KR20060009340A - 유리 패널 굽힘 방법 및 굽힘용 가열로(爐) - Google Patents

유리 패널 굽힘 방법 및 굽힘용 가열로(爐) Download PDF

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Abstract

본 발명은 유리 패널의 굽힘 방법에 관한 것이며, 유리 패널 굽힘 방법은 굽힘 주형에 유리 패널을 지지하는 단계, 운반대의 굽힘 주형(mould)과 유리 패널을 하나의 예가열실(preheating compartment)로부터 다른 예가열실로 이송하고 연속적인 예가열실에서 유리 온도를 거의 굽힘 온도까지 올리는 단계, 굽힘 주형과 유리 패널을 상기 유리 패널을 구부리는 굽힘실(bending compartment)로 이송하는 단계 및 구부러진 유리 패널을 냉각하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 굽힘 가열로(furnace)에 관한 것으로서, 굽힘 가열로는 다수의 주형들과 그 끝 벽(end wall)이 상기 가열로를 연속적인 예가열실로 분리시키는 주형 이송 운반대, 굽힘실 및 바람직하게는 상기 예가열실 아래에 있는 냉각실(cooling compartment)을 포함한다.
굽힘(bending), 유리 패널, 가열로(furnace)

Description

유리 패널 굽힘 방법 및 굽힘용 가열로(爐){Method and furnace for bending glass panels}
본 발명은 유리 패널을 구부리는 방법 및 굽힘용 가열로(furnace)에 관한 것이다.
이러한 유형의 방법과 가열로는 출원인의 특허공개공보 US-4986842, US-5437704 및 US-5472469로부터 알려져 있다. 이 특허공개공보 중 첫번째 것은 가열로의 적재단(loading end) 및 내림단(unloading end)의 근처에 위치한 가열로의 방내에서 유리 패널의 냉각 열을 강화된 방식으로 회복하는 방식을 기술한다. 세 가지의 모든 공개공보들은 유리 패널이 거의 굽힘 온도까지 가열되는 실제 예가열실에서 머리 위 방사 가열과 냉각 유리로 부터 방출된 열을 추가적으로 이용함으로써 어떻게 가열이 영향을 받는지를 기술하는데, 이 때 방출된 열은 냉각실로부터 예열 실까지의 주형 이송 운반대 바닥을 통하여 자연 대류 또는 강제 대류에 의해 전달된다. 이런 배치는 가열로가 최대 용량으로 연속적으로 작동할 때면 고도로 기능적이다. 만약, 가열로가 최대 용량보다 작은 용량으로 또는 (첫번째의 유리와 함께) 운전 시작상태로 가동된다면 천정과 바닥의 유리들은 그들 사이의 굽힘 방해 온도차이를 발생시키는데, 이것은 하부 트랙에서 열을 방출시키는 유리가 없기 때 문이다. 또한, 굽힘 방해 온도 차이는 하부 트랙에 나타나는 유리 조각의 온도가 충분히 크지 않을 때 발생할 수 있다.
링 주형 및 중력 굽힘에 기초한 굽힘 기술에 있어서는 천장과 바닥 유리들은 실제 굽힘의 시작 및 그 공정에서 가능하게 요구되는 조절된 열의 적용 이전에 수직한 방향과 수평한 방향 모두에서 지속적으로 가열되어야 하는 것은 필수적이다.
본 발명의 목적은 위와 같은 유형 즉, 가열되어야 할 유리 또는 한 쌍의 유리 패널들이 수직한 방향 또는 수평한 방향 모두에서 급속하고도 일정하게 굽힘 온도 근처로 미리 가열될 수 있도록 하는 방법 및 가열로를 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 일 실시예는 다음과 같은 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 장치에서 상부 트랙의 윗 방향의 끝과 하부 트랙의 아랫 방향의 끝을 보여준다.
도 2는 본 발명의 장치에서 상부 트랙의 중간부와 하부 트랙의 중간부를 보여준다. 즉, 본 발명이 관련되어 있고 도 4에서 더욱 구체적으로 보여지는 영역을 보여준다.
도 3은 본 발명의 가열로 장치에서 상부 트랙의 아랫 방향의 끝과 하부 트랙의 윗 방향의 끝으로, 도 1, 도 2 및 도 3의 순서로 배치될 때 완전한 가열로 장치를 구성하는 부분을 보여준다.
도 4는 도 2의 더욱 확대된 단면을 보여주는데, 이것은 제어된 순환과 가열 공기의 대류 가열을 도식화한다.
