Procédé pour l'étirage continu du verre en feuille et dispositif pour sa mise en aeuvre La présente invention a pour objet un pro cédé pour l'étirage continu du verre en feuille à partir de la surface libre d'un bain de verre liquide et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Elle vise la réalisation d'un procédé et d'un dispositif permettant de ré gulariser l'épaisseur moyenne de la feuille et de réduire, en même temps, l'importance des accidents locaux de sa surface, connus sous le nom d'ondulations.
On sait que, dans l'étirage continu à par tir de la surface libre d'un bain de faible pro fondeur, tel qu'il est réalisé, par exemple, dans le procédé Libbey-Owens, le verre qui pénè tre dans le récipient ou pot d'étirage passe in tégralement dans la feuille.
On sait aussi que cette feuille est nourrie non seulement par du verre venant en ligne di recte de l'entrée ou partie avant du pot, mais aussi, pour une part importante, par du verre qui, après avoir longé le fond du pot sur une certaine partie de sa largeur et après être passé sous le pied de la feuille, va buter contre la paroi arrière du pot, est fortement dévié de sa direction primitive et vient s'incorporer dans le pied de la feuille en se déplaçant, en sur face du bain, dans la direction opposée à celle du verre qui s'y incorpore en ligne directe.
On conçoit aisément que l'incorporation dans le pied de la feuille de ce verre de l'ar rière du pot, après avoir subi un renversement total de direction, complique considérablement la formation de la feuille, c'est-à-dire la juxta position de veines de verre de diverses direc tions en vue de réaliser une épaisseur moyenne régulière sur toute la largeur.
Dans l'étirage à partir de la surface libre d'un pot de faible profondeur, tel qu'il est pra tiqué actuellement, la proportion de verre en provenance de l'arrière du pot, qui entre dans la feuille peut varier notablement suivant les conditions thermiques régnant dans le bain aux différents niveaux et suivant que les refroidis seurs qui raffermissent le verre du pied de la feuille sont plus ou moins actifs, mais il con vient de souligner que cette proportion est tou jours importante.
On sait également que le pied de la feuille du côté de l'avant du pot se raccorde, en géné ral, avec la surface libre du bain d'étirage de façon plus progressive que du côté de l'ar rière du pot.
Dans des conditions normales d'étirage, il est permis d'avancer que la grandeur du rayon de courbure du profil du pied de la feuille au voisinage de la surface libre du bain dépend directement, d'un côté comme de l'autre, de l'importance de l'alimentation en verre. Ainsi, une faible alimentation par du verre venant de l'arrière se traduit par un raccordement abrupt du pied de la feuille avec la surface libre du bain du côté arrière.
Il convient de rappeler en outre que les ondulations superficielles des faces de la feuille connues sous le nom de martelage, ont pour origine des actions convectives irrégulières de l'atmosphère de la chambre d'étirage s'exer çant sur la surface libre du bain et sur la sur face du pied de la feuille ou ménisque.
Le procédé faisant l'objet de la présente in vention est caractérisé en ce qu'on fait arriver le verre du côté avant du pied de ladite feuille et qu'on canalise le flux de verre depuis l'entrée dans le pot d'étirage jusqu'à la base du pied de la feuille, de manière à éviter que ledit flux heurte la paroi arrière du pot et que les filets de verre subissent de brusques changements de direction. Ainsi l'apport à la feuille de verre en provenance de l'arrière du pot, est faible et même pratiquement insignifiant.
On peut donner au bain d'étirage une pro fondeur diminuant progressivement depuis son entrée jusqu'à son extrémité arrière.
On peut étirer la feuille verticalement ou obliquement de telle manière que la face ar rière de son pied se raccorde directement avec la paroi réfractaire qui contient l'extrémité ar rière du bain.
On peut également augmenter le raffermis sement de la peau du bain et du pied de la feuille côté avant, et on peut déplacer cette peau à grande vitesse sur le verre sousjacent de plus faible viscosité.
On peut renforcer le chauffage de la par tie inférieure extrême arrière du pot d'étirage. Le dispositif pour la mise en oeuvrë du pro cédé ci-dessus est caractérisé par le fait qu'il comprend un pot d'étirage dont la profondeur diminue progressivement depuis son entrée jus qu'à l'endroit où le pied de la feuille de verre se raccorde avec le côté arrière du récipient.
La surface intérieure du fond du pot peut avoir la forme d'un plan incliné sur l'horizon tale, allant de l'extrémité avant plus basse du pot à son extrémité arrière plus haute, ou la surface intérieure du fond du pot peut avoir la forme d'une surface courbe dont la concavité est orientée vers le haut.
