专利名称：连续气体填充工艺和用于制造绝缘玻璃单元的设备的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及绝缘玻璃单元(insulating glass unit)的制造,并且更具体地涉及用于以绝缘气体(insulating gas)来填充绝缘玻璃单元的方法和设备。
背景技术：
随着窗户制造商不断改善其产品的热性能以便实现较高的效率和节能，发展方向是以比空气重的惰性气体来替换绝缘玻璃(IG)单元内侧的空气，惰性气体包含但不限于氩(Ar)、氪(Kr)或它们的融合物(blend)。由于氩和氪两者都具有高于空气的密度，故它们用作为增大IG单元的绝缘值的绝缘气体。空气具有大约1.29克/升(OSTP)的密度。相反，氩具有大约1.78克/升(OSTP)的密度，并且目前具有在$0.02每升范围内的成本，而氪具有大约3.74克/升(OSTP)的密度，并且目前具有在$1.00每升范围内的成本。尽管氩和氪两者都将改善IG单元的热性能，但氩通常在较宽的空气空间(1/2”至5/8”)中使用以达到其最大效率，而氪通常在较窄的空气空间(1/4”至3/8”)中使用。由于这两种绝缘气体(氩和氪)都比空气重，当绝缘气体从IG单元的底部填充IG单元时，绝缘气体将较轻的空气气体推动至IG单元的顶部并且推出IG单元的封闭的(enclosed)空气空间。在填充工艺中的某一时刻，有一部分靠近IG单元的底部，其大部分(超过90%)比空气气体重(氩、氪或两种气体的混合物)，而有一部分靠近IG单元的顶部，其大部分是空气。在绝缘气体与空气交接(interface with)的地方,存在空气和绝缘气体两者融合的混合物。这种气体融合的混合物由绝缘气体与其替换的空气的对流(convection)和扩散(dissipation)引起。出于此原因，可能需要150%至500%的被注入绝缘气体来使IG单元内的空气体积稀释降到小于余下的10%。90%的填充速率已变成IG制造行业中的通用标准。以绝缘气体(例如,気、氪或它们的组合物)来填充IG单元所需的时间量受到以下影响=(I)IG单元内的空气空间的体积；(2)被注入绝缘气体的流动速率；(3)填充工艺期间的对流(其受到流动速率的影响)；以及(4)填充工艺期间的扩散(其受到这些气体暴露于彼此的时间的影响)。为了便于将绝缘气体注入IG单元的玻璃板(pane)(也称为“玻璃块(Iite) ”)之间的空间中，一个或两个开口或孔可以设置在将两块相邻的玻璃板分离的间隔件(spacer)中。对于具有带单孔的间隔件的IG单元，孔位于IG单元的转角处或IG单元的转角附近。为了将绝缘气体注入玻璃板之间的空间中，IG单元通常以垂直方向定位，其中孔定位在IG单元的最高位置处或IG单元的最高位置附近。现有的“单孔”气体填充工艺可采用若干不同的形式，包含但不限于:(I)真空填充、(2)快速填充，以及(3)缓慢填充(单孔)工艺，这是现在将要描述的。真空填充:当整个IG单元(或许多(multiple) IG单元)插入真空室中时，真空填充发生。经过一段时间，大部分空气从玻璃板之间的空间(即“板间(interpane)”空间)抽出(取决于期望的填充速率)，然后由期望的绝缘气体进行替换。尽管该方法是可靠的，但执行起来花费昂贵。在这方面，真空室具有固定尺寸，并因此需要许多真空室来适应不同尺寸的IG单元。如果真空室对于IG单元来说过大,就会损耗(waste)比例较高的绝缘气体，因为其填充了在真空室内侧但是在IG单元外侧的空间。用来使真空室运行的能量成本(energy cost)也很高。出于若干上述原因,真空填充方法对于在实时(just-1n-time,JIT)制造环境中制造定制(custom)尺寸的IG单元或者制造标准尺寸的IG单元是不实用的。快速填充:为了使填充时间减至最少(导致劳动力(labor)成本降低，以及生产力(capacity)提高)，快速填充机器使用探针(probe),探针插入IG单元中并且以较高速率(例如，6至10升每分钟)从探针的第一部分注入气体，同时在探针的第二部分处以与注入速率基本上相同的速率抽吸出排出气体。这种快速填充工艺不但引起对流，而且促进对流。由于气体被混合，经抽吸的排出气体经过氧传感器，氧传感器监测其中的氧浓度。由于氧大约是空气的1/5(20.9%)，故快速填充机器能够设定成当经抽吸的排出气体的氧浓度达到预定目标浓度时(例如，大致0.9%的氧，以在IG单元内达到90%的绝缘气体)停止注入气体。快速填充工艺的优点在于其降低劳动力成本、提高生产力，并且适用于在实时(JIT)制造环境中制造定制尺寸的IG单元以及制造标准尺寸的IG单元两者。快速填充工艺的严重缺点在于其损耗了大量的绝缘气体(即，200%至500%)。对于注入相对昂贵的氪气来说，这种绝缘气体的损耗使得快速填充工艺不切实际。缓慢填充(单孔):缓慢填充(单孔)工艺涉及穿过IG单元的顶部处的孔插入探针或管，其中管延伸至IG单元的最低部分。如果以缓慢的速率注入绝缘气体，则使对流减至最少，从而减少了被损耗的绝缘气体的量。