BR112013012588B1

BR112013012588B1 - Dispositivo de resfriamento de folhas de vidro por jatos de ar, e, processo de preparação de uma folha de vidro

Info

Publication number: BR112013012588B1
Application number: BR112013012588-8A
Authority: BR
Inventors: Renate Von Der Ohe; Sébastien Thuillier; Fouad Fahl
Original assignee: Saint-Gobain Glass France
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2020-02-18
Also published as: US9573834B2; CN103221353A; PT2646376E; ES2524898T3; EA201390795A1; JP5816292B2; EP2646376B1; CN103221353B; BR112013012588A2; KR101872046B1; EP2646376A1; FR2968221A1; PL2646376T3; EA023455B1; WO2012072939A1; MX2013005876A; FR2968221B1; JP2014503453A; US20130255319A1; KR20140057186A

Abstract

dispositivo de resfriamento de folhas de vidro por jatos de ar, e, processo de preparação de uma folha de vidro a presente invenção se refere a um dispositivo de resfriamento de folhas de vidro por jatos de ar emitidos por pelo menos um bocal em forma de cano, compreendendo uma caixa (4) alimentando de ar o dito bocal, com o fluxo de ar ejetado pelo orifício de ejeção do bocal passando sucessivamente por uma parte cônica (1) cuja seção interna diminui no sentido do fluxo e em seguida por uma parte cilíndrica (2) compreendendo o orifício de ejeção cuja seção interna corresponde à menor seção interna do cone e à seção interna do orifício de ejeção. este dispositivo busca uma forte transferência de calor durante o resfriamento de folhas de vidro, o que permite aumentar o efeito de reforço sobre o vidro e/ou diminuir a potência dos ventiladores que servem para movimentar o ar através dos bocais.

Description

“DISPOSITIVO DE RESFRIAMENTO DE FOLHAS DE VIDRO POR JATOS DE AR, E, PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE UMA FOLHA DE VIDRO” [0001] A presente invenção se refere a um dispositivo para o resfriamento de folhas de vidro por jatos de ar emitidos por bocais.

[0002] A velocidade com a qual um vidro é resfriado influencia as suas propriedades mecânicas e particularmente seu comportamento em choques e sua dureza de superfície. Pode-se deixar o vidro se resfriar lentamente, geralmente em um forno de recozimento. Neste caso, o vidro final pode ser cortado, mas quando se quebra, se transforma em grandes pedaços cortantes, o que é geralmente julgado não satisfatório no plano de segurança. Para fornecer ao vidro propriedades de choque melhoradas (fraturas em pequenos pedaços não cortantes), pode-se semi-endurecêlo, endurecê-lo ou submetê-lo à têmpera, o que pode ser obtido por um resfriamento mais rápido. Este resfriamento acelerado do vidro é habitualmente realizado por sopro de ar frio sobre o vidro quente por meio de bocais.

[0003] Diversos tipos de bocais já foram descritos. Particularmente, os WO00/223387, WO99/12855, WO2006/076215, US3881907 descrevem bocais na forma de canos posicionados horizontalmente sob as folhas em deslocamento e cujo comprimento (na horizontal) corresponde à largura das folhas a serem resfriadas. Os bocais são perfurados ou compreendem uma fenda para a ejeção do ar em direção ao vidro. O bocal é então, aqui, um cano horizontal fechado em uma extremidade e disposto transversalmente em relação à direção de deslocamento do vidro.

[0004] O US3393062 descreve bocais em forma de tubos terminando em cone, cuja seção aumenta no sentido do escoamento do fluxo de ar. Os US2948990, US4519829 e US4578102 descrevem bocais em forma de tubos terminando em cone, cuja seção diminui no sentido do escoamento do fluxo de ar.

[0005] O US5562750 descreve bocais em forma de cone cuja seção aumenta no sentido do escoamento do fluxo de ar, com o bocal terminado por uma rede.

[0006] O bocal de acordo com a invenção busca uma grande transferência de calor durante o resfriamento das folhas de vidro. Isso permite aumentar o efeito de reforço sobre o vidro e/ou diminuir a potência dos ventiladores que servem para

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2/8 ventilar o ar através dos bocais. O aumento do efeito de reforço se traduz por um aumento do número de pedaços de vidro por unidade de superfície em um teste de ruptura, por exemplo, de acordo com a norma ECE R43. O coeficiente de transferência de calor buscado pelo bocal é não apenas bom em relação ao ponto da superfície do vidro diretamente em frente ao orifício de ejeção de água pelo bocal, mas também em torno este ponto a certa distância, particularmente até 30cm.

