WO2019015835A1 - Blaskasten zum thermischen vorspannen von glasscheiben - Google Patents

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WO2019015835A1
WO2019015835A1 PCT/EP2018/063877 EP2018063877W WO2019015835A1 WO 2019015835 A1 WO2019015835 A1 WO 2019015835A1 EP 2018063877 W EP2018063877 W EP 2018063877W WO 2019015835 A1 WO2019015835 A1 WO 2019015835A1
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blow box
nozzle
glass
blow
closure element
Prior art date
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PCT/EP2018/063877
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French (fr)
Inventor
Peter Schillings
Achim ZEICHNER
Luigi MAZZEO
Lutz GEHNEN
Bernd Schneider
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
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Publication date
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Priority to CA3070116A priority patent/CA3070116A1/en
Priority to RU2020102016A priority patent/RU2735597C1/ru
Priority to US16/608,010 priority patent/US20210101822A1/en
Priority to BR112019022414A priority patent/BR112019022414A2/pt
Priority to JP2020502714A priority patent/JP6955082B2/ja
Priority to EP18726164.9A priority patent/EP3655367A1/de
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    • C03B27/0404—Nozzles, blow heads, blowing units or their arrangements, specially adapted for flat or bent glass sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J1/00—Windows; Windscreens; Accessories therefor
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B35/14—Transporting hot glass sheets or ribbons, e.g. by heat-resistant conveyor belts or bands
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B23/02—Re-forming glass sheets
    • C03B23/023—Re-forming glass sheets by bending

Definitions

  • the invention relates to a blow box and a device containing this for the thermal tempering of glass panes, as well as a biasing method performed therewith.
  • thermal tempering or annealing The thermal curing of glass has long been known. It is often referred to as thermal tempering or annealing.
  • thermal tempering or annealing By way of example, reference may be had to the patent documents GB 505188 A, DE 710690 A, DE 808880 B, DE 1056333 A from the 1930s to the 1950s.
  • a heated to just below softening temperature glass is thereby acted upon by an air flow, which leads to a rapid cooling (quenching) of the glass.
  • a characteristic stress profile is formed in the glass pane, wherein compressive stresses predominate on the surfaces and tensile stresses in the core of the glass pane. This has an influence on the mechanical properties of the glass pane in two ways.
  • the breakage stability of the disc is increased and it can withstand higher loads than an uncured disc.
  • a glass break after penetration of the central tensile stress zone (such as damage by a sharp stone or intentional destruction with a sharp emergency hammer) is not in the form of large sharp-edged shards, but in the form of small, blunt fragments, reducing the risk of injury is significantly reduced.
  • thermally toughened glass panes are used as so-called single-pane safety glass in the vehicle area, in particular as rear windows and side windows.
  • the discs are typically bent. The bending and tempering takes place in combination: the disk is softened by heating, brought into the desired curved shape and then acted upon by the cooling air flow, wherein the bias voltage is generated.
  • so-called blow boxes quench box, quench head
  • blow boxes which is supplied by strong fans, the air flow and split the air flow as evenly as possible on the disk surface.
  • blow boxes There are several types of blow boxes known. Relatively simple blow boxes are closed by a nozzle plate in which the nozzles, by means of which the glass sheet is exposed to air, are distributed in the manner of a two-dimensional pattern. Blow boxes of this type are known for example from GB 505188 A, US 4662926 A and EP 0002055 A1. At More complex blow boxes, the air flow is divided into different channels, each with a nozzle bar are completed. The nozzle bars have a single row of nozzles which are directed at the glass panel and which redistribute the air flow of each channel and impinge the glass sheet with the now distributed over a large area air flow. Blow boxes of this type with nozzle strips are disclosed for example in DE 3612720 C2, DE 3924402 C1 and WO 2016054482 A1.
  • the blow boxes together with nozzles can remain stationary while the glass panes to be prestressed successively into the intermediate space between the blow boxes and again out of the intermediate space to get promoted.
  • blow boxes are known which are connected with their nozzles via connecting elements of variable length.
  • the positioning of the nozzles can be adjusted, so that disk types of different shape, that is, in particular different dimension and different bending, can be biased with the same device.
  • the positioning of the nozzles is then initially set to the type of disc to be pretensioned.
  • Blow boxes of this type are known, for example, from EP0421784A1, US4314836A, US4142882 and DE1056333B1.
  • the transport of the glass sheets can be carried horizontally on rolls, as in EP0421784A1, suspended vertically on a pair of pliers, as in US4142882 and DE1056333B1, or lying horizontally on a frame mold, as in US4314836A.
  • the nozzle exit surface has a curvature which is adapted to that of the glass pane, so that all nozzle openings have substantially the same distance to the disk surface.
  • the blow boxes In order to retract the curved disk between the complementary bent blow boxes, the blow boxes must be in a relatively widely spaced state. In this state, the blow boxes would then be at least locally too far from the disk surface, which would reduce the biasing efficiency too much.
  • the nozzle openings must be located as close as possible to the disk surface in order to achieve optimum pretensioning efficiency.
  • the bent glass sheet is therefore typically driven between an upper and a lower blow box, which then approximates the blow boxes to each other and to the disk surfaces for biasing. It is crucial that the approach takes place as quickly as possible so that the glass does not cool significantly before pre-stressing. After tempering, the blow boxes are removed again to move the glass sheet out of the gap.
  • the overall device with the two blow boxes is often referred to as a bias station.
  • the constant movement of the heavy blow boxes means a high load on the pretensioning device, which requires complex movement mechanisms and is energy-consuming.
  • each blow box is only suitable for a specific type of pane, on whose geometric shape (size and curvature) the nozzle plates or the nozzle strips are tuned. If another disc type is to be preloaded, the replacement of the complete blow boxes is necessary, which is time-consuming and labor-intensive.
  • the present invention has for its object to provide a blow box for the thermal toughening glass sheets, which is more flexible, the cost of converting the biasing device between different types of disc significantly reduced and relies on less complex mechanical movement mechanisms. The object is achieved by a blow box according to independent claim 1. Preferred embodiments are evident from the dependent claims.
  • the blow box according to the invention serves to act on the surface of a glass sheet for thermal toughening.
  • the blow box is a device having an internal cavity and a gas supply line which is connected to the cavity and via which a gas flow into the cavity in the interior of the blow box can be initiated.
  • the gas flow is typically generated by means of one or more fans in series.
  • the gas supply line can be closed, for example, by means of a slide or a flap, so that the gas flow into the inner cavity can be interrupted without switching off the fans themselves.
  • the blow box according to the invention comprises a stationary part which has a cavity and a gas supply line connected to the cavity.
  • the cavity is surrounded by a cover, with which the gas supply line is connected and which has at least one outlet opening.
  • the blow box also comprises at least one movable closure element which is provided to close the at least one outlet opening and which is equipped with a plurality of nozzles.
  • the nozzles are connected to the cavity or connected to the cavity so that gas can flow from the cavity through the nozzles to impart air flow to the surface of a glass sheet.
  • the blow box thus divides the gas flow from the gas supply line with a comparatively small cross section over the nozzles to a large effective area.
  • the nozzle orifices are discrete exit points of gas, but present in large numbers and evenly distributed so that all areas of the surface are cooled substantially simultaneously and uniformly to provide the disk with a homogeneous bias.
  • the nozzles are bores or ducts that extend through the entire closure element.
  • Each nozzle has an inlet opening (nozzle inlet) through which the gas stream enters the nozzle and an opposite outlet opening (nozzle opening) through which the gas stream exits the nozzle (and the entire blow box).
  • the surface of the closure element with the inlet openings facing the cavity of the blow box and that surface facing away with the nozzle openings thereof and facing the intended use of the glass.
  • the nozzles may advantageously have a section adjoining the inlet opening and tapering in the direction of the outlet opening in order to guide the air efficiently and fluidically into the respective nozzle.
