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" Four pour la fabrication du verre #" ..'-#
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La présente invention eet relative à un fo,ur pour la fabrication du-verre comprenant un bassin de fusion rectangulaire chauffé par rayonnement direct de fanâmes qui circulent le long du toit parallèlement à l'axe longitudinal du bassin, sur toute la longueur de celui-ci et dans lequel un mélange de matières vitrifia- bleu introduit par plusieurs ouvertures dans chacune des parois longitudinales de ce bassin, fond sur un bain de verre qui avance parallèlement à l'axe longitudinal du bassin vers un compartiment d'homogénéisation et d'affina- ge où le verre fondu pénètre en passant par au moins une ouverture ménagée en dessous du niveau du bain,
dans un barrage qui sépare le bassin de fusion du compartiment d'homogénéisation et d'affinage.
On connait des fours de verrerie dans les- quels la matière vitrifiable est introduite en masse uni- quement à une extrémité du bassin de fusion, soit à tra- vers. une paroi d'extrémité de ce bassin, soit à travers les deux parois longitudinales mais uniquement près de l'extrémité opposée celle où le verre s'homogénéise et s'affine avant de passer-dans un compartiment de tra- vail latéral à travers une ouverture ménagée. en des- sous du niveau du verre, dans un barrage entre le com- partiment d'homogénéisation- et d'affinage et le uom - -2-
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partiment de travail.
Parfois,le compartiment d'homogénéi- cation et d'affinage forme un compartiment séparé d'un compartiment de fusion proprement dit par un barrage dans lequel une ouverture pour le passage du verre est égale-. ment ménagée en dessous du niveau du verre.
Dans ces fours connus, l'introduction de la matière vitrifiable uniquement à une extrémité du bas- sin de fusion a comme effet que l'épaisseur de la couche de cette matière est relativement importante en cet en- droit car la largeur de la zonede fusion est limitée par le fait que si la distance entre les parois longitudi- nales de cette zone était importante, la volts dufour, qui est utilisée pour permettre une exécution économique, exercerait des poussées latérales trop importantes sur les parois longitudinales et rendrait coûteuse la cons- truction et 1* entretien de la maçonnerie.
La couche de entières vitrifiables non fondue qui est é- paisse à son entrée dans le bassin de fusion s'étend re- lativement loin vers la zone d'homogénéisation et d'affi- nage parce que cette couche n'est chauffée fortement que par le haut. En effet, elle s'oppose au chauffage par ray- onnement de la partie sous-jacents du bain et, par consé- quènt, celle-ci reste relativement froide sur la plus grande partie de sa surface en contact avec les matières vitrifiables qui flottent sur elle.
Pour que l'homogénéisation st l'affinage du verre qui s'effectuent à l'extrémité du four où les
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flammes quittent le tour, puissent ne faire facilement, ,il faut que la température de: ces flammes eoit encore relativement élevée au moment où elles quittent le four.
Si, comme c'est généralement le cas, on inverse périodiquement le sens de circulation des .flam- . mes parce que les gaz de chauffage ou l'air .de combus- tion de ces gas passent dons un régénérateur, la tempé- rature des flammes au moment où elles quittent le four à l'extrémité opposée doit encore être plus élevée pour . provoquer la fusion de la masse de matières vitrifiables introduites à cette extrémité. La nécessité de mainte- nir une température élevée des flammes près de leur ou- verture de sortie du four, risque de provoquer une sur-* chauffe de la maçonnerie près de la naissance des flam- mes.
En outre, le passage de gaz bien chauds dans un échangeur de chaleur tel qu'un régénérateur ou un récupé- rateur après leur sortie du four ne compense que partiel- lement le manque d'échange de chaleur entre les gaz de chauffage et le bain.
Enfin, en soumettant l'échangeur de chaleur à des tempé- ratures plus élevées , on nuit à sa conservation.