这在使用相对昂贵的绝缘气体(诸如氪等)的情况下是有益的。缓慢填充(单孔)工艺的优点在于减少了绝缘气体损失(通常在3升每分钟的注入速率时为70%，而在I升每分钟的注入速率时小于35%)。缓慢填充(单孔)工艺的缺点在于由于延长了填充时间劳动力成本较高、资金成本较高，并且极大地降低了生产力。为了填充具有带两个孔或开口的间隔件的IG单元，IG单元通常以垂直方向定位，其中第一孔位于IG单元顶部的邻近处，而第二孔位于IG单元底部的邻近处。现有的“双孔”气体填充工艺可采用若干不同形式，包含但不限于下文描述的方法I和方法2。方法1:第一探针插入IG单元的底部孔中用于注入绝缘气体。如上文所讨论的，氩和氪两者都比空气重，且因此这些气体注入IG单元的底部中使得这些气体与其替换的空气的对流减至最少。绝缘气体的注入速率能够增大从而使时间减至最少，或者减小从而使损耗减至最少。第二探针插入IG单元的顶部孔中以便从IG单元抽吸排出气体。当经抽吸的排出气体的氧浓度达到目标浓度时，停止绝缘气体的注入。方法2:在该方法中，仅使用一个探针。该探针插入IG单元的底部孔中。由于绝缘气体比空气重，它将通过可预测的对流和扩散以不同的流动速率来置换空气。这种工艺使用计时器，计时器基于流动速率、对流、扩散和可预测的损耗而设置。当氩为绝缘气体时，由于意外溢出的代价不高，这种方法是适合的。然而，当使用昂贵的绝缘气体(诸如氪等)时，这种方法需要一种在昂贵的绝缘气体的损耗与将IG单元填充至规定的最低水平的需求之间的平衡。本发明提供了用于以绝缘气体来填充绝缘玻璃单元的方法和设备，其克服了现有技术的缺陷并且提供了附加的优点。
发明内容
依照本发明，提供了用于以至少一种绝缘气体来填充一个或多个绝缘玻璃单元的方法，每一个所述绝缘玻璃单元均具有由间隔件分离的相邻玻璃板所限定的至少一个板间空间，所述方法包括:将相应的气体填充管插入一个或多个绝缘玻璃单元的每一个所述板间空间中；向控制单元提供气体填充数据用于确定所述(多种)绝缘气体的量以便填充所述一个或多个绝缘玻璃单元的每一个板间空间；以及使用所述控制单元来控制(多种)绝缘气体至气体填充管的流动，其中(多种)绝缘气体的所述流动由所述控制单元来控制以便根据所述气体填充数据提供所述(多种)绝缘气体的量；根据所述气体填充数据在每一个所述板间空间填充有(多种)绝缘气体之后，从每一个所述板间空间移除相应的气体填充管；以及密封所述一个或多个绝缘玻璃单元的每一个所述板间空间。依照本发明的另一个方面，提供了用于以至少一种绝缘气体来填充一个或多个绝缘玻璃单元的设备，每一个所述绝缘玻璃单元具有由间隔件分离的相邻玻璃板所限定的至少一个板间空间，所述设备包括:保持架，其具有用于保持相应的绝缘玻璃单元的多个保持位置；一个或多个绝缘气体源；多个气体填充管，其与所述一个或多个绝缘气体源能流体地连接(f luidly connected),—个或多个气体填充管与每一个保持位置相关联；以及控制单元，其设定为将(多种)绝缘气体的量供送给多个气体填充管，以填充绝缘玻璃单元的每一个板间空间，所述控制单元使用气体填充数据来确定(多种)绝缘气体的量，以填充绝缘玻璃单元的每一个板间空间。本发明的优点在于提供了用于以气体来填充绝缘玻璃单元的方法和设备，其改善了绝缘玻璃单元制造工艺的效率。本发明的另一个优点在于提供了用于填充绝缘玻璃单元的方法和设备，其允许减少了绝缘气体的损耗，从而降低了制造绝缘玻璃单元的成本。本发明的又一个优点在于提供了用于填充绝缘玻璃单元的方法和设备，其通过提供与IG生产结合的连续工艺流程减少了制造绝缘玻璃单元所需的总时间。本发明的又一个优点在于提供了用于填充绝缘玻璃单元的方法和设备，其允许减少了以绝缘气体来填充绝缘玻璃单元所需的劳动力。本发明的又一个优点在于提供了用于填充绝缘玻璃单元的方法和设备，其允许提高了气体填充工艺的自动化和生产力。本发明的又一个优点在于提供了用于填充绝缘玻璃单元的方法和设备，其允许改善了气体填充工艺的监测和检验。本发明的又一个优点在于提供了用于填充绝缘玻璃单元的方法和设备，其允许有效地利用了制造绝缘玻璃单元所需的空间。本发明的再又一个优点在于提供了用于填充绝缘玻璃单元的方法和设备，其允许绝缘玻璃单元的许多空气空间同时填充。本发明的再又一个优点在于提供了用于填充绝缘玻璃单元的方法和设备，其适用于手动制造工艺和自动制造工艺两者。这些及其它优点从与附图和所附权利要求合起来看的优选实施例的以下描述中将变得显而易见。
本发明可在某些部件中和部件的布置中采用实体形式(physical form),其优选的实施例将在说明书中进行详细描述并且在形成本文部分的附图中进行图示，并且在附图中:
图1为图示了用于制造绝缘玻璃单元的系统的方块 图2为图示了根据本发明的实施例的气体填充和密封站(station)的部件的示意图； 图3为根据本发明的实施例的气体填充和密封站的支撑组件的透视 图4为图3中所示出的支撑组件的前视平面视 图5为图3中所示出的支撑组件的俯视平面视 图6为结合本发明所使用的绝缘玻璃单元的一部分的放大透视图；以及 图7为根据本发明的替换实施例的气体填充和密封站的透视图。
