CN101535192B - 用于淬火成形的玻璃板的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种三步骤方法和装置，其用于以减少循环时间但不会具有能导致过度破裂的过大的临时表面张力的方式来淬火成形的玻璃板。

Description

用于淬火成形的玻璃板的方法和装置
发明领域
本发明涉及一种用于淬火成形的玻璃板(formed glass sheet)的方法和装置。
背景技术
成形的玻璃板通常被淬火以增强它们的机械性能。这种成形的玻璃板通常被用于交通工具的侧窗和后窗以及例如建筑应用和食品贮藏和显示装置等其他应用中。通常施行成形和淬火来提供回火，该回火可以为玻璃板提供大约100兆帕(14,250psi)的表面压缩(surface compression)，但是淬火还可被用来施行热强化(heat strengthening)，其中表面压缩小于，诸如大约50兆帕(7,250psi)。 
常规的成形和淬火系统以循环方式连续地成形和淬火玻璃板，开始在成形站(forming station)，且然后在下游的淬火站(quench station)，依次施行。成形的玻璃板可以从成形站被成形并传送得比在淬火站被施行淬火快，使得淬火时间限制了系统循环时间的减少。 
强制对流通常用于施行玻璃板淬火，以便在玻璃表面和玻璃中心之间建立温度梯度，从约645℃左右的回火温度开始，并冷却至环境温度。当玻璃板在其整个范围内冷却至环境温度时，玻璃表面处于压缩状态，而玻璃中心处于张紧状态。表面压缩抵抗破裂以便为淬火过的玻璃提供机械强度。中心张力(center tension)和伴随的表面压缩的程度常常通过玻璃破裂图案来估量，具体地说，通过计算许多封闭区中的碎片的数目，一般通过将每个完整碎片计为一，而将每个部分碎片计为二分之一，且然后合计 得到总数来估量。数值越大说明对破裂的抵抗力越大。然而，表面应力不应太大，使得玻璃破裂成太小的片。 
与玻璃板加热相关的，参见美国专利：McMaster等人的3,806,312；McMaster等人的3,947,242；McMaster的3,994,711；McMaster的4,404,011；以及McMaster的4,512,460。与玻璃板成形相关的，参见美国专利：McMaster等人的4,282,026；McMaster等人的4,437,871；McMaster的4,575,390；Nitschke等人的4,661,141；Thimons等人的4,662,925；McMaster等人的5,004,491；Kuster等人的5,330,550；Kormanyos等人的5,472,470；Mumford等人的5,900,034；Mumford等人的5,906,668；Nitschke等人的5,925,162；Nitschke等人的6,032,491；Mumford等人的6,173,587；Nitschke等人的6,418,754；Nitschke等人的6,718,798以及Nitschke等人的6,729,160并且还参见Vild等人于2005年10月31日提交的美国专利申请序列第11/255,531号。与玻璃板淬火相关的，参见美国专利：McMaster的3,936,291；McMaster等人的4,470,838；McMaster等人的4,525,193；Barr的4,946,491；Shetterly等人的5,385,786；Ducat等人的5,917,107以及Ducat等人的6,079,094。
发明概述
本发明的一个目的是提供了一种改进的减少玻璃板淬火处理时间的方法。 
在实现上述目的时，通过将被加热至淬火温度的成形的玻璃板移入淬火器(quench)的下部淬火喷头和上部淬火喷头之间来施行依照本发明的用于淬火成形的玻璃板的方法，下部淬火喷头和上部淬火喷头可操作为供给用于淬火成形的玻璃板的向上的气流和向下的气流。首先在初始压力下，通过下部淬火喷头和上部淬火喷头供给向上的气流和向下的气流约0.5秒至1.3秒以淬火成形的玻璃板。此初始压力淬火可使用常规淬火压力。初始压力淬火之后，增大通过下部淬火喷头和上部淬火喷头的向上的气流和向下的气流的压力至比初始压力大至少25％，并达0.5秒至4秒以进一步淬火成形的玻璃板。此后，以比初始压力淬火的冷却能(cooling power) 小的减小的冷却能将向上的气流和向下的气流供给至成形的玻璃板，以在完全冷却至环境温度后，最终提供回火并成形的玻璃板。当先使用常规淬火压力时，之后的冷却用比由淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能小的减小的冷却能来施行。 
