способ нагрева стеклянных панелей в печи для закалки, оснащенной роликами, и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ нагрева стеклянных панелей (7) в печи (1) для закалки, оснащенной роликами (6), в котором стеклянные панели (7) переносят на транспортере, образованном роликами (6), в печь (1) для закалки в течение цикла нагрева, с последующим переносом стеклянных панелей (7) в станцию (21) для закалки, и нагревают стеклянные панели (7) в печи (1) для закалки посредством излучающих элементов (2, 3) для нагрева снизу и сверху, а также конвективных элементов (4, 4а, 4b, 4с, 4', 4а', 4b', 4с', 5) для нагрева снизу и сверху, вследствие чего осуществляется подача конвективного воздуха в печь (1) для закалки, отличающийся тем, что нижнюю сторону стеклянных панелей (7) нагревают посредством конвективных элементов (4, 4а, 4b, 4с, 4', 4а', 4b', 4с') для нагрева снизу, расположенных вдоль длины печи (1) и ограничивают зоны (А, В, С, D, Е, F, G, Н, I и J) конвективного нагрева, расположенные бок о бок в поперечном направлении печи (1) для закалки, которые используют для осуществления поперечного профилирования конвективного воздействия с нагревом снизу, причем в зонах (А, В, С, D, Е, F, G, Н, I и J) конвективного нагрева их эффекты конвективного нагрева изменяют друг относительно друга, при этом верхнюю сторону стеклянной панели нагревают посредством элементов (5) для конвективного нагрева, расположенных вдоль длины, которые используются для осуществления поперечного профилирования для конвективного воздействия с нагревом сверху.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процедуры поперечного профилирования для конвективных воздействий с нагревом сверху и снизу, по меньшей мере, по существу, следуют друг за другом.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в зонах (А, В, С, D, Е, F, G, Н, I и J) конвективного нагрева их эффекты конвективного нагрева изменяют относительно друг друга путем настройки объемного расхода и/или температуры и/или длительности подачи струи конвективного воздуха.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что струю для конвективного нагрева подают к краевым зонам стеклянной панели в течение периода, который меньше периода подачи струи к средней секции.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в зонах (А, В, С, D, Е, F, G, Н, I и J) конвективного нагрева их эффекты конвективного нагрева изменяют относительно друг друга в течение цикла нагрева путем включения или выключения подачи потока конвективного воздуха к конвективным элементам (4, 4а, 4b, 4с, 4', 4а', 4b', 4с') для нагрева снизу.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что взаимосвязь между воздействиями конвективного нагрева, прикладываемыми к верхней и нижней стороне стеклянной панели, изменяют во время цикла нагрева таким образом, что на ранних стадиях цикла нагрева конвективный нагрев на верхней стороне стеклянной панели (7) значительно интенсивнее, чем на нижней стороне, а на заключительных стадиях цикла нагрева конвективный нагрев интенсивнее на нижней стороне стеклянной панели (7), чем на ее верхней стороне.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что осуществляют измерение температуры элементов (3) для нагрева излучением сверху, которую сравнивают с заданным значением, увеличивают мощность элементов для нагрева излучением, при которой измеренное значение оказывается ниже заданного значения, и прикладывают конвективное воздействие для нагрева сверху и снизу только к тем зонам (А, В, С, D, Е, F, G, Н, I и J) конвективного нагрева, в которых включены элементы (3) для нагрева излучением.

