CN100469719C - 将热引导到玻璃板的方法和对玻璃进行热处理的炉 - Google Patents

Abstract

在炉内部将热量传导到玻璃上的方法为玻璃的热处理，玻璃在炉内部的辊上被传送，炉被位于炉内的电阻器(5)加热，辐射热量传导到玻璃表面，对流热量利用风机和空气传导到玻璃表面。这种玻璃被加热的方法和将辊空间(8)用隔板(9)从空气循环空间(3、7)中分开，通过第一室(7)和第二室(3)，由风机分配空气循环并加热玻璃上表面和/或下表面，其中，空气由风机从第一室吸入，并吹入第二室，空气循环从玻璃周围和辊空间(8)通过隔板(9)的开口进入垂直管道(7C2)然后进入第一室，并从第二室通过喷嘴(6)导向玻璃表面。

Description

将热引导到玻璃板的方法和对玻璃进行热处理的炉

已知的技术

辐射加热炉

传统的玻璃回火炉被辐射热量加热，加热器由电阻构成。在某些情况下，电阻加热器直接对玻璃辐射。在另外一些情况下，电阻加热辐射板，而辐射板再把热量辐射到玻璃上。

这些辐射加热炉造价便宜，但却不适用于低发射和反射性玻璃，因为辐射热量被玻璃(上)表面反射，玻璃下表面被加热得更快，导致质量问题。

辐射加热炉的另一个不足之处在于，在空炉时，辊会变得非常热。当玻璃装料进入炉内时，高温辊加热玻璃下表面的速度快于上部加热器加热上表面的速度。这就导致玻璃下表面产生较大的热膨胀，玻璃边部翘曲，导致只有玻璃中部接触辊。这些部分处在更高的表面压力下，并且质量恶化，这种破坏被称为“白雾(white haze)”。过热的辊也使玻璃碎裂。芬兰专利71117试图解决该问题，它是有帮助的，但却是低效的，此外还难于控制。德国DE 31 36 107 C2专利中描述的所谓加热平衡是减少该损伤的、最早的方法之一。它使玻璃上表面产生少量对流，从而提高其加热速度并平衡掉来自高温辊的多余热量。芬兰专利97378和100596也涉及到同样的问题。

在辐射加热炉中，把辐射集中到玻璃装料上，对于玻璃的恰当加热是非常重要的。另外，在没有玻璃装料往复摆动的区域，辊往往被加热到更高的温度。某些区域的过热辊以及其它区域的低温辊可导致后续玻璃装料的不平衡加热。因此，已研制出感应装置，用来在装料进入炉内前，测量在装料台上的玻璃装料的几何形状。对加热配置做出相应的调整。德国WSP公司的宣传册以及芬兰专利100526提出了解决此种问题的方法。

随着镀膜、反射和低发射玻璃的增加，对回火炉的要求也有提高，并且各种不同的方法也被开发出，以回应该需求，因为，诸如德国专利DE 31 36 107 C2仅仅适于消除“白雾”。由于对流量小，所以这些方法对于低发射玻璃却是不够的。

辐射加热的另一个问题就是生产能力低下。尤其是对低发射玻璃而言。对流加热对于低发射玻璃是理想的，因为对流加热不像辐射加热，它不受玻璃表面处理层的影响。

双室炉

一种更彻底的改进方法是在回火炉内设置两个加热室，第一个加热室是对流加热室。欧洲专利申请EP 0 721 922A1是这种类型炉的实例。该对流预加热室的温度相对较低。当玻璃弯曲问题、“白雾”在加热过程的初始阶段较严重时，采用对流预加热炉是有帮助的。

该对流预加热室对低发射玻璃是相当有用的，因为对流加热对玻璃的热反射(上)表面也是足够的。这样，就可保持玻璃上下表面的温度平衡。另外，由于没有辐射加热，辊温度也不会变得很高。

