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La présente demande est relative à un appareil échangeur de chaleur et en particulier à l'utilisation de jeux d'échangeurs de chaleur spéciaux qui agissent sensi-
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d'une matière, en particulier sous la forme d'une feuille ou d'un ruban. Bien que les différents modes de réalisations ici décrits concernent des appareils favorisant le chauffage ou le refroidissement de zones de verre, il est bien entendu que la présente invention convient également pour être utilisée dans le traitement thermique de matières autres que le verre, telles que métaux, alliages, matières plastiques, etc...
Si l'on'considère la constitution des appareils échangeurs de chaleur destinés à être utilisés pour le traitement thermique de matières en feuilles telles que le verre, trois caractéristiques sont importantes. La première caractéristique est l'uniformité du champ rayonnant produit par l'appareil échangeur de chaleur. Dans les appareils chauffant le verre actuellement connus, les zones de chauffage comprennent des bobines montées en général dans des canaux rectangulaires ou cylindriques formés dans la brique réfractaire utilisée pour former les parois du four. La distribution de la température sur une telle surface n'est pas uniforme parce que les canaux contenant les bobines sont maintenus à une température considérablement plus élevée que les intervalles entre ces canaux.
Bien qu'une certaine distance sépare les éléments de chauffage du trajet de déplacement de la feuille de matière à chauffer ou à refroidir, la pièce à traiter est soumise à un flux rayonnant distribué de façon non uniforme étant donné l'émission d'énergie non uniforme au-dessus de la surface occupée par les éléments chauffants. Cette distribution non uniforme de flux rayonnant rend très difficile le choix d'un point de contrôle pour régler une section de chauffage, car différents points dans cette section. sont. à des températures différentes" Bien plus, différents points dans la section de température non uniforme ne suivent pas le niveau de rayonnement efficace de la surface de chauffage .
Une seconde caractéristique requise pour un ensemble chauffant par rayonnement réside dans son efficacité pour chauffer la matière. Cela est un point particulièrement
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fage généralement montées dans des canaux rectangulaires ou cylindriques coupés dans la matière réfractaire, l'énergie rayonnante émise à une température donnée est déterminée par le pouvoir émissif des briques ou de la matière réfrac-� taire utilisées pour la construction des parois supportant
i. les éléments chauffants. Ce pouvoir émissif est habituelle- ment considérablement moindre que le pouvoir émissif d'un corps noir à la même température. A cause de cette faible efficacité, les bobines de chauffage doivent être mainte-
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Dans les échanges de chaleur concernant le verre, la distribution spectrale de l'énergie émise par les bobi- nes de chauffage se trouve décalée vers la région visible où le verre est transparent lorsqu'on accroît la tempéra. ture de contrôle. Par suite, l'effet de chauffage des bobines à des températures plus élevées ne procure pas nécessairement un chauffage amélioré pour le verre .
La troisième caractéristique importante pour les sections de chauffage est la vitesse de réponse des éléments chauffants suivant les exigences de différents diagrammes de chauffage. Les fours de chauffage actuels sont établis avec des briques de construction pleines. La brique pleine présente une grande capacité thermique nécessitant un temps considérable pour modifier sa température. D'une part, il faut beaucoup de temps pour emmagasiner la chaleur au départ d'une opération ou entre deux opérations quand la nouvelle opération exige un niveau
de rayonnement plus élevé que la précédente opération.
De façon analogue, il faut beaucoup de temps pour refroidir la brique pleine lorsqu'un changement de marche implique un niveau de rayonnement moindre. Ce temps de réponse lent rend également difficile le contrôle précis
des niveaux de rayonnement des sections de chauffage.
Les opérateurs ne peuvent pas tirer tout l'avantage possible des éléments de contrôle précis qui se sont développés récemment et qui répondent très rapidement aux variations de température suivant un diagramme de température désiré.
Le temps de réponse des arches à verre et des fours utilisés avant la présente invention était souvent
si long qu'un changement dans la distribution de la tempéra.
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début d'une opération et ultérieurement pendant qu'elle était en cours. Il en résultait un décalage dans le spectre de l'énergie du champ radiant auquel le verre était exposé et il était souvent nécessaire de changer les tem- pératures de contrôle de l'arche à verre après que l'opération était en cours depuis un certain temps pour compenser un tel décalage.
Le défaut de l'une ou de plusieurs des trois caractéristiques précitées réagit pour produire des effets qui s'ajoutent pour rendre presque impossible, pour l'un quelconque des deux types-arches à verre ou fours, ou appareils de traitement par la chaleur en matière réfractaire, la réalisation de performances opérationnelles identiques. Il en résulte que les données opérationnelles d'un
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servir de base pour réaliser ou utiliser un autre système sans une expérimentation et sans modifications considérables.
