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"FOUR ELECTRIQUE DE FUSION POUR LA PRODUOTION DE VERRE".-
L'invention se rapporte à la fusion de charges successives intermittent.. de matières Premières pour en obtenir du verre et, plus particulièrement à un perfectionnement apporté aux fours électriques utilité* à oet effet et dans les quels les électrodes amenant au four le courant électrique de chauffage sont immergées dans le verre en fusion,
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1 On a déjà proposé de construire un four de ce genre
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dans lequel don électrodes sont disposées au fond de la cuve de fusion.
Pondant quo ces électrodes sont escamotés* dans la paroi inférieure de la cuve, on amène une charge initiale à l'état liquide au moyen d'un combustible tel que de l'huile ou du gaz. Lorsque la masse eat en fusion elle
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devient aomi-oonduotrico de l'ôleQtr1u1té. Àuaai, dès qu'on a obtenu un bain initial de faible épaisseur, on fait mon- ter les électrodes dans toute la profondeur,du bain et on fait passer le courant d'une électrode a une autre a tra-
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vers la masse en fusion, ce qui oontlnue à élever la tempé- rature de celle-oit On charge alors dans le four une autre quantité de matières qui viennent flotter sur la nasse déjà en fusion.
La fusion des matières folttanton *'effectue le long de leur plan de contact avec cette masse liquida
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et, à mesure que la fusion des matières flottantes progres- se, on en ajoute de nouvelles. A mesure que l"n1Yta du verre liquide ol'1.ve dans la cuve, on fait 41.,vtr de plus en plus les électrodes de façon à augmenter progressive-
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aient leur surface de contact aveo la masse liquide jusqu'à ce que la surface libre de celle-ci ait atteint un niveau maximum prédétermine.
Quand les conditions requises sont atteintes, on fait couler le verre en fuaion dans une zone ou section de raf- finage d'où l'on évacue le verre par diverses canalisations en vue de le façonner de la manière usuelle. On enfourne
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de nouvelles chargea de matières proportionnelles aux sutnw tités de verre fini évacuées du four de façon à maintenir
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dans la auvo une masse de verre en fusion de hauteur sensiblement constante et, au-dessus de cette masse en fusion, une couche d'épaisseur sensiblement uniforme constituée par des matières flottantes.
Cn a également constaté l'avantage qu'il y a à uti- liser du courant triphasé comme source d'énergie et h da. oer les électrodes àégale distance les unes des autres, un agencement avantageux, dans le cas d'une alimentation en courant triphasé, consistant à disposer les électrodes suivant deux rangées comprenant ohaoune trois électrodes les électrodes d'une rangée étant décalées de la moitié de cette distance par rapport aux opposées de l'autre ran gée, et à égale distance de celles-ci, autrement dit,la distance séparant les deux rangées étant talle que les som meta respectifd'une électrode quelconque d'une rangée et des deux électrodes opposées de l'autre rangée délimi tent un triangle équilatéral.
Dans le cas de courants po- lyphasés dont le nombre de phases est un multiple de 3,or peut utiliser plus do trois électrodes,tout en conservant la môme disposition relative triangulaire'Ce n'est pas pour les' avantages que, du point de vue électrique,dans le cas de courants polyphasés, peut présenter une telle disposition, que celle-ci est une dos caractéristiques de la présente invention, si ce n'est que,selon l'invention, la distance qui sépare une @lectrode quelconque de la ou des électrodes la plus proche-* de polarité opposée est constante.
Toutofis, on na peut adapter de manière effioaoe une telle disposition des cuves de fusion conventionnelle$
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et c'est pourquoi l'invention V,804k réaliser un nouveau four de fusion, unique par la forme générale et mou dl'- mente essentiels qui permette do disposer ces éleotrode. pour qu'elles soient utilisées de façon efficace.
Le four selon l'invention est pertiouliéxeaent adap- té pour être utilisé quand la chaleur de fusion eet four- nie par du courant polyphasé alimentant des électrodes immergées.
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On crée dans la masse en fusion des courantâ de oonve- xion intéressant toute l'étendue de la cuve, oe qui assure un brassage général de toute la masse en fusion*
Les électrodes sont placées hors du courant de verre en fusion s'écoulant directement de.la cuve dans la chambre de raffinage.