  • the closure element is not rigidly connected to the stationary part of the blow box. Instead, the closure element is movable relative to the stationary part, away from the stationary part and vice versa towards the stationary part.
  • the distance between the closure element and the stationary part is thus variable. If the nozzle openings are to be approximated to a glass pane for pretensioning, it is no longer necessary to move the entire blow box. Instead, the stationary part can remain stationary and only the closure element is approximated to the glass pane, in which its distance from the stationary part is increased. After biasing, the closure member is removed from the glass sheet again by reducing its distance from the stationary part, and the glass sheet can be moved out of the space between the blow boxes.
  • the closure element is connected to the stationary part via a connection element which has a variable length. The connecting element can thus adapt to the respectively set distance between the closure element and the stationary part.
  • closure elements are used, which are adapted to the contour of the glass pane to ensure over the entire wafer surface, the substantially same small distance between the glass pane and nozzles.
  • the closure element is connected directly to the other blow box with the cavity. Therefore, the contour of the outlet opening of the cavity must be exactly adapted to the contour of the closure element.
  • the entire blow box is only suitable for a specific type of pane. If the production line is to be changed to another type of disc with a different curvature, the entire blow boxes must be replaced.
  • the present invention allows a more flexible use of the blow boxes. Since the closure element is not connected directly to the stationary part of the blow box, but via the connecting element of variable length, it is no longer necessary in the blow box according to the invention that the contour of the outlet opening of the cavity is precisely adapted to the contour of the closure element. this makes possible it to equip the same stationary part of the blow box with different closure elements. If the disc type to be pretensioned is to be changed, it is therefore no longer necessary to exchange the complete blow box. Instead, only the closure element must be changed. As a result, the tool costs and the necessary storage space are significantly reduced because only one set of closure elements must be manufactured and stored for each type of disc instead of a complete Blaskastens. In addition, the effort during conversion is reduced.
  • the biasing device is also simplified and more energy efficient, because the movement of the relatively light closure element is less complicated by machine than the movement of the heavy blow boxes, so that mechanically less strong control elements are necessary.
  • the relative arrangement of the entirety of all nozzles to each other is preferably constant and not changeable.
  • the spanned by the totality of all nozzle openings surface is thus fixed and does not change during the movement of the at least one closure element.
  • the closure element or the entirety of all closure elements is adapted to apply the glass pane through the entirety of all nozzles simultaneously with the cooling gas flow.
  • the invention is applicable to various types of blow boxes.
  • the closure element is a nozzle plate.
  • the blow box has only a single closure element.
  • the nozzle plate is an element, typically a plate, which comprises the entirety of the nozzles of the blow box.
  • the nozzles are formed as holes or passages through the plate.
  • the nozzles are arranged in the manner of a two-dimensional pattern in the plate, for example in a plurality of rows and a plurality of columns.
  • the single nozzle plate is connected to the stationary part of the blow box by means of a single variable length connector to complete the cavity.
  • This type of blow box is relatively simple and therefore inexpensive to manufacture.
  • the nozzle plate can be smooth or corrugated, with the nozzles preferably being arranged on the corrugation peaks in the corrugated configuration.
  • the troughs then provide drainage channels for the emanated gas.
  • nozzle strips are used as closure elements, as is customary in more complex blow boxes, with which achieves a higher biasing efficiency can be.
  • the gas supply line typically opposite, a plurality of channels connected, in which the gas stream is divided during operation.
  • the channels may also be referred to as nozzle lands, fins or ribs.
  • the channels are typically of elongated, substantially rectangular cross-section, the longer dimension being substantially equal to the width of the cavity and the shorter dimension being in the range of 8 cm to 15 cm.
  • the channels are arranged parallel to each other.
  • the number of channels is typically from 10 to 50.
  • the channels are typically formed by sheets.
  • the cavity is preferably formed wedge-like.
  • the boundary of the cavity adjacent to the channels can be described as two side surfaces which converge at an acute angle.
  • the channels are typically perpendicular to the connecting line of said side surfaces. Consequently, the length of a channel is not constant, but increases from the center to the sides, so that the channel's entrance port connected to the cavity is wedge-shaped and spans the exit port into a smooth, typically curved surface.
  • the exit openings of all channels typically form in common smooth, curved surface.
  • Each channel is closed at its end opposite the cavity with a nozzle bar.
  • this compound is not rigid according to the invention. Instead, each nozzle bar is connected to its associated channel (that is, the channel to which it is connected and terminates) via a connector having a variable length.
  • the connecting element can thus adapt to the respectively set distance between nozzle bar and channel.
  • Each channel is thus assigned its own connection element and a nozzle bar.
  • the nozzle bar has a plurality of passages, which are referred to as nozzles. Through the nozzles of the nozzle bar, the gas flow of the channel is divided again.
  • the nozzle bar preferably has a single row of nozzle openings which are arranged substantially along a line. The row of nozzle openings preferably extends over at least 80% of the length of the nozzle bar. All nozzle strips of a blow box are preferably rigidly connected to each other, so that they are movable together. The connection can be achieved for example via one or more cross braces or by a circumferential frame-like bracket. By the means for moving the closure element, the entirety of the nozzle strips is then moved simultaneously, wherein the required relative arrangement of the nozzle strips is fixed and fixed by the cross braces or the holder.
  • the at least one connecting element of variable length can be attached directly or indirectly to the associated closure element.
  • a further element is arranged between the actual closure element, that is to say in particular the nozzle plate or nozzle strip, and the connection element, for example a gas channel or fastening element for the closure element.
  • the connecting element is then attached to the further element, which in turn is connected to the closure element.
  • the fastening element can be for example a fastening rail into which the closure element is inserted,
  • the closure element preferably contains aluminum or steel and is preferably made of the said materials. These materials are easy to work with and provide advantageous stability in long-term use.
  • the closure element may also contain or be made of a plastic, which is preferably stable up to a temperature of about 250 ° C. The plastic must have the necessary temperature stability for the purpose, the outflowing gas has temperatures of over 200 ° C. Suitable plastics are, for example, ethylene-propylene copolymer (EPM), polyimide or polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • the nozzle openings preferably have a diameter of 4 mm to 15 mm, more preferably of 5 mm to 10 mm, most preferably of 6 mm to 8 mm, for example 6 mm or 8 mm.
  • the distance between adjacent nozzle openings is preferably from 10 mm to 50 mm, particularly preferably from 20 mm to 40 mm, for example 30 mm. This achieves good pretensioning results. By far the distance between the respective centers of the nozzle openings is referred to here.
  • the length and width of the closure element depends on the design of the blow box.
  • Typical values for the length of a nozzle bar are from 70 cm to 150 cm and for the width / depth (measured perpendicular to the length in the plane of the nozzle openings) of 8 mm to 15 mm, preferably 10 mm up to 12 mm.
  • Typical values for the length of a nozzle plate are also from 70 cm to 150 cm and for the width from 20 cm to 150 cm.
  • the blow box is also provided with means for moving the closure element or the closure elements to change the distance of the at least one closure element to the stationary part.
  • cylinders can be used, which are driven by servomotors, such as servomotors, which have the advantage that they can be moved very quickly and accurately.
  • pneumatically or hydraulically driven cylinders it is also possible, for example, to use pneumatically or hydraulically driven cylinders.
  • the outlet opening of the stationary part of a blow box is typically rectangular in plan view, in particular rectangular or trapezoidal, so that preferably four drive cylinders are used, one of which is arranged at a corner of the blow box.
  • other geometries of the outlet opening are also conceivable, for example round or oval outlet cross sections.
  • the means for moving the closure element are particularly suitable for changing the distance between the closure element or the entirety of all closure elements to the stationary part, without changing the relative arrangement of the nozzles to each other.