위 목적은 청구항 1에 제시된 방법 및 청구항 5항에 제시된 굽힘 가열로에 의해서 달성된다. 종속항들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 개시한다.
가열로 장치는 연속적인 주형 운반대(9)들을 운반하는 상부 주형 운반대 트랙(1)을 구비하는 데, 운반대의 전방 또는 후미 벽(11)은 연속적인 예가열실(2,3)들과 다수의 연속적인 굽힘실(4a,4b)들을 서로 분리시킨다. 주형 운반대(9)는 최후의 굽힘실(4b)을 향해 단속적으로 운반될 수 있도록 적합화되어 있는데, 굽힘실의 천정에는 하강과 상승 가능한 수컷 주형(male mould, 22)이 제공된다. 하부의 주형 운반대 트랙(21)은 상부 트랙(1)의 주형 운반대 아래로 연속적인 주형 운반대(9)를 운반한다. 하부 주형 운반대 트랙(21)의 주형 운반대(9)는 연속적인 냉각실(5,6,7)들을 서로 분리시키는 전방과 후미 벽(11)을 지닌다. 하부 트랙(21)의 주형 운반대(9)는 상부 주형 운반대 트랙에 있는 주형 운반대의 운송 방향과 반대되는 방향으로 단속적으로 운반되도록 적합화되어 있다.
모든 주형 운반대(9)들은 주형 운반대(9)에 의하여 지지되는 굽힘 주형(12)을 포함한다. 주형 운반대(9)가 적재실(8)에서 가열로 밖에 있는 동안, 한 쌍의 유리 패널이 굽힘 주형(12)상에 위치된다. 운반대(9), 주형(12)및 구부려질 한 쌍의 유리 패널들은 상부 트랙(1)의 적재실(8) 다음에 있는 방(8a)에 존재하는 승강기에 의하여 들어올려지는데, 상부 트랙에서는 주형 운반대들이 굽힘실(4b)을 향해 한번에 운반대 길이와 필수적으로 똑같은 거리만큼씩 단속적으로 운반된다. 먼저, 이 경로상에는 예가열실(2)들이 존재하는데, 이곳에서는 가열이 강제 대류에 기초하여 이루어지며, 강제 대류는 하부의 냉각실(7)에서의 강제 대류에 의해 냉각되고 있는 유리 패널들로부터 공급된 열 예너지를 지니고 있다. 그러므로, 냉각실(7)에서 냉각될 유리 패널들의 냉각속도를 증가시키는 것이 가능하고, 가열실(2)에서는 가열될 유리 패널들의 가열 속도를 증가시키는 것이 가능하다. 한편으로는, 냉각될 유리 패널들의 열 에너지는 이전보다 더욱 철저하게 이용될 수 있다. 방(2,7)의 구성과 작동은 출원인의 특허 공개공보 US-4986842호에 더욱 자세하게 기술되어 있다. 여기에서 차이는 첫번째 예가열실(2a)은 하부 트랙의 윗 방향 끝에서 냉각실(5)들로부터 관(24)로를 통하여 고온의 공기가 공급되며, 각 예가열실들은 개별적으로 배출 팬(23)들에 의하여 냉각 공기의 제어된 순환이 제공된다는 것이다. 방들(5)은 개별적으로 조정가능한 냉각 공기 순환이 제공되기 때문에 유리 패널은 원하는 방식으로 냉각될 수 있으며, 충분히 높은 에지 응력이 제공된다.
열의 회복에 기초한 예가열실(2)들의 수는 3개에서 6개 일 수 있으며, 그 안의 유리 패널은 다음의 예가열실(2)로 진행되기 전에 230℃에서 300℃의 온도에 도달한다. 그러나, 방들(2)은 방들의 총 수를 줄이기 위하여 후술하는 예가열실들로 모두 대체될 수도 있다.
방들(2)로부터 상부 결속 운반대(upper-tier carriage, 9)는 예가열실(3)에 도착하고, 거기에서 유리 패널들의 주된 가열이 강제 대류와 함께 고온의 공기 분사에 의하여 행해진다.
예가열실(3)에서(도 2와 도 4), 가열은 유리 패널의 양면에 강제 대류와 함께 적용되는 고온의 공기 분사에 의하여 주로 행해진다.
