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Title:
GLASS MELTING FURNACE WITH SUBMERGED BURNER, COMPRISING AN ANTI-SLOSH BARRIER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/242381
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a facility (1) for melting a composition of raw materials (5) suitable for obtaining glass wool, rock wool, textile glass fibres and/or flat glass or hollow glassware, the facility comprising a melting chamber (8) provided with at least one inlet (12), at least one outlet (11) and at least one submerged burner (2) proximal to the outlet (11) The facility comprises a barrier (10) arranged between the proximal burner and the outlet, which barrier is intended to limit the sloshing movement of the glass, in particular at the surface of the bath.

Inventors:
WOELFFEL WILLIAM (FR)
GUILLET ANTOINE (FR)
Application Number:
PCT/EP2023/066190
Publication Date:
December 21, 2023
Filing Date:
June 15, 2023
Export Citation:
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Assignee:
SAINT GOBAIN ISOVER (FR)
International Classes:
C03B5/182; C03B5/20; C03B5/235
Foreign References:
US20130283861A12013-10-31
Attorney, Agent or Firm:
SAINT-GOBAIN RECHERCHE (FR)
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Claims:
Revendications

1. Installation (1 ) pour la fusion d’une composition de matières premières (5), adaptée à l’obtention de laine de verre, de laine de roche, de fils de verre textile et/ou de verre plat ou creux, qui comprend une chambre de fusion (8) équipée d’au moins une entrée (12), d’au moins une sortie (11 ) et d’au moins un brûleur (2) de type immergé proximal de ladite sortie (11), caractérisée en ce que ladite installation (1 ) comprend une barrière dite « anti-ballotement (10) » qui est agencée, entre ledit brûleur proximal (2) et ladite sortie du four (11 ), à une distance horizontale (dX) dudit brûleur proximal (2) comprise entre 20% et 80% de la distance horizontale totale (dTot) séparant ledit brûleur proximal (2) de ladite sortie (11 ), préférentiellement entre 30% et 70%, encore préférentiellement entre 40 et 60%, encore plus préférentiellement entre 45% et 55% de la distance horizontale totale (dTot) séparant ledit brûleur proximal (2) de ladite sortie (11 ).

2. Installation (1 ) selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ladite barrière anti-ballottement (10) comprend une première partie (10A) qui est agencée verticalement de sorte à affleurer en-dessous du niveau théorique (Nth) du bain de verre.

3. Installation (1 ) selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite barrière anti-ballottement (10) comprend une deuxième partie (10B) qui est agencée verticalement de sorte à affleurer au-dessus du niveau théorique (Nth) du bain de verre.

4. Installation (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite barrière anti-ballottement (10) est agencée verticalement au-dessus d’une hauteur (Hx) égale à 60% de la hauteur (Hv) du niveau théorique (Nth) du bain de verre, préférentiellement 70%, encore préférentiellement 80% de la hauteur du niveau théorique du bain de verre.

5. Installation (1 ) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que ladite première partie de la barrière anti-ballottement (10) comprend un premier élément rectiligne (10A) qui s’étend selon la largeur de la cuve de fusion (8).

6. Installation (1 ) selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite deuxième partie de la barrière anti-ballottement (10) comprend un deuxième élément rectiligne (10B) agencé au-dessus dudit premier élément rectiligne (10A), selon une direction parallèle à ce dernier.

7. Installation (1 ) selon la revendication 6, caractérisée en ce que le premier élément rectiligne (10A) et le deuxième élément rectiligne (10B) sont espacés l’un de l’autre d’une distance (dE) comprise entre 0,1 et 16 mm, préférentiellement entre 2 et 12 mm, préférentiellement entre 4 et 8 mm.

8. Installation (1 ) selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que ledit premier élément rectiligne (10A) et/ou ledit deuxième élément rectiligne (10B) présente une section de forme tubulaire.

9. Installation (1 ) selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que ledit premier élément rectiligne (10A) et/ou ledit deuxième élément rectiligne (10B) présente une section de forme rectangulaire.

