专利名称：用于回火低辐射镀膜玻璃的半对流压力空气系统和方法
技术领域：
本发明涉及为后续处理加热玻璃板的半对流压力空气系统和方法。更具体地说，本发明的系统和方法用于在回火前加热低辐射镀膜玻璃。
为后续处理，如回火，做准备而加热玻璃板所用的压力空气加热炉在本领域中是熟知的。例如，McMaster的美国专利No.4,592,380和No.4,505,671公开了一种玻璃板处理系统，该系统包括一个加热炉和一个处理站，用于处理加热的玻璃板，以产生弯曲、回火、弯曲和回火、镀膜等。美国专利No.4,592,380和No.4,505,671的加热炉包括一排燃气喷嘴，其安装在加热室内的传送装置上方。燃气喷嘴产生直接喷向传送装置的燃气流，当玻璃板经过加热室时，对玻璃板进行压力对流加热。
McMaster的燃气喷嘴呈线性排列，与传送装置的长度和玻璃板传送方向垂直，每排喷嘴都与一个共用的线性供气支管或导管相连。每个供气导管在加热炉中也沿宽度方向排列，与传送装置的长度垂直。McMaster提到燃气喷嘴泵的排列沿传送方向的横向相互隔开地布置，以便均匀加热传送的每块玻璃板的整个宽度。
McMaster所描述的加热系统似乎为回火前加热透明玻璃提供了满意结果。其它已经知道的加热系统为回火前加热辐射率大于0.2的镀膜玻璃提供了满意结果。然而，制造商已经开始生产辐射率在0.15～0.04范围内的镀膜玻璃产品。现有技术的加热系统，包括美国专利No.4,592,380和No.4,505,671所公开的系统，都没有为回火具有如此低辐射率的玻璃提供出满意结果。因此，希望提供一种回火具有辐射率低于0.2的低辐射玻璃板的系统和方法。
当玻璃板传送到加热炉内时，由于玻璃板底面与传送装置的辊子接触，其底面加热速度高于上表面。这致使底面的膨胀速度高于上面，导致玻璃板弯曲成碗形。玻璃板的全部重量都支承在了玻璃板的中部，引起玻璃板中部过热。导致玻璃板中部出现过大变形，此变形称为长大玻泡。玻璃温度不均匀也会引起玻璃出现凹陷(oil can)(或变成双稳态)。凹陷(或双稳态)和玻泡是当玻璃板加热不均匀时，在玻璃板中产生的不希望出现的状态。因此，还希望为加热低辐射镀膜玻璃提供一种能减少凹陷和玻泡的方法和装置。
当在现有技术的系统中回火低辐射玻璃时，由于加热炉尺寸的原因，通常玻璃板沿长度方向传送通过加热炉。同时，也可以减少玻璃板外观出现的固有变形，因为玻璃板通常沿长度方向向下安装在房间或门厅。然而，低辐射玻璃在长度方向比其宽度方向对加热更为敏感。当在现有技术的系统中回火玻璃时，只能对玻璃板的宽度方向进行均匀加热。这不允许横跨玻璃板宽度从一边到另一边分别进行控制。没有这种控制方法，玻璃板将得不到均匀加热，而且会使玻璃板中间发生不希望出现玻泡和凹陷。因此，还希望提供一个回火系统和方法，能够沿长度方向均匀加热玻璃板的整个长度，以改进其外观质量。
本发明涉及在加热周期内为后续处理，如回火加热玻璃板的半对流压力空气系统。该系统和方法特别适用于回火辐射率低于0.2的低辐射玻璃板。根据本发明的系统和方法，可以均匀加热玻璃板的所选定的宽度部分的整个长度，以减少或消除凹陷和玻泡。
本发明的系统包括一个加热室；一个纵向传送装置，其延伸通过加热室；一个压缩空气源；数个纵向延伸的空气支管，其与压缩空气源连通；以及一个控制器，用来在加热周期内的预定时间限制所选空气支管的气流。每一空气支管都平行于纵向传送装置的长度，其构成和排列可以产生向下朝向传送装置的热空气流，以对流加热传送装置上的玻璃板。
