FI127879B - Laite tasomaisten lasilevyjen karkaisemiseksi - Google Patents

Abstract

Laite lasilevyjen karkaisemiseksi. Lasilevy lämmitetään karkaisulämpötilaan ja suoritetaan karkaisujäähdytys puhaltamalla jäähdytysilmaa lasilevyn molempiin pintoihin. Lasilevyn molempien sivukaistojen (G1) yläpinnan ja alapinnan karkaisujäähdytys aloitetaan aikaisemmin tai suoritetaan karkaisujäähdytyksen alkuvaiheessa tehokkaammin kuin lasilevyn keskikaistan (G2) yläpinnan ja alapinnan karkaisujäähdytys. Tällöin muodostuu sivukaistojen molemmille pinnoille tavoitellun karkaisuasteen edellyttämä puristusjännitys ennemmin kuin keskikaistan molemmille pinnoille. Tämän aikaansaamiseksi lasilevyn ylä- ja alapuolisissa jäähdytysilmakoteloissa (4) on jäähdytysvaikutukseltaan heikennetty osa-alue (A).

Description

Laite tasomaisten lasilevyjen karkaisemiseksi

Keksinnön kohteena on laite tasomaisten lasilevyjen karkaisemiseksi, jossa laitteessa on lasilevyjä karkaisulämpötilaan lämmittävä uuni, jossa on lasile5 vyjen kuljetinrata, ja lasilevyjä jäähdyttävä karkaisujäähdytysyksikkö, jossa on kuljetinrata ja kuljetinradan ylä- ja alapuolella jäähdytysilmakotelot, joissa on jäähdytysilman puhallusaukkoja siten sijoitettuna, että puhallusaukkojen kautta tapahtuvan puhalluksen jäähdytysvaikutus kohdistuu lasilevyn ylä- ja alapintaan liikkuvan lasilevyn koko leveydelle.

Lasilevyjen karkaisu-uunit, joissa lasilevyt liikkuvat yhteen suuntaan tai edestakaisin pyörivien keraamisten telojen päällä, ja josta ne siirtyvät karkaisulämpötilassa telarataa pitkin uunin perässä olevaan karkaisujäähdytysyksikköön, jossa karkaisujäähdytys suoritetaan ilmasuihkuilla, ovat yleises15 ti tunnettuja ja käytettyjä. Telaradalla varustettua uunia nimitetään alalla esimerkiksi telauuniksi. Uunin tyypillinen lämpötila on 700 °C ja tyypillisesti jäähdytykseen käytettävän ilman lämpötila on noin sama kuin ilman lämpötila ulkona tai tehdassalissa. Jäähdytysilmaa syöttää puhallin tai kompressori. Ilmakannatustekniikkaan perustuvissa uuneissa ja karkaisujäähdytysyksiköis20 sä lasilevy leijuu ohuen ilmapatjan kannattamana ja koskettaa kuljetinradan rullia tai muita kuljetuselimiä vain toiselta sivusärmältään. Ilmakannatustekniikkaan perustuvat lasilevyn karkaisukoneet ovat selvästi telaradallisia karkaisukoneita harvinaisempia ja vähemmän tunnettuja. Ilmakannatustekniikkaan perustuvaa uunia nimitetään alalla esimerkiksi ilmakannatusuuniksi.

Karkaisuprosessin tavoite on lasilevyn tuentatavasta riippumatta sama. Lasilevyn tuentapata ei poista myöhemmin selostettavaa bi-stabiilisuusongelmaa, joka keksinnöllä ratkaistaan.

Tyypillinen 4 mm paksuisen lasilevyn karkaisulämpötila, eli lämpötila jossa 30 lasi siirtyy uunista karkaisujäähdytinyksikköön, on 640 °C. Lasin karkaisulämpötilaa voidaan hieman laskea lasin paksuuden kasvaessa. Karkaisuläm pötilan nosto mahdollistaa yhä ohuemman lasin karkaisun ja vähentää karkaisujäähdytykseen vaadittavaa jäähdytystehoa. Toisaalta pelkkä karkaisulämpötilan nosto esimerkiksi 640 °C:sta 670 °C:seen tuo 4 mm paksuiseen lasiin selvästi suuremman lujitus- eli karkaisuasteen, eli lasin pinnan puristusjännitys nousee.

Karkaisu prosessi in tuleva lasi on suoruudeltaan ja optisilta ominaisuuksiltaan erinomainen. Siinä lasin pinnan puristusjännitys on tyypillisesti 1-4 MPa. Karkaisuprosessissa lasilevyyn tavoitellaan riittävää lujuuden lisäystä sen suoruutta ja optisia ominaisuuksia mahdollisimman vähän huonontaen. Lujuuden lisäksi toinen karkaistun lasin tavoiteltu ominaisuus on sen turvallisuus rikkoutuessaan. Karkaisematon lasi rikkoutuu suuriksi viiltovaarallisiksi palasiksi. Karkaistu lasi rikkoutuu lähes vaarattomiksi murusiksi.

