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In lèotir à verre."
L'invention est relative à des tours à verre et plus particulièrement à un procédé et à un dispositif pour améliorer l'homogénéité du verre produit par de tels fours.
L'hétérogénéité du. verre fonda, dans un four classique à chauffage par combustible pose en permanence des problèmes dans l'industrie du verre et peut être due à un facteur quel- conque parmi un certain nombre de facteurs. L'une de ces causes réside dans la résolution des parois latérales réfractaires du four à verre qui provoque la formation d'un verre beaucoup plue lourd. Ce verre plus lourd tombe au fond de la masse de verre dans le four et se déplace en couche à travers le four vers le gueulard et vers les orifices d'alimentation. D'autres causes de l'hétérogénéité sont t un mélange inadéquat ou incorrect et des variations dans les matières premières. Encore une autre cause est ce qu'on appelle la ségrégation par fusion.
L'inven- tion concerne l'élimination ou une réduction importante de l'hé-
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térogénéité, due à la ségrégation par fusion.
Quand des piles de fournées sont chargées dans un four, les matières les plus facilement fusibles, telles que la cendre de souda et le borax, sont les premières à fondre. Elles tendent facilement à former, avec la chaux et la silice, des liquides eutectiques dont la teneur en silice n'est pas aussi élevée que celle du verre final.
Puisque la fournée ou charge est normalement introduite dans -le four à partir de la paroi opposée à l'ouverture de la cloison de séparation classique séparant la zone d'affinage de la zone de travail, la fusion initiale produit un verre dont la teneur en silice est légèrement inférieure à celle du composé moyen final.
Au fur et à mesure que les piles des fournées ou charges progres- sent le long du four, elles s'enrichissent en grains de sable de silice résiduels davantage que les liquides eutectiques dont la teneur en silice est faible, ainsi qu'il a été exposé précédem- ment et s'écoulent sans dissoudre totalement les grains de sable.
Quand la pile de fournées cesse d'exister en tant que corps distinct, l'écume résiduelle flottant en haut de la fournée de verre a une teneur en silice tout à fait élevée. par exemple, des échantillons prélevés par trempage dans un four qui fournissait du verre d'une teneur en silice de l'ordre de 71% présentaient, à l'analyse, des teneurs aussi élevées que 77% et 81%. Evidem- ment, quand du verre ayant une telle composition est mélangé à un verre ayant une composition normale, il se produit une hétérogénéité.
Pour surmonter le problème de l'hétérogénéité résultant de la. ségrégation par fusion, il était courant, dans l'industrie du verre, de faire fonctionner des fours avec une "zone de verre chaude" en un point voisin de la paroi de séparation et connu soue' le nom de "Gelhoff spring".
Ceci sert à chauffer le verre, dans cette région, à une température plus élevée que le verre se trou-
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vant sous la couche de fournée, près de la paroi arrière, de telle sorte qu'il se produit un fort courant dé convection longi-' tudinal Ceci sert à retenir l'écume riche en silice contre les piles de fournées avançantes, empêchant ainsi le verre riche en silice de passer à travers l'ouverture de la cloison vers les machines, Une difficulté résultant de cette solution réside dans le fait qu'il n'est pas toujours facile de maintenir, avec succès, la zone chaude dans la position opératoire optimale.
Le problème de l'hétérogénéité résultant de la ségréga- tion par fusion est particulièrement aigu, dans des fours longs et étroits, tels que ceux du type représenté dans le brevet amé- ricain Lyle N 2,890.547. Dans de tels fours, les courants de convection longitudinaux sont presque totalement absents. L'ana- lyse de lécume superficielle dans de tels fours a indiqué une augmentation progressive de la teneur en silice du centre du four à l'ouverture de la paroi de séparation.
Un but fondamental de l'invention est donc de fournir un four à verre perfectionné dans lequel l'hétérogénéité due à la ségrégation par fusion est soit complètement éliminée soit no- tablement réduite.
Un autre but principal de l'invention eet de fournir un four à verre perfectionné dans lequel l'hétérogénéité due à la ségrégation par fusion est soit complètement éliminée soit no- tablement réduite grâce à au moins une rangée de courants ascen- dants espacés de verre fondu s'étendant suivant la longueur du four, le courant le plus en aval se situant en un point suffisam- ment près de l'ouverture de la paroi de séparation pour qu'il élimine pratiquement, en coopération avec les autres courants,le passage direct, à travers ce gueulard, d'écume hétérogène riche en silice provenant de la couche superficielle du bain de verre.