La présente invention, sous son aspect plus large, concerne l'utilisation d'un appareil échangeur de chaleur pour refroidir aussi bien que pour chauffer. Quand un ruban, une feuille ou une matière ayant une autre forme doivent être refroidis d'une façon contrôlée, il est
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stitue un absorbeur de chaleur aussi uniforme et parfait
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ne peut pas être contrôle de façon convenable ou ne peut être utilise avec l'effacité maximum respectivement.
Puisque le pouvoir émissif d'un corps chaud relativement à la zone qui l'entoure est le même que sa capacité d'absorption quand il est plus froid que la zone qui l'entoure, le terme "pouvoir émissif tel qu'il est utilisé dans la description couvre à la fois la capacité d'émission et la capacité d'absorption.
Conformément à la présente invention, on prévoit un appareil échangeur de chaleur comprenant des parois réfractaires d'une matière ayant un pouvoir d'émission
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des axes parallèles, les parois adjacentes étant disposées ;
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née, afin de réaliser une série- de cavités adjacentes présentant des angles dièdres aigus, une chambre creuse étant prévue sur l'un des cotés de ces parois.
On produit un champ radiant uniforme nécessaire pour chauffer des feuilles de verre en utilisant dans une section de chauffage d'un four un certain nombre d'échangeurs de chaleur adjacents du type défini ci-dessus et dont chacun présente approximativement une qualité équivalente à celle d'un corps noir. Les échangeurs de chaleur sont disposés pour recouvrir au moins entièrement
le toit supérieur ou une paroi de la section chauffante.
La matière formant les aavités est choisie parmi
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taux de pouvoir émissif moindre ne'permettraient pas d'approcher après multiples réflexions les caractéristiques d'un corps noir. Les parois formant les cavités peuvent être faites de matière réfractaire ou de métal suivant leur utilisation. Une composition de silice et d'argile
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est particulièrement efficace comme élément radiant, bien que la silice pure et des compositions contenant aussi peu
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l'absorption d'un rayonnement, on a utilisé avec succès des aciers étirés à froid pour le refroidissement de feuilles de glace ou de verre étirées. Cependant, d'autres matières réfractaires peuvent Être utilisées suivant les températures du milieu ambiant considéré dans l'opération-d'échange de chaleur. La construction des cavités, leur profondeur, largeur et leurs angles sont en corrélation avec la distance minimum séparant l'échangeur à chaleur radiante de la surface de la pièce traitée afin d'assurer que cette surface soit exposée à un champ radi-ant continu et uniforme analogue à celui d'un corps noir . Cela est réalisé en choisissant pour l'échangeur de chaleur des dimensions telles que le rayonnement d'un corps noir, émanant d'un angle solide de chaque cavité déborde sur celui qui émane des cavités adjacentes sur la surface de la pièce traitée.
Dans le but d'assurer un contrôle convenable des limites.de. l'angle solide du rayonnement du type d'un
corps noir, les parois de la cavité doivent présenter une surface lisse. Les produits réfractaires classiques pour fours sont trop rugueux et de surface trop inégale pour permettre de contrôler les réflexions intérieures dans
la cavité angulaire comme cela est précisément désiré.
De façon analogue, dans les appareils refroidisseurs, une série d'éléments ayant approximativement les caractéristiques d'un corps noir est construite en tenant compte
de là surface de la pièce traitée à refroidir de façon
à présenter un pouvoir d'absorption uniforme.
Pour mieux faire comprendre la présente invention, on va décrire maintenant un certain nombre d'exemples de mise en oeuvre de celle-ci, montrant comment elle peut
être utilisée pour certaines opérations d'échange de chaleur comportant des rubans ou des feuilles de glace ou
de verre.