增大的压力淬火被公开为由比初始淬火压力大至少50％的压力，具体地由比初始淬火压力大50％至100％的压力提供。 
最后提到的淬火具有减小的冷却能，该冷却能不大于由初始压力淬火提供的冷却能的75％，且优选不大于60％，且最优选为由初始压力淬火提供的冷却能的约50％。
当用常规淬火压力施行初始淬火时，最后提到的淬火具有减小的冷却能，该冷却能优选地不大于由淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能的80％，且更优选地不大于70％，且最优选地为由淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能的约60％。
因此，优选地由比初始压力淬火大50％至100％的压力来提供增大的压力淬火，并且最后提到的淬火具有减小的冷却能，该冷却能不大于由初始压力淬火提供的冷却能的60％，并且当以常规淬火压力施行初始冷却时，该冷却能不大于由淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能的70％。
在本方法的优选实施中，淬火器：(a)先处于打开位置以将成形的玻璃板接纳在淬火喷头之间；(b)之后被移动至关闭位置以施行初始压力淬火和增大的压力淬火；以及(c)之后在准备下一次循环中被移回打开位置以容许输送成形的玻璃板。 
在淬火器中，至少在某种程度上施行减小的冷却能淬火。在初始压力淬火和增大的压力淬火之后，成形的玻璃板被公开为被移动至后冷却器(aftercooler)，以至少在某种程度上施行减小的冷却能淬火。更具体地说，减小的冷却能淬火被公开为被部分地在淬火器中施行，且之后成形的玻璃板被移动至后冷却器，以施行进一步减小的冷却能淬火。 
 成形的玻璃板被支撑在淬火环上以移入淬火器中，并且在初始压力淬 火和增大的压力淬火期间，成形的玻璃板也被淬火环支撑在下部淬火喷头和上部淬火喷头之间。在本淬火方法的一种实施中，成形的玻璃板在淬火环上被移出淬火器。在本方法的另一种实施中，成形的玻璃板在淬火器中被向上提升离开淬火环，以便随后从淬火器输送。在后一种方法中，向上的气流迫使成形的玻璃板向上靠着传送设备，以便从淬火器移出。
本发明的另一个目的是提供一种改进的用于淬火玻璃板的装置。 
在实现刚刚前述的目的时，依照本发明的用于淬火玻璃板的装置包括淬火系统，该淬火系统具有包括下部淬火喷头和上部淬火喷头的淬火器，下部淬火喷头和上部淬火喷头可操作为供给可以处于常规淬火压力的向上的气流和向下的气流。该装置的淬火环将加热并成形的玻璃板置于用于淬火的淬火喷头之间。装置的控制器操作淬火器以最初通过下部淬火喷头和上部淬火喷头来供给向上的气流和向下的气流约0.5秒至1.3秒以淬火成形的玻璃板。接着，控制器操作淬火器以将通过下部淬火喷头和上部淬火喷头的向上的气流和向下的气流的压力增大至比初始压力大至少25％，并达0.5秒至4秒。此后，控制器操作淬火系统，以比初始压力淬火的冷却能小的减小的冷却能连续将向上的气流和向下的气流供给至成形的玻璃板，以在完全冷却至环境温度后，最终提供回火并成形的玻璃板。当以常规淬火压力施行初始淬火时，最后提到的冷却具有比淬火器在最小常规淬火压力下的冷却能小的冷却能。
该装置的淬火器包括淬火喷头，淬火喷头在成形的玻璃板被输送入或输送出淬火器时的打开位置与施行初始压力淬火和增大的压力淬火时的关闭位置之间是可移动的。该装置的淬火环将加热并成形的玻璃板输送至打开的淬火器中并在初始压力淬火和增大的压力淬火期间支撑成形的玻璃板。该装置还包括后冷却器，并且在一个实施方案中，淬火环将成形的玻璃板从打开的淬火器移动至后冷却器，用于至少一部分减小的冷却能淬火。另一个实施方案的输送设备从淬火环接纳成形的玻璃板以提供其从打开的淬火器到后冷却器的输送。 
在一个方面中，本发明提供了一种用于淬火成形的玻璃板的方法，所述方法包括： 
将被加热至淬火温度的成形的玻璃板移入淬火器中，置于下部淬火喷头和上部淬火喷头之间，所述下部淬火喷头和所述上部淬火喷头可操作为供给用于淬火所述成形的玻璃板的向上的气流和向下的气流； 
首先，以初始压力通过所述下部淬火喷头和所述上部淬火喷头供给向上的气流和向下的气流约0.5秒至1.3秒以淬火所述成形的玻璃板； 
接着，增大通过所述下部淬火喷头和所述上部淬火喷头的所述向上的气流和所述向下的气流的压力至比所述初始压力大至少25％，并达0.5秒至4秒以进一步淬火所述成形的玻璃板；以及 