Un autre but de l'invention, encore, est de fournir un four à verre perfectionné dans lequel une série de courante de
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convection du type en tire-bouchon sont formés de part et d'autre d'une zone de verre chauffée, s'étendant longitudinalement, pour éliminer pratiquement l'hétérogénéité due à la ségrégation, par fusion et pour éliminer pratiquement en même temps des défauts dûs au passage, dans la zone de travail, de fournées ou charges non fondues.
Un autre but de l'invention est de fournir un four à verre perfectionné équipé d'un nouvel arrangement d'électrodes à effet Joule qui sont disposées, l'une par rapport à l'autre, et par rap- port à l'ouverture de la cloison de séparation, de telle sorte qu'elles empêchent un passage direct, à travers l'ouverture, d'é- cume riche en silice se trouvant sur la couche superficielle de verre, dans le four, tout en créant en même temps, une série de courants de convection longitudinalement décalés, présentant une nouvelle disposition les uns par rapport aux autres.
Un autre but de l'invention, encore, est de fournir un four à verre qui renferme une zone de fusion et une cloison de séparas.' tion ayant une ouverture immergée séparant une zone d'affinage d'une zone de travail et dans lequel une série de courante ascen- dants de verre fondu, se répartissent longitudinalement et s'éten- dent à partir du voisinage de la cloison de séparation en direc- tion de la. zone de fusion, et une seconde série de courants ascen- dants de verre fondu. s'étend en travers de la largeur du. four à la fin de la. première série de courants ascendants, à l'endroit le plus éloigné de la cloison de séparation.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé pour fabriquer du verre, dans un four renfermant une zone de fusion et une cloison de séparation ayant une ouverture immergés séparant une zone d'affinage d'une zone de travail, qui consiste créer deux courants de convection en tire-bouchon longitudinaux, progressant du bord de la couche à fournées vers la cloison de etparation, et à créer un courant de convection qui s'étend transvesalement au
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four, qui part da bord de la couche Ö fournées et qui progresse nous la surface de la couche à fournées.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé amé- lioré pour réduire l'hétérogénéité du verre, due à la ségrégation par fusion, dans un four à verre.
On décrira ci-après l'invention en se référant aux dessine annexés, dans le s quels - la Fig.1 est une coupe horizontale, suivant la ligne 1-1 de la Fig.2, d'un four conçu conformément à l'invention; - la Fig.2 en est une coupe transversale, suivant la ligne 2-2 de la Fig.l; - la.
Fig.3 est une coupe horizontale d'un four construit selon un autre mode d'exécution de l'invention, - la Fig. 4 est une coupe horizontale suivant la ligne 4-4 de la Fig.5, illustrant une construction de four dans laquelle les électrodes à effet Joule sont disposées comme connu, suivant time rangée s'étendant en travers du four au lieu d'être disposées suivant une rangée longitudinale, comme dans la présente invention; - la Fig, 5 est une coupe verticale suivant la ligne 5-5 de la Fig.4, illustrant la nature des courants de convection formés dans le four représenté sur cette Fig.4; - la Fig. 6 est une coupe horizontale suivant la ligne 6-6 de la Fig. 15, d'un autre exemple de four agencé conformément à un autre mode d'exécution de l'invention;
- la Fig, 7 est une coupe horizontale suivant la ligne 7-7 de la Fig. 8, d'un four de construction modifiée, illustrant l'em- ploi d'une série de rangées d'électrodes en forme de plaques laté- ralement réglables; - la Fig. 8 est une coupe verticale suivant la ligne 8-8 de la Fig.7; - la Fig. 9 est une coupe horizontale suivant la ligne 9-9 de la Fig.10, d'un four de structure modifiée, illustrant l'emploi
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d'une série de rangées d'électrodes latéralement réglables; - la Fig.10 est une coupe verticale suivant la ligne 10-10 de la Fig.9; - la Fig. 11 est une coupe horizontale d'un autre type de four agencé conformément à l'invention, et comprenant deux rangées parallèles longitudinale, d'électrodes du type en forme de tiges verticales;
- la Fig. 12 est une coupe horizontale d'une variante du. four illustré par la Fig.11 et montre l'emploi de deux rangées longitudinales d'électrodes en forme de tiges verticales, les électrons d'une rangée étant décalées par rapport à celles de l'autre rangée; - la Fig. 13 est une coupe transversale suivant la ligne 13-13 de la Fig.12; - la Fig. 14 est unecoupe transversale suivant la ligne 14-14 de la Fig.12; - la Fig. 15 est une coupe verticale suivant la ligne 15-15 de la Fig.6; - la Fig.l6 est une coupe horizontale suivant la ligne 16-16 de la Fig.17, représentant encore un autre exemple derés- lisation d'un four à verre selon l'invention;
- la Fig. 17 est une coupe verticale suivant la ligne, 17-17 de la Fig.16.
