08仅具有模型910。在图9B中，模型954将玻璃形状与模具 温度相关联，并且模型956将模具温度与冷却流量相关联。在这种情况下，理想形状902和 测量形状904之间的差值907被馈送至模型954。模型954的输出958接着被馈送至模型 956。模型956的输出960是目标冷却流量并且在求和点916处与实际冷却流量914 一起被 接收。过程的剩余部分如上所述继续，不同的是仅模型954被更新关于模具温度的信息，如 由箭头962所指。当难以确定形状和冷却流量之间的直接关系时，可以使用控制系统950。
[0149] 模型可使用实验数据来开发。例如，图11A示出了对于冷却流量从最大值到最小 值的变化来说模具温度中的变化。图11B示出了对于冷却流量从最小值到最大值的变化来 说模具温度中的变化。在图11A和图11B中，星号1100表示模具温度，并且圆形1102表示 冷却流量。图11A和图11B中所示数据的冷却流体为空气。根据图11A和图11B中所示数 据，可以确定冷却流量对模具温度的模型。该模型的反演将产生模具温度对冷却流量的模 型。一种方式是模型可以用一阶惯性加纯滞后（F0PDT)模型来公式化。然而，主要由于过 程的高度非线性性，应当小心确定在窄的操作范围内的模型参数。以下推导是如何可以开 发这样的模型的示例。
[0150] 任何F0PDT模型都可以公式化为：
[0152] 其中Y(s)为输出（模型温度）的拉普拉斯变换，U(s)为输入（冷却流量）的拉 普拉斯变换，K为过程增益（定义为输出变化与输入变化的比率），1^为纯滞后（定义为过 程响应于输入变化所花费的时间），并且T为过程时间常数（定义为过程从当前状态到下一 稳态的63%所花费的时间）。
[0153]根据图11A和图11B中所示数据，所获得的模型参数为：过程增益-0.75(冷却流 量的负号增加降低模型温度）、纯滞后小于1倍循环时间（即，大约7分钟）和过程常数1 倍循环时间（即，大约7分钟）。因此，冷却流体流量（QJ对模具温度（TJ的模型被定义 为：
[0155] 其它模型910、954可使用类似于上述方法的方法来确定。然而，如此前所提及的， 必须确定窄的操作区域的模型参数。可以为多个操作区域产生多个模型参数，然后可以根 据当前操作区域实时切换模型参数。控制系统900、950可以在计算机或可编程逻辑控制器 上实现。此外，控制系统900、950的部分可以在计算机上实现。例如，模型910、954可以在 计算机上实现。
[0156] 当2D玻璃板成形为3D玻璃制品时，力被施加到玻璃，以便使玻璃适形于模具。在 一个优选的实施例中，成形力通过在模具和玻璃之间施加真空而产生。真空必须足以迫使 软化的玻璃完全顺应模具表面。通常，这意味着20kPa(或3. 5Psi)以上的真空水平。在成 形完成之后，在成形应力释放和玻璃温度平衡的同时，维持真空以使玻璃保持顺应于模具。 对于高强度玻璃来说，玻璃中的高含量钠可以在成形温度下与模具表面反应，从而产生模 具表面的腐蚀和劣化。该反应可通过热玻璃和模具表面之间的高接触压力而强化，从而导 致模具表面的加速劣化。由于高的力仅仅是玻璃初始成形所需的，一旦初始成形完成，就可 将真空减小至刚刚足以将玻璃抵持于模具表面的水平。
[0157] 由上文可知，玻璃成形为3D形状涉及施加成形真空力以使玻璃适形于模具表面， 然后将成形真空力减小至保持真空力以将玻璃抵持于模具。成形通常在小于20秒内发生， 同时玻璃可以在真空下保持另外的40秒或以上以达到最佳的翘曲性能。在热玻璃和模具 之间减小的力将减少玻璃中的钠与模具表面的反应。例如，在两阶段真空过程中，真空可以 在25秒后从27kPa减少至9kPa，然后在9kPa下保持额外的35秒。已经证明，在成形之后 减少真空显著地增加在需要更新模具之前的成形循环的次数。必要时可以增加额外的真空 步降，以便在保持力和模具寿命之间产生最佳平衡。在玻璃适形于模具表面之后逐步减少 施加到玻璃的力的这种原理可与将力施加到玻璃的其它方法一起使用，例如柱塞法。
[0158] 参照图12可以解释最小化玻璃中的翘曲的使3D玻璃制品成形的方法。在该图中， 将为平坦的玻璃的部分的温度在1200处指示；将为弯曲的玻璃的部分的温度在1202处指 示；对应于玻璃的平坦部分的模具的部分的温度在1204处指示。对应于模具的弯曲部分的 模具的部分的温度类似于904。
[0159] 在时间T1和T2之间，玻璃在辐射环境中被加热至成形温度，该环境可由在加热模 式下操作的一个或多个HT模块提供。优选地，成形温度在玻璃的退火点和软化点之间。模 具与玻璃一起被加热，因为玻璃在该时间期间在模具上。