[0007] O bocal é destinado a equipar um dispositivo de resfriamento de folhas de vidro por sopro de ar mais frio do que o vidro. O resfriamento busca um endurecimento da superfície (o termo endurecimento englobando o semi-endurecimento e a têmpera). Para este resfriamento, o ar começa a ser soprado quando o vidro está a uma temperatura de pelo menos 580 e geralmente pelo menos 610°C. No início do sopro, o vidro está geralmente a uma temperatura compreendida entre 610 e 650°C. O ar emitido pelo bocal é geralmente ar à temperatura ambiente ou levemente aquecido, visto que ele é movido por um ventilador levemente aquecido (a temperatura do ar soprado é de geralmente entre 0 e 60°C, ou até mesmo mais quente de acordo com as condições de trabalho).

[0008] A invenção se refere igualmente a um dispositivo compreendendo uma multiplicidade de bocais de acordo com a invenção. Estes bocais são fixados a pelo menos uma caixa alimentada por ar. Os bocais recebem o ar de resfriamento da caixa. Pelo menos um ventilador força o ar a circular da caixa em direção aos bocais.

[0009] A invenção se refere a, em primeiro lugar, um dispositivo de resfriamento de folhas de vidro por jatos de ar emitido por pelo menos um bocal em forma de cano, compreendendo uma caixa alimentando de ar o dito bocal, caracterizado pelo fato de que o fluxo de ar ejetado pelo orifício de ejeção do bocal passa sucessivamente por uma parte cônica cuja seção interna diminui no sentido do fluxo e em seguida por uma parte cilíndrica compreendendo o orifício de ejeção cuja seção interna corresponde à menor seção interna do cone e à seção interna do orifício de ejeção.

[0010] O bocal de acordo com a invenção possui a forma de um cano em pelo menos duas partes. Ele compreende uma parte cônica cujo diâmetro interno diminui no sentido do fluxo de ar, seguido por uma parte cilíndrica cujo diâmetro interno

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3/8 corresponde ao menor diâmetro interno do cone ao qual ela é ligada. Trata-se de um cano, ou seja, uma canalização compreendendo um envelope externo e um envelope interno separados por uma parede cuja espessura está geralmente compreendida entre 0,5 e 5mm, mais geralmente entre 0,5 e 2mm. O envelope externo possui geralmente a mesma forma geral do que o envelope interno do cano, mas deve estar claro que maior devido à espessura da parede. Diversos bocais são associados em um dispositivo de sopro para soprar aproximadamente na mesma direção. O fato de que os bocais possuem a forma de canos implica que eles sejam separados uns dos outros pelo espaço livre. Geralmente, não há nenhuma peça de ligação ligando um bocal a outro, exceto, deve estar claro, para a caixa sobre a qual os bocais são fixados por seu lado oposto ao orifício de ejeção do gás. Particularmente, o bocal pode ser fixado à caixa pelo diâmetro grande de sua parte cônica (base grande do cone). O bocal pode também compreender uma parte tubular entre a caixa de alimentação de gás e a base grande de sua parte cônica. Geralmente, esta parte tubular apresenta uma seção interna que nunca é inferior à seção interna da parte cônica ao nível da base grande do cone.

[0011] O fato de que os bocais são bem desconectados uns dos outros busca as vantagens a seguir:

- o ar soprado se evacua facilmente,

- no caso de quebra de uma folha de vidro, os pedaços caem nestes espaços livres sem interromper o deslocamento das folhas seguintes.

[0012] A invenção se refere essencialmente aos bocais na forma de cano de comprimento geralmente superior a 50mm e de preferência superior a 100mm. Geralmente, o comprimento do bocal é inferior a 300mm. Os comprimentos que acabam de ser dados se referem ao comprimento total do bocal, da caixa de alimentação de gás de resfriamento até o orifício de ejeção do dito gás. A parte cilíndrica do bocal compreendendo o orifício de ejeção do gás é de comprimento superior a 6 vezes o diâmetro do orifício de ejeção do gás e de maneira ainda preferencial superior a 8 vezes o diâmetro do orifício de ejeção. Geralmente, a parte cilíndrica do bocal é de comprimento inferior a 20 vezes o diâmetro do orifício de

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4/8 ejeção. O diâmetro do orifício de ejeção é geralmente superior a 4mm. O orifício de ejeção é geralmente de diâmetro inferior a 20mm. De preferência, o diâmetro do orifício de ejeção está compreendido entre 6 e 15mm e mais geralmente entre 8 e 12mm. Deve-se compreender que o diâmetro do orifício de ejeção é o diâmetro interno do cano ao nível do orifício de ejeção.

