BR0111610B1 - sistema e método para conformar chapas de vidro. - Google Patents
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Description
"SISTEMA E MÉTODO PARA CONFORMAR CHAPAS DE VIDRO"
CAMPO TÉCNICO
Trata a presente invenção de um sistema e método paraconformar chapas de vidro aquecidas.
HISTÓRICO DA TÉCNICA
Os sistemas de conformação de chapa de vidroconvencionalmente incluem um forno que possui uma câmara de aquecimentona qual um transportador conduz chapas de vidro para aquecimento a umatemperatura suficientemente alta para permitir a conformação. Normalmente, ascâmaras de aquecimento de forno são aquecidas até cerca de 650 a 720°C a fimde prover aquecimento de chapa de vidro até cerca de 620 a 660°C paraconformação por um ou mais moldes, e subseqüente resfriamento brusco. AsPatentes US N°s. 4.282.026, de McMaster et al., 4.361.432, de McMaster et al.,4.364.765, de McMaster et al., e 4.437.871 de McMaster et al. apresentam mesasde prensa de vácuo que possuem uma superfície plana voltada para baixo comíuros espaçados aos quais é fornecido um vácuo para uso na transferência dechapas de vidro aquecidas de um transportador para um molde no qual a chapade vidro é conformada dentro da câmara de aquecimento do forno associado.
Embora a conformação de chapas de vidro tenha sidoanteriormente realizada fora de uma câmara de aquecimento de forno,conforme apresentado na Patente US N0 5.755.845, de Woodward et al., atransferência da chapa de vidro para tais moldes externos era previamenteexecutada por transportadores de roletes que exigem um molde fundido parapassar através dos rolos de transportador a fim de executar a conformação.
Embora o uso de moldes externos seja desejável para permitir o emprego demateriais que não precisam suportar as temperaturas relativamente altas deuma câmara de aquecimento de forno, até agora não havia um sistema oumétodo eficaz para efetuar a conformação de chapa de vidro num localexterno, fora da câmara de aquecimento de forno.DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
Um objeto da presente invenção consiste em prover umsistema aperfeiçoado para a conformação de chapas de vidro.
Para alcançar o objeto citado, o sistema para conformar chapasde vidro de acordo com a invenção inclui um forno que possui uma câmara deaquecimento que inclui um transportador para conduzir chapas de vidro paraaquecimento a uma temperatura suficientemente alta para permitir aconformação das chapas de vidro. Uma mesa de prensa de vácuo móvelverticalmente é colocada dentro da câmara de aquecimento do forno e possuiuma superfície voltada para baixo à qual é fornecido vácuo para suportar umachapa de vidro aquecida recebida do transportador. Uma estação deconformação do sistema está situada externamente à câmara de aquecimento deforno, e possui um molde superior móvel verticalmente que inclui uma faceconformadora voltada para baixo, e a estação de conformação e o moldesuperior do mesmo são localizados externamente da câmara de aquecimento doforno de modo que o molde superior não possua uma temperatura maior que500°C. Um anel inferior móvel horizontalmente do sistema possui uma faceconformadora voltada para cima. Um primeiro atuador do sistema move a mesade prensa de vácuo para baixo até uma posição inferior para receber uma chapade vidro aquecida a partir do transportador e em seguida move a mesa deprensa de vácuo para cima até uma posição elevada. Um segundo atuadormove o anel inferior horizontalmente até uma primeira posição dentro dacâmara de aquecimento do forno abaixo da mesa de prensa de vácuo naposição elevada, com o que o anel inferior recebe uma chapa de vidro aquecidaa partir da mesa de prensa de vácuo e o segundo atuador em seguida move oanel inferior com a chapa de vidro aquecida sobre ele, para fora a partir dacâmara de aquecimento de forno até uma segunda posição na estação deconformação abaixo do molde superior. Um terceiro atuador do sistema moveo molde superior para baixo em direção ao anel inferior na segunda posiçãopara cooperar com o anel inferior na conformação da chapa de vidro aquecida.