具体实施例方式现在参看制图，其中所示出的仅是出于图示本发明的优选实施例的目的而非出于限制本发明的目的，图1示出了用于制造绝缘玻璃单元(IGU)的系统9。系统9包含但不限于中央计算机10、玻璃切割站12、玻璃清洗站14、间隔件组装站16、加热滚压站18以及气体填充和密封站20。应当理解的是，系统9图示了本领域普通技术人员已知的用于在制造IGU中使用的许多不同的系统中的一个系统。示出系统9仅是出于图解的目的，而不被解释为限制本发明。中央计算机10与位于站12、14、16、18和20处的计算机进行通信(incommunication with)，并且可以包含工厂信息系统，工厂信息系统具有用于组织I⑶生产的调度器(scheduler)。调度器用来排定(schedule) I⑶的制造并且在各种制造阶段中始终监视I⑶。在站12、14、16、18和20中的每一处，计算机监测器或其它显示单元(未示出)示出了包含当前制造的IGU以及在当前IGU之前和之后的若干IGU的生产进度的一部分。中央计算机10经由有线或无线网络与位于站12、14、16、18和20中的一处或多处的计算机进行通信。玻璃切割站12以已知的方式运行以使玻璃的使用最优化，使得每一个玻璃片(sheet)的使用量最大。玻璃切割器单元(未示出)生产用于给定的玻璃片的切割图型(cutting map),并且向中央计算机10提供切割图型或相关的信息。中央计算机10确定来自于玻璃片的切片(Piece)的断裂(breakout)次序，并因此设置I⑶生产的次序。传送系统(未示出)可将切割的玻璃切片(称为玻璃板或玻璃块)输送至玻璃清洗站14。沿传送系统的路线，玻璃板经过识别标记系统(未示出)，诸如用于贴印刷标签或应用激光标记的装置等。识别标记系统以一个或多个单元标识符(identifier)(例如,2D或数据矩阵条形码)来标记每一块玻璃板。单元标识符可提供诸如序列号和/或客户号等信息。结合图像系统(例如，条形码阅读器或扫描器)，玻璃板上的单元标识符允许在整个IG制造工艺期间追踪玻璃板和相关联的I⑶。将清洗过的玻璃板提供给间隔件组装站16。在间隔件组装站16处，两块或三块玻璃板与尺寸适当的间隔件结合，从而分别形成了具有一个或两个板间空间的绝缘玻璃组件。然后，将玻璃组件提供给加热滚压站18，加热滚压站18将玻璃板密封成IGU。对于非对称的三板IGU，两个间隔件具有不同的尺寸，使得中心板与第一板之间的板间空间(例如，1/2英寸至5/8英寸宽)大于中心板与第二板之间的板间空间(例如，1/4英寸至3/8英寸宽)。应当理解的是，如下文所描述的那样，本发明适用于与由两个或更多板(例如，双板、三板和四板)组成的IGU的制造结合使用。图6不出了由第一板102、中心板104和第二板106组成的三板IGU100。第一间隔件103位于第一板102与中心板104之间以限定第一板间空间，而第二间隔件105位于中心板104与第二板106之间以限定第二板间空间。第一和第二间隔件103、105具有相应的孔103a、105a，用于将绝缘气体注入相应的板间空间中，如下文将阐述的那样。单元标识符108在第二板106上示出。传送系统(未示出)可将组装好的IGU输送至气体填充和密封站20，在气体填充和密封站20中IGU的每一个板间空间内的空气均由诸如氩和/或氪等绝缘气体来替换以便改善IGU的热性质。在IGU填充有绝缘气体之后，关闭在间隔件中提供进入板间空间的(多个)孔或(多个)开口，从而密封板间空间。本发明针对用于执行气体填充和密封操作的经改善的方法和设备，并且将在下文中进行详细描述。尽管参照与窗户结合使用的IGU的制造来描述本发明，但可以想到，使用本发明的方法和设备制造的I⑶可与其它类型的门窗系统(fenestration system)(包含但不限于门、天窗等)结合使用。此外，尽管本文中参照氩气和氪气来描述本发明以举例说明本发明的实施例，但认识到的是，本领域普通技术人员已知的其它气体(例如，氙(Xe)和六氟化硫)可在I⑶的制造中替代空气。因此，本发明不限于仅仅与氩气和氪气一起使用，而是可以与适用于与IGU —起使用的其它气体结合使用。现在参看图2，示出了根据本发明的实施例的气体填充和密封站20的示意图。在所图示的实施例中，站20包含工艺填充控制装置(process fill controller) 30、気源46、氪源48、主歧管62、多个气体分配系统(gas distribution system) 70 (单元1-8)和支撑结构或组件110。在所图示的实施例中，氪源48位于常规电子秤38上，电子秤38监测氪源48的重量，并且将重量数据传输至控制装置30。氩源46可以是氩气源或气化以产生氩气的液氩源。在所图示的实施例中，连带有秤38的氪源48、主歧管62和气体分配系统70安装至支撑组件110，如下文将描述的那样。工艺填充控制装置30是与下文描述的站20中的部件进行通信的控制单元。