La description est faite en se référant au dessin annexé sur lequel les mêmes nombres de référence désignent les mêmes éléments. Sur ce dessin :
- la figure 1 est un diagramme schématique de rayons montrant comment est déterminée la géométrie d'une cavité angulaire;
- la figure 2 est un diagramme.montrant comment ' varie le pouvoir émissif d'une cavité avec le pouvoir émis- : sif de la matière réfractaire utilisée pour former la struc-;
ture réfractaire, l'énergie radiante étant omise sans réflexion, avec une réflexion, deux réflexions, trois réflexions, quatre réflexions, avant d'atteindre la sone visée. Ce diagramme est également vrai pour l'absorption d'énergie radiante venant frapper la cavité et émanant de la zone visée;
- la figure 3 est un diagramme qui montre la variation du pouvoir émissif ou du pouvoir d'absorption d'une cavité angulaire en fonction du rapport de la profondeur de la cavité à la largeur de son ouverture; <EMI ID=16.1> réalisation d'un échangeur de chaleur utilisé comme élément de chauffage dans un four, des fragments des échangeurs de chaleur voisins étant aussi représentés;
- la figure 5 est une vue similaire à la figure 4 d'une variante de réalisation d'un élément de chauffage conforme à l'invention;
- la figure 6 est une vue partielle prise à
90[deg.] de la figure 5, correspondant à celle-ci, et montrant comment les éléments de chauffage individuels sont groupés;
- la figure 7 est une vue schématique d'un four dit horizontal utilisant des éléments de chauffage conformes à l'invention et dans lequel les jeux d'éléments de chauffage sont disposés suivant des pans horizontaux $cartés l'un de l'autre;
- la figure 8 est une vue schématique d'un four dit vertical dans lequel les feuilles de verre ou de glace sont supportées verticalement par des pinces pour subir un traitement thermique, les éléments de chauffage ra- diants conformes à l'invention étant disposés sur les parois opposées du four de chauffage;
- la figure 9 est une vue schématique d'une ma- chine d'étirage d'une feuille de glace ou de verre utili- sant des échangeurs de chaleur par radiation ou des absorbeurs d'énergie présentant approximativement les caractéristiques d'un corps noir;
- la figure 10 est une vue partielle en élévation et en coupe d'une série d'échangeurs de chaleur radiante ou absorbant de l'énergie, du type correspondant à la figure 9.
Les trois premières figures du dessein expliquent l'influence des facteurs grâce auxquels une cavité faisant partie d'un appareil échangeur de chaleur conforme à l'invention se comporte étroitement comme un ensemble de corps noirs.
La figure 1 représente les deux moitiés de l'angle d'une cavité angulaire formée entre deux parois à sur- <EMI ID=17.1>
cible, telle que la surface d'une feuille de verre à chauffer par un dispositif de chauffage radiant ou à refroidir par un dispositif absorbant jouant le r8le de corps noir, et on a représenté une surface coupée par l'angle
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rôle de corps noir. L désigne la profondeur de la cavité angulaire. W désigne la demi-largeur de la cavité ou
la demi-largeur de la base d'un triangle isocèle forme
en reliant les extrémités espacées des deux parois latérales formant la cavité; d désigne la distance entre la
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ble. Si l'émission ou l'absorption par le plan de la cible ROP doit avoir un maximum constant, relativement insensible aux variations de la matière de la cavité, alors la cavité formée par les parois à surface lisse doit avoir
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l'unité, Parce que la plupart des matières ont- un pouvoir émissif inférieur à 1, il est nécessaire de construire la cavité en lui donnant une forme telle qu'on puisse utiliser tout le rayonnement réfléchi afin d'augmenter le rayonnement émis.
Dans le cas présent, la radiation émise par le point A de la cavité sur le point P du plan de la cible
se compose de la radiation émise directement par le point A, de celle émise d'un point B et réfléchie au point A,
de celle émise d'un point C et réfléchie aux points B et
A vers le point P, etc... Si le pouvoir émissif de la matière utilisée pour les parois de la cavité est d'au
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nergie réfléchie d'approche asymptotiquement de l'unité.
La figure 2 qui donne une comparaison du pouvoir émissif de la cavité en fonction du pouvoir émissif de la matière utilisée pour réaliser la cavité, montre comment le pouvoir émissif d'un corps s'approche de l'unité quand on utilise des réflexions multiples. Pour une paroi droite le pouvoir émissif est égal au pouvoir émissif de la matière choisie. Quand le nombre de réflexions internes s'accroît avant que l'énergie soit rayonnas de la cavité, on voit ,d'après la courbe que le pouvoir émissif de la cavité s'approche de l'unité très rapidement, m�me avec des matières ayant un pouvoir émissif relativement bas.
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deux réflexions internes pour parvenir à un pouvoir émis-
<EMI ID=23.1> La figure 3 montre comment le pouvoir émissif d'une cavité s'accroît avec le raopcrt entre sa profon- <EMI ID=24.1>
que plus l'angle de la cavité est petit, plus celle-ci s'approche des caractéristiques d'un corps noir.
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un grand nombre de composantes réfléchies qui renforcent le rayon venant du point A de la cavité et qui va au point
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tiques voisines de celles d'un corps noir radiant rela-
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réfléchies. Ainsi, si l'on obtient- un rayonnement analogue à celui d'un corps noir sur le rayon allant du point A au point P, alors il en résulte que le point A donne l'émission d'un corps noir pour n'importe quel autre point du plan de cible ROP.