空气支管最好包括细长管，细长管上有一组纵向排列的径向孔。径向孔向下朝向传送装置，与垂直方向的夹角为±30°。从径向孔出来的空气和传送装置形成的约±60°的入射角，每个径向孔的方向与相邻的径向孔的方向相对而置。
空气支管最好安装在传送装置上方约4～6英寸(101.6～152.4mm)。空气支管按纵向延伸成排构成和排列。其中一排最好安装在传送装置宽度方向的中心之上方，另外，有一排最好安装在传送装置宽度方向的每四分之一位置的上方。成排的空气支管，最好是外侧成排空气支管能在传送装置的上方有选择地调整成不同的宽度位置。
传送装置最好有水平延伸的辊子，其构成和排列能水平传送玻璃板通过加热室。
空气支管最好包括0.5英寸(12.7mm)的管子，管子上有直径约为0.04英寸(1.016mm)的孔，这样的孔沿纵向分布，其间距约为8.05英寸(215.70mm)。空气支管的结构和排列能同时对流加热玻璃板的所选定的宽度部分的整个长度。一个分配管与压缩空气源和各空气支管气路相通。
电磁阀和流量计以气路相通的方式连接在空气支管和分配管之间。空气调节器和滤清/干燥器以气路相通的方式连接在压缩空气源和分配管之间。可编程计算机用于在加热周期内的预定时间打开和关闭电磁阀。
本发明还为后续处理，如回火提供加热玻璃板的方法。该方法包括首先，将玻璃板放在纵向延伸的传送装置上，将玻璃板的方向找正，使玻璃板长度方向的边与传送装置的长度平行，并将玻璃板送入加热室。然后，在靠近玻璃板的所选定的宽度部分产生向下的热空气流，按特定顺序沿玻璃板的所选定的宽度部分的整个长度进行对流加热。
在一个推荐的实施例中，在玻璃板沿长度方向的中间部分加热之前，先加热玻璃板沿长度方向的边缘部分。在加热沿长度方向的中间部分之前，最好先加热靠近玻璃板的四分之一处。
在一个推荐的实施例中，加热步骤包括在加热周期的第一个30～40％时间内，只连续对流加热玻璃板的四分之一点；在加热周期的下一个10～20％时间内，只断续对流加热玻璃板的四分之一点；在加热周期的再下一个10～20％时间内，只断续对流加热玻璃板沿长度方向的中间部分；和，在加热周期的最后20～50％时间内，只连续对流加热玻璃板沿长度方向的中间部分。
本方法可以包括将玻璃板从双区加热炉的该加热室传送到第二个加热室的步骤。
图1是按照本发明的一个实施例的半对流压力空气系统示意图；图2是图1所示系统的空气支管的局部放大侧视图3是图2中空气支管的仰视图；图4是图1中的与传送装置上的玻璃板相关联的空气支管的局部剖视图；图5a和5b是按照本发明的一个实施例的与传送装置上的玻璃板相关联的一组空气支管的示意图；图6a和6b是按照本发明的另一个实施例的与传送装置上的玻璃板相关联的空气支管的排列示意图；图7是按照本发明的一个实施例的控制系统的示意图；图8a～8c按照本发明的进一步实施例的在双区加热炉中与传送装置上的玻璃板相关联的空气支管的排列示意图。
图1～图7用来说明本发明，其中相同的标记用来表示相同元件。
如图1所示，本发明的半对流压力空气系统，用标号10表示。系统10包括一个加热炉，该加热炉有一内加热室14，在该加热室14内，玻璃板S在加热周期内被加热，以便为后续处理，如回火，弯曲，镀膜等做准备。加热炉壁12具有本领域中熟知的结构，例如，美国专利No.4,390,359对此有所教导，该专利由新泽西州的名为TamglassEngineering,Cinnaminson的公司拥有，其内容也包含于此，以供参考。加热炉壁12最好用耐热陶瓷材料制造，加热炉包括电阻加热元件16，其安装在炉顶和炉底，以便为放置在该处的工件提供辐射热。