在所图示的实施例中，控制器30还与中央计算机10(例如，经由无线通信线路(link))进行通信。工艺填充控制装置30可以采用常规的可编程逻辑控制装置(PLC)或个人计算机的形式。电源31向控制装置30提供电力。用户界面32允许在站20处的操作人员与控制装置30进行通信。在这方面，用户界面32可包含输入装置(例如，键盘、鼠标或触摸屏)和输出装置(例如，显示监测器)。扫描器34也可以与控制装置30连接以读取标识I⑶、位置和其它数据的编码数据(例如，条形码等)，如下文将详细描述的那样。IS源46和氪源48经由相应的输入导管52和54与主歧管62流体地连接。主歧管62分别通过多个成对的输出导管64a、64b分配IS气和氪气。每一对输出导管64a、64b均与相应的气体分配系统70流体连接。在图2中所示出的实施例中，存在八个(8)独立的气体分配系统70 (单元1-8)。仅详细示出了第一气体分配系统70 (单元I)以便简化本发明的实施例的图解。每一个气体分配系统70均由子歧管72，多个成对阀76a、76b，以及多个成对流动控制单元80a、80b组成。在所图示的实施例中，每一个气体分配系统70均具有三(3)组成对阀76a、76b (标识为阀A-B、C-D和E-F)和三(3)组成对流动控制单元80a、80b (标识为流动控制单元A-B、C-D和E-F)。阀76a和76b经由相应的输出导管74a和74b与子歧管72流体地连接。阀76a、76b由控制装置30控制，以选择是否将氩气或氪气经由输入导管78a、78b供送至流动控制单元80a、80b。阀76a、76b优选为电磁阀。流动控制单元80a经由输入导管78a与阀76a流体地连接。同样地，流动控制单元80b经由输入导管78b与阀76b流体地连接。流动控制单元80a、80b由常规的流动控制阀和流量计组成。流动控制阀根据从控制装置30接收的信号来调节氩气或氪气的流动或压力，并且响应由流量计生成的表示所测量的气体流动的反馈信号。控制装置30将信号传输至流动控制阀以实现期望的气体流动速率(例如，I升/分钟)。相应的填充管90a和90b流体地连接至流动控制单元80a和80b的出口。填充管90a、90b在其远端处分别包含喷嘴92a、92b用于分送气体。应当体会到的是，气体分配系统70的数目可以取决于期望的生产力而变化。同样地，包括每一个气体分配系统70的阀和流动控制单元的数目可取决于期望的生产力而变化。此外，还可以想到在本发明的替换实施例中，可将主歧管62改型成直接连接至阀对76a、76b，从而消除了对子歧管72的需求。在图3至图5中示出的本发明的实施例中，支撑组件110总体上由静止底座112、可旋转的转台底座140、中心组件160和多个保持架170组成。静止底座112包含:一对横向的横梁114AU14B ;垂直柱122 ;和水平柱126。高度可调整的支腿116从横梁114AU14B的下部延伸，以便调整静止底座112在地面上方的高度。垂直柱122从横梁114A向上延伸。在所图示的实施例中，含有电源31的壳体124附连至垂直柱122。面向内的水平柱126从垂直柱122的顶端延伸。水平柱126的自由端或远端总体上位于静止底座112的中心上方。在所图示的实施例中，主歧管62安装至水平柱126的远端。旋转的气体配件128位于水平柱126的远端处，以便接收来自位于远程的氩源46的输入导管52。気源46可米用含有IS气或气化而形成气态IS的液IS的罐的形式。转台底座140通过轴承118安装至静止底座112，这允许转台底座140相对于静止底座112围绕轴线旋转。在所图示的实施例中，转台底座140包含形成八边形框架的多个外框架构件142。马达40经由传动装置(未示出)使转台底座140旋转。例如，传动装置可以由齿轮箱、链条和链轮组成。在本发明的一个实施例中，通过滑动环将动力传输至转台底座140。马达40由与控制装置30进行通信的马达驱动器36来控制。马达驱动器36可采用变频马达驱动器的形式，其允许转台底座140以可变的速度旋转。控制装置30将表示用于转台底座140的期望旋转速度的信号传输至马达驱动器。电源31将电力提供给马达40和马达驱动器36。在所图示的实施例中，转台底座140还支撑氪源48。因此，氪源48连同转台底座140 一起旋转。氪源48可以位于电子秤38上，电子秤38将重量数据传输至控制装置30。在所图示的实施例中，氪源48采用气罐的形式。应当体会到的是，氩源46和/或氪源48可以位于转台底座140上。中心组件160安装至转台底座140，并且由多个向上延伸的中心柱162和位于中心柱162的顶端处的上框架164组成。壳体168可以安装至中心组件用于容纳工艺填充控制装置30。多个保持架170也安装至转台底座140。如所图示的那样，每一个保持架170均包含地面面板188、向上延伸的垂直框架构件172、水平框架构件174和连接臂178，连接臂178在水平框架构件174与中心组件160的上框架164之间延伸。在所图示的实施例中，多个壳体84安装至连接臂178。每一个壳体84均容纳上文所描述的气体分配系统70。