此后，以比初始压力淬火的冷却能小的减小的冷却能将向上的气流和向下的气流供给至所述成形的玻璃板，以在完全冷却至环境温度后，最终提供回火并成形的玻璃板。 
在本发明的淬火成形的玻璃板的方法中，初始的向上的气流和向下的气流可以以常规淬火压力供给，并且其中可通过具有比由所述淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能小的冷却能的淬火器，来提供具有减小的冷却能的所述向上的气流和所述向下的气流。 
增大的压力淬火可由比所述初始压力大至少50％的压力提供。 
增大的压力淬火可由比所述初始压力大50％至100％的压力提供。 
最后描述的向上的气流和向下的气流具有减小的冷却能，所述减小的冷却能可以不大于由所述初始压力淬火提供的冷却能的75％并且不大于由所述淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能的80％。 
最后描述的向上的气流和向下的气流具有减小的冷却能，所述减小的冷却能可以不大于由所述初始压力淬火提供的冷却能的60％并且不大于由所述淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能的70％。 
最后描述的向上的气流和向下的气流具有减小的冷却能，所述减小的冷却能可以为由所述初始压力淬火提供的冷却能的约50％并且为由所述淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能的约60％。 
增大的压力淬火可由比所述初始压力大50％至100％的压力提供，并 且其中最后描述的向上的气流和向下的气流具有减小的冷却能，所述减小的冷却能可以不大于由所述初始压力淬火提供的冷却能的60％并且不大于由所述淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能的70％。 
所述淬火器可以：(a)先处于打开位置以将所述成形的玻璃板接纳所述淬火喷头之间；(b)之后被移动至关闭位置以施行所述初始压力淬火和增大的压力淬火；以及(c)之后在准备下一次循环中被移回打开位置以容许输送所述成形的玻璃板。最后描述的具有减小的冷却能的向上的气流和向下的气流可在所述淬火器中至少在某种程度上被提供。在所述初始压力淬火和所述增大的压力淬火之后，所述成形的玻璃板可以被移至后冷却器中，在所述后冷却器中，至少在某种程度上施行最后描述的具有减小的冷却能的向上的气流和向下的气流。最后描述的向上的气流和向下的气流可部分地在所述淬火器中被提供，并且其中所述成形的玻璃板可以被接着移至后冷却器中，所述后冷却器进一步提供具有减小的冷却能的向上的气流和向下的气流。 
所述成形的玻璃板可以被支撑在淬火环上以移入所述淬火器中，并且在所述初始压力淬火和增大的压力淬火期间，所述成形的玻璃板也可以被所述淬火环支撑在所述下部淬火喷头和所述上部淬火喷头之间。所述成形的玻璃板也可以在所述淬火环上被移出所述淬火器。所述成形的玻璃板可以在所述淬火器中被向上提升离开所述淬火环，以便随后从所述淬火器输送。所述向上的气流可以迫使所述成形的玻璃板向上靠着传送设备，以便从所述淬火器移出。 
在另一个方面，本发明提供了用于淬火玻璃板的装置，所述装置包括： 
淬火系统，其包括具有下部淬火喷头和上部淬火喷头的淬火器，所述下部淬火喷头和所述上部淬火喷头可操作为供给向上的气流和向下的气流； 
淬火环，其用于将加热并成形的玻璃板置于用于淬火的所述淬火喷头之间； 
控制器，其用于操作所述淬火器以最初在初始压力下，通过所述下部 淬火喷头和所述上部淬火喷头来供给向上的气流和向下的气流约0.5秒至1.3秒以淬火所述成形的玻璃板； 
之后，所述控制器将通过所述下部淬火喷头和所述上部淬火喷头的所述向上的气流和所述向下的气流的压力增大至比所述初始压力大至少25％，并达0.5秒至4秒；以及
此后，所述控制器操作所述淬火系统，以比初始压力淬火的冷却能小的减小的冷却能连续将向上的气流和向下的气流供给至所述成形的玻璃板，以在完全冷却至环境温度后，最终提供回火并成形的玻璃板。 
在本发明的用于淬火玻璃板的装置中，所述控制器可操作所述淬火器，以在常规淬火压力下提供初始的向上的气流和向下的气流，并且其中所述控制器可操作所述淬火器，以用比由所述淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能小的冷却能来提供所述减小的冷却能淬火。 