Na construção preferida do sistema, a estação de conformaçãoinclui um aparelho redutor de perda térmica para reduzir a perda de calor dachapa de vidro quente durante a conformação externamente à câmara deaquecimento de forno. Segundo um aspecto, o aparelho redutor de perdatérmica inclui aquecedores auxiliares para aquecer a estação de conformação, eestes aquecedores auxiliares podem compreender aquecedores de resistênciaelétrica ou aquecedores a gás. Segundo um outro aspecto, o aparelho redutor deperda térmica inclui aquecedores no molde superior da estação de conformaçãopara manter quente a sua face conformadora. Segundo ainda um outro aspecto,o aparelho redutor de perda térmica inclui uma cobertura termicamente isolantena face conformadora do molde superior da estação de conformação. Oaparelho redutor de perda térmica pode incluir também um invólucro paraencerrar a estação de conformação, com o invólucro, de preferência, possuindouma emissividade baixa para reduzir a perda de calor para o mesmo a partir dachapa de vidro quente. Podem ser utilizadas diferentes combinações destasmaneiras diferentes de reduzir a perda de calor.
O molde superior do sistema, de preferência, possui aberturas àsquais é aplicado um impulso de vácuo a partir de um reservatório de vácuo paraauxiliar a conformação da chapa de vidro entre o anel inferior e o molde superior.
O sistema possui também uma estação de resfriamento para aqual a chapa de vidro conformada é movida para resfriamento.
Um outro objeto da invenção é prover um métodoaperfeiçoado para conformar chapas de vidro.
Na execução do objeto imediatamente precedente, o métodopara conformar chapas de vidro de acordo com a invenção é realizado pelotransporte de uma chapa de vidro dentro de uma câmara de aquecimento deum forno para aquecer suficientemente quente a fim de permitir aconformação da chapa de vidro. Uma mesa de prensa de vácuo com a câmarade aquecimento do forno é movida para baixo até uma posição inferior parareceber e suportar a chapa de vidro aquecida e a mesa de prensa de vácuo éem seguida movida para cima até uma posição elevada com a chapa de vidrosuportada pela mesa de prensa de vácuo. Um anel inferior é em seguidamovido para a câmara de aquecimento do forno para ficar abaixo da mesa deprensa de vácuo na sua posição elevada com a chapa de vidro aquecidasuportada pela mesma acima do anel inferior. A chapa de vidro aquecida é emseguida liberada da mesa de prensa de vácuo e é recebida pelo anel inferior.O anel inferior é em seguida movido com a chapa de vidro aquecida sobreele, horizontalmente, para fora da câmara de aquecimento do forno até umaestação de conformação que inclui um molde superior localizadoexternamente da câmara de aquecimento do forno de modo que o moldesuperior possua uma temperatura que não seja maior que 500°C. O moldesuperior da estação de conformação é em seguida movido para baixo paracooperar com o anel inferior na conformação da chapa de vidro aquecida.
Na execução do método de conformação de chapa de vidro,durante a conformação se reduz a perda de calor da chapa de vidro aquecida.
O método de conformação é também executado utilizando umvácuo de impulso que é fornecido ao molde superior para auxiliar aconformação de chapa de vidro.
É apresentado também o método de conformação de chapa devidro que inclui mover a chapa de vidro conformada horizontalmente a partirda estação de conformação até uma estação de resfriamento pararesfriamento, que pode ser recozimento, reforço por calor ou têmpera.
Os objetos, características e vantagens da presente invenção seevidenciarão prontamente a partir da descrição detalhada da melhor modalidadede executar a invenção quando considerada com referência aos desenhos anexos.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
A figura 1 é uma vista lateral esquemática de um sistema deconformação de chapa de vidro construído de acordo com a invenção paraexecutar a conformação de chapa de vidro.
A figura 2 é uma vista esquemática parcial semelhante à figura1, porém ilustrando outros estágios do ciclo de forno de chapa de vidro.
A figura 3 é uma vista parcial que mostra uma coberturatermicamente isolante numa face conformadora de um molde superior de umaestação de conformação do sistema.