On a également proposé de faire circuler les flammes constamment en sens inverse du courant de ma- tières vitrifiables et de verre fondu qui se dirige vers le compartiment d'homogénéisation et d'affinage. Les flam- mes prennent alors naissance à l'extrémité du four où se
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trouve le compartiment d'homogénéisation et d'affinage et sortant du bassin de fusion près de l'extrémité de celui-ci, opposée à celle où se trouve ce compartiment, Afin de récupérer une partie de la chaleur contenue dans les gaz après leur sortie du bassin de fusion,
on a pro- posé de faire passer les flammes sous des dalles dispc- sées le long des parois longitudinales du bassin de fu- sion et sur lesquelles on pousse les matières nitrifia* blés vers l'axe de ce bassin en deux endroits inégale- ment distants d'un seuil séparant ce bassin du comparti- ment d'homogénéisation et d'affinage. Il se produit une préchauffe des matières vitrifiables parfois accompa- gnée d'un fritage pâteux avant la pénétration de ces ma- tières dans le bassin de fusion,
La présente invention a comme objet un four grâce auquel on peut augmenter davantage le rende- ment calorifique et augmenter, en outre, la production pour un encombrement donné.
Le four selon l'invention est caractéri- sé en ce que le compartiment d'homogénéisation et d'af- finage, est alimenté en verre fondu à partir de deux com- partiments de fusion entre lesquels il se trouve et dont les parois longitudinales présentent chacune plusieurs ouvertures d'introduction du mélange de matières vitri- fiables tandis que le verre dans ces trois compartiments est chauffé par un courant de gaz unique qui passe suc- cessivement le long du toit de ces trois compartiments
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entre les extrémités des compartiments de fusion oppo- sées à celles en communication avec le compartiment uni- que d'homogénéisation et d'affinage.
Dans ce four, il y a donc deux courants de verre fondu qui se rapprochent l'un de l'autre pour . , passer dans le compartiment d'homogénéisation et d'affi- nage unique tandis qu'il y a un se 1 courant de gaz de chauffage qui circule au-dessus de ces deux courante de verre et du compartiment d'homogénéisation et d'affinage
Lorsque ces gaz arrivent au-dessus du deuxième courant de verre qu'ils servent à chauffer, ils ont encore à par- courir un trajet relativementlong en restant directe- ment au -dessus de ce deuxième courant de verre avant de sortir du bassin de fusion. Leur température peut donc encore tre sensiblement abaissée avant qu'ils quittent le four.
Seule, la possibilité d'effectuer -le fritage du mélange vitrifiable, limite la longueur totale des deux compartiments de fusion parcourus successivement par le courant des gaz de chauffage,
La circulation,des gaz chauds parallèle- ment aux grands cotes.des deux, compartimente de fusion rectangulaires, dans un seul sens, sur au moins toute la longueur de ces cotés, sans que ces gaz doivent encore être capables de faire fondra une épaisse couche de mé- lange vitrifiable au moment où ils vont quitter le bas- sin de fusion, permet d'abaisser sensiblement leur tem- pérature avant leur sortie durfour. De plus,
l'homogénéi-
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sation et l'affinage sont effectués sous les flammés à peu près à l'endroit où celles-ci ont leur température maximum. En outre, les déperditions de-chaleur du com- partiment d'homogénéisation et d'affinage unique sont ' moindres que dans le cas où oe compartiment est à une extrémité du four parce qu'une seule des parois de ce compartiment est en contact avec l'extérieur, les trois autres étant communes à ce compartiment et, soit aux- compartiments de fusion, soit au compartiment de prélè- vement du verre.
Il est avantageux d'équiper le four de moyens-permettant d'inverser périodiquement le sens de* circulation des gaz de chauffage, On peut ainsi, au bout d'intervalles de temps choisie à volonté, compen- ser la chute de température des gaz entre leur entrée et leur sortie pour un sens de circulation déterminé.
D'autres particularités et détails de l'invention apparattront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire , qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, quel- ques formes d'exécution d'un four de verrerie suivant l'invention,
La figure1 est une coupe horizontale dans une première forme d'exécution au niveau de la li- gne I-I de la figura 2.
La figure 2 est une coupe longitudinale correspondant à la ligne II-II de la figure 1.
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La figure 3 est une coupe transversale correspondant à la ligne III-III de la figure 1.
Les figures 4 ét 5 représentent en plan, d'une façon purement schématique , la cuve et quelques autres éléments d'autres formés d'exécution du four se-
Ion l'invention.
Dans ces différentes figures, lea mêmes notations de référence désignent des éléments analogues.
Le four représenté aux figures 1 à 3 com- prend une cuve en matière réfractaire 2 dans laquelle un mélange vitrifiable 3 est introduit en couche mince en de'nombreux points répartis uniformément sur toute la longueur de deux compartiments de fusion 4 et 5 de forme rectangulaire . Les ouvertures d'introduction de ce mélange sont désignées par-6* Elles sont ménagées le long des deux parois longitudinales opposées 7 et 8 de ces compartiments 4 et 5 afin que les couches du mélan- ge vitrifiable correspondant à un débit de fusion déter- miné soient plus minces que si l'introduction n'avait lieu qu'à une de leurs extrémités.