所述淬火器可包括淬火喷头，所述淬火喷头在所述成形的玻璃板被输送入或输送出所述淬火器时的打开位置与施行所述初始压力淬火和增大的压力淬火时的关闭位置之间是可移动的。所述淬火环可将所述加热并成形的玻璃板输送至打开的淬火器中，并在所述初始压力淬火和所述增大的压力淬火期间支撑所述成形的玻璃板。所述装置还可包括后冷却器，所述淬火环将所述成形的玻璃板从所述打开的淬火器移动至所述后冷却器，用于至少一些所述减小的冷却能淬火。所述装置还可包括后冷却器和传送设备，所述传送设备从所述淬火环接纳所述成形的玻璃板以提供其从所述打开的淬火器到所述后冷却器的输送，用于至少一些所述减小的冷却能淬火。 
当与附图结合时，从以下优选实施方案的详细描述，本发明的目的、特征和优点是易于明显的。 
附图简述 
图1是根据本发明构建的装置的一个实施方案的示意性正视图，以提供本发明的成形的玻璃板淬火方法。 
图2是类似于图1的部分示意性视图，以例示用于以改良的方式施行本发明的成形的玻璃板淬火方法的装置的另一个实施方案。 
图3是例示了具有根据本发明的中期增大的淬火和末期减小的淬火的淬火压力对时间的曲线图。 
图4是例示了当以不具有依照本发明的中期增大的淬火和末期减小的淬火的常规方式施行时的淬火压力对时间的曲线图。 
图5是例示了以实线表示的依照本发明淬火的以及相比较的以双点划线例示的常规淬火的玻璃板的表面张力对时间的曲线图。 
优选实施方案的详细描述 
参考图1，玻璃板成形和淬火系统一般由10标示，并包括了部分例示的用于将玻璃板加热至成形温度和淬火温度的炉12、弯曲站(bendingstation)14以及由18共同标示的淬火系统，弯曲站14包括用于依次循环成形的玻璃板的弯曲装置16。淬火系统18包括依照本发明构建的淬火器20，以施行如后面更完整描述的本发明的淬火方法，并且淬火系统还包括具有如下描述的用于持续地强制对流冷却成形的玻璃板的后冷却器24的出口冷却站(exit cooling station)22。中央控制器26包括：分别接于炉12和弯曲站14的控制连接器(control connection)28和30；接于淬火器20和淬火环38的致动器36的控制连接器32和34，淬火环38在弯曲站14、淬火器20和冷却站22之间移动；以及操作冷却站22的后冷却器24的控制连接器40。淬火系统18包括由42共同标示的装置，该装置用于以减少淬火器中所需要的时间的方式施行淬火，以便减少系统在连续成形和淬火用于输送的玻璃板的总循环时间。 
将以综合方式描述用于淬火成形的玻璃板的本发明的淬火装置42和方法以有利于理解本发明的所有方面。 
加热炉12和弯曲站14可以任何常规的方式构建，但优选依照Vild等人的于2005年10月31日提交并已转让给本发明受让人的美国专利申请序列第11/255,531号的公开内容来构建，并且其全部公开内容据此以引用方式并入。弯曲站14在其下游端包括门44，门44被打开和关闭以容许淬火环38由致动器36通过连接器46移动至弯曲站中，以在准备冷却成形的玻璃板G时接纳所述玻璃板。淬火系统18的淬火器20包括下部淬火喷头48和上部淬火喷头50，下部淬火喷头48和上部淬火喷头50具有待被淬火的玻璃板的一般形状，并在由双点划线部分地例示的打开位置和由全实线标示的关闭位置之间是可移动的。在淬火环38从弯曲站14移动至淬火器20期间，淬火器的下部淬火喷头48和上部淬火喷头50处于打开位置，且然后关闭以开始淬火。之后，下部淬火喷头48和上部淬火喷头50分别提供施行淬火的向上的气流52和向下的气流54，正如下文更充分描述的。此后，淬火器20被移至它的打开位置，且致动器36将淬火环38移至冷却站22进入后冷却器24中，置于后冷却器24的下部冷却喷头56和上部冷却喷头58之间，下部冷却喷头56和上部冷却喷头58供给向上的冷却气流60和向下的冷却气流62，但是在提供的冷却能比在淬火器20中淬火之前提供的冷却能低的压力下供给的，正如下文中更充分描述的。随后增大向上的气流60的压力以将玻璃板从淬火环38向上提升至靠着传送设备64，传送设备64被例示为具有围绕轮68延伸的输送回路(conveyingloop)66的输送机，轮68中的至少一个被旋转驱动为以由箭头70所示的方向移动输送回路的下作用区(lower reach)，使得玻璃板向右移动，用于进一步的冷却和输送。在后冷却器24中将玻璃板从淬火环38向上提升后，致动器36使淬火环38通过打开的淬火器20移回至弯曲站14的弯曲装置16，以接纳另一块成形的玻璃板，用于随后在准备开始下一次循环时向右移回至淬火器20中。 
