ITUD20090055A1

ITUD20090055A1 - IMPROVING THE ARRANGEMENT OF SUPPORTS INSIDE WINDOWS WITH VACUUM CHAMBER (VIG) TO MINIMIZE THE INTERNAL MECHANICAL TENSIONS OF THE SLABS "

Info

Publication number: ITUD20090055A1
Application number: IT000055A
Authority: IT
Inventors: Alessandro Brandolin
Original assignee: Wasserstoff Ltd
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2010-09-11

Description

Descrizione Description

"PERFEZIONAMENTO ALLA DISPOSIZIONE DEI SUPPORTI ALL'INTERNO DELLE VETRATE CON CAMERA A VUOTO (VIG) PER MINIMIZZARE LE TENSIONI MECCANICHE INTERNE DELLE LASTRE "IMPROVEMENT OF THE ARRANGEMENT OF THE SUPPORTS INSIDE THE GLASS WINDOWS WITH VACUUM CHAMBER (VIG) TO MINIMIZE THE INTERNAL MECHANICAL TENSIONS OF THE SLABS

Settore di applicazione Application sector

La presente invenzione riguarda una particolare disposizione geometrica, a triangolo, dei supporti con funzione di distanziali tra le lastre per vetrate piane e10 curve del tipo con camera a vuoto (VIG) (Vacuum Insulated Glass) o comunque con pressioni all'interno della camera inferiori a 4 millibar, al fine di ridurre le tensioni meccaniche interne derivate dalla flessione delle lastre provocata dalla pressione atmosferica agente. The present invention relates to a particular geometric triangular arrangement of the supports with the function of spacers between the sheets for flat and 10 curved glass of the type with vacuum chamber (VIG) (Vacuum Insulated Glass) or in any case with lower pressures inside the chamber. to 4 millibar, in order to reduce the internal mechanical tensions deriving from the flexing of the sheets caused by the atmospheric pressure acting.

Il trovato risulta vantaggioso iiella costruzioiie di aripie vetrate piaiie e10 curve con camera a vuoto in quanto con la particolare disposizione dei supporti interni tra le lastre si riduce la tensione interna delle lastre medesime, migliorando nel contempo la resistenza meccanica del prodotto nel suo complesso e maggiore versatilità nel suo impiego in opera. The invention is advantageous in the construction of flat and curved glass openings with vacuum chamber since the particular arrangement of the internal supports between the sheets reduces the internal tension of the sheets themselves, at the same time improving the mechanical resistance of the product as a whole and greater versatility in its use on site.

L'invenzione trova applicazione nella costruzione di vetrate piane e10 curve del tipo con camera a vuoto, aventi lo scopo principale di creare dei prodotti con basso potere disperdente del calore proprio per il fatto di formare una camera a vuoto o con pressioni inferiori a 4 millibar. The invention finds application in the construction of flat and 10 curved windows of the type with vacuum chamber, having the main purpose of creating products with low heat dissipation power precisely due to the fact of forming a vacuum chamber or with pressures lower than 4 millibar. .

Stato della tecnica State of the art

Allo stato attuale della tecnica, nel settore della produzione di vetrate piane del tipo con camera a vuoto, formate da due lastre di vetro esterne con intercapedine a vuoto tra esse, impiegate generalmente come finestre o rivestimenti esterni di edifici o come ampie superfici vetrate nei grattacieli. In the current state of the art, in the sector of the production of flat glazing of the vacuum chamber type, formed by two external glass sheets with a vacuum cavity between them, generally used as windows or external cladding of buildings or as large glazed surfaces in skyscrapers .