10. Installation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que ladite barrière anti-ballottement (10) présente un rapport profondeur (e) sur hauteur (HB) inférieur à 70%, préférentiellement inférieur à 50%, préférentiellement inférieur à 30%.

11. Installation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le rapport de la hauteur (HB) de ladite barrière antiballottement (10) sur la hauteur (Hv) du bain de verre est comprise entre 10% et 60%, préférentiellement entre 25% et 45%.

12. Installation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 , caractérisée en ce que ladite barrière anti-ballottement (10) est constituée de parois métalliques nues qui sont parcourues par un système de conduites internes de refroidissement par fluide, préférentiellement de l’eau.

13. Installation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que ladite barrière anti-ballottement (10) est agencée au voisinage de la surface du bain de verre pour former un obstacle apte à au moins limiter (voire annuler) un phénomène dit de ballottement.

14. Installation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que ladite barrière anti-ballottement (10) est configurée pour laisser une connexion atmosphérique entre amont et aval de ladite barrière.

15. Procédé de fabrication de laine de verre, de laine de roche, de fils de verre textile et/ou de verre plat ou creux, caractérisé en ce que ledit procédé de fabrication met en œuvre au moins une étape de fusion d’une composition de matières premières (5) dans une installation (1 ) selon l’une des revendications 1 à 14.

Description:
Description

FOUR DE FUSION DU VERRE À BRÛLEUR IMMERGÉ COMPRENANT UNE BARRIERE ANTI-BALLOTTEMENT

[0001] La présente invention concerne une installation pour la fusion d’une composition de matières premières adaptée à l’obtention de fibres de verre et/ou de roche, du type laine minérale d’isolation thermique ou phonique, de fils de verre textile dits de renforcement, et/ou de verre plat.

[0002] Dans le présent texte, ces « matières premières » comprennent tout d’abord des matières vitrifiables qui permettent l’obtention de la composition minérale visée du type verre ou roche ou silicate. Ces matières vitrifiables comprennent le sable silicique, mais également tous les additifs (carbonate de sodium, calcaire, dolomie, alumine... ), et tout type de calcin. Dans la description, les expressions « verre liquide » et « bain de verre » désignent le produit de la fusion de ces matières vitrifiables. Sont également inclus dans les compositions de matières premières des matériaux recyclables contenant des éléments combustibles (organiques) tels que par exemple, les déchets de fibres minérales ensimées, avec liant (du type de celles utilisées dans l’isolation thermique ou acoustique ou de celles utilisées dans le renforcement de matière plastique), issues de sites de production (usines) desdites fibres, de chantiers (construction ou déconstruction) et/ou de filières de recyclage permettant de récupérer de telles fibres dans des produits finaux, qu’ils soient ou non usagés. De telles fibres minérales peuvent en particulier être constituées de verre et/ou de roche. On parle alors respectivement de laine de verre et de laine de roche. Sont également inclus les vitrages feuilletés avec des feuilles de polymère du type polyvinylbutyral tels que des parebrises, des bouteilles en verre (calcin ménager), ou tout type de matériau “ composite ” associant du verre et des matériaux plastiques tels que certaines bouteilles. Sont également recyclables les “ composites verre-métal ou composés métalliques ” tels que vitrages revêtus de couches d’émail, de couches de métal et/ou de différents éléments de connectique. Sont également incluses dans les matières premières toutes les formes de biomasse, c’est-à-dire de matière organique d'origine végétale, animale, bactérienne ou fongique, utilisable principalement comme combustible, mais jouant par ailleurs le rôle de matière première influençant la composition de la matière vitrifiable fabriquée puisque son taux de cendre n’est généralement pas nul.

[0003] L’invention concerne plus particulièrement une installation (four) dit « à brûleur(s) immergé(s) ». De tels brûleurs sont généralement alimentés par un mélange d’oxygène et de gaz, ou un mélange d’air et de gaz, et généralement disposés de manière à affleurer au niveau de la sole de la chambre de fusion, de façon à ce que la flamme se développe au sein même de la masse des matières premières en cours de liquéfaction. Ces brûleurs peuvent être tels que leurs conduits d’amenée des gaz affleurent la paroi qu’ils traversent. Selon certains modes de réalisations, on peut choisir de n’injecter que des gaz issus de la combustion, cette dernière étant alors réalisée hors de la chambre de fusion à proprement dite.