8. Устройство для нагрева стеклянных панелей (7) в печи (1) для закалки, оснащенной роликами (6), образующими транспортер для переноса стеклянных панелей (7) в печь (1) для закалки, а также в станцию (21) для закалки, сообщающуюся с печью (1) для закалки, причем печь (1) для закалки оснащена элементами (2, 3) для нагрева излучением, расположенными ниже и выше стеклянной панели (7), а также элементами (4, 4а, 4b, 4с, 4', 4а', 4b', 4с', 5) для конвективного нагрева, расположенными ниже и выше стеклянной панели (7), вследствие чего осуществляется подача конвективного воздуха в печь (1) для закалки, отличающееся тем, что элементы (4, 4а, 4b, 4с, 4', 4а', 4b', 4с') для конвективного нагрева расположены вдоль длины печи (1) для закалки и ограничивают зоны (А, В, С, D, Е, F, G, Н, I и J) конвективного нагрева, расположенные бок о бок в поперечном направлении печи (1) для закалки.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что, по меньшей мере, конвективные элементы (4, 4а, 4b, 4с, 4', 4а', 4b', 4с') для нагрева снизу снабжены регуляторами (14, 15) для настройки объемного расхода и/или температуры и/или длительности подачи струи конвективного воздуха в конвективных элементах (4, 4а, 4b, 4с, 4', 4а', 4b', 4с') для нагрева снизу для изменения воздействия конвективного нагрева зон (А, В, С, D, Е, F, G, Н, I и J) конвективного нагрева.

10. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что печь для закалки содержит блок (10) управления для изменения воздействий конвективного нагрева зон (А, В, С, D, Е, F, G, Н, I и J) конвективного нагрева.

11. Устройство по любому из пп.8-10, отличающееся тем, что излучающие элементы (3) для нагрева сверху снабжены датчиками (23) температуры или аналогичными приборами, которые используются для измерения температуры излучающих элементов (3) для нагрева сверху и которые сообщаются с блоком (10) управления для обеспечения регулирования, связанного с объемным расходом и/или температурой и/или длительностью подачи струи конвективного воздуха в конвективных элементах (4, 4а, 4b, 4с, 4', 4а', 4b', 4с') для нагрева снизу.

12. Устройство по любому из пп.8-11, отличающееся тем, что конвективные элементы (4, 4а, 4b, 4с, 4', 4а', 4b', 4с') для нагрева снизу включают в себя нагревательные каналы (4b, 4b'), проходя по продольной секции которых, простирающейся, по меньшей мере, на половину длины печи, конвективный воздух нагревается перед его выпуском в печь (1) для закалки.

13. Устройство по п.8, отличающееся тем, что излучающий элемент (2) для нагрева снизу имеет корпусную или несущую конструкцию, которая ограничивает трубу (4) с соплами инжекторов для конвективного воздуха.

14. Устройство по п.8, отличающееся тем, что обдувающие струи из конвективных элементов (4, 5) для нагрева снизу бьют в нижнюю и верхнюю сторону стеклянной панели в точках, которые разнесены друг от друга в поперечном направлении печи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу нагрева стеклянных панелей в печи для закалки, оснащенной роликами, заключающемуся в том, что стеклянные панели переносят на транспортере, образованном роликами, в печь для закалки в течение цикла нагрева, с последующим переносом стеклянных панелей в станцию для закалки, и нагревают стеклянные панели в печи для закалки посредством излучающих элементов для нагрева снизу и сверху, а также конвективных элементов для нагрева снизу и сверху, вследствие чего осуществляется подача конвективного воздуха в печь для закалки.

Изобретение также относится к устройству для нагрева стеклянных панелей в печи для закалки, оснащенной роликами, образующими транспортер для переноса стеклянных панелей в печь для закалки, а также в станцию для закалки, сообщающуюся с печью для закалки, причем печь для закалки оснащена элементами для нагрева излучением, расположенными ниже и выше стеклянной панели, а также элементами для конвективного нагрева, расположенными ниже и выше стеклянной панели, вследствие чего осуществляется подача конвективного воздуха в печь для закалки.

Способ и устройство этого типа известны из патента США №5591734. Эти уже известные способ и устройство пригодны, в частности, для нагрева так называемых стеклянных панелей с малым модулем упругости, имеющих покрытие сверху, поскольку передаваемое по воздуху воздействие конвективного нагрева можно профилировать в поперечном направлении печи для закалки. В публикации патента США №4505671, например, описано применение конвективного нагрева снизу, сопровождаемого конвективным нагревом сверху, но из-за неудобства, причиняемого роликами, конвективные трубы всегда устанавливали в поперечном направлении печи, делая невозможным поперечное профилирование конвекции снизу.

Задача изобретения заключается в создании способа, в котором образуется конвективная струя из-под стекла, которая гарантирует управление по коэффициенту теплопередачи поперек печи, применяемое к нижней стороне стекла.