Attualmente tali prodotti vengono realizzati costitiiiti da due strati di lastre di vetro distanziati tra loro formando una intercapedine ermetica. Alcurii produttori inseriscono in tale intercapedine ermetica dei gas inerti per ridurre la trasmissione del calore tra le due superfici vetrate. Inoltre, si conoscono altri produttori di tali superfici vetrate che realizzano una sottile intercapedine ermetica a vuoto disponendo dei sottili distanziali tra le due lastre al fine di mantenere tale intercapedine all'azione della pressione atmosferica. Currently, these products are made up of two layers of glass sheets spaced apart, forming a hermetic cavity. Some manufacturers insert inert gases in this hermetic cavity to reduce the transmission of heat between the two glass surfaces. Furthermore, other manufacturers of such glazed surfaces are known which create a thin hermetic gap in vacuum by arranging thin spacers between the two sheets in order to maintain this gap under the action of atmospheric pressure.

Quest'ultima soluzione risulta avere ottimi risultati dal punto di vista della mancata trasmissione del calore da un lato all'altro della vetrata, ma presenta uno svantaggio dal punto di vista della sollecitazione meccanica interna delle lastre interessate alla camera a vuoto. Infatti, la pressione atmosferica agente agisce su entrambe le lastre piane curvandole, con alto rischio di rottura se la distanza tra i supporti è alta. This last solution has excellent results from the point of view of the lack of heat transmission from one side of the glass to the other, but has a disadvantage from the point of view of the internal mechanical stress of the sheets involved in the vacuum chamber. In fact, the atmospheric pressure acting on both flat sheets curves them, with a high risk of breakage if the distance between the supports is high.

Altresì, è noto che per aumentare tali superfici si e pensato di distribuire in punti prestabiliti su tutta la superficie di piccoli distanziali tra le lastre al fine di ridurre la deformazione delle lastre stesse dovuta alla pressione atmosferica agente. Furthermore, it is known that in order to increase these surfaces, it was thought to distribute small spacers between the plates in predetermined points over the entire surface in order to reduce the deformation of the plates themselves due to the atmospheric pressure acting.

Altro, svantaggio riscontrato, con quest'ultima soluzione tecnica, è che il carico sulle lastre esterne risulta particolarmente elevato per cui è sufficiente un piccolo urto superficiale per causare la rottura dell'intera vetrata interessata alla medesima intercapedine. Another disadvantage encountered with this last technical solution is that the load on the external sheets is particularly high, so that a small surface impact is sufficient to cause the entire glazing affected by the same interspace to break.

A quest'ultimo inconveniente descritto viene in soccorso il presente trovato, che permette di ridurre le tensioni interne delle lastre esterne e nel contempo di aumentare l'altezza dell'intercapedine a vuoto. The present invention comes to the aid of the latter drawback described, which allows to reduce the internal tensions of the external plates and at the same time to increase the height of the vacuum cavity.

Scopo dell'invenzione Purpose of the invention

Scopo della presente invenzione 6 pertanto quello di realizzare una superficie vetrata piana senza limitazione di ampiezza con intercapedine a vuoto di maggiore altezza rispetto a quelle attualmente conosciute, avente le seguenti principali caratteristiche: The object of the present invention is therefore to provide a flat glazed surface without limitation of width with a vacuum cavity of greater height than those currently known, having the following main characteristics:

- di distribuire su tutta la superficie vetrata, nella parte interna tra le due lastre costituente I'intercapedine a vuoto (VIG) o con pressioni interne inferiori a 4 millibar, una pluralità di distanziali, a forma di piccoli cilindretti di altezza pari allJaltezza della intercapedine da ottenere, disposti tra loro a forma triangolo anziché a quadrato come attualmente avviene su simili vetrate; - la disposizione preferenziale 6 quella a triangolo equilatero al fine di ridurre ed uniformare le tensioni interne sulle lastre costituenti le vetrate; - to distribute a plurality of spacers, in the shape of small cylinders with a height equal to the height of the cavity, over the entire glazed surface, in the internal part between the two sheets constituting the vacuum cavity (VIG) or with internal pressures lower than 4 millibars to be obtained, arranged between them in a triangle shape rather than a square as is currently the case on similar windows; - the preferential arrangement 6 is that of an equilateral triangle in order to reduce and uniform the internal tensions on the sheets constituting the windows;

