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" Contait de l'écoulement de matières fondues"
L'invention a pour objet un procédé et un dispositif de contrôle de l'écoulement de matières fondues et plus particu- lièrement pour le contrôle de la distribution proportionnelle de l'écoulement de matières fondues siliceuses ou semblables au verre par un certain nombre d'orifices dans un barrage à multiples pas- sages séparant la zone de fusion de la zone de conditionnement ou d'affinage du four de fusion.
Bien que le barrage à un seul passage soit d'utilisa- tion courants dans l'industrie du verre, on s'est efforce autrefois
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d'utiliser des barrages à plusieurs passages. Le résultat recher- ohé qui était l'augmentation de la production n'a jamais été atteint au court des premières tentatives car on s'est aperçu que la plus grande partie de l'écoulement avait tendance à passer par l'un des passages, sur l'un des cotes du four, en laissant pratiquement inutilisé le passage se trouvant sur le coté opposé, ce qui fait que le gain réalisé était absolument négligable.
11 a été recèlent suggéré qu'il était possible d'agir sur un barrage à multiples passages en appliquant sélectivement de la chaleur aux divers passages, soit indirectement en appli- quant une flamme à la surface extérieure du barrage soit direc- tement en utilisant des électrodes disposées à l'intérieur des pas- -sages pour contrôler le flux qui les traverse* Bien que des ré- sultats exploitables puissent tire obtenus, le contrôle de l'écou- lement de matières fondues à travers plusieurs passages par appli- cation sélective de chaleur aux passages eux-mêmes n'est pas com- pltement satisfaisant.
Quand la chaleur est appliquée à la surface extérieure du barrage, pour retarder par exemple la perte de cha- leur du passage, la quantité de chaleur atteignant l'intérieur du passage est pratiquement négligable en raison de la faible conduc- tibilité thermique et de l'épaisseur de la paroi réfractaire du barrage
D'autre part, le chauffage par électrodes n'est pas seulement très coûteux à installer, maie il est également coûteux à utiliser et à entretenir. En outre, bien qu'un contrôle adéquat soit suffisant pour maintenir un écoulement équilibré une fois qui il a été obtenu par un tel chauffage, la puissance électrique est insuffisante pour contrebalancer, à l'origine, l'écoulement lors- qu'un déséquilibre doit se produire.
De plus, la matière des élec- trodes utilisées pour les éléments de chauffage doit tire soigneu- sement choisie pour chaque composition de verre & fondre, du fait que certaines compositions de verra attaquent par corrosion et
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consument diverses matières d'électrodes, ce qui a pour résul- tat d'agir d'une façon néfaste sur le verre. Il N'ensuit que, si une installation d'électrodes a été réalisée pour un certain type de composition de verre, il est souvent nécessaire, pour la fusion d'un verre d'une composition entièrement différente, d'en- lever complètement et de réinstaller de nouvelles électrodes fai- ton en une matière compatible avec la nouvelle composition du ver- re.
De plus, certaines compositions de verre sont tout à fait in- compatibles avec toutes les matières d'électrodes connues.
La présente invention permet d'éviter les difficultés rencontrées dans le chauffage électrique et concerne un procédé simple et peu coûteux de contrôle de la distribution proportion- nelle de l'écoulement du verre fondu à travers un certain nombre de passages submergée formée dans un barrage à multiples passages séparant la zone de fusion de la zone de conditionnement ou dl affinage d'un bassin de fusion du verre où l'on fait varier la température entre certaines portions de la zone de conditionnement en refroidissant ou en chauffant différemment ces portions du com- partiment d'affinage.
L'invention a pour objet une solution perfectionnée au problème du contrôle de la deitribution proportionnelle d'un écoulement de matières fondues semblables au verre à travers plu- sieurs passages. Elle permet aussi d'éviter les problèmes ren- contrés jusqu'à présent dans le contrôle de l'écoulement de matiè- res fondues semblables au vtrre à travers une pluralité de passa- ges immerges dans un barrage à multiples passages*
Elle fournit encore un procédé simple et peu coûteux et des dispositifs permettant l'écoulement de matières vitreuses fondues par plusieurs passages.