MELHOR MODALIDADE DE EXECUTAR A INVENÇÃO
Com referência à figura 1, um sistema de conformação dechapa de vidro 10 ilustrado esquematicamente é construído de acordo com ainvenção para executar o seu método, ambos os quais serão descritos de umamaneira integrada para facilitar a compreensão de todos os aspectos dainvenção. O sistema de conformação 10 inclui um forno 12 que possui umacâmara de aquecimento 14 que inclui um transportador do tipo de rolos 16que possui rolos 18 para conduzir chapas de vidro G ao longo de uma direçãode transporte indicada pela seta C, de modo a ser aquecida o suficiente parapermitir a conformação da chapa de vidro. Uma mesa de prensa de vácuo 20está colocada dentro da câmara de aquecimento 14 do forno 12 e possui umasuperfície voltada para baixo 22 à qual é suprido um vácuo para suportar umachapa de vidro aquecida recebida do transportador, conforme será descritoadiante em maiores detalhes. Normalmente, a câmara de aquecimento deforno será aquecida até 650 a 720°C a fim de prover uma temperatura devidro aquecido de cerca de 640 a 660°C. Uma estação de conformação 24 dosistema está situada externamente à câmara de aquecimento de forno naextremidade de saída direita 26 do forno. Esta estação de conformação 24possui um molde superior 28 que possui uma face conformadora voltada parabaixo 29, e é móvel verticalmente, conforme mostra a figura 2, por setas 30entre a posição superior indicada por linha cheia e a posição inferior indicadaem contorno descontínuo, conforme será descrito adiante em maioresdetalhes. À direita da estação de conformação 24, o sistema 10 é mostradoincluindo ainda uma estação de resfriamento 32 para resfriar a chapa de vidroconformada.
A mesa de prensa de vácuo 20 pode ser do tipo apresentadopela Patente US N0 4.282.028 de McMaster. É fornecido um vácuo a furosespaçados na superfície voltada para baixo 22 da mesa de prensa de vácuo 20por um gerador de vácuo 33, que pode ser uma bomba de jato de gás do tipoapresentado pela Patente US N0 4.222.763 de McMaster. A montante da mesade prensa de vácuo 20, um sensor pode detectar a chapa de vidro, assim comofornecer o seu posicionamento e também enviar um sinal para umtransportador de controle adjacente à mesa de prensa de vácuo para reduzir avelocidade de transporte do vidro antes de ser recebida pela mesa de prensade vácuo, conforme apresentado pela Patente US N0 4.364,766 de Nitschke.As descrições completas destas patentes são incorporadas ao presente parareferência.
Com referência à figura 1, o sistema de conformação de chapade vidro 10 inclui um anel inferior 34 que pode se mover horizontalmenteconforme indicado pelas setas 36, e possui uma face conformadora voltadapara cima 38, que é de construção periférica que corresponde geralmente àperiferia da chapa de vidro G a ser conformada. Um primeiro atuador 39inicia um ciclo de conformação de chapa de vidro movendo a mesa de prensade vácuo 20 para baixo até a posição inferior indicada por linha em contornodescontínuo, para receber uma chapa de vidro aquecida G a partir dotransportador 16. O primeiro atuador 39 em seguida move a mesa de prensade vácuo 20 para cima até a posição elevada indicada por linha cheia, com achapa de vidro aquecida G suportada pela mesma, conforme mostra a figura2, e um segundo atuador 40 move o anel inferior 34 horizontalmente parauma primeira posição indicada por representação em linha cheia dentro dacâmara de aquecimento 14 do forno 10 onde o anel inferior recebe uma chapade vidro aquecida da mesa de prensa de vácuo 20 com o término de seusuporte quando termina o vácuo. O primeiro atuador 40 em seguida move oanel inferior 34 para fora a partir da câmara de aquecimento de fornoconforme mostra a figura 2, até uma segunda posição mostrada porrepresentação em contorno descontínuo na estação de conformação 24 abaixodo molde superior 28. Um terceiro atuador 43 em seguida move o moldesuperior 28 para baixo em direção ao anel inferior 34 na segunda posiçãopara cooperar com o anel inferior na conformação da chapa de vidro quente, eo molde superior é subseqüentemente movido para cima de volta para aposição superior em preparação para o ciclo seguinte.