Le chauffage du four est réalisé par des gaz chauds formés dans des flammes 9 qui prennent nais- sance près d'une des extrémités du compartiment de fu- sions 4 lorsque du combustible amené par des brûleurs 10 rencontre de l'air chaud provenant d'un carneau 11 mis en communication avec un échangeur de chaleur partielle- ment représenté en 12 ( figure 2) , par l'intermédiaire
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d'un inverseur13.
Celui-ci contrôle également la cirou- lation des gaz chauds qui sortent du four par un carneau
14 après avoir circule entre le bain de verre 15 (fi- Sure,3) et la voûte 16 sur touts la longueur des compar- timents de fusion 4 et 5 .et d'un compartiment d'homogé- néisation et d'affinage unique 17 se trouvant entre lea , deux compartimente de fusion.
'Le compartiment d'homogénéisation et d'af- finage 17 communique avec les compartimenta de fusion-4 . et 5 par des ouvertures 18 ménagées dans des barrages transversaux 19 attendant jusqu'au-dessus du niveau des bains de verre, Ces ouvertures sont ménagées près de la paroi longitudinale 7.
On voit que les flammes 9 se déplacent dans un seul sens dans les compartiments 4, 17 et 5 et. que, dans chaque paroi longitudinale, les matières vi- trifiablea sont introduites au-dessus du bain, à diffé- rentes distances des barrages 19. Les portions succes- sives de matière vitrifiables sont rapidement fondues cause de la minceur des couches qu'elles forment Celles ci laissent subsister entre elles, des plages de verre fondu facilement chauffées par rayonnement des flammes
9. La présence de ces plages plus chaudes contribueà hâter la fusion par le bas ,des traînées de matières vitrifiables 3 par conduction et convection dans le bain.
On peut donc, pour une surface donnée des compr- timents de fusion 4 et 5, provoquer la fusion d'un plus
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grand débit de matières vitrifiables,
Par le fait que les deux courants de ver- re se rapprochent l'un de l'autre vers le compartiment d'homogénéisation et d'affinage unique on peut, nana inconvénient, donner au four une longueur égale à deux fois la longueur du bassin de fusion d'un four ordinaire,
La grande longueur du four selon l'invention permet de provoquer la formation de flammes plus chaudes à leur naissance sans risque de surchauffe dans l'éohangeur de chaleur, vu que ces flammes , grâce à un trajet relati- vement long,
ont tout le temps de céder une importante fraction de leur chaleur sensible directement au bain avant de sortir du four.
Le compartiment unique d'homogénéisation- et d'affinage 17 se trouve sensiblement à l'endroit le plus chaud des flammes 9, ce qui accroît fortement l'et- fet d'affinage.. ; lorsque l'airchaud pénètre dans le four par le carneau 14, on y injecte le combustible par des brûleurs 20 que l'on introduit dans le four tandis qu'on retire les brûleurs 10 de celui-ci.
Ce renversement du sens de circulation des gaz contribue à maintenir le bain à la température qui convient pour son entrée dans le compartiment d'homogénéisation et d'affinage 17 pen- dant des autres périodes de chauffage*
L'introduction de petiteo quantités de matières vitrifiables jusqu'au voisinage des barrages
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19 cet rendue possible grâce au fait que les ouvertures 18 d'entrée du verre fondu dans le compartiment 17 sont ménagées en dessous du niveau du bain.
Il est cependant prudent de ne pas ménager une ouverture d'introduction de manières vitrifiables dans la paroi 7 au voisinage immédiat des ouvertures 16, afin d'éviter que des ma- tières non fondues puissent pénétrer dans le comparti- ment 17.
Des agitateurs schématisé par dès héli- ces sont disposes dans le compartiment 17. de préféren- ce, près des ouvertures 18, comme représenta aux figures 1 et 3, La présence des ouvertures 18 prèu d'une des pa- rota du bassin de fusion facilite la mise en place des ; . agitateurs 21. le compartiment 17 communique avec un com- p4rtiment de prélèvement du verre 22 à travers une ou- verture 23 ménagée dans un barrage 24 situé à l'extré- mité opposée à celle ou se trouvent les ouvertures 18.
