专利名称：用于玻璃板举升和成型的可变压力的气体喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到用于玻璃板加热并加压弯曲的炉。
在汽车的档风玻璃、侧窗、后窗及各种建筑结构中大量使用着弧面玻璃。为了提高玻璃的机械强度，这种弧面玻璃还经常进行淬火处理。在美国，汽车的侧窗和后窗采用的是淬火的弧面玻璃，而汽车的档风玻璃是用由聚乙烯醇缩丁醛粘接一起的退过火的弧面玻璃。在其它国家，淬火的弧面玻璃不仅用作为汽车的侧窗和后窗，而且用作为汽车的档风玻璃。
玻璃板的加压弯曲通常是将加热后的玻璃板放在一个模具上或两个弧面相对的模具之间加压的，使加热的玻璃板弯曲成同模具一样的形状。在美国专利4661141中公开了一种玻璃板加压弯曲系统，它包括一个水平的传送带，玻璃板在传送带上水平传送的同时进行加热，该系统还有一个上模，该上模位于弯曲装置的传送带上方，其下表面为弧形。当玻璃板被送到弯曲装置时，在上模处的真空抽吸和/或从传送带下面向上流过的气流就在加热的玻璃板上产生气体压力差，使玻璃板举离传送带，对着上模的下表面，最好此时能形成一些或全部与上模表面形状相同的所需的弯曲。下模上有一个相应弧面的上表面，它通常安装成可移动到上模的正下方，随即向上运动，使加热的玻璃板在上下模之间加压弯曲。然后，传送模在上模下方向水平移动，并接住加压弯曲的玻璃板，将其送至下一工步。该传送模通常为环形的，并将加压弯曲的玻璃板传送至进行淬火处理工步。这种类型的加压弯曲系统可与气炉或导辊型的传送带联合使用。
上述系统通常采用图8所示的气体喷射系统，它能在玻璃板下侧提供正的气体压力，将玻璃板从传送带上举起，并把它吹送到上成型模。控制信号打开“冷阀”电磁阀，该阀向炉内的热交换器(未示)提供加压空气。该加压空气的压力值由调压器设定。加热的加压空气由打开的“热阀”电磁阀送到举升的喷嘴中，这样，玻璃板就从传送辊上举起，并把它吹送到上成型模。
只要为该系统预先设定一个或多个加压空气的压力值，就能对举升的喷射力进行有限的控制。然而，由于举升喷射只能通过热阀或冷阀的开和关加以控制，所以该系统也只能在一个预定的压力下工作。为了在该系统成型工序中得到不同弯曲形状的玻璃板所需的不同举升力，就得在开始工作时，调整调压器。
上述系统的另一个问题是，由于冷阀先于热阀打开，因此会在热交换器内的加压气体中产生明显的超高压，这样，在打开热阀举升玻璃板时，加压气体的初始喷射力就会高于所需的力，从而导致模上的保护层损坏或使玻璃板被破裂。
还有，如果在玻璃板加压弯曲的不同阶段需要不同的举升力，就要安装第二旁通阀调压器和旁通冷阀。依此类推，在加工过程中，对于每一个不同的举升力，就得有一个相应的附加旁通调压阀和旁通冷阀(如图8虚线所示)。
本发明的目的是提供一种可变压力的气体喷射系统，它从水平传送带上接住加热的玻璃板，并立即准确而快速地改变热玻璃板下侧的气体压力，把玻璃板从传送带上快速又轻轻地吹送到上成型模上。
本发明的另一目的提供是一种可变压力的气体喷射系统，该系统能提供其压力高于将玻璃板举升到成型模上的压力的可变控制的气体，以有助于热玻璃板在模的特定部位成型。
本发明的又一个目的是提供一种可变压力的气体喷射系统，该系统能将低于举升力的预定压力在玻璃板落在传送的环形输送环上时传给玻璃板，以减少能使成型好的玻璃板产生凹陷的重力影响。
此外，本发明还旨在提供一种几乎无需保养的结构简单的喷嘴。