L'invention vise des dispositifs et un procédé pour em- pécher les couches superficielles d'écume riche en silice voi- aines de la cloison de séparation de descendre directement vers l'ouverture de la cloison de séparation aéparant la. zone d'affi- nage de la zone de travail et pour éliminer autrement l'hétéro- généité par la formation de deux courants de verre généralement parallèles en forme de tire-bouchon.
Non seulement les structures et procédé nouveaux selon l'invention éliminent le passage direct d'écume riche en silice des couches superficielles du verre à
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travers l'ouverture, mais encore, et-ceci est également impor- tant, elles empêchent le passage, à travers cette ouverture de la cloison de séparation, de fournées non dissoutes et de par- ties hétérogènes de la masse de verre. L'invention est particu.- lièrement utile relativement à des fours à verre à chauffage par combustible.
On comprendra mieux l'invention en examinant les dif- férents dessins. Ainsi qu'il est représenté par les Fig. let 2 , le four à verre comprend essentiellement des parois latérales 20 et 22, une paroi arrière 24 ayant un orifice d'alimentation 26, une extrémité de travail 28, une voûte 30 et un fond ou sole 32. Le four est divisé, d'une manière classique, en trois zones t à savoir, une zone de fusion 34, une zone d'affinage 36 et une zone de travail 38, la zone d'affinage et la zone de tra- vail étant séparées par une cloison de séparation 40 présentant une ouverture 42 immergée. (Ainsi qu'il est signalé dans le bre- ve N' 2,832,958, il y a en fait, une quatrième zone, à savoir "la zone d'écume". qui se trouve entre la zone de fusion et la zone d'affinage).
La pile de fournées se trouvant dans la zone de fusion est indiquée en 43 et l'écume riche en silice signalée précédemment, est indiquée en 45.
Tout ce qu'on a dit jusqu'à présent sur le four est tout à fait classique. Toutefois, conformément à l'invention, une rangée longitudinale d'électrodes 44, du type en forme de tiges, s'étend vers le haut dans la masse de verre à partir du fond 32 du four, la rangée d'électrodes étant suffisamment espacée de chacune des parois latérales 20 et 22 de ce four pour que, lors- que les électrodes sont sous tension, le dégagement de chaleur dans la zone 47, orientée longitudinalement, dans laquelle les électrodes sont situées, dépasse suffisamment celui qui se pro- duit au voisinage des parois latérales 20 et 22 pour produire les courants de convection du type en tire-bouchon représentés
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Ainsi qu'il est représenté sur ces Fig.1 et 2, l'élec- trode la.
plus éloignée en amont est légèrement en aval de la couche de fournées 43. Cette caractéristique est souhaitable pour créer les courante de convection en hélices après que la fournée a été fondue à peu près complètement, de telle sorte que le système d'homogénéisation selon l'invention concerne seule- ment les graine de silice résiduels... Dès que de tels grains sont happés par les courants de convection en hélice ou spirale créés par le système selon l'invention, ils se déplacent pendant un intervalle de temps accru, dans le courant en circulation, de sorte qu'on est certain qu'ils seront dissous totalement avant d'arriver à l'ouverture 42 de la oloison de séparation.
Si.des fractions importantes de la fournée non fondue sont happées par les courants de convection en hélice sous la couche à fournées, de telles parties tendent à flotter à la surface de la masse de verre près des parois latérales et sont susceptibles de passer à travers l'ouverture 42 de la oloison de séparation sans se dis- soudre complètement, ce qui pose des problèmes d'hétérogénéité.
Dans un mode d'exécution préféré de l'invention, les élec- trodes sont alignées sur 1ouverture 42 de la cloison de sépara- tion, l'électrode la plus voisine de cette cloison de séparation étant placée suffisamment près de cette ouverture 42 pour créer un courant de convection ascendant qui éloigne de l'ouverture l'écume superficielle riche en silice, ainsi qu'il est repré- senté par les flèches sur la Fig.2, pour empêcher cette écume de passer directement de la surface du verre à la zone de travail
38 en passant à travers l'ouverture. Evidemment, cette position -varie en fonction des dimensions des électrodes utilisées, de la densité de courant, eto.