Autre caractéristique, ce four électrique de fusion ne comporte qu'une seule voûte.
Ces caractéristiques et avantagea du four selon
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l'invention apparaîtront de la description donnée oi-apree en référence aux dessins annexée.
La figure 1 eet une coupe horizontale du four prati-
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quée par un plan passant par xyz do la figure 4, a'set dire au niveau des brûleurs.
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La. figura $ ont une demi-ooupa semblable à la .Piwt 1 mais pratiquée par 11-11 de la figure 4 gientabatift à ublp, niveau un peu plua bas.
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La figure 3 est uno coupe verticale médiane longitudim ' nale.
La figure 4 est une coupe verticale transvernale,
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par III-III de la figura 1, montrant un mode d'exécution préféré de la voûte du four.
La figure 5, semblable à la figure 4, montre une voûte de construction différente.
Les conditions de fonctionnement d'un four chauffé électriquement sont très différentes de celles d'un four chauffé au gaz ou à l'huile. Dana le premier cas, l'ins- tallation oooupe un emplacement beaucoup moine important, car elle ne comporte pas d'empilages de briques assurant la récupération des gaz de combustion. Toutefois, comme les matières premières utilisées ne sont pas conductrioes tant qu'elles ne sont Pas en fusion, on doit Utiliser des brûleurs à gaz ou à huile pour réaliser une fusion initia- ; le avant de mettre effectivement le four électrique en mar- che.
Quand le chauffage est assuré par des brûleurs, les flammes arrivent au-dessus de la masse à chauffer, et la chaleur doit se propager de haut en bas. Quand il *et four- ni par des électrodes submergées, la zone la plus chaude de la masse en fusion se trouve à la partie inférieure de la cuve, A les matières -premières flottent à la surface de cette masse en constituant ainsi un écran extrêmement effi- cace contre les pertes de chaleur par radiation. Dans un four électrique, au lieu que ce soit la voûte qui soit sou- mise aux contraintes thermiques et aux détériorations les plus importantes par l'action des flammes, o'eat la ouve qui,dès la mise en route du four,est soumise aux plus fortes contraintes thermiques.
Le four doit cependant être construit
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de façon à permettre d'utiliser des brûleurs pendant la période de miae en route.
Dans un four à électrodes submergées, la chaleurest utilisée d'une manière plus efficace que lorsque le chauffa- ge est assuré par du combustible, ce qui permet de produire au four électrique un plus grand tonnage de verre dans une cuve plus petite. La circulation du verre en fusion, qui se fait de bas en haut autour des électrodes, passe ensuite sous la couche protectrice constituée par les chargea de ma- tières non encore fondues pour enfin descendre et sortir de la cuve en N'éloignant plus encore des électrodes,
Dans l'exemple représenté, 2 désigna la ouve de fusion, est une zone ou chambre de raffinage, 4, un passage infé- rieur raccordant la cuve 2 à la zone 3 tandis que le* fec- ders,
c'est-à-dire les conduits transportant le verre en fu- sion aux divers points d'utilisation,sont désignés par 5.
Comme représenté sur la figure 1,deux rangée* de cha- oune trois électrodes 6 et 7, respectivement sortent verti- calement du fond de la cuve 2, à égale distance les unes, des autres, les électrodes d'une rangée étant décalées de la moitié de cette distance par rapport aux électrodes de l'au- tre rangée, formant ainsi une succession de triangles équi- latéraux 7-7-6, 6-6-7... juxtaposés les uns aux autre ;Dans un mode de réalisation on a placé les électrodes a environ 1,2 m les unes des autres, mais cette distance peut varier suivant la dimension de la cuve et le nombre d'électrodes utilisées.
Selon l'invention,la ouve 2 affecte, en plan,la forme
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générale d'un parallèlogramme mais plus exactement d'un hexagone irrégulier car les angles aigus située aux ex- trémités de la grande diagonale du parallélogramme ont
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été remplaces par des angles) droite. Les deux parois latté. raies ou grands cotes 8 de la cuve 2 sont parallèles aux rangées des électrodes. Deux longues parois terminal.. 9 réunissent deux deux les parois 8, par l'intermédiaire de portions de parois 11, formant ainsi dans le contour
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de la ouve 2 des angles successivement d#oit8 et obtus, , 92.