[0004] De manière connue, la chambre de fusion d’une telle installation comprend en partie basse une bouche d’alimentation en matières premières, ou entrée de type immergé, localisée en-dessous du niveau théorique du bain de matières premières en fusion, également nommé bain de verre dans l’ensemble de la description. Les matières premières sont généralement amenées au sein de la chambre de fusion au moyen d’une enfourneuse comprenant un corps avec un fourreau et un système mécanique d'entrainement des matières premières, sous la forme d’un piston ou d’une vis sans fin. Le mélange fondu quitte par la suite le four via une sortie dédiée, pour une étape subséquente de fibrage de laine de verre ou de filage de fils de verre textile. Les entrée(s) et sortie(s) du four sont adaptées pour permettre l’introduction de matières premières d’une part, et simultanément, l’extraction de matière en fusion d’autre part, de sorte que tout au long du processus de fusion, le niveau du bain de verre reste sensiblement constant. On nomme tirée la quantité de matière en fusion en sortie du four, par unité de temps (par exemple, en tonnes par jour).

[0005] Un inconvénient de la technologie connue réside dans les variations observées par les inventeurs de cette tirée, sur des lapses de temps plus ou moins courts. De telles variations de débit de sortie, nommées également instabilités dans la suite du texte, nuisent à la qualité des produits obtenus après formage. En effet, les variations de tirées de verre instantanées amènent une instabilité au niveau du fibrage, ce qui génère plus de déchets. Autre inconvénient, la quantité de fibres crées à un instant donné varie aussi, ce qui nuit au contrôle de densité du produit obtenu. Or, c’est là une caractéristique de premier plan pour évaluer la qualité des produits obtenus.

[0006] L’invention vise à fournir une solution technique aux inconvénients décrits ci- dessus. Plus particulièrement, dans au moins un mode de réalisation, la technique proposée se rapporte à une installation pour la fusion d’une composition de matières premières, adaptée à l’obtention de laine de verre, de laine de roche, de fils de verre textile et/ou de verre plat ou creux, qui comprend une chambre de fusion équipée d’au moins une entrée, d’au moins une sortie et d’au moins un brûleur de type immergé proximal de ladite sortie, caractérisée en ce que ladite installation comprend une barrière dite « anti-ballotement » qui est agencée, entre ledit brûleur proximal et ladite sortie du four, à une distance horizontale (dX) dudit brûleur proximal comprise entre 20% et 80% de la distance horizontale totale (dTot) séparant ledit brûleur proximal de ladite sortie, préférentiellement entre 30% et 70%, encore préférentiellement entre 40 et 60%, encore plus préférentiellement entre 45% et 55% de la distance horizontale totale séparant ledit brûleur proximal de ladite sortie.

[0007] Dans l’ensemble du texte, l’expression « distance horizontale » se réfère à une distance mesurée, selon un plan horizontal, entre les projections orthogonales (sur ce plan horizontal) de chacun des éléments désignés. Ainsi est mesurée la distance séparant une sortie du four de son brûleur proximal, c’est-à- dire du brûleur qui en est le plus proche, également nommé « dernier brûleur » dans le présent texte.

[0008] L’invention repose sur un concept nouveau et inventif consistant à mettre en œuvre une barrière anti-ballottement à une distance choisie entre le « dernier » brûleur et la sortie du four. Par « barrière », on entend un dispositif se présentant sous la forme d’un obstacle ou d’un ensemble d’obstacles à l’écoulement local du bain de verre, permettant ainsi de réduire le ballottement, sans nécessairement le supprimer.