Le rayon de courbure de la surface inté rieure du fond du pot peut diminuer progres sivement de l'extrémité avant à l'extrémité ar rière.
Le profil de la surface intérieure du fond du pot peut présenter un décrochement à l'en droit où le pied de la feuille de verre se rac corde avec le côté arrière du pot.
On peut prévoir au moins un refroidisseur à circulation d'eau au-dessus du pot d'étirage. On peut également prévoir des moyens au-dessus du pot d'étirage, pour souffler de l'air à la surface du bain et pied de la feuille de verre.
On peut également prévoir des moyens pour souffler de l'air de chaque côté de la feuille en cours d'étirage.
Des moyens peuvent être utilisés pour réa liser le chauffage du fond du pot, notamment de sa partie extrême où la profondeur du bain devient nulle. .
Le chauffage de la partie arrière du pot d'étirage peut être renforcé au moyen de ré sistances électriques disposées dans des alvéo les pratiqués dans le mur qui ferme la cham bre se trouvant sous ladite partie arrière.
Dans la mise en oeuvre du procédé ci-dessus défini, le verre le plus chaud qui chemine au contact du fond du récipient contenant le bain, est amené directement, et sans être raffermi, à la face arrière du pied de la feuille qui nour rit la partie arrière de l'épaisseur de la feuille. Par suite de sa viscosité relativement faible, ce verre subit un fort étirage et n'apporte qu'un mince revêtement arrière à la feuille ; par conséquent, le profil arrière de la feuille est extrêmement abrupt.
Le raccordement avec le bain, donc avec l'extrémité du pot, est d'autant plus court, d'après ce qui précède, qu'à l'entrée dans le récipient d'étirage le verre du fond est à une température plus élevée.
Le raccordement en question est raccourci encore davantage grâce à l'augmentation men tionnée plus haut du chauffage du fond du pot, notamment dans sa partie extrême, c'est- à-dire à l'endroit où la profondeur du bain de vient nulle.
Le procédé conduit donc à former l'épais seur de la feuille par du verre arrivant dans son pied du côté du pot par rapport à son plan médian. Autrement dit, le verre du côté ar rière n'apporte qu'un léger placage de verre de faible viscosité sur une feuille essentielle ment faite de verre raffermi à la surface du bain du côté avant.
On pourrait croire que la suppression pres que totale de l'alimentation côté arrière doit nécessairement conduire à une diminution im portante de la production par rapport aux pro cédés actuels d'étirage sur bain de faible pro fondeur. Ce n'est là qu'une apparence car, dans le procédé selon l'invention, il devient possible de pousser beaucoup plus le raffermissement de la peau du bain et du pied de la feuille côté avant et de déplacer cette peau à grande vitesse au contact de verre sousjacent de plus faible viscosité.
Ce raffermissement plus poussé peut être obtenu comme indiqué plus haut au moyen de refroidisseurs à circulation d'eau du type habituel, mais il est plus indiqué de l'obtenir en soufflant de l'air à la surface du bain et du pied de la feuille.
La réduction considérable de l'alimentation arrière et la suppression de la surface libre ho rizontale du bain côté arrière, concourent à diminuer les risques d'ondulations sur la face arrière.
En effet, en procédant ainsi, la face arrière de la feuille ne reçoit pratiquement plus de verre thermiquement hétérogène et le verre qui la forme est, avant de se figer, exposé pendant moins de temps à l'action convective irrégu lière de l'atmosphère de la chambre d'étirage.
Il est connu que le pliage sur rouleau ho rizontal que l'on fait habituellement subir à la feuille, avant de la recuire, tend à niveler les ondulations de la face arrière mais il n'en de meure pas moins que ce nivellement repousse les ondulations de la face arrière sur la face avant. Le procédé s'applique principalement à l'é tirage vertical à partir du bain, suivi de pliage horizontal et de recuisson de la feuille en po sition horizontale, comme c'est le cas dans le procédé Libbey-Owens.
Il procure toutefois des avantages plus im portants encore lorsque l'étirage à partir du bain est effectué dans une direction faisant un certain angle avec la verticale.
En effet, le pied de la feuille offre alors une ouverture beaucoup mieux appropriée au départ des veines étirées.
Etant donné que l'effet de la gravité sur le pied de la feuille se trouve notablement réduit, l'étirage oblique permet de diminuer l'effort ap pliqué à la peau de la feuille pour réaliser une épaisseur et une vitesse d'étirage données, par conséquent, il permet d'atténuer les accidents de la surface, notamment le martelage.