Les parois de la cuve 2 ne forment pas entre -elles d'angle vif et la distance qui les séparent des électrodes
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adjacentes est constante, sauf dans les ovins, o elle est légèrement plue grande sana être oependant égale à la mol. tié de la distance oéparaut une électrode quelconque de l'électrode immédiatement suivante* Ainsi, dans l'exemple considéré où lui électrodes sont placées à environ 1,2 m les unes des autrea, ces électrodes sont situées à envi- ron 30 cm des parois avoisinantes.
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Le passaco inférieur 4 part d'une ouverture menacée dana l'une dos grandes parois terminales 9 de la ouve 2 et son axa est peL'pondioule.1re à cette paroi, ce qui fait que lo plan médian du passade 4 rencontre obliquement le plan médian do la cuve 2 et que, par conséquent il mt plus près de l'une des parois latérales que de l'autre,
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cette rencontre se faisant de préférence à mi-d1stanoe des électrodes 6 et 7 les plue proches de la paroi 9.
Toutes ces caractéristiques géométriques sont impor-
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tantes, car, tout un assurant le chauffage le plus uni..
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forme possible, elles réduisent au minimum la stagnation éventuelle du verre le long des électrodes, surtout de cel- les qui se trouvent au voisinage Immédiat du passage 4.
La fond de la cuve 2 est constitué par une dalle 14 en matière réfractaire coulée prenant appui sur une couche d'ar gile réfraotaire 15. Au-dessous de cette couche 15 se trou- ve une couche 16 faite de briques réfractaires lourdes et au- dessous de laquelle se trouve une couche 17 faite de briquas réfractaires légères. Enfin, la partie intérieure extrême est constituée par une plaque métallique 18 portée par des poutres transversales 19, qui reposent sur des poutre longi- tudinalea 19' faisant partie de l'ossature qui supporte la cuve 2 à un niveau plus élevé que celui du plancher de tra- vail.
On maintient le niveau du bain dans la cuve 2 à peu près comme indiqué en A-A sur les figures 3 et 4, et, à par- tir d'une ligne située légèrement au-dessus du niveau A-A jusqu'au fond de la cuve 2, les parois latérales et termina- les de celle-ci sont garnies intérieurement de blocs 20 sem- blablea à ceux qu'on utilise généralement dans les cuves de fusion chauffées par du combustible. Autour des blocs 20 sont disposées des parois 21 à haute résistance faites de briques réfractaires, puis, extérieurement, des parois en briques rétraotairea légères dont on représente deux couches 23a et 23b.
Enfin, des plaques métalliques constituant des parois latérales 24 forment avec la plaque de fond 18 une sorte de carter ou d'enveloppe métallique réunissant le tout des colonnes métalliques étant indiquées en 25.
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A-4';8' des bloc. 8g{ leu paroi latérale# du four sont on retrait et garnies 4 arg a tifrao,.1re. une rangea de brûleur 26 étant 4.poa'.. o. niveau es- pacés les uns des autres. De préférence, les brûleurs disposés sur l'un des obtés sont décalés par rapport aux brûleurs disposés sur le o8td opposée Des braloures d'un typa approprié quelconque, sont prévue pour être alimentes en gaz ou en huile*
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Etant donné qu'au-d8480U8 de la ligne A-A le tour est soumis à ba températures plus élevées que celle qui régnent dans la chambre de oocnbI18't1on- les briques légères précitées permettent la dilatation des parois latérales
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sans que ,'exercent pour cela de contraintes axoeeaivee sur les parois réfractaires et sur l'enveloppe métal 11 - quels précitées et , cette dernière ,
qui possède un coeffi- oient de dilatation thermique élevé, n'eat pas exposée à des températures excessives, de aorte qu'on obtient un effet compensateur dans les structures qui constituent le fond et les paroia inférieures du four.
