CHAPITRE 6 – ÉLABORATION DU VERRE
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De nos jours, la fusion en pot n’est utilisée que lorsqu’on n’a besoin
que d’une quantité de verre limitée : pour la verrerie d’art, pour le flaconnage de luxe ainsi que pour la production de « verre antique » par soufflage de manchon.
3.2. Le four Siemens
En 1854 une innovation déterminante, due aux frères Siemens, fut l’utilisation d’un gazogène pour la fusion du verre. Le gazogène transforme,
par une combustion partielle, le charbon en gaz « pauvre » qui est un
mélange d’azote et d’oxyde de carbone :
C + 1/2(O 2 + 4N 2 ) → CO + 2N 2 – 121 kJ.
Dans le four Siemens on exploite la chaleur de combustion du gaz :
CO + 2N 2 + 1/2(O 2 + 4N 2 ) → CO 2 + 4N 2 – 285 kJ.
Par rapport à la combustion directe du charbon, on perd la chaleur de formation de CO, soit 121 kJ, mais en revanche, on évite la souillure du
verre par les cendres de charbon et l’on peut utiliser dans le gazogène une
variété de charbon moins chère que celle utilisée jusque là en verrerie.
Siemens préconisait également l’injection de vapeur d’eau dans le gazogène, ce qui produisait des gaz combustibles par une réaction endothermique offrant des possibilités de réguler la température du lit de
charbon :
H 2 O + C → CO + H 2 .
En outre, Siemens réalisa une économie importante grâce à l’usage de la
« régénération ». Un régénérateur est un échangeur de chaleur garni de
blocs réfractaires (les empilages) et qui fonctionne de manière cyclique.
Pendant la première phase, ces matériaux, chauffés par les fumées, accumulent de la chaleur puis pendant la seconde phase, ils la restituent en
préchauffant l’air et/ou les gaz. On effectue l’inversion des flux toutes les
20 min. Les régénérateurs permettent d’obtenir une température d’air
comprise entre 1000 et 1400 °C (Fig. 6.3).
Les premiers fours de Siemens comportaient deux paires de régénérateurs. L’une servait au chauffage de l’air, l’autre au chauffage du gaz.
Avec les brûleurs à gaz on peut faire jaillir les flammes n’importe où
dans le four. Cette possibilité a certainement facilité la conception du premier four « à bassin » (Fig. 6.4) dans lequel la même structure sert à la fois
à contenir le verre fondu et à assurer son isolation thermique. Puisque,
entre les blocs qui forment la cuve et les parois d’un bassin, il y a nécessairement des interstices, le verre ne peut y être trop fluide. On ne peut
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De nos jours, la fusion en pot n’est utilisée que lorsqu’on n’a besoin
que d’une quantité de verre limitée : pour la verrerie d’art, pour le flaconnage de luxe ainsi que pour la production de « verre antique » par soufflage de manchon.
3.2. Le four Siemens
En 1854 une innovation déterminante, due aux frères Siemens, fut l’utilisation d’un gazogène pour la fusion du verre. Le gazogène transforme,
par une combustion partielle, le charbon en gaz « pauvre » qui est un
mélange d’azote et d’oxyde de carbone :
C + 1/2(O 2 + 4N 2 ) → CO + 2N 2 – 121 kJ.
Dans le four Siemens on exploite la chaleur de combustion du gaz :
CO + 2N 2 + 1/2(O 2 + 4N 2 ) → CO 2 + 4N 2 – 285 kJ.
Par rapport à la combustion directe du charbon, on perd la chaleur de formation de CO, soit 121 kJ, mais en revanche, on évite la souillure du
verre par les cendres de charbon et l’on peut utiliser dans le gazogène une
variété de charbon moins chère que celle utilisée jusque là en verrerie.
Siemens préconisait également l’injection de vapeur d’eau dans le gazogène, ce qui produisait des gaz combustibles par une réaction endothermique offrant des possibilités de réguler la température du lit de
charbon :
H 2 O + C → CO + H 2 .
En outre, Siemens réalisa une économie importante grâce à l’usage de la
« régénération ». Un régénérateur est un échangeur de chaleur garni de
blocs réfractaires (les empilages) et qui fonctionne de manière cyclique.
Pendant la première phase, ces matériaux, chauffés par les fumées, accumulent de la chaleur puis pendant la seconde phase, ils la restituent en
préchauffant l’air et/ou les gaz. On effectue l’inversion des flux toutes les
20 min. Les régénérateurs permettent d’obtenir une température d’air
comprise entre 1000 et 1400 °C (Fig. 6.3).
Les premiers fours de Siemens comportaient deux paires de régénérateurs. L’une servait au chauffage de l’air, l’autre au chauffage du gaz.
Avec les brûleurs à gaz on peut faire jaillir les flammes n’importe où
dans le four. Cette possibilité a certainement facilité la conception du premier four « à bassin » (Fig. 6.4) dans lequel la même structure sert à la fois
à contenir le verre fondu et à assurer son isolation thermique. Puisque,
entre les blocs qui forment la cuve et les parois d’un bassin, il y a nécessairement des interstices, le verre ne peut y être trop fluide. On ne peut