L'étirage oblique facilite le pliage en direc tion horizontale et tend à diminuer l'impor tance des défauts que ce pliage occasionne, mais ce pliage n'est pas une obligation. Dès qu'elle est suffisamment raffermie, la feuille étirée obliquement peut être figée au contact d'une table inclinée ou d'une succession de rouleaux formant table qui assure sa planéité, puis être recuite dans un canal incliné.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on va d'abord expliquer, en se référant aux deux premières figures du dessin annexé, les inconvénients de l'alimentation arrière de la feuille dans l'étirage sur bain de faible pro fondeur tel qu'il est pratiqué actuellement, puis on décrira, à titre d'exemples, un certain nom bre de modes de mise en aeuvre de l'invention représenté sur les autres figures du dessin an nexé sur lequel la fig. 1 est une coupe verticale suivant l'axe longitudinal d'un récipient ou pot d'éti rage de type connu et de la feuille en cours d'étirage vertical à partir du bain de verre qui y est contenu ;
la fig. 2 est une vue en plan du pot d'éti rage de la fig. 1, sur laquelle on a représenté la coupe du pied de la feuille par le plan ho rizontal des bords du pot ; la fig. 3 représente, en coupe verticale sui vant l'axe longitudinal, un récipient d'étirage pour la mise en #uvre du procédé selon l'in vention, dont la profondeur diminue progressi vement et qui comporte, à son extrémité, une feuille étirée verticalement ; la fig. 4 représente à plus grande échelle l'extrémité du récipient d'étirage de la fig. 3 ;
les fig. 5 et 6 représentent deux dispositions particulières, de deux autres modes de mise en #uvre de l'invention, du profil de la sur face intérieure du pot d'étirage à l'endroit où la face arrière du pied de la feuille s'y raccorde ; la fig. 7 représente, en coupe verticale, l'ex trémité arrière d'une variante du pot d'étirage présentant une diminution plus rapide du rayon de courbure du profil intérieur que dans le cas de la fig. 3 ; la fig. 8 représente, en coupe verticale lon gitudinale, une chambre d'étirage pour la mise en #uvre du procédé suivant l'invention ;
la fig. 9 est une coupe longitudinale par tielle de la chambre de la fig. 8 dans laquelle on utilise des moyens différents pour refroidir le pied de la feuille ; la fig. 10 est une coupe verticale longitudi nale d'un bain d'étirage à partir duquel on étire obliquement une feuille qui adhère à son ex trémité.
Sur les fig. 1 et 2, le récipient ou pot d'étirage 1 est du type employé habituellement. Il repose sur des briques 11 et le bain de verre 2 qu'il contient présente la même profondeur depuis son entrée jusqu'à la paroi verticale ex trême qui limite sa longueur.
Le verre pénètre dans le pot de gau che à droite, comme l'indiquent les flèches 6 et 8, et il en sort sous forme de la feuille 3 qui est étirée verticalement (suivant la flèche F) à une distance relativement importante de l'ex trémité arrière 12 du pot.
Sur le dessin les molettes chargées de main tenir les bords de la feuille sont désignées par 4 et la surface du bain est représentée par la ligne horizontale 5 qui est à une faible distance au-dessous du plan horizontal contenant la partie supérieure 36 du bord du pot. La feuille 3 présente, à sa base, un évasement 3a dénom mé couramment pied de feuille ou mé nisque et dont l'importance a été volontaire ment exagérée pour faciliter la lecture des figures. Ce pied de feuille 3a se raccorde avec le bain - vers l'avant du pot, par une surface courbe représentée par la ligne courbe 9; - vers l'arrière du pot, par une surface courbe représentée par la ligne courbe 10.
Le verre qui, à l'entrée dans le pot d'étirage, est au contact du fond 37 chemine suivant les flèches 6. On sait que ce verre est à tempé rature plus élevée que le verre voisin de la surface 5 du bain qui se déplace suivant les flèches 8.
Sur une partie de la largeur et sur une par tie de la hauteur du bain, le verre qui avoisine le fond 37 passe sous le pied 3a ' de la feuille puis va rencontrer la paroi verticale arrière 12 du pot, ce qui a pour effet de le dévier vers les parois latérales du pot en même temps qu'il monte vers la surface pour s'incorporer à la feuille 3.
Les flèches 7 schématisent le mouvement de la fraction de ce verre qui se répartit dans la partie arrière de la feuille 3 en favorisant ses zones moyennes et marginales et en défavori sant sa zone centrale. Les lignes en traits fins schématisent les trajets suivis par les différen tes veines de verre.
