CN102459105B - 改进的玻璃回火方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过在与成形的玻璃片的表面相距变化距离处，在玻璃回火模块中选择性布置和运用淬火喷嘴，则能够选择性在成形的玻璃片的标明区域中以有所增加的速度来对回火介质进行引导的玻璃回火设备的玻璃回火模块。还提供了一种运用上述设备对玻璃片进行回火的方法。

Description

改进的玻璃回火方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于对玻璃片进行回火的改进设备、以及运用该设备进行回火的方法。

背景技术

已经实践了多种方法对玻璃进行处理来使得它破碎成小的无害的碎块、而非可导致严重伤害的大的狭长的碎片。用以处理相对较小的玻璃片的早期回火方法的目标在于在玻璃片的整个表面上均匀地分布气流。用于例如车辆的单玻璃片变得较大，并且玻璃中的应力的分析变得更加复杂，设计了对玻璃片的不同区域进行区别处理的方法。一个特别难处理的问题一直以来在于：消除相对靠近诸如汽车背光灯这样的大玻璃片的中心的不充分回火的区域。

因此，玻璃回火领域的技术人员一直持续寻找在时间要求严格的（time-critical）汽车玻璃制造工作过程中在一致基础上改进回火的方法。

如所述的，玻璃回火或热处理是许多专利的主题，例如：

美国专利No.4,314,836描述了一种回火介质供应系统的构造和布置，与针对向玻璃片的超越中心部分的部分施加的回火介质的气浪或冲击（blast）在玻璃片厚度的方向上设置的逃逸通道相比，该回火介质供应系统据称针对向玻璃片的中心部分施加的回火介质的气浪或冲击在玻璃片厚度的方向上设置了相对宽的逃逸通道。运用本发明的过程所得的回火玻璃片据称用来生成了当经历破坏性测试时满足中心部分以及超越中心部分的部分中的规范要求（code requirement）的断片。

美国专利No.4,323,385描述了一种运用增压室对整个玻璃片进行均匀回火的过程，该增压室具有孔壁，孔壁面对着玻璃片的相对着的主要表面，其中，与设置在中心部分之外的壁中的孔相比，在回火过程中，面对着玻璃片的中心部分的高压的部分或增压部分中的孔被构造和布置为更小、并且间隔更加紧密。从所述孔延伸的喷嘴被构造和布置成使得：与从孔壁中的中心部分以外的剩余部分延伸的相对较大截面的相对较宽间隔的喷嘴相比，从壁的中心部分的相对较小直径的、更加紧密间隔的孔延伸的喷嘴是较长和较窄的，并且它们的端部更靠近玻璃片的主要表面。

美国专利No.4,508,783描述了一种通过从喷嘴在具有两个区的玻璃片的方向上吹动冷却气体对玻璃片以区别速度发生硬化的方法。根据本发明，尽管应用区别处理以在玻璃片的不同区之间形成硬化的差别，但是据称将要在玻璃片的这两个区处产生玻璃片的同时固化。

美国专利No.4,773,926描述了一种±2毫米厚度的玻璃片的回火过程，在该过程中，发出气流的多个喷嘴被定位成使得它们的自由端在与玻璃表面略微间隔开的位置被朝向玻璃片而引导。每个喷嘴由窄小的经校准的孔口穿透，并且为了至少以音速朝玻璃片的表面吹动气体（通常为空气）的目的而维持每个喷嘴的馈送压力。喷嘴的构造据称确保了吹气的速度在玻璃片的表面处至少是音速，因而优化了涂覆功率。一种增加所吹动空气的排空的措施，据称是通过使用具有朝自由端延伸的较长管状体的喷嘴而实现。相对于回火台的宽度，喷嘴可以是更长的。补充地或替代地，所吹动的气体的流量可按每单位表面积的体积而增加。

美国专利No.6,412,390描述了一种玻璃淬火设备，包括第一喷嘴组和第二喷嘴组，其中，第一喷嘴组是固定喷嘴，用于喷射鼓风机空气到玻璃片的相对着的表面上；而第二喷嘴组是可移动喷嘴，用于喷射压缩机空气到玻璃片的相对着的表面中的至少一个表面上，这些喷嘴能够与玻璃片的表面平行地进行移动。据说，可移动喷嘴组可以安置在关于例如玻璃片的难以冷却部分而言的最适宜位置处。

