvertures des parois de fours à bassin pour la fusion du verre afin de permettre d'introduire les électrodes immergées, procédé exempt des inconvénients précités. On notera toutefois que le procédé suivant l'invention peut être appliqué de façon générale à la fusion ou au ramollissement de masses de verre solide. Le terme "masse de verre solide" n'implique pas nécessairement que le verre a la forme d'un bloc continu ; il peut par exemple être constitué d'une agglomération de particules.
Suivant l'invention, dans un procédé de travail ou de fusion du verre, on effectue la fusion ou le ramollissement d'une masse de verre solide en chauffant initialement une couche superficielle du verre en plaçant deux électrodes en contact avec le verre et d'abord en contact l'une avec 1 autre, en faisant passer un courant électrique par les électrodes et en écartant les électrodes d'une courte distance sur la surface du verre de façon à faire naître un arc électrique entre les électrodes, puis en continuant à chauffer le verre par le passage du courant électrique dans le verre initialement chauffé entre les électrodes, la surface du verre chauffé étant graduellement augmentée en augmentant la distance séparant les électrodes à mesure que la couche superficielle du verre entre les électrodes se ramollit,
et le chauffage étant poursuivi jusqu'à ce que toute la masse de verre ou la partie voulue de la masse de verre soit fondue ou ramollie au degré voulu.
Dans une forme de l'invention, appliquée à la fusion du verre dans un four électrique à bassin pour la fusion du verre du type décrit cidessus,le verre dans chacune des ouvertures des parois du réservoir prévues pour l'introduction des électrodes immergées est initialement chauffé en introduisant deux petites électrodes auxiliaires dans l'ouverture et en les plaçant en contact avec le verre et initialement en contact l'une avec l'autre en faisant passer un courant électrique par les électrodes auxiliaires et en les écartant d'une courte distance sur la surface du verre pour faire naftre un arc électrique entre les électrodes auxiliaires, en continuant à chauffer le verre dans 1'.ouverture par le passage du courant électrique dans le verre initialement chauffé tout en augmentant graduellement la distance séparant les électrodes,
une ou les deux électrodes étant de préférence enfoncées dans le verre ramolli jusqu'à ce que toute la largeur de la couche superficielle du verre dans l'ouverture soit pratiquement située entre les électrodes et chauffée , le passage du courant électrique entre les électrodes da@@ le verre étant poursuivi jusqu'à ce que tout le verre de 1'ouverture soitfondu ou ramolli pour permettre d'introduire une électrode immergée dans l'ouverture
Le procédé pour fondre ou ramollir le verre dans les ouvertures des parois d'un four à réservoir et permettre l'introduction des électrodes immergées suivant la présente invention peut s'appliquer par exemple à des fours électriques pour la fusion du verre du type décrit dans la demande de brevet anglais n 23.016/52 où les ouvertures prévues pour introduire les électrodes
immergées sont inclinées vers le bas dans les parois depuis la sur-
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faceextérieure jusqu'à la surface intérieure,l'extrémité extérieure ou supérieure de chaque ouverture étant située au niveau ou près du niveau occupé, par la surface du verre fondu lorsque le four fonctionnas normalement à plein rendement, et les ouvertures ayant par exemple la forme de fentes rectangulaires.
Dans un mode d'exécution de l'invention décrit à titre d'exemple , et applicable à la fusion du verre dans un four électrique pour la fusion .du verre, du type cité dans le paragraphe précédent, comportant des ouvertu- res en fo me de fentes rectangulaires, les petites électrodes auxiliaires uti- lisées pour fondre ou ramollir le verre dans les ouvertures sont des baguettes de graphite en forme de coins,de petite taille relativement à l'ouverture et munies de manches isolants. Les électrodes sont reliées en série avec une impédance de quelques ohms à un courant alternatif de 30 ampères dont la tension peut varier entre 100 et 200 volts.
Une de ces électrodes auxiliaires est placée d'un coté de l'ouver- ture pour que l'extrémité mince du coin repose sur la surface du verre, on fait passer le courant et on introduit la seconde électrode dans l'ouverture pour que son extrémité mince repose sur la surface du verre et on la fait en- suite glisser sur cette surfac.) jusqu'à ce que les extrémités des deux élec- trodes se touchent tout en restant en contact avec le verre et qu'un courant électrique passe entre elles. La seconde électrode est alors écartée de la première jusqu'à ce que les extrémités en contact avec le verre soient sépa- rées de quelques millimètres et un arc se forme entre les électrodes.
Cer arc est en contact avec le verre entre les extrémités des électrodes et chauffe donc sa surface ; à mesure que la température du verre augmente ,sa résis- tivité électrique diminue, de sorte que le courant commence à circuler dans les couches superficielles du verre dont la température augmente encore ; à mesure que le courant circule dans le verre, la tension entre les bornes des électrodes diminue jusqu'à devenir inférieure à la tension d'arc minimum , et l'arc s'éteint.
