ITMI20011752A1

ITMI20011752A1 - GLASS PROCESSING WITH MICROWAVE HEATING, WITH WAVE LENGTH ACCORDING TO THE CHAMBER DIMENSION

Info

Publication number: ITMI20011752A1
Application number: IT2001MI001752A
Authority: IT
Inventors: Vincenzo Maria Sglavo; Roberto Granito
Original assignee: Bht S R L
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2003-02-09
Also published as: ITMI20011752A0

Description

Descrizione dell’ invenzione avente per titolo: Description of the invention entitled:

“LAVORAZIONE DEL VETRO CON RISCALDAMENTO A MICROONDE, CON LUNGHEZZA D'ONDA ACCORDATA ALLA DIMENSIONE DELLA CAMERA” "PROCESSING OF GLASS WITH MICROWAVE HEATING, WITH A WAVE LENGTH ACCORDED TO THE SIZE OF THE CHAMBER"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il trattamento dei materiali con l'ausilio di microonde rappresenta una tecnologia innovativa emergente, sempre più utilizzata in diversi settori produttivi, dalla tradizionale produzione di alimenti al trattamento di gomme, legno, tessuti, materiali plastici e ceramici. In ogni applicazione si sono osservate una migliore qualità del prodotto e una più elevata produttività accompagnate da una sensibile riduzione dei costi. Nello stesso tempo sono stati riscontrati anche benefici in termini ambientali e di consumo di energia. The treatment of materials with the aid of microwaves represents an emerging innovative technology, increasingly used in various production sectors, from the traditional production of food to the treatment of rubber, wood, fabrics, plastic and ceramic materials. In each application, improved product quality and higher productivity have been observed, accompanied by a significant reduction in costs. At the same time, benefits in terms of the environment and energy consumption were also found.

Il trattamento mediante microonde rientra, assieme al riscaldamento con radiofrequenze, nella più ampia categoria del riscaldamento dielettrico. Il termine "riscaldamento dielettrico" si applica ovviamente a tutte le frequenze elettromagnetiche comprendenti almeno lo spettro infrarosso (con lunghezze d'onda da circa 103m a 10'3m). In genere però il riscaldamento con radiofrequenze viene effettuato a frequenze fra 1 e 100 MHz (lunghezze d'onda tra IO3 e lm) mentre quello mediante microonde avviene fra 300 MHz e 300 GHz (lunghezze d'onda tra IO3 e IO-3). Secondo accordi intemazionali, le bande ISM (industriali, scientifiche e mediche) normalmente utilizzate per il riscaldamento mediante microonde in campo industriale sono pari a 896 MHz (con tolleranza di 10 MHz) in Gran Bretagna, 915 MHz (con tolleranza di 13 MHz) in America e 2450 MHz (con tolleranza di 50 MHz) in tutto il mondo. Non ostante ciò molte produzioni sono condotte utilizzando frequenze diverse. Il riscaldamento con microonde risulta decisamente differente dai processi convenzionali. Nei trattamenti con microonde il calore viene generato all'interno del materiale anziché provenire dalla fonte esterna e di conseguenza i gradienti termici e il flusso di calore sono opposti rispetto a quanto accade nel riscaldamento convenzionale. Microwave treatment, together with radiofrequency heating, falls into the broader category of dielectric heating. The term "dielectric heating" obviously applies to all electromagnetic frequencies including at least the infrared spectrum (with wavelengths from about 103m to 10'3m). Generally, however, the heating with radio frequencies is carried out at frequencies between 1 and 100 MHz (wavelengths between IO3 and lm) while that by microwaves occurs between 300 MHz and 300 GHz (wavelengths between IO3 and IO-3). According to international agreements, the ISM bands (industrial, scientific and medical) normally used for heating by microwaves in the industrial field are equal to 896 MHz (with a tolerance of 10 MHz) in Great Britain, 915 MHz (with a tolerance of 13 MHz) in America and 2450 MHz (with 50 MHz tolerance) worldwide. Nonetheless, many productions are conducted using different frequencies. Microwave heating is decidedly different from conventional processes. In microwave treatments the heat is generated inside the material rather than coming from the external source and consequently the thermal gradients and the heat flow are opposite to what happens in conventional heating.