- la disposizione tra i distanziali a triangolo si determinano sul piano geometrico dei moduli di disposizione dei distanziali a forma di esagoni, con i cilindretti disposti ai vertici ed uno al centro della medesima figura; - the arrangement between the triangular spacers are determined on the geometric plane of the modules of arrangement of the spacers in the shape of hexagons, with the cylinders arranged at the vertices and one in the center of the same figure;

- detti distanziali tra le lastre di vetro piane vengono distribuiti equidistanti e hanno il compito di supportare la spinta a compressione dovuta all'azione della pressione atmosferica, e ridurre nel contempo la tensione interna derivata dalla flessione delle lastre medesime; - said spacers between the flat glass sheets are distributed equidistant and have the task of supporting the compression thrust due to the action of the atmospheric pressure, and at the same time reducing the internal tension deriving from the bending of the same sheets;

- con analoghe distribuzioni dei distanziali e opportuni accorgimenti si potranno formare superfici vetrate curve o curvilinee con camera a vuoto o comunque con pressioni inferiori a 4 millibar. - with similar distributions of the spacers and appropriate precautions, curved or curvilinear glass surfaces can be formed with a vacuum chamber or in any case with pressures lower than 4 millibar.

Essenza dell'invenzione Essence of the invention

Gli obiettivi del trovato vengono raggiunti secondo le caratteristiche della rivendicazione principale e10 di qualsiasi altra rivendicazione riportata in questo testo brevettuale, infatti la realizzazione di superfici vetrate piane con camera a vuoto (VIG)(Vacuum Insulated Glass) o comunque con pressioni inferiori a 4 millibar, senza limitazione di ampiezza superficiale e con altezza, tra le lastre di vetro formante detta intercapedine, maggiore rispetto ai sistemi conosciuti, avviene grazie alla particolare distribuzione su dette superfici interne di idonei distanziali equidistanti e non, che fungono di contrasto alla spinta esercitata dalle due opposte lastre di vetro dovuto all'azione della pressione atmosferica. The objectives of the invention are achieved according to the characteristics of the main claim and 10 of any other claim reported in this patent text, in fact the realization of flat glass surfaces with a vacuum chamber (VIG) (Vacuum Insulated Glass) or in any case with pressures lower than 4 millibar , without limitation of surface width and with height, between the glass plates forming said cavity, greater than in known systems, takes place thanks to the particular distribution on said internal surfaces of suitable spacers equidistant and not, which act as a contrast to the thrust exerted by the two opposite sheets of glass due to the action of atmospheric pressure.

Scopo principale del trovato è quello di ridurre le tensioni interne delle lastre di vetro costituenti la vetrata con intercapedine a vuoto. Ciò è fattibile con l'ottimizzazione della distribuzione all'interno della camera a vuoto di particolari piccoli distanziali, di appropriato materiale idoneo allo scopo, che fungono da distanziale tra le dette lastre di vetro piane. The main purpose of the invention is to reduce the internal tensions of the glass sheets constituting the glass with a vacuum cavity. This can be done by optimizing the distribution inside the vacuum chamber of particular small spacers, of appropriate material suitable for the purpose, which act as a spacer between said flat glass sheets.

Il trovato prevede la distribuzione su tutta la superficie interna delle lastre dei distanziali in modo equidistante tra loro formando così una pluralità di figure ipotetiche a triangoli equilateri, i cui vertici sono costituiti da questi distanziali, risliltando tale configurazione geometrica la migliore rispetto a tutte le altre disposizioni a triangolo (isoscele, scaleno, rettangolare). The invention provides for the distribution over the entire internal surface of the plates of the spacers in an equidistant way, thus forming a plurality of hypothetical figures with equilateral triangles, the vertices of which are constituted by these spacers, making this geometric configuration the best with respect to all the others. triangular arrangements (isosceles, scalene, rectangular).