Lasin pintaan karkaisussa syntyvä puristusjännitys (lujitus- eli karkaisuaste) on riippuvainen lasin paksuussuuntaisesta lämpötilaprofiilista lasin jäähtyessä lasille ominaisen transitio—lämpötila vyöhykkeen (noin 600—>500 °C) läpi. Tällöin paksuussuuntainen lämpötilaprofiili on noin paraabelin muotoinen, jossa lasin pinnan ja keskustan lämpötilaero on noin 100 °C. Ohuempi lasi vaatii enemmän jäähdytystehoa, jotta siihen saadaan sama em. lämpötilaero. Esimerkiksi 3 mm paksuisen lasin karkaisu vaatii lasipinta-alaa kohti noin 5 kertaa enemmän jäähdytyspuhallinmoottoritehoa kuin 4 mm paksuisen lasin karkaisu. Esimerkiksi 4 mm paksuiseen lasilevyyn tavoitellaan karkaisussa noin 100 MPa pintapuristusta, jolloin lasipaksuuden keskellä on noin 46 MPa vetojännitys. Tällainen lasilevy rikkoutuu sellaisiksi murusiksi, jotka täyttävät turvalasi standardien vaatimukset.

Ns. lämpölujitettuun lasiin ei tavoitella turvallista rikkoutumistapaa, eikä niin suurta lujuutta (noin 50MPa:n pintapuristus riittää) kuin karkaistuun lasiin. Ns. superkarkaistuissa laseissa tavoitellaan selvästi lujempaa lasia kuin normaaliin karkaistuun lasiin. Pinnan puristusjännitys on esimerkiksi ns. FRG lasissa (fire resistant glass) ainakin 160MPa. Lämpölujitus onnistuu, kun ilmasuihkujen jäähdytystehoa karkaisujäähdytysyksikössä vähennetään selvästi suhteessa karkaisuun. Superkarkaisu onnistuu, kun ilmasuihkujen jäähdytystehoa karkaisujäähdytysyksikössä lisätään selvästi suhteessa karkaisuun. Muutoin prosessina lämpölujitus ja superkarkaisu ovat samanlaisia kuin karkaisu. Kyseessä oleva keksintö ratkaisee samaa ongelmaa myös lasin lämpölujituksessa ja superkarkaisussa. Samanlaisella lasilla ongelma on lämpölujituksessa karkaisua vähäisempi ja superkarkaisussa karkaisua suurempi. Yleisesti kaikkia kolmea em. prosessia voidaan kutsua lämpölujittamiseksi tai karkaisuksi.

Lasin karkaisulinjan lopussa purkausradan teloilla olevan karkaistun lasilevyn käyryyttä ja bi-stabiilisuutta on vaikeaa havaita, sillä painovoima painaa lasia suoraksi telarataa vasten. Painovoiman lasia suoristava vaikutus poistuu, kun lasi nostetaan pystyasentoon esimerkiksi siten, että se tukeutuu sivusärmästään teloihin. Tällöin voi silmämääräisesti tarkastella lasin toisen sivusärmän suoruutta. Lasi on silmin nähden suoraa (katso kuvio 8, lasi i) tai toiseen suuntaan käyrää. Lasin käyryydelle (kokonaissuoruudelle) on standardeissa määriteltyjä mittaustapoja ja raja-arvoja. Vähäinen käyryys ei ole ongelma. Kun pystyasennossa olevaa lasia taivuttaa, palautuu stabiili lasi (katso kuvio 8, lasi ii) aina samaan muotoon taivuttavan voiman poistuttua. Bi-stabiilista lasista ei pystyasennossa saa suoraa ilman ulkoista voimaa. Kun bi-stabiiliin lasiin kohdistaa hieman sitä suoremmaksi taivuttavaa voimaa, taipuu se yhtäkkiä itsestään vastakkaiseen suuntaan käyräksi kuin alussa. Tämän itsestään taipumisen tuntee käsissään ja siitä syntyvän äänen voi kuulla. Bistabiililla lasilla on siis ainakin kaksi muotovaihtoehtoa, johon se pystyasennossa voi hakeutua (katso kuvio 8, lasi iii). Bi-stabiilin lasilevyn muodossa voi olla myös paikallisia vääntymiä, jotka johtuvat samasta ilmiöstä kuin bistabiilisuus.