在完整描述淬火系统18中发生的淬火方式之前，应该参考图2，图2例示了装置42’的另一个实施方案，与之前描述的实施方案类似，装置42’ 也具有淬火器20和冷却站22。然而，在这一实施方案中，传送设备72包括提取器(extractor)74，提取器74在连接器78的控制下由致动器76移动至中央系统控制器(此视图中未示出)，以便提供与系统其余部分的协调性。在淬火器20的下部淬火喷头48和上部淬火喷头50被移至由图2中的实线所示的它们的打开位置后，改变向上的气流52和向下的气流54的压力以将玻璃板从淬火环38向上提升至靠着传送设备72的提取器74。然后，致动器76将提取器74和玻璃板向右移动至后冷却器24，置于后冷却器24的下部冷却喷头56和上部冷却喷头58之间，之后下部冷却喷头56和上部冷却喷头58的向上的气流60和向下的气流62处于使玻璃板先保持向上靠着提取器的压力下，这提供了额外的冷却。然后改变向上的气流60和向下的气流62的压力，以使玻璃板从提取器74向下释放至下部输送机(lower conveyor)80上，在轮84上延伸的下部输送机80的输送回路82的上作用区(upper reach)上，轮84中的至少一个被旋转驱动为使玻璃板如箭头86所示向右移动用于输送。在淬火器20中向上提升玻璃板之后，淬火环38被其致动器36向左移回至弯曲站的弯曲装置，以接纳另一块成形的玻璃板，以准备随后移回至淬火器20以开始下一次循环。 
正如之前提到的，强制对流通常用于施行玻璃板淬火，以便在玻璃表面和玻璃中心之间建立温度梯度，从约645℃的回火温度开始，并冷却至环境温度。事实上，虽然玻璃在环境温度下常常表现得非常像固体，但因为玻璃是无定形的，不具有任何晶体结构，所以它实际上是高度黏性的液体。当开始淬火时，外玻璃表面就被冷却并短暂张紧约一秒或更多秒。此张力源自玻璃外表面的较大的收缩，因为玻璃外表面比玻璃中心开始冷却得快，玻璃中心冷却较慢且因而收缩较小。其后，由于玻璃内部的流动，随着较冷的玻璃表面和较热的玻璃中心之间的热梯度停止增加以及应力部分地削弱(relax)，玻璃表面张力减小。在玻璃冷却至被称为“应变点”的温度(通常为约520℃(964°F))时，玻璃变得更黏稠并且不像其较热时移动得那么快，使得内层和外层之间的相对流动被抑制，并且由层间的热收缩差产生的应力可以不再因玻璃内的流动而随时间削弱。当完全冷却至应变点温度时，玻璃中心比表面热。这样，在整个玻璃板达到环境温度时，中心已经完全冷却至较大的温差并且比表面收缩得更多，因此中心张 紧并因此迫使表面压缩。如之前提到的表面压缩抵抗破碎以便为淬火过的玻璃提供增大的机械强度。 
图3是例示用于依照本发明施行淬火的淬火压力对时间的曲线图，并且与图4中例示的现有技术的曲线图比较，图4显示先前的淬火需要更长的高压淬火时间，这增加了整个系统的循环时间。应理解，例示的压力将随着玻璃厚度、淬火器结构和所需的压缩表面张力而变化，使得所示的特定值仅仅为了例示的目的。如图4所示，常规淬火使用了持续大约8秒的对时间恒定的约25英寸(63.5cm)水柱的淬火压力来施行淬火，对3.8mm厚的玻璃来说，该淬火提供了可接受的破裂图案。如之前提到的，破裂图案，或者更准确地说，计算破裂的玻璃表面的特定区域内的颗粒数目是确定玻璃内的中心张力和伴随的表面压缩的程度的标准方法。那整个大约8秒必须在淬火器20中施行，使得当大约8秒被加到淬火环在弯曲站和淬火站之间，或在弯曲站、淬火站和冷却站之间移动的时间内时，将需要大约13秒左右或更多的循环时间。如下文结合图3所描述的，本发明允许减少时间，同时仍提供了等同的破裂图案。 
更完整地描述玻璃板回火将有助于理解本发明以及本发明减少循环时间的方式。如上所述，淬火的程度通过所得到的破裂图案来估量。通常而言，控制淬火以使破裂图案满足公认的标准来确保提供了抵抗破裂的玻璃强度和应力。一个广泛承认的标准是被确认为ECE R43的欧洲标准，该标准规定当破裂时，在位于破裂的玻璃的表面上的任何位置处的边长5cm的正方形区域上应具有不小于40的最小颗粒数和不大于400的最大颗粒数。这一颗粒数是通过将每一个完全地在正方形内的颗粒计为一，而每一个部分地在正方形内的颗粒计为二分之一，且然后相加计算总数得到的。回火的且成形的玻璃板通常通过在一个以上位置的破裂来检测，因为破裂核心的位置可以影响颗粒数。 