  • the area spanned by the entirety of the nozzle openings of a blow box surface which is preferably adapted to the shape of the glass pane to be pretensioned, thus remains constant during the movement of the closure element.
  • the said surface is in a particularly advantageous embodiment three-dimensional, ie curved along both spatial directions. This can also be called a spherical curvature.
  • the means for moving the closure element are particularly suitable and intended to approximate the at least one closure element to each glass pane to be pretensioned and to remove it again from the glass pane following the pretensioning, preferably to bring the closure element closer to the next glass pane to be pretensioned.
  • the movement of the closure element or the entirety of all closure elements preferably takes place simultaneously.
  • the connecting element of variable length is in a preferred embodiment, a bellows. In order not to significantly attenuate the gas flow, the bellows should be made of a material as low as possible gas permeability. Suitable materials include canvas, leather or steel, which is spring-like or formed as a fabric.
  • the thickness of the material of the bellows is preferably from 0.2 mm to 5 mm, more preferably from 0.5 mm to 3 mm, which on the one hand sufficient stability and mechanical durability and good gas tightness is ensured and on the other hand, an advantageous flexibility and deformability.
  • a single bellows is used, which is fastened on the one hand in the peripheral side edge of the nozzle plate or on a further element located between connecting element and nozzle plate and on the other hand in the region of the outlet opening of the cover which surrounds the cavity of the stationary part.
  • a separate bellows is used for each nozzle bar, which is fastened on the one hand in the region of the peripheral side edge of the nozzle bar or on a further element located between connecting element and nozzle bar and on the other hand in the region of the outlet opening of the associated channel boundary.
  • the connecting element is designed as a rigid tube and the connecting element and the stationary part of the blow box are telescopically guided into one another and displaceable to each other to make the distance between the closure element and the stationary part changeable.
  • the tube typically has a quadrangular cross-section, corresponding to the shape of the nozzle plate or nozzle bar.
  • the tube is typically formed from a sheet of metal, such as steel or aluminum, and preferably has a wall thickness of 0.5 mm to 3 mm.
  • a single tube is used, which is directly or indirectly connected on the one hand to the region of the peripheral side edge of the nozzle plate.
  • the tube is inserted into the cover surrounding the cavity of the stationary part so as to protrude into the cover and the cavity, or alternatively plugged onto the cover so that the cover protrudes into the tube.
  • a separate tube is used for each nozzle bar, which is plugged into the associated channel output, so that it projects into the channel, or alternatively plugged onto the associated channel output, so that the channel boundary protrudes into the tube.
  • the variant in which the cover of the stationary part or the Channel boundaries protrude into the tube or tubes, may be preferred because the flow cross-section for the gas flow at the transition from stationary part to the connecting element in this case expands, resulting in lower flow losses.
  • the tube and the associated stationary part should be arranged as flush as possible with the smallest possible distance from each other so as not to cause a significant pressure drop of the gas flow.
  • a bellows can be used, which surrounds the telescopic construction.
  • the bellows is then not used in this case as a connecting element of variable length, but serves to protect the telescopic construction from dirt or moisture.
  • the invention also includes an apparatus for thermally tempering glass sheets.
  • the device comprises a first blow box according to the invention and a second blow box according to the invention, which are arranged opposite one another, so that their closure elements and their nozzles face each other.
  • the blow boxes are spaced apart so that a glass sheet can be placed between them.
  • the nozzles of the first blow box substantially downwardly and the nozzles of the second blow box (lower blow box) substantially upwards.
  • a glass pane can advantageously be moved horizontally between the blow boxes.
  • the nozzles are aligned approximately perpendicular to the glass surface.
  • the apparatus further comprises means for moving a glass sheet adapted to move a glass sheet into the space between the two blow boxes and out of said space again.
  • the means for moving the glass also comprise a frame shape, on which the glass is mounted during transport.
  • the frame shape has a circumferential, frame-like bearing surface on which the side edge of the glass sheet rests, while the main part of the disk surface.
  • the blow boxes themselves, ie their stationary parts, according to the invention are not intended to be moved during the biasing.
  • the device may nevertheless comprise means for changing the distance between the first and second blow boxes. For example, servo motors, so that they can be moved away from each other. The distance between the blow boxes can then be increased, for example, for maintenance purposes or for retrofitting the closure element.
  • the device is particularly suitable and intended to approach the closure elements to each vorzuspannende glass, which is arranged in the space between the blow boxes, and to remove the closure elements after the biasing again from the glass pane (that is, the distance of the closure elements to the glass to zoom in) to move the glass back out of the space between the blow boxes.
  • the movement of the closure element or the entirety of all closure elements of a blow box preferably takes place simultaneously.
  • the device is particularly suitable and provided to apply the glass sheet through the entirety of all nozzles of the blow boxes simultaneously with the cooling gas stream.
  • the relative arrangement of the nozzle openings of the blow boxes is preferably adapted to the shape of the disc to be pretensioned.
  • the nozzle openings of a blow box thereby span a convexly curved surface and the nozzle openings of the opposite blow box a concave curved surface. These surfaces preferably remain constant during the movement of the closure elements, so the relative arrangements of the nozzles of a blow box to one another does not change.
  • the entirety of all the nozzles of a blow box is moved simultaneously on the glass to or from the glass pane, without changing their relative arrangement to each other.
  • the relative arrangement of the nozzles of a blow box to each other and the surface spanned by their nozzle openings is thus identical in the further spaced from the glass pane state (in which the glass is retracted or extended) and in the approximate state (in which the actual biasing occurs).
  • the strength of the curvature also depends on the shape of the disk.
  • the convex blow box faces the concave surface of the disc and the concave blow box faces the convex surface.
  • the nozzle opening can be positioned closer to the glass surface, which increases the biasing efficiency. Since the discs are usually transported with upwardly facing concave surface to the biasing station, the upper blow box is preferably convex and the lower concave configured.
  • the distance of the nozzle exits to the glass surface can be set exactly to a desired value by the means for moving the at least one closure element.
  • the device is preferably suitable and provided for biasing curved glass panes three-dimensionally (ie along both spatial directions). Such glass sheet can also be referred to as spherically bent, in contrast to cylindrically curved glass sheets, which are bent only along a spatial direction.
  • the invention also includes an arrangement for thermally tempering glass panes, comprising the device according to the invention and a glass pane arranged between the two blow boxes.
  • the invention also includes a method for thermally tempering a glass sheet, wherein
  • a heated glass pane which has two main surfaces and a peripheral side edge, is arranged flat between a first blow box according to the invention and a second blow box according to the invention, so that the two main surfaces can be acted upon by a gas stream,
  • (C) are then applied to the two main surfaces of the glass sheet by means of the two blow boxes with a gas stream, so that the glass sheet is cooled.
  • the closure elements of the two blow boxes are removed from the glass pane again. Subsequently, the glass sheet is moved out of the space between the glass sheets.
  • the method is not a continuous process in which the glass sheets are continuously moved through the space between the blow boxes without staying there. Instead, the glass sheet is placed in the space, remains there during the pretensioning and is then moved out of the gap again. Then the next glass pane can be placed between the blow boxes.
  • the movement of the closure elements toward the glass pane and then back away from the glass pane takes place separately for each individual glass pane.
  • the movement of the closure element or the entirety of all closure elements of a blow box preferably takes place simultaneously.
  • the glass sheet is acted upon by the entirety of all nozzles of the blow boxes simultaneously with the cooling gas stream.
  • the glass pane is typically oscillated back and forth, so that the air flow emerging from a nozzle is not always applied to the same location of the glass pane, but a more homogeneous distribution of the cooling effect over the wafer surface is achieved.
  • step (b) only the shutter elements of the blow boxes are moved, while the stationary parts of the blow boxes remain stationary and stationary.
  • the glass sheet is preferably transported on rollers, rails or a treadmill between the blow boxes.