[0160] 在时间T2,玻璃处于成形温度。在时间T2和T3之间，在玻璃处于辐射环境中时， 使用力将玻璃适形于模具。该力通过在玻璃和模具之间施加真空来产生。在该阶段的辐射 源通常远热于模具温度，以便在成形操作期间使玻璃保持尽可能地软。模具温度通常保持 在高于玻璃的粘弹性转变区约50°C至70°C的温度。当在辐射环境中时，玻璃将保持在辐射 温度和模具温度之间的中间温度并且远高于弹性转变温度。这将允许在玻璃保持适形于模 具的同时释放由成形在玻璃中产生的弯曲应力。关键在于通过使玻璃温度保持远高于退火 点而释放因成形导致的大部分机械应力。热梯度在此时不重要，因为玻璃是软的，并且因热 梯度导致的应力将迅速释放。
[0161] 在时间T3和T4之间，通过力将玻璃抵持于模具。该保持力通过在玻璃和模具之间 施加真空来产生。通常，在成形力和保持力的施加之间应存在连续性，但保持力可以相比成 形力减小。在玻璃和模具之间继续保持真空的同时，接着使玻璃温度匹配模具温度的温度 并且通过将玻璃和模具转位到符合模具温度的辐射环境中而使玻璃温度变得尽可能均匀。 理想地，模具温度将保持在退火点以上（例如，高出30°C-50°C)，以允许进一步释放残余 的玻璃弯曲应力。在时间T4,模具温度、玻璃温度和辐射环境温度基本上相等且始终均匀。 玻璃中的热梯度应尽可能接近零。
[0162] 紧接在时间T4之后，从玻璃和模具之间释放真空，即使玻璃仍然在名义上为粘弹 性的。玻璃上唯一剩下的力将为重力，即，玻璃本身的重量。该力小于使玻璃成形所施加的 力的0. 1 %。给定较低的施加力和极高的玻璃粘度，任何额外的垂度或物理松弛将极慢，大 约几分钟。
[0163] 在真空释放之后，玻璃被冷却至纯弹性区。这种冷却应非常迅速地发生，大约2分 钟或以下，以使得在冷却期间由热梯度产生的任何翘曲将没时间通过松垂而释放。当玻璃 达到均匀的室温时，其将恢复由模具确定的形状。在这种快速冷却期间产生的热梯度相对 不重要，只要它们不产生对于在所分配的时间内显著粘性松弛来说足够高的应力。
[0164] 虽然已使用有限数量的实施例描述了本发明，但是得益于本公开的本领域的技术 人员将认识到可以构思出不偏离如本文所公开的本发明的范围的其它实施例。因此，本发 明的范围应该仅由所附权利要求限制。
【主权项】
1. 一种制造玻璃制品的方法，包括： 将二维（2D)玻璃板放置在具有模具表面的模具上，所述模具表面具有三维（3D)形 状； 将所述2D玻璃板和模具放置在辐射环境中并且将所述2D玻璃板加热至在所述玻璃的 退火点和软化点之间的第一温度； 当在所述辐射环境中时，通过力使所述2D玻璃板适形于所述模具表面以形成3D玻璃 制品； 在使所述3D玻璃制品和模具达到第二温度的同时通过力将所述3D玻璃制品抵持于所 述模具表面； 释放将所述3D玻璃制品抵持于所述模具表面的力；以及 将所述3D玻璃制品迅速冷却至低于所述玻璃的应变点的第三温度。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在使所述2D玻璃板适形于所述模具表面 中使用的力大于在将所述3D玻璃制品抵持于所述模具表面中使用的力。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述模具表面和所述2D玻璃板或3D玻 璃制品之间施加真空以产生适形力和保持力中的每一个。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括调整至少一个过程参数以控制所 述3D玻璃制品的形状。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，调整至少一个过程参数包括在释放将所 述3D玻璃制品抵持于所述模具的力的同时调整所述模具的温度。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，调整所述模具的所述温度包括冷却所述 模具。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，调整所述模具的所述温度还包括确定限 定所述3D玻璃制品的形状的特性的一组形状尺度。8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，调整所述模具的所述温度还包括基于此 前由所述模具制备的3D玻璃制品的至少一个形状尺度的精度来确定从所述模具除去的热 量的量。9. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述冷却包括使冷却流体循环通过冷却 板，并且确定要除去的热量的量包括确定所述冷却流体被供应至所述冷却板的流量。10. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述辐射环境中加热所述2D玻璃板包 括使用辐射发射体来发射由所述2D玻璃板吸收的辐射。11. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述辐射环境中加热所述2D玻璃板期 间，所述辐射发射体从至少一个辐射加热器吸收辐射。12. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使所述3D玻璃制品和模具达到所述第二 温度包括使用辐射发射体从所述3D玻璃制品吸收热量。13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括在所述辐射发射体从所述3D玻 璃制品吸收热量的同时从所述福射发射体除去热量。14. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括在所述辐射发射体从所述3D玻 璃制品吸收热量的同时选择性地递送热量至所述辐射发射体，以将所述辐射发射体保持在 所述第二温度。15. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括在将所述2D玻璃板放置在所述模 具上之前单独地预热所述2D玻璃板和模具。16. -种热交换器设备，包括： 主体，所述主体包括由褶皱状环形壁分开的第一流动通槽和第二流动通槽，所述褶皱 状环形壁被构造成使得流体能在所述褶皱状环形壁上从所述第一流动通槽行进至所述第 二流动通槽， 所述主体还包括至少两个流动通槽口：第一流动通槽口和第二流动通槽口，流体能通 过所述第一流动通槽口供应至所述第一流动通槽，并且流体能通过所述第二流动通槽口从 所述第二流动通槽排放， 所述主体还包括与所述第一和第二流动通槽分离的流分布通槽，所述流分布通槽与所 述第一流动通槽连通且被构造成将流体分布到沿所述第一流动通槽的多个点。17. -种用于测量制品的形状的设备，包括： 测量表面； 多个支撑件，所述多个支撑件布置在所述测量表面上以用于稳定地支撑所述制品； 至少一个对齐导向器，所述至少一个对齐导向器邻近所述测量表面且充当用于将所述 制品放置在所述支撑件上的参考基准；以及 至少一个位移规，所述至少一个位移规用于在所述制品布置在所述支撑件上时测量所 述制品上的点的位移。
【专利摘要】本发明涉及制造玻璃制品的方法、热交换器设备及用于测量制品的形状的设备。该制造玻璃制品的方法包括：将二维(2D)玻璃板放置在具有模具表面的模具上，所述模具表面具有三维(3D)形状；将所述2D玻璃板和模具放置在辐射环境中并且将所述2D玻璃板加热至在所述玻璃的退火点和软化点之间的第一温度；当在所述辐射环境中时，通过力使所述2D玻璃板适形于所述模具表面以形成3D玻璃制品；在使所述3D玻璃制品和模具达到第二温度的同时通过力将所述3D玻璃制品抵持于所述模具表面；释放将所述3D玻璃制品抵持于所述模具表面的力；以及将所述3D玻璃制品迅速冷却至低于所述玻璃的应变点的第三温度。
【IPC分类】C03B23/02, G01B11/24, F28D9/00, F28F3/04
【公开号】CN105330136
【申请号】CN201510885211
【发明人】D·P·贝利, J·H·布伦南, M·J·小达利, S·W·德明, K·艾赫曼, K·R·盖洛, D·J·库恩, B·C·希恩, L·乌克兰采克, K·L·沃森, Y·尤尔科夫斯基
【申请人】康宁股份有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2012年5月25日
【公告号】CN103732548A, EP2714601A2, EP2724992A1, EP2724992B1, US8701443, US8783066, US20120297828, US20130098110, US20140299300, WO2012166574A2, WO2012166574A3