Pezzi di dimensione e forma possono perciò essere riscaldati rapidamente e uniformemente. Tra i numerosi vantaggi del riscaldamento con microonde si possono annoverare: la velocità di riscaldamento; l'uniformità del riscaldamento; l'efficienza nella conversione energetica, in quanto l'energia viene assorbita direttamente dal materiale senza la necessità di riscaldare l'aria o le pareti del forno, con risparmi anche negli impianti di raffreddamento; la rapidità di controllo del processo; la selettività del riscaldamento. Pieces of size and shape can therefore be heated quickly and evenly. The many advantages of microwave heating include: the heating speed; uniformity of heating; efficiency in energy conversion, as the energy is absorbed directly by the material without the need to heat the air or the walls of the furnace, with savings also in cooling systems; the speed of process control; the selectivity of heating.

I materiali, a seconda della loro natura, rispondono in maniera differente all'applicazione delle microonde. I conduttori (metalli) riflettono completamente le radiazioni elettromagnetiche analogamente a quanto fanno gli specchi con la luce. Sono perciò utilizzati per contenere le microonde o guidarle. I composti magnetici interagiscono con la componente magnetica delle microonde riscaldandosi. Questi sono usati in genere come schermi per prevenire le fuoriuscite. Le sostanze dielettriche (acqua, olio, legno, sostanze umide) assorbono le microonde riscaldandosi efficacemente a temperatura ambiente. Gli isolanti assorbono limitatamente la radiazione elettromagnetica a temperatura ambiente risultando trasparenti alle microonde. E' su quest'ultima classe di materiali che la ricerca ha compiuto molti passi avanti negli ultimi anni. Un importante risultato è stato osservare che, quando la temperatura supera la cosiddetta temperatura critica Tc, anche questi materiali cominciano ad assorbire le microonde. The materials, depending on their nature, respond differently to the application of microwaves. Conductors (metals) fully reflect electromagnetic radiation similar to what mirrors do with light. They are therefore used to contain microwaves or guide them. Magnetic compounds interact with the magnetic component of microwaves by heating up. These are typically used as screens to prevent spills. Dielectric substances (water, oil, wood, humid substances) absorb microwaves and effectively heat up to room temperature. Insulators absorb electromagnetic radiation to a limited extent at room temperature and are transparent to microwaves. It is on the latter class of materials that research has made many strides in recent years. An important result was to observe that, when the temperature exceeds the so-called critical temperature Tc, these materials also begin to absorb microwaves.

Si può osservare che per molti materiali inorganici il riscaldamento mediante microonde è efficace solo a temperature elevate: questa importante osservazione ha determinato lo sviluppo di tecnologie di riscaldamento ibride (MHH, microwave hybrid hearing) accanto a quelle di tipo diretto (DMH, direct microwave heating). Nelle tecnologie DMH il materiale è posto nella cavità in cui sono generate le microonde ed esposto direttamente alle stesse. L'energia viene assorbita nel cuore del materiale e le parti interne si riscaldano maggiormente rispetto alle superfici a causa della emissività termica. Nel riscaldamento MHH, il materiale viene avvolto da un suscettore, costituito da materiale che assorbe facilmente microonde. In questo modo, il campione viene irradiato dal suscettore raggiungendo così temperature superiori a Tc alle quali inizia ad assorbire le microonde riscaldandosi. It can be observed that for many inorganic materials, heating by microwaves is effective only at high temperatures: this important observation has led to the development of hybrid heating technologies (MHH, microwave hybrid hearing) alongside those of the direct type (DMH, direct microwave heating). ). In DMH technologies, the material is placed in the cavity in which the microwaves are generated and directly exposed to them. The energy is absorbed in the heart of the material and the internal parts heat up more than the surfaces due to the thermal emissivity. In MHH heating, the material is enveloped by a susceptor, which is made up of material that easily absorbs microwaves. In this way, the sample is irradiated by the susceptor thus reaching temperatures above Tc at which it begins to absorb the microwaves by heating.