用于提供具有可接受的韧度水平(temper level)，即公认的破裂图案标准的成形的玻璃板的淬火能(quenching power)的程度取决于许多因素，所述因素包括玻璃厚度和开始淬火时的温度、给定面积上的淬火器喷嘴孔(nozzle opening)的数目、喷嘴孔彼此之间的间距、喷嘴孔的尺寸、喷嘴 孔出口邻近玻璃表面的接近度、淬火器射流(quench jet)在碰撞玻璃表面时的入射角、喷嘴射流的压力、喷嘴射流的速度、淬火的时间长度等等。对于任何给定的淬火器和正在被淬火的成形的玻璃板来说，存在将会提供所需的满足公认的破裂图案标准的效果的压力范围。因此这一范围将具有满足标准的最小压力和最大压力，并且一般向上的流的压力将略微小于向下的流的压力，使得正在被淬火的成形的玻璃板将保持在淬火环上，淬火环在玻璃边缘处提供了其支撑。对于这一应用来说，“常规淬火压力”是压力范围内的任何压力，当该压力范围在“常规的”恒压方法中从特定的淬火器被施加到被加热至特定淬火温度的特定的成形的玻璃板达10秒时，在最终完全冷却时，将产生回火的玻璃板，该回火的玻璃板破裂时，提供了具有满足欧洲标准ECE R43的最大颗粒数和最小颗粒数的破裂图案。如上所述，常规淬火压力，无论是向上的还是向下的，都将会兼具最小压力和最大压力，该最小压力和最大压力将会提供将产生满足可应用标准的回火并成形的玻璃板的淬火。 
在淬火过程中，冷却能是由如上所述的一组淬火因素提供的玻璃和淬火气体之间的每一度温差产生的每面积热流速率的度量(measure)。当所有其它因素保持相同时，冷却能随淬火压力增大而增大，且冷却能随喷嘴对玻璃的间距增大而减小。 
更具体地说，冷却能是由以下公式决定的淬火因素的对流传热系数： 
ΔQ/Δt＝(h)(A)(ΔT)， 
其中热流速率ΔQ/Δt，等于传热系数h，乘以测量热流所覆盖的面积A，乘以玻璃和淬火器射流的气体之间的温度差ΔT。 
当热流速率为卡路里每秒，面积为平方厘米并且温差为摄氏度时，传热系数以卡路里每秒每平方厘米每摄氏度来计量。 
如图1所示，本发明提供了立即增大至常规压力的、约0.5秒至1.3秒的玻璃板淬火，并且如图5所示，将临时玻璃板表面张力(temporary glasssheet surface tension)维持在约14兆帕至20兆帕的范围内，在该范围以下淬火不充分，而在该范围以上，玻璃在淬火期间破裂的可能性更大。之后，在最大临时玻璃表面张力大幅度下降之前，如图5中所示的位置88，通过结合的下部淬火喷头和上部淬火喷头将淬火器20处的向上的气流和向下的气流的压力从初始压力增大至少25％。更具体地说，如图3所示，以比初始压力大50％并最优选地在比初始压力大50％至100％范围内的压力来施行增大的压力淬火0.5秒至4秒。此后如图3所示，在提供比初始压力小的冷却能的压力下，持续地向成形的玻璃板提供向上的气流和向下的气流。开始在淬火器20中，之后在冷却站22的后冷却器24中提供此减小的冷却，如前面描述的。更具体地说，通过向上的气流和向下的气流来施行此减小的淬火，该向上的气流和向下的气流提供的减小的冷却能不大于初始压力淬火的冷却能的75％，优选地不大于初始压力淬火的冷却能的60％，并最优选地为由初始压力淬火提供的冷却能的约50％。当使用初始常规淬火压力时，即，当该压力持续约10秒时，将会产生带有具有将满足欧洲标准ECE R43的颗粒数的破裂图案的玻璃的那些压力，减小的冷却能小于由淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能。更具体地说，之后，减小的冷却能不大于由淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能的80％，优选地小于70％，且最优选地为约60％。
在本发明的实际操作中，在两种条件下，具体为在常规的加工条件下和本发明的三步骤(three step)淬火条件下，在实际的生产炉和淬火器上加工3.8mm厚的全尺寸的汽车后窗玻璃(automobile backlite)。 
对于常规的加工来说，如图4所示，开始淬火时的玻璃温度为643℃，淬火压力为25英寸H2O以及淬火时间为8.0秒。破裂图案从驾驶者一侧的较低角落的破裂点开始产生了每5×5平方厘米196片的主要颗粒数(central particle count)。当此常规淬火时间被减至4.5秒时，颗粒数为39片。 
对于本发明的三步骤淬火来说，如图3所示，开始淬火时的玻璃温度为643摄氏度，淬火压力起始于25英寸H2O，持续0.7秒，之后增大至40英寸H2O，持续3.8秒，且然后减小至6英寸H2O，持续3.5秒。破裂图案从驾驶者一侧的较低角落的破裂点开始产生了每5×5平方厘米227片的主要颗粒数。于是，在高压淬火中所需的时间从8秒减少至4.5秒。 
因此，用如上所述的三步骤淬火来施行玻璃淬火，避免了过大的初始临时表面张力并减少了处理的循环时间。 