Bien qu'il n'y ait pas de limite critiqua à. la longueur de la rangée d'électrodes pouvant être utilisé't, on a trouvé qu'il est avantageux de placer les éleotrodes suivant
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une rangée s'étendant entre un point situé au. huitième de la dis- tance séparant la cloison de séparation 40 de la paroi arrière 24 et un point situé à la moitié de cette distance, Comme on peut le voir clairement en considérant les Fig.1 et 2, lea cou- rants de convection en hélice qui sont formés selon l'invention emportent l'écume superficielle riche en silice loin de-la ré- gion des électrodes située dans la partie centrale du four, l'é- cume siliceuse se déplaçant vers les parois 20 et 22,
se mélan- geant à temps à la masse de verre principale et se dissolvant dans celle-ci. Des cailloux siliceux, plus gros, en provenant de la fournée, qui seraient happés autrement par les courants de convection, sont pratiquement éliminés par une disposition cor- recte des électrodes, ainsi qu'il est représenté. Si ce* cail- loux passaient à travers l'ouverture de la cloison de séparation vers les machines, ils donneraient lieu à des rebuts. Les cou- rants de convection en tire-bourhcen sont particulièrement avan- tageux du fait qu'ils produisent un mélange plus intime du verre et qu'ils ramènent à plusieurs reprises le verre à la surface dans la zone de verre chaude pour produire un dégagement facile de bulles, ce qui améliore l'homogénéité.
Eu même temps, du verre réfractaire est déplacé du fond du four vers l'intérieur de la masse de verre et dispersé à travers celle-ci, de sorte qu'il ne produit aucun dommage.
Bien que, ainsi qu'il est représenté aux Fig.l et 2, il y ait une zone superficielle lisse au voisinage immédiat des électrodes, il n'est pas nécessaire, en pratique, d'avoir une surface polie comme celle d'un miroir au-dessus des électrodes,
Il suffit que l'aspiration du verre vers le haut en ce point soit suffisamment forte pour empêcher l'écume siliceuse de descendre directement vers l'ouverture de la cloison de séparation 42,
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On peut choisir la hauteur à laquelle les électrodes a'*j- lèvent dans la verre en fonction de l'effet particulier Ìo Par exemple, si les électrodes s'étendent dans la partie inférJ!.e.u re du b-,in fonde. seulement, elles tendent à stimuler le oouEa oonvootion davantage que si elles a'étenda.ient Jus qu'à vilain <àù la surface du. bain.
Ceci est particulièrement avuaft- ¯¯<>icr dans le cas où. il ne se pose pas de problème concernant la ?,ib4rat'on de germes du. verre. '" '4 P,%r ailleurs, si on souhaite la libémtion de germes. et 'j'.' de bulles du verre, il est préférable que les électrodes e ¯ ' , j,n, jtic-n,2.là un point plus élevé dans le bain, si possible m6ma% jf.l.f1...u.'è. la surface du. bain de verre. Avec un tel arrangement, <%q verre qui suit les électrodes, en montant jusqu'à la sface, .e, ont chaud et les bulles incluses dans le verre sojrt ,fa!.' à oia.31;à libérées, un a décrit précédemment l'invention en. considérant squ utilisation dans un four à verre ayant des zones combinées de fusion, d'écume et d'affinage.
Toutefois, le nouvel eux d'éT-octrodes seloelinventîon est aussi ntilfaable dans un four jazz dcu. rempart iaents, tel que celui qui est représenté en poupe 0-1 risonta3.Q sur la fin.3, plus spécialement dans le second ' ' ment, auat4,3l cas les courants de convection contraignent 1. ver; 1>. se suivant des trajets en tire-bouchon et assuzeni ains eue le j,3rre venant de l'ouverture séparant le premier ,Qomparti7 ;,i;;;.t éa second ne se déplace pas suivant un trajet raoeouRci, d:i-#' r '.. vers l'ouverture de la seconde paroi séparant, le sec9iÍa;'i!, compr:>.ti= nt àu troisième. ' ,j ,.>,,,, ,l.insi qu'il est représenté sur la Fig.3t du verre venant trr--V.U"rc la première ouverture 46 est entraîné par les courants tr!;.v'.)$ première OllvertlU"e es1;
entra1né par les e.ol1.rnts j - C01l"C et it:.D, ne petit pas s'écouler directement vers 1a , sqcomflle ,' VE':x-tt'.re: 8 par canalisation. Une telle canalisation peut :f8.cUement , c-voir lice. lorsqu'il n'est prévu, aucun moyen spéC1a1'0'\ltem;,',.l \1'1'1 f, lt:;f
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cher, Bien que des chicanes aient été pro;>osé<.n dans le passé pour éviter de tels raccourcis, il est difficile de trouver
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des matières qui résistent à l'action µ.res3.ve da verre fonda. quand elles sont entourées de toutes parts par le verre.