Dans le fond du four sont disposées des douilles ré- fraotaires spéciales 27 que traversent respectivement les
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élctrode8. Au moment de la aise en e4arahe, un méoani8- me, qui ne fait pas partie de la présente invention, sou- lève les électrodes à mesure que la profondeur du bain
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augmente, et ce mdcanlume les escamote dans le fond quand le four est tide, de sorte qu'ellefs ne sont pas exposées aux fle.t'\:tle'8 pendant la mise en marche et qu'elles ne sont jamais en contact aveo les charges de matières qu'on
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introduit dans le four, car les 41eotrod.. ne dépassent jamais la ligne A. A.
Etant donné que le four doit être chauffé pst du combustible liquide ou gazeux au moment de la mis* en oar-' che, que toua Ion brtileure fonctionnent en attle temps$ est que le four selon l'invention ne comporte pas di réaupé- rateur de chaleur constitué par des empilages de briques .. et dans lequel on évacue les gag de oumbuet3,on on doit réaliser la voûte du four de façon à évacuer les gas de combustion produits lora de la mise ne marche ainsi que les vapeurs produites au cours du fonctionnement du tour. Ce.. pendant, et pour les raiaona particulières mentionnées procédèrent, la voûte du four selon l'invention n'eet ja-
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mais soumise à des .flam;nea intenses pendant les périodes continues; elle n'est pas non plus soumise longtetups à 1'. " tion des gaz.
C'eat pourquoi l'on oonatitue, A préférence, la voûte du four par une sorte de grande hotte métallique 20 on tôle dont la base épouse le contour de la cuve de fusion 2 et dont l'ensemble prend appui aur lea parois la- térales et terminales de celle-ci. 3ee parois latérales comprennent des portions verticales 2Sa de faible hauteur auxquelles font suite des paroia obliques convergeant vers une portion centrale à base Horizontale 29, Ménageant une tubulure 30 do sortie pour les gaz. Dana la tubulure 30
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peut tourner un registre 31 qu'on peut régler dan.
une p011- tion d'ouverture pendant que Les brûleurs 26 fonctionnent, mais qu'on peut fermer ensuite, aauf lorsqu'ilest nécessaire d'évacuer des vapeurs éventuellement produites dans
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la période où le four est chauffa électriquement. Cet ensemble débouche sous une petite hotte 32 aboutissant à une cheminée ou conduit de tirage 33. La hotte 28 est garnie intérieurement d'un revêtement réfractaire 34 dans lequel est noyée une armature 34a portée par des pitons 34b implantés dans la face intérieure de la hotte 28.
La voûte pourrait toutefois être plate'et réalisée
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d'une manière plus cla.J:)1que, comme représenté sur la figure 5t Dana oxo t!X \'!ap 1.0 , la v8tlto 35, en matière rien fraotaira est suspendue à des entretoleoa disposées en tra- vers du four et fixdea à des poutres horizontales 36 pot- tdaer par lea oolonvos ou montante 25. On peut prévoir , pour l'évacuation dos can une tubulvrf de sortie 37 débouchant dans une cheminée et comportant un registre
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comme dans l'agonoonienb préoédemment décrit en référence 4 la figure 4.
Dang l'un comme ctana l'autre mode de réalisation# la voûte peut ainai ae dilater et se contracter indépendamment des parois latérales du four et vice versa. L'abenoement en forme de hotte a l'avantage d' être facilement amovi- ble et d'avoir un prix de revient plus bas.
On charge les matières premières dans le four au
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moyen d'un d1lpOiiif d'alimentation ( non représenté) qui déboucha dans unu ouverture 40 ménagée dans' la paroi terminale de la cuve 2 en face du passage inférieur 4.
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Le paaooge 4 par lequel a' coul.e le verre en fusion est construit en matériaux réfractaires et de niveau
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avec le fond de la cuve 2.
La section de raffinage 3 est de constructions plus ou moins conventionnelle; on peut la chauffer électriquement ou au moyen de brûleurs, l'ap- port de chaleur 4 fournir étant faible par suite de la température du verre à son entrée dans la section 3, de la durée relativement courte du séjour du verre dans cet. te section ainai que de la possibilité d'effectuer, si besoin est, un apport de chaleur additionnel au verre en fusion circulant dans les feeder 5. La paroi postériseure rectiligne de 1' avant-crouset est disposée transversa- lement au passage 4, de aorte que l'avant-creuset est disposé obliqueemnt par rapport à l'axe longitudinal de la cuve 2.