  • the glass sheet is arranged on a mold with a frame-like support surface (frame shape).
  • the impingement of the disk surfaces with the gas stream takes place by introducing a stream of gas into the inner cavity of each blow box, dividing it there and passing it evenly distributed over the nozzle openings onto the disk surfaces.
  • the gas used to cool the glass is preferably air.
  • the air may be actively cooled to increase the biasing efficiency within the biasing device.
  • air is used which is not specially tempered by active measures.
  • the disk surfaces are preferably applied to the gas stream over a period of 1 s to 10 s.
  • the vorzuspannende glass is in a preferred embodiment of soda-lime glass, as is customary for windowpanes.
  • the glass pane can also contain or consist of other types of glass, such as borosilicate glass or quartz glass.
  • the thickness of the glass sheet is typically from 1 mm to 10 mm, preferably 2 mm to 5 mm.
  • the glass sheet is preferably bent three-dimensionally, as is customary for vehicle windows.
  • a three-dimensional bend is conventionally understood to mean a bend along two (mutually orthogonal) spatial directions, ie a bend along the height dimension of the glass pane and a bend along the width dimension of the glass pane. Bent, prestressed discs are common in the vehicle sector in particular.
  • the glass pane to be pretensioned according to the invention is therefore preferred as Window of a vehicle, particularly preferably a motor vehicle and in particular a passenger car provided.
  • the closure elements are adapted to the disc shape, so that each nozzle of a blow box preferably has substantially the same distance to the disc surface.
  • the relative arrangement of the nozzles to each other does not change, but the entirety of all the nozzles of a blow box is moved simultaneously on the glass to or from the glass sheet away.
  • the area spanned by the totality of all the nozzle openings, which preferably corresponds substantially to the shape of the disk surface, thus remains constant during the movement of the closure elements and is moved overall toward the glass pane and away from the glass pane.
  • the method according to the invention follows directly on to a bending process in which the glass pane which is planned in the initial state is bent.
  • the glass sheet is heated to softening temperature.
  • the tempering process follows the bending process before the glass sheet has cooled significantly. Thus, the glass pane for tempering does not need to be heated again.
  • the invention also includes the use of a prestressed with the inventive method glass in locomotion means for traffic on land, in the air or on water, preferably as a window in rail vehicles or motor vehicles, especially as a rear window, side window or roof glass of passenger cars.
  • the drawing is a schematic representation and not to scale.
  • the drawing does not limit the invention in any way.
  • the number of nozzles and channels of the blow boxes are not shown true to reality, but are merely illustrative of the principle.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of the blow box according to the invention
  • FIG. 3 shows a cross section along the nozzle strips by a blow box according to the invention
  • FIG. 4 is a perspective view of a nozzle bar
  • Fig. 6 is a detail view of a single channel with nozzle bar and a first
  • Fig. 7 is a detail view of a single channel with nozzle bar and a second
  • Fig. 8 is a detail view of a single channel with nozzle bar in another
  • Fig. 9 is a detail view of a single channel with nozzle bar in another
  • FIG. 10 shows a cross section through two blow boxes according to the invention as part of a device according to the invention for thermal toughening
  • FIG. 1 1 shows a cross section through a device according to the invention during a
  • FIG. 12 is a perspective view of another embodiment of the blow box according to the invention.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an embodiment of the blow box 1 according to the invention for the thermal tempering of glass panes.
  • the blow box 1 has a inner cavity, from which channels 4 extend.
  • the outlet opening of each channel 4 is connected via a connecting element 6 of variable length with a nozzle bar 5, which acts as a closure element and the channel 4 closes.
  • the connecting element 6 are made as tubes from a steel sheet with a material thickness of, for example, 1, 5 mm.
  • Each connecting element 6 is connected telescopically with the associated channel 4: connecting element 6 and the boundary of the channel 4 are thus guided into one another and displaceable relative to one another.
  • the nozzle strips 5 are rigidly connected to one another by means of cross braces 8 and movable together to change the distance between the nozzle strips 5 and the channels 4, the connecting elements 6 of variable length ensuring that the gas flow from the blow box 1 is maintained.
  • the blow box 1 has means 7 for moving the nozzle strips 5.
  • These are realized in the form of four servomotors, which are each arranged at a corner of the blow box 1 and drive cylinders which are connected to a nozzle bar 5 or the cross-brace 8. Movement of the cylinders shifts the entirety of the nozzle strips 5 away from or towards the blow box 1.
  • the nozzle strips 5 are shown for simplicity and clarity for clarity.
  • curved nozzle strips 5 are used in reality, wherein the curved surface, which is spanned by the nozzle openings, the contour of the glass sheet is adjusted.
  • the nozzle bars 5 can be approximated by the servomotors and displaceable cylinders of the glass pane surface, the stationary part of the blow box 1 remaining stationary.
  • To move the relatively light nozzle strips 5 much lower power servomotors are necessary than for movement of the entire blow box 1, as is common in conventional devices. The blow box is therefore cheaper.
  • the stationary part of the blow box 1 can be used as a universal tool, wherein when converting to a different type of disc only the nozzle strips 5 must be replaced with the connecting elements 6. It is not necessary to produce and store a separate blow box for each type of disc and re-assemble each time it is converted. Again, this is advantageous in terms of the cost and flexibility of the pretensioner.
  • Figure 2 and Figure 3 show cross-sections through a blow box 1 according to the invention similar to that of Figure 1, wherein the sectional surface in Figure 2 is perpendicular to the channels 4 and in Figure 3 along the channels 4.
  • the blow box 1 is of the type, as described for example in DE 3924402 C1 or WO 2016054482 A1.
  • the blow box 1 has an inner cavity 2, to which via a gas feed line 3, an air flow is fed, which is shown in the figures by a gray arrow.
  • the air flow is generated for example by two fans, not shown, connected in series, which are connected via the gas supply line 3 with the blow box 1.
  • a shutter 12 the air flow can be interrupted without having to turn off the fans.
  • the channels 4 are formed in the manner of a hollow rib, which in one dimension is substantially as long as the cavity 2 and in the dimension perpendicular thereto have a significantly narrow width, for example about 11 mm.
  • the channels 4 with their elongated cross section are arranged parallel to each other.
  • the illustrated number of channels 4 is not representative and is merely illustrative of the principle of operation.
  • the cavity 2 is wedge-shaped - along a first dimension, the depth of the cavity 2 in the center of the blow box is greatest and decreases in both directions to the outside. In the second, vertical dimension, the depth remains constant at a given position of the first dimension.
  • the channels 4 are connected to the wedge-shaped cavity 2 along said first dimension. They therefore have a depth profile complementary to the wedge shape of the cavity 2, with the depth in the middle of the channel 4 being lowest and increasing outwards, so that the air outlet of each channel 14 forms into a smooth, plane or curved surface.
  • Figure 2 and Figure 3 show two cross-sections with an angle of 90 ° to each other.
  • Figure 2 shows the cross section along said second dimension of the blow box 1 transverse to the orientation of the channels 4, so that the individual channels 4 can be seen in section.
  • the depth of the cavity 2 is constant.
  • Figure 3 shows the cross section along said first dimension of the blow box 1 along the orientation of the channels 4.
  • the wedge-like depth profile of the cavity 2 can be seen, while in the cutting plane only a single channel 4 is located, the depth profile is also visible.
  • Each channel 4 is closed at its end opposite the cavity 2 with a nozzle bar 5.
  • the nozzle bars 5 are half straight for simplicity, although they are bent in reality.
  • the air flow is every Channel 4 again divided into further streams, which are each passed through a nozzle 9.
  • the nozzle strips 5 are connected via connecting elements 6 of variable length with the channels.
  • the connecting elements 6 are formed as tubes made of sheet steel, which are connected telescopically with the channels.