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Les différents avantages d'un système d'éleotrodss, tel que celui. qui est illustré par la ?ig.3, sont démontrés plus 'complètement par l'examen d'un agencement d'électrodes modifiét tel que celai qui est illustré par les Fig. et 5, et qui est un agencement connu. Comme on peut le voir, dans ce dernier agencement d'électrodes, une rangée d'électrodes 49. s'étendant verticalement, est disposée en travers d.u compartiment 'central d'un four à trois compartiments. La matière passant à traversa la première ouverture 50 est happée par un premier courant de conviction, indiqué dans son ensemble en 52, et subit un mélan- ge limité.
Mais, dès que la matière passe du. coté aval de la rangée d'électrodes, elle se déplace immédiatement vers la ré- gion de la seconde ouverture 54 lors du cycle de circulation sui-
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vant du courant de convection, indiqtiê dans son ensemble éï 5';¯y Ceci représente un autre type de trajet raccourci et est évidem- ment indésirable,
De même, il a été proposé (brevet Beck des Etats-Unis
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d'Amérique li" 2.909.005) de disposer une rangée de barboteors en arc autour de l'ouverture. Bien qu'un tel agencement soit partiellement efficace pour empêcher l'écume siliceuse d'attein- dre l'ouverture, il ne produit pas le mélange par courante de
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convection en tire bouchon produit par l'agencement à'é1ectloÙfµ selon l'invention.
Avec un agencement tel que celui qui est
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décrit dans le Brevet Beck précité, un courant de tonvectioüi longitudinal est stimulé, de sorte que du. verre, qui. s'élève à partir des barboteurs, se déplace sous la pile de fournées et retourne immédiatement à son point de départ, ce qui représente
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aussi un type de trajet raccourci, par ailleurs, un agencem>e4%
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'.:.'r-- 3 selon l'invention empêche le verre de se déplacer rapiâdmnt' "v , l'ouyerture de la cloison en l'obligeant à suivre une série &e , , spires d'un trajet en hélice dès qu'il entre dans la zone"'dl 4ï2. fluence des courants en tire-bouchon latéraux, ce qui, donne au verre plus de temps pour s'homogénéiser et s'affiner.
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Les tige 7 et 8 illustrent encore un autre agencement .;zd bzz d'électrodes selon un autre mode d'exécution de l'invention..Danst ; - cette vs-riante, les électrodes sont constituées par des plaques 60 en vis-à-vis, suivant deux rangées longitudinales, parallèles,,,' Les plaques formant électrodes 60 sont portées dans le reTre,,pai*é,, des tiges 62 réglables transversalement au four à travers les h¯ . ,,, parois latérales 64 de ce four, Au moyen d'un tel agencement,
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peut modifier la zone chaude de position longitudinale centralee)i pendant que le four fonctionne, en avançant ou retirant les élec-
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troaes en forme de plaques.
Les courants de convection qui sont formés sont semblalbes à ceux qui sont représentés sur les Fig.1 et 2. ' ,,
On remarquera., évidemment, que, bien que l'agencement d'é- lectrodes des Fig.7 et 8 soit tel que toutes les électrodes sont placées à la même distance des parois latérales du. four, on peut modifier l'arrangement des électrodes de façon à disposer des
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paires séparées d'électrodes à des distances différentes des , .. p- !.eÎü' Î, rois latérales, en différents points le long du four,
Les Fig. 9 et 10 illustrent une variante de l'age des Fig.
7 et 8, dans laquelle des électrodes sons forme de'figera de grand diamètre sont montées, d'une manière réglable,, dans les. parois latérales du four au lieu d'électrodes sous forme de pla ques Les surfaces des extrémités 65 des électrodes sont suffi- samment grandes pour permettre l'établissement d'une bande de verre longitudinale alignée sur l'ouverture 67 du four,
Un autre procédé pour augmenter la largeur latérale de la zone chaude centrale s'étendant longitudinalement dans le-,;four
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est illustrée par la Pig.l.l, sur laquelle on a représé de.
