Способ и установка для нагревания стеклянных листов - RU2358918C2
Код документа: RU2358918C2
Чертежи
Описание
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к способу нагревания стеклянных листов, включающему нагревание стеклянных листов в отпускной печи и колебание стеклянных листов назад и вперед во время нагревания.
Изобретение также относится к установке для нагревания стеклянных листов, содержащей отпускную печь для нагревания стеклянных листов, ролики для поддержания и перемещения стеклянных листов, средство для нагревания стеклянных листов и устройство для регулирования роликов, причем устройство для регулирования роликов выполнено таким образом, чтобы обеспечивать колебание стеклянных листов во время нагревания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В процессе отпуска стекла температуру стеклянного листа поднимают выше температуры размягчения стекла. Такая температура составляет от 610 до 625°С в зависимости от толщины стекла. Затем стекло охлаждают с желаемой скоростью, обычно направляя на него струи воздуха сверху и снизу.
На практике невозможно сохранять неподвижность стеклянного листа во время его нагревания в печи; если бы лист не колебался, нагревание было бы слишком неравномерным из-за контакта в точках опоры стеклянных листов. С другой стороны, при последующем нагревании стеклянный лист начал бы размягчаться при температуре выше 550°С и течь между опорными точками, становясь таким образом волнистым. Поэтому стеклянные листы во время нагревания поддерживаются в движении.
Печь для отпуска стекла может представлять собой так называемую непрерывную печь, в которой стекло перемещается только вперед во время всего процесса нагревания. Такое решение является эффективным при большой нагрузке, а также при обработке тонких стеклянных листов. Однако на практике такие непрерывные печи не подходят для нагревания толстых стеклянных листов, поскольку такие листы требуют длительного периода нагревания, и при перемещении стекла во время всего процесса нагревания только вперед печь должна быть очень длинной. С другой стороны, длинные печи являются довольно негибкими при изменении видов и толщины стеклянных листов. Различные виды и различная толщина стеклянных листов требуют различных температур в печи и различных скоростей перемещения, поэтому необходимо всегда разгружать непрерывную печь при изменении загружаемого в нее вида стекла. Это является причиной длительного и нежелательного периода непродуктивной работы.
В так называемой качающейся роликовой печи стеклянные листы во время нагревания перемещаются назад и вперед, т.е. осциллируют, при помощи роликов. Такая осцилляция позволяет опорным точкам для роликов равномерно распределяться по всему стеклу на протяжении всей стадии нагревания. Это также позволяет свести к минимуму деформационные дефекты оптики стекла, вызванные его неравномерной поддержкой. Следовательно, колеблющаяся печь не должна быть очень длинной, поскольку стекло перемещается в печи назад и вперед. Более того, переход с одного вида и толщины стекла на другой может быть произведен относительно легко. Поэтому в настоящее время для изготовления, например, плоских строительных или изоляционных стеклянных листов в основном используются колеблющиеся роликовые печи. Пример колеблющейся роликовой печи описан в US 6172336.
Во время нагревания стеклянные листы механически соприкасаются только с роликами. Таким образом, на практике источником различных царапин и других возможных дефектов являются ролики. Поэтому требования к качеству роликов и механизмов их вращения являются предельно строгими. Диаметр роликов должен оставаться как можно более постоянным, и радиус роликов также должен оставаться изначальным с предельно высокой точностью. Кроме того, привод ролика должен иметь как можно меньший зазор или люфт и быть как можно более жестким. Например, разница окружных скоростей двух роликов, одновременно поддерживающих стеклянный лист, может вызвать образование трещины в стеклянном листе. Поэтому механические требования к конструкции печи являются чрезвычайно высокими, при этом по мере износа деталей избегать нарушений оптических свойств стекла становится все труднее.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение нового способа и установки для нагревания стеклянных листов.
Способ согласно изобретению отличается тем, что первый поворотный момент колебания имеет место более чем через 20 секунд после начала нагревания.
Кроме того, устройство согласно изобретению отличается тем, что устройство для регулирования обеспечивает регулирование роликов таким образом, что первый поворотный момент колебания имеет место более чем через 20 секунд после начала нагревания.
Согласно изобретению стеклянные листы нагреваются в печи посредством их колебания, т.е. перемещения назад и вперед, во время нагревания при помощи роликов. Первый поворотный момент колебания происходит более чем через 20 секунд после начала нагревания. В начальной стадии нагревания стеклянный лист не вполне устойчив, в результате чего на нем легко появляются царапины и другие дефекты. Если первый поворотный момент колебания будет иметь место через достаточно длительный период времени после начала нагревания, стекло может быть нагрето до уровня мягкости, позволяющей ему равномерно лечь на ролики. В таком случае появление дефектов на стеклянном листе в поворотный момент колебания маловероятно, даже если ролики имеют некоторый зазор.