每一个保持架170还包含多个垂直杆182，垂直杆182在水平框架构件174与外框架构件142之间延伸。垂直杆182和垂直框架构件172限定了尺寸定制为接收用于气体填充操作的IGU100的多个槽186。因此，槽186用作为用于IGU100的保持位置。地面面板188给插入槽186中的IGU100提供支撑表面。每一个槽186均具有用于同时填充双板IGU (—个板间空间)或三板IGU(两个板间空间)的(多个)板间空间的两个相关联的填充管90a、90b。位置标识符148可以与每一个槽186相关联，以便唯一地标识保持位置，即保持架170的特定槽186的位置。在所图示的实施例中，位置标识符148设置在外框架142上。应当体会到的是，保持架170可采用不同于所示出的那些的替换形式。因此，所图示的保持架170不被解释为限制本发明。缆线导管可以设置在包括支撑组件110的结构部件的内部，以便给在电气与电子部件之间的互连缆线提供便利通路。在图3至图5中所图示的本发明的实施例中，支撑组件110配置二十四个(24)IGU100的最大生产力。然而，可以想到，支撑组件110的尺寸能被改型以提高或降低最大生产力。参照图2至图6现在对根据本发明的实施例的气体填充和密封工艺进行描述。在组装I⑶100之后，I⑶100被转移至气体填充和密封站20 (图1)。可以想到，同一操作人员能够将IGU100放置在支撑组件110上，并且将气体填充管插入IGU100中，从而使气体填充操作所需的操作人员数目减至最少。在站20处，操作人员使用扫描器34来扫描与I⑶100相关联的单元标识码108。操作人员选择保持架170的槽186，并且扫描与所选的槽186相关联的位置标识符148。然后，操作人员将IGU100定位于所选择的槽186中。因此，控制装置30设置有标示支撑组件110中I⑶100的特定保持位置的数据。中央计算机10包含数据库，数据库可包含但不限于气体填充数据中一个或多个以下项目:
a.用于每一个I⑶100的单元标识符108；
b.每一个I⑶100的长度、宽度和(多个)板间空间厚度；
c.每一个I⑶100的(多个)板间空间的体积；
d.用于每一个IGU100的每一个板间空间的气体选择和气体填充顺序(例如，仅填充氩气、仅填充氪气，或先填充氩气后填充氪气)； e.用于填充每一个IGUlOO的(多个)板间空间的氩气和/或氪气的体积；
f.用于每一个IGU100的(多个)板间空间的氩气和/或氪气的期望浓度；
g.用于氩气和/或氪气的期望气体流动速率；以及
h.用于每一个IGU100的(多个)板间空间的氩气和/或氪气的填充时间。在所图示的实施例中，中央计算机10向控制装置30提供对于以期望的氩气和/或氪气量来填充每一个IGU100的(多个)板间空间来说必要的气体填充数据。例如，控制装置30将使用扫描器34从I⑶100扫描的单元标识符108传输至控制计算机10。然后，中央计算机10向控制装置30提供对应于接收的单元标识符108的用于IGU100的以下气体填充数据:用于IGU100的长度、宽度和(多个)板间空间厚度；用于IGU100的(多个)板间空间的气体选择和填充顺序；以及用于每一种气体的期望气体流动速率。控制装置30使用长度、宽度和(多个)板间空间厚度来确定IGU100的(多个)板间空间的体积，并且使用气体流动速率和经确定的体积来确定气体填充时间。依照经确定的气体填充时间，控制装置30使用计时器来确定何时完成气体填充操作。现在参看图2、图3和图6将详细地描述用于I⑶100的气体填充工艺，I⑶100位于与单兀I的气体分配系统70相关联的槽186中(图3)。如上文所描述的那样,气体分配系统70包含:子歧管72 ;阀76a (阀A)、76b (阀B);以及流动控制单元80a (流动控制器A)、80b (流动控制器B)。操作人员将填充管90a穿过孔103a插入(图6)以使喷嘴92a定位于第一板间空间IOla下端的邻近处，如图2中所示。同样地，操作人员将填充管90b穿过孔105a插入(图6)以使喷嘴92b定位于第二板间空间IOlb下端的邻近处，如图2中所示。在所图示的实施例中，孔103a、105a的直径大于填充管90a、90b的直径。因此，在板间空间IOla和IOlb内侧置换的空气通过孔103a、105a逸散。应当理解的是，I⑶100的间隔件103和105可以具有附加的孔，用于接收用于从板间空间IOla和IOlb去除空气的抽吸装置(未示出)的抽吸管。在填充管90a、90b被插入相应的板间空间IOlaUOlb中之后，操作人员使用用户界面32来指示控制装置30开始气体填充。在I⑶100已经装载到支撑组件110上并且气体填充管90a、90b已被插入相应的板间空间IOlaUOlb中之后，操作人员无需关注气体填充。在这方面，由控制装置30所接收的气体填充数据标示用于每一个IGU100的板间空间的期望气体选择和填充顺序。每一个板间空间可以仅填充有氩，仅填充有氪，或填充有氩和氪的组合物。当组合使用氩和氪时，板间空间首先填充有氩(“预填充”)，然后填充有氪(“后填充”)。