Detta distribuzione in altra caratteristica del presente trovato può avvenire in modo da formare delle figure geometriche ad esagono, con distanziale al centro e con altrettanti distanziali ai vertici dei lati. Said distribution in another characteristic of the present invention can take place in such a way as to form hexagonal geometric figures, with a spacer in the center and with as many spacers at the vertices of the sides.

In definitiva la disposizione a triangolo dei distanziali tra di loro, distribuiti nella parte interna tra le dette lastre di vetro, a parità di passo, realizza una minore sollecitazione meccanica interna e di flessione nelle singole lastre. Altresì, si realizza una migliore e più uniforme distribuzione dei carichi sui supporti di appoggio delle lastre. Ultimately, the triangular arrangement of the spacers between them, distributed in the internal part between the said glass sheets, with the same pitch, creates a lower internal mechanical and bending stress in the individual sheets. Furthermore, a better and more uniform distribution of the loads on the supporting supports of the slabs is achieved.

Inoltre, con queste disposizioni a triangolo equilatero dei distanziali interni alla camera a vuoto si ottiene la possibilità di alimentare l'altezza in modo vantaggioso rispetto ai sistemi conosciuti quali ad esempio con disposizione a semplice quadrato: raggiungendo un maggiore grado di isolaniento termico della superficie vetrata e una minore tensione interna sulle lastre che costituiscono l'intercapedine a vuoto. Furthermore, with these equilateral triangle arrangements of the spacers inside the vacuum chamber, it is possible to feed the height in an advantageous way compared to known systems such as for example with a simple square arrangement: reaching a greater degree of thermal insulation of the glazed surface and a lower internal tension on the plates that constitute the vacuum cavity.

Il trovato risponde appieno agli scopi prefissati, ossia quelli di: fornire una superficie vetrata con camera a vuoto di maggiore altezza e nel contempo di ridurre le tensioni interne delle singole lastre costituenti l'intercapedine a vuoto. The invention fully responds to the intended purposes, namely those of: providing a glass surface with a vacuum chamber of greater height and at the same time reducing the internal tensions of the individual plates constituting the vacuum cavity.

Illustrazione dei disegni Illustration of the drawings

Una soluzione secondo la presente invenzione viene rappresentata a titolo esemplificativo preferenziale peraltro non limitativo, nelle tre tavole di disegno allegate, ove: A solution according to the present invention is represented by way of a preferential non-limiting example, in the three attached drawing tables, where:

- la Fig.1 mostra, in vista di pianta, una superficie vetrata piana con camera a vuoto come viene fatta att~ialmente, mettendo in evidenza la disposizione dei distanziali in modo allineato a passi costanti nelle due direzioni ortogonali tra loro. Con ombreggiatura a forma di quadrato, viene indicata la zona di pertinenza dove agisce la pressione su ogni singolo distanziale; - Fig.1 shows, in plan view, a flat glazed surface with a vacuum chamber as it is actually done, highlighting the arrangement of the spacers in a manner aligned with constant steps in the two orthogonal directions. With shading in the shape of a square, the relevant area is indicated where the pressure on each individual spacer acts;

- la Fig. 2 mostra, in vista di pianta, un'analoga superficie vetrata piana con camera a vuoto con i distanziali disposti a triangolo e un'area di pertinenza ombreggiata a forma esagonale. L'area a quadrato retinata nella figura precedente è pari alla superficie dell'esagono della presente figura, in quanto il raffronto è basato sulla stessa pressione media sui supporti; - Fig. 2 shows, in plan view, a similar flat glazed surface with a vacuum chamber with the spacers arranged in a triangle and a shaded area with a hexagonal shape. The screened square area in the previous figure is equal to the surface of the hexagon in this figure, since the comparison is based on the same average pressure on the supports;