Идея, лежащая в основе данного варианта, заключается в том, что подача стеклянного листа в печь при помощи загрузочного конвейера осуществляется с одной скоростью и после того как он полностью окажется в печи, скорость переключается на другую, более низкую скорость, при этом первый поворот колебания происходит в результате перехода на другую, более низкую скорость. Процесс перехода на другую, более низкую скорость представляет собой совсем простую и легко контролируемую процедуру, позволяющую осуществлять первый поворот колебания через достаточно длительный период времени после начала нагревания.
Идея, лежащая в основе другого варианта, заключается в том, что последний поворотный момент колебания имеет место более чем за 20 секунд до окончания нагревания. На конечной стадии нагревания стеклянный лист становится совсем мягким, поэтому на нем также легко возникают дефекты. Такие дефекты могут включать, например, пережог и волнистость стекла. При осуществлении последнего поворота колебания относительно задолго до окончания нагревания стекло не будет слишком мягким и, следовательно, возникновение дефектов на стекле в основном может быть предотвращено. Идея, лежащая в основе еще одного варианта, заключается в том, что нагревание осуществляется таким образом, что имеют место только две поворотные точки колебания, при этом первая поворотная точка колебания имеет место через достаточно длительное время после начала нагревания, последняя поворотная точка колебания имеет место относительно задолго до окончания нагревания, в целом позволяя свести к минимуму возникновение дефектов на стекле.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Данное изобретение более подробно будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых
Фиг.1 представляет схематический, боковой вид разреза, иллюстрирующий печь для отпуска стекла,
Фиг.2 представляет диаграмму, показывающую перемещение стеклянного листа внутри печи во время нагревания.
Для большей ясности чертежи иллюстрируют изобретение в упрощенном виде. Одинаковыми цифровыми обозначениями обозначены одинаковые элементы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг.1 показана отпускная печь, содержащая корпус 1 и ролики 2, на которых расположены стеклянные листы 3. Стеклянные листы нагреваются сверху верхними резисторами 4 и снизу нижними резисторами 5. Печь может также включать трубки для подвода сжатого воздуха, предназначенные для нагревания верхней поверхности и/или нижней поверхности стеклянных листов путем их обдувания теплым воздухом, т.е. может быть использована принудительная конвекция. При необходимости данные трубки могут быть также использованы для охлаждения. Для большей ясности такие трубки на прилагаемых чертежах не показаны.
Кроме того, на Фиг.1 схематически показаны регулятор 6 и источник питания, такой как электрический мотор, обеспечивающий вращение роликов 2, а также регулятор для регулирования вращения роликов. Вращающий ролики электрический мотор может регулироваться, например, преобразователем. Кроме того, при желании зубчатые передачи и/или другие подходящие средства могут быть использованы для регулирования роликов 2.
В устройстве перед отпускной печью установлен загрузочный конвейер. После отпускной печи расположена установка для отпуска, в которой стеклянные листы охлаждаются посредством обдува их охлаждающим воздухом. После установки для отпуска может также быть расположена установка для последующего охлаждения. Для большей ясности на Фиг.1 не показаны ни загрузочный конвейер, ни установка для отпуска, ни установка для последующего охлаждения.
Во время нагревания стеклянные листы 3 перемещаются назад и вперед, т.е. колеблются, при помощи роликов 2. Такое колебание обеспечивает равномерное распределение опорных точек для роликов 2 по всему стеклу на протяжении всей стадии нагревания.
Стеклянная загрузка сначала подается с загрузочного конвейера в печь в момент t-1, показанный на Фиг.2. После ускорения скорость перемещения v1 может составлять, например, 300 мм/сек. В момент t0 стеклянная загрузка полностью оказывается в печи. В настоящем описании начало нагревания относится точно к данному конкретному времени t0, когда задняя часть стеклянной загрузки также оказывается в печи. На Фиг.1 показано положение, при котором стеклянные листы 3 находятся в начале периода нагревания.
Когда стеклянная загрузка полностью оказывается в печи, скорость перемещения снижается до первой гусеничной скорости v2. Такая первая гусеничная скорость v2может составлять, например, 20 мм/сек. Таким образом, загрузка в печь осуществляется между моментами t-1 и t1, поэтому конкретная загрузка вначале осуществляется при более высокой скорости v1, а затем при более низкой скорости v2. Скорость v1, т.е. скорость, с которой стеклянная загрузка подается в печь, должна быть достаточно высокой, поскольку при подаче стеклянной загрузки в печь передняя часть загрузки начинает нагреваться раньше, чем ее задняя часть, и при низкой скорости перемещения разница в температуре между передней и задней частями стеклянной загрузки окажется слишком большой, поэтому стеклянный лист может получить повреждения. Кроме того, слишком низкая скорость загрузки снижает производительность печи.
