Four électrique à bassin pour la fabrication du verre. La présente invention a pour objet un four électrique à bassin, destiné à la fabri cation du verre, dans lequel le chauffage de la matière est effectué par effet Joule au moyen d'électrodes disposées sur le trajet du verre transversalement à ce dernier.
Il est décrit, dans le brevet suisse no 204680, comment une ou des zones chaudes nécessaires en vue d'une opération convenable peuvent être obtenues en plaçant les élec trodes dans des positions relativement rap prochées par rapport à la longueur totale du bassin ou en donnant à ces électrodes une surface relativement petite par rapport à la section transversale dû bain entre elles.
Dans. les fours du type de ceux traitant des matières plus .ou moins pulvérulentes destinées à être fondues en une masse homo gène, les; diverses zones chaudes rencontrées par les matières au cours de leur fusion ne traitent évidèmment pas des matières iden tiques comme état, celles situées prés de l'enfournement ayant à traiter des produits plus légers que le reste du bain, hétérogènes, et en général plus ou moins opaques aux rayons calorifiques,
alors que les zones chaudes ultérieures agissent sur un verre à l'état à peu près homogène et presque trans parent. Il en résulte -que la ou les premières zones chaudes ont, à puissance dissipée égale, une étendue d'action' en profondeur sur les matières à traiter beaucoup plus limi tée que les, suivantes.
Comme les matières premières à fondre, ainsi qu'il -a<B>déjà</B> -été dit, sont plus légères que le verre et comme, d'autre part, il est essentiel en vue de la pro duction d'un verre homogène de vitrifier ces matières aussi vite que possible et en tout cas avant qu'elles ne se soient propagées dans le bain de verre, on cherche à ce que la tem pérature élevée nécessaire à cette fusion soit développée dans la partie voisine de la sur face du bain.
On est donc amené à placer le plus près possible de cette surface la ou les électrodes du compartiment où s'effectue la fusion, la ou les zones chaudes, correspon- dantes ayant une efficacité maximum sur les dites matières qui ne quittent alors ce com partiment qu'après avoir été complètement fondues.
Il peut, résulter de cette disposition près de la surface du bain de la ou des électrodes de fusion que l'obstacle matériel ainsi opposé au passage des matières en élaboration vers le compartiment où s'affine le verre diminue la capacité de fusion du four. Ira partie fu sion ne traite pas tout ce que la partie affi nage pourrait absorber et le débit du four s'en trouve limité.
Afin de rétablir ladite capacité de fusion du four, on a été amené à disposer, dans le compartiment où s'effectue la fusion, des électrodes successives créant des zones de fu sion successives placées. assez profondément pour ne pars présenter un obstacle trop impor tant au courant des matières en fusion; les matières non fondues traversant la première zone de fusion sont fondues dans les zones de fusion suivantes.
Dans le four selon l'invention, on fait appel à un autre moyen particulièrement avantageux au point de vue rendement du four pour effectuer une fusion convenable des matières enfournées sans diminuer la ca pacité de fusion du four.
A cet effet, le four selon l'invention est caractérisé en. ce qu'il comporte au moins une électrode créant au moins une zone de fusion dont la largeur totale est plus grande que la largeur du flot dé verre dans au moins une partie de la zone où celui-ci s'af fine.
Dans une forme d'exécution particulière, l'électrode ou les électrodes les plus voisines de l'extrémité d'enfournement de la compo- sition ont une longueur supérieure à celle de la ou des électrodes rencontrées ultérieure ment par le courant de verre dans son mouve ment dans le bassin, notamment à la lon gueur de celles situées dans la zone d'affi nage.
Il est possible de placer très près de la surface du verre la ou les électrodes qui crnnnt la première zone chaude, ans des conditions où leur efficacité sur les matières est maximum, notamment par suite de leur effet de retenue mécanique sur ces matières.
Cette efficacité est d'autant mieux assurée que, comme c'est généralement le cas, c'est une motte de matière enfournée, et par con séquent compacte, qui vient heurter la pre mière électrode.
Dans la partie du bain où agissent les zones chaudes d'affinage, le bain est partout à l'état fondu et ses diverses parties présen tent entre elles des écarts de densité relative ment faibles, en tous cas beaucoup plus fai bles que ceux existant dans la zone de fusion entre le bain fondu et la matière non fon due.