Sur les fig. 3 à 10, on a représenté diffé rents modes de mise en #uvre de l'invention, les éléments analogues ou identiques des fig. 1 et 2 d'une part et 3 à 10 d'autre part portant les mêmes numéros de référence, alors que les éléments réalisés selon l'invention (pot et son extrémité arrière) comportent l'addition du signe prime .
Sur les fig. 3 et 4, le pot d'étirage com porte un fond qui se relève progressivement, depuis son extrémité avant (à gauche sur les figures) jusqu'à son extrémité arrière (à droite sur les figures) où la profondeur du bain est nulle.
Le verre plus chaud qui chemine au voisi nage du fond suivant les flèches 6 aboutit à l'endroit où la face arrière 10 du pied 3a de la feuille 3 se raccorde avec le fond devenu le bord 12' du pot l'. Ce verre plus chaud est entraîné sous forme de couche mince sur la peau épaisse et fortement raffermie qui recou vre la surface du bain et la surface avant 9 du pied 3a de la feuille. C'est pourquoi le pro fil arrière 10 du pied 3a de la feuille est abrupt alors que le profil avant 9 ne se raccorde avec la surface libre horizontale 5 qu'à une distanec relativement grande du plan médian de la feuille 3.
La surface libre du bain n'existe pratique ment plus du côté de l'arrière 12' du pot l' puisque le pied 3a de la feuille y adhère.
En supprimant pratiquement l'alimentation arrière de la feuille 3, la régularité de l'épais seur sur toute la largeur de la feuille est évi demment plus facile à obtenir puisqu'elle dé coule du seul réglage de l'alimentation avant.
Sur les fig. 5 et 6, le profil de la surface intérieure du pot 1' présente un décrochement 13 à l'endroit où vient se raccorder le pied 3a de la feuille 3 avec le côté arrière 12' du pot.
Au prolongement normal de cette surface intérieure (fig. 3 et 4), on a substitué - dans la variante de la fig. 5, un élément 14 de plan horizontal ; - dans la variante de la fig. 6, un élément 14a de plan incliné.
Un tel décrochement 13 permet de réaliser un profil de l'arrière 10 du pied de la feuille 3 pratiquement vertical, ce qui favorise l'en trée dans le pied 3a de la feuille du verre qui remonte la pente 37 du pot suivant la flèche 6.
Sur la fig. 7, le fait que l'extrémité arrière 12' du pot l' tend progressivement à devenir verticale a pour conséquence que les filets de verre plus chaud se déplaçant au contact du fond 37 suivant la flèche 6 viennent se pla- quer de façon parfaite sur la face arrière 10 du pied de la feuille 3a.
Sur la fig. 8, le pot d'étirage l', qui con tient le bain de verre 2, est supporté par des briques 11 qui reposent sur une dalle 15 en un matériau réfractaire isolant. Cette dalle comporte des saignées semi-cylindriques 16a dans lesquelles reposent des résistances électri ques 16 en forme de boudins.
Le chauffage de la partie arrière 12' du pot l' est renforcé par des résistances électri ques 17 logées dans des alvéoles 17a prati qués dans un mur 20 qui ferme, vers l'arrière, le dessous du pot d'étirage.
La dalle 15, le mur 20 et le pot 1' délimi tent une chambre 18 qui est fermée vers le haut par des briques réfractaires 19 qui pren nent appui sur le bord du pot ainsi que sur le mur 20 et qui surplombent le raccordement de la face arrière 10 du pied 3a de la feuille 3 avec le pot.
La surface 5 du bain 2 est couverte, près de l'entrée du pot, c'est-à-dire sur la gauche de la figure, par un écran 21 en matériau ré fractaire.
La formation d'une peau fortement raffer mie à la surface du bain est obtenue grâce à un refroidisseur horizontal 22 et à un refroidis seur vertical 23, ces refroidisseurs étant du type connu à circulation d'eau.
Pour éviter toute action convective irré gulière de l'atmosphère de la chambre d'étirage sur la peau du bain 2 et même sur la peau de la face avant 9 du pied 3a de la feuille 3, on fait circuler entre les refroidisseurs 22, 23 et la surface 5 du bain 2 une nappe d'air au moyen d'un tube souffleur 24, qui est en acier inoxydable et dont on réduit l'échauffement par un tube 24a à circulation d'eau qui lui est associé.
Cette nappe d'air est reprise par un tube aspirateur 25 muni également d'un tube re froidisseur 25a à circulation d'eau.
Pour être suffisamment régulière, cette nap pe d'air figurée par des flèches doubles F', doit résulter du mélange de nombreux jets éma nant de plusieurs rangées de trous en quin conce percés dans le tube 24. On peut régler le refroidissement par rayon nement exercé par les refroidisseurs 22 et 23 en faisant varier leur inclinaison.