然而，第二个加热室仍是辐射加热炉，具有辐射加热的特点和问题。因此，该双室炉设计仅仅部分地减小了问题。

由于两个炉室是不同的，所以炉更复杂、更昂贵、更难于维护。另外，双室炉需要比单室炉长25％左右更大的安装空间。由于第一个加热炉内的温度较低，所以产量优势不高。虽然该设计已有约十年的历史，但是该型炉仅售出了少量的几台。

“高对流炉”

还有一些炉，在炉中，尽量多的采用高温对流气体加热玻璃。其中的一个例子是欧洲专利公开0 649 821 A1。在该炉中，玻璃从开始加热阶段，直到达到回火温度，一直在一个炉内。

空气被设在热气风机前或在其后的加热器加热。空气通过喷嘴组吹到玻璃上，喷嘴组从炉一侧延伸到另一侧。

根据辊间距，喷嘴组的间距一般为100-120毫米。由于炉一般长度为4-5米，为使整个区域内的压力相等，炉两侧上、下面的风机距离最好不大于1.5米。这么多风机、大量的风管、分气管和喷嘴组使炉变得昂贵.

典型的结构一般配有12台热气风机，还有12个加热器组块，它们的温度可单独控制。但这是不够的，因为玻璃装料配置并不遵循这种模式。尤其当玻璃未沿整个炉宽度装料，和该炉不能控制炉宽度方向上的温度时。这种炉不可能形成任何种类的“加热曲线”，换句话说，不能将需热量较多的区域内的加热器的温度设定值提高。这样的区域有，比如，玻璃装料的中央部位和玻璃上有孔和沟槽的部位。若炉用于弯曲玻璃的目的，需要加热曲线对玻璃进行弯曲的急弯部位加热到较高的温度。

不仅如此，由于对流气体的温度变化很快的缘故，这种加热块低储热能力的对流系统的运行也不稳定。这种系统也未被证实是成功的，且有些交付使用的加热炉也已经停止使用。

辐射和对流结合加热

最近，在PCT/EP97/03407公布文献中描述了另一种方法.这种方法更像传统的间接辐射加热方法和所谓的“高对流”加热炉的结合。

结果是，这种加热炉也和辐射加热炉一样，加热电阻在炉内是纵向布置的。因而，组合的加热器壳体/喷嘴组在加热炉中也是纵向布置。在上部喷嘴组/加热器壳体组合体的下部，有多个长方形辐射板，面向玻璃。由于玻璃上方大多数地方被这些辐射板所覆盖，要得到足够对流的唯一方法，就是在辐射板上加工许多个空气风嘴。对流气体会对辐射板上表面进行“冲刷”并冷却它们。而实际上辐射板另一面的辐射被减小，辐射板仅起到昂贵的风嘴的作用。由于辐射板和分气管之间需要连接，所以，密封问题也比高对流加热炉更多。

沿着加热炉的整个长和宽，对流气压应是均匀的，因此，单个喷嘴组需要紧密布置，且其长度要有所限制。因此，热气风机之间的距离一定不能太远。否则，喷嘴组的末端的气压就会降低。由于加热炉有几种标准长度，要进行相互连接的喷嘴组的长度也一定各不相同。其结果是，需要采用不同容量的热气风机，并且以保证给所有区域提供相同风压的速度运行。这就造成设计复杂，机械、电气昂贵，从控制的角度来讲，甚至比高对流加热炉更复杂。

这种加热炉中，辐射板距玻璃约有60毫米，且相对于炉纵向布置。所以，连续辐射板和加热器之间有间隙。若间隙增大，位于沿加热器中心线的玻璃会比在加热器之间的玻璃更热。各加热器之间的中心距过大，在加热器之间分配合适的对流也就越困难。因此，炉宽度方向上的各加热器的布置间距一定要小，典型的是120毫米。

与上面所述的其它种类对流系统的炉相类似，也有大量的热气风机、分气管、风管和喷嘴组。此外，这种加热炉还有多个内置于喷嘴中，且有电线相连的加热器，以及其它复杂部件。所有这些可导致大量的热气泄漏损失和能量损耗。由于热气泄漏导致加热条件的变化和控制上的难度，压力也在变化。12台热气风机(一般地配置)中的每一台都经传动轴、安装件和冷却系统将热量传递到炉外，使能量损失增大，操作费用增加。大量的零部件可使维修费用增加。