发明内容

本发明涉及一种玻璃回火设备，这种玻璃回火设备包括至少一个并且优选两个玻璃回火模块；通过在与待回火的玻璃片的表面相距的不同距离处选择性布置和运用淬火喷嘴，至少一个这种玻璃回火模块能够以有所增加的速度选择性向移动玻璃片的指定区域传送指定体积的回火介质从而在这些指定区域中形成期望的应力差别。具体地讲，跨越玻璃回火设备的中心线的任何一侧上的指定距离、与玻璃片的行进方向相平行地成行地布置喷嘴（与待回火的玻璃片的表面相距着有所减小的距离的某些所选定的喷嘴以增加的速度传递回火介质）已经被发现大量降低了尤其是大玻璃片的不充分回火的发生。

还提供了一种运用本发明的设备的有所改进的回火的方法。

附图说明

图1是根据本发明的玻璃回火线的平面图。

图2是示出易于/倾向于不充分回火的区域的代表性玻璃片的平面图。

图3是常规的鼓风头或送风头（blasthead）组件的透视图。

图4是根据本发明的具有可变长度喷嘴的鼓风头组件的透视图。

图5是根据本发明的第一和第二互补回火组件的截面图。

图6是根据本发明的一个优选实施例的在鼓风头组件的整个宽度上传送到玻璃的淬火空气的曲线图/图表。

图7是将运用本发明的回火技术的玻璃片中的云形线/样条（spline）的出现与常规回火设备进行比较的曲线图/图表。

图8是将在运用本发明的回火技术的玻璃片的选择性破碎测试上出现的最小玻璃颗粒计数与常规回火设备进行比较的曲线图/图表。

具体实施方式

本发明涉及一种玻璃回火设备10以及涉及运用这种设备对玻璃片进行回火的方法。更具体地讲，本发明涉及一种向玻璃片12的至少一个主要表面的一个或多个区域以增加的速度来选择性地传送所期望体积的回火介质的设备10及其方法。玻璃片12例如适于用作车窗。具体地讲，通过以增加的速度朝着玻璃品质测试已显示出回火可能迄今不充分的玻璃片10的指定区域引导指定体积的回火介质，本发明的设备10使得能够明显改进诸如车辆背光灯这样的大玻璃片10的回火。为了矫正这种情形，申请人运用了公知原理：回火在非晶形（amorphous）玻璃结构中创造出应力，并且压应力支配的区域与拉伸应力或张应力支配的区域相比使得玻璃更加强固。尽管不希望受到任何理论的束缚，但是由于形成了一定数目的有所增加的应力差异的区域，申请人相信，本发明的设备将不希望出现的云形线/样条减少了差不多90%。更具体地讲，发明人已经发现使用选择性地较靠近于将要进行回火的玻璃片的表面的淬火喷嘴能够形成10mPa或更大的应力差，这已经被发现有益于减小所选择的区域中的云形线/样条长度。

如图2所示，在大玻璃片12中，被发现最易于不充分回火以导致与可接受的回火破碎模式（即，已知为“云形线/样条”的狭长玻璃碎片的、而非小的圆形颗粒的破碎模式）出现偏差的区域存在于在横向上距玻璃回火设备的中心线（且在玻璃回火设备的中心线的两侧中的任一侧上）的相对一致距离（距离“A”）。通常出现云形线/样条的区域的宽度也趋于相对一致，并且有时在本文中称作距离“B”。在玻璃片的中心线横向的从距离“B”的外边缘到玻璃片的最外边缘的距离在本文中有时候称作距离“C”。诸如本发明的回火设备有时候称作“送风头”、“淬火模块”或“淬火箱”。

本发明的一个优点在于，回火设备10能够用作在图1中示意性所示的典型玻璃回火线14的部件。在图3中示出了常规的送风头组件。可以看出，淬火喷嘴被构造为用以遵照/沿循着成形的玻璃片的轮廓。这样，淬火喷嘴的远端基本上与成形的玻璃片的表面维持着一致距离。在图4中示出了根据本发明的回火设备10。如将会更加详细地进行解释，本发明的一个目的在于，将所选择的淬火喷嘴的远端定位成更加靠近玻璃表面，以便增加来自那些所选择喷嘴的回火介质（其与成形的玻璃片的表面相接触）的速度。