在这点上，控制装置30将信号传输至阀76a、76b，以将流动控制器80a、80b流体地连接至期望气源46 (氩)和48 (氪)。在板间空间将填充有氩气和氪气两者的情况下，控制装置30在适当的时间将信号传输至阀76a、76b，以使阀76a、76b与氩源46的流体连接断开，并且使阀76a、76b与氪源48流体地连接。控制装置30使用从中央计算机10接收到的单元标识符108、位置标识符148和气体填充数据以使阀76a和76b运行来选择氩气或氪气。控制装置30根据气体填充数据，使用流动控制单元80a、80b的流动控制阀和流量计来调节气体的流动。在这方面，控制装置30将信号传输至流动控制单元80a、80b以实现期望的气体流动速率(例如，I升/分钟)。如上文标示的那样，控制装置30可包含用于监测氩气或氪气的填充时间的计时器。例如，控制装置30可使用计时器和已知的气体流动速率(升/分钟)来确定何时将恰当体积的气体分送到I⑶100的板间空间中。为了确定或检验板间空间IOlaUOlb内的气体的浓度，常规的氧传感器(未示出)可用于监测在气体填充操作期间从IGU100的板间空间置换的空气的氧浓度。在完成气体填充操作之后，通过对板间空间内的气体进行“采样(sampling) ”还可以确定或检验IGU100的板间空间内的(多种)气体的浓度。在这方面，使用气体浓度传感装置来对气体进行采样，诸如热导传感器(未示出)、光学气体传感装置或其它已知的气体传感器。通过周期性地向操作人员显示指令可以由控制装置30开始进行采样操作，以便采集特定标识的I⑶100的气体的样本。在所图示的实施例中，板间空间IOla和IOlb同时填充有气体。此外，可以想到，当许多I⑶100装载到支撑组件110上时，每一个I⑶100的相应的板间空间全都可以同时填充有气体。以此方式，许多IGUlOO的板间空间可同时填充有氩气和/或氪气，同时IGU100保持在槽186内并且转台底座140在旋转。 在本发明的一个实施例中，控制装置30使马达驱动器36运行以便使转台底座140连续地旋转(例如，以大约一(I)转每分钟的旋转速度)。将体会到的是，转台底座140的旋转速度可以变化从而与期望的处理速度相匹配。在这点上，转台底座140的旋转速度可选择与I⑶制造线的速度相匹配。在完成气体填充操作之后，从板间空间移除气体填充管，并且以本领域普通技术人员已知的方式关闭间隔件中的孔以气密地密封板间空间。在气体填充操作期间通过使转台底座140旋转，IGU100位于操作人员的邻近处，该操作人员在完成气体填充操作时将气体填充管从板间空间移除。该同一操作人员关闭间隔件中的孔以密封板间空间，从支撑组件110移除经气体填充的IGU，并且将经气体填充的IGU装载到保持架(例如，常规的竖琴架(harp rack)等)上用于进一步处理、储存或装运。如上文所描述的那样，在本发明的一个实施例中，氪源48的重量由电子秤38监测。电子秤38将重量数据传输至控制装置30。该重量数据能通过控制装置30和/或中央计算机10来使用以便确定氪气的实际用量、确定产量损失，并且用来监测泄漏。在这方面，氪气的经测量的消耗量(consumption) (W。)是通过计算以下之间的差来确定的:(I)在氪源38处的氪气的初始重量(Wi)以及⑵在操作班次(operating shift)(例如，日常操作)结束时氪源38处的氪气的重量(We)。经测量的消耗量(W。)还可与理论消耗量数值相比较以估计系统效率或标识系统故障。控制装置30可储存用于若干操作班次的经测量的消耗量(W。)以生成数据报告。在操作班次期间通过将氪气的经测量的消耗量(W。)与制造的I⑶的数目进行比较，可以确定实际的产量损失。此外，通过将第一时间周期(例如，第一操作班次)结束时氪源38处的氪气的重量与第二时间周期(例如，随后的第二操作班次)开始时氪源38处的氪气的重量相比较来确定气体泄漏。还可以想到，控制装置30可储存表示插入特定I⑶中气体的经实际测量的量的数据。此类数据可用作统计过程控制(SPC)质量项目(program)或用作验证项目的一部分，以向客户确保IGU窗户满足所宣传的绝热值。在上文所描述的实施例中，在自动化过程中使用扫描器34将单元标识符108和位置标识符148输入控制装置30中。然而，还可以想到，在手动过程中可将单元标识符108和位置标识符148输入控制装置30中。在这方面，操作人员使用键盘或触摸屏将单元和位置识别信息记录到控制装置30中。单元识别信息在印刷的进度表上或在显示于视频监测器上的进度表上提供给操作人员。位置信息由印刷标签提供给操作人员。还可以想到，本发明可替换地构造成使得控制装置30(和相关联的部件)运行为独立于中央计算机10 (例如，中央计算机10可省略)的“可独立应用的(stand alone) ”系统。在该实施例中，储存在中央计算机10中的气体填充数据可储存在控制装置30中。替换地，操作人员可在“手动”过程中将气体填充数据直接输入控制装置30中。例如，对于每一个IGU100，操作人员可将长度、宽度和(多个)板间空间厚度，气体选择和填充顺序，以及气体流动速率直接输入控制装置30中。