再者，上述设计在耐热金属板加工、辐射板、大量的零件，如热气风机及其驱动、连线、电器元件、冷却系统、密封系统、大量的安装以及其后较高的制造费用上，产生极高的费用。

芬兰专利申请19992359描述了另一种建造此类炉的努力。实际上，这就是带有源于芬兰专利62043的所谓“加热平衡”的辐射加热炉。然而，此系统采用的“加热平衡”空气是从炉内而来的，因此避免了热空气经炉散发的能耗。再者，此系统可利用更多的空气，因此，也更有效。但是，该系统通过以下方式循环空气，即：自安装在炉两侧的分配管道，将对流气体吹入横跨于炉的吹气管道。由此，对流空气在运动中经炉两侧进入显然由电阻丝产生的辐射所加热的炉中心。这样，空气以较低的温度从吹风管排到加热炉两侧，并在接近炉中心线时，温度逐渐升高，炉中部的温度达到最高。然而，在该炉中，只有辐射加热器能够提供所需的加热曲线，但对流空气要按照所说的方法进行加热。这显然有很大的困难。因为玻璃的装料情况和玻璃反射率有所变化时，对流气流也应对这些变化做出反应。

除此之外，相距较远的小风嘴，即使配置相对高压力的空气，也不会很有效。另外，即使采用现代技术，将热空气压缩到高压也是件不易的事。

该系统也没有考虑辊温度的控制问题.众所周知，玻璃下表面主要是靠辊的热传导和热辐射加热的，来自辐射加热器的辐射又很少。这是很自然的，因为大约75％的玻璃下表面被辊覆盖，且辐射不能达到玻璃。

传统炉内的辊主要由辐射(也有来自上方的，尤其在空载时)、空气移动和少量的对流加热的。其结果是，在加热的初始阶段，辊过热，引起先前所描述的玻璃破碎和“白雾”。

因为辊直径约100毫米，且辊间距仅有约25毫米，要通过辊下面的对流有效的加热玻璃是很难的。辊间和辊下方应有空间，以便于碎玻璃落下。以EPO 0786437专利中谈到的试图解决下表面的加热尝试为例，其中包括位于辊下方的风嘴和在辊间对准玻璃吹风。这自然是很有帮助的。如果能够像所描述的那样，就会使辊温度得不到控制，尽管其主要作用是避免炉空时过热和在加热期间保持足够的高温。显然，此系统也可在辊上产生很高的紊流，因此，这种方法也很有益。

保持辊温度稳定的最实用的方法就是将适宜温度的空气吹到辊上，辊再对玻璃进行正确的加热。在开始阶段，不要太快；在加热一段时间后，也不要太慢。通过控制底部的加热器，对流空气的分布和温度能得到最好的控制，正如众所周知的辐射加热炉那样，它们可以跟踪上部加热器的切换或加热强度的控制。

本发明

本发明可行地提供了早先所述系统的所有优点，且采用以下设计特点，消除了障碍，减少了已知技术的操作及制造费用。

1、对流空气在两个大的室中形成，这两个室后来被称为“空气分配箱”，一个位于炉上部，另一个位于炉下部.由于空气分配箱拥有相当大的横截面积，即使仅有一个或两个热气风机用于加热炉的上部和下部，对流空气的压力从炉的一端到另一端也是均匀的。此外，除了热流风机的数量可以减少外(一般由12个减至4个风机)，风机所需的驱动装置、冷却系统的数量也可减少。也可减掉几乎所有风管和分气管件。仅需在用于分隔压力室和辊空间的隔板上冲出风嘴。此外，炉框架更简单，回流气体的吸气通道7c1和7c2起到空气分配箱所需的加强筋作用。结果是，这种炉制作费用更便宜。