[0009] Dans ce contexte, il convient de noter que bien que des problèmes d’instabilité de la tirée d’un four aient pu être observés par le passé, il était impossible d’observer en temps réel ce qui se passait à l’intérieur d’un four. Afin de mieux comprendre les causes de ces instabilités, et tel que détaillé dans la description, les inventeurs ont ainsi mis en place et conduit un programme de recherche complet visant à reproduire en laboratoire les phénomènes hydrodynamiques présents au sein d’un four industriel, afin de pouvoir les identifier et mieux les comprendre. Ce programme de recherche a notamment permis de mettre en lumière un phénomène dit de « ballottement » généré au sein du bain de verre, et de constater la réduction avantageuse de ce ballottement induite par la mise en œuvre d’une barrière dite « anti-ballottement » selon l’invention. Le terme de « ballotement » (et par extension celui « d’anti- ballotement » pour qualifier la barrière selon l’invention) a été choisi en raison du phénomène généré au sein du bain de verre et plus particulièrement illustré par les figures de l’installation expérimentale avec ladite barrière qui seront décrites ultérieurement. Par définition, le terme « ballotement » désigne en effet le mouvement d’un corps qui ballote, c’est-à-dire qui va alternativement dans un sens et dans l’autre (Dictionnaire de la langue française, Le Petit Robert).

[0010] Les inventeurs ont notamment pu constater que la réduction du ballottement est meilleure lorsque ladite barrière est agencée à mi-distance (soit dX = 50% dTot) entre le dernier brûleur et la sortie, et tend à décroître lorsque ladite barrière s’éloigne de cette position médiane. En particulier, un agencement à moins de 20% de la distance horizontale séparant ce dernier brûleur de ladite sortie est considéré comme rédhibitoire, premièrement parce qu’il favorise la génération d’une forte courroie de courant au sein du bain de verre - ce qui réduit le temps de séjour du verre dans le four et augmente les risques d’infondus - et deuxièmement parce qu’un tel agencement à proximité du brûleur engendre une augmentation des phénomènes de perte thermique et de corrosion au niveau de la barrière. A l’inverse, un positionnement de la barrière anti-ballotement à proximité de la sortie du four pourrait engendrer la formation non souhaitée d’un bouchon de verre, en particulier lorsque la barrière fait l’objet d’un refroidissement depuis l’extérieur du four.

[0011] Selon un mode de réalisation particulier, la barrière anti-ballottement est agencée au voisinage de la surface du bain de verre pour former un obstacle apte à au moins limiter le phénomène dit de ballottement. [0012] Avantageusement, la barrière anti-ballotement est configurée pour limiter, voire annuler, ledit phénomène de ballottement survenant dans le bain de verre, notamment mais non exclusivement en surface dudit bain.

[0013] Selon un mode de réalisation particulier, ladite barrière anti-ballottement est configurée pour laisser une connexion atmosphérique entre amont et aval de ladite barrière. La pression d’atmosphère en amont et en aval de la barrière antiballottement est ainsi la même grâce à ladite connexion.

[0014] Avantageusement, la barrière anti-ballotement selon l’invention est agencée en surface du bain de verre pour former un obstacle, en particulier aux courants présents en surface dudit bain afin d’en stabiliser la surface. De préférence, la barrière anti-ballottement est partiellement immergée dans le bain de verre.

[0015] Selon un mode de réalisation particulier, ladite barrière anti-ballottement comprend une première partie qui est agencée verticalement de sorte à affleurer en-dessous du niveau théorique du bain de verre.

[0016] Selon un mode de réalisation particulier dans lequel la sortie du verre liquide est mise en œuvre par débordement, ce niveau théorique du bain de verre correspond à la hauteur de la sortie du four, et plus précisément est défini par le plan horizontal théorique traversant cette sortie. Tel que détaillé dans la description, les essais expérimentaux réalisés par les inventeurs ont permis de démontrer qu’une barrière anti-ballottement ainsi positionnée était plus efficace.

[0017] Selon un mode de réalisation particulier, ladite barrière anti-ballottement comprend une deuxième partie qui est agencée verticalement de sorte à affleurer au-dessus du niveau théorique du bain de verre.

