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BREVET D'INVENTION FOUR POUR LE TRAITEMENT DE MATIERES A POINT DE FUSION ELEVE.
La présente invention se rapporte à des fours à résistance électrique destinés au traitement de matières à. p,oint de fusion,, élevé tel le verre, en particulier de verres à point de fusion élevé, notamment en vue de la fabrication de fibres ou fils de verre.
Il a déjà été proposé d'utiliser pour la fabrication de fibres ou fils de verre des fours dont le creuset .est pourvu d' un. revêtement métallique, ci-après dénommé récipient pu filière, établi en métaux résistant aux hautes températures, par exemple en platine ou alliage de platine et qui sont chauffés par passage du courant électrique à,, travers les parois de ce récipient ou filière.
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On paît que pour travailler convenablement un verre quelconque en vue de la fabrication de fibres de verre, il faut atteindre un état très fluide du verre. On ne peut l'obtenir qu' en élevant la température du verre jusqu'à un point situé bien au-dessus de sa température de ramollissement- Des verres du groupe du borosilioate possèdent des températures de ramollissement allant de 750 0 à 930 0 et exigent une température de travail allant de 1000 C à 1300 C.
Bien que ces températures de travail soient inférieures à la température de fusion du platine, qui est de 1755 C, et à celle d'un alliage à 90% de platine et 10% de rhodium, qui est de 1800 C, il est difficile dans certains cas d'atteindre,avec des récipients établis à l'aide de ces matières, les dites températures à l'endroit des orifices d'écoulement du récipient.
En effet,ces orifices sont situés en général dans une partie du récipient ou filière qui est nécessairement exposée à l'atmosphère et dans le cas de la fabrication de fibres de verre par étirage des filets de verre au moyen de jets gazeux provenant d'un souffleur, de grands volumes d'air se trouvent continuellement entraînés devant les orifices d'écoulement du récipient ou filière, en raison de l'action du souffleur situé au voisinage de ces orifices.
Si dans ce cas le récipient entier est chauffé à une température suffisamment élevée pour vaincre l'effet de refroidissement de l'atmosphère et pour maintenir la température de travail désirée à l'endroit des orifices d'écoulement, les parties du récipient qui sont entourées de matière calorifuge risquent d'approoher et éventuellement de dépasser les pointe de fusion des métaux ou alliages dont on dispose pour leur fabrioation.
On peut donc rencontrer de grandes difficultés à maintenir une température suffisamment élevée dans la région des orifices d'écoulement du récipient ou filière pour obtenir un écoulement libre et satisfaisant de verres à point de fusion élevé.
En outre,et en particulier lorsque la fusion est réalisée dans le récipient, il peut y avoir des difficultés à y maintenir
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les températures élevées qui sont nécessaires lorsque la surface supérieure du verre est exposée à l'atmosphère, car il risque de se produire une dévitrification du verre. Oette matière dévitrifiée est difficile à refondre et à raffiner; elle peut provoquer l'ob- struction des orifices d'écoulement et en général gênera la production.
La présente invention a pour objet un four à revêtement métal- lique, et en particulier un récipient ou filière, chauffé éleotriquement, qui ,permet de réaliser des conditions de travail très satisfaisantes en évitant les Inconvénients mentionnés ci-dessus.
A oet effet l'invention consiste, principalement.* à donner à différentes parties du récipient des conductibilités électriques en relation aveo les températures à réaliser dans ces parties en tenant compte des influences thermiques auxquelles elles sont soumises de la part des milieux environnants, telles l'enveloppe calorifuge et l'atmosphère précitées; en particulier elle consiste à donner à la partie inférieure du récipients qui comporte les orifices d'écoulement de la matière fondue, une conductibilité électrique plus élevée qu'aux autres parties de ce récipient.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, la partie du récipient comportant les orifioes d'écoulement est constituée par une matière de moindre résistance électrique que la matière constituant ses autres parties; suivant un autre mode de réalisation cette partie présente une épaisseur de paroi plue grande que les autres parties du récipient.