为了实现上述目的，本发明的可变压力的气体喷射系统包括有一个能向接收到的信号转换成相应压力信号的电-压力转换器并产生与所选定压力相对应的电信号的控制器;一个遥控的气体流量调节器，该调节器接收转换器输出的小流量的加压气体，并经系统以相应压力的大流量气体送到一组气体喷射器中，该气体喷射器为一陈列式喷嘴，各喷嘴将加压气体对向热玻璃板的下表面，使玻璃板从传送带举升到上模的下表面。
在控制器中，最好有一计算机，该计算机包括一微处理机和一能容纳预定压力和预定加工时间间隔的存储器，预定压力和加工时间一起构成一个压力变化分布图，该压力变化分布适于将热玻璃板从传送带轻轻举升与上模接触、使玻璃板在上模上成型，并接着为成型的玻璃板在环形传送环上提供支撑，以减少导致成型的玻璃板在从弯曲装置送出过程中出现偏离理想形状的凹陷的重力影响。
本发明的最佳实施例中，包括一热交器和一“热阀”，它们分别配置在调节器的下游和气体喷射器的上游，以预热加压气体。热阀是由控制器在预定的时刻自动地开放或关阀的，它能在整个玻璃板弯曲过程中快速地建立连续变化的预定气体喷射力。
本发明的最佳实施例中，包括多个相互独立设置的陈列式气体喷射喷嘴，对玻璃板表面的个别部位施加压力。在玻璃板弯曲过程中，计算机对每个陈列式气体喷射喷嘴根据特定的压力-时间分布进行独立控制。每个喷嘴均为截锥形，远端向内收缩，有一个贯穿喷嘴的圆柱孔，使加压气体能从气源朝远端流动。加压气源通过圆柱孔联通并从远端向外，以提供一主气流。在靠近喷嘴截锥表面，热空气渗入到主气流中，以引入一附加气流。这种气体喷射泵的方位使之由所喷出的混合热气体流是直接对着传送带，以便在传送的玻璃板上产生强制的对流加热。
本发明的热玻璃板加工装置采用的加压气源是配置在加热腔室的外部，供给的这种加压气体在5至35psi范围内。
在本发明的一个实施例中，热玻璃板加工装置包括一个成型工步，在该工步中，包括有一个安装在导辊式传送带上方的成型模，玻璃板下的主气流将热玻璃举升成型，这一作用将玻璃板冲击成同成型模一样的形状、在举升过程中，因喷嘴的截锥形状而引入的附加气流减少了主气流的迷向效果。
在气体喷射泵的最佳实施例中，圆柱孔的直径通常为1/8～1/4英寸，喷嘴的长度至少为孔径的10倍。其进口端有一与圆柱孔成20～35度夹角的倒角槽，该槽可以使从气源流入喷嘴孔中的气流不产生涡流。
陈列式气体喷射泵沿传送方向彼此横向隔开配置的效果是最好的，它可以使每个传送的玻璃板在整个宽度上能均匀地加热，在公开的炉实施例中，配置有上下陈列式气体喷射泵，上陈列式气体喷射泵配置在导辊传送带的上方，通过向下的气流对传送的玻璃板的上表面进行强制的对流加热。
上陈列式喷嘴配置在传送带的下方，通过向上的气流将传送的玻璃板举起，公开的每个陈列，有一个管架，其上安装着气体喷射泵，该喷射泵位于加热腔室内的传送带上方或下方，各管架将来自配置在加热腔室外部气源的压缩气体供给喷射泵。每个管架配置的调节机构能使其垂直调节，并使借此安装的气体喷射泵相对于传送带适当定位。
炉内最好有多个气体喷射泵，它们在加热腔室内相对传送方向呈横向和纵向彼此隔开。这种陈列式气体喷射泵是配置在传送带的下方，可以将传送的玻璃板从传送带上向上举升到安装在导辊传送带上方的成型模处，在玻璃板上冲压出所需的形状，随着主气流向上举起玻璃板时，玻璃板的底面由强制的对流加热和传送导辊的辐射加热。在对有凸形的成形表面弯曲过程中，气体喷射泵容易使玻璃板的底面伸展。通过主气流和喷嘴截锥形状的组合作用引入的附加气流减少了主气流和迷向效果。
本发明的目的、特征和效果可以从以下结合附图对最佳实施例的描述中得到清楚地了解。