[0018] Compte tenu de la viscosité relativement élevée du bain de verre, et tel que détaillé dans la description, les essais expérimentaux réalisés par les inventeurs ont permis de démontrer que la mise en œuvre d’une barrière anti-ballottement dont au moins une composante affleure au-dessus de la surface du bain de verre, en complément d’une autre partie affleurant en-dessous, permet de limiter les débordements en surface de ce dernier, et donc le phénomène de ballottement. [0019] Selon un mode de réalisation particulier, ladite barrière anti-ballottement est agencée verticalement au-dessus d’une hauteur égale à 60% de la hauteur du niveau théorique du bain de verre, préférentiellement 70%, encore préférentiellement 80% de la hauteur du niveau théorique du bain de verre.

[0020] Selon un mode de réalisation particulier, ladite première partie de la barrière anti-ballottement comprend un premier élément rectiligne qui s’étend selon la largeur de la cuve de fusion.

[0021] Selon un mode de réalisation particulier, ladite deuxième partie de la barrière anti-ballottement comprend un deuxième élément rectiligne agencé au-dessus dudit premier élément rectiligne, selon une direction parallèle à ce dernier.

[0022] En d’autres termes, la barrière anti-ballotement est agencée de sorte que le plan théorique médian horizontal entre les deux éléments rectilignes est sensiblement confondu avec le niveau théorique du bain de verre. Selon cette configuration, le premier élément rectiligne est ainsi totalement immergé, tandis que le deuxième élément rectiligne est agencé au-dessus du bain de verre, faisant barrière aux éventuelles vagues en surface.

[0023] Selon un mode de réalisation particulier, le premier élément rectiligne et le deuxième élément rectiligne sont espacés l’un de l’autre d’une distance comprise entre 0,1 et 16 mm, préférentiellement entre 2 et 12 mm, préférentiellement entre 4 et 8 mm.

[0024] Dans la pratique, un dévitrifié (verre figé) est formé localement suite au refroidissement du verre liquide à son interface avec la barrière anti-ballotement. L’espace ménagé entre les deux éléments rectilignes formant cette barrière est ainsi colmaté par ce dévitrifié qui contribue à faire obstacle à l’écoulement du bain de verre, tout en permettant de réduire la surface de contact des éléments rectilignes avec le bain de verre, et ainsi de réduire les déperditions thermiques associées. Même si l’épaisseur de dévitrifié formé peut varier en fonction de plusieurs paramètres (nature du bain de verre, dimensionnement de la barrière... ) qu’une personne du métier maîtrise, les plages de valeur préférentielles revendiquées pour cet espacement entre les éléments rectilignes offrent un compromis optimal entre d’une part, la formation d’un obstacle efficace à l’écoulement du bain de verre et d’autre part, la limitation des déperditions thermiques.

[0025] Selon un mode de réalisation particulier, ledit premier élément rectiligne et/ou ledit deuxième élément rectiligne présente une section de forme tubulaire.

[0026] La mise en œuvre d’une section de forme tubulaire a pour avantage de permettre une distribution satisfaisante des contraintes générées par le bain de verre sur l’élément rectiligne en question.

[0027] Selon un mode de réalisation particulier, ledit premier élément rectiligne et/ou ledit deuxième élément rectiligne présente une section de forme rectangulaire.

[0028] La mise en œuvre d’une section de forme rectangulaire a pour avantage de conférer une meilleure résistance de l’élément rectiligne au fluage à chaud, en particulier lorsque ce dernier présente une longueur importante.

[0029] Selon un mode de réalisation particulier, ladite barrière anti-ballottement présente un rapport profondeur sur hauteur inférieur à 70%, préférentiellement inférieur à 50%, préférentiellement inférieur à 30%.

[0030] Les inventeurs ont ainsi constaté que l’effet anti-ballotement de la barrière augmente lorsque le rapport de sa profondeur sur sa hauteur diminue.

[0031 ] Selon un mode de réalisation particulier, le rapport de la hauteur de ladite barrière anti-ballottement sur la hauteur du bain de verre est comprise entre 10% et 60%, préférentiellement entre 25% et 45%.