L'un ou l'autre de ces modes de réalisation, ou une association des deux, permet d'obtenir un chauffage plus intense dans et au voisinage de la partie du récipient exposée à l'atmosphère qui correspond aux orifices d'écoulement*
Une autre caractéristique de l'invention porte sur l'utilisa- tion, en association avec la partie supérieure du récipients d'un couvercle pourvu d'un revêtement intérieur destiné à empêcher l'échappement de chaleur à partir de l'intérieur du dit récipient*
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plus
L'invention est décrite ci-après de façon/détaillée en ré- férence au dessin ci-joint, sur lequel!
La fig.l est une vue en coupe verticale par l'axe du four;
La fig.2 est une vue en élévation de côté du revêtement métallique du creuset du four, ou récipient;
La fig.3 est une vue de détail en coupe, à échelle agrandie, de la partie inférieure du récipient comportant les orifices d'éooulement.
Le four représenté sur la fig.1 comporte une partie supé- rieure 11 et une partie inférieure 12, formées de matière calori- fuge réfractaire, par exemple des briques calorifuges poreuses.
Oes corps réfractaires sont supportés dans un châssis 13 au moyen de tiges 14 suspendues à un support (non représenté). La pièce réfractaire inférieure 12 présente une forme telle qu'elle peut recevoir un revêtement métallique ou récipient 16, de forme géné- rale en coin, avec des parois latérales inclinées 16 et des parois d'extrémité verticales 17. Un rebord 18 s'étend à partir du bord supérieur de ce revêtement et porte sur le réfractaire 12 sur une courte distance. Les parois latérales 16 convergent de façon à former une partie étroite 19, constituant la filière proprement dite, qui comporte les orifices d'écoulement établis sous forme d'ajutages 20, par lesquels peut s'éoouler le verre ou autre matière fondue.
Des oreilles 21 sont formées d'une seule pièce avec les parois d'extrémité 17, au voisinage de ces orifices ' d'écoulement et servent de bornes pour y attacher des conducteurs électriques par lesquels le potentiel désiré peut être appliqué sur le récipient.
Comme la partie inférieure 19 du récipient qui comporte les orifices d'écoulement 20 doit nécessairement s'étendre au-delà de la matière calorifuge qui entoure ce récipient, dans l'atmos- phère où elle sera soumise à un refroidissement plus fort que le reste du récipient, cette partie inférieure 19 est constituée de manière à engendrer plus de chaleur que les parties ou parois
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adjacentes. De cette façon,les pertes de chaleur par rayonnement et par conduction dans l'atmosphère sont compensées, pendant que le verre fondu est maintenu à ou au voisinage de la température à laquelle il a été chauffé à un niveau plus élevé dans la partie oalorifugée du récipient.
Oe but peut être atteint soit en formant la partie inférieure 19 en un métal possédant une conductibilité électrique plus grande que le corps du récipient, soit en lui donnant des parois plus épaisses qu'au reste du récipient. L'un ou l'autre de ces moyens peut être utilisé indépendamment de l'autre, ou bien ils peuvent être combinés, comme représenté sur la fig.3, pour produire un effet encore plus prononcé. En tout cas, le moyen adopté a pour résultat de produire le passage d'un courant plus intense à travers cette partie 19 qu'à. travers les parties ou parois adjacentes du récipient, en engendrant ainsi plus de chaleur par unité de surface.
Ceci compense non seulement le refroidissement de la partie 19 et des orifices d'écoulement par l'atmosphère et assure une température constante du verre fondu, mais la température du verre peut même être accrue pendant son passage à travers les orifices d'écoulement.
Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, les parois et les rebords du récipient sont formés de tôles d'un alliage à 90% de platine et de 10% de rhodium, d'une épaisseur de 1 mm. Oette matière possède une résistance de 110 ohms environ par 0,3 mm. à 20 C. La partie inférieure 19 du récipient est faite en platine pur et possède une épaisseur de 1,5 à 4 fois celle des parois auxquelles elle est soudée. Le platine pur possède une résistance d'environ 60 ohms par 0,3 mm. à 20 C. De forts raccorda en platine 22, entre les oreilles 21 et les extrémités de la @ partie inférieure 19, assurent une connexion à faible résistance entre cette partie 19 et la source d'énergie électrique.