강재 대류의 고온의 공기 분사에서 사용되는 공기는 가열로 벽에 존재하는 흐름 채널(flow channel, 13)에 끼워져 있는 가열 저항(15,16)을 통과하여 순환된다. 예가열실(3)은 상부 공기 순환 채널(13a)과 하부 공기 순환 채널(13b)을 포함하며, 유리 패널의 전체 면적에 걸쳐 상당히 일정한 방식으로 고온의 공기 제트를 분배시키고 유리 패널의 천정면과 바닥면에 대항하여 공기 제트를 향하게 하기 위하여 유리 패널의 반대면상에 오리피스들과 노즐들이 제공되어 있다. 채널(13a,13b)들과 연관되어 있는 팬(14)들은 예가열실(3)들로부터 공기를 빨아들이고 가열 저항(15,16)들을 통과하여 공기를 순환시키는데, 이후 가열된 공기는 팬(14)들에 의해 생긴 압력으로 유리 패널의 반대면에 분사될 것이다.
가열 저항(15,16)들의 출력은 개별적으로 조정가능하도록 적합화되어 있어서 유리 패널의 천정면과 바닥면에 분사될 공기의 온도는 분리되어서 조정될 수 있다. 제어되는 조정을 고려하여 유리 패널의 천정면과 바닥면에 분사될 공기의 온도는 열측정 요소(Tc1, Tc2)에 의하여 분리되어 측정된다. 온도 조정뿐만 아니라, 상부 대류와 하부 대류 사이의 비율은 분사력을 조절함으로써 조정할 수 있다. 이 방법은 한 쌍의 유리 패널의 천정 유리 패널과 바닥 유리 패널의 가열이 실질적으로 동일한 온도가 되도록 해준다.
방(3)들에 분사되는 고온의 공기는 바로 그 동일한 방(3)들에서 흡입되고 가열 저항을 통하여 순환이 안내되면서 가열 저항(15,16)에 의해서 가열되는 반면, 강제 대류로 방(2)들에 분사된 고온의 공기는 하부의 방(7)에서 유래된다는 점에서 방(3)들에 작용하는 예가열은 방(2)들에서 수행된 열의 회복과는 다르다.
예가열실(3)들의 수는 보통 3개에서 6개이다. 유리 온도가 예를 들면, 대략 530℃에서 550℃로 될 때 예가열실(3)들로부터 유리 패널은 예굽힘실(4a)로 진행한다.
제시된 가열로는 간단한 굽힘 형에 대해서는 중력 굽힘 유형이고 복잡한 형에 대해서는 프레스 굽힘 유형이다. 최후의 예가열실(3)의 다음에는 다수의 예굽힘실(4a)이 있으며, 여기에서 한 쌍의 유리 패널의 온도는 한 쌍의 유리 패널이 자신을 지지하는 링 주형(12)상에서 구부러지기 시작하는 정도까지 상승한다. 굽힘 온도에서 유리는 온도 변화에 상당히 민감해서 단지 몇 도의 변화도 굽힘 민감성에 큰 영향을 미친다. 이것은 제어되는 가열 패턴을 유리에 적용하도록 저항 요소 패널(19)들을 적합화시킴으로써 굽힘실(4)에서 이용될 수 있는데, 여기에서 원하는 영역의 가열은 다른 영역에 비하여 강화된다. 따라서, 본 발명에서 유리 패널은 빠른 적용 또는 열의 집중이 굽힘실에서 행해질 때까지 강제 대류에 의해서 일정한 온도로 처음에는 유지된다. 중간 층(26)에서 방사 가열 요소(19a)는 운반대(9)의 바닥(10)에 의해 정의된 평면의 아래에 놓여져 있다. 방사 가열 요소(19a)는 운반대(9)의 개방된 바닥 구조(10)를 통하여 방(3)들에 있는 한 쌍의 유리 패널들의 바닥 유리 패널을 가열한다. 바닥(10)은 선행하는 방(2,3)들의 대류 공기와 가열 요소(16)로부터 나온 방사 열을 모두 통과시킬 수 있도록 예를 들면, 구멍이 뚫린 얇은 판, 스크린 또는 그와 유사한 것과 같이 부분적으로 닫힌 것일 수 있으므로 완 전히 개방된 구조일 필요는 없다. 최후의 예굽힘실(4a)에서의 중력 굽힘은 간단한 굽힘 형의 경우 마지막 굽힘 형을 제공하고, 복잡한 굽힘 형의 경우 거의 마지막 굽힘 형을 제공한다는 점에서 예굽힘실(4a)들의 개수는 충분하다. 후자의 경우, 완성된 형을 프레스하기 위한 굽힘실(4b)에 존재하는 상승 및 하강가능한 수컷 주형(22)을 사용함으로써 굽힘은 완성된다. 저항(19b)들은 충분히 높은 온도로 주형(22)을 유지하기 위하여 사용된다. 유리 굽힘 온도는 590℃에서 635℃의 범위내에 놓여진다.