Gli impianti di riscaldamento a microonde consistono tipicamente di un generatore di microonde, una guida per trasportarle, un applicatore (generalmente una cavità metallica) e un sistema di controllo. Fino ad oggi sono stati prodotti solo sistemi monomodali o multimodali a frequenza fissa. Microwave heating systems typically consist of a microwave generator, a guide to transport them, an applicator (usually a metal cavity) and a control system. Up to now, only single-mode or multimode systems with fixed frequency have been produced.

Nei sistemi monomodali, le microonde vengono dirette solo sulla zona di interesse; tali sistemi sono stati utilizzati nell'industria, anche se limitatamente, con successo grazie al limitato volume interessato. In single-mode systems, the microwaves are directed only on the area of interest; these systems have been used in industry, albeit to a limited extent, with success thanks to the limited volume involved.

Nei sistemi multimodali le microonde, introdotte in una cavità, eccitano dei modi di risonanza su una ristretta banda attorno alla frequenza di lavoro. In multimode systems the microwaves, introduced into a cavity, excite resonance modes on a narrow band around the working frequency.

Questi modi creano regioni con campo elettrico variabile all'intemo della cavità. These modes create regions with variable electric fields within the cavity.

Nel riscaldamento del vetro con l'uso di microonde, un obiettivo è ottenere un campo elettrico più uniforme e quindi una maggiore efficacia del riscaldamento. When heating glass with the use of microwaves, one goal is to achieve a more uniform electric field and therefore greater heating efficiency.

L' obiettivo sopra accennato si raggiunge con l'invenzione come espressa nelle rivendicazioni indipendenti. Ulteriori caratteristiche della stessa, nuove e vantaggiose, sono dette nelle rivendicazioni dipendenti. The above mentioned object is achieved with the invention as expressed in the independent claims. Further characteristics thereof, new and advantageous, are stated in the dependent claims.

L'invenzione consegue gli obiettivi detti sopra, in particolare ottiene un campo elettrico più uniforme e una maggiore efficienza del riscaldamento. Inoltre consegue un miglioramento qualitativo sui vetri lavorati. The invention achieves the above objectives, in particular it achieves a more uniform electric field and greater heating efficiency. It also achieves a qualitative improvement on the processed glass.

L'invenzione sarà meglio spiegata in seguito con riferimento all'unica figura allegata, nella quale si illustra in modo schematico, in sezione longitudinale, una parte di un impianto per trattamento termico del vetro, secondo l'invenzione. The invention will be better explained hereinafter with reference to the only attached figure, in which a part of a glass heat treatment plant according to the invention is schematically illustrated in longitudinal section.

La parte di impianto illustrata comprende una prima camera 1 e una seconda camera 2. The illustrated plant part comprises a first chamber 1 and a second chamber 2.

La camera 1 è una camera di preriscaldamento e presenta un'apertura di ingresso 3. Un'apertura 4 mette in comunicazione la camera 1 e la camera 2. Un'apertura 5 è l'apertura di uscita dalla camera 2. Chamber 1 is a preheating chamber and has an inlet opening 3. An opening 4 connects chamber 1 and chamber 2. An opening 5 is the outlet opening from chamber 2.

I mezzi di riscaldamento per la camera 1 sono tradizionali e non saranno descritti nei particolari. The heating means for the chamber 1 are conventional and will not be described in detail.

La camera 2 è dotata di un generatore di microonde 7 per sé noto e quindi non ulteriormente descritto. The chamber 2 is equipped with a microwave generator 7 known per se and therefore not further described.

Secondo una caratteristica dell' invenzione, la lunghezza L della camera 2 è in accordo con la lunghezza d'onda utilizzata per il riscaldamento, preferibilmente secondo un rapporto fra lunghezza d'onda e lunghezza della camera compreso fra 1/50 e 1/500. According to a characteristic of the invention, the length L of the chamber 2 is in accordance with the wavelength used for heating, preferably according to a ratio between the wavelength and the length of the chamber comprised between 1/50 and 1/500.