本发明的设计可减少热风泄漏和对冷却的要求，且维修要求较为简单，节省操作成本。

2、对流空气在空气分配箱中沿长度方向布置的加热电阻场加热。喷嘴沿气室全部宽度方向成排布置。与PCT/EP97/03407公开文献所述的炉和传统非直接辐射加热炉相同，加热器之间并非由其外壳严格分开。这种结构使增加加热器之间的空间成为可能，并且在炉宽度方向保持最理想的玻璃加热成为可能(在需要均匀加热的地方均匀加热，在需要加热曲线的地方产生加热曲线)。采用少量、大功率的加热器以减少制造、接线和电器元件成本。

减小沿长度方向布置的加热器的功率，可用于增加沿宽度方向布置的加热器的数量，可以使沿炉长度方向的加热曲线(heatingprofile)(加热型面)更易控制，这些将在以后章节中描述。

3、在本发明中，加热器沿炉宽度方向布置，并由能感知炉长度方向上玻璃装料的热电偶控制，这样沿炉长度方向的加热曲线将自动形成。有了本发明中所描述的控制系统，也就不需要像现有技术那样另外设置任何特别系统来测量在装料台上的玻璃装料并相应地调整加热。本文所描述的控制系统和空气循环有效地消除了炉和辊过热的缺陷，这种缺陷对于辐射加热是典型的。

4、在本发明中，对流空气量的增加，非常微弱地降低辐射效果，因为对流空气并未“冲刷”到大部分辐射区域或加热器。这正是PCT/EP97/03407公开物所描述炉的问题之一。另外，沿宽度方向的加热器几乎仅加热对流空气，这种方式更有助于调整对流和辐射加热的相对比例。

5、在辊下部对流气体的射流可以通过这种方式安排，以致来自底部喷嘴的空气射流直接给辊对流。这样空气射流使辊温度保持稳定(降低炉空载区域的过热和在加热过程的较后阶段保持玻璃加热区域的温度)。在下部对流

6、要求没有上部的多，因为反射涂层只在上表面，那里需以对流方式加热。辊空间和空气分配箱间的隔板仅是一块冲切加工有喷嘴和空气回流孔的平板，保留了辊下部所需的开放空间。

因此，本发明提出了一种将热传送到用于对玻璃进行热处理的炉内的玻璃上的方法，玻璃在辊构成的道上被传送到该炉内，炉由设在炉内的加热元件加热，加热元件所产生的辐射热量传送到玻璃上，对流热量经风机由空气传送到玻璃上，而且，在该方法中，隔板将被加热的玻璃和辊子空间与空气循环空间分隔开，利用第一室和第二室，其特征在于，隔板形成第二室的一部分，采用风机对空气进行循环处理，从玻璃上方和/或下方加热玻璃，其中利用风机将空气从第一室中抽出，吹入第二室，空气流再从第二室引到玻璃上，再从玻璃周围、从辊区域，进入第一室。

本发明提出的一种方法，其特征在于，空气经隔板上的开口或经喷嘴从第二室引出到玻璃表面。

本发明提出的一种方法，其特征在于，从辊空间回流的空气被引导通过隔板，且经通道和流进第一室。

本发明提出的一种方法，其特征在于，从辊空间回流的空气被引导通过通道装置，绕过隔板，经隔板的侧面进入第一室。

本发明提出的一种方法，其特征在于，从玻璃表面，空气经通入通道的一个开口，先被导入收集通道，然后经垂直通道进入第一室。

本发明提出的一种方法.其特征在于，空气被吹到玻璃上，经设在距离玻璃30-90毫米处的一道隔板，从玻璃上抽走，所述隔板上的一组开口通入第一室，另一组开口通入第二室。

本发明提出的一种方法，其特征在于，被引导通过第二室的空气受到设在第二室内的加热元件的加热。

本发明还提出一种对玻璃进行热处理的炉，包括将玻璃传入炉内的辊构成的道，利用来自本身的辐射热和进而利用对流而加热炉的加热元件，其中炉包括将热空气吹向玻璃的风机，而且，受到加热的玻璃和辊空间通过一道隔板与空气循环空间隔开，且于所述隔板和玻璃的上方和/或下方，由风机以及利用第一室和第二室形成空气循环对玻璃进行加热，以使风机被设置成从第一室抽空气，再将空气吹入第二室，其特征在于，隔板被设置成形成第二室的一部分，从第二室，吹到玻璃上的空气被安排成通过所述隔板，且于玻璃和辊的空间与第一室之间设置回流空气的引导通路，该回流空气的引导通路或通过隔板，或经炉的各个侧面而绕过隔板。