  • Figure 4 and Figure 5 each show a detail of an embodiment of the nozzle bar 5 according to the invention for a blow box 1 for the thermal tempering of glass panes, again here for the sake of simplicity just shown instead of bent.
  • the nozzle bar 5 is made of aluminum, which can be processed well and has an advantageously low weight.
  • the nozzle bar has, for example, a width of 1 1 mm, wherein the dimensions are adapted to complete the gas channels 4 of an associated blow box 1.
  • the nozzle strip 5 according to the invention is formed with a series of nozzles 9. Each nozzle 9 is a passage (bore) between two opposite side surfaces of the nozzle bar 5.
  • the nozzles 9 are designed to direct a gas flow from the associated blow box 1 addition, wherein the gas stream via a nozzle inlet 10 enters the nozzle 9 and via a Nozzle opening 1 1 emerges from the nozzle 9.
  • the side surface of the nozzle bar 9 with the nozzle inlets 10 must therefore be facing the blow box 1 in installation position, while the side surface facing away from the blow box with the nozzle openings 1 1.
  • the individual nozzles 9 have a greatly widened nozzle inlet 10, which is followed by a tapered section. Thereafter, the diameter of the nozzle remains constant at 6 mm to the nozzle opening 1 1.
  • Figure 6 shows a cross section of a single channel 4 with associated nozzle bar 5, which are telescopically interconnected.
  • the connecting element 6 is designed as a tube and inserted into the channel 4, so that it is displaceable to the channel 4.
  • Figure 7 shows a cross section of a single channel 4 and an associated nozzle bar 5, which are interconnected by means of a bellows as a connecting element 6.
  • the Bellows is connected to the nozzle bar 5 on the one hand and the outlet opening of the channel 4 on the other.
  • the bellows is made of canvas with a material thickness of 0.5 mm. This sufficient gas tightness is achieved to maintain the air flow largely undisturbed.
  • the connecting element 6 is directly / directly attached to the nozzle bar 5.
  • Figure 8 shows a cross section of a single channel 4 and an associated nozzle bar 5 in a further embodiment.
  • the bellows is not mounted as a connecting element 6 directly to the nozzle bar 5.
  • a gas channel formed as sheets is arranged between the connecting element 6 and the nozzle bar 5.
  • the connecting element 6 is attached to one end of the sheets, while the opposite end of the sheets is attached to the nozzle bar.
  • the gas channel 16 is moved together with the nozzle bar.
  • Figure 9 shows a cross section of a single channel 4 and an associated nozzle bar 5 in a further embodiment.
  • the bellows is not mounted as a connecting element 6 directly to the nozzle bar 5.
  • the connecting element 6 is attached to a fastening element 17 for the nozzle bar 5.
  • the fastening element 17 is designed in the manner of a fastening rail, in which the nozzle bar is inserted.
  • the nozzle bar is equipped with a complementary rail element. This rail element may be formed integrally with the nozzle bar or, as shown, be attached as a separate element on the nozzle bar.
  • FIG. 10 shows an embodiment of the device according to the invention for the thermal tempering of glass panes.
  • the device comprises a first, upper blow box 1.1 and a second, lower blow box 1 .2, which are arranged opposite one another so that the nozzle openings 1 1 of the nozzle strips 5 are directed towards each other.
  • the device further comprises a transport system 13, with which a glass pane I to be prestressed can be transported between the blow boxes 1.1, 1 .2.
  • the glass pane I is mounted horizontally on a frame shape 14, which has a frame-like support surface, on which a peripheral edge region of the glass pane I is placed.
  • the transport system 13 consists for example of rails or a roller system on which the frame mold 14 is movably mounted.
  • the glass pane I is for example a slice of soda lime glass, which serves as a rear window for a passenger car is provided.
  • the glass sheet I has undergone a bending process, wherein it has been brought at a temperature of about 650 ° C, for example by means of gravity bending or press bending in the intended, curved shape.
  • the transport system 13 serves to transport the glass pane I in the still heated state from the bending device to the pretensioning device. There, the two main surfaces are acted upon by the blow boxes 1.1, 1.2 with an air flow in order to cool them down strongly and thus to produce a characteristic profile of tensile and compressive stresses.
  • the thermally toughened glass pane I is then suitable as a so-called single-pane safety glass for use as an automotive rear window.
  • FIG. 11 shows a device according to the invention stepwise during the prestressing process according to the invention.
  • the glass pane I to be pretensioned is bent three-dimensionally, as is customary in the field of motor vehicles.
  • the nozzles 9 of the blow boxes 1 .1, 1.2 from a more spaced-apart state, in which the glass sheet I can be moved into the gap, in a state in which the nozzle openings 1 1 as low as possible and in the Identify essentially over the disk surface constant distance to the glass surface.
  • this movement is accomplished by raising and lowering the entire blow boxes with powerful servomotors.
  • not the entire blow boxes 1 .1, 1.2 must be moved, but only the nozzle strips 5.
  • the nozzle strips 5 of the two blow boxes are widely spaced, so that there is a large gap in which the glass I can be easily retracted (Fig. 1 1 a).
  • the nozzle bars 5 are moved toward the glass pane I (FIG. 11b). All nozzle strips 5 are then arranged at a small distance from the glass surface and the glass sheet I is biased to the air flow. Subsequently, the nozzle strips 5 are again moved away from the glass pane I, so that they can be moved out of the gap. It can be clearly seen in the figure that due to the boiler-like, three-dimensional bending of the glass pane I, it would not have been possible for it to reach its final state To move nozzle strips in the intermediate space, so a movement of the nozzles is required.
  • FIG. 12 and FIG. 13 each show a detail of a blow box 1 with a simpler design, to which the invention is equally applicable.
  • the stationary part of the blow box 1 here comprises a cover, within which a cavity 2 is formed and to which a gas supply line 3 is connected. Within the stationary part there is no division of the gas flow into channels 4, but the cover has one of the gas supply line 3 opposite openings with a large cross-section.
  • a single nozzle plate 15 is used, which closes the large-area opening and which is provided with a two-dimensional pattern of nozzles 9.
  • the nozzle plate 15 is connected to the stationary part by means of a single bellows as a connecting element 6 of variable length.
  • the nozzle plate 15 is shown here also flat for the sake of simplicity, although in reality nozzle plates are used, which are adapted to the contour of the curved vehicle windows, so are also bent three-dimensionally.
  • connection element 6 is attached directly to the nozzle plate 15.
  • 15 further elements are arranged between connection element 6 and nozzle plate, for example a gas channel 16 formed from sheets or a fastening element 17 for the nozzle plate, as shown in FIGS. 8 and 9 in connection with a nozzle strip 5.
  • FIG. 14 shows an embodiment of the method according to the invention for the thermal tempering of glass panes with reference to a flow chart using a device according to FIGS. 10 and 11. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Blaskasten (1) zum thermischen Vorspannen von Glasscheiben, umfassend - einen stationären Teil mit einem Hohlraum (2a) und einer an den Hohlraum (2) angeschlossenen Gaszuleitung (3) und - mindestens ein Verschlusselement (5, 15) mit einer Mehrzahl von mit dem Hohlraum (2) verbundenen Düsen zum Beaufschlagen einer Oberfläche einer Glasscheibe (I) mit einem Luftstrom, wobei - das mindestens eine Verschlusselement (5, 15) mit dem stationären Teil mindestens über ein Verbindungselement (6) veränderlicher Länge verbunden ist und - das mindestens eine Verschlusselement (5, 15) gegenüber dem stationären Teil bewegbar ist, so dass der Abstand zwischen dem Verschlusselement und dem stationären Teil veränderlich ist, und - der Blaskasten (1) mit Mitteln (7) zum Bewegen des mindestens einen Verschlusselements (5, 15) ausgestattet ist.