纵向传送装置18沿长度方向传送经过加热室14。传送装置18最好包括一组可转动的水平固定的传送辊子2，这些辊子被同步驱动以传送工件如玻璃板S通过加热室。这种传送装置18在本领域中是熟知的，例如，美国专利No.4,390,359对此有所教导，该专利由新泽西州的名为Tamglass Engineering,Cinnaminson的公司拥有，其内容也包含于此，以供参考。系统10有许多纵向延伸的空气支管20，该空气支管20与最好安装在加热室14外的压缩空气源22气路连通。空气支管20与纵向传送装置18的长度方向平行，并且产生向下的热气流朝向传送装置18，以便对流加热放在传送装置18上的玻璃板S。由空气支管20提供的对流加热补充由电阻元件16所提供的辐射热。
压缩空气源最好包括一个压缩机23，其输出能力在50psi(345KPa)下约为17CFM(0.48米3/分)，相当于最大的系统用的10H.P.压缩机。压缩空气源最好还有一个120加仑(4551)的静态气体贮罐25。该贮罐底部有一个自动排放阀27，可以排放贮罐25中产生的油和水。
系统10包括一个控制器24，可以控制许多空气支管中任一支管的气流。在预定的加热周期内，控制器24可以有选择地控制空气支管20的任一支管，或任一排支管的通断，以控制加热过程和使玻璃板出现的凹陷和玻泡最少化。
空气支管的更详细情况如图2～4所示，在推荐的实施例中，每一支管由一对细长管26组成，其一端与空心“T”形接头28相连。细长管26的另一端用一盖子、塞子或其它装置封住。
每一根细长管26有一组纵向排列的径向孔30。通常，径向孔30的直径约为0.04英寸(1.016mm)，沿细长管26整个长度方向的径向孔的间距约为8.5英寸(215.7mm)。细长管最好用0.5英寸(12.7mm)、编号为40、型号为304的不锈钢空心管制成。
如图4所示，径向孔穿透细长管26的管壁，其方向朝向传送装置18，与垂直方向的夹角为θ。θ角沿垂直方向最好为±30°。θ角大小的选择是折衷对玻璃板产生清洗和扰动两方面的效果。空气由径向孔排出(箭头所指方向)以大约±60°的入射角α冲击玻璃板S。
从图3中可最清楚地看出，径向孔在相反方向上交替分布，例如，空气支管上的1,3,5…径向孔以θ角为±30°的朝向，使空气指向玻璃板的一侧；2,4,6…径向孔以θ角为-30°的朝向，使空气指向玻璃板的相对的一侧。
每一空气支管20包括一个供气管32，其一端与“T”形接头28的第三端口相连，另一端与分配管34相连。分配管34与压缩空气源22气路连通，并将压缩空气分配到空气支管20的每一根支管内。
电磁阀36和流量计38设在分配管34和空气支管20之间。每一电磁阀均与控制器24相连，控制器在加热周期的不同时间内有选择地控制电磁阀的通断。每一流量计38控制进入各自空气支管20的空气量。流量计38最好是一个Dwyer Rate Master Flowmeter，其型号为RMC-104-BV，带1/2国家管螺纹(1/2NPT)接头，流量计设定在200立方英尺每小时(5.7米3/小时)。电磁阀最好为ASCO两通电磁阀，型号为8210C94，带1/2国家管螺纹(1/2NPT)接头，5/8英寸(1.6cm)口径，最大工作压差为100psi(689KPa)。控制器最好是一个在本领域被熟知的可编程逻辑计算机。
过滤/干燥器40、空气调节器42和电磁阀44以气路相通的方式设在压缩空气源22和分配阀34之间。过滤/干燥器40最好包括一个ARO生产的40微米滤清器和一个ARO生产的聚结滤清器，该40微米滤清器的零件编号为F25242-111，而聚结滤清器的零件编号为F25242-311；空气调节器最好由ARO生产，零件编号为R27241-100，压力计由ARO生产，零件编号为100067；还有，电磁阀44由Burkert生产，零件编号为453058。