[0013] A parte cônica pode ocupar o restante do comprimento do bocal em relação à parte cilíndrica. Essa parte cônica possui geralmente comprimento superior a 10mm. Ela possui geralmente comprimento inferior a 270mm. Geralmente, a razão entre o diâmetro grande da parte cônica e o diâmetro pequeno da parte cônica é superior a 1,2. Geralmente, a razão entre o diâmetro grande da parte cônica e o diâmetro pequeno da parte cônica é inferior a 4. Geralmente, o diâmetro grande da parte cônica é inferior ou igual a 40mm. Geralmente, o semi-ângulo no topo da parte cônica vai de 7° a 35° e mais geralmente de 10° a 25°.

[0014] O bocal pode também compreender uma parte tubular suplementar entre a caixa de alimentação de gás e a base grande da parte cônica. Geralmente, esta parte tubular apresenta uma seção interna que não é nunca inferior à seção interna da parte cônica ao nível da base grande do cone. Geralmente, esta parte tubular suplementar apresenta uma seção interna constante e igual à seção interna da parte cônica ao nível da grande base do cone. Esta parte tubular suplementar pode possuir uma forma não linear de forma a poder direcionar o jato de ar ao lugar certo. Particularmente, pode-se ajustar a forma desta parte tubular suplementar para posicionar o orifício de ejeção entre os dois rolos de uma esteira transportadora de folhas de vidro, ou pelo menos para fazer com que o eixo do orifício de ejeção do bocal (com o dito eixo passando pela direção de sopro pelo bocal) passe entre dois rolos de transporte, para que o ar de sopro possa assim atingir diretamente a folha de vidro transportada pelos ditos rolos. Tal esteira transportadora compreende uma multiplicidade de rolos cujos eixos são paralelos ou formam ângulos geralmente inferiores a 30°C (ângulos entre eixos de rolos vizinhos). Geralmente, o comprimento desta parte tubular suplementar (comprimento medido ao longo de seu perfil, ou seja, recolocada em sua posição reta se for não linear) é inferior a 10 vezes seu diâmetro

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5/8 interno.

[0015] Os valores de diâmetro dados acima são diâmetros equivalentes (diâmetros do círculo de mesma superfície) para o caso em que o cano não possui em toda sua extensão uma seção circular. No entanto, geralmente, o cano (bocal) possui seção circular em todo o seu comprimento.

[0016] As folhas de vidro podem particularmente ser resfriadas em seu deslocamento pelo ar soprado pelos bocais de acordo com a invenção. Particularmente, as folhas de vidro podem se deslocar à velocidade de 100 a 600mm por segundo.

[0017] Geralmente, o orifício de ejeção de ar está a uma distância do vidro correspondente a de 0,5 a 10 vezes o diâmetro do dito orifício de ejeção.

[0018] A invenção se refere também a um processo de preparação de uma folha de vidro compreendendo o aquecimento da dita folha e em seguida seu resfriamento pelo dispositivo de acordo com a invenção. Particularmente o resfriamento busca um endurecimento, particularmente quando é uma têmpera. A folha de vidro pode se deslocar durante a emissão de ar.

[0019] A figura 1 representa diferentes bocais de acordo com a invenção. Estes bocais consistem em um cano compreendendo uma parte cônica 1 seguida de uma parte cilíndrica 2. O ar é evacuado em direção ao vidro pelo orifício de ejeção 3. O bocal é fixado sobre uma caixa 4. No caso do bocal da figura 1a), o bocal é fixado sobre a caixa 4 ao nível da base grande de sua parte cônica. No caso do bocal da figura 1b), uma parte cilíndrica (ou tubular) suplementar 5 precede a parte cônica no caminho do ar. O diâmetro interno desta parte cilíndrica suplementar 5 corresponde ao diâmetro interno da grande base do cone da parte cônica (o mesmo acontece então para as seções internas). Foi representado para o bocal da figura 1b) o que é chamado de comprimento 20 da parte cilíndrica e de comprimento 21 da parte cônica, assim como o semi-ângulo do topo alfa da parte cônica, o qual vale geralmente de 7° a 35° e mais geralmente de 10° a 25°. No caso do bocal da figura 1c), uma parte tubular suplementar não linear 6 precede a parte cônica sobre o caminho do ar. A seção interna desta parte tubular suplementar 6 é constante e corresponde à seção interna