A localização do molde superior 28 externamente aoaquecimento de forno permite que opere a uma temperatura muito menor queos moldes que são montados para funcionarem internamente, dentro dacâmara de aquecimento de forno, de uma maneira mais convencional. Alémdisto, a maneira na qual o molde superior situado externamente 28 cooperacom o anel inferior 34 que recebe a chapa de vidro quente da mesa de prensade vácuo proporciona uma distribuição eficaz, assim como a conformação dachapa de vidro. Mais especificamente, o molde superior 28 pode serfabricado de aço carbono laminado a frio ou fundido de ferro e paratemperaturas relativamente inferiores de cerca de 300°C e menos é possívelusar moldes de alumínio e epóxi, nenhum dos quais poderia ser usado noambiente quente da câmara de aquecimento de forno. Outrossim, o moldesuperior 28 pode também ser moldado de determinados refratários quepossuem propriedades de isolamento térmico e não exigem usinagemsignificativa. Conseqüentemente, este sistema também proporciona custosmenores de usinagem com ferramenta, já que o molde superior 28 pode serproduzido mais economicamente e deste modo torna o sistema eficaz paraprodução de baixo volume mediante a redução dos custos de usinagem comferramenta para cada chapa de vidro conformada.Ainda com referência à figura 1, a estação de conformação 24inclui aparelho indicado coletivamente por 43 para reduzir a perda térmica dachapa de vidro quente G durante a conformação. Este aparelho 43 éapresentado incluindo aquecedores auxiliares 44 que podem ser ouaquecedores de resistência elétrica ou aquecedores a gás para fornecer calorauxiliar à estação de conformação a fim de reduzir a perda térmica a partir dachapa de vidro quente G. O aparelho para redução da perda térmica 43compreende ainda aquecedores 46 no molde superior 28 da estação deconformação. Estes aquecedores de molde 46 podem ser aquecedores deresistência elétrica e fornecer aquecimento da face conformadora 29 parareduzir a perda térmica a partir da chapa de vidro quente para o moldequando o molde e o vidro entrosam, proporcionando a conformação de chapade vidro. Além disto, o aparelho para redução da perda térmica mostrada nafigura 3 pode compreender ainda uma cobertura termicamente isolante 29',que pode ser de papel cerâmico, na face conformadora 29, para reduzir oescoamento de calor a partir da chapa de vidro quente para o molde superior28 durante o engate que proporciona a conformação de chapa de vidro.Alternativamente, a face conformadora 29 pode ser produzida de um materialtermicamente isolante. Outrossim, o aparelho para redução da perda térmica43 mostrada na figura 1 pode incluir também um invólucro 47 que reduz ascorrentes de ar convectivas e envolve a estação de conformação para impedira perda de calor a partir da chapa de vidro quente. Este invólucro 47 pode seruma câmara separada do forno, porém deve ser externo à câmara deaquecimento de modo a possuir uma temperatura inferior a fim de que omolde superior 28 não possua uma temperatura superior a cerca de 500°C.
O molde superior 28 da estação de conformação 24, depreferência, inclui aberturas 48 às quais é fornecido um impulso de vácuo apartir de um reservatório de vácuo 50, através de um conduto 52 sob ocontrole de uma válvula 54. Este impulso de vácuo auxilia a conformaçãoentre o molde superior 28 e o anel inferior 34 de acordo com os ensinamentosda Patente US N0 5.376.158, de Shetterly et al., cuja apresentação completa éaqui incorporada por referência.
A estação de resfriamento 32 do sistema 10 está situada àdireita da estação de conformação 24, conforme mencionado acima, eproporciona o resfriamento da chapa de vidro com o movimento para amesma, como por movimento continuado para a direita do anel inferior 34após a conformação na estação de conformação ou por movimento da chapade vidro para a direita sobre um outro molde.
Embora tenha sido descrita em detalhes a melhor modalidadede executar a invenção, aqueles versados na técnica à qual essa invençãopertence reconhecerão diversas alternativas, projetos e realizações para porem prática a invenção conforme definida pelas reivindicações que se seguem.
Claims (15)
1. Sistema para conformar chapas de vidro, compreendendo:um forno (12) que possui uma câmara de aquecimento (14) queinclui um transportador (16) para conduzir chapas de vidro para aquecimento auma temperatura suficientemente alta para permitir a conformação das mesmas;uma mesa de prensa de vácuo móvel (20) verticalmente situadadentro da câmara de aquecimento (14) do forno (12) e que possui uma superfícievoltada para baixo à qual é fornecido vácuo para suportar uma chapa de vidroaquecida recebida do transportador (16);uma estação de conformação (24) que possui um molde superior(28), estando a estação de conformação (24) e o molde superior (28) localizadosexternamente à câmara de aquecimento (14) de forma que o molde superior (28)não tenha uma temperatura maior do que 500°C; e,um anel inferior (34) móvel horizontalmente que possui uma faceconformadora voltada para cima,caracterizado pelo fato de que:o molde superior (28) da estação de conformação (24) é móvelverticalmente e inclui uma face conformadora voltada para baixo,com o sistema compreendendo ainda:um primeiro atuador (39) para mover a mesa de prensa de vácuo(20) para baixo até uma posição inferior para receber uma chapa de vidro aquecidaa partir do transportador (16) e para, em seguida, mover a mesa de prensa de vácuo(20) para cima até uma posição elevada;um segundo atuador (40) para mover o anel inferior (34)horizontalmente até uma primeira posição dentro da câmara de aquecimento (14)do forno (12) abaixo da mesa de prensa de vácuo (20) na posição elevada, com oque o anel inferior (34) recebe a chapa de vidro aquecida a partir da mesa deprensa de vácuo (20), e o segundo atuador (40) em seguida movendo o anelinferior (34) para fora a partir da câmara de aquecimento (14) de forno (12) atéuma segunda posição na estação de conformação (24) abaixo do molde superior(28); e,um terceiro atuador (42) para mover o molde superior (28) parabaixo em direção ao anel inferior (34) na segunda posição para cooperar com oanel inferior (34) na conformação da chapa de vidro aquecida.