空气支管20成组排列。在玻璃板S的整个加热过程中，空气支管能为玻璃板S的整个长度提供压力空气对流加热。然而，正像以下描述的那样，通常在玻璃板的所选定的宽度部分的全长范围内依次进行对流加热。
本系统可只用于在加热周期内的分批式加热炉或连续加热炉。在连续加热炉内，空气支管20将不延伸到连续系统的全长。在推荐的实施例中，常温压缩空气被提供给空气支管20；然而，加热的压缩空气也可供给本发明的系统中的空气支管20。
图5和图6示出了两个不同加热炉每一支管的推荐位置。图5a和5b示出了48～60英寸(1.219～1.524m)加热炉的空气支管布置。在本实施例中，空气支管宽度方向间距W为15英寸(381mm)，安装在距玻璃板S表面以上的高度H约为4～6英寸(101.6～152.4mm)。如图5b所示，在推荐的实施例中，一组空气支管20包括三个纵向延伸管。玻璃板S上方的每一空气支管的近似位置如图5b所示，从图中看出，整个玻璃板S或玻璃板的所选定的宽度部分的全长都能由空气支管加热。
推荐的方案是，一根支管安装在靠近玻璃板宽度方向的中间，一根支管安装在靠近宽度方向的每一个四分之一点，即距玻璃板S每边1/4宽度的位置。例如，玻璃板宽36英寸(0.914m)，则支管最好安装在距玻璃板每侧边9英寸(0.229m)处。
图6a和6b示出了72英寸(1.829m)或86英寸(2.284m)或96英寸(2.438m)加热炉的空气支管20的布置。这种布置最好包括分开的两组空气支管20，可同时加热第1块玻璃板S1和第2块玻璃板S2。空气支管20宽度方向的间距为W，高度方向的间距为H，这与上述的间距为60英寸(1.524m)的加热炉相类似。在本实施例中，每组支管包括三个纵向延伸管。该加热炉还可以有第7空气支管20c，其安装在靠近加热炉的中间，用来加热单块的大玻璃板。
在加热过程中，控制器24可在加热周期的预定时间内，控制所选支管空气流的通断。在本发明的方法中，通过控制所选空气支管20的空气流，可以按指定顺序对流加热玻璃板所选宽度部分的全长。
如上所述，例如，当玻璃板被送入加热炉时，由于玻璃板下表面与传送装置的辊子接触，玻璃板下表面被加热和膨胀要比上表面快。结果使玻璃板的长度方向的侧边缘发生卷曲。因此，在推荐的实施例中，靠近侧边的空气支管最初被打开，对玻璃板的侧边缘进行顶部对流加热，以防止玻璃板卷曲。在加热周期的后期，靠近玻璃板外侧边的空气支管关闭，靠近玻璃板中间的支管打开，以对玻璃板中间部分进行对流加热。用这种通用技术，使玻璃板的加热更加均匀，以减少凹陷和玻泡。
本发明的方法可用于小块玻璃板(如20×20英寸，即508×508mm)或大块玻璃板(如34×76英寸，即0.874×1.930m)。然而，本发明改进的结果对于加热大块玻璃效果最为显著，因为小块玻璃一般不出现凹陷和玻泡。
每一根支管对玻璃板进行对流加热的实际时间长短将随玻璃板所镀辐射膜而变化。在加热周期的转换阶段，即对流加热从玻璃板的一处移动到另一处时，最好只进行断续对流加热。断续加热最好按时间比例延长或缩短向所选支管组供气。在确定的时间内，在每一个时间间隔内，供给所选支管的空气的时间或者延长或者缩短。例如，在时间比例增加时，每间隔10秒，供给支管空气的时间为6秒，然后，每间隔10秒供气7秒…然后每间隔10秒供气10秒。