图1是本发明的玻璃板处理系统的纵向侧视示意图。该系统中包括一水平导辊传送炉和一兼有用于玻璃板举升和成型的可变压力的气体喷射系统的弯曲装置。
图2是可变压力的气体喷射系统的示意图。
图3是图1所示玻璃板加工系统中弯曲装置的纵向视图示意图。
图4是图1的举升机构中所用的陈列式气体喷射喷嘴。
图5和图6说明了本发明实施例中所使用的气体喷射喷嘴。
图7是按本发明所述方法将玻璃板成型的典型的时间-压力分布图。
图8是现有气体喷射系统的示意图。
参见图1，本发明的可变压力的气体喷射系统，最好是装在一个玻璃板弯曲炉10中，该弯曲炉10中有一个能提供加热环境用以加热玻璃的加热腔室12。传送带16具有水平方向延伸的导辊18，使玻璃板在加热腔室12内传输，并随之加热到一预定温度，以便能在加压弯曲装置进行加工。传送带16的导辊18最好是靠摩擦带动的。
加压弯曲装置14包括一个装在传送带16之上的上模20，该模具有一个弧形的下表面，在图4中用弧面22表示。弯曲炉10最好还有一个带弧形上表面的下模(图中未示)，该下模被安装成能通过操作水平移动到上模20的下面，这样玻璃板即可在上模20和下模之间弯曲成型。弯曲炉10最好还包括一个传送模(图中未示)，该模具有一个与弯曲的玻璃板形状相应的弧面，它可以在抬起的模上20和传送带16之间定位，以便接住弯好的玻璃板，并将其送至其后的加工装置中，如淬火等。
在图2中，本发明的可变压力的气体喷射系统30包括一个控制器32，该控制器能根据系统内预定的气体压力给出相应的电信号;一个与控制器输出端相联的电-压力转换器34，该转换器34接收控制器输出的电信号，由此产生一个与该电信号相应的气体压力;一个遥控的气体压力调节器36，该调节器的一个输入端接收来自转换器34的压力气体，该调节器的输出输出相应的加压气体，输出的该加压气体是以随从转换器34经系统的导管38到弯曲炉10的弯曲装置中各气体喷嘴42(图5中看得最好清楚)上测得的气体压力为函数变化的。
本发明的系统30最好还包括一个通常为长管型60的热交换器46，该长管放在加热腔室12中，其长度应足以能在气体吹送到弯曲装置14中的玻璃板以前，将其加热到一预定温度。
本发明的系统30最好还有一个位于热交换器46下游，且相对靠近弯曲装置14中的喷嘴42的热阀40，该热阀是由控制器32输出的开/关信号控制的，在玻璃板弯曲中，它能迅速地将加压气体送至气体喷射器42中。加压气源44配置在加热腔室12的外面，并与转换器34和遥控的调节器36相联。
在最佳实施例中，系统30的控制器32是一计算机，它包括一微处理机和一可以存储与不同的预定压力、加工时间和其它与玻璃板弯曲过程有关各量相对应的一系列变量的存储器。微处理机最好用摩托罗拉(Motorola)6809型。在本实施例中，用以实施现计算机控制的微处理机和其它硬件可选用编程的MIKUL6809-4单片微机，该微机由俄亥俄州Normood的TL工业公司生产。MIKUL6809-4包括一个摩托罗拉6809型的微处理机，一个串联的RS-232-C接口，四个并联的输入/输出端，一个实时计时器，一个内存达4K比特的静态随机存储器(RAM)，一个内存达32K的可编程只读存储器(EPROM)和一个数模转换器。
微处理机最好适于编程，以监测玻璃板弯曲过程中不同的选择条件，并根据监测的条件输出信号，被监测的条件根据在玻璃板弯曲和从弯曲装置14送出过程中的预定时间内所设定的压力值改变送至喷嘴42的气体压力。