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rangées parallèles d'électrodes 66 en fonne de tiges 3'dteu4at; verticalement.
Sauf que la largeur de la zone chaude centrsle
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ost accrue, le mode de fonctionnement d'un tel four est aatablxt]e à celui qui est illustré aux Fig.l et 2.
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Dans le cas des agencements d'électrodes des pis.7 à h1,( .y: les électrodes des deux rangées loa.gittd3.nt.les ne doîvent 3 , évidemment, être éloignées au point de ne pas permettre une aspi- ration vers le bas du verre, entre elles et les parois latétrales respectives. ;Il
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Les agencements des Fig.7 à 11 sont particulièrement sa3,- caces dans la fabrication de verres de couleurs sombres ou. de .. verres de résistances supérieures.
Quand des électrodes verticales, telles que celles qui sont représentées aux Fig.1 et 2 sont utilisées dans la fabrication de tels verres, il peut arriver que la zone chaude centrale soit trop étroite et que les parois latérales du four soient trop des, Ce problème est particulièrement exagéré dans le cas où le four est entièrement-chauffé à l'électricité, comme cela pourrai
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se produire dans la seconde chambre d'un four a.
plusieurs cboq'>r,.eî
Dans tous les agencements décrits précédemment,, dans les- quels plusieurs rangées d'électrodes sont utilisées pour formaer
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la "zone chaude" s'étendant longitudinalement (a'est-à-dire ifs' agencements des Fig,.7 à 11), la zone de la masse de verre somp,e entre les électrodes est pratiquement sans obstacles,'Une -V,0110 xi absence d'obstacle entre les électrodes est extrêmement .. 30 , F.t'e ble, puisque cela permet au courant de convection situé de opaque coté de la zone chaude longitudinale de chevaucher celui qui se trouve de l'autre côté sur le fond du four, ce qui produit un meilleur mélange et améliore l'homogénéité, pour accroître encore:
davantage l'effet d'homogénéisation selon l'invention, on peut employer toutefois un système tel que celui qui est représenté
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aux Iilig.12 à 14-.
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Dans l'agencement des Fig.l2 14p des électrodes 68 "4; d'uj!8 rangée longitudinale sont décalées 2ongtudiualearsnt par..\' rapport aux électrodes 70 de l'autre rangée longitudinal Le ré# agitât d'un tel agencement d'électrodes est illustré parties : 13 et 14. Ainsi qu'il est représenté sur ces figures, le verre s , t:ou3tant d'un cote de chacune des électrodes se déplace-dans.'un,; ccursnt de convoetîon transversal 'beaucoup plus long que le verre% ne trouvant de l'antre coté de l'électrode. w ' 'e Lorsque le verre se déplace longitudinalement à-,travers, bj " le four d'un plan transversal (c'eat-à-dire le plan lez-13 ;dei 1¯ : " , '3 g7. à un autre (c'est-à-dire le plan 14-14- de la g.1.2), g, pa %4ie drs verre se trouvant dans le courant de couvect4,n le. loue Q3t lapp6a dans une partie du courant de convection le plxs' long du plan suivant.
Puisque ces parties communes se d4piecent, ,a aans des directions différentes l'une de l'autre, le verre situez ui, S YJ> dans la région commune est mélangé beaucoup plus intimement /q,,)1 ¯ celui qui se trouve dans les régions plus proches des paoisla''-v ' térs-les du. four. Puisque la zone de verre mélangée plus ' est n: 3.gnêe sur l'ouverture de la cloison de séparation 72,'le !n:é 7..ara.ç,s pliie intime donne une garantie supplémentaire tohtre le paa' eaeet travers cette ouverture 72, d'écume siliceuse indésirables -.;;
"J ot de matières analogues. ., Les polarités de tovj3 les agencements d'électrodes décrits 1' - sauf ceux des ig.l2 à 14, n'ont pas été ind,qïzéés,;;' xnisqae de noBibreox arrangetnents monophasés et polyphasés bien bzz connus des spécialistes peuvent être utilisés sans qillanouxt des var.ta,ss décrits précédemment soit sacrifié. Dans 1'agenaemen% ,;j d'électrodes des Fig.12 à 14, toutefois, il est souhaitable qtl' "ÏL cui coarast ne passe entre des électrodes du même coté de Il îa, ., j -,,. ; # ...¯,; loné-itnàinal du four, car ceci tendrait à rendre uniformément - -"(Sjµ i ' chaude toute la région comprise entre les deux rangées lonâitila raies d'électrodes, ue qui gênerait la formation de courants de. ar' ii.' .'t
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convection décrits précédemment.