Description

Blaskasten zum thermischen Vorspannen von Glasscheiben
Die Erfindung betrifft einen Blaskasten und eine diesen enthaltende Vorrichtung zum thermischen Vorspannen von Glasscheiben, sowie ein damit ausgeführtes Vorspann- verfahren.
Das thermische Härten von Glasscheiben ist seit langem bekannt. Es wird häufig auch als thermisches Vorspannen oder Tempern bezeichnet. Lediglich beispielhaft sei auf die Patentdokumente GB 505188 A, DE 710690 A, DE 808880 B, DE 1056333 A aus den 1930er bis 1950er Jahren verwiesen. Eine auf knapp unter Erweichungstemperatur erhitzte Glasscheibe wird dabei mit einem Luftstrom beaufschlagt, die zu einem raschen Abkühlen (Abschrecken) der Glasscheibe führt. Dadurch bildet sich in der Glasscheibe ein charakteristisches Spannungsprofil aus, wobei Druckspannungen an den Oberflächen und Zugspannungen im Kern der Glasscheibe vorherrschen. Dies hat auf zweierlei Weise Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der Glasscheibe. Erstens wird die Bruchstabilität der Scheibe gesteigert und sie kann höheren Belastungen widerstehen als eine ungehärtete Scheibe. Zweitens erfolgt ein Glasbruch nach Penetration der zentralen Zugspannungszone (etwa durch Beschädigung durch einen spitzen Stein oder durch absichtliches Zerstören mit einem spitzen Notfallhammer) nicht in Form großer scharfkantiger Scherben, sondern in Form kleiner, stumpfer Fragmente, wodurch die Verletzungsgefahr erheblich herabgesetzt wird.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Eigenschaften werden thermisch vorgespannte Glasscheiben als sogenanntes Einscheibensicherheitsglas im Fahrzeugbereich eingesetzt, insbesondere als Heckscheiben und Seitenscheiben. Insbesondere im Falle von Personenkraftwagen sind die Scheiben typischerweise gebogen. Das Biegen und Vorspannen erfolgt dabei kombiniert: die Scheibe wird durch Erhitzen erweicht, in die gewünschte gebogene Form gebracht und anschließend mit dem abkühlenden Luftstrom beaufschlagt, wobei die Vorspannung erzeugt wird. Hierbei kommen sogenannte Blaskästen (quench box, quench head) zum Einsatz, denen durch starke Ventilatoren der Luftstrom zugeleitet wird und die den Luftstrom möglichst gleichmäßig über die Scheibenoberfläche aufteilen.
Es sind verschiedene Arten von Blaskästen bekannt. Relativ einfache Blaskästen sind durch eine Düsenplatte abgeschlossen, in der die Düsen, mittels derer die Glasscheibe mit Luft beaufschlagt wird, in der Art eines zweidimensionalen Musters verteilt sind. Blaskästen dieser Art sind beispielsweise aus GB 505188 A, US 4662926 A und EP 0002055 A1 bekannt. Bei komplexeren Blaskästen wird der Luftstrom in verschiedene Kanäle aufgeteilt, die jeweils mit einer Düsenleiste abgeschlossen sind. Die Düsenleisten weisen eine einzelne Reihe von Düsen auf, die auf die Glasscheibe gerichtet sind und die den Luftstrom jedes Kanals erneut aufteilen und die Glasscheibe mit dem nun großflächig verteilten Luftstrom beaufschlagen. Blaskästen dieser Art mit Düsenleisten sind beispielsweise in DE 3612720 C2, DE 3924402 C1 und WO 2016054482 A1 offenbart.
Sind die vorzuspannenden Glasscheiben plan oder zylindrisch, also nur entlang einer Raumrichtung gebogen, so können die Blaskästen samt Düsen (im Hinblick auf ihren Abstand zur Glasscheibe) stationär verbleiben, während die vorzuspannenden Glasscheiben nacheinander in den Zwischenraum zwischen den Blaskästen und wieder aus dem Zwischenraum heraus befördert werden. Dabei sind auch solche Blaskästen bekannt, die mit ihren Düsen über Verbindungselemente veränderlicher Länge verbunden sind. Dadurch kann die Positionierung der Düsen eingestellt werden, so dass Scheibentypen unterschiedlicher Form, also insbesondere unterschiedlicher Abmessung und unterschiedlicher Biegung, mit derselben Vorrichtung vorgespannt werden können. Die Positionierung der Düsen wird dann anfangs auf den vorzuspannenden Scheibentyp eingestellt. Das Vorspannen der Scheibe dieses Scheibentyps erfolgt dann für die gesamte Produktionsserie mit dieser Einstellung, wobei der Abstand der Düsen von der Vorspannposition der Glasscheiben unveränderlich bleibt. Blaskästen dieser Art sind beispielsweise aus EP0421784A1 , US4314836A, US4142882 und DE1056333B1 bekannt. Der Transport der Glasscheiben kann dabei horizontal liegend auf Rollen erfolgen, wie in EP0421784A1 , vertikal an einer Zange aufgehängt, wie in US4142882 und DE1056333B1 , oder horizontal liegend auf einer Rahmenform, wie in US4314836A.
Aus US6722160B1 ist eine Vorrichtung zum Vorspannen gebogener Glasscheiben bekannt, wobei die gebogene Glasscheibe mittels Rollen durch eine Anordnung von Düsen hindurchtransportiert wird. Zu einem gegebenen Zeitpunkt wird die Glasscheibe jeweils nur von einer Untermenge aller Düsen mit einem Luftstrom beaufschlagt. Dabei wird die Positionierung derjenigen Rollen und Düsen, denen die Glasscheibe in einem bestimmten Moment zugeordnet sind, durch simultane Vertikalverschieben an die Form der Scheibe angepasst. Eine ähnliche Vorrichtung ist aus JP200418951 1A bekannt. Da die Anpassung an die Scheibenform durch eine Relativverschiebung der Rollen zueinander erreicht wird, betrifft diese Anpassung nur die Scheibenkrümmung entlang der Raumrichtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung der einzelnen Rollen. Eine Anpassung an die Scheibenkrümmung entlang der Raumrichtung parallel zur Erstreckungsrichtung der einzelnen Rollen ist nicht möglich. Dadurch ist diese Vorrichtung ebenfalls nur für zylindrisch gekrümmte Scheiben optimal einsetzbar.
Da Fahrzeugscheiben typischerweise in beide Raumrichtungen gebogen sind, also gleichsam kesselartig ausgebildet sind, ist es nicht möglich, sie zum Vorspannen zwischen zwei stationäre Blaskästen zu bewegen. Die Düsenaustrittsfläche weist nämlich eine Krümmung auf, die an diejenige der Glasscheibe angepasst ist, so dass alle Düsenöffnungen im Wesentlichen den gleichen Abstand zur Scheibenoberfläche haben. Um die gebogenen Scheibe zwischen die komplementär gebogenen Blaskästen einfahren zu können, müssen sich die Blaskästen in einem relativ weit beabstandeten Zustand befinden. In diesem Zustand hätten die Blaskästen dann zumindest lokal einen zu großen Abstand zur Scheibenoberfläche, was die Vorspanneffizienz zu stark herabsetzen würde. Die Düsenöffnungen müssen möglichst nah an der Scheibenoberfläche angeordnet sein, um eine optimale Vorspanneffizienz zu erreichen. Die gebogene Glasscheibe wird daher typischerweise zwischen einen oberen und einen unteren Blaskasten gefahren, die Blaskästen dann einander und den Scheibenoberflächen zum Vorspannen angenähert. Dabei ist entscheidend, das die Annäherung möglichst schnell erfolgt, damit das Glas nicht bereits vor dem Vorspannen signifikant abkühlt. Nach dem Vorspannen werden die Blaskästen wieder voneinander entfernt, um die Glasscheibe aus dem Zwischenraum heraus zu bewegen. Die Gesamtvorrichtung mit den beiden Blaskästen wird häufig als Vorspannstation bezeichnet.