仍参照图4，并且在这里所标注的作为玻璃行进方向的方向上，示出了多个喷嘴，其中，从这些喷嘴发射出回火介质（优选为空气）、并且引导回火介质指向玻璃片的主要表面。

在玻璃片12的行进方向上，根据本发明，玻璃片12首先遇到第一区，第一区具有多个第一喷嘴16，这些喷嘴16优选布置在交错行中（有时已知为“多米诺骨牌五”模式/图案），尽管其它的喷嘴模式/图案在本发明的范围内。移动玻璃片12然后遇到第二区，第二区具有多个第二喷嘴18，这些喷嘴18布置在平行行中（有时已知为“条纹/臂章条纹（striper）”或变型的条纹）。可以看出，喷嘴的长度在与设备的中心线成横向的任一侧上的区域中变化。根据图4所示的本发明的实施例，在图2的玻璃片12上标明的距离“A”、“B”和“C”重叠于回火设备10的对应区域上。最后，在玻璃片12行进经过回火设备的路线中，玻璃片12遇到第三区，第三区具有多个第三喷嘴20，这些喷嘴20布置在交错行中（例如，多米诺骨牌五、或变型的多米诺骨牌五模式/图案）。

多个第一、第二和第三喷嘴16、18和20中的喷嘴的长度被预定为基本符合待回火的玻璃片12的形状。

仍然参照图4，在回火设备10的变型的条纹部分18中，并且在与玻璃行进方向成横向的方向上，根据本发明，变型的条纹能够被描述为朝玻璃片10发出通常处于从50℉到150℉的温度的冷却空气的平行喷嘴行。

如所示，例如，在图5中，玻璃回火设备的中心线的任一侧上的横向距离“A”的平行行中的玻璃片的表面与喷嘴的端部相距的距离能够被标明为x，并且优选在约80到90mm的量级。这些喷嘴的直径通常为大约6到12mm，优选为大约6到9mm。

然而，明显的是，在由横向距离“B”标明的区域中，多个第二喷嘴18的端部与玻璃相距的距离能够被表达为y，其中，y小于x。优选的是，喷嘴与玻璃表面相距的距离在约60到70mm的量级。喷嘴的直径通常大约为6到12mm，优选大约为6到9mm。因此，能够传送到玻璃片的表面的选择区域的回火介质的速度明显增加，优选比由常规条纹模块所传送的速度高大约15%或更多。在图6中示出了在变型的条纹模块中传送的回火介质的速度的变化的图形表示。回火介质的温度通常从50℉到150℉。

此外，离开沿着在喷嘴与玻璃表面相距的距离为y处的横向距离“B”的玻璃表面的热传递，是比在喷嘴与玻璃表面相距的距离为x处的区域中的热传递高大约10%或更多的。

在被标明为横向距离“C”的区域中，喷嘴的端部与衬底表面的距离是x，即在80到90mm的量级。这些喷嘴的直径通常大约为6到12mm，优选为6到9mm。根据本发明，在与玻璃回火组件的中心线的任一侧成横向的方向上，横向距离A、B和C将取决于待回火的玻璃片12的尺寸和几何形状。

通过参照下面方程可以更好理解本发明的原理：

（1）                                                ，其中

V_f=衬底表面处的最后淬火空气速度

V_O=个体喷嘴淬火空气出口速度

K=喷射流的速度常数

D_O=个体喷嘴直径

D_t=从个体喷嘴的端部到衬底表面的距离

（2），其中

h=热传递系数

V=来自方程（1）的V_f 。

例子

通过参照在表1到表4中呈现的数据能够看见本发明的益处。

比较例子和根据本发明的例子的条件如下：

线速度=240英寸/分钟。

淬火模块压力在水柱的54″与47″之间。

玻璃加热熔炉温度为652℃到657℃。

模闭合时间=近似1秒。

介于上部和下部淬火模块的尖端之间的距离=89mm。

鼓气头空气温度=104℉、110℉。

玻璃厚度范围在3.44到3.47mm之间。

一种确定玻璃回火过程的效力/效用的方法在于，与针对当回火玻璃破碎时的最小颗粒计数和最大云形线/样条长度的某些规章标准进行对比。为了这个应用的目的，如果最小颗粒计数大于每50平方毫米40个颗粒、并且没有云形线/样条长度大于75mm，则认为回火是令人满意的。基于云形线/样条是意指，在玻璃破碎以后仍实质保持完整的总体伸长的玻璃碎片。