本发明提出的一种玻璃热处理炉，其特征在于，隔板既包括用来将空气吹到玻璃上的开口，又包括用于将空气吹入通到第一室内的通道的开口。

本发明提出的一种玻璃热处理炉，其特征在于，水平抽吸通道之间有设置于隔板中的辐射带，辐射带从加热元件获得热量，并辐射到玻璃上，或者将隔板制成波纹状，其中，通过将加热元件置于隔板结构之上，至少在加热元件的一些部分中，辐射热直接作用于玻璃上。

对本发明的图示描述

图1显示了新炉的侧视图

图2显示了图1的A-A剖视

图3显示新炉的另一种结构

图4显示新炉图3的C-C剖视

图5显示炉内部空气分配的细节.

图6显示炉的上部内空气分配的细节

图7显示了从炉的一端看，传导热空气的一种方法

图8显示图7的放大视图

图9显示了波形隔板及其上方的电阻

图10显示了波形隔板及隔板结构中的电阻

图11从另一角度显示图10的细节

图1显示了沿加热炉长度方向剖开的侧面剖视图，炉带有安装在空气分配箱3(第二室)中的纵向加热元件5和横向加热器5a以及辊4，图中还显示了标为6的对流空气喷嘴是如何排列的。在炉的一端有一装料炉门，在炉另一端有一卸载炉门。装料台、回火部分和卸料台未在图中示出。

附图2显示了附图1的A-A向剖示图，空气抽吸通道7C1和7C2通向位于炉两侧的抽吸空间7，然后回到热气风机2。炉下部的对流也可采用这种安排，上下颠倒，在附图1和附图2中并未显示。

上部对流应高些，因此较大的热气风机是有用的。图3和图4显示了从辊空间收集对流空气的另一种可行性方案，采用了类似的气体抽吸通道7C1。这种结构的气体抽吸空间7在炉上部，通道7C2直接通到那里。现在，可利用例如一个处在炉中心的风机2或沿炉中线相距适当距离布置的二个风机2。这种布置不太适用于炉下部，因为风机在炉下部不便安装。

像图1和图2中显示的把抽吸通道7C2合并起来也是可能的，这种解决方案对于空气流出和建造空气分配箱确有好处(第一室和第二室)。

附图5显示了炉的细节部分，标记4为辊，字母G为玻璃，3为空气分配箱(上和下)，6为喷嘴(上和下)，7C1和7C2为上、下气体抽吸通道。在所有图中，空气循环都标有小箭头，由辊空间通到抽吸通道的抽吸口的开口面积应约为喷嘴开口面积的五倍。气体抽吸口也应沿炉全部宽度方向排列，类似于喷嘴6。喷嘴和孔在隔板9上排列。

图6显示炉上部的部分视图，在图3和图4中也有所显示。上隔板10分出两个分开的室，即在辊空间8、分配隔板9之上方的第二分配室3和第一室7。加热元件位于第二室3中，垂直通道7C2通过第二室3引到第一室。

图7显示如何把来自玻璃和辊4的回流气在隔板9之下的空间引向炉两侧，再从炉两侧返回第一室7的。在这种情况下，可有多个室7。第二室3可以从炉一端到另一端是连续的，或是被分隔成几段。加热电阻5在室3中。

图8为图7结构的放大视图，隔板9可以最终加工成带有喷气口6或喷嘴6a，当采用喷嘴6a，气体可以更好的返回两侧而不会和对流气体相混合。

图9显示波形隔板9，以便于来自玻璃表面的返回气体容易地通过管道7C1导入炉两侧，而不与对流气体过多混合。

图10显示波形隔板9，加热元件5与隔板结构联成一体，这种方案使加热元件5的部分表面直接对玻璃辐射，部分对隔板辐射加热，部分加热元件的表面加热由加热元件吹送的气体。