On obtient ainsi un dispositif électriquement conducteur, dans lequel le trajet de moindre résistance passe par la partie exposée au plue grand effet de refroidissement. Comme le courant électrique, passant à travers un corps, est distribué dans un rapport inverse- ment proportionnel à la résistance des diverses parties du corps
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la concentration du courant et la. chaleur résultante sont plus importantes dans la partie du récipient correspondant aux orifices d'écoulement 20. Bien que le platine et l'alliage platiné-rhodium soient préférables pour un récipient ou filière de ce genre, il est évident qu'on peut utiliser de nombreux autres métaux et alliages suivant les conditions de travail rencontrées.
Bien que la concentration de courant dans la partie inférieure 19 du récipient compense effectivement les pertes de chaleur en cet endroit, il est très avantageux de prévoir un dispositif pour réduire, sinon supprimer entièrement, les pertes de chaleur à partir de la surface supérieure de la matière contenue dans le récipient.
Il est spécialement avantageux à cet effet de munir le four à résistance suivant l'invention d'un couvercle de construction spéciale. Comme représenté sur la fig.l, le corps réfractaire supérieur 11 constitue un couvercle pour la chambre de fusion du récipient 16 du corps réfractaire inférieur 12. Ce corps supérieur 11 est creusé de façon à présenter un évidement semi-cylindrique en regard de la partie supérieure de la dite chambre de fusion. Pour accroître l'efficacité du dispositif, cet évidement est muni d'un revêtement consistant en une mince feuille 23 d'alliage de platine ou d'un métal analo gue, qui restera bien poli à des températures élevées. Un canal 24, passant à travers le corps réfractaire 11, sert à l'introduction de la matière à fondre et comporte également un revêtement de métal.
Un couvercle calorifuge de ce genre sert à conserver la chaleur à l'intérieur du récipient et, en revêtant les évidements du corps 11 avec un métal qui reste brillant aux températures de travail, la chaleur de rayonnement , qui s'échapperait normalement, est réflé- ohie et renvoyée dans la matière fondue et aide à maintenir celleci à la température désirée. Oe revêtement métallique de l'ouverture de chargement empêche également la souillure du verre par des débris de matière réfractaire pendant le chargement.
Il est important que la corps formant couvercle soit supporté de manière à empêcher
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un contact entre le revêtement 23 et le récipient 15, car, à moins que ce revêtement soit spécialement prévu à cet effet, ce contact gênerait la répartition du courant et nuirait aux oarac- téristiques de fonctionnement du récipient. Bien qu'un revêtement approprié quelconque contribue à l'efficacité du dispositif, il a été constaté qu'un revêtement de forme semi-cylindrique.concentre de la façon la plus satisfaisante la chaleur de rayonnement réfléchie dans la couche supérieure du verre, où elle est le plus nécessaire.
Bien qu'il ait été décrit une forme de réalisation préférée de l'invention, il est bien entendu qu'on peut, sans s'écarter du principe de l'invention, apporter de nombreuses modifications à cet exemple de réalisation.
REVENDICATIONS
1.- Un four électrique pour le traitement, telle la, fusion, de matières à point de fusion élevé. plus particulièrement de verres, notamment à point de fusion élevé, ce four comprenant un récipient pour la matière fondue, dont les parois sont faites en un métal électriquement conducteur de manière à constituer un élément de résistance, caractérisé en ce que les différentes parties du récipient reçoivent des conductibilités électriques en relation avec les températures à réaliser dans ces parties en tenant compte des Influences thermiques auxquelles elles sont soumises de la part des milieux environnants, telles l'enveloppe calorifuge et l'atmosphère qui,, respectivement, entoure et baigne ces parties.
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