Il s'ensuit que tout autre point de la cavité donne une émission maximum sur le plan de cible ROP. Par conséquent, la cavité joue le rôle d'un corps noir émetteur vis-à-vis du plan de cible. De façon analogue, si l'on désire utiliser l'appareil échangeur de chaleur dans des buts de refroidissement, le rayonnement émis par le plan de cible ROP est absorbé et la cavité se comporte comme un corps noir absorbeur.
En déterminant l'angle dièdre de la cavité pour
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cessaire de déterminer le nombre des composantes réfléchies requises pour augmenter le pouvoir émissif de la cavité pour qu'il se rapproche de l'unité. Ceci dépend du pouvoir émissif de la matière utilisée.
Sur la figure 2, le pouvoir émissif de la cavité a été porté en fonction du pouvoir émissif de la matière réfractaire pour un nombre varié de composantes réfléshies renfermant des rayons émis directement. A titre d'exemple, <EMI ID=30.1> si la cavité est établie à partir d'une matière réfractaire ayant un pouvoir émissif de 0,80 et avec un angle tel qu'il se produise au moins deux composantes réfléchies, alors le pouvoir émissif est au moins de 0,992.
Connaissant le nombre des rayons composants réfléchis désirés, l'angle de la cavité requis pour donner ce nombre de réflexions peut être déterminé. En se repor-
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d'émission directe de la radiation allant du point A au point P peut être déterminé par l'équation :
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formule dans laquelle W est la demi-largeur de la base de la cavité, h est la demi-largeur du plan'de cible, d est la distance entre la cible et la base de la cavité et x est le demi-angle d'ouverture de la cavité.
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A pour une première réflexion, est donné par la formule :
<EMI ID=35.1>
et _[pound] l'angle du rayon émis par le point C qui augmente le pouvoir émissif du point A par une réflexion de second ordre est donné par la formule :
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A partir de ces équations, l'angle d'ouverture
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fractaire ayant un pouvoir émissif donné afin qu'un nom- bre suffisant de rayons réfléchis soit obtenu pour amener le pouvoir émissif du coin formé par la cavité à une va-
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dans la pratique. Les dimensions de la cavité peuvent être obtenues par la relation :
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W désignant la moitié de la largeur de la base: de la <EMI ID=40.1>
Sur la figure 3, les courbes représentées correspondent à une distance de 30 cm 48 entre la base de la cavité et le plan de cible, ce plan de cible étant 1,2 fois plus large que la base de la cavité. Les courbes sont aussi valables pour une cavité plus éloignée de la cible que 30,48 cm. La surface de cible a été choisie plus large que la base de la cavité de façon que, lorsque
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tifs de corps noirs se chevauchent en donnant un champ uniforme.
Utilisation de la présente invention dans le chauffage
par rayonnement.-
Les figures 4 à 8 montrent la construction d'éléments de chauffage individuels et leur disposition dans des fours variés pour chauffer des feuilles de verre.
Un élément d'échange de chaleur conforme à la présente invention comprend une structure réfractaire creuse désignée généralement par la référence 10 qui est formée d'une matière ayant un pouvoir émissif d'au moins
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barbotine formée d'un mélange de silice et d'argile de façon à assurer des surfaces lisses à _et élément.
Une façon typique de procéder pour obtenir par coulée de barbotine des éléments réfractaires de 30,48
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te le mélange de 01,645 kg de silice fondue broyée passant au tamis à pailles de 0,230 mm avec 54,430 kg d'argile ordinaire, en ajoutant ce mélange solide à une so-
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distillée pour former une barbotine. La barbotine est versée dans un moule en plâtre de Paris dont les parois intérieures ont la forme désirée pour las parois extérieures de la pièce réfractaire. La barbotine se solidifia dans la partie adjacente du moule en plâtre de Paris
à une vitesse correspondant à une épaisseur ce 3,17 mm
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botine est enlevé et la barbotine solidifiée est laissée à sécher à l'air pendant environ 10 minutes. Le moule est
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à une température de 1179[deg.]C pendant 72 heures.
Il faut avoir soin de limiter la température de cuisson, car la silice fondue prend une forme très dilatée lorsqu'elle est cuite à des températures sensiblement plus élevées. Il faut aussi que la silice fondue utilisée soit d'un grain assez fin pour permettre l'obtention de surfaces lisses.