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a estação de conformação (24) possui um aparelho para redução daperda térmica para reduzir a perda térmica da chapa de vidro quente durante aconformação externamente à câmara de aquecimento (14) de forno (12).
3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o aparelho para redução da perda térmica inclui aquecedores auxiliarespara aquecer a estação de conformação (24).
4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelofato de que os aquecedores auxiliares são selecionados do grupo que consiste emaquecedores de resistência elétrica e aquecedores a gás.
5. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o aparelho para redução da perda térmica inclui aquecedores no moldesuperior (28) da estação de conformação (24).
6. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o aparelho para redução da perda térmica inclui uma coberturatermicamente isolante na face conformadora do molde superior (28) da estação deconformação (24).
7. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o aparelho para redução da perda térmica inclui um invólucro paraencerrar a estação de conformação (24).
8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de que o invólucro possui baixa emissividade para reduzir a perda de calorpara o mesmo a partir da chapa de vidro quente.
9. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o aparelho para redução da perda térmica é selecionado do grupo queconsiste em aquecedores auxiliares para aquecer a estação de conformação (24),aquecedores no molde superior (28) da estação de conformação (24), umacobertura termicamente isolante na face conformadora do molde superior (28) daestação de conformação (24), um invólucro para encerrar a estação deconformação (24), e combinações dos mesmos.
10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o molde superior (28) possui aberturas às quais é aplicado um impulsode vácuo a partir de um reservatório de vácuo para auxiliar a conformação dachapa de vidro entre o anel inferior (34) e o molde superior (28).
11. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que compreende ainda uma estação de resfriamento para a qual a chapa devidro conformada é movida para resfriamento.
12. Método para conformar chapas de vidro, compreendendo asetapas de:transportar uma chapa de vidro dentro de uma câmara deaquecimento (14) de um forno (12) até uma temperatura suficientemente alta parapermitir a conformação da mesma;mover uma mesa de prensa de vácuo (20) dentro da câmara deaquecimento (14) do forno (12) para baixo até uma posição inferior para receber esuportar a chapa de vidro aquecida e em seguida mover a mesa de prensa de vácuo(20) para cima até uma posição elevada com a chapa de vidro aquecida suportadapela mesma;mover um anel inferior (34) para dentro da câmara de aquecimento(14) do forno (12) para ficar abaixo da mesa de prensa na sua posição elevada coma chapa de vidro aquecida suportada pela mesma; e,soltar a chapa de vidro aquecida a partir da mesa de prensa demodo a ser recebida pelo anel inferior (34),caracterizado pelo fato de compreender ainda as etapas demover o anel inferior (34) com a chapa de vidro aquecida sobreele, horizontalmente, para fora da câmara de aquecimento (14) do forno (12) atéuma estação de conformação (24) que possui um molde superior (28) localizadoexternamente à câmara de aquecimento (14) de forma que o molde superior (28)não tenha uma temperatura maior do que 500°C; e,mover o molde superior (28) da estação de conformação (24) parabaixo para cooperar com o anel inferior (34) na conformação da chapa de vidroaquecida.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelofato de que a perda de calor da chapa de vidro quente se reduz durante aconformação.
14. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelofato de que um impulso de vácuo é suprido ao molde superior (28) para auxiliar aconformação da chapa de vidro.
15. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelofato de que a chapa de vidro conformada é movida horizontalmente a partir daestação de conformação (24) até uma estação de resfriamento para resfriamento.
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