Эта задача решается с помощью способа согласно изобретению на основе отличительных признаков, изложенных в прилагаемом п.1 формулы изобретения. Что касается устройства согласно изобретению, то задача решается на основе отличительных признаков, изложенных в прилагаемом п.8 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения раскрыта сущность предпочтительных конкретных вариантов осуществления изобретения.

Ниже приведено более подробное описание двух возможных конкретных вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, при этом

на фиг.1 изображена печь для закалки, в которой применяется способ, в продольном разрезе на виде сбоку,

на фиг.2 изображена печь для закалки, показанная на фиг.1, в поперечном разрезе на виде спереди,

на фиг.2А изображено поперечное сечение альтернативного элемента для нагрева,

на фиг.3 изображен второй конкретный вариант осуществления печи для закалки, в которой применяется способ, в продольном разрезе на виде сбоку,

на фиг.4 изображена печь для закалки, показанная на фиг.3, в поперечном разрезе на виде спереди,

на фиг.5 изображена часть поперечного сечения печи и подробно показаны струи воздуха для осуществления конвекции сверху и снизу в связи друг с другом и с конструктивными элементами печи.

На Фиг.1 и 2 изображена печь 1 для закалки для осуществления способа согласно изобретению, при котором нагревают стеклянную панель 7. Стеклянную панель 7 подают в печь 1 посредством транспортера, образованного роликами 6, которые расположены поперек продольного направления печи 1. В изображенном конкретном варианте осуществления стеклянную панель 7 устанавливают в печи 1 таким образом, что она совершает колебательное движение в течение цикла нагрева. Печь 1 снабжена продолжением в виде станции 21 для закалки, причем стеклянную панель 7 передают на эту станцию после нагрева, осуществляемого на станции нагрева.

Печь 1 для закалки оснащена элементами 3 для нагрева излучением, установленными над роликами 6, т.е. излучающими элементами для нагрева сверху. Они предпочтительно представляют собой сопротивления, которые расположены вдоль длины печи 1 для закалки, но могут также проходить в поперечном направлении печи 1 для закалки. Над роликами 6 также установлены конвективные элементы 5 для нагрева сверху. Они предпочтительно представляют собой трубы 5, расположенные вдоль длины печи 1 для закалки, которые установлены на подходящих расстояниях друг от друга в поперечном направлении печи. Трубы 5 имеют нижние поверхности, на которых выполнены сопла, отстоящие друг от друга в продольном направлении трубы и предназначенные для выпуска конвективного воздуха из трубы 5 в виде струй к верхней поверхности стеклянной панели 7. Эти струи направлены так, что они проходят через промежутки между сопротивлениями 3 для нагрева, в данном случае - через каждый промежуток между сопротивлениями. По выбору, трубы 5 можно размещать под сопротивлениями 3. Струи направлены либо прямо вниз, либо по диагоналям вбок.

Печь 1 для закалки оснащена элементами 2 для нагрева излучением, установленными под роликами 6, т.е. излучающими элементами для нагрева снизу. Они также предпочтительно представляют собой сопротивления, которые расположены вдоль длины печи 1 для закалки. Ниже роликов 6 и/или сопротивлений 2 размещены конвективные элементы 4, 4a, 4b, 4с для нагрева снизу. Они представляют собой трубы, расположенные вдоль длины печи 1 для закалки, которые установлены на подходящих расстояниях друг от друга в поперечном направлении печи 1. Секции труб 4, ближайшие к нижней стороне стекла 7, имеют верхнюю поверхность с выполненными на ней соплами, отстоящими друг от друга в продольном направлении трубы и предназначенными для выпуска конвективного воздуха из элементов 4 в виде струй к нижней поверхности стеклянной панели 7 и/или к поверхностям роликов 6. Каждый из таких конвективных элементов для нагрева снизу ограничивает зоны А, В, С, D, Е, F, G, H, I, J конвективного нагрева, расположенные бок-о-бок в поперечном направлении печи 1 для закалки. Поток конвективного воздуха можно настраивать или регулировать в продольном направлении труб 4, т.е. относительно зон в различных положениях, путем разделения трубы 4 вдоль ее длины на отдельные секции, в которые подаются разные давления для реализации изменяющейся теплопередачи также в вдоль длины печи. В альтернативном варианте, настройку вдоль длины можно также реализовать посредством сопел инжекторов разных размеров или путем уменьшения или увеличения относительного расстояния между соплами, например, таким образом, что вдоль части длины печи, особенно на обоих концах печи, струя подается через каждый второй межроликовый промежуток, а вдоль некоторой части длины печи, особенно вдоль средней секции печи, струя подается через каждый межроликовый промежуток.