Elle permet encore de contrôler la distribution proportionnelle de matières fondues vitreuses ou semblables au verre à travers plusieurs passages en faisant varier
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la température au voisinage de la sortit de certaine de ces passa- Sono
Un autre objet de l'invention est le contrôle de la distribution proportionnelle du flux de matières vitreuses fondues par une pluralité de passages en faisant varier la vitesse d'é- coulement des forces de convexion inhérente existantes ou la dis- tribution des courants dirigeant en sens inverse dans l'extrémité de sortie chaude de ces passages une matière plus dense et plus visqueuse que celle passant à travers ces passages.
D'autres caractéristiques apparaîtront au cours de la description faite à l'aide du dessin joint.
La figure 1 est une vue en élévation et en coupe d' un bassin de fusion du verre comportant un barrage à multiples c- rifices et le dispositif de contrôle conforme à l'invention, la coupe étant faite le long de la ligne centrale de l'un des passa- ges
La figure 2 est une vue en plan prise suivant les li- @ gnes 2-2 de la figure 1 et
La figure 3 est un schéma de câblage représentant la connexion des dispositifs de détection à un appareil d'enregistre- ment standard qui est branché à des soupapes commandées conformé- ment aux variations relevées par les dispositifs de détection*
Les figures 1 et 2 montrent un bassin de fusion du **erre 10 comprenant un compartiment de fusion 11 et un comparti- ment de
conditionnement ou d'affinage 12. La zone de fusion 11 cons. porte une ouverture de chargement 13 formée dans le mur arrière pour l'introduction des matières brutes de la charge. Un barrage 14 à plusieurs passages est disposé transversalement dans le four 12 10 et sépare la zone de fusion de la zone d'affinage Un certain nombre de passages 15,16, 17 formée dans le barrage 14 font com- muniquer la zone de fusion 11 et la zone d'affinage 12.
Le compartiment de conditionnement est muni de plusieurs ouvertures dont trois d'entre elles 18, 19 et 20 sont représentées.
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En autre, la paroi avant du compartiment d'affinage 12 comporte les regard. habituels 21 et 22 Un certain nombre d'ouvertures 115, 116 et 117 sont prévues à travers la paroi avant de la sont de conditionnement au-dessus de la surface 23'du verre 23,en alignement avec les passages 15, 16 et 17 respectivement Des tuyères 25. 26 et 27 pénètrent à l'intérieur des ouvertures 115, 116 et 117, Les tuyères 25,26 et 27 sont réunies par les soupapes 215, 216 et 217 & une conduite d'alimentation en fluide 24 bran- che à une pompe 28.
Au cours du fonctionnement d'un barrage à plusieurs passages, on a constaté que le flux traversant le passage central est proportionnel au flux total indépendamment de la tirée du bassin. Ceci est dù sans doute au fait que le verre passant à tra- vers le passage central est à une température moyenne entre les températures des deux côtés opposée du bassin.
Le s passages extérieurs placée sur les côtés opposée du bassin ont tendance à être déséquilibrés le ou les pansages d'une face du bassin transportant une charge ou partie plus importante de 1' écoulement total que le ou les passages des cotes opposée dudit bassin.
Lorsque les passages extérieurs sont déséquilibrés, le pas- sage supportant la plus grande charge s'échauffe en raison de 1' augmentation de l'écoulement qui augmente la fluidité du verre dans cette zone, accélérant ainsi le déséquilibre ;il s'ensuit que le passage placé de l'autre cote du réservoir et qui supporte la charge minimum se refroidit et, en conséquence, le verre dans cette région, devient plus visqueux, ce qui aggrave encore la si- tuation en continuant d'on réduire l'écoulement.
Différents procédés ont été proposés pour déterminer les quantités relatives de verre passant parchacun des passages extérieurs* Le verre étant plus chaud dans la zone de fusion que dans la zone de conditionnement lorsque le verre s'écoule par les passages, il sa forme dans la zone de conditionnement à proximité
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de l'extrémité de sortie de ces passages des masses de verre chaud sensiblement plus chaudes que le reste du verre de '' la zone d' affinage.