Для того чтобы обеспечить возможность первоначального колебания, отпускная печь должна быть достаточно большой для того, чтобы в ней разместилась стеклянная загрузка, т.е. длина lu отпускной печи должна быть больше длины ll загружаемого стекла. Если длина lu отпускной печи составляет, например, 4800 мм, подходящая величина ll загружаемого стекла должна составлять, например, 3600 мм. В таком случае расстояние между подаваемыми в печь стеклянными листами должно по-прежнему составлять 1200 мм.
Процесс снижения скорости подачи v1 до первой гусеничной скорости v2может продолжаться, например, от 1 до 3 секунд. Если процесс замедления длится, например, немного менее трех секунд, стеклянная загрузка перемещается вперед на расстояние 450 мм за время t0, при этом запас длины для перемещения составляет еще 750 мм. Если первая гусеничная скорость v2 составляет 20 мм/сек, стеклянной загрузке требуется около 37,5 секунд, чтобы продвинуться по направлению к задней части печи таким образом, чтобы передняя часть стеклянной загрузки находилась в задней части печи. Первый поворот колебания должен быть осуществлен не позже данной стадии. Таким образом, поворот колебания происходит в момент t1, в который с первой гусеничной скорости v2 переходят на вторую гусеничную скорость v3. Вторая гусеничная скорость v3может, например, составлять -10 мм/сек, при этом минус означает, что стеклянная загрузка перемещается назад по направлению к переднему краю печи.
В вышеописанном иллюстративном варианте первый поворотный момент колебания t1наступает приблизительно через 40 секунд после начала нагревания. Во время этих 40 секунд стеклянные листы 3 в результате нагревания уже становятся несколько мягче и ровно ложатся на ролики 2. В данном случае благодаря повороту колебания ролики по существу не оставляют следов на стеклянном листе 3.
Если вторая гусеничная скорость v3составляет -10 мм/сек, то следующий поворотный момент колебания t2наступает не позднее чем через 120 секунд после первого поворотного момента колебания t1. При втором поворотном моменте колебания направление перемещения стеклянных листов вновь меняется на направление к заднему концу печи, т.е. скорость меняется на третью гусеничную скорость v4. Третья гусеничная скорость v4 может, например, быть равной первой гусеничной скорости v2, т.е. 20 мм/сек, как в показанном варианте.
Наконец, скорость стеклянной загрузки увеличивается до скорости перемещения на выходе v5, которая может составлять, например, 500 мм/сек. Увеличение до скорости перемещения на выходе v5 может продолжаться, например, от 1 до 4 секунд. При скорости перемещения на выходе v5стеклянные листы выгружаются из печи в установку для отпуска, и в печь подается следующая стеклянная загрузка. Скорость перемещения на выходе v5 должна быть достаточно высокой, поскольку после печи стеклянные листы 3 подвергаются отпускному охлаждению, при этом передняя часть стеклянной загрузки не должна слишком сильно охлаждаться по сравнению с задней частью стеклянной загрузки, покидающей печь позднее. Кроме того, низкая скорость перемещения на выходе снижает производительность установки. В показанном варианте промежуток времени между последним поворотным моментом колебания t2 и временем прекращения нагревания t3 составляет около 40 секунд. Таким образом, выгрузка из печи начинается при втором поворотном моменте колебания t2и заканчивается после времени t4, представляющего собой момент, в который стеклянная загрузка полностью находится снаружи печи. Таким образом, выгрузка из печи вначале происходит при более низкой скорости v4, а затем и окончательно - при второй скорости v5, более высокой, чем первая скорость.
В настоящем описании время прекращения нагревания t3означает момент времени, в который передний конец стеклянной загрузки начинает выходить из отпускной печи. Период нагревания, указанный в примере, т.е. промежуток времени между началом нагревания t0 и окончанием нагревания t3, составляющий около 200 секунд, является достаточным для нагревания тонких стеклянных листов, например стекла толщиной 2,5 мм.
Таким образом, время последнего поворотного момента колебания t2и время прекращения нагревания t3 разделены достаточно большим промежутком. В таком случае стеклянные листы 3 в последний поворотный момент колебания t2остаются еще достаточно твердыми для того, чтобы по существу противостоять царапинам или иным дефектам, вызванным поворотом колебания. Поэтому качество стеклянных листов остается высоким на протяжении всего процесса отпуска.