Объем воздуха, соответствующий объему, продуваемому в печь 1, выпускается, например, через выпускные отверстия 22, присутствующие в своде печи 1, или через противоточные теплообменники (на чертежах не показаны), установленные с возможностью сообщения с подогревателями 15.

По меньшей мере, конвективные элементы 4, 4a, 4b, 4с для нагрева снизу оснащены удлиненным трубчатым нагревательным каналом 4b, при этом продвигающийся вперед конвективный воздух нагревается перед его выпуском из трубного элемента 4 печи 1. Для настройки объемного расхода конвективного воздуха в одном элементе 4 для конвективного нагрева выполнен клапан 14, сообщающийся с трубным элементом 4b и предпочтительно расположенный снаружи печи 1. Один клапан 4 также можно использовать для настройки или регулировки объемного расхода более чем одного элемента. Для настройки объемного расхода конвективного воздуха в одном элементе 5, подводящем конвективный воздух для нагрева сверху (или в нескольких таких элементах), также соответственно выполнены клапаны 12, сообщающиеся с трубами, подводящими конвективный воздух для нагрева сверху. Кроме того, по меньшей мере, конвективный воздух для нагрева снизу можно подогревать посредством подогревателя 15, установленного снаружи печи 1 и сообщающегося с трубами 4b. Подогреватель 15 может быть резистивным подогревателем. Таким образом, в каждую зону А, В, С, D, Е, F, G, H, I, J конвективного нагрева можно подавать специфичную для зоны конвективную струю из-под стекла, которая обеспечивает управление по коэффициенту теплопередачи поперек печи, применяемое к нижней стороне стекла. Отдельные зоны могут иметь разные температуры и/или разные давления струи и/или разные времена начала, окончания или длительности подачи струи. Например, средняя секция стекла может подвергаться воздействию конвективного нагрева, которое интенсивнее, чем аналогичное воздействие, прикладываемое к краям. Следовательно, струи, подаваемые к краевым областям, могут иметь меньшую длительность подачи, чем струи, подаваемые к средним секциям. Струя, подаваемая к средней секции и к краям, может быть непрерывной, а также неодинаковой в смысле ее суммарной длительности, или можно подвергать края воздействию прерывистых струй.

В возможном конкретном варианте осуществления, показанном на фиг.2А, трубы 4 с соплами инжекторов и элементы 2 для нагрева излучением объединены таким образом, что труба 4 с соплами инжекторов ограничена корпусной или несущей конструкцией элемента 2 для нагрева излучением. Сопла инжекторов могут иметь огромное множество компоновок и ориентации. Помимо или вместо перпендикулярной струи струи могут быть направлены по диагоналям вбок и/или по диагоналям вдоль длины.