[0032] Lorsque ce rapport de la hauteur de la barrière sur la hauteur du bain de verre est inférieur à 10%, l’effet anti-ballotement est significativement diminué. A l’inverse, lorsque ce rapport est supérieur à 60%, les déperditions thermiques au niveau de la barrière tendent à être trop importantes. Le meilleur compromis entre ces deux objectifs est obtenu lorsque ce rapport de hauteurs est compris entre 25% et 45%.

[0033] Selon un mode de réalisation particulier, ladite barrière anti-ballottement est constituée de parois métalliques nues qui sont parcourues par un système de conduites internes de refroidissement par fluide, préférentiellement de l’eau.

[0034] L’invention se rapporte également à un procédé de fabrication de laine de verre, de laine de roche, de fils de verre textile et/ou de verre plat ou creux, caractérisé en ce que ledit procédé de fabrication met en œuvre au moins une étape de fusion d’une composition de matières premières dans une telle installation.

[0035] La densité de la laine minérale produite varie avec la tirée du four. Aussi, plus cette tirée est stable, et plus la densité du produit obtenu est homogène. Une laine minérale telle que celle obtenue via le procédé de fabrication décrit ci- dessus présente donc un écart-type relativement plus faible sur sa densité, ce qui limite les risques d’obtention d’un produit plus léger et moins isolant que souhaité, ou au contraire plus isolant mais trop lourd pour le bâtiment receveur.

[0036] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des figures annexées, pour lesquelles :

[0037] [Fig. 1 ] la figure 1 est une vue schématique de côté d’une installation pour la fusion d’une composition de matières premières, selon un mode de réalisation particulier de l’invention,

[0038] [Fig. 2] la figure 2 est une vue schématique de dessus d’une installation pour la fusion d’une composition de matières premières, selon un mode de réalisation particulier de l’invention,

[0039] [Fig. 3] la figure 3 est une vue schématique de côté d’une barrière anti- ballotement d’une installation selon un mode de réalisation particulier de l’invention,

[0040] [Fig. 4] la figure 4 est une vue schématique de côté d’une installation expérimentale mise en œuvre par les inventeurs, avec une barrière en configuration non opérationnelle,

[0041 ] [Fig. 5] la figure 5 est une vue schématique de côté de l’installation expérimentale illustrée à la figure 4, avec une barrière en configuration non opérationnelle, saisie à un moment décalé.

[0042] [Fig. 6] la figure 6 est une vue schématique de côté de l’installation expérimentale illustrée aux figures 4 et 5, avec une barrière en configuration opérationnelle. [0043] Les différents éléments illustrés par les figures ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle réelle, l’accent étant davantage porté sur la représentation du fonctionnement général de l’invention. Sur les différentes figures, sauf indication contraire, les numéros de référence qui sont identiques représentent des éléments similaires ou identiques.

[0044] Plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention sont présentés par la suite. Il est entendu que la présente invention n’est nullement limitée par ces modes de réalisation particuliers et que d’autres modes de réalisation peuvent parfaitement être mis en œuvre.

[0045] Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un four (installation 1 ) à brûleurs immergés selon un mode de réalisation particulier de l’invention, vu respectivement de côté (Figure 1) et de dessus (Figure 2). Un tel four 1 comprend deux brûleurs, dont un brûleur proximal de la sortie du four - référencé 2 - qui est le brûleur le plus proche de la sortie du four. Ces brûleurs sont immergés dans un bain 3 de matières vitrifiables en cours de fusion, à une température généralement comprise entre 1200°C et 1700°C. Une vis sans fin 13 pousse une composition 5 de matière première sous la surface 6 de la matière en cours de fusion dans le four. Un distributeur 17 dose et alimente en mélange préconstitué une trémie d’alimentation 7, laquelle alimente ensuite la vis sans fin 13 tournant dans un fourreau 4. Le mélange préconstitué est introduit dans le four par l’orifice 12, également nommé point d’enfournement. L’intérieur du four 1 comprend au moins une cuve 8 contenant le bain 3 de matière vitrifiable en cours de fusion. La matière minérale formée sort par la sortie 11 sous le niveau des matières en fusion. Les gaz de combustion s’échappent par une cheminée 16.