表1

表1示出了打碎运用一组常规淬火模块（即具有多米诺骨牌五的喷嘴的交替区域和条纹模式的上部和下部淬火模块，这些喷嘴符合进行回火的玻璃的形状）进行回火的五个玻璃样品的结果。在上部或下部淬火喷嘴中均不存在选择性延长长度喷嘴。

可以看出，运用常规的技术，最小颗粒计数易于超过40/50mm²的最小数目，云形线/样条长度有规则地大于75mm，从而指示出回火总体不充分。

表2

淬火模块-没有差温加热（differential heating）的上部和下部模块中的延长喷嘴

表3

淬火模块-没有差温加热的上部和下部模块中的延长喷嘴

图2和图3示出了运用在上部和下部淬火喷嘴二者中的选定区域中具有延长长度喷嘴的一组淬火模块进行回火的大量玻璃样品的破碎的结果。在例子6到11中测试了受延长的淬火喷嘴所影响的玻璃衬底的区域的附加加热（差温加热）。针对例子12到21没有运用这种差温加热。受延长喷嘴影响的区域中的差温加热似乎或多或少会增加观察到的最小颗粒计数，但是没有显著影响云形线/样条长度。最小颗粒计数远高于40/50mm²的最小数字。类似的是，例子6到21的最大云形线/样条长度远低于75mm。

表4

淬火模块-上部模块中的延长喷嘴

图4示出了根据本发明的运用仅仅在上部淬火模块的选定区域中具有延长喷嘴的一组淬火模块进行回火的一定数目玻璃样品的破碎的结果。最小颗粒计数和最大云形线/样条长度与例子6到21中在上部和下部淬火模块二者中运用延长喷嘴的那些情况一样好或更好。因此，惊讶地已发现，在利用常规淬火模块已难于获得这些结果的大玻璃片的区域中，实现良好回火不需要在上部和下部淬火喷嘴二者中的延长喷嘴。

在一种优选构造中，第二回火设备22所具有的所有喷嘴与衬底的表面相距的距离近似相同、并且具有的形状基本符合/遵照待回火的玻璃片的形状、并且与第一玻璃回火设备互补，第二回火设备22与第一回火设备10是相对着的并且分开地间隔为一段足以使得待回火的玻璃片12从它们之间穿过的距离，第二玻璃回火设备22能够以预定速度朝向玻璃片的第二表面引导所期望体积的回火介质。

本领域技术人员将会明白，鉴于以上描述，可以对本发明进行变化和变型。由此，应该明白，在所附权利要求的范围内可以实践本发明，除非另外进行具体描述。

Claims (11)

1.一种玻璃回火设备，具有第一玻璃回火模块，第一玻璃回火模块在与待回火的成形的玻璃片的行进方向平行的方向上循序地包括：

第一区，具有多个第一喷嘴，这些第一喷嘴处于与玻璃片的第一表面相距的第一距离处，用于以第一预定速度而朝向玻璃片的第一表面引导回火介质，这些第一喷嘴布置为呈一系列的交错行、并且构造为符合成形的玻璃片的轮廓；

第二区，具有多个第二喷嘴，这些第二喷嘴朝向玻璃片的表面引导回火介质，这些第二喷嘴布置为呈平行的行、并且从第二区的中心线形成镜像，包括：

      从中心线到距离中心线的第一横向距离的喷嘴，与玻璃表面相距的第一距离等于第一区中的喷嘴的与玻璃表面相距的距离，用于以第一预定速度朝向玻璃表面引导回火介质；

      从距离中心线的第一横向距离到距离中心线的第二横向距离的喷嘴，位于与玻璃片相距的第二距离处，第二距离小于第一距离，并且用于以第二预定速度朝向玻璃表面引导回火介质，第二预定速度大于第一预定速度；

     从距离中心线的第二横向距离到距离中心线的第三横向距离的喷嘴，位于与玻璃表面相距的第一距离处，用于以第一预定速度朝向玻璃表面引导回火介质；以及

第三区，具有多个第三喷嘴，这些第三喷嘴与玻璃片的表面相距的距离等于多个第一喷嘴与玻璃片的表面相距的距离，以便以等于第一预定速度的预定速度朝向玻璃片的表面而引导回火介质，这些第三喷嘴与多个第一喷嘴的布置相同地布置为呈一系列交错行，

还包括第二玻璃回火模块，第二玻璃回火模块与第一玻璃回火模块形状互补、并且相对着地、且与其分开地间隔，第二玻璃回火模块包括：

第一区，具有多个第一喷嘴，这些第一喷嘴以与第一玻璃回火模块的喷嘴布置相同的图案而进行布置；第二区，具有多个第二喷嘴；以及第三区，具有多个第三喷嘴，其中第二玻璃回火模块的多个第一喷嘴、多个第二喷嘴、多个第三喷嘴与玻璃片的第二表面相距的距离都大致等于第一玻璃回火模块的第一区的多个第一喷嘴与玻璃片的第一表面相距的第一距离，由此，多个第一、第二和第三喷嘴以等于第一玻璃回火模块的第一预定速度的预定速度而朝向成形的玻璃片的第二表面引导回火介质。

2.如权利要求1所限定的玻璃回火设备，其中，成形的玻璃片是汽车窗玻璃。

3.如权利要求1所限定的玻璃回火设备，其中，回火介质是温度为50℉到150℉的空气。

4.如权利要求1所限定的玻璃回火设备，其中，由处于与玻璃片的第一表面相距第二距离处的多个第二喷嘴的部分在玻璃片的第一表面处所发出的回火介质的速度至少比由与玻璃片的第一表面相距较大距离的多个第一和第三喷嘴在玻璃片的第一表面处发出的回火介质的速度大15%。

5.如权利要求1所限定的玻璃回火设备，其中，由与玻璃片的第一表面相距第二距离的多个第二喷嘴的部分所发出的回火介质接触着的区域中的玻璃片的第一表面处的热传递至少比由多个第一和第三喷嘴发出的回火介质所接触着的区域中的玻璃片的第一表面处的回火介质的热传递大10%。

6.如权利要求1所限定的玻璃回火设备，其中，每个喷嘴的直径在6与12mm之间。

7.一种对玻璃片进行回火的方法，包括：

提供具有由玻璃传输系统连续地传送的第一和第二主要表面的一个或多个成形的玻璃片；

提供形状互补的、并且彼此相对且分开地间隔着预定距离的第一玻璃回火模块和第二玻璃回火模块，每个回火模块包括：

    第一区，具有多个第一喷嘴，这些第一喷嘴处于与玻璃片的表面相距的第一距离处，用于以第一预定速度朝向玻璃片的表面引导回火介质，这些第一喷嘴布置为呈一系列的交错行、并且构造为符合成形的玻璃片的轮廓；

    第二区，具有多个第二喷嘴，这些喷嘴朝向玻璃片的表面引导回火介质，这些第二喷嘴布置为呈平行的行、并且从第二区的中心线形成镜像，包括：

       从中心线到距离中心线的第一横向距离的喷嘴，与玻璃表面相距的第一距离等于第一区中的喷嘴的与玻璃表面相距的距离，用于以第一预定速度朝向玻璃表面引导回火介质；

        从距离中心线的第一横向距离到距离中心线的第二横向距离的喷嘴，位于与玻璃片相距的第二距离处，第二距离小于第一距离，并且用于以第二预定速度朝向玻璃表面引导回火介质，第二预定速度大于第一预定速度；

        从距离中心线的第二横向距离到距离中心线的第三横向距离的喷嘴，位于与玻璃表面相距的第一距离处，用于以第一预定速度朝向玻璃表面引导回火介质；以及

    第三区，具有多个第三喷嘴，这些第三喷嘴与玻璃片的表面相距的距离等于多个第一喷嘴与玻璃片的表面相距的距离，以便以等于第一预定速度的预定速度朝向玻璃片的表面而引导回火介质，这些第三喷嘴与多个第一喷嘴的布置相同地布置为呈一系列交错行；以及

    在第一和第二玻璃回火模块之间传送一个或多个成形的玻璃片。

8.如权利要求7所限定的对玻璃片进行回火的方法，其中，成形的玻璃片是车窗。

9.如权利要求7所限定的对玻璃片进行回火的方法，其中，回火介质的温度在50℉到150℉。

10.如权利要求7所限定的对玻璃片进行回火的方法，其中，由选择性地较为靠近第一表面的喷嘴在玻璃片的第一表面处所发出的回火介质的速度至少比由与第一玻璃表面相距较大距离处的喷嘴所发出的回火介质的速度大15%。

11.一种运用如权利要求1所限定的设备对玻璃片进行回火的方法。