Ainsi, le four, selon l'invention, comporte un groupe d'électrodes uniformément espacées les unes des autres suivant une configuration dans laquelle chaque électrode est le eommetd'un ou de plusieurs triangles équilatéraux juxtaposée comme précédemment déorit, ce qui, par ailleur facilite l'alimentation en courant polyphasé, La ouve de fusion présente la marne configuration que le contour dé- limitant l'ensemble des électrodes,
les parois vortioa- les de la cuve étant à une distance constante dudit contour cette distance étant inférieure à celle qui sépare chaque électrode de chacune des deux autres électrodes du même groupe triangulaire.Le four selon l'invention ne peut donc être ni rectangulaire ni circulaire*
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En particulier, dans la cite représenté où le four est alimenta en courant triphasé, la ouve de fusion à la for- me d'un parallélogramme modifié comme décrit, -REVENDICATIONS- L'invention a pour objet :
1 ) Un four électrique de fusion pour la production de verre et utilisant à cet effet dea électrodes submer- gées, disposées suivant doux rangée dans lesquelles les électrodes de chaque rangée sont à diatanoe constant* l'une de l'autru et les électrodes d'une rangée dont dé- caldea de la moitié de cette distança par rapport aux élëctrodes de l'autre rangée et à tale distance de celle- ci, une cuve de fusion, du fond de laquelle les électro- des précitées sortent pour s'élever ensuite dans ladite ouve,
celle-ci comportant des parois verticales respeo- tivement latérales et terminales délimitant un parallé- logramme modifié de façon que toua les angles intérieurs aient au moins 90 , lesdites parois latérale$ étant parai-' làles aux rangées précitées et à une distance de celle-* ci inférieure à la distance constante séparant lea élec- trodes, une ouverture de chargement étant ménagée dans une paroi verticale, un passage partant d'une autre pa- roi et servant à l'évacuation du verre en fusion, et un élément recouvrant ladite ouve.
2 ) Divers modes de réalisation de ce four, présen- tant ensemble ou séparément les caractéristiques suivan- tes
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a) La distance séparant les parois terminales de la cuve des électrodes les plus pronhes de ces parois est égale à la distance séparant les parois latérales de la cuve dos électrodes les plus proches de ces paroi.. b) Le passage d'évacuation précité s'étend vert' . l'extérieur perpendiculairement à une paroi terminale et déboucha dans un avant-creuset disposé obliquement par rapport à l'axe longitudinal de la cuve, l'ouvert.. re de chargement étant éventuellement placée dans la paroi terminale opposée;
c) le plan médian du passage précité rencontre le . plan médian do la cuve à mi-distance des deux électro- des les plus proches de la paroi terminale adjacente; d) les parties inférieures des parois verticales de la cuve de fusion comportent intérieurement un revêtement réfraotaire qui s'étend vers le haut jusqu'à. un niveau légèrement supérieur à la hauteur maximale atteinte par les électrodes, et des brûleurs sont disposés , dans les parois longitudinales de la ouye au-dessus du revêtement précité;
e) l'élément de recouvrement de la ouve de fusion, a la forme générale d'un dôme prenant appui par sa base sur les parois de la cuva, et il comporte un conduit; d'é- vacuation des gaz, ce dôme étant éventuellement sons* titué par une hotte comprenant une enveloppe métallique extérieure et d'une matière réfraotaire garnissant la pa- roi intérieure de cette enveloppe.
f) jusqu'à un niveau supérieur au niveau maximum
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atteint dans la cuva par le verre en fuion, les parois in-1 térieurea et la sole de celle-ci sont faite@ d'une matière* rétraotairet dos briques réfraotaires lourdes sont placées;' à l'extérieur desdites parois, des briques rétractaired là gères sont placées h l'extérieur des briques lourdes, et une enveloppe aé-callique entoure le fond et le* c8tés de
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la cuve.