Toutefois+ quand les électrodes se trouvant d'un côté de l'axe longitudinal-présentant une même polarité opposée à celle des électrodes situées du côté opposé de l'axe longitudinal, du verre à proximité d'une électrode que;1- conque tend à se déplacer dans un courant de convection transver- sal vers les parois latérales du four, le courant de convection, d'un côté de cette électrode, passant entre deux électrodes de l'autre rangée, ainsi qu'il est représentée Dans l'agencement préféré, un courant alternatif est utilisé dans le système des Fig.12 à 14, les symboles + et - indiqués sur la Fig.12 s'appli- quant ainsi seulement pour une alternance ou. moitié de cycle et la polarité étant inversée pour l'autre alternance.
Les électrodes utilisables avec les différents modes d'é- xécution de l'invention peuvent être constituées par n'importe quelle matière d'électrode classique, le molybdène, le platine et le carbone étant des exemples d'une telle matière.
Bien qu'on ait discuté de la plupart des exemples des fours décrits précédemment en considérant l'emploi d'arrangements. ou agencements longitudinaux particuliers d'électrodes, il est bien entendu, qu'on peut aussi obtenir des résultats satisfaisants par substitution de barboteurs aux électrodes. Toutefois, quand' des barboteurs sont employés, ils sont placés, de préférence, dans le tiers inférieur du réservoir.
Ainsi qu'il a été exposé dans le brevet des Etats-Unis N 3.030.736 du 7 Janvier 1958, ces barboteurs peuvent comporter, des tubes en une matière réfractaire moulée résistant à l'érosion telle que l'aluminate de zirconium, dont un exemple commercial est la matière fabriquée sous la marque "ZAC" par la Société "Corhart Refractories de Louisville, Kentucky, E.U.A.
Ainsi qu'il'est signalé dans ce brevet, quand les barboteurs sont con- venablement disposés l'un par rapport à l'autre, le gaz entraîné - de force dans la fournée de verre fondu forme des colonnes de
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verre ascendantes, ce qui produit une meilleure homogénéité du.*' produit en verre et augmente le rendement de chauffage du four. lies Fig.
6 et 15, auxquelles on va se référer maintenant représentent encore un autre exemple de réalisation de l'inven- tion qui comprend en plus des courants de verre ascendants si- tués longitudinalement et succassivement espacés longitudina- lement, un arrangement transversal de courants de verre ascen- dants s'étendant à peu près , dans la zone à écume du four. ll en ;résulte une dispersion en "T" de courants ascendants de verre qui coopèrent de manière particulièrement efficace de façon à produire un verre d'une homogénéité très améliorée.
Les Fig. 6 et 15 représentent un four à verre qui com- prend essentiellement des parois latérales 74 et 76 une paroi. arrière 78 percée d'un orifice d'alimentation 80, une extrémité de travail 82, une voûte 84 et une base ou sole 86. Une cloison, de séparation 88 présentant une ouverture immergée 90 ,est dis-, posée entre les zones d'affinage et de travail. Une rangée lon- gitudinale de tubes barboteurs 92, 94, 96 et 98 est disposée 1 le long de l'axe longitudinal du four, pratiquement dans l'ali- gnement de l'axe de l'ouverture 90.
Le 'barboteur 98 est disposé près de cette ouverture 90 et, bien qu'il n'y ait pas de limite critique à la longueur de la rangée de barboteurs qui peut être utilisée, on a trouvé qu'il est avantageux de placer les barbo- teurs suivant 'une rangée qui s'étend entre un point situé, à une distance égale au huitième de la distance séparant la cloi- son de séparation 88 et la paroi arrière 78, et un point situé' à la moitié de cette distance.
On peut substituer aux barboteurs 92, 98, des électrodes du type en forme de tige verticale, pénétrant par le fond du' four et produisant un affinage plus poussé, On peut utiliser, toutefois, des barboteurs, lorsque cet affinage supplémentaire est inutile et éliminer ainsi la consommation en énergie élec- trique qui est associée aux électrodes. Bien que des tubes bar-
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boteura individuels soient représentés, on comprendra, qu'il serait aussi possible d'utiliser des barboteurs groupés dU type révélé dans la demande de brevet des Etats-unis d'Amérique N 707.580.
Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 2.832.958, on a décrit l'existence d'une zone d'écume qui est située appro- ximativement dans la position indiquée par la référence 100 sur la Fig.15. Une rangée transversale d'électrodes verticales, du type en forme de tiges 102, 104, 106 et 108, est disposée à peu près sous cette zone d'écume.
Lors du fonctionnement, les barboteurs, disposés longi- tudinalement, 92, 94, 96 et 98, produisent un courant de con- vection hélicoïdal ou en tire-bouchon, ainsi qu'il est indiqué par la flèche 110, et ainsi qu'il a été exposé à propos des exemples de réalisation précédents de l'invention. Les électro- des 102, 104 106 et 108, disposes transveersalement, produisent une barrière thermique transversale au moyen d'un courant de , . convection dirigé vers l'arrière, indiqué par la flèche 112.
Ce dernier courant de convection transporte de la chaleur sous la fournée non fondue 114 pour contribuer à sa fusion et empê- oher la fournée non fondue de pénétrer dans la zone d'affinage en 114. L'autre moitié du courant ascendant de verre produit par les électrodes transversales 102 à 108 se répand à droite de la ligne des électrodes, sur les Fig. 6 et 15, et est happée et entraînée dans les deux courants de convection hélicoïdaux séparés qui existent de part et d'autre de l'axe longitudinal du four.
Ceci est important du fait qu'il est souhaitable d'em- pécher un courant de convection de surface descendant du. type à couche qui s'enfoncerait dans la masse liquide près de la aloi- son de séparation et emporterait ainsi, à travers l'ouverture ,
90, du verre indésirable et non homogène.
L'agencement des Fig. '
6 et 15 a été trouvé efficace pour empêcher ce phénomène et pour
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produira une série de courants de convection, ce qui donne un produit en verre considérablement amélioré,
Bien qu'on ait dit, dans la description précédente, Que la rangée transversale de courants de verre ascendant est produit par des électrodes, il est possible de remplacer celles ci par des barboteurs, mais au détriment d'une certaine réduc- tien du rendement du système.
La raison en est que, bien que des barboteurs transversaux produisent l'effet de barrière voulu, il leur manque les caractéristiques d'une source de chaleur que présentent les électrodes et leur contribution à la fusion de la fournée n'est pas aussi efficace,
Les Fig 16 et 17, auxquelles on va se référer mainte- natn, représentent une variante du dispositif selon l'invention, décrite en référence aux Fig. 6 et 15, qui utilise complètement des électrodes. Ainsi, en considérant ces Fig.16 et 17, on aperçoit un four é verre qui comprend essentiellement des pa- rois latérales 116 et 118, une paroi arrière 120 percée d'un orifice d'alimentation 122, une extrémité de travail 124, une voûte 126 et une base ou fond 128.
Une cloison de séparation 130, ayant une ouverture immergée 132, est disposée entre les zones d'affinage et de travail. Une rangée longitudinale d'é- lectrodes verticales 14 et 136, est disposée le long de l'axe longitudinal du four, à peu près dans l'alignement de l'axe de l'ouverture 132. L'électrode 136 est disposée près de cette ouverture 132, et l'électrode 134 est disposée en aval du bord de la couche de fournées.
Une rangée transversale d'élec- trodes verticales, sous forme de tiges, 138 et 140, est dis- posée dans la région générale du bord de la couche de fuurnées,
Lors du fonctionnement, les électrodes disposées longi- ; tudinalement, 134 et 136, produisent un courant de convection en tire-bouchon, ainsi qu'il a été exposé à propos de l'exem-
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ple de réalisation précédent de l'invention. Les électrodes disposées transversalement, 138 et 140, produisent une barrière thermique transversale au moven d'un courant de convection diri- gé vers l'arrière, ainsi'qu'il a été exposé en référence aux Fig. 6 et 15.
Dans l'exemple de réalisation de l'invention illustré par les Fig. 16 et 17, la substitution des électrodes 134 et 136 aux bargboteurs utilisés dans l'exemple de réalisa- tion de l'invention des Fig. 6 et 15 produit un affinage sup- plémentaire. Lorsqu'on le souhaite, il est aussi possible d'u- tiliser des électrodes supplémentaires sous la fournée non fondue 142 pour accélérer la fusion, mais on doit prendre soin de s'assurer que les courants de convection créés par de telles électrodes supplémentaires ne surmontent pas l'effet des électrodes 134, 136, 138 et 140 dans la production du courant de convection, décrit précédemment, qui produit l'ho- mogénéité améliorée résultant de la mise en oeuvre de l'invention.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits qui n'ont été choisi qu'à titre d'exemples .