Secondo un'altra caratteristica della presente invenzione, la parete superiore 22 della camera 2 è regolabile in altezza secondo le frecce A. Per il montaggio regolabile in altezza si può utilizzare un montaggio per sé noto, e pertanto non se ne darà una descrizione in questo testo. Preferibilmente si regola la distanza H' fra la superficie superiore della lastra di vetro sottoposta a trattamento, e la parete superiore 22 della camera 2. Valori preferiti per la distanza H' sono compresi fra 50 e 500 mm. According to another characteristic of the present invention, the upper wall 22 of the chamber 2 is adjustable in height according to the arrows A. For the height-adjustable mounting, a known mounting can be used, and therefore a description of it will not be given here. text. The distance H 'between the upper surface of the glass sheet subjected to treatment and the upper wall 22 of the chamber 2 is preferably adjusted. Preferred values for the distance H' are between 50 and 500 mm.

Una via a rulli 10 attraversa l'apertura 3, la camera 1, l'apertura 4, la camera 2 e l'apertura 5. A roller path 10 passes through opening 3, chamber 1, opening 4, chamber 2 and opening 5.

Una lastra di vetro V da inviare alla tempera o pressa è sostenuta e fatta avanzare sulla via a rulli 10. La lastra entra nella camera 1 dall'apertura 3 a sinistra, percorre la camera 1 secondo la direzione indicata dalla freccia F, passa nella camera 2 attraverso l'apertura 4 ed esce dalla camera 2 attraverso l'apertura 5, verso una stazione di tempera o una pressa. A glass plate V to be sent to the tempering or press is supported and made to advance on the roller path 10. The plate enters chamber 1 from opening 3 on the left, travels through chamber 1 in the direction indicated by arrow F, passes through chamber 2 through the opening 4 and exits the chamber 2 through the opening 5, towards a tempering station or a press.

La camera 1 provvede al preriscaldamento della lastra V con metodi tradizionali, resistenze elettriche o aria calda. Preferibilmente il preriscaldamento è effettuato ad una temperatura di 250°C-550°C. Chamber 1 preheats the sheet V with traditional methods, electric resistances or hot air. Preferably the preheating is carried out at a temperature of 250 ° C-550 ° C.

La seconda camera 2 mediante il generatore di microonde 7 riscalda la lastra preriscaldata fino a temperatura ottimale per il processo di tempera o di curvatura. The second chamber 2 by means of the microwave generator 7 heats the preheated sheet to the optimum temperature for the tempering or bending process.

Eventuali variazioni a quanto descritto, che siano accessibili a un tecnico del ramo, rientrano nell’ambito dell’invenzione come espressa nelle rivendicazioni allegate. Any changes to what has been described, which are accessible to a person skilled in the art, fall within the scope of the invention as expressed in the attached claims.

Claims

CLAIMS 1. Method of heating glass sheets to be bent and / or tempered, in a chamber, characterized in that microwaves with a wavelength matched to the size of the chamber are used for said heating.

2. Method according to claim 1 characterized by the fact that the heating is carried out on glass plates transported in a direction within said chamber, said chamber dimension is the dimension of the same in said direction traveled by the plates, and the ratio between length d ' microwave wave and chamber size is between 1/50 and 1/500.

3. A method according to claim 2 further comprising a preheating of the plate at temperatures between 250 ° C and 550 ° C.

4. Method according to claim 1 characterized in that a variable geometry system is used to match the volume of the chamber to the volume of the piece to be heated.

5. Method according to claim 4 characterized in that the height of the microwave heating chamber is adjusted.

6. Method according to claim 5, characterized in that said height is adjusted by adjusting the distance of the upper wall of the microwave heating chamber between 50 and 500 mm from the surface of the plate subjected to treatment.

7. Plant for heating glass sheets to be bent and / or tempered by means of a microwave system, characterized in that it comprises a microwave heating chamber (2) connected to a microwave generator (7), means (10) for making advancing each plate to be treated in said chamber in a direction of advancement, the length (L) of the microwave heating chamber being correlated to the wavelength used.

8. Plant according to claim 7 characterized in that the length of the chamber is related to the wavelength in a ratio between 50 and 500.

9. Plant according to claim 7 characterized in that an upper wall of the microwave heating chamber is adjustable in height.

10. Plant according to claim 9 in which the height adjustment is between 50 and 500 mm from the upper surface of the sheet subjected to treatment.

11. Plant according to claim 7 further comprising a preheating chamber (1), upstream of the heating chamber.