Управление клапанами 12 и 14 для конвективных элементов 4 и 5 для нагрева сверху и снизу осуществляется посредством системы 10 управления. Элементы 3 для нагрева излучением сверху оснащены датчиками 23 температуры или аналогичными приборами для измерения температуры элементов 3 для нагрева излучением сверху. Когда стеклянную панель 7 подают в печь, элемент 3 для нагрева излучением, расположенный над ней, охлаждается упомянутой стеклянной панелью 7 на величину, достигающую дюжин градусов Цельсия. Информация, касающаяся изменения температуры элемента 3 для нагрева излучением, передается датчиком 23 температуры по информационной шине 20 в систему 10 управления, при этом информация, получаемая от датчика 23, сравнивается с заданным значением системы 10 управления, после чего происходит увеличение той выходной мощности элементов 3 для нагрева излучением, при которой измеренное значение оказывается ниже заданного значения. Таким образом, разности температур и/или изменения температуры (из-за быстрого охлаждения) элементов 3 для нагрева излучением косвенно обеспечивают системе 10 управления информацию, касающуюся размера, в частности ширины, стеклянной панели, введенной в печь. Естественно, что график нагрузки стеклянной панели также можно считывать посредством отдельных оптических или емкостных датчиков, которые, применительно к направлению подачи панелей, размещены перед печью. На каждый клапан 14 из системы 10 управления по шине 19 передачи данных передается команда управления. Клапан, который закрыт, предпочтительно является тем клапаном, который регулирует течение конвективного воздуха такого элемента 4/5 для конвективного нагрева или таких элементов для конвективного нагрева, рядом с которыми нет стеклянной панели или струи которых должны проходить через промежутки между отключенными сопротивлениями 2/3 или из-под этих сопротивлений в соответствующем месте. Остальные клапаны 14, которые управляют элементами 4 для конвективного нагрева, расположенными под стеклянной панелью, настроены с возможностью обеспечения на нижней стороне стеклянной панели 7 профиля нагрева, предварительно определенного для этой конкретной стеклянной панели 7. Профиль можно устанавливать либо путем подачи конвективной струи в течение предварительно определенного периода времени к нижней стороне стекла 7, либо путем настройки объемного расхода и/или температуры конвективного воздуха в соответствии с профилем нагрева.

В регулируемом по времени процессе профилирования, связанном с коэффициентом теплопередачи нижней стороны стеклянной панели, некоторые из клапанов 14 могут быть открыты с начала цикла нагрева, а остальные клапаны 14 открываются позже во время цикла нагрева. Это регулирование включения/отключения клапанов 14 может также сопровождаться бесступенчатым регулированием объемного расхода или давления.

В варианте, показанном на фиг.1, трубный элемент 4b проходит ниже сопротивлений 2 от входного (применительно к направлению подачи панелей) конца печи к выходному (применительно к направлению подачи панелей) концу печи и прикреплен ниже по направлению подачи панелей к стенке печи посредством крепежного элемента 4d, тогда как действительный трубный элемент 4 с соплами инжекторов проходит от выходного (применительно к направлению подачи панелей) конца печи к входному (применительно к направлению подачи панелей) концу печи между сопротивлениями 2 и роликами 6. Трубная секция 4 может быть прикреплена стяжками к корпусной конструкции сопротивлений 2. Трубные секции или элементы 4 расположены между сопротивлениями 2 таким образом, что не создают серьезное препятствие для тепла, излучаемого в направлении вверх. Поскольку температура воздуха, протекающего внутри трубного элемента 4, больше не претерпевает сколько-нибудь существенные изменения по длине трубного элемента 4, изменения вдоль длины трубного элемента 4, происходящие в результате теплового расширения, будут оставаться незначительными при рабочей температуре печи. Таким образом, обдувающие струи находят свой путь точно между роликами 6. Сочленения и размеры труб, естественно, рассчитаны таким образом, что обдувающие струи достигают желаемых целей после возникновения тепловых расширений, имеющих место во время запуска печи. Например, ввиду возможности создания струй, испускаемых под острым углом друг относительно друга и имеющих наклон, который может быть в поперечном и/или продольном направлении печи, каждый межроликовый промежуток может быть оснащен множеством сопел, подающих обдувающие струи. Эти струи также могут частично или полностью бить в ролики 6. Однако не рекомендуется направлять струи прямо к нижним поверхностям роликов, поскольку это вредит воздействию конвективного нагрева, прикладываемому к нижней стороне стекла.

Давление конвективного воздуха, превалирующее в конвективных элементах для нагрева снизу, задают посредством регулятора 13, который получает управляющее им воздействие из блока 10 управления по шине 18 управления. Регулятор 13 не обязательно является отдельным блоком, а наоборот, может быть соединен с каждым клапаном 14. Клапаны 14 также могут быть оснащены системой ручного регулирования.