Le compartiment 22 est disposé vers l'extérieur par rapport à la paroi longitudinale 8.
Les déperditions de chaleur. du comparti- ment 17 vers l'extérieur sont donc faibles, vu que ce compartiment ne présente qu'une seule paroi en contact , avec l' extérieur et que cette paroi est en outre, .le longueur relativement faible.
On peut augmenter davantage l'économie de combustible en adjoignant au four selon les figures 1 à 3, un troisième compartiment de fusion tel que
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celui désigne'par 25 à la figure 4. Ce dernier comparti- ment de fusion est chauffé .par des moyens distincts de ceux qui chauffent les compartiments 4, 17 et 5 en sé- rie, par exemple, par du courant électrique passant dans le bain de verre entre des électrodes 26. La com- munication du compartiment 25 avec le compartiment 17 est assurée',par deux ouvertures latérales 27 au voisi- nage des agitateurs 21 qui homogénéisent en même temps le bain passant dans les ouvertures 18.
Cette forme d'exécution réunit les mul- tiples avantages de .l'invention: introduction de tout le mélange yitrifiable sous forme de nombreuses et pe- tites nappes minces réparties sur toute la longueur dea parois longitudinales des compartiments de fusion, gran- de longueur des flammes au-dessus de ces compartiments sans nécessité d'utiliser des voûtes de grande portée, compartiment d'homogénéisation et d'affinage entière- ment isolé de l'extérieur et situé au point de plus chaud des flammes d'où résulte un affinage très intense.
Le compartiment de fusion 25 peut être utilisé avantageusement pour faire fondre des matières vitrifiables ayant une composition différente de ce\les fondues dans les compartiments 4 et 5. Cette disposi- tion est, par exemple, désirable lorsque certaines ma- tières sont relativement peu fusibles et que l'on veut limiter l'emploi de très hautes températures à une par- tie restreinte du four ou encore lorsqu'on fabrique
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des verres coloras et qu'on veut pouvoir passer rapide- ment d'une couleur à l'autre.
On peut aussi utiliner avantageusement ce troisième compartiment de fusion. 25 comme appoint cons- tant ou variable et, dans ce dernier cas, pour compen- eer les variations du débit prélevé dans le compartiment 22.- .
Le troisième compartiment de fusion a donc dans ces cas, une capacité de production différent te de celle des deux autres et avantageusement inféri- eure à celle-ci,
A la figure 5, on a représente deux fours analogues à celui de la figure 4 et comprenant chacun trois compartiments de fusion 4,5 et 25 en com- munication avec un compartiment d'homogénéisation et d'affinage 17. Les deux compartimenta 17 sont en commu- nication avec un compartiment de prélèvement unique 22.
Dans toutes les formes d'exécution,il est possible de réduire les déperditions calorifiques en réduisant sensiblement la hauteur du bain de verre, de qui diminue sensiblement la surface de déperdition.
Il est évident que l'invention n'est ' pas exclusivement limitée aux formes d'exécution repré- sentées et que bien des modifications peuvent être ap- portées dans la forme, la disposition et la constitu- tion de,, certains des éléments intervenant dans sa réa- lisation, sans sortir de la portée, de la préservé in-
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f tentionf à conditioii que cee modification ne-soient pas en contradiction avec 1..'objet de chacune des reven- dications suivantee ,. # '.'#'' v - ' RE1N3 T CAT I ON 8,.
1, Fout* pour la fabrication du verre com- prenant un bassin de fusion,rectangulaire chauffé par rayonnement direct de flammes qui circulent le long du toit parallèlement à l'axe longitudinal du bassin, sur toute la longueur decelui-ci et dans lequel un mélange
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de znatir.esvitr3fia.es introduit par plusieurs ouver- tures dans Chacune des parois longitudinales de ce bas- oint fond sir un bain de verre qui avance parallèlement
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à l'axe 1on ituc;.aal:
cu bassin vers un compartiment d'homogénéisation et{d'affinage où le verre fondu pénè- tre en passant par au moins une ouverture ménagée en dessous du niveau du] bain, dans un barrage qui sépare le bassin de fusion du compartiment d'homogénéisation
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et d1 affinage fc aràctéri3é en ce que ce com- particent d'homogénéisation et d'affinage est alimenté
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-.en verre fondu â partir de ddux compartiments de fusi-
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