电-压力信号转换器34最好能根据其第一输入端45通过该转换器接收的0～10伏的电信号，产生从0变到100磅/英寸2(psi)小流量的气动压力。其中一种可供选择的电-压力信号转换器是由美国科罗多州Littleton的Norgren公司生产的。遥控调节器36最好用Norgren公司制造的。该调节器36是接在其输入口的，以接收来自转换器34的气体压力输出。调节器36根据在其输入口感应到的0～100psi的压力，产生相应于通过其输出端供给喷嘴42流动速率明显增大了的压力。
例如在本实例中，电-压力转换器34可以输送0.1标准立方英尺/分钟(SCFM)输出50psi的气体，而遥控调节器36因此产生压力为50psi和流动速率超过100SCFM的气体。为了提高精确度，调节器36最好还有一个反馈量，从Norgren公司也可以得到这类产品。
在本实施例中，加压气体是经由直径为1.5英寸的炉管送出的。
参见附图3和4，气体喷射器42最好为陈列式气体喷嘴24。其设置与所加热的玻璃板形状相对应。在这种布置中，陈列104的安装要使得喷嘴24的远端一般位于在水平导辊18上玻璃板传送平面之下3～5英寸的范围内。一般情况下，喷嘴24最好相互间有1～3英寸的水平间隔，更好的间隔为2英寸。
在图5和6中，每个喷嘴24都是大体上为截锥形，远端向内收缩，且有一个贯穿于整个喷嘴的圆柱孔，使加压气体从气源朝远端。并从远端向外流动，以提供主气流。在靠近喷嘴24的截锥表面上，该主气流里加入了热空气，从而引入附加气流。喷嘴24的长度最好至少为圆柱孔径的10倍，圆柱孔26的直径通常为1/8～1/4英寸，最好为3/16英寸。喷嘴24的进口端29的倒角槽28通常是圆柱孔26的20～30度，以使气源27流入孔内的加压气体无旋流过渡。倒角槽28最好为27度。
依照所需的特殊形状，可设置多个陈列式喷嘴，以在弯曲过程中，使玻璃板下表面上施加有举升和成型用的气体压力。再参见图4，陈列104和106设计成分别能使玻璃板的前后翅曲部分施加有举升和成型用的气体压力。陈列108的设计使之气体压力一般都作用于玻璃板的中央，而陈列110的结构则是用来在将玻璃板从传送带上举升时提供所需压力的附加喷嘴。另外，还可以在某些特殊形状表面的边界处设置其它一些附加的陈列喷嘴(图中未示)。例如，要在一个复杂的表面上(如图中虚线112所示)形成一个反向的界面即可采用此办法。
参见图7，计算机控制器32上带有改变各喷嘴列陈104～110气体压力分布的程序。根据不同的加工时间间隔和压力值而变化的一组数据可以由系统的运算器在弯曲弯炉10的开始时就预先设定。装在导辊20传送带上方的成型模102，接住由导辊传送带下方的气体喷射泵42陈列104的主气流举起的热玻璃。其中，由截锥形的喷嘴24引入附加气流用来减少主气流对玻璃板的迷向效果。
在图7中，玻璃板已由主气流举升到成型模102上，由喷嘴24的截锥形状引入的附加气流降低了主气流的迷向效果。这样，除了在气流通过导管将其供给喷嘴外，在炉内使用此类喷嘴时，也需要向主气流中加入未经预热的加压气体。在该炉中，附加气体是由炉内的电加热或其它类型的加热器加热的。
在最佳实施例中，每个预先选定的时间间隔是由计算机根据测出的玻璃板弯曲加工中的各相应参量计算而得的。例如，E1是遥控调节器36使供气管38承压的时间，该量是由计算机通过输入电-压力转换器34的信号控制的，并且可根据计算机接收到的被加热玻璃板已到达弯曲装置14前的一个预定位置信号启动。同样，E2表示在上模22上抽真空的开始时间。E3表示将热阀40开启。E4表示下模(图中未示)开始移动到上模22下端处。E5表示上模和下模被垂直致动，使玻璃板压在其中。E6表示由计算机32的信号将热阀46关闭的时间。E7表示模22开始将玻璃板落到传送环上，以完成玻璃板的加压弯曲。