举例图5a和5b示出了加热30×75英寸(0.762×1.905m)玻璃板的单区加热炉中空气支管的排列，其加热步骤如下1)在加热周期的第一个30～40％时间内，向在玻璃板四分之一点上面的支管组提供充足的空气流，以连续加热玻璃板的侧边。在此期间，中间支管组的空气流受到限制；2)在加热周期的下一个10～20％时间内，减少在四分之一点上面的支管组的空气流的供给时间比例，断续加热玻璃板的侧边。然后，限制在四分之一点上面的所有的支管组的空气流；3)在加热周期的再下一个10～20％时间内，增加中间支管组的空气流的供给时间比例，断续加热玻璃板的中部；4)向中间支管组提供充足的空气流，连续加热玻璃板的中部。
本发明的系统和方法可用于单区或双区(Z1,Z2)加热炉。在双区加热炉中，尽管支管组的排列不必相同，但每个区域最好要有一排支管。例如，图8a示出了48～60英寸(1.219～1.524m)、双区(Z1,Z2)加热炉空气支管的布置情况。图8b示出72英寸(1.829m)或86英寸(2.284m)或96英寸(2.438m)可同时加热两块玻璃板的双区加热炉空气支管的布置情况。图8c示出了72英寸(1.829m)或86英寸(2.284m)或96英寸(2.438m)用于加热单块大玻璃板的双区加热炉空气支管的布置情况。
权利要求
1．用于在加热周期内加热玻璃板的半对流压力空气系统，包括a)加热室；b)纵向传送装置，其穿过所述的加热室；c)压缩空气源；d)数个纵向延伸的空气支管，其与所述的压缩空气源的气路连通，所述的每一根空气支管与所述的纵向传送装置的长度方向平行，并且，其结构和排列方式使其产生向下的热室气流，其朝向所述的传送装置，以便对流加热所述传送装置上的在所选定的宽度部分的玻璃板的整个长度；和，e)控制器，用来在加热周期内预定的时间提供或限制通向所选定的空气支管的气流。
2．如权利要求1所述的系统，所述的空气支管为具有一系列纵向排列的径向孔的细长管。
3．如权利要求2所述的系统，所述的径向孔向下朝向所述的传送装置，并且与垂直方向的角约为±30°。
4．如权利要求3所述的系统，所述的每一个径向孔与其相邻的径向孔的方向相对而置。
5．如权利要求1所述的系统，所述的空气支管设置在传送装置上方约4～6英寸，即101.6～152.4mm。
6．如权利要求1所述的系统，所述的空气支管沿纵向延伸成排构成和排列，所述的空气支管之一设置在所述传送装置宽度方向中部的上方，而所述的空气支管之一放置在所述的传送装置的两个四分之一处的上方。
7．如权利要求1所述的系统，所述的空气支管在所述的传送装置上方的宽度上的位置是可调的。
8．如权利要求1所述的系统，所述的空气支管包括1/2英寸，即12.7mm的管子，该管上有直径约0.04英寸，即1.016mm的孔，孔与孔之间的纵向间距约为8.5英寸，即215.70mm。
9．如权利要求1所述的系统，所述的空气支管的结构和布局使其同时对流加热玻璃板的所选定的宽度部分的整个长度。
10．如权利要求1所述的系统，包括一个分配管，它与所述的空气源及所述的每一根空气支管气路连通。
11．如权利要求10所述的系统，包括一个电磁阀和流量计，它们以气路相通的方式安装在每根空气支管和分配管之间。
12．如权利要求11所述的系统，包括一个空气调节器和过滤/干燥器，它们以气路相通的方式安装在所述的空气源和分配管之间。
13．如权利要求12所述的系统，所述的控制器包括一个计算机，其可编程，以在加热周期内的预定时间来打开和关闭所述的电磁阀。