如上文所讨论的，控制装置30使用前述气体填充数据来确定板间空间体积和气体填充时间。操作人员可通过使用诸如触摸屏、键盘、便携式存储装置(例如，闪存驱动器)、条形码扫描器等装置来将气体填充数据直接输入控制装置30中。现在参看图7，示出了本发明的替换实施例。与上文所描述的那些实施例相似的该替换实施例的部件已被赋予了相同的参考标号。替换实施例包含一个或多个静止的支撑组件210。支撑组件210总体上由底座212、多个垂直柱214、上框架216和总体上平坦的架子218组成。底座212可栓接至地面。安装至上框架216的壳体84容纳气体分配系统70，如上文所描述的那样。气体分配系统70以与上文所描述的相同方式可操作地连接至控制装置30。应当体会到的是，一个以上的壳体84可安装至上框架216，以便能设置一个以上的气体分配系统70。这允许大量的I⑶100同时填充有气体。氩源46和氪源48由架子218支撑。如结合本发明的第一实施例所描述的那样，氪源48可位于向控制装置30提供重量数据的电子秤38上。在所图示的实施例中，氩源46和氪源48采用气罐的形式。在气体填充操作期间，保持架(诸如常规能移动的竖琴架230等)用于保持IGU100。竖琴架230包含用于使竖琴架230方便地移动至期望位置的多个轮232。竖琴架230还可包含与用作保持位置的槽196相关联的位置标识符148。在气体填充操作期间，在支撑组件210的邻近处移动竖琴架230。在完成气体填充操作之后，从板间空间移除气体填充管，并且关闭间隔件中的孔以气密地密封板间空间。应当体会到的是，在使用氩气与氪气的组合物的气体填充操作期间，通过使用上文所描述的自动化控制器并且消除填充管的更换，能够实现期望的氪填充速率(使得与惯例的90%的氪和10%的空气相匹配)，损耗了 0%至10%的氪。因此，本发明能够实现气体和劳动力两者成本的显著降低。当其他人在他们阅读和理解本说明书时，他们将会想到其它改型和变型。其旨在所有此类改型和变型都将被包涵只要它们落在本发明所要求的或其等同物的范围内。
权利要求
1.用于以至少一种绝缘气体来填充一个或多个绝缘玻璃单元的方法，每一个所述绝缘玻璃单元均具有由间隔件分离的相邻玻璃板所限定的至少一个板间空间，所述方法包括: 将相应的气体填充管插入所述一个或多个绝缘玻璃单元的每一个所述板间空间中； 向控制单元提供气体填充数据用于确定所述(多种)绝缘气体的量以便填充所述一个或多个绝缘玻璃单元的每一个板间空间；以及 使用所述控制单元来控制(多种)绝缘气体至气体填充管的流动，其中(多种)绝缘气体的所述流动由所述控制单元来控制以便根据所述气体填充数据提供所述(多种)绝缘气体的量； 根据所述气体填充数据在每一个所述板间空间填充有(多种)绝缘气体之后,从每一个所述板间空间移除所述相应的气体填充管；以及 密封所述一个或多个绝缘玻璃单元的每一个所述板间空间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括: 向所述控制单元提供分别与所述一个或多个绝缘玻璃单元中的每一个相关联的单元标识符，其中所述控制单元使用所述单元标识符来获得所述气体填充数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括: 将所述一个或多个绝缘玻璃单元分别定位于保持架的一个或多个相应的保持位置处，每一个保持位置均具有与其相关联的至少一个气体填充管； 向所述控制单元提供与所述保持架相关联的位置标识符，每一个位置标识符标识了保持绝缘玻璃单元的保持位置，其中所述控制单元使用所述位置标识符来确定哪个(哪些)气体填充管将绝缘气体供送至其中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，多个绝缘玻璃单元的板间空间同时填充有所述(多种)绝缘气体。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述保持架是能移动的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述能移动的保持架围绕轴线旋转。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制单元使用计时器来确定何时停止(多种)绝缘气体至气体填充管的流动。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述绝缘气体包含氩气和氪气。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个所述绝缘玻璃单元具有第一和第二板间空间，所述第一板间空间填充有氩气，而所述第二板间空间填充有氪气。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个所述绝缘玻璃单元具有填充有氩气和氪气的组合物的板间空间。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括: 监测用于供送其中一种所述绝缘气体的气源的重量，其中所述重量中的变化表示从所述气源释放的绝缘气体的量。