预编程的时间-压力分布是由位置传感器送到计算机中表示玻璃板已到达传送带20上的弯曲装置14中的信号开始的，即图7中的E2。应该注意的是，当玻璃板在传送带上位于弯曲加工开始位置处，计算机已发出指令，使热交换器的管路中充入正常压力(5psi)的气体，由时间压力分布图E1和E2间的正压力线表示。
第一条时间压力线是举升喷嘴陈列110的时间压力线，在1秒钟的缓举间时(SC7)内产生40psi的举升喷嘴缓举压力，然后产生40psi的最大举升喷嘴压力(LPF)，直到从下模开始加压(E5)8秒后所设的举升时间开始时(PJT)，最后热阀40在1.5秒的热阀关闭延迟时间(HJD)内关闭。
参见中心喷嘴108的时间压力线，在1秒钟的中心喷嘴缓举时间(SLT)内产生34psi的中心喷嘴举升压力(LCS)，然后产生49psi的中心喷嘴最大压力(LCF)，直到产生了中心降压时间(CJRT)信号2秒时，这2秒是从下模被移动到上模下方的E4时刻起算的。在预弯曲减少喷射延迟0.1秒后，中心喷嘴在4秒内的预弯曲减少时间(CBT)内产生17psi的中心喷嘴预弯曲低压(LCC)。这一压力可防止弯曲好的玻璃板在传送到下一加工装置中产生凹陷现象。
参见上游边喷嘴陈列106的时间压力线，在6秒钟的上游边喷嘴缓举时间(USLT)内产生28psi的上游边喷嘴缓升压力(LUS)，然后产生38psi的上游边喷嘴最大压力(LUF)，直到上游边喷嘴打开时间(UJT)，该时间是下模开始压紧的E5时刻后6秒。
参见下游边喷射喷嘴陈列104时间压力线，在6秒钟的下游边喷嘴缓升时间(DSLT)内，产生23psi的下游边喷嘴缓升压力(LDS)，然后产生36psi的下游边喷嘴最大压力(LDF)，直到下游边喷嘴打开时间(DJT)，该时间是下模开始压紧的E5时刻后6秒。
下面参见反向弯曲喷嘴(图中未示)的时间压力线，反向弯曲喷嘴可以设在玻璃板表面需反向弯曲表面的下部，如图4中虚线112所示的区域。在1秒的反向喷嘴缓升压力(LIS)内产生37psi的反向喷嘴缓升压力(LIS)，然后产生37psi的最大喷嘴压力。应该注意的是，上述特例中的反向喷嘴缓升压力(LIS)和反向喷嘴最大压力(LIF)中的一个或两个的压力值，均可根据该部分的形状依程序进行变化。反向最大喷射压力一直持续到中心喷射减少时刻(CJRT)，即下模开始移动到上模下的时间E4后2秒。在0.1秒的预弯曲减少延迟时间(CBD)后，便向喷嘴在预定时间间隔的预弯曲减少时间(CBT)内产生反向喷射弯曲低压(LIC)，预弯曲减少延迟时间是从上模22使弯曲后的玻璃落下的时刻E7起算。
本领域的技术人员能够明白，根据不同的弯曲过程的形状所需要的预定时间间隔，需要有不同的预定压力值。
虽然上面详细描述了实施本发明的最佳方式，但熟知与本发明相关领域的技术人员能够理解，本发明可以按照权利要求所述各种不同的设计实施本发明。
权利要求