Il en résulte que les courants de cou- veetion, dans la zone d'affinage et notam ment au droit de chacune des zones chaudes d'affinage, parviennent aisément à amener dans cette zone chaude du verre provenant de tous las niveaux, aussi bien de la surface que (lu fond, et la matière à affiner n'est. pars lo- ealisée, comme dans.
le cas de la fusion, à une couche de verre de faible épaisseur. L'action des zones d'affinage s'étend donc en profondeur. ce qui permet de donner au four une largeur moins grande dans les zones d'affinage que dans les- zones de fusion sans diminuer la capacité d'affinage par rapport à celle de fusion. On obtient donc, au moyen du four suivant l'invention, l'avantage de réduire les dimensions transversales du four et les pertes de chaleur par la voûte et la sole.
Il est donc possible de réaliser des formes d'exécution du four selon l'invention qui sont avantageuses par le fait qu'elles sont parfai tement équilibrées en ce sens que la zone de fusion est capable de fondre toute la quantité de verre que la zone d'affinage peut traiter, d'où utilisation convenable des calories et possibilité d'avoir un four dont toutes les parties travaillent en consommant un mini mum de calories.
Le dessin annexé montre, à titre d'exem ples, plusieurs formes d'exécution du four électrique faisant l'objet de l'invention. Dans ce dessin: Les fig. 1 et 2 sont des vues, respective ment, en plan et en élévation en coupe, d'une première forme d'exécution; les fig. 3 et 4 sont des vues, respective ment en plan et en élévation en coupe, d'une deuxième forme d'exécution; les fig. 5 et 6 sont des vues, respective ment en plan et en élévation en coupe, d'une troisième forme d'exécution;
la fig. 7 est une vue en plan d'une qua trième forme d'exécution, et les fig. 8 et 9 sont des- vues en plan d'une cinquième et d'une sixième formes d'exécu tion.
Dans. la forme d'exécution représentée sur les fig. 1 et 2, 1 représente un four à bassin dans lequel la matière à traiter est introduite par des orifices de chargement 2 et la ma tière élaborée .est extraite par un ouvreau 3. Dans son cheminement entre les orifices de chargement 2 et l'ouvreau 3, la matière 4 rencontre une zone chaude de fusion 5 obte nue par des électrodes horizontales 6 et 6a reliées chacune à un pôle d'une source de cou rant électrique. Cette zone chaude de fusion est composée par une .gaine entourant les électrodes et par la partie du bain comprise entre elles. .
Après avoir traversé ladite zone chaude, la matière fondue parcourt un espace 7 com pris entre la zone chaude 5 et une zone d'af finage représentée .sur le desisin en 8, réalisée dans le verre d'une manière analogue à celle dont est réalisée la zone 5, c'est-à-dire au moyen de deux électrodes 9 et 9a reliées cha cune à un pôle d'une source de courant élec trique. Comme montré au dessin, la largeur de la zone de fusion. est plus grande que la largeur de la zone d'affinage.
Par suite, les électrodes 6, 6a engendrant la zone de fusion 5 ont une plus grande longueur que les élec- trodeç 9, 9a engendrant la zone d'affinage 8.
Par suite de cette grande largeur de la zone de fusion, la section de passage offerte aux matières 4 en cours de fusion dans cette zone chaude, et notamment au droit de cha que électrode, se trouve avoir une valeur telle que ces matières ont une vitesse suffisam- ment faible pour être traitées convenable ment tout en ayant un débit total suffisant pour ne pas ralentir le débit de verre dans les parties du four qui suivent et ne pas di minuer ainsi la capacité de production dudit four.
Comme représenté, les électrodes 6 -et 6a de fusion sont disposées près de la surface du bain, tandis que les : électrodes d'affinage 9 .et 9a sont placées à un niveau inférieur. Les électrodes de fusion peuvent être consti tuées chacune en deux parties reliées, l'une et l'autre au même pôle de lia source de courant.
Dans la forme d'exécution représentée en fig. 3 et 4, les mêmes références. désignent les mêmes éléments que ceux de la forme d'exécution qui vient d'être décrite. Les ma tières enfournées rencontrent d'abord une zone de fusion produite autour d'une seule électrode horizontale 6 en donnant à cette électrode, ainsi qu'il a été déjà indiqué, une surface de dimensions réduites par rapport à la. section transversale -du bain après cette électrode.