尽管已例示和描述了本发明的优选方式，但并不意味着这些方式例示和描述了本发明的所有可能的形式。相反，说明书中所使用的文字是描述性的而不是限制性的文字，并且应理解，可以进行各种变化，而不偏离本发明的精神和范围。 

Claims (21)

1.一种用于淬火成形的玻璃板的方法，所述方法包括：
将淬火环移入弯曲站中以接纳被加热至淬火温度的成形的玻璃板；
将所述淬火环上的所述成形的玻璃板从所述弯曲站移入淬火器中，置于使整个所述成形的玻璃板位于下部淬火喷头和上部淬火喷头之间的淬火位置，所述下部淬火喷头和所述上部淬火喷头可操作地供给用于淬火所述成形的玻璃板的向上的气流和向下的气流；
首先，以初始压力通过所述下部淬火喷头和所述上部淬火喷头供给向上的初始气流和向下的初始气流0.5秒至1.3秒以提供初始的冷却能来淬火位于所述淬火位置的所述淬火环上的整个所述成形的玻璃板；
接着，以比所述初始压力大至少25％的增大的压力通过相同的通过其供给初始气流的所述下部淬火喷头和所述上部淬火喷头供给向上的后续气流和向下的后续气流0.5秒至4秒，以进一步淬火仍位于所述淬火位置的淬火环上的在初始淬火后从所述淬火位置没有任何输送的整个所述成形的玻璃板；以及
此后，以比初始压力淬火的初始的冷却能小的减小的冷却能将向上的气流和向下的气流供给至所述成形的玻璃板，以在完全冷却至环境温度后，最终提供回火并成形的玻璃板。
2.如权利要求1所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中所述向上的初始气流和向下的初始气流以常规淬火压力供给，并且其中通过具有比由所述淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能小的冷却能的淬火器，来提供具有减小的冷却能的所述向上的气流和所述向下的气流。
3.如权利要求1或2所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中增大的压力淬火由比所述初始压力大至少50％的压力提供。
4.如权利要求1或2所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中增大的压力淬火由比所述初始压力大50％至100％的压力提供。
5.如权利要求1或2所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中在以比初始压力淬火的初始的冷却能小的减小的冷却能将向上的气流和向下的气流供给至所述成形的玻璃板，以在完全冷却至环境温度后，最终提供回火并成形的玻璃板的步骤中描述的向上的气流和向下的气流具有减小的冷却能，所述减小的冷却能不大于所述初始的冷却能的75％并且不大于由所述淬火器在最小常规淬火压力下提供的初始的冷却能的80％。
6.如权利要求1或2所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中在以比初始压力淬火的初始的冷却能小的减小的冷却能将向上的气流和向下的气流供给至所述成形的玻璃板，以在完全冷却至环境温度后，最终提供回火并成形的玻璃板的步骤中描述的向上的气流和向下的气流具有减小的冷却能，所述减小的冷却能不大于所述初始的冷却能的60％并且不大于由所述淬火器在最小常规淬火压力下提供的初始的冷却能的70％。
7.如权利要求1或2所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中在以比初始压力淬火的初始的冷却能小的减小的冷却能将向上的气流和向下的气流供给至所述成形的玻璃板，以在完全冷却至环境温度后，最终提供回火并成形的玻璃板的步骤中描述的向上的气流和向下的气流具有减小的冷却能，所述减小的冷却能为所述初始的冷却能的约50％并且为由所述淬火器在最小常规淬火压力下提供的初始的冷却能的约60％。
8.如权利要求1或2所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中增大的压力淬火由比所述初始压力大50％至100％的压力提供，并且其中在以比初始压力淬火的初始的冷却能小的减小的冷却能将向上的气流和向下的气流供给至所述成形的玻璃板，以在完全冷却至环境温度后，最终提供回火并成形的玻璃板的步骤中描述的向上的气流和向下的气流具有减小的冷却能，所述减小的冷却能不大于所述初始的冷却能的60％并且不大于由所述淬火器在最小常规淬火压力下提供的初始的冷却能的70％。