图11从靠近炉侧部的倾斜角度显示附图10所示的结构，其中的回流空气从水平通道7C1中出来后连续进入第一室7。

玻璃上部、下部的结构可以互为镜像，也可以互有不同。

Claims (10)

1.将热传送到用于对玻璃进行热处理的炉内的玻璃(G)上的方法，玻璃在辊(4)构成的道上被传送到该炉内，炉由设在炉内的加热元件(5)加热，加热元件所产生的辐射热量传送到玻璃上，对流热量经风机(2)由空气传送到玻璃上，而且，在该方法中，隔板(9)将被加热的玻璃(G)和辊子空间(8)与空气循环空间分隔开，利用第一室(7)和第二室(3)，其特征在于，隔板(9)形成第二室(3)的一部分，采用风机(2)对空气进行循环处理，从玻璃(G)上方和/或下方加热玻璃，其中利用风机(2)将空气从第一室(7)中抽出，吹入第二室(3)，空气流再从第二室(3)引到玻璃(G)上，再从玻璃周围、从辊(4)区域(8)，进入第一室(3)。

2.根据第1项权利要求的方法，其特征在于，空气经隔板(9)上的开口(6)或经喷嘴(6a)从第二室(3)引出到玻璃表面。

3.根据第1项权利要求的方法，其特征在于，从辊空间(8)回流的空气被引导通过隔板(9)，且经通道(7c1)和(7c2)流进第一室(7)。

4.根据第1项权利要求的方法，其特征在于，从辊空间(8)回流的空气被引导通过通道装置，绕过隔板(9)，经隔板的侧面进入第一室(7)。

5.根据第1项权利要求的方法，其特征在于，从玻璃(G)表面，空气经通入通道的一个开口，先被导入收集通道(7c1)，然后经垂直通道(7c2)进入第一室(7)。

6.根据第1项权利要求的方法.其特征在于，空气被吹到玻璃上，经设在距离玻璃30-90毫米处的一道隔板(9)，从玻璃上抽走，所述隔板上的一组开口通入第一室，另一组开口(6)通入第二室。

7.根据第1项权利要求的方法，其特征在于，被引导通过第二室(3)的空气受到设在第二室内的加热元件(5)的加热。

8.一种对玻璃进行热处理的炉，包括将玻璃(G)传入炉内的辊(4)构成的道，利用来自本身的辐射热和进而利用对流而加热炉的加热元件(5)，其中炉包括将热空气吹向玻璃(G)的风机(2)，而且，受到加热的玻璃(G)和辊(4)空间(8)通过一道隔板(9)与空气循环空间隔开，且于所述隔板和玻璃(G)的上方和/或下方，由风机(2)以及利用第一室(7)和第二室(3)形成空气循环对玻璃进行加热，以使风机被设置成从第一室(7)抽空气，再将空气吹入第二室(3)，其特征在于，隔板(9)被设置成形成第二室(3)的一部分，从第二室(3)，吹到玻璃(G)上的空气被安排成通过所述隔板(9)，且于玻璃(G)和辊(4)的空间(8)与第一室(7)之间设置回流空气的引导通路，该回流空气的引导通路或通过隔板(9)，或经炉的各个侧面而绕过隔板(9)。

9.根据第8项权利要求的玻璃热处理炉，其特征在于，隔板(9)既包括用来将空气吹到玻璃上的开口(6)，又包括用于将空气吹入通到第一室(7)内的通道(7c1)和(7c2)的开口。

10.根据第9项权利要求的玻璃热处理炉，其特征在于，水平抽吸通道(7c1)之间有设置于隔板(9)中的辐射带，辐射带从加热元件(5)获得热量，并辐射到玻璃(G)上，或者将隔板(9)制成波纹状，其中，通过将加热元件(5)置于隔板结构之上，至少在加热元件的一些部分中，辐射热直接作用于玻璃(G)上。

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