Chaque pièce ou élément réfractaire 10 est conçu pour présenter une série de parois 12 à surface lisse s'étendant longitudinalement le long d'axes parallèles longitudinalement à la pièce 10 et dans des plans orientés obliquement l'un vis-à-vis de l'autre, où leurs sur-
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tion en V qui s'étendent côte à côte sur la longueur de la pièce 10.
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fixées aux parois 12 les plus extérieures des cavités 16 latérales de façon à former une chambre évidée 24 avec les surfaces intérieures 26 des parois 12.
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sont disposées pour s'étendre en ligne suivant des plans parallèles normaux aux plans suivant lesquels est dis-
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dement près des coins qu'elles forment avec la paroi 20. Une partie de chaque évidement forme une rainure 28 s'é-tendant longitudinalement à la pièce réfractaire 10 le long de chaque paroi 18 et 22. Un étrier 30 ayant une, base 32 fixée à la structure du four se termine par des pinces 34 qui sont insérées dans les rainures 2$ pour supporter la pièce réfractaire 10 à la structure du four.
Les éléments réfractaires 10 sont disposés en ensembles alignés longitudinalement et transversalement cote à côte de façon que le groupe de ces éléments réfractaires 10 présente des lignes continues de cavités
16 disposées cote à cote. Ceci est obtenu en faisant buter l'une contre l'autre, la paroi 22 d'un élément
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Les figures 5 et 6 montrent une variante de construction des éléments réfractaires 10, ayant pour but d'assurer que les éléments 10 de chaque jeu soient convenablement alignés en direction longitudinale. Ce résultat est obtenu en enfilant des'tiges 36 dans les rainures
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les éléments réfractaires 10 sont convenablement placés. C'est pourquoi, les tiges 36 passent dans les rainures
28 et dans les ouvertures alignées des flasques ajourés
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réfractaires 10. et de leurs cavités 16 en forme de V.
Lorsque les cavités 16 sont utilisées comme
corps noirs radiants, une source de chaleur est requise pour coopérer en association avec chaque élément réfractai-
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fluides chauffés, tels que des gaz de combustion, dans la chambre 24 évidée des éléments réfractaires 10. Etant donné que les parois 12 de l'élément réfractaire 10 sont minces, de préférence d'un ordre de grandeur de 3,17 mm à environ 6,34 mm d'épaisseur, le niveau d'énergie radiante du rayonnement émis par les cavités 16 répond rapidement à la.capacité thermique des gaz chauds passant à travers les chambres évidées 24.
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cavité angulaire 16 et s'étendant dans la direction longitudinale de celle-ci. Cependant, lorsqu'on utilise ce dernier type de source de chauffage, il convient de prendre soin que l'élément chauffant 42 soit bien placé aussi profondément que possible dans sa cavité 16 et qu'il couvre un maximum d'environ 10% de la section transversale de l'ouverture de ladite cavité. Si ces précautions ne sont pas prises, l'élément chauffant par résistance électrique fait perdre à la cavité ses caractéristiques de corps noir.
Sur la figure 7, les éléments réfractaires 10 sont utilisés dans un four du type tunnel horizontal ou
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des-parois 50. Des rouleaux transporteurs 52 sont montés sur des parois 50 de façon à pouvoir tourner et sont entraînés de façon classique par un dispositif moteur d'entraînement, par exemple avec chaînes et roues à chaîne (non représentés). Les feuilles de verre, ou des supports pour ces feuilles, sont entraînés dans le four tunnel lorsque les rouleaux 52 tournent.
Un jeu d'éléments réfractaires 10 est fixé au toit 46 et un autre jeu de ces éléments 10 est fixé au
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thermosensibles traversent les parois 50 et convergent sur des zones des surfaces d'émission des éléments ré- <EMI ID=62.1>
des éléments de chauffage 42 à résistance électrique montés dans l'angle de chaque cavité 16.
Les éléments de résistance électrique sont reliés entre eux pour former des circuits résistants couplés à des fils d'amenée 56 dont chacun est relié à une source de tension (non représentée) différente par l'intermédiaire d'un circuit de contrôle répondant à la lecture donnée par le dispositif de contrôle 54 thermosensible. On dispose autant de circuits de contrôle qu'il est nécessaire le long du toit et du plancher pour contrôler le=diagramme de chaleur radiante à la fois dans le sens de la longueur et dans le sens transversal du passage du verre à travers le four.
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me de treillage à mailles ouvertes est supporté au-dessus du jeu inférieur d'éléments chauffants afin de retenir les'débris de verre et de les empêcher de venir en contact avec les éléments de chauffage 42 à résistance électrique disposés sous le transporteur. S'il n'en était
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par suite de la présence des débris de verre sur ces
fils-.'