9.如权利要求1或2所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中所述淬火器：(a)先处于打开位置以将所述成形的玻璃板接纳在所述淬火喷头之间；(b)之后被移动至关闭位置以施行所述初始压力淬火和增大的压力淬火；以及(c)之后在准备下一次循环中被移回打开位置以容许输送所述成形的玻璃板。
10.如权利要求9所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中在以比初始压力淬火的初始的冷却能小的减小的冷却能将向上的气流和向下的气流供给至所述成形的玻璃板，以在完全冷却至环境温度后，最终提供回火并成形的玻璃板的步骤中描述的具有减小的冷却能的向上的气流和向下的气流在所述淬火器中至少在某种程度上被提供。
11.如权利要求9所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中在所述初始压力淬火和所述增大的压力淬火之后，所述成形的玻璃板被移至后冷却器中，在所述后冷却器中，至少在某种程度上施行在以比初始压力淬火的初始的冷却能小的减小的冷却能将向上的气流和向下的气流供给至所述成形的玻璃板，以在完全冷却至环境温度后，最终提供回火并成形的玻璃板的步骤中描述的具有减小的冷却能的向上的气流和向下的气流。
12.如权利要求9所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中在以比初始压力淬火的初始的冷却能小的减小的冷却能将向上的气流和向下的气流供给至所述成形的玻璃板，以在完全冷却至环境温度后，最终提供回火并成形的玻璃板的步骤中描述的向上的气流和向下的气流部分地在所述淬火器中被提供，并且其中所述成形的玻璃板被接着移至后冷却器中，所述后冷却器进一步提供具有减小的冷却能的向上的气流和向下的气流。
13.如权利要求1所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中所述成形的玻璃板也在所述淬火环上被移出所述淬火器。
14.如权利要求1所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中所述成形的玻璃板在所述淬火器中被向上提升离开所述淬火环，以便随后从所述淬火器输送。
15.如权利要求1所述的用于淬火成形的玻璃板的方法，其中所述向上的气流迫使所述成形的玻璃板向上靠着传送设备，以便从所述淬火器移出。
16.用于淬火玻璃板的装置，所述装置包括：
淬火系统，其包括具有下部淬火喷头和上部淬火喷头的淬火器，所述下部淬火喷头和所述上部淬火喷头可操作为供给向上的气流和向下的气流；
淬火环，其用于将加热并成形的玻璃板置于用于淬火的所述淬火喷头之间；
控制器，其用于操作所述淬火器以最初在初始压力下，通过所述下部淬火喷头和所述上部淬火喷头来供给向上的气流和向下的气流0.5秒至1.3秒以提供初始的冷却能来淬火所述成形的玻璃板；
之后，所述控制器将通过相同的通过其供给初始冷却能的所述下部淬火喷头和所述上部淬火喷头的所述向上的气流和所述向下的气流的压力增大至比所述初始压力大至少25％，并达0.5秒至4秒；以及
此后，所述控制器操作所述淬火系统，以比初始压力淬火的初始的冷却能小的减小的冷却能连续将向上的气流和向下的气流供给至所述成形的玻璃板，以在完全冷却至环境温度后，最终提供回火并成形的玻璃板。
17.如权利要求16所述的用于淬火玻璃板的装置，其中所述控制器操作所述淬火器，以在常规淬火压力下提供向上的初始气流和向下的初始气流，并且其中所述控制器操作所述淬火器，以用比由所述淬火器在最小常规淬火压力下提供的冷却能小的冷却能来提供所述减小的冷却能淬火。
18.如权利要求16或17所述的用于淬火玻璃板的装置，其中所述淬火器包括淬火喷头，所述淬火喷头在所述成形的玻璃板被输送入或输送出所述淬火器时的打开位置与施行所述初始压力淬火和增大的压力淬火时的关闭位置之间是可移动的。
19.如权利要求18所述的用于淬火玻璃板的装置，其中所述淬火环将所述加热并成形的玻璃板输送至打开的淬火器中，并在所述初始压力淬火和所述增大的压力淬火期间支撑所述成形的玻璃板。
20.如权利要求19所述的用于淬火玻璃板的装置，其进一步包括后冷却器，所述淬火环将所述成形的玻璃板从所述打开的淬火器移动至所述后冷却器，用于至少一些所述减小的冷却能淬火。
21.如权利要求19所述的用于淬火玻璃板的装置，其进一步包括后冷却器和传送设备，所述传送设备从所述淬火环接纳所述成形的玻璃板以提供其从所述打开的淬火器到所述后冷却器的输送，用于至少一些所述减小的冷却能淬火。
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