14．为后续加工而加热玻璃板的方法，包括以下步骤a)将玻璃板放在纵向延伸的传送装置上；b)调整玻璃板的方向，使玻璃板的长度方向的边与传送装置的长度平行；c)将玻璃板传送到加热室；d)依次对玻璃板的选定的宽度部分的整个长度进行对流加热，方法是产生向下的热空气流，使该热空气流接近玻璃板的所选定的宽度部分。
15．如权利要求14所述的方法，其中，在加热玻璃板的沿长度方向的中间部分之前先加热玻璃板的沿长度方向延伸的边缘部分。
16．如权利要求14所述的方法，其中，在加热玻璃板的沿长度方向的中间部分之前先加热靠近玻璃板宽度的四分之一部分。
17．如权利要求14所述的方法，包括以下加热步骤a)在加热周期的第一个30～40％时间内，只连续对流加热玻璃板宽度方向的四分之一处；b)在加热周期的下一个10～20％时间内，只断续对流加热玻璃板宽度方向的四分之一处；c)在加热周期的接下来的10～20％时间内，只断续对流加热玻璃板长度方向的中间部分；和d)在加热周期的最后20～25％时间内，只连续对流加热玻璃板长度方向的中间部分。
18．如权利要求17所述的方法，所述的断续对流加热步骤包括增加或减少向所选定的空气支管供给气流的时间。
19．如权利要求18所述的方法，包括将玻璃板从加热室传送到第二个加热室的步骤。
20．用于在加热周期内加热玻璃板的半对流压力空气系统，包括a)加热室；b)纵向传送装置，其穿过所述的加热室；c)压缩空气源；d)数个纵向延伸的空气支管，其与所述的空气源气路连通，所述的每一根空气支管与所述的纵向传送装置的长度方向平行，并且，其结构和布局使其产生向下的热空气流，该热空气流朝向所述的传送装置，以便对流加热所述传送装置上的玻璃板的选定宽度部分的整个长度；和，e)控制器，用来在加热周期的预定时间提供或限制通向所选定的空气支管的气流。所述的空气支管包括具有一系列纵向排列的径向孔的细长管；所述的径向孔向下朝向所述的传送装置，并且与垂直方向的夹角约为±30°；所述的每一个径向孔与其相邻的径向孔的方向相对而置；所述的空气支管设置在所述传送装置上方约4～6英寸，即101.6～152.4mm；所述的空气支管沿纵向延伸成排设置和布局，所述的空气支管之一设置在所述传送装置宽度方向中部的上方，而所述的空气支管之一设置在所述的传送装置的两个四分之一处的上方。所述的空气支管包括1/2英寸，即12.7mm的管子，管上有直径约0.04英寸，即1.016mm的孔，这样的孔与孔之间的纵向间距约为8.5英寸，即215.70mm；所述的空气支管的结构和布局使其同时对流加热玻璃板的所选定的宽度部分的整个长度；包括一个分配管，其与所述的空气源及所述的每一根空气支管气路连通；包括一个电磁阀和流量计，它们以气路相通的方式安装在所述的每根空气支管和分配管之间；包括一个空气调节器和过滤/干燥器，它们以气路相通的方式安装在所述的空气源和分配管之间；和所述的控制器为一个计算机，其可编程，以在加热周期内预定的时间打开和关闭所述的电磁阀。
全文摘要
一种半对流压力空气系统,用于在加热周期内加热玻璃板。在加热室(14)内,设有数个纵向延伸的空气支管(20),它们与压缩空气源(34)气路相通。每个空气支管(20)的方向均平行于纵向传送装置(18)的长度方向,其结构和布局使其产生向下的热空气流,并指向传送装置(18),以对流加热传送装置上的玻璃板(S)的选定的宽度部分的整个长度。设有控制器(24),以在加热周期内的预定时间向选定的空气支管(20)提供或限制其空气流。
文档编号F27B9/10GK1218773SQ9811842
公开日1999年6月9日 申请日期1998年8月13日 优先权日1997年8月15日
发明者肯尼思·弗赖德尔, 克利夫·马图科尼斯 申请人:泰姆格拉斯有限公司