1.一个玻璃板加压弯曲系统，它包括一个含有用于加热玻璃板的加热腔室的炉，一个大致在水平方向运送玻璃板的传送带，一个配量在传送带上方、具有弧形下表面的上成型模，一个用向上冲击的气流将玻璃板从传送带举升到成型模处的可变压力的气体喷射系统，其中所述的可变压力的气体喷射系统包括有一个第一输出端的控制装置，其输出端输出与预定的压力相对应的电信号；一个转换器，它有与控制装置的第一输出端相联的第一输入端，接收控制装置输出的电信号，该转换器还有与加压气源相联的第二输入端和第二输出端，用以提供其压力随第一输入端接收的电信号相应变化的加压气体；一个气体流量调节器，它包括与转换器相联、用于接收来自第二输出端传出的加压气体的第一输入端，一个与加压气体源相联的第二输入端，一个用以提供加压气体的第二输出端，该加压气体的压力是随第一输入端接收的电信号值变化的；和与气体流量稠节器相联的气体喷射装置，它直接将气体流量调节器输出的加压气体喷向玻璃板的下表面。
2.权利要求1所述的可变压力的气体喷射系统，其中的控制装置包括一台计算机，该计算机有用于存储与预定的压力变化相应数据的存储器;和逻辑运算装置，该逻辑运算装置可以对玻璃板加压弯曲系统中所选择的操作条件进行监测，在所述操作条件出现的情况下，根据预定的数据计算所需的压力，并产生与该压力相应的控制信号，然后将信号送到控制装置的第一输出端。
3.权利要求2所述的可变压力的气体喷射系统，其中所述的与预定的变化压力分布相对应的数据中包括多个压力变量和时间变量，每次时间间隔变化都对应着一个压力变量，其中每一个时间变量限定了相应的压力作用的时间间隔。
4.权利要求2所述的可变压力的气体喷射系统，其中的玻璃板弯曲系统包括一个从上模上传送玻璃板的圆环，其中的预定变化的压力分布包括适于在传送圆环上撑住成型的玻璃板的变化的压力值，它可以减少在圆环上传送玻璃板时，由于重作用在成型好的玻璃板表面产生的凹陷。
5.权利要求1所述的可变压力的气体喷射系统，还包括一个位于气体流量调节器下游的置于加热炉内的热交换器。
6.权利要求1所述的可变压力的气体喷射系统，其中控制装置还包括一个用于提供电信号的第二输出端，和一个位于热交换器下游、气体喷射器上游的热阀，该热阀包括与控制装置的第二输出端相联的第一输入端，它根据接收到的来自控制装置的电信号，在玻璃板弯曲加工期间内，迅速打开热阀，释放加压气体于气体喷射器。
7.权利要求1所述的可变压力的气体喷射系统，其中气体喷射器包括陈列喷嘴。
8.权利要求1或7所述的可变压力的气体喷射系统，其中所述的气体喷射装置为用气流对传送带上加热后的玻璃板中冲击的气体喷射泵，加压气源与该气体喷射泵相联，所述的气体喷射泵为一个截锥形的喷嘴，其截锥朝远端向内收缩、中心有一贯穿于整个长度的圆柱孔，使加压气流从气源朝远端、并从远端向外流动，以供给主气流，在靠近喷嘴截锥表面附近处，主气流中加入了热空气，以引入附加气流。
9.权利要求8所述的可变压力的气体喷射系统，其中还包括有陈列式气体喷射泵，它们彼此与传送方向呈纵横隔开。
10.权利要求9所述的可变压力的气体喷射系统，其中陈列式气体喷射泵是装在传送带下方，用主气流将热玻璃板举升到成型模上，附加气流用来减少主气流所产生的迷向效果。
全文摘要
一种使玻璃板举升和成型的变压力的气体喷射系统，包括提供电信号的控制器，电信号相应于电-压力转换器(34)接收相应的压力，遥控的气体流量调节器(36)接受转换器的小流量的加压气体并将相应压力的大流量气体经系统传送到一组气体喷射器(42)，它包括一排列泵或截锥形喷嘴(24)，喷嘴的加压气体对着加热的玻璃板下表面，将传送带上的玻璃板举升到上模(22)的下表面上成型，接着将成型的玻璃板在传送环上撑住，以减少在炉(10)中送出时导致凹陷的重力影响。
文档编号C03B23/035GK1057445SQ91101150
公开日1992年1月1日 申请日期1991年2月6日 优先权日1990年2月6日
发明者本·M·巴莱斯特拉, 乔治里·A·理茨 申请人:玻璃技术公司