12.用于以至少一种绝缘气体来填充一个或多个绝缘玻璃单元的设备，每一个所述绝缘玻璃单元均具有由间隔件分离的相邻玻璃板所限定的至少一个板间空间，所述设备包括: 保持架，其具有用于保持相应的绝缘玻璃单元的多个保持位置；一个或多个绝缘气体源； 多个气体填充管，其与所述一个或多个绝缘气体源能流体地连接，一个或多个气体填充管与每一个保持位置相关联；以及 控制单元，其设定为将(多种)绝缘气体的量供送给所述多个气体填充管，以填充所述绝缘玻璃单元的每一个板间空间，所述控制单元使用气体填充数据来确定所述(多种)绝缘气体的量，以填充所述绝缘玻璃单元的每一个所述板间空间。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述保持架是能移动的。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述设备还包括:马达，其用于使所述能移动的保持架围绕轴线旋转。
15.根据权利要求12所述的设备，其中，所述控制单元接收与所述一个或多个绝缘玻璃单元中的每一个相关联的单元标识符，其中所述控制单元使用所述单元标识符来获得所述气体填充数据。
16.根据权利要求12所述的设备，其中，所述控制单元接收分别与所述保持架的所述保持位置相关联的位置标 识符，每一个位置标识符标识唯一的保持位置。
17.根据权利要求12所述的设备，其中，所述设备还包括用于读取单元标识符和位置标识符的扫描装置，所述扫描装置将所述单元标识符和所述位置标识符传输至所述控制单元，其中所述单元标识符标识绝缘玻璃单元，而所述位置标识符标识用于保持所述绝缘玻璃单元的保持位置。
18.根据权利要求12所述的设备，其中，所述设备还包括多个阀构件，用于使所述多个气体填充管与所述一个或多个绝缘气体源流体地连接。
19.根据权利要求12所述的设备，其中，所述设备还包括用于将所述(多种)绝缘气体输送至所述气体填充管的至少一个歧管。
20.根据权利要求12所述的设备，其中，所述设备还包括电子重量秤，以便测量其中一个所述绝缘气体源的重量，所述经测量的重量用以监测来自于所述绝缘气体源的绝缘气体的使用。
21.用于以许多绝缘气体来填充绝缘玻璃单元的第一板间空间的方法，所述方法包括: 将第一气体填充管插入所述绝缘玻璃单元的所述第一板间空间中； 向控制单元提供气体填充数据，用于确定所述许多绝缘气体中的每一种的相应量，以便填充所述第一板间空间； 使用所述控制单元来按顺序地控制所述许多绝缘气体中的每一种至所述第一气体填充管的流动，其中所述许多绝缘气体中的每一种的所述流动由所述控制单元来控制，以便根据所述气体填充数据提供所述许多绝缘气体中的每一种的相应量； 从所述第一板间空间移除所述第一气体填充管；以及 密封所述绝缘玻璃单元的所述第一板间空间。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述许多绝缘气体为氩气和氪气。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述控制单元按顺序地控制所述氩气和所述氪气的流动，从而首先以氩气来填充所述第一板间空间，并且此后以氪气来填充所述第一板间空间。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述绝缘玻璃单元具有多个板间空间，并且所述方法还包括: 将第二气体填充管插入所述绝缘玻璃单元的第二板间空间中； 向所述控制单元提供气体填充数据，用于确定所述许多绝缘气体中的每一种的相应量，以便填充所述绝缘玻璃单元的所述第二板间空间；以及 使用所述控制单元来按顺序地控制所述许多绝缘气体中的每一种至所述第二气体填充管的流动，其中所述许 多绝缘气体中的每一种的所述流动由所述控制单元来控制，以便根据所述气体填充数据提供所述许多绝缘气体中的每一种的相应量，所述控制单元以所述绝缘气体同时填充所述第一板间空间和所述第二板间空间。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，所述控制单元使用计时器来确定何时停止每一种绝缘气体的流动。
全文摘要
用于以一种或多种绝缘气体(例如，氩气和氪气)来填充绝缘玻璃单元的方法和设备。绝缘气体供送至气体填充管，气体填充管插入绝缘玻璃单元的一个或多个板间空间中。每一个板间空间可以填充有一种以上的绝缘气体。控制单元依照由控制单元接收到的气体填充数据来控制绝缘气体的注入。
文档编号E06B3/677GK103180535SQ201180041678
公开日2013年6月26日 申请日期2011年6月15日 优先权日2010年6月28日
发明者M.P.麦克休 申请人:普莱克斯技术有限公司, 综合自动化系统有限责任公司