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6/8 da base grande do cone da parte cônica. Pode-se ajustar a forma desta parte tubular suplementar 6 para posicionar o orifício de ejeção entre dois rolos de transporte de uma esteira de rolos de transporte de folhas de vidro. As setas na caixa 4 representam a circulação do ar de resfriamento.

[0020] A figura 2 representa o dispositivo utilizado para medir a eficácia do bocal de acordo com a invenção, particularmente no contexto dos exemplos de 1 a 3. Três bocais 10 são alimentados por ar à temperatura ambiente pela mesma caixa 11. O ar é soprado sobre uma placa metálica 12 aquecida e equipada de um captor medidor de vazão 14 ocupando um orifício 12 na placa 12. O captor medidor de vazão 14 está na placa 12. Este dispositivo permite estimar o coeficiente de transferência de calor entre o ar soprado e a placa.

[0021] Os dispositivos representados nas figuras 1 e 2 não estão em escala. EXEMPLOS 1 A 3 [0022] Comparam-se três bocais de formas diferentes quanto à sua eficácia para resfriar uma superfície. Estes bocais possuem as formas seguintes:

1. Bocal de acordo com a invenção combinando, na ordem de passagem do gás de resfriamento (no sentido: da caixa de alimentação de ar em direção ao orifício de ejeção), um cone de comprimento 110mm e o diâmetro interno de saída 10mm e o diâmetro interno de entrada 22mm, seguido de um cilindro de comprimento 110mm e de diâmetro interno 10mm;

2. Bocal de acordo com o estado da arte anterior; bocal reto constituído de um cilindro de diâmetro interno 10mm e de comprimento 220mm (exemplo comparativo);

3. Bocal de acordo com o estado da arte anterior; bocal cônico constituído de um cone de comprimento 220mm cujo diâmetro do orifício de saída é de 10mm e o diâmetro de entrada do ar é de 22mm (exemplo comparativo);

[0023] Para cada ensaio, foram montados vinte bocais de mesma forma perpendicularmente sobre uma placa fechando uma caixa alimentada de ar por um ventilador. Os bocais formam linhas e estão distantes entre si e em uma linha de 40 mm (de eixo a eixo). As linhas estão distantes entre elas por 60 mm e dispostas de

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7/8 forma que os bocais formam quincunces. A pressão de ar na caixa é de 2500 mm de coluna de água (mmCE). O ar é soprado perpendicularmente sobre uma placa de aço provida de um captor medidor de fluxo térmico. O captor medidor de fluxo térmico é montado na superfície da placa (não estando saliente à placa). Em seguida, a placa foi deslocada (e com isso, igualmente o captor medidor de fluxo) em uma direção transversal em relação à direção do fluxo de ar para medir a eficácia do resfriamento em função da distância em relação ao eixo de sopro.

[0024] Os resultados são organizados na tabela 1. Eles são dados para distâncias de 0, de 8 e de 16mm a partir do centro do conjunto de bocais. Os valores são valores de coeficiente de transferência de calor em W/m²K (fluxo térmico/ diferença entre a temperatura do ar e a temperatura da superfície da placa).

Ex N°	Forma dos bocais	0 mm	8 mm	16 mm
1	Bocal reto + cônico	775	700	830
2 (comp)	Bocal reto	750	650	740
3 (comp)	Bocal cônico	650	600	720

EXEMPLOS 4 A 6 [0025] Seis caixas de têmpera foram equipadas de 160 bocais sobre cada caixa. Três caixas formam um primeiro grupo para soprar sobre a face superior das folhas e três caixas formam um segundo grupo para soprar sobre a face inferior das folhas. As folhas foram posicionadas horizontalmente para passar entre os dois grupos de caixas por uma esteira de rolos.