Le courant continue à passer par le verre en augmentant toujours la température et le verre ramollit jusqu'à ce qu'il soit possible d'écarter encore la seconde électrode de la première tout en maintenant le contact entre la seconde électrode et le verre chauffé et, par conséquent, conducteur. De préférence, afin d'assurer la permanence du contact entre les électrodes et le verre ramollieles extrémités minces des électrodes, spécialement de celle qu'on déplace, sont enfoncées dans le verre ramolli à une profondeur de 1 à 2 mm. La seconde électrode est graduellement écartée de la première sur la surface du verre en direction de l'autre côté de l'ouverture.
En même temps, la tension entre les bornes des électrodes peut être augmentée de façon que le chauffage du verre de l'ouverture puisse continuer à la même allure à me- sure que les électrodes sont séparées. Finalement, la seconde électrode peut être amenée jusqu'au côté opposé de l'ouverture sans perdre contact avec le verre chauffé et conducteur, et le passage du courant dans le verre entre les électrodes est poursuivi jusqu'à ce que tout le verre de l'ouverture soit fondu ou suffisamment ramolli pour permettre l'introduction de l'électrode immergée principale, qui peut être une plaque de graphite ou avoir une autre forme s'adaptant étroitement dans l'ouverture en forme de fente.
On a trouvé par exemple qu'en alimentant les électrodes auxiliai- res en courant comme spécifié ci-dessus, le temps nécessaire.pour fondre le verre à une profondeur de 1 pouce (25,4 mm) dans une ouverture rectangulaire de 6 pouces x 2 1/2 pouc es (152,3 mm x 63,3 mm) est de 30 à 40 minutes.
Le procédé de l'invention est avantageux pour fondre du verre dans les fours électriques de fusion du type décrit, en ce qu'il permet de fondre ou de ramollir tout le verre dans les ouvertures dans une mesure suffisante pour introduire les électrodes immergées sans endommager les parties des pa- rois du four entourant les ouvertures. En outre, le procédé est économique parce qu'il peut être exécuté en n'utilisant qu'une faible quantité d'énergie électrique.
Le procédé de fusion et de ramollissement du verre dans les ouver- tures des parois du bassin suivant la présente invention a été décrit ci-dessus
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spécialement comme moyen de permettre l'introduction des électrodes immergées dans les ouvertures ; il va de soi cependant que ce procédé peut être utilisé également pour fondre ou ramollir le verre dans des ouvertures à d'autres fins, par exemple pour vider le bassin de son contenu.
REVENDICATIONS
1. - Dans une opération de travail ou de fusion du verre, un procédé de fusion ou de ramollissement d'une masse de verre solide, caractérisé en ce qu'on chauffe initialement une couche superficielle du verre en plaçant deux électrodes en contact avec le verre et d'abord en contact l'une avec l'autre,on fait passer un courant électrique par les électrodes et on écarte les électrodes d'une courte distance sur la surface du verre de façon à faire naftre un arc électrique entre les électrodes..
puis on continue à chauffer le verre par le passage du courant électrique dans le verre initialement chauffé entre les électrodes,la surface du verre chauffé étant graduellement augmentée en augmentant la distance séparant les électrodes à mesure que la couche superficielle du verre entre les électrodes ramollit, le chauffage étant poursuivi jusqu'à ce que toute la masse de verre ou la partie voulue de la masse de verre soit fondue ou ramollie au degré voulu.
2.- Procédé de fusion du verre dans un four électrique à bassin pour la fusion du verre du type spécifié, caractérisé en ce que le verre dans chacune des ouvertures des parois du bassin prévues pour l'introduction des électrodes immergées est initialement chauffé en introduisant deux petites électrodes auxiliaires dans l'ouverture et en les plaçant en contact avec le verre et initialement en contact l'une avec l'autre, en faisant passer un courant électrique par les électrodes auxiliaires et en les écartant d'une courte distance sur la surface du verre pour faire naître un are électrique entre les électrodes auxiliaires,en continuant à chauffer le verre dans l'ouverture par le passage du courant électrique dans le verre initialement chauffé tout en augmentant graduellement la distance séparant les électrodes,
une ou les deux électrodes étant de préférence enfoncées dans le verre ramolli jusqu'a ce que toute la largeur de la couche superficielle du verre dans l'ouverture soit pratiquement située entre les électrodes et chauffée, le passage du courant électrique entre les électrodes dans le verre étant poursuivi jusqu'à ce que tout le verre de l'ouverture soit fondu ou ramolli pour permettre d'introduire une électrode immergée dans l'ouverture.