Гусеничные скорости v2, v3 и v4 могут, например, составлять от 10 мм/сек до 60 мм/сек. Абсолютные величины гусеничных скоростей v2, v3 и v4 также могут быть одинаковыми либо величина каждой скорости может быть различной. Скорость подачи v1 для загрузки стеклянных листов в печь может, например, составлять от 200 до 400 мм/сек. Скорость переноса на выходе v5 в свою очередь может составлять, например, от 400 до 600 мм/сек.
Снижая гусеничные скорости v2, v3 и v4 по сравнению со скоростями, указанными в вышеприведенных примерах, время нагревания загрузки может быть увеличено даже при использовании всего лишь двух поворотных моментов колебания. При использовании всего лишь двух поворотных моментов колебания возникновение дефектов на стеклянных листах 3 может быть сведено к минимуму. Безусловно, снижение второй гусеничной скорости v3 вызывает снижение ее абсолютной величины, т.е. скорости стеклянных листов, перемещающихся в обратном направлении в печи при более низкой скорости. Однако на практике гусеничная скорость также не может быть снижена слишком сильно, поэтому устройство в соответствии с вышеприведенным примером позволяет нагревать стекло, используя всего лишь два поворотных момента колебания в том случае, когда время нагревания стекла составляет менее 300 секунд. Если гусеничная скорость слишком мала, горячие ролики 2 вызывают в стекле дефекты, связанные с балансом тепла. Подобным образом на последней стадии нагревания слишком низкая гусеничная скорость может вызвать волнистость стекла. При нагревании в печи более толстых стеклянных листов через определенные интервалы необходимо добавлять одно колебание назад и вперед. Интервал шагов увеличения колебаний назад и вперед предпочтительно составляет, например, 300 секунд. Однако в таком случае время нагревания предпочтительно распределяется равномерно между обоими возвратно-поступательными колебаниями, чтобы обеспечить равномерную загрузку печи.
Чертежи и их описание предназначены только для иллюстрации идеи данного изобретения. Подробности изобретения могут варьироваться в рамках объема притязаний. На гусеничные скорости также влияет размер пространства, предназначенный для перемещения стеклянной загрузки в отпускной печи. Если пространство для перемещения является достаточно большим, гусеничная скорость в свою очередь должна быть несколько выше для того, чтобы перемещение стеклянной загрузки было распределено в печи равномерно. Таким образом, на длину пространства для перемещения влияет длина печи и длина стеклянной загрузки; в этом случае, зная величину стеклянной загрузки, можно определить величину пространства для перемещения. Поэтому пространство для перемещения должно быть достаточным для того, чтобы первое колебание могло быть осуществлено через достаточно длительное время после начала нагревания. Однако пространство для перемещения не должно быть слишком большим, поскольку большое пространство для перемещения в свою очередь снижает величину стеклянной загрузки, что приводит к снижению производительности печи. Более того, гусеничная скорость может быть предпочтительно установлена исходя из стеклянной загрузки таким образом, чтобы такая загрузка находилась в передней части печи всегда на одной и той же стадии нагревания, что упрощает управление процессом нагревания в целом. При желании температура стеклянных листов может быть измерена во время нагревания, например, при помощи пирометра, а результаты могут быть использованы для регулирования нагревания. Помимо или вместо электрических резисторов и конвекционного обдува стеклянные листы могут быть нагреты при помощи нагревающего газа или иного способа нагревания, известного как таковой. Поэтому первое поворотное колебание осуществляется более чем через 20 секунд после начала нагревания. Первое поворотное колебание предпочтительно осуществляется более чем через 35 секунд после начала нагревания. В качестве практического ограничения, исходя из величины стеклянной загрузки и величины гусеничной скорости, максимальный промежуток между временем начала нагревания и первым поворотным колебанием может составлять порядка 70 секунд. Поэтому последнее поворотное колебание может быть осуществлено, например, более чем за 20 секунд до прекращения нагревания. Последнее поворотное колебание предпочтительно осуществляется более чем за 35 секунд до прекращения нагревания. В данном случае также в качестве возможного практического ограничения последнее поворотное колебание должно быть осуществлено не более чем за 70 секунд до прекращения нагревания.
Реферат
Изобретение относится к способу нагревания стеклянных листов. Технический результат изобретения заключается в уменьшении дефектов на поверхности стекла. Стеклянные листы перемещают при помощи роликов в печь для нагревания. Во время нагревания стеклянные листы колеблются, т.е. перемещаются назад и вперед при помощи роликов. Загрузку стеклянных листов в печь вначале осуществляют при первой скорости v1, а когда стеклянный лист полностью оказывается в печи, скорость снижают до второй скорости v2. Первый поворотный момент колебания (t1) осуществляют после снижения второй скорости v2 и более чем через 20 секунд после начала нагревания. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