[0046] Une installation 1 selon l’invention comprend notamment une barrière anti- ballotement 10 agencée au niveau de la surface du bain de verre 3, afin de limiter les effets de ballotements occasionnés à la sortie 11 du four.

[0047] A des fins de repérage spatial, sont notamment illustrés sur les figures 1 et/ou 2 :

- le niveau théorique (Nth) du bain de verre 3, qui correspond à la hauteur (Hv) de la sortie 11 ,

- la hauteur (Hx) de l’extrémité inférieure de la barrière 10, - la hauteur (Hb) de la barrière 10,

- la distance horizontale totale (dTot) séparant le brûleur proximal 2 de la sortie 11 ,

- la distance horizontale (dX) séparant le brûleur proximal 2 de la barrière 10.

[0048] Selon le mode de réalisation particulier et non limitatif illustré aux Figures 1 et 2, une telle barrière 10 est formée d’un seul bloc rectiligne, de section rectangulaire, et qui s’étend selon la largeur du four 1 . De préférence, la barrière 10 s’étend sur toute la largeur de la cuve 8 du four 1. Une telle barrière est agencée, entre le brûleur proximal 2 et la sortie du four 11 , à une distance horizontale (dX) du brûleur proximal 2 égale à 40% de la distance totale (dTot) séparant ledit brûleur proximal 2 de la sortie 11 , et positionnée à une hauteur (Hx) supérieure à 80% de la hauteur (Hv) du bain de verre 3, la hauteur de la barrière (HB) étant par ailleurs égale à 35% de la hauteur (Hv) du bain de verre.

[0049] Le bain de verre 3 est mû par des courants de convection générés en son sein par les brûleurs, et dont la forme dépend directement de la géométrie des différents éléments du four en contact avec le verre, ainsi que du positionnement de ces brûleurs 2. A des fins d’illustration, certains de ces courants de convection sont représentés sur les figures 1 à 3 par des flèches dédiées. L’agencement spécifique de la barrière 10 dans le four permet en particulier de former obstacle aux courants présents en surface du bain de verre, de manière à dévier ces derniers ou du moins d’en atténuer l’intensité, stabilisant ainsi la surface du bain de verre en sortie 11 de four.

[0050] La Figure 3 est une vue schématique de côté d’une barrière anti-ballotement 10 d’une installation 1 selon un mode de réalisation particulier de l’invention dans lequel ladite barrière 10 est formée de deux éléments rectilignes 10A, 10B de forme tubulaire, qui sont agencés verticalement de part et d’autre de la surface théorique du bain de verre (Nth) ou en d’autres termes, en affleurement de cette dernière. Chacun de ces éléments tubulaires 10A, 10B est constitué de parois métalliques nues refroidies par un système de conduites internes à eau, également désigné par l’expression anglaise « water-jacket ». Suite au refroidissement du verre liquide à son interface avec chacun de ces éléments tubulaires 10A, 10B, une couche de dévitrifié 14 (verre figé) est formée pour recouvrir en intégralité la barrière 10, en remplissant en particulier l’espace (dE) disposé entre les deux éléments tubulaires 10A, 10B, d’une longueur de 6 cm dans cet exemple. Selon ce mode de réalisation particulier, la hauteur (Hb) de la barrière 10 correspond à la distance séparant l’extrémité basse du premier élément tubulaire 10A (immergé) de l’extrémité haute du deuxième élément tubulaire 10B (émergé). La profondeur (e) de la barrière 10 correspond quant à elle au diamètre de ces éléments tubulaires. Dans le cas présent, le rapport de la profondeur (e) de la barrière 10 sur sa hauteur (Hb) est inférieur à 50%.