Un four vertical 60 dans lequel les éléments réfractaires 10 sont portés par des parois 62 verticales est représenté sur la figure 8. Dans cet exemple d'une autre réalisation de la présente invention, des feuilles
de verre G sont saisies par des morailles 64 portées par
des chariots 66. Ces derniers sont transportés à travers
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par des moyens classiques (non représentés). On fait cir-
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constituer une source de chaleur radiante pour les cavités
16.
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largeur ayant une section rectangulaire et séparas l'un
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dans le four, cote à côte l'un de l'autre le long des parois opposées du four. Des spires de chauffage d'un diamètre de 0,012 m de diamètre étaient disposées dans les canaux sur toute leur longueur. Après trois heures
de chauffage continu, la température de la surface radian-
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spires chauffantes et 598,89[deg.]C entre ces spires.
Une feuille de verre à la température ambiante ayant pour dimensions 25,4 x 30,2 cm et 6,3 mm d'épaisseur, fut suspendue suivant un plan vertical au milieu du four. L'introduction de la feuille de verre refroidit le four. Un courant suffisant fut fourni aux spires de
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Après 45 minutes, durée pendant laquelle la température du four resta stable, la température de surface de la feuille de verre atteignit une valeur variant entre
593,33[deg.]C et 607,22[deg.]C.
La sème expérience fut faite après avoir enlevé les parois réfractaires pleines en leur substituant des sections moulées d'une composition en silice-a�ile ayant
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cm de large et de 4,44 cm de profondeur s'étendant côte à cote le long des parois du four en remplacement des
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la partie la plus large de leur ouverture, après une heure de chauffage seulement.
Une feuille de verre aussi identique que possible en longueur, largeur, épaisseur et composition chimique à la feuille chauffée par le four muni de parois réfractaires pleines fut placée au milieu du four chauffé muni d'éléments d'échange de chaleur conformes à l'invention. La feuille de verre atteignit une températu-
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te gamme de température fut atteinte après environ 15 minutes en partant de la température ambiante (environ
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On utilisait une source de courant de 10 kilowatts pour chauffer les spires ou bobines dans les deux expériences décrites ci-dessus. En d'autres termes, la même puissance était disponible à l'entrée des deux types de construction de four.
D'après les résultats de ces expériences, le temps de réponse du four vide était réduit de 3 heures
à 1 heure pour chauffer le four jusque dans des conditions d'équilibre stable avec des spires chauffantes
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tes à 15 minutes pour chauffer la feuille de verre jusqu'à son point d'équilibre.
En outre, le gradient de température du dispo-
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surface du verre montait d'une gamme de températures comprise entre 47,2[deg.]C et 55,5[deg.]C au-dessous de la température des spires, dans une gamme de températures comprise entre 5,5[deg.]C et 8,3[deg.]C au-dessous de la température des spires en utilisant des échangeurs de chaleur conformes à la présente invention au lieu des éléments réfractaires pleins de la technique antérieure.
Utilisation de la présente invention pour l'absorption de
chaleur radiante.-
Comme il a été dit précédemment, la présente invention est également susceptible d'utilisation pour la construction d'absorbeurs de chaleur radiante. Un exemple typique d'une telle utilisation se présente
dans la fabrication de feuilles de verre ou de verre à vitres.
Dans la fabrication de feuilles de verre étiré, le verre est tiré généralement vers le haut sous la forme d'un tuban continu à partir de la surface d'un bain de verre en fusion. Le verre passe au cours de son trajet ascendant entre divers dispositifs de refroidissement. Les dispositifs classiques de refroidissement utilisés sont habituellement construits en matières réfractaires, telles qu'un métal, habituellement sous la forme d'une pluralité de tubes connectés, tubes rectangulaires ou carrés destinés au passage d'un fluide de refroidissement tel que l'eau et qui.présentent au verre une surface plane continue. La chaleur très forte à laquelle sont exposés ces dispositifs classiques de refroidissement provoque la formation sur leur surface de calamine ou d'écailles distribuées de façon non uniforme, ce qui diminue leur efficacité pour absorber la cnaleur.