En disposant une paire de pyromètres à radiation 30 et 32 dans des ouvertures appropriées formées dans la paroi du com- partiment d'affinage afin qu'ils soient diriges respectivement vers les masses de verre 31 et 33 formées au voisinage de l'extrémité des passages 15 et 17, il est possible de faire des lectures don- nant les températures relatives de la surface des masses 31 et 33 afin de fournir des indications pratiques sur les écoulements relatifs par les passages 15 et 17,
De mime, et en variante, les thermo-couples 35, 36 et
37 peuvent être placés respectivement dans les passages 15, 16 et 17, près de leur partie supérieure, à proximité de la sortie de la zone d'affinage.
Lorsque l'écoulement d'un passage de l' une des faces du bassin augmente, le thermo-couple placé dans ce passage indiquera une valeur plus élevée que celle du thermo-cou- ple du passage opposé où l'écoulement est réduit, indiquant ainsi un déséquilibre.
En service, quand l'écoulement dans tous les passages est proportionnel à l'écoulement total,les dispositifs de détection tels que les pyromètres à radiation 30 et 32 ou les thermo-couples
35 et 37 indiqueront un équilibre et on n'aura besoin d'aucun con- trôle extérieur.
Toutefois, lorsque l'écoulement par les passages extérieurs 15 et 17 est déséquilibré, les dispositifs de détection indiqueront un déséquilibre et les soupapes appropriées 215 et 217 seront mises en service pour introduire un fluide de refroidisse- ment, un jet de fluide par exemple, par une tuyère appropriée pas- sant par l'ouverture 115 ou 117 pour refroidir une portion de la zone de conditionnement à proximité du passage où l'écoulement est le plus rapide.
Quand le passage 15, par exemple, transporte une plus grande quantité de liquide que le passage 17, la soupape 215 est mi-
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ae en service pour produire un refroidissement, par exemple par un courant d'air passant par la tuyère 25, l'ouverture 115 sur la sur- face 23' du verre contenu dans le bassin d'affinage au voisinage du passage 15, La surface du verre fondu retenu dans la zone de conditionnement au voisinage du passage 15 est alors refroidie et devenant plus dense, coule au fond et vers l'arrière accélérant le mouvement des courants de convection représenté par les floches a de la figure 1 qui sont produits par la différence entre les tempé- ratures de la zone de fusion et de la zone d'affinage.
Ce verre refroidi est naturellement plus visqueux que le verre fondu chaud venant do la zone de fusion 11 par le passage et représenta par los flécha b. Il s'ensuit que, lorsque ne verre plus visqueux est di- rigé ou forcé en arrière vers l'extrémité de sortie du passage 15, il refroidit le verre s'écoulant par ce passage vers la zone de conditionnement et retarde l'écoulement à travers cette zone.
Puisque, ainsi qu'on l'a dit précédemment, le passage central laisse s'écouler uno quantité proportionnelle à l'écoule- ment totalil n'est pas nécessaire d'avoir pour ce passage une sou- pape ou tuyère de contrôle pour assurer la proportionnalité de l'é- coulement; toutefois,elle peut être utile pour contrôler la tempé- rature de la zone de conditionnement lorsque les vitesses d'écoule- ment sont grandes. Le collecteur 24 peut être réuni à toute source de fluide sous pression appropriée, par exemple à un mélange combus- tible si l'on désire obtenir un chauffage ou si la composition du verre l'exige, à un gaz oxydant, à un gaz réducteur ou à un gaz iner- te.
Toutefois, dans la plupart dos cas, l'atmosphère ambiante est suffisante et le collecteur 24 peut être alimenta par une pompo 28 amenant l'air ambiant sous pression aux diverses tuyères.