방(4a)들과 냉각실(5)들 사이에 중간 층(26)이 있으며, 이것은 구획화에 의하여 냉각 공기의 순환을 위한 채널 시스템이 공급된다. 세 개의 연속적인 냉각실(5)들에서 중간 층(26)은 그 면에 냉각 공기용 흡기 포트를 지니고 있는데, 이것은 그 크기에 있어서 표준 크기 또는 기계적으로 조절된 크기일 수 있다. 중간 층(26)들내에 끼워진 중간 판(26b)들은 중간 층(26)에 복수개의 연속적이고 분리된 냉각 공기용 흐름 방을 제공하는데 사용되는데, 이것을 통하여 냉각 공기의 흐름이 개별적으로 조절될 수 있다. 각 팬(23)은 인버터에 의하여 조정가능한 분사 성능을 지니고 있다. 결과적으로 연속적인 냉각 구역 또는 방(5)들의 냉각 성능은 개별적으로 조절될 수 있다.
냉각 공기 흐름 방 또는 그에 대응되는 냉각실(5)의 칸막이가 구비된 중간 층(26)의 바닥면에는 유리 온도를 측정하고 냉각 공기의 배출 팬(23)의 작동을 개별적으로 조절하기 위한 열측정 요소(5t)가 제공된다. 냉각실(5)에서 유리는 통상적으로 450℃에서 500℃까지의 온도 범위까지 냉각된다.
냉각실(5)의 아랫 방향으로, 주형 운반대(9)는 도 2에 화살표 A에 의해 지시되는 바와 같이 단일 통로에서 논스톱으로 방(6)들을 지나면서 다수 개의 예가열실(3)의 아래로 진행한다. 이 통로를 거치면서 강제 대류에 의하여 냉각이 강화되는 방(7)들에 이르기 전까지는 약한 자연 냉각이 일어날 것이다.
냉각된 유리 패널들은 방(8b)에서 옆으로 내려진다. 이를 위하여 방(8b)에는 그 원통(25b)이 연결 잭(25a)에 의해 지지되고 있는 승강기가 제공되는데, 승강기는 주형으로부터 버팀목(25c)위로 유리 패널을 들어올린다. 그러므로, 유리 패널은 도면에는 도시되지 않았으나 측면으로 움직이는 크래들에 의해 버팀목(25c)의 꼭대기로부터 집어질 수 있다.
한 쌍의 유리 패널이 최종 중력 굽힘실(4a)에서 일찍이 원하는 형(간단한 굽힘 형)으로 구부러지면, 직접 프레스 굽힘실(4b)을 통과하여 승강실(4c)로 진행한다. 필요한 경우(더 복잡한 굽힘 형), 프레스 굽힘 공정은 프레스 주형(22)와 함께 방(4b)에서 수행되고, 이후 운반대(9)를 승강실(4c)로 진행시키는데, 여기에서 운반대(9)는 상부 트랙(1)로부터 하부 트랙(21)로 승강 메커니즘에 의하여 하강된다. 이 지점에서, 한 쌍의 유리 패널의 냉각은 방사 가열 저항(19c)에 의해 여전히 억제되는데, 이것은 첫번째 냉각실(5)에서 제어되는 냉각의 개시를 가능하게 하기 위함이다.
열측정 요소(Tc1및 Tc2)의 바람직한 위치는 공기 채널(13a,13b)내에 있다. 본 발명은 다음과 같은 잇점을 제공한다.
- 대류에 기초한 예가열은 천정 유리와 바닥 유리(내부와 외부 유리)를 위한 일정 한 예가열을 제공한다. 주형은 유리와 함께 가열된다.
- 하부 트랙(21)에 없는 유리나 하부 트랙상의 더 냉각된 유리는 상부 트랙(1)에서 가열된 유리에 영향을 미치지 않는다.
- 하부 트랙(21)에서 방출된 열은 상부 트랙(1)에 존재하는 공기 순환에 있어서 원하는 대로 이용될 수 있다.