La formation d'écailles ou de calamine dans
des dispositifs de refroidissement pose un problème particulièrement sérieux après une certaine durée d'utilisation. Ces dispositifs de refroidissement réfléchissent aussi de la chaleur qui revient sur le verre visqueux,
ce qui réduit encore leur efficacité pour absorber la chaleur. La combinaison des deux effets précités est
une source de difficultés pour maintenir des dimensions ou une épaisseur uniformes de la feuille et cela réduit matériellement la vitesse de tirage en sorte qu'on pro-
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Des tentatives variées ont été faites pour accroître la vitesse de tirage en augmentant la dimension des dispositifs de refroidissement. Cependant; il est évident que la formation de calamine et la réflexion en retour-de la chaleur sur- le verre laissent subsister le même problème. C'est pourquoi des tentatives ont été faites pour contrôler l'épaisseur de la feuille en faisant varier les propriétés absorbantes des dispositifs de refroidissement, par exemple en plaçant des matelas d'une matière résistant à la chaleur, tels que de la transite ou de l'amiante, le long de la surface des dispositifs- de refroidissement .situés, en face du verre.
Cela exige une surveillance constante de la feuille et un changement de position constant des différents matelas, et en outre cela peut faire tomber la calamine des dispositifs de refroidissement dans le bain de verre en fusion qui se trouve ainsi contaminé. Le changement de la position des matelas s'ajoute ainsi au problème d'un calaminage non uniforme et peut érafler ou marquer les dispositifs de refroidissement en diminuant ainsi leur vie utile.
La présente invention a été utilisée pour pro-
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verre jusqutau dispositif absorbeur de chaleur par unité de surface absorbante pour procurer une surface absorbante de chaleur uniforme donnant une épaisseur plus uniforme à la feuille et pour maintenir une vitesse de tirage constante au-dessus du four en marche, indépendante d'un revêtement inégal ainsi que du calaminage ou des éraflures du dispositif absorbeur de chaleur.
D'une façon générale, cet aspect de la présente invention comporte l'utilisation d'un dispositif absorbeur de chaleur formé d'une série d'éléments creux con- <EMI ID=79.1>
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l'eau puisse circuler à travers ces éléments. Chaque élément présente des parois à surface lisse s'étendant
le long d'axes parallèles et dans des plans orientés obliquement l'un par rapport à l'autre et se terminant
en formant un angle aigu avec chaque paroi adjacente. Les parois juxtaposées des éléments adjacents forment des cavités angulaires d'une largeur et d'une profondeur prédéterminées et s'étendent cote à côte. L'assemblage préser�te une surface de cavités adjacentes à section en V présentant des angles aigus faisant face au ruban de verre qui s'élève. L'angle de chaque cavité est tel que toute énergie radiante qui pénètre à partir d'angles solides
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voir-d'absorption de la matière des dispositifs absorbeurs
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celle-ci montre une feuille de verre 100 qui est tirée d'un bain 102 de verre en fusion formé dans un four dont l'ensemble est désigné par 104. Une barre d'étirage 106 s'étendant transversalement au four 104 est immergée dans le bain 102. La feuille de verre 100 dans son état visaueux forme une base ou ménisque 107 avec la surface du bain 102 et elle est tirée du bain 102 à travers la chambre d'étirage ou four 108 du four 104 au moyen de rouleaux d'étirage 110 d'une machine à étirer classique
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tée par le bain 102, des blocs 114 en forme de L de type classioue, des dispositifs de refroidissement 116 à eau
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tes de retenue 120. Les dispositifs de refroidissement 116 à ventilateur sont disposés chacun entre les blocs
114 en forme de L et la base de la structure de la machine à étirer 112, et ils s'étendent sensiblement jus-
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la machine à étirer 112 est sensiblement fermée au moyen des cuvettes 120 ayant une forme générale de U, ces cuvettes forment des refroidisseurs et occupent une position telle qu'elles peuvent retenir le verr�brisé qui peut tomber de la machine en empêchant ainsi toute entrée de fragments de verre dans le bain 102. Ces cuvettes de retenue 120 s'étendent aussi sensiblement jusqu'aux pa-
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pour le passage_de fluide de refroidissement tel que de l'eau. L'un des bords de chaque cuvette de retenue
120 est disposé sensiblement parallèle à la feuille 100 et écarté de celle-ci.
Les absorbeurs de chaleur 122 (voir aussi la figure 10) construits conformément aux enseignements de la présente invention sont prévus pour absorber une quantité maximum d'énergie radiante provenant de chaque surface unitaire de la feuille 100. Ces absorbeurs de chaleur 122 sont écartés au-dessus de la surface du bain 102 et sont disposés sur les cotés opposés de la feuille 100 en s'étendant sensiblement sur la largeur <EMI ID=88.1>
Comme le montre le dessin, chaque absorbeur de chaleur 122 est formé d'éléments creux 124 connectés et juxtaposés, ayant joie section de parallélogramme et des parois 126-128 à surface lisse qui font face à la surface du ruban de verre 100. Les parois 126-126 de chaque élément s'étendant le long d'axes parallèles dans des plans orientés obliquement l'un par rapport à l'autre et se terminant pour former un angle aigu, comme on Il est bien compris que l'une ou l'autre source de chaleur décrite peut être utilisée dans l'un quelconque des fours représentés. De même, dans chaque cas des résistances électriques peuvent être logées dans les chambres évidées 24 pour servir de source de chaleur convenable aux cavités 16.