Ainsi qu'on l'a représenté, les tuyères 25, 26 ot 27 sont disposées pour diriger le fluide de refroidissement sur la sur- face d'une partie choisie du verre fondu contenu dans le comparti- ment d'affinage et en direction de certains des pacages. Bion que ces tuyères soient alignées axialement ot décalées verticalement
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par rapport aux divers passages, elles peuvent 8tro placées à angle droit 4 l'intérieur des regards 21 et 22 pour envoyer un fluide de refroidissement sur la surface du verre au voisinage des passages 15 et 17 ou, en variante,
elles peuvent être placées dans les parois
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latcraleu du compartiment d'affinage et dirigées vers les divers pas- sages comme; on peut le voir en 39 et 40. La Demanderesse a établi que l'application d'onviron 0,283 m3 à 1,415 m3/minute (10 à 50 pieds par cubes/minute} d'air de refroidissement à la température ambiante au voisinage d'un passage chaud rétablit l'équilibre dans ce passade en environ 10 minutes.
Bien que les soupapes do contrôle 215 et 217 puissent âtre
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commandées a la main ouivant las indications de déséquilibra fournies par les dispositifs sensibles par exemple les pyromtrel3 à variation JO et 32 ou les thermo-couples 35 et z ces soup.c. peuvent être des soupapes doseuses à commande automatique taisis en service par les variations détectées par'les tliermo-couplon ou les pyromôtree à ra- diction.
Lt. figure 3 est un diagramme de câblage de ce système auto- mastique Les dispositifs de détection bzz et bzz dra pyrom tres ruz radiation ou des tharmo-couple3 , pur exemple cela qu'ils sont relr4- scnt6s à le figure 2, sont réunis par les conducteurs 41 et 42 aux bornes d'alinentation d'un enregistreur 43 à 0 central appropria de telle façon que cet enregistreur indique simplement la différence de température entre les passages ext4rîoures Doux soupapes r6partitrie ces 215 et 217 sont réunies aux bornes de l'enregistreur 43 au moyen des conducteurs 44 et 45,
En admettant que le dispositif sensible 30' soit placé pour mesurer la température du passage 15 ot le dispositif 32' pour mesurer la température du passage 17,
l'indicateur ou enregistreur 43 se déplacera vers la gauche do la ligne centrale lorsque 1 'écoule- ment à travers les pansages extérieurs est déséquilibré avec une quan. tité plus importante passant à travers le passage 15 puisque le dis- positif 30' doit détecter l'augmentation de la température du passage
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,15 produite par l'augmentation de cet écoulement.
En outre, la sous /pape 215'sera actionnée on réponse aux conditions de déséquilibre par les dispositifs 30 et 32' par l'intermédiaire d'amplificateurs
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standards non représentés. formant une partie de 1* enregistreur 43 pour permettre à un jet do refroidissement de pénétrer dans l'ouvor- turc 115 ot du refroidir uno portion de la sono de travail au voiai-
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nul!.CI du j['uae'M<9 1JJ rt" rutrdc4t n1 uni l f duoul(.1JT!t'nt pav ot pnonuRe 35 Ob un aontï'61nnt lu lWOJlol'itofluhl;1.t," do laulstnt; pur lea ditt6- rents 1nIS!4elS.
Quand le passage 17 s'échauffa et laisse passer une plue grande quantité de liquide que le passage 15, l'enregistreur 43 se déplacera vers la droite de l'enregistreur et, de ce fait, la soupape 217' sera commandée pour refroidir le compartiment d'affinage au voi- sinage du passage 17'
Il est évident que la présenta invention est décrite à l' aide de modes de réalisation préférés de l'invention et que ' , ditférents changements et modifications peuvent y être apportés sans s'é- carter du cadre ni de l'esprit de l'invention.
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lttCVhrt: tyl't9. "l1li"'..""l1lil1li111".."" 1.
Un procédé de contrOle de le répartition de l'écoule-
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ment d'une matière vitreuse par une pluralité de passages où la matie-j rCW1treuse fondue s'écoule d'une source commune simultanément par ces passages la matière vitreuse fondue étant rofroidio au voisinage de certains do ces passages pour faire varier llêeuulement et assurer la répartition désirée entre les différents paucagont