La mince couche de verre relativement fluide dont se recouvre, du côté arrière 10, la peau fortement raffermie qui a été formée à la surface 5 du bain est figée grâce à une nouvelle nappe d'air, figurée par des flèches triples F", qu'émet un tube souffleur 26, en acier inoxydable, percé, comme le tube 24, de plusieurs rangées de trous disposés en quin conce. Cette nouvelle nappe d'air est reprise par un tube aspirateur 27. Sur la fig. 8 on a également représenté les tubes refroidisseurs 26a et 27a des tubes 26 et 27 respectivement.
Grâce aux briques 19 qui débordent légè rement vers l'intérieur du pot 1' et à la nappe d'air (F") émise par le souffleur 26, la face ar rière 10 du pied de feuille est soustraite aux courants de convection régnant dans la cham bre d'étirage.
Etant donné que la pellicule de verre rela tivement chaude qui forme cette face arrière 10 est soudainement figée par le souffleur 26, on comprend aisément qu'aucun martelage n'af fecte ladite face, même si le rouleur plieur 28 comporte un refroidisseur horizontal 29 à cir culation d'eau.
Après pliage sur le rouleau plieur 28, la feuille 3 passe sur le rouleau porteur 30 puis sur les rouleaux 31 formant table, sur lesquels elle se fige avant de s'engager dans la galerie de recuisson (non représentée).
Sur la fi-, 9 qui est une variante de la fi-. 8, le raffermissement de la peau 5 du bain et de la zone 9 du pied 3a de la feuille 3 est prin cipalement réalisé par convection de masses d'air représentées par des flèches doubles F au moyen d'un tube souffleur 32, d'un disposi tif aspirateur et souffleur 33, d'un petit refroi disseur à circulation d'eau 34, quia pour mis sion de raffermir par rayonnement, à hauteur du sommet du pied 3a de la feuille, le verre sousjacent plus mobile entraîné par le frotte ment de la peau raffermie, et enfin d'un tube aspirateur 35.
Il n'est pas inutile de souligner ici que le mode de formation de la feuille 3 c'est-à-dire une alimentation forte du côté avant 9 et une alimentation faible sinon négligeable du côté arrière 10, permet de déplacer rapidement la peau 5 fortement raffermie du bain 2 et par conséquent d'augmenter notablement la vi tesse d'étirage pour une épaisseur donnée.
On peut encore augmenter la vitesse d'éti rage en augmentant le chauffage électrique du fond 37 du pot l' par les résistances 16 et 17. On augmente ainsi sensiblement la température des veines inférieures de verre représentées par les flèches 6 et aussi le gradient de température en profondeur dans le bain de verre 2.
Sur la fig. 10, qui représente une autre variante du dispositif de la fig. 8, la feuille 3 est étirée dans une direction F faisant un angle important (de l'ordre de 45o par exemple) avec la verticale, avant d'être pliée sur le rouleau plieur 28.
Une peau épaisse et fortement raf fermie est réalisée à la surface 5 du bain 2 grâce à l'action conjuguée du refroidissement par rayonnement dû au refroidisseur à circu lation d'eau 22, du refroidissement par con vection dû au tube souffleur 24 et du dispositif 33 formé d'un tube aspirateur et d'un tube souffleur accolés à un tube à circulation d'eau 33a (comme dans le mode de réalisation de la fig. 9) ; de même, le petit refroidisseur 34 à circulation d'eau est chargé de raffermir le sommet du pied 3a de la feuille.
Comme conséquence de l'étirage oblique suivant F, la face avant 9 du pied de la feuille 3 se raccorde avec la surface 5 du bain 2 par un arc de grand rayon de courbure ce qui fa cilite le passage dans le pied 3a de la feuille du flux de verre qui arrive dans le pot d'étirage l' ; en outre, comme l'influence de la gravité sur le verre se trouvant dans le coeur du pied 3a de la feuille 3 est notablement diminuée, la vi tesse d'étirage, pour une épaisseur donnée, est notablement augmentée.
La nappe d'air soufflée par le tube 24 suit schématiquement le parcours indiqué par les flèches doubles F' avant d'être aspirée par le tube aspirateur du dispositif 33. La nappe d'air émise par le tube souffleur du dispositif 33 est reprise par le tube aspirateur 35. De même, le tube souffleur 26 refroidit la face ar- rière 10 de la feuille 3 par une nappe d'air qui suit schématiquement le parcours indiqué par les flèches triples F" avant d'être aspirée par le tube aspirateur 27.