- la Fig.3 mostra, in vista di pianta un grafico, con accanto la scala dei gradienti relativi alle tensioni interne delle lastre, valido anche per la figura successiva. Rappresenta le maggiori tensioni interne secondo la distribuzione a quadrato dei distanziali (prior art), mettendo in evidenza con tonalità più scura le maggiori tensioni interne in prossimità del punto di appoggio della lastra sul distanziale stesso; - Fig. 3 shows, in plan view, a graph, alongside the scale of the gradients relating to the internal tensions of the slabs, also valid for the following figure. It represents the greatest internal tensions according to the square distribution of the spacers (prior art), highlighting with a darker tone the greater internal tensions near the point where the sheet rests on the spacer itself;

- la Fig.4 mostra, in vista pianta un grafico analogo al precedente, mettendo in evidenza le minori tensioni interne e di flessione delle lastre costituenti I'intercapedine a vuoto, vantaggio ottenuto con la disposizione a triangolo sul piano dei distanziali di supporto delle due lastre costituenti I'intercapedine; - Fig. 4 shows, in plan view, a graph similar to the previous one, highlighting the lower internal and bending tensions of the slabs constituting the vacuum cavity, an advantage obtained with the triangular arrangement on the plane of the support spacers of the two slabs constituting the interspace;

- la Fig.5 mostra, in vista parziale di sezione ingrandita I'intercapedine a vuoto tra due lastre di vetro, mettendo in evidenza i distanziali di supporto interno tra le due lastre. - Fig. 5 shows, in partial enlarged sectional view, the vacuum cavity between two glass plates, highlighting the internal support spacers between the two plates.

Come si rileva dalle varie figure, il perfezionamento alla disposizione dei supporti all'interno delle vetrate con camere a vuoto (8) (VIG) o comunque con pressione inferiori a 4 millibar, consiste nella nuova distribuzione degli stessi all'interno della camera formando sul piano una figura geometrica a triangolo equilatero i cui vertici sono costituiti proprio dai detti supporti (1). I supporti hanno il compito di tenere distanziate le lastre di vetro (7.1)(7.2) tra loro essendo soggette alla pressione atmosferica esterna. Essi generalmente sono a forma di sottili cilindretti di piccola altezza. As can be seen from the various figures, the improvement in the arrangement of the supports inside the glazing with vacuum chambers (8) (VIG) or in any case with pressure lower than 4 millibars, consists in the new distribution of the same inside the chamber forming on the plane a geometric figure with an equilateral triangle whose vertices are constituted precisely by said supports (1). The supports have the task of keeping the glass plates (7.1) (7.2) at a distance from each other as they are subject to external atmospheric pressure. They are generally in the shape of thin cylinders of small height.

Come è noto (prior art) essi vengono disposti sul piano interno, che costituirà la camera a vuoto, secondo intervalli o passi costanti lungo linee rettilinee e parallele a medesimi passi, secondo linee ortogonali tra esse, in modo da costituire una pluralità uniforme di punti di appoggio per le due opposte lastre di vetro (7.1)(7.2). Quando si creerà la camera a vuoto la pressione atmosferica agirà uniformemente sulle due opposte lastre di vetro preferenzialmente piane, ma potranno anche essere di tipo curvilineo. Le lastre saranno spinte sui cilindretti o distanziali (1) generando una concentrazione di tensioni interne e di flessione nei punti di contatto con le basi dei detti cilindretti. Tali tensioni saranno maggiori o minori in relazione alla distanza tra i distanziali di supporto l pe,r cui nel caso conosciuto a forma di quadrato (2) si osservano, a parità di pressione media sui distanziatori, maggiori sollecitazioni interne (5) - vedasi andamento tonalità scure del grafico (4) - . Queste maggiori sollecitazioni interne possono generare rotture improvvise dell'intera vetrata anche a causa di piccoli urti esterni. Pertanto, per ovviare a tali inconvenienti si devono ridurre le distanze tra i detti distanziali. As is known (prior art) they are arranged on the internal plane, which will constitute the vacuum chamber, according to constant intervals or steps along straight lines and parallel to the same steps, according to orthogonal lines between them, so as to constitute a uniform plurality of points support for the two opposite glass plates (7.1) (7.2). When the vacuum chamber is created, the atmospheric pressure will act uniformly on the two opposite glass plates, preferentially flat, but they can also be of the curvilinear type. The plates will be pushed onto the cylinders or spacers (1) generating a concentration of internal and bending stresses at the points of contact with the bases of said cylinders. These tensions will be greater or lesser in relation to the distance between the support spacers l pe, r which in the known case in the shape of a square (2), greater internal stresses are observed at the same average pressure on the spacers (5) - see trend dark shades of the graph (4) -. These greater internal stresses can generate sudden breakages of the entire glazing also due to small external impacts. Therefore, to obviate these drawbacks, the distances between said spacers must be reduced.