Quoique l'appareil décrit en se référant aux figures 7 et 8 soit particulièrement utile pour le chauffage de feuilles de verre dans les traitements d'égalisation tels que ceux requis pour le recuit, la trempe ou�'obten.tion d'un revêtement, les éléments réfractaires 10 sont également convenables pour être utilisés dans des arches pour bomber des feuilles de verre ou de glace. Quand on bombe des feuilles de verre par paires avant de les laminer pour former des pare-brise en verre de sécurité stratifié, seule la surface supérieure d'un assemblage de pare-brise alignés est exposée aux éléments de chauffage radiants et des masses de métal sont disposées sous des portions sélectionnées de l'assemblage pour absorber la chaleur de ces portions qui doivent rester relativement plates.
En conséquence, les éléments chauffants sont placés seulement au-dessus du trajet de déplacement des assemblages de feuilles de verre. Les éléments réfractaires 10 de la présente invention peuvent, en conséquence, être disposés seulement sur l'un ou l'autre cote
du parcours des feuilles de verre ou sur les deux cotés
de ce parcours.
Dans le but de vérifier les avantages procurés par la présente invention pour réaliser un chauffage uniforme d'une feuille de verre, on a fait l'expérience suivante. Un four de 0,609 m de long, 0,457 m de haut
et 0,406 m de large a d'abord été réalisé en parois réfractaires pleines comportant des éléments de canaux ré- <EMI ID=89.1>
134. La section transversale des éléments 124 peut différer de celle représentée du moment que les cavités 132 sont telles que décrites.
Les éléments 124 sont connectés en série à leurs extrémités pour le passage d'un fluide de refroidissement à travers ces éléments, de l'eau par exemple, et pour assurer les connexions en série et le passage de liquide de refroidissement, il est prévu des collecteurs 136.
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de fluide de refroidissement et à une cuve ou puisard
(non représentés) sont reliés aux collecteurs 136 pour
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férieur creux..124 en. série avec celui-ci, cette semelle étant formée comme on le voit de plusieurs éléments rectangulaires creux 142 placés cote à côte. Cette semelle offre une surface plate au ruban de verre ascendant et une surface plate à une partie du bain 102 en le conditionnant au voisinage de la base de la feuille. Comme représenté, l'épaisseur de la semelle 140 en allant de la feuille 100 vers le bloc en forme de L est plus grande
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Les expériences suivantes ont été effectuées avec une machine à écrire pour comparer l'effet des absor-
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des dispositifs de refroidissement conformes aux enseignements de la technique antérieure de l'étirage de verre en feuilles.
Une machine à étirer produisait un ruban de verre double (épaisseur de 3,17 mm) à une vitesse d'étirage donnée en utilisant des dispositifs classiques de re-froidissement à surface plane d'une hauteur prédéterminée, disposés dans un four ayant la construction repré-
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sant des.absorbeurs de.. chaleur -ayant approximativement la même hauteur que le dispositif de refroidissement clasqique à surface plane déjà mentionné, absorbeurs de chaleur construits conformément à la présente invention, sans semelle 140, toutes autres conditions restant encore constantes, il en résultait un accroissement de 17;:
de la vitesse d'étirage pour la machine produisant un ruban de même largeur et de m�me épaisseur. En utilisant des absorbeurs de chaleur avec des semelles 140 ayant une dimension horizontale égale à 1,5 fois la dimension
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restant constantes, on obtenait un accroissement de
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duisant un ruban de même largeur et de même épaisseur.
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obtenue en utilisant des dispositifs de refroidissement à surface plane du type classique, toutes autres conditions restant constantes, en produisant une feuille de même largeur et de même épaisseur.
Des matelas sont généralement places seulement
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période de temps considérable avec un déplacement des
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été nécessaire pour maintenir le calibre.
REVENDICATIONS.-
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sé en ce qu'il présente une pluralité de parois à surface lisse s'étendant au^tour d'axes parallèles, avec des parois adjacentes-formant un angle entre elles et disposées de façon prédéterminée afin de réaliser une série de cavités adjacentes formant des angles aigus;
une chambre évidée étant prévue sur l'un des côtés de ces parois.