Après avoir traversé la zone de fusion et l'espace 7, la matière fondue pénètre dans la zone d'affinage 8. Ici aussi la largeur de la zone de fusion est plus grande que celle de la zone d'affinage et, par suite, l'élec trode 6 créant la zone de fusion est pins longue que l'électrode 9 de la zone d'affi nage.
L'électrode de fusion 6 est disposée près de la surface dû bain, l'électrode d'affinage 9 pouvant elle-même être placée à un niveau plus bas:
Dans les fig. 5 et 6, où les mêmes élé ments que ceux précédemment décrits sont désignés par les mêmes références, 1:
e ralen tissement .opposé à l'acheminement de ma tières enfournées et les- zones chaudes. que l'on désire créer pour la fusion et l'affinage sont réalisés par des électrodes- constituées par des éléments verticaux 6', 9' plongeant dans> le bain et par la juxtaposition des zones chaudes élémentaires 5' et 8' engendrées par ces éléments.
Les éléments 6' pénètrent à une faible profondeur dans le bain, les éléments 91 péné trant plus profondément dans le bain, le baux de concentration d'énergie au voisinage de chaque électrode étant facilement réglé par la profondeur à laquelle on enfonce l'une ou l'autre des électrodes formées par les élé ments 6', 9'.
Tant pour les éléments d'électrodes 6' que pour les éléments d'électrodes 9', ces éléments sont séparés les uns des autres et permettent à la matière fondue de passer en surface. La section de passage au droit des électrodes de fusion 6' est plus large que celle de la section de passage de la zone d'affinage.
Dans la forme d'exécution représentée en fie. 7, la zone de fusion est divisée en deux compartiments 10, 10a dans chacun desquels est disposée une électrode de fusion et qui débouchent dans une partie commune 11. Dans cette partie commune, de largeur moins grande que la largeur totalisée des comparti ments 10, 10a, le mélange des courants de verre provenant. de ces compartiments contri bue à réaliser l'homogénéisation du verre.
Le flot résultant de verre passe ensuite par la zone d'affinage 8.
Cette forme d'exécution permet d'aug- menter la largeur de la zone de fusion sans avoir besoin d'augmenter la portée à franchir par chaque électrode horizontale. Elle per met également de diviser la matière à traiter le long de la zone de fusion, d'assurer faci lement l'égalité de travail le long de cette zone et de remédier, le cas échéant, aux irré gularités accidentelles en introduisant. plus de matière à traiter dans un compartiment que dans l'autre.
Un autre avantage de cette forme d'exé- cution est crue l'on peut facilement réaliser la fusion au moyen d'électrodes de polarités ou de phases différentes. Dans le cas. de la fi@g. 7, on peut relier chacune des électrodes 6 à une phase différente d'une source tripha sée et relier l'électrode 9 à la troisième phase.
De la sorte, deux électrodes sont plus par ticulièrement consacrées à la fusion, la troi- sième servant à l'affinage. La partie la plus importante de l'énergie se trouve donc déve loppée dans la partie du four correspondant à la fusion, qui est précisément celle où l'ap port de calories doit être maximum;
le ren dement de four se trouve encore amélioré.
Dans les formes d'exécution' qui, comme la précédente, comportent plusieurs orifices de chargement placés dans autant de compar timents, à chacun desquels correspond une électrode, l'action des électrodes sur le verre en élaboration peut être suffisante pour qu'il ne soit pas nécessaire de disposer d'autres électrodes dans la zone d'affinage.
La fusion et l'affinage -s'effectuent donc grâce à la chaleur développée par la ou les seules élec trodes de fusion.
Dans la forme d'exécution représentée en fie. 8, le four comprend deux branches 10, 10a servant à la fusion dans chacune des quelles se trouve une paire d'électrodes. 6, 6a créant une zone chaude. Ces deux branches débouchent dans un compartiment d'affi nage 11 qui ne comporte aucune électrode. Le verre ,sort du four après passage dans une seule zone chaude.
Dans la forme d'exécution représentée en fie. 9, il, y a trois compartiments de fusion 10, 10a et 10b, comprenant chacun une élec trode 6, chacune de celles-ci étant reliée à une phase d'un réseau triphasé. La zone d'affinage 11 qui suit ne comporte pas d'électrode.
Les fours représentés en fie. 7 et 9, ali mentés en courants triphasés, ont une dispo sition telle que l'équilibrage des phases peut être facilement réalisé.
On remarquera encore que . dans les fours des fie. 8 et 9, la largeur totale des zones de fusion est plus grande que la lar geur de la zone d'affinage 11.