[0026] Foram comparadas as duas formas de bocais a seguir em dois ensaios separados:

a) exemplo 4: Bocal de acordo com a invenção combinando (na ordem de passagem do gás de resfriamento) um cone de altura de 20mm de diâmetro de saída de 10mm e de diâmetro de entrada de 16mm, seguido de um cilindro de comprimento 110mm e de diâmetro interno 10mm; acima do cone se encontra um cilindro de diâmetro de 16mm e de comprimento de 90mm; a razão entre o comprimento do cilindro e do diâmetro de ejeção é então de 11.

b) exemplo 5 (exemplo comparativo): bocal de acordo com o estado da arte

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8/8 anterior; bocal reto constituído de um cilindro de diâmetro interno 10mm e de comprimento 220mm;

c) exemplo 6 (exemplo comparativo): bocal combinando (na ordem de passagem do gás de resfriamento) um cone de altura 50mm e de diâmetro de saída de 10mm e de diâmetro de entrada de 16mm, seguido de um cilindro de comprimento de 50mm e de diâmetro de 10mm; acima do cone se encontra um cilindro de diâmetro de 16mm e de comprimento de 120mm; a razão entre o comprimento do cilindro e do diâmetro de ejeção é então de 5.

[0027] Os bocais foram dispostos em quincunces. A pressão de ar nas caixas é de 2700mm de coluna de água (mmCE).

[0028] As folhas de vidro possuem dimensão de 50 x 50 cm, com uma espessura de 3,15mm. Elas chegam entre as caixas superiores e inferiores a 630°C e a uma velocidade de 230mm por segundo. A zona de resfriamento ocupada pelas caixas é de 1m na horizontal. O orifício de ejeção de ar dos bocais está a 20mm do vidro.

[0029] Após a têmpera, efetua-se um teste de fragmentação sobre as folhas que passaram pela têmpera de acordo com a norma ECE R43. Para haver o mesmo número de fragmentos, pode-se ganhar 6% em velocidade de rotação no caso dos bocais de acordo com a invenção se comparados aos bocais dos exemplos 5 e 6. Isto faz ganhar 25% de energia elétrica. Se escolhe conservar a mesma velocidade de ventilador, observa-se por volta de 60% de fragmentos a mais no caso dos bocais de acordo com a invenção em teste de ruptura. Os exemplos 5 e 6 levam aproximadamente aos mesmos resultados.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de resfriamento de folhas de vidro por jatos de ar emitidos por pelo menos um bocal em forma de cano, compreendendo uma caixa (4) alimentando de ar o dito bocal caracterizado pelo fato de que o fluxo de ar ejetado pelo orifício de ejeção (3) do bocal passa sucessivamente por uma parte cônica (1) cuja seção interna diminui no sentido do fluxo e em seguida por uma parte cilíndrica (2) compreendendo o orifício de ejeção (3) cuja seção interna corresponde à menor seção interna do cone e à seção interna do orifício de ejeção, a parte cilíndrica (2) do bocal possuindo comprimento superior a 6 vezes o diâmetro do orifício de ejeção.
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte cilíndrica (2) do bocal possui comprimento superior a 8 vezes o diâmetro do orifício de ejeção (3).
3. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a parte cilíndrica (2) do bocal possui comprimento inferior a 20 vezes o diâmetro do orifício de ejeção (3).
4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o diâmetro do orifício de ejeção (3) é superior a 4 mm e inferior a 20 mm.
5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o diâmetro do orifício de ejeção (3) está compreendido entre 6 e 15 mm.
6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a parte cônica (1) possui comprimento superior a 10 mm.
7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a parte cônica (1) possui comprimento inferior a 270 mm.
8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o semi-ângulo no topo da parte cônica (1) vai de 7° a 35°.
9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o semi-ângulo no topo da parte cônica (1) vai de 10° a 25°.

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10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o bocal compreende uma parte tubular (5, 6) suplementar situada entre a base grande da parte cônica (1) e a caixa (4).
11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a parte tubular suplementar (6) é não linear.
12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade do dito bocal (10).
13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende uma esteira de rolos de transporte das folhas de vidro, com o eixo do orifício de ejeção (3) passando entre dois rolos.
14. Processo de preparação de uma folha de vidro caracterizado pelo fato de que compreende o aquecimento da dita folha e em seguida seu resfriamento por emissão de ar pelo dispositivo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a

13.
15. Processo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o resfriamento busca um endurecimento.
16. Processo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o resfriamento é uma têmpera.
17. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo fato de que a folha se desloca durante a emissão de ar.