Уровень давления конвективного воздуха в конвективных элементах для нагрева сверху задают посредством регулятора 11, который получает управляющее им воздействие из блока 10 управления по шине 16 управления. Для управления клапанами 12, приводимыми в действие для регулирования струи конвективного воздуха, подаваемого индивидуально к конвективным элементам 5 для нагрева, используют шину 17 управления. Это также обеспечивает профилирование коэффициента теплопередачи для верхней стороны стекла, осуществляемое поперек печи, как более подробно описано в патенте США №5591734.

Конкретный вариант осуществления, показанный на фиг.3 и 4, отличается от того, который показан на фиг.1 и 2, лишь тем, что труба, представляющая собой конвективный элемент для нагрева снизу, проходит внутри печи таким образом, что трубный элемент 4b проложен внутри печи по ее полу в средней секции печи (если смотреть в продольном направлении). Труба 4b разветвляется под сопротивлениями 2 в противоположных направлениях на трубные ответвления 4b', которые продолжаются в виде вертикальных секций 4с' на противоположных концах печи, а дальше продолжаются в виде трубных ответвлений 4', направленных от концов печи к средней секции печи и размещенных между сопротивлениями 2 и роликами 6 и оснащенных соплами инжекторов для направления струй воздуха через промежутки между роликами 6 к нижней стороне стеклянной панели 7.

Третий альтернативный вариант, не показанный на чертежах и предусматривающий введение в печь труб конвективного воздуха для нагрева снизу, таков, что трубы введены в печь попеременно с противоположных концов печи, вследствие чего направления течения внутри труб, расположенных внутри печи, попеременно противоположны друг другу в соседних трубах. Следовательно, нагрев воздуха внутри труб не вызывает дисбаланс между противоположными концами печи при нагреве.

Конвективные трубы 5 и 4 с соплами инжекторов для нагрева сверху и снизу не обязательно должны быть ориентированы аналогично друг другу. С другой стороны, синхронизация их работы в течение цикла нагрева предпочтительно осуществляется таким образом, что на ранних стадиях цикла нагрева конвективный нагрев значительно интенсивнее на верхней стороне стеклянной панели 7, а на заключительных стадиях цикла нагрева конвективный нагрев интенсивнее на нижней стороне стеклянной панели 7. Взаимосвязь между мощностями струй для нагрева сверху и снизу можно изменять во время цикла нагрева, например, таким образом, что изначально сильная струя для нагрева сверху становится слабее, а ближе к концу цикла нагрева снова становится сильной, так что струя для нагрева снизу может быть соответственно более интенсивной в конце цикла нагрева. Вследствие этого суммарная теплопередача увеличивается, а нагрев происходит быстрее при одновременном поддержании баланса между воздействиями нагрева сверху и снизу, несмотря на сильную струю для нагрева снизу в конце цикла нагрева. Взаимосвязь между требованиями к нагреву сверху и снизу, а также его флуктуация в течение цикла нагрева является характеристикой каждого типа стекла. Струя для нагрева снизу может быть довольно слабой в начале цикла нагрева, а после средней точки цикла нагрева мощность струи можно увеличивать таким образом, что график, представляющий мощность струи в зависимости от времени, имеет угловой коэффициент, который постоянен, либо претерпевает ступенчатые изменения или непрерывные изменения (т.е. представляет собой нарастающую кривую, ступенчатые изменения которой становятся все больше и больше), либо характеризуется любой совокупностью вышеуказанных особенностей.

На фиг.5 показано, как обдувающие струи из трубы 4 для нагрева снизу могут быть направлены по диагонали под углом вбок в виде буквы V, причем эти струи бьют в целевые точки, которые лежат по любую сторону от целевой линии для воздушных струй из трубы 5 для нагрева сверху. Поскольку струи для нагрева сверху и снизу бьют в цели, отстоящие друг от друга в поперечном направлении печи, создание линий нагрева в направлении продвижения стекла будет исключено или уменьшено, а воздействие нагрева может оказаться распределенным более равномерно по всей площади поверхности стекла. Трубы 5 для нагрева сверху могут обеспечить продувку своих струй через промежутки между сопротивлениями для нагрева сверху, тогда как трубы для нагрева снизу могут испускать свои струи из пространства над сопротивлениями для нагрева снизу.