[0051] Dans le cadre d’un programme de recherche visant à mieux comprendre les causes des instabilités générées au sein d’un four à brûleur immergé, plusieurs protocoles expérimentaux ont été élaborés par les inventeurs afin de reproduire en laboratoire les phénomènes hydrodynamiques présents au sein d’un four industriel. Les Figures 4 à 6 sont des vues schématiques de côté d’un premier modèle expérimental 20 développé à ces fins de recherche, qui comprend une cuve 21 contenant de l’eau 22 destinée à reproduire le comportement du bain de verre. Un bouillonneur 23 est centré au fond de la cuve 21 , de manière à reproduire dans l’eau 22 l’effet d’entraînement provoqué par les brûleurs immergés au sein du bain de verre. Une barrière 24 formée d’un seul bloc rectangulaire de forme sensiblement plane est agencée selon la largeur de la cuve, et est mobile entre une position dite « non-opérationnelle » dans laquelle cette barrière 21 est positionnée bien au-dessus du bain d’eau 22 (Figures 4 et 5), et une position dite « opérationnelle » dans laquelle cette barrière 21 est immergée dans l’eau 22, de sorte que son extrémité supérieure soit au niveau de la surface du bain 22 au repos (Figure 6).

[0052] Dans le cadre de ce premier modèle expérimental, une barrière de 5 cm de hauteur est dans un premier temps placée en position « non opérationnelle », tandis que le niveau d’eau est fixé à 15 cm. De l’air est injecté via le bouillonneur 23 à un débit de 7 Nm3/h (Normal mètre cube par heure). Le comportement en ballottement de l’eau est par la suite saisi au moyen d’une caméra vidéo. A ce titre, les Figures 4 et 5 correspondent schématiquement à des captures d’écran de l’enregistrement vidéo réalisé. On peut en particulier y observer le déplacement de gauche à droite du jet de bulles, témoin du ballottement généré en surface. Dans un deuxième temps, la barrière 24 est agencée en position « opérationnelle », les autres paramètres restant inchangés. La Figure 6 correspond schématiquement à une capture écran de l’enregistrement vidéo saisie immédiatement après l’immersion de la barrière 24. On y observe une stabilisation du jet de bulle au centre de la cuve 21 est une annulation de l’effet de ballottement.

[0053] L’expérience est par la suite renouvelée en faisant varier la hauteur (Hb) de la barrière 24, le débit d’injection de l’air, et le niveau d’eau. Les résultats observés sont consignés dans le [Tableaux 1] tableau 1 ci-dessous.

[0054] [Tableaux 1] Variation de l’amplitude des ondulations de surface après immersion de la barrière, en fonction du niveau d’eau, de la hauteur de la barrière, et du débit d’air injecté.

[0055] Ce premier modèle expérimental et les résultats obtenus et présentés dans le tableau 1 mettent en évidence l’efficacité de la barrière anti-ballottement 21 dans toutes les conditions expérimentales testées. Ainsi, soit le ballottement est annulé, soit l’amplitude des ondulations est acceptable, puisque correspondant à celle d’une surface agitée par un fort bouillonnement sans ballottement.

[0056] Dans le cadre d’un deuxième modèle expérimental, l’eau liquide est remplacée par une huile siliconée dont la viscosité est de 500 centistokes (cSt), afin de mieux tenir compte de la viscosité importante d’un bain de verre. Dans le même temps, la barrière 21 est remplacée par deux tubes rectilignes de 25 cm de diamètre, qui sont superposés l’un au-dessus de l’autre et agencés de part et d’autre du niveau du bain d’huile siliconée au repos, selon une configuration identique à celle illustrée à la Figure 3. De manière similaire au premier modèle expérimental, le changement de comportement du bain d’huile de silicone après immersion de la barrière est enregistré au moyen d’une caméra vidéo. Lorsque la barrière est en position non-opérationnelle, un ballottement significatif est clairement observable à la surface du bain d’huile. Le basculement de la barrière en configuration « opérationnelle » met fin à l’effet de ballottement, dans toutes les conditions expérimentales testées, tel que détaillé dans le [Tableaux 2] tableau 2 ci-dessous.

[0057] [Tableaux 2] Observation (ou non) d’un ballottement en fonction de la configuration de la barrière, du niveau de l’huile de silicone et du débit d’air.

[0058] Ce deuxième modèle expérimental et les résultats obtenus et présentés dans le tableau 2 mettent en évidence l’efficacité de la barrière anti-ballottement 21 dans toutes les conditions expérimentales testées, le ballottement étant à chaque fois annulé suite à l’immersion de la barrière.