Die ständige Bewegung der schweren Blaskästen bedeutet eine hohe Belastung der Vorspannvorrichtung, die aufwendige Bewegungsmechanismen erforderlich macht und energieaufwendig ist. Zudem ist jeder Blaskasten nur für einen bestimmten Scheibentyp geeignet, auf dessen geometrische Form (Größe und Krümmung) die Düsenplatten oder die Düsenleisten abgestimmt sind. Soll ein anderer Scheibentyp vorgespannt werden, so ist der Austausch der kompletten Blaskästen nötig, was zeit- und arbeitsaufwendig ist. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Blaskasten zum thermischen Vorspannen von Glasscheiben bereitzustellen, der flexibler einsetzbar ist, den Aufwand beim Umrüsten der Vorspannvorrichtung zwischen verschiedenen Scheibentypen deutlich reduziert und auf weniger aufwendige mechanische Bewegungsmechanismen angewiesen ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Blaskasten gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 . Bevorzugte Ausgestaltungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Der erfindungsgemäße Blaskasten dient zum Beaufschlagen der Oberfläche einer Glasscheibe zum thermischen Vorspannen. Der Blaskasten ist eine Vorrichtung mit einem inneren Hohlraum und einer Gaszuleitung, die an den Hohlraum angeschlossen ist und über die ein Gasstrom in den Hohlraum im Inneren des Blaskastens eingeleitet werden kann. Der Gasstrom wird typischerweise mittels eines Ventilators oder mehrerer in Reihe geschalteter Ventilatoren erzeugt. Bevorzugt ist die Gaszuleitung beispielsweise mittels eines Schiebers oder einer Klappe verschließbar, so dass der Gasstrom in den inneren Hohlraum unterbrochen werden kann, ohne die Ventilatoren selbst auszuschalten.
Der erfindungsgemäße Blaskasten umfasst einen stationären Teil, der einen Hohlraum aufweist und eine an den Hohlraum angeschlossenen Gaszuleitung. Der Hohlraum wird von einer Abdeckung umgeben, mit der die Gaszuleitung verbunden ist und die zumindest eine Austrittsöffnung aufweist. Der Blaskasten umfasst außerdem mindestens ein bewegliches Verschlusselement, welches dafür vorgesehen ist, die mindestens eine Austrittsöffnung zu verschließen, und das mit einer Mehrzahl von Düsen ausgestattet ist. Die Düsen sind mit dem Hohlraum verbunden oder an den Hohlraum angeschlossen, so dass Gas aus dem Hohlraum durch die Düsen strömen kann, um die Oberfläche einer Glasscheibe mit einem Luftstrom zu beaufschlagen.
Der Blaskasten teilt also den Gasstrom aus der Gaszuleitung mit vergleichsweise geringem Querschnitt über die Düsen auf eine große Wirkfläche auf. Die Düsenöffnungen stellen diskrete Gasaustrittsstellen dar, die jedoch in großer Anzahl vorliegen und gleichmäßig verteilt sind, so dass alle Bereiche der Oberfläche im Wesentlichen zeitgleich und gleichmäßig abgekühlt werden, so dass die Scheibe mit einer homogenen Vorspannung versehen wird.
Die Düsen sind Bohrungen oder Durchführungen, die sich durch das gesamte Verschlusselement erstrecken. Jede Düse weist eine Eingangsöffnung (Düseneintritt) auf, durch welche der Gasstrom in die Düse eintritt, und eine gegenüberliegende Ausgangsöffnung (Düsenöffnung), durch welche der Gasstrom aus der Düse (und dem gesamten Blaskasten) austritt. Die Oberfläche des Verschlusselements mit den Eingangsöffnungen ist der Hohlraum des Blaskastens zugewandt und diejenige Oberfläche mit den Düsenöffnungen davon abgewandt und bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Glasscheibe zugewandt. Durch die Düsenöffnungen wird die Oberfläche einer Glasscheibe bestimmungsgemäß mit einem Luftstrom beaufschlagt. Die Düsen können vorteilhafterweise einen sich an die Eingangsöffnung anschließenden und sich in Richtung zur Ausgangsöffnung verjüngenden Abschnitt aufweisen, um die Luft effizient und strömungstechnisch günstig in die jeweilige Düse zu leiten.
Erfindungsgemäß ist das Verschlusselement nicht starr mit dem stationären Teil des Blaskastens verbunden. Stattdessen ist das Verschlusselement gegenüber dem stationären Teil bewegbar, und zwar vom stationären Teil weg und umgekehrt auf den stationären Teil zu. Der Abstand zwischen dem Verschlusselement und dem stationären Teil ist somit veränderlich. Sollen die Düsenöffnungen zum Vorspannen an eine Glasscheibe angenähert werden, so ist es nicht mehr erforderlich, den gesamten Blaskasten zu bewegen. Stattdessen kann der stationäre Teil unbewegt verbleiben und lediglich das Verschlusselement wird der Glasscheibe angenähert, in dem sein Abstand zum stationären Teil vergrößert wird. Nach dem Vorspannen wird das Verschlusselement wieder von der Glasscheibe entfernt, indem sein Abstand zum stationären Teil verringert wird, und die Glasscheibe kann aus dem Zwischenraum zwischen den Blaskästen bewegt werden. Um den Gasstrom zwischen dem Hohlraum und dem Verschlusselement aufrecht zu erhalten, ist das Verschlusselement mit dem stationären Teil über ein Verbindungselement verbunden, welches eine veränderliche Länge aufweist. Das Verbindungselement kann sich so dem jeweils eingestellten Abstand zwischen Verschlusselement und stationärem Teil anpassen.
Zum Vorspannen von gebogenen Glasscheiben werden Verschlusselemente verwendet, die hinsichtlich ihrer Kontur an die Glasscheibe angepasst sind, um über die gesamte Scheibenoberfläche den im Wesentlichen gleichen geringen Abstand zwischen Glasscheibe und Düsen zu gewährleisten. Bei herkömmlichen Blaskästen ist das Verschlusselement direkt an den übrigen Blaskasten mit dem Hohlraum angeschlossen. Daher muss die Kontur die Austrittsöffnung des Hohlraums genau an die Kontur des Verschlusselements angepasst sein. Dadurch ist der gesamte Blaskasten lediglich für einen bestimmten Scheibentyp geeignet. Soll die Produktionslinie auf einen anderen Scheibentyp umgestellt werden mit einer anderen Krümmung, so müssen die gesamten Blaskästen ausgetauscht werden.
Im Unterschied dazu ermöglicht die vorliegende Erfindung einen flexibleren Einsatz der Blaskästen. Da das Verschlusselement nicht direkt an den stationären Teil des Blaskastens angeschlossen ist, sondern über das Verbindungselement veränderlicher Länge, ist es beim erfindungsgemäßen Blaskasten nicht mehr erforderlich, dass die Kontur der Austrittsöffnung des Hohlraums genau an die Kontur des Verschlusselements angepasst ist. Dies ermöglicht es, denselben stationären Teil des Blaskastens mit unterschiedlichen Verschlusselementen zu bestücken. Soll der vorzuspannende Scheibentyp geändert werden, ist es daher nicht mehr erforderlich, den kompletten Blaskasten auszutauschen. Stattdessen muss lediglich das Verschlusselement gewechselt werden. Dadurch werden die Werkzeugkosten und der nötige Lagerplatz erheblich reduziert, weil für jeden Scheibentyp nur ein Satz Verschlusselemente gefertigt und gelagert werden muss statt eines kompletten Blaskastens. Zudem wird der Aufwand beim Umrüsten verringert. Die Vorspannvorrichtung wird zudem vereinfacht und energieeffizienter, weil die Bewegung des relativ leichten Verschlusselements maschinell weniger aufwendig ist als die Bewegung der schweren Blaskästen, so dass mechanisch weniger starke Stellelemente notwendig sind. Das sind große Vorteile der vorliegenden Erfindung.