20155730 prh 07-03- 2019

Edellä kuvattu bi-stabiilisuus ja sen myötä tuleva käyryys on alalla yleisesti tunnettu karkaistun lasin laatuongelma. Käytännössä karkaistu bi-stabiili lasilevy ei ole hyväksyttävä. Yleisenä bi-stabiilisuus ilmenee etenkin 3-4 mm paksuisten lasien karkaisussa (ohuempien lasien karkaisu on harvinaista), 5 kun lasit ovat pinta-alaltaan suhteellisen suuria (ainakin 0,5 m²) ja neliömäisiä. Bi-stabiilisuuden poistamiseksi karkaisulinjan operaattori tyypillisesti säätää uunin lämmitystä. Yleensä siinä onnistuminen vaatii useita bistabiilisuuden ja/tai sen myötä tulevan käyryyden tai säätötoimenpiteen aikaansaaman muun laatuvian vuoksi hukkaan mennyttä lasia, jos se yleensä10 kään onnistuu. Onnistuminen riippuu operaattorin taidoista ja uunin kyvykkyydestä. Lasin paksuuden yhä 3 mm:stä vähetessä ongelma kasvaa. Keksintöä edeltävissä testeissä 2 mm lasia karkaistaessa ongelma havaittiin niin suureksi, että uunia säätämällä sen ratkaiseminen ei enää ollut mahdollista. Bi-stabiilisuus ongelma kasvaa myös lasilevyn koon kasvaessa, lasin neliö15 mäisyyden kasvaessa (eli lasin pituuden lähestyessä leveyttä) ja lasin karkaisuasteen suurentuessa.

Julkaisusta GB 1 071 555 tunnetaan menetelmä ja laite taivutetun karkaistun lasilevyn valmistamiseksi käyttämällä taivutuksessa hyväksi lasilevyn eri alu20 eille ja vastakkaisille pinnoille tarkoituksella synnytettyjä erilaisia jännityksiä.

Esijäähdytysosastossa jäähdytetään vain lasilevyn päätyalueiden yläpintoja aikaansaamaan näiden alueiden väliaikainen ylöspäin kaareutuminen. Varsinaisessa karkaisujäähdytysosastossa lasilevyn ylä- ja alapintaa jäähdytetään erilaisilla jäähdytystehoilla, jotta aikaansaadaan lasilevyn vastakkaisille pin25 noille erilaiset puristusjännitykset ja siten lasilevyn haluttu kaareutuminen tai taipuminen. Tässä ei siis ratkaista eikä pyritä ratkaisemaan tasomaisen lasilevyn bi-stabiilisuusongelmaa.

Julkaisussa US 4,400,194 on esitetty menetelmä ja laite lasilevyjen lämpölu30 jittamiseksi. Tavoiteltu pintapuristusjännitys on 24 - 69 MPa ja sivukaistoille halutaan suurempi pintapuristusjännitys kuin lasin keskikaistalle. Tämän tarkoituksena on saada sivusärmät kestäviksi samalla kun halkeaman etenemis aika lasilevyn poikki on pitkä. Tällöin lasilevy pysyy rikkoutuessaan ikkunassa kunnes uusi lasilevy vaihdetaan. Tällainen lasilevy ei rikkoudu lähes vaarattomiksi murusiksi kuten karkaistu lasi. Laite on varustettu suutinpillikansien ja lasilevyn väliin asetetuilla estelevyillä, jotka keskialueellaan estävät jäähdytyspuhalluksen osumisen lasiin ja reititetyillä reuna-alueillaan sallivat jäähdytyspuhalluksen. Tavoitteena on siis saada aikaan pienempi pintapuristusjännitys lämpölujitetun lasilevyn keskikaistalle kuin reunakaistoille. Sen sijaan tasomaisia lasilevyjä karkaistaessa pyritään pintapuristusjännityksen tasaiseen jakautumiseen.

Bi-stabiilisuus johtuu lasilevyssä olevista jännityksistä ja niiden eroista eri lasin kohdissa. Muutoin teoria karkaistun tasomaisen lasilevyn bistabiilisuuden muodostumisesta ei ole alalla yleisesti tunnettua. Keksintö perustuu uuteen kokemusperäiseen tietoon. Keksinnön hyöty on voitu todeta käytännön kokeissa.

Keksinnön tavoitteena on laite, jolla voidaan tehdä ohuista (paksuus alle 6 mm, erityisesti alle 3 mm) isoista (yli 0,5 m², erityisesti yli 1 m²) lämpölujitetuista, karkaistusta ja superkarkaistuista lasilevyistä stabiileja ja suoria.

Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella laitteella patenttivaatimuksessa 1 esitettyjen tunnusmerkkien perusteella. Epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty keksinnön edullisia suoritusmuotoja. Vaatimuksissa karkaisulla tarkoitetaan yleisesti lasin merkittävää lämpökäsittelyyn perustuvaa lujittamista.

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 esittää laitteen osastoja kaaviollisesti päältä nähtynä,

Kuvio 2 esittää laitteen pitkittäisleikkausta pitkin kuvion 1 viivaa II-II, Kuvio 3 esittää laitteen jäähdytysilmakoteloa puhallusaukkoineen,

Kuvio 4 esittää kaaviollisesti keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisen laitteen jäähdytysilmakoteloita puhallusaukkoineen lasipinnan normaalin suunnasta katsottuna,

Kuvio 5 esittää kuvion 4 mukaisen laitteen muunnosmuotoa,

Kuvio 6 esittää kiilamaisesti muotoiltua osa-aluetta A pitkässä puhalluskotelossa,

Kuvio 7 esittää osiin 6 jaettua jäähdytysilmakoteloa, jonka osat on varustettu venttiileillä 7, ja

Kuvio 8 esittää lasin muotoa ja bi-stabiilisuutta lasilevyn tason suunnassa nähtynä,

Laitteeseen kuuluu uuni 1 ja karkaisujäähdytysyksikkö 2, jotka ovat lasilevyn kulkusuunnassa peräkkäin mainitussa järjestyksessä kuvion 1 mukaisesti. Uuni 1 on varustettu tyypillisesti vaakatasossa olevilla teloilla 5 tai ilmakannatuspöydällä kuljetinelimineen. Nämä muodostavat lasilevyn kuljetin radan. Lämmitettävää lasilevyä G kuljetetaan uunissa jatkuvatoimisesti vakionopeudella samaan suuntaan tai edestakaisin lämmitysajan verran. Karkaisulämpötilaan lämminnyt lasilevy siirtyy uunista 1 karkaisujäähdytysyksikköön 2 siirtonopeudella W, joka on tyypillisesti suurempi kuin lasin liikenopeus uunissa 1. Tyypillisesti siirtonopeus W on 300-800 mm/s ja se pysyy vakiona ainakin niin kauan, kun lasi on jäähtynyt em. transitio—lämpötila vyöhykkeen alle. Esimerkiksi 3 mm paksuisen lasin joka kohdan tulee viipyä karkaisujäähdytyksessä vähintään noin 3 sekunnin ajan. Esimerkiksi siirtonopeudella 600 mm/s tämä vaatisi vähintään noin 1800 mm pitkän karkaisujäähdytysyksikön 2.

Karkaisujäähdytysyksikkö 2 on varustettu tyypillisesti vaakatasossa olevilla teloilla 5 ja jäähdytysilmakoteloilla 3 telojen ylä-ja alapuolella, kuten kuviossa 2. Uunin 1 ollessa ilmakannatusuuni, telat 5 tai ilmakannatuspöytä kuljetinelimineen ovat karkaisujäähdytinyksikössä 2 tyypillisesti lasin G liikesuunnalle poikittaisen vaakasuunnan suhteen lievästi vinossa. Jää hdytysil ma kotelot 3 on varustettu puhallusaukoilla 4, joista jäähdytysilma purkautuu suih kuina lasia G kohti. Puhallusaukot 4 ovat tyypillisesti pyöreitä reikiä ja ne on tyypillisesti asetettu peräkkäin riveihin, kuten kuviossa 3. Puhallusaukot 4 voivat olla myös muun muotoisia, esimerkiksi rakomaisia.

Kuvio 4 kuvaa lasilevyä siirtymässä keksinnön mukaiseen karkaisujäähdytinyksikköön 2. Kuviossa 4 lasin liikesuunnassa ensimmäisessä jäähdytysilmakotelossa 3 on jäähdytysteholtaan ja siten myös jäähdytysvaikutukseltaan heikennetty osa-alue (A), jonka leveys on L2. Jäähdytysteho on järjestetty heikommaksi verrattuna jäähdytysilmakoteloiden 3 jäähdytystehoon osaalueen (A) ulkopuolella osa-aluetta (A) vastaavalla jää hdytysil ma kotelon 3 pinta-alalla. Tämä jäähdytystehon heikennys voidaan toteuttaa esim, puhallusaukkoja sulkemalla, harventamalla tai pienentämällä. Osa-alueen (A) raja on lasin leveyssuunnassa (= lasin liikesuuntaan nähden kohtisuora vaakasuunta) terävä suhteessa muuhun alueeseen. Rajan terävyyttä voidaan loiventaa esimerkiksi lisäämällä alueen (A) sisään sen sivureunoille (=lasin sivukaistojen G1 puoleiset reunat) pienempiä puhallusaukkoja 4 kuin osaalueen A ulkopuolella. Em. rajan terävyys vähenee myös osa-alueen (A) leveyttä lasin liikesuunnassa kaventamalla, koska lasi liikkuu nopeudella W, eikä lasin karkaisuun riitä yksi rivi puhallusaukkoja 4.

Jäähdytysteholtaan heikennetty osa-alue A tarvitaan lasilevyn ylä- ja alapuolella olevissa jäähdytysilmakoteloissa 3, jotta karkaistu lasilevy on tasomainen ja suora. Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisessa laitteessa jäähdytysteholtaan heikennetty osa-alue (A) on oleellisesti yhdenmukainen sekä lasilevyn ylä- että alapuolisissa jäähdytysilmakoteloissa 3, ja on sijoitettu symmetrisesti lasilevyn keskelle lasilevyn liikesuuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa. Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisessa laitteessa jäähdytys! I ma kotelot 3 ja niiden jäähdytysvaikutukset muuttuvat lasin G liikesuunnassa osa-alueen A jälkeen koko lasin G leveydellä samanlaisiksi, kuten kuviossa 4 on näytetty.

20155730 prh 07-03- 2019

Tarkastellaan lasin G siirtymistä karkaisujäähdytykseen kuviossa 4. Heikennetyllä osa-alueella (A) ei esiinny tavoiteltuun karkaisuasteeseen riittävää jäähdytystehoa, eli siellä ei tapahdu karkaisujäähdytystä. Täten kukin lasin keskikaistan (G2) yksikköpituus saapuu karkaisujäähdytykseen ajan t=S/W myö5 hemmin kuin vastaava, eli saman x-koordinaatin omaava, sivukaistan (Gl) yksikköpituus. Täten heikennetty osa-alue (A) viivästyttää lasin keskikaistan (G2) saapumista karkaisujäähdytykseen suhteessa sivukaistoihin (Gl). Tämän seurauksena lasin sivukaistat (Gl) jäähtyvät aikaisemmin ja karkaisujännitykset muodostuvat niihin aikaisemmin kuin keskikaistoihin (G2).

Kuviossa 5 on esitetty jäähdytysteholtaan ja siten myös jäähdytysvaikutukseltaan heikennetty osa-alue (A), joka on muodostettu kahteen peräkkäiseen jäähdytysilmakoteloon 3 ja joka kapenee lasin kulkusuunnassa. Nämä jäähdytys! I ma kotelot 3 ovat karkaisujäähdytysyksikön 2 alkupäässä lasin kulku15 suunnassa nähtynä. Osa-alueen (A) kapeneminen voi tapahtua portaittain tai lineaarisesti tai niiden välimuotona. Leveyssuuntaista jäähdytystehon profiilia voidaan muuttaa muullakin tavoin kuin osa-alueen leveyden muutoksella.

Näitä tapoja ovat esim, puhallusaukkojen 4 koon, tiheyden tai puhallussuunnan vähittäiset muutokset mentäessä lasin liikesuunnassa ja/tai kohti osa20 alueen (A) sivureunoja.

Kuvio 6 esittää lasilevyn kulkusuunnassa kiilamaisesti kapenevaa osa-aluetta (A), joka on karkaisujäähdytysalueen osittain tai kokonaan kattavassa yhtenäisessä pitkässä puhalluskotelossa 3. Osa-alue (A) on vain lyhyellä matkalla 25 karkaisujäähdytysyksikön pituutta, josta vain alkuosa on esitetty. Tyypillisesti osa-alue (A) on karkaisujäähdytysyksikön 2 alussa ensimmäisen 0-60 cm matkalla ja sen pituus lasin liikesuunnassa on vähintään sama kuin puhallusaukon halkaisija ja korkeintaan 60 cm. Tämä osa-alueen (A) sijainti koskee myös kuvioiden 4 ja 5 suoritusesimerkkejä. Näistä kuvion 6 suoritusesimerkki 30 eroaa kuitenkin siten, että sivukaistojen ja keskikaistan välillä ei ole selvää rajaa vaan keksintö toteutuu mielivaltaisesti valituilla kaistanleveyksillä. Kuviossa 6 on katkoviivoin merkitty ohjeellinen valinta sivukaistoiksi Gl ja keski kaistaksi G2. Tällä ja myös muilla kaistanleveysvalinnoilla toteutuu se keksinnön tunnusomainen piirre, että sivukaistojen yläpinnan ja alapinnan karkaisujäähdytys aloitetaan aikaisemmin tai suoritetaan karkaisujäähdytyksen alkuvaiheessa tehokkaammin kuin lasilevyn keskikaistan yläpinnan ja alapinnan karkaisujäähdytys. Tällöin muodostuu sivukaistojen molemmille pinnoille tavoitellun karkaisuasteen edellyttämä puristusjännitys ennemmin kuin keskikaistan molemmille pinnoille.

Kuvion 7 suoritusesimerkissä ensimmäinen puhalluskotelo on jaettu koteloosiin 6, jotka on varustettu venttiileillä 7, joilla voidaan säätää kotelo-osien 6 kautta puhallettavia jäähdytysilmamääriä. Lisäksi erillissyöttöjen kautta kotelo-osiin 6 voidaan syöttää jäähdytysilmaa, jonka lämpötilaprofiili karkaisujäähdytysyksikön leveyssuunnassa on halutunlainen, erityisesti sellainen, että jäähdytystehon heikennys on kokonaan tai osittain järjestetty lisäämällä puhalluksen lämpötilaa paikallisesti osa-alueessa (A). Lasilevyn kulkusuuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa peräkkäin olevat kotelo-osat ovat tyypillisessä sovellutuksessa lyhyitä esim. 5 cm.

Seuraavassa selostetaan vielä keksinnön edullisia tai vaihtoehtoisia toteutustapoja, jotka koskevat soveltuvin osin kaikkia edellä selostettuja suoritusmuotoja.

Jäähdytysvaikutukseltaan heikennetyn osa-alueen (A) leveys suhteessa lasin leveyteen on vähintään 20 % mutta voi olla huomattavasti suurempi, edullisesti yli 60 %, jopa yli 90 % lasilevyn leveydestä.

Karkaisujäähdytysyksikössä etenevän lasilevyn keskikaistalla (G2) karkaisujäähdytys aloitetaan lasilevyn molemmilla pinnoilla ainakin 2cm jäljempänä kuin reunakaistoilla (Gl).

Lasilevyn (G) liikesuunnassa jäähdytysteholtaan heikommaksi järjestetyn osa-alueen (A) jälkeen jäähdytysjärjestely ja sen aikaansaama jäähdytysvaikutus on koko lasilevyn (G) leveydellä olennaisesti samanlainen.

Jäähdytysteholtaan ja -vaikutukseltaan heikennetyllä osa-alueella (A) puhallusaukkojen 4 kokonaispinta-ala voi olla pienempi kuin osa-alueen ulkopuolella vastaavan kokoisella jäähdytysilmakotelon alueella olevien puhallusaukkojen kokonaispinta-ala. Aukkojen kokonaispinta-alan pienennys voidaan järjestää puhallusaukkojen 4 halkaisijaa pienentämällä, ja/tai puhallusaukkojen 4 lukumäärää vähentämällä, ja/tai puhallusaukkoja 4 kokonaan tai osittain sulkemalla.

Jäähdytystehon heikennys voidaan järjestää kokonaan tai osittain vähentämällä puhallussuihkujen purkautumispainetta jäähdytysteholtaan heikennetyssä osa-alueessa (A). Erityisen edullisesti jäähdytystehon heikennys osaalueessa (A) voidaan järjestää kokonaan tai osittain puhallusaukoista 4 purkautuvien puhallussuihkujen tielle asetetulla esteellä. Tämä mahdollistaa myös jäähdytystehon heikennyksen säädön kun este järjestetään liikuteltavaksi joko manuaalisesti tai automaattisesti. Sama koskee myös puhallusaukkojen sulkemiseen osittain tai kokonaan käytettäviä välineitä, kuten siirreltävää reiällistä sulku levyä.

Jäähdytystehon heikennys on mahdollista järjestää kokonaan tai osittain myös osa-alueella (A) olevien puhallusaukkojen (4) ja lasin (G) välistä puhallusmatkaa lisäämällä verrattuna puhallusmatkaan osa-alueen (A) ulkopuolella. Tämä järjestely voidaan tehdä lasin (G) ja puhallussuihkujen välistä pystysuoraa etäisyyttä lisäämällä ja/tai puhallussuihkujen suuntaa muuttamalla.

Karkaisujäähdytysyksikön (2) leveyssuunnassa heikennetyn osa-alueen (A) molemmin puolin puhalluksen aikaansaama lämmönsiirtokerroin lasilevyn sivukaistoilla (Gl) on oleellisesti yhtä suuri kuin karkaisujäähdytysyksikön (2) loppuosan lämmönsiirtokerroin lasiin ja heikennetyllä osa-alueella (A) puhalluksen lasilevyn keskikaistalla (G2) aikaansaama lämmönsiirtokerroin on keskimäärin ainakin 20 % sitä pienempi.

On edullista, että lämmönsiirroltaan heikennetty osa-alue (A) on lasilevyn liikesuuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa oleellisen symmetrisesti lasilevyn keskellä. On myös edullista, että lämmönsiirroltaan heikennetty osaalue (A) on oleellisesti yhdenmukainen lasilevyn molemmilla pinnoilla. Tämä edesauttaa tasomaisen lasilevyn bi-stabiilisuuden saavuttamista.

Puhallusaukkojen (4) kautta tapahtuvan puhalluksen jäähdytysteho on edullisesti järjestetty sellaiseksi, että sen seurauksena lasilevyn molempiin pintoihin jää pysyvä olennaisesti yhtä suuri vähintään 50 MPa suuruinen puristusjännitys.

Tarpeettomien paikallisten puristusjännityserojen välttämiseksi on edullista, että jäähdytysteho ja jäähdytysvaikutus lasin (G) leveyssuunnassa ei muutu jyrkästi heikennetyn osa-alueen (A) rajalla, vaan jäähdytysteho ja jäähdytysvaikutus on järjestetty vähitellen muuttuvaksi. Tätä vähitellen muuttumista voidaan edistää esimerkiksi siten, että heikennetyn osa-alueen (A) leveys ja/tai jäähdytysvaikutuksen profiili on järjestetty lasin liikesuunnassa muuttuvaksi.

Esimerkki

Esimerkiksi 2,1 mm paksuisessa lasissa, kun puhalluksen aikaansaama lämmönsiirtokerroin on 1000 W/(m²K), puhallusilman lämpötila 30°C, lasin karkaisu lämpötila 690 °C, lasin liikenopeus W=600 mm/s ja karkaisujäähdytys alkaa 7,2 cm jäljempänä keskikaistalla kuin sivukaistoilla, on lasin pinta reunakaistoilla jäähtynyt 88 °C:tta (lämpötilaan 602 °C) ja koko lasipaksuus keskimäärin 23 °C:tta (keskilämpötilaan 667 °C), kun lasin karkaisujäähdytys lasin keskikaistalla vasta alkaa.

20155730 prh 07-03- 2019

Keksintöä ei ehkä tarvittaisi, jos koko lasin pinta-ala jäähtyisi em. transitiolämpötila vyöhykkeen läpi täsmälleen samalla tavalla (eli samaa vauhtia, samanaikaisesti ja samalla paksuussuuntaisella lämpötilaprofiililla), jolloin myöskään lasin pinnan suuntaisia jännityseroja ei muodostuisi. Tällöin myös karkaisujännitykset muodostuisivat koko lasin pinta-alaan täsmälleen samanaikaisesti. Käytännössä em. täsmällinen samanaikaisuus ei toteudu. Keksinnöllä lasiin muodostetaan karkaisujännitykset sellaisessa järjestyksessä, joka käytännön kokeiden mukaan on bi-stabiilisuuden poistamisen kannalta oikea.

Tässä esityksessä karkaisujäähdytysyksikön tai lasilevyn pituussuunta on lasilevyn liikkeen suuntainen suunta. Karkaisujäähdytysyksikön alku on se osa karkaisujäähdytysyksikköä, johon lasilevy ensin saapuu. Lasilevyn tai karkaisujäähdytysyksikön leveyssuunta on lasilevyn liikesuuntaan nähden koh15 tisuora vaakasuunta. Edellä lasilevyn keskikaistalla tarkoitetaan lasilevyn liikkeen suuntaista keskiosaa ja sivukaistalla lasilevyn liikkeen suuntaista sivureunan osaa. Karkaisuun tarvittavat jäähdytystehot (yksikkö W/m²) vaihtelevat suuresti lasilevyn paksuudesta ja tavoitellusta karkaisuasteesta riippuen. Siitä syystä keksinnössä tarkastellaan suhteellisia jäähdytystehoja karkaisu20 jäähdytysyksikön eri alueilla. Koska kyseessä eivät siis ole absoluuttiset vaan suhteelliset jäähdytystehot, voidaan yhtä hyvin puhua myös jäähdytysvaikutuksista lasilevyn eri alueilla. Näin ollen puhuttaessa jäähdytystehosta, tarkoitetaan samalla jäähdytystehokkuutta ja jäähdytysvaikutusta. Lämmönsiirtokerroin saadaan jakamalla jäähdytysteho lasin ja ilman välisellä lämpötilaerol25 la.

Claims (16)

1. Patenttivaatimukset

   1. Laite tasomaisten lasilevyjen karkaisemiseksi, jossa on lasilevyjä karkaisulämpötilaan lämmittävä uuni (1), jossa on lasilevyjen kuljetinrata, ja lasilevyjä jäähdyttävä karkaisujäähdytysyksikkö (2), jossa on kuljetinrata ja kuljetinradan ylä- ja alapuolella jäähdytysilmakotelot (3), joissa on jäähdytysilman puhallusaukkoja (4) siten sijoitettuna, että puhallusaukkojen (4) kautta tapahtuvan puhalluksen jäähdytysvaikutus kohdistuu lasilevyn (G) yläja alapintaan karkaisujäähdytysyksikössä vähintään nopeudella 300 mm/s liikkuvan lasilevyn (G) koko leveydellä, tunnettu siitä että karkaistun, tasomaisen lasilevyn bi-stabiilisuuden poistamiseksi tai vähentämiseksi ainakin ensimmäisessä jäähdytysilmakotelossa (3) kuljetinradan yläpuolella on jäähdytysvaikutukseltaan heikennetty osa-alue (A) ja ainakin ensimmäisessä jäähdytysilmakotelossa (3) kuljetinradan alapuolella on jäähdytysvaikutukseltaan heikennetty osa-alue (A), joilla osa-alueilla (A) on heikennetty jäähdytysvaikutus verrattuna jäähdytysilmakoteloiden (3) jäähdytysvaikutukseen osa-alueiden (A) ulkopuolella osa-alueita (A) vastaavalla jäähdytysilmakoteloiden pinta-alalla, osa-alueiden (A) ollessa sijoitettuna liikkuvaan lasilevyyn (G) nähden siten, että puhallusaukkojen (4) kautta tapahtuvan puhalluksen aikaansaama jäähdytysvaikutus liikkuvan lasilevyn (G) molempiin pintoihin on heikompi lasilevyn keskikaistalla (G2) kuin lasilevyn (G) molemmilla sivukaistoilla (Gl), ja korkeintaa 60 cm etäisyydellä karkaisujäähdytysyksikön (2) alusta puhalluksen aikaansaama jäähdytysvaikutus on järjestetty muuttumaan olennaisesti yhtä voimakkaaksi koko lasilevyn leveydellä.
2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä että jäähdytysvaikutukseltaan heikennetyllä osa-alueella (A) puhallusaukkojen (4) kokonaispintaala on pienempi kuin osa-alueen ulkopuolella vastaavan kokoisella jäähdytysilmakotelon alueella olevien puhallusaukkojen kokonaispinta-ala, ja että pinta-alan pienennys on järjestetty puhallusaukkojen (4) halkaisijaa pienen tämällä, ja/tai puhallusaukkojen (4) lukumäärää vähentämällä, ja/tai puhallusaukkoja (4) kokonaan tai osittain sulkemalla.
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä että jäähdytysvaikutuksen heikennys on kokonaan tai osittain järjestetty vähentämällä puhallussuihkujen purkautumispainetta osa-alueessa (A).
4. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että jäähdytysvaikutuksen heikennys osa-alueessa (A) on kokonaan tai osittain järjestetty puhallusaukoista (4) purkautuvien puhallussuihkujen tielle asetetulla esteellä.
5. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä että jäähdytysvaikutuksen heikennys on kokonaan tai osittain järjestetty osa-alueella (A) olevien puhallusaukkojen (4) ja lasin (G) välistä puhallusmatkaa lisäämällä verrattuna puhallusmatkaan osa-alueen (A) ulkopuolella.
6. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä että jäähdytysvaikutuksen heikennys on kokonaan tai osittain järjestetty lisäämällä puhalluksen lämpötilaa paikallisesti osa-alueessa (A).
7. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että lasilevyn keskikaistan (G2) leveys (L2) on ainakin 5 cm
8. 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että lasilevyn sivukaistan (Gl) leveys (LI) on ainakin 5 cm
9. 9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä että karkaisujäähdytysyksikön (2) leveyssuunnassa osa-alueen (A) molemmin puolin puhalluksen aikaansaama lämmönsiirtokerroin lasilevyn sivukaistoilla (Gl) on oleellisesti yhtä suuri kuin karkaisujäähdytysyksikön (2) loppuosan lämmönsiirtokerroin lasiin ja osa-alueella (A) puhalluksen lasilevyn keskikaistalla (G2) aikaansaama lämmönsiirtokerroin on keskimäärin ainakin 20 % sitä pienempi.
10. 10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että osa-alue (A) on lasilevyn liikesuuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa oleellisen symmetrisesti lasilevyn keskellä.
11. 11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että osa-alue (A) on oleellisesti yhdenmukainen lasilevyn molemmilla pinnoilla.
12. 12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että puhallusaukkojen (4) kautta tapahtuvan puhalluksen jäähdytysvaikutus on järjestetty sellaiseksi, että sen seurauksena lasilevyn molempiin pintoihin jää pysyvä vähintään 50 MPa suuruinen puristusjännitys.
13. 13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä että jäähdytysvaikutus lasin (G) leveyssuunnassa ei muutu jyrkästi osa-alueen (A) rajalla, vaan jäähdytysvaikutus on järjestetty vähitellen muuttuvaksi.
14. 14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite tunnettu siitä että osa-alueen (A) leveys ja/tai jäähdytysvaikutuksen profiili on järjestetty lasin liikesuunnassa muuttuvaksi.
15. 15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä että jäähdytysvaikutukseltaan heikennetyn osa-alueen (A) leveys suhteessa lasin leveyteen on vähintään 20 %.
16. 16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä että osa-alueen (A) koko tai jäähdytysteho on järjestetty säädettäväksi.