Il presente trovato invece supera l'inconveniente realizzando una diversa disposizione dei distanziali secondo una figura a triangolo, nei cili verb'ci sono posizionati gli stessi distanziali , formando un'area di distribuzione del carico delle lastre a superficie ad esagono (3) anziche a quadrato (2). In questo modo le tensioni interne delle lastre, a parità di pressione media sui distanziatori, risliltano inferiori (6) rispetto ai sistemi conosciuti - vedasi la tonalità di grigio più chiara nella Fig.4 -. The present invention, on the other hand, overcomes the drawback by realizing a different arrangement of the spacers according to a triangular figure, in which the same spacers are positioned, forming an area for distributing the load of the slabs with a hexagonal surface (3) instead of a square (2). In this way, the internal tensions of the sheets, with the same average pressure on the spacers, are lower (6) than in known systems - see the lighter shade of gray in Fig. 4 -.

Naturalmente, l'invenzione non è limitata all'esempio di realizzazione della disposizione a triangolo sopra descritta, a partire dalla quale si potranno prevedere altre forme ed altri modi di realizzazione, ed i particolari di esecuzione potranno comunque variare senza per cib uscire dall'essenza dell'invenzione così come enunciata e di seguito rivendicata. Naturally, the invention is not limited to the example of embodiment of the triangle arrangement described above, starting from which other embodiments and other embodiments can be provided, and the details of execution can in any case vary without thereby departing from the essence. of the invention as set forth and claimed hereinafter.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1 "Improvement of the arrangement of the supports inside the windows with a vacuum chamber (VIG) (Vacuum Insulated Glass) or in any case with pressures lower than 4 millibars, to minimize the internal mechanical stresses of the glass sheets, called supports or spacers or small cylinders which are positioned inside the vacuum chamber to keep the two plates forming the vacuum chamber spaced apart, which are subjected from the outside to atmospheric pressure, characterized by the fact that the geometric arrangement of the spacers (1) on the entire flat surface of the glass plates (7.1) (7.2), on the internal side of the vacuum chamber (8) 'is of the triangle type, i.e. the vertices of this triangular figure constitute the points in which the said support spacers of the glass plates are positioned . This triangular arrangement of the spacers (1) over the entire internal surface of the vacuum chamber determines a lower internal tension and lower bending in the two external plates (7.1) and (7.2) and in the spacers themselves (1). 2 "Improvement of the arrangement of the supports inside the glazing with vacuum chamber according to the first claim characterized in that the triangular arrangement of the supports or spacers (1) between the plates (7.1) (7.2) forming the vacuum chamber is in the shape of an equilateral triangle e10 isosceles e10 scalene e10 rectangle, of which the former is better than any other geometric arrangement. 3 "Improvement of the arrangement of the supports inside the vacuum chamber glazing according to the first claim characterized in that the triangular arrangement of said supports forms a hexagonal-shaped arrangement module, in which each vertex represents a position for a spacer (1) in addition a spacer in the center, which is common for six contiguous triarigoli forming the said positioning hexagon. 4 "Improvement of the arrangement of the supports inside the glazing with vacuum chamber according to the first claim characterized by the fact that the triangular arrangement of said supports (1) inside the vacuum chamber allows the realization of glazing with vacuum chambers having flat and 10 curved and 10 curvilin surfaces