- 천정 유리와 바닥 유리에 적용되는 공기의 온도는 열측정 요소(Tc1, Tc2)에 의해서 뿐만 아니라 채널 시스템에 존재하는 저항(15,16)들에 의해서도 개별적으로 제어될 수 있다.
- 대류에 기초한 예가열은 채색된 또는 코팅된 바람막이 유리에 개선된 열 전달을 제공한다.
- 대류에 기초한 예가열은 유리를 가열하는 데 요구되는 전력을 줄여준다.
본 발명의 방법은 고용량 터널 가열로(tunnel furnace)에서 뿐만 아니라 뒷 유리창용 예가열로에도 적용될 수 있다. 이러한 가열로 유형에서는, 하부 트랙에서 방출된 열을 이용하는 것은 가능하지 않다.

Claims (7)

  1. 굽힘 주형(12)에 유리 패널을 지지하는 단계;
    운반대(9)상의 굽힘 주형뿐만 아니라 유리 패널을 하나의 예가열실로부터 다른 예가열실로 이송하고 연속적인 예가열실(2,3)에서 유리 온도를 거의 굽힘 온도까지 올리는 단계;
    굽힘 주형과 유리 패널을 유리 패널을 구부리는 굽힘실(4a,4b)로 이송하는 단계; 및
    구부러진 유리 패널을 냉각하는 단계를 구비하며, 예가열실(3)에서 유리 패널의 천정면과 바닥면에 적용되는 고온의 에어 분사에 의해 유리가 가열되며, 고온의 에어 분사에 사용되는 공기는 가열 저항들(15,16)이 제공되어 있는 가열 요소를 통과하여 순환하며, 그에 의하여 상기 공기는 희망 온도까지 가열되는 것을 특징으로 하는 유리 패널 굽힘 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    유리 패널의 천정면에 분사될 공기는 제1 가열 요소(15)를 통과하여 순환하며, 바닥면에 분사될 공기는 제2 가열 요소(16)를 통과하여 순환하며, 제1 및 제2 가열 요소들은 그 출력을 개별적으로 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 유리 패널 굽힘 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    유리 패널의 천정면과 바닥면에 분사될 공기의 온도(Tc1,Tc2)는 분리되어 측정되며, 가열 요소들(15,16)은 측정된 결과에 기초하여 그 출력을 조절되는 것을 특징으로 하는 유리 패널 굽힘 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 패널들은 예가열실(2) 아래의 냉각실(5)에서 냉각되도록 허용되며, 주형 운반대(9)는 고온의 공기 분사가 구비된 두 개 이상의 예가열실(3)하에서 그것을 지나 정지없이 이송되는 것을 특징으로 하는 유리 패널 굽힘 방법.
  5. 다수의 굽힘 주형(12), 끝 벽(11)이 연속적인 예가열실(2,3)을 위한 가열로를 구획화시키는 주형 이송 운반대(9);
    굽힘실(4a,4b); 및
    바람직하게는 예가열실(2,3)과 가능한 예굽힘실(4a) 아래의 냉각실(5,6,7);을 구비하며, 예가열실(3)은 공기 순환 채널(13,13a,13b), 그 안에 있는 가열 요소(15,16)및 팬(14)들과 연관되어 있으며, 팬(14)은 예가열실(3)로부터 흡입된 공기를 가열 요소(15,16)들을 통하여 순환시키고 예가열실(3)내의 유리 패널의 반대면에 가열된 공기를 분사하기 위한 것을 특징으로 하는 유리 패널 굽힘용 가열로.
  6. 제 5항에 있어서,
    가열 공기를 유리 패널의 천정면과 바닥면에 적용시키는 채널 시스템(12,13)들에는 가열 저항(15,16)들이 구비된 개별적으로 조정될 수 있는 가열 요소들이 제공됨으로써, 유리 패널의 천정면과 바닥면에 적용된 가열 공기의 온도는 개별적으로 조정되는 것을 특징으로 하는 유리 패널 굽힘용 가열로.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    공기 순환 채널(12,13)들은 예가열실(2)내의 유리 패널의 반대 면에 위치되며, 오리피스나 노즐이 제공되는데, 오리피스나 노즐은 유리 패널의 전체 면적에 걸쳐 실질적으로 일정한 방식으로 고온의 공기 제트를 배분하며 고온의 공기 제트를 유리 패널의 천정 면과 바닥 면에 대항하는 방향으로 향하게 하는 것을 특징으로 하는 유리 패널 굽힘용 가열로.
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