Die relative Anordnung der Gesamtheit aller Düsen zueinander ist bevorzugt konstant und nicht veränderlich. Die von der Gesamtheit aller Düsenöffnungen aufgespannte Fläche ist also fixiert und ändert sich bei der Bewegung des mindestens einen Verschlusselements nicht. Das Verschlusselement oder die Gesamtheit aller Verschlusselemente ist geeignet, die Glasscheibe durch die Gesamtheit aller Düsen simultan mit dem kühlenden Gasstrom zu beaufschlagen. Die Erfindung ist auf verschiedene Arten von Blaskästen anwendbar. In einer ersten Ausgestaltung ist das Verschlusselement eine Düsenplatte. Der Blaskasten weist dabei nur ein einzelnes Verschlusselement auf. Die Düsenplatte ist ein Element, typischerweise ein Blech, welches die Gesamtheit der Düsen des Blaskastens aufweist. Die Düsen sind als Bohrungen oder Durchführungen durch die Platte ausgebildet. Die Düsen sind in der Art eines zweidimensionalen Musters in der Platte angeordnet, beispielsweise in mehreren Zeilen und mehreren Spalten. Die einzelne Düsenplatte wird mit dem stationären Teil des Blaskastens mittels eines einzelnen Verbindungselements veränderlicher Länge verbunden, um den Hohlraum abzuschließen. Diese Art des Blaskastens ist relativ einfach aufgebaut und daher kostengünstig herzustellen.
Die Düsenplatte kann glatt oder als gewellt ausgebildet sein, wobei bei der gewellten Ausgestaltung die Düsen bevorzugt auf den Wellenbergen angeordnet sind. Die Wellentäler stellen dann Abflusskanäle für das ausgeströmte Gas bereit. In einer zweiten Ausgestaltung werden Düsenleisten als Verschlusselemente eingesetzt, wie es bei komplexeren Blaskästen üblich ist, mit denen eine höhere Vorspanneffizienz erreicht werden kann. An den Hohlraum sind dabei, der Gaszuleitung typischerweise gegenüberliegend, eine Mehrzahl von Kanälen angeschlossen, in die der Gasstrom im Betrieb aufgeteilt wird. Innerhalb des stationären Teils des Blaskastens gibt es also einen Übergang vom Hohlraum in eine Mehrzahl von Kanälen, um den Gasstrom aus dem Hohlraum in die Kanäle aufzuteilen. Die Kanäle können auch als Düsenstege, -finnen oder -rippen bezeichnet werden. Die Kanäle weisen typischerweise einen länglichen, im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die längere Dimension im Wesentlichen der Breite des Hohlraums entspricht und die kürzere Dimension im Bereich von 8 cm bis 15 cm liegt. Typischerweise sind die Kanäle parallel zueinander angeordnet. Die Anzahl der Kanäle beträgt typischerweise von 10 bis 50. Die Kanäle sind typischerweise durch Bleche ausgebildet.
Der Hohlraum ist bevorzugt keilartig ausgebildet. Die an die Kanäle grenzende Begrenzung des Hohlraums kann dabei beschrieben werden als zwei Seitenflächen, die in einem spitzen Winkel zusammenlaufen. Die Kanäle verlaufen typischerweise senkrecht zur Verbindungslinie besagter Seitenflächen. Folglich ist die Länge eines Kanals nicht konstant, sondern nimmt von der Mitte zu den Seiten hin zu, so dass die an den Hohlraum angeschlossene Eintrittsöffnung des Kanals keilförmig ist und die Austrittsöffnung in eine glatte, typischerweise gekrümmte Fläche aufspannt. Die Austrittsöffnungen sämtlicher Kanäle bildet typischerweise in gemeinsame glatte, gekrümmte Fläche aus. Durch die beschriebene keilförmige Ausgestaltung des Hohlraums und die beschriebene Anordnung der Kanäle wird der Gasstrom besonders effizient in die Kanäle aufgeteilt und es resultiert eine über die gesamte Wirkfläche sehr homogener Gasstrom.
Jeder Kanal ist an seinem dem Hohlraum gegenüberliegenden Ende mit einer Düsenleiste abgeschlossen. Diese Verbindung ist jedoch erfindungsgemäß nicht starr. Stattdessen ist jede Düsenleiste mit dem ihr zugeordneten Kanal (das heißt dem Kanal, mit dem sie verbunden ist und den sie abschließt) über ein Verbindungselement verbunden, welches eine veränderliche Länge aufweist. Das Verbindungselement kann sich so dem jeweils eingestellten Abstand zwischen Düsenleiste und Kanal anpassen. Jedem Kanal sind also ein eigenes Verbindungselement und eine Düsenleiste zugeordnet.
Die Düsenleiste weist eine Mehrzahl von Durchführungen auf, die als Düsen bezeichnet werden. Durch die Düsen der Düsenleiste wird der Gasstrom des Kanals wiederum aufgeteilt. Die Düsenleiste weist bevorzugt eine einzige Reihe von Düsenöffnungen auf, die im Wesentlichen entlang einer Linie angeordnet sind. Die Reihe von Düsenöffnungen erstreckt sich bevorzugt über mindestens 80% der Länge der Düsenleiste. Alle Düsenleisten eines Blaskastens sind bevorzugt starr miteinander verbunden, so dass sie gemeinsam bewegbar sind. Die Verbindung kann beispielsweise über eine oder mehrere Querverstrebungen erreicht werden oder auch durch eine umlaufende rahmenartige Halterung. Durch das Mittel zum Bewegen des Verschlusselements wird dann die Gesamtheit der Düsenleisten simultan bewegt, wobei die erforderliche relative Anordnung der Düsenleisten durch die Querverstrebungen oder die Halterung festgelegt und fixiert wird.
Das mindestens eine Verbindungselement veränderlicher Länge kann direkt oder indirekt am zugeordneten Verschlusselement angebracht sein. Bei einer indirekten Verbindung ist zwischen dem eigentlichen Verschlusselement, also insbesondere der Düsenplatte oder Düsenleiste, und dem Verbindungselement ein weiteres Element angeordnet, beispielsweise ein Gaskanal oder Befestigungselement für das Verschlusselement. Das Verbindungselement ist dann an dem weiteren Element angebracht, welches seinerseits mit dem Verschlusselement verbunden ist. Das Befestigungselement kann beispielsweise eine Befestigungsschiene sein, in die das Verschlusselement eingesteckt wird,
Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf die Erfindung in allgemeiner Form, unabhängig davon, ob das Verschlusselement als Düsenplatte, Düsenleiste oder auf andere Art ausgebildet ist.
Das Verschlusselement enthält bevorzugt Aluminium oder Stahl und ist bevorzugt aus den besagten Materialen gefertigt. Diese Materialien sind gut zu bearbeiten und bewirken eine vorteilhafte Stabilität im Langzeiteinsatz. Das Verschlusselement kann aber auch einen Kunststoff enthalten oder aus diesem gefertigt sein, der bevorzugt bis zu einer Temperatur von etwa 250°C stabil ist. Der Kunststoff muss die nötige Temperaturstabilität für den Einsatzzweck aufweisen, das ausströmende Gas weist Temperaturen von über 200 °C auf. Geeignete Kunststoffe sind beispielsweise Ethylen-Propylen-Copolymer (EPM), Polyimid oder Polytetrafluorethylen (PTFE).
Die Düsenöffnungen weisen bevorzugt einen Durchmesser von 4 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt von 5 mm bis 10 mm, ganz besonders bevorzugt von 6 mm bis 8 mm auf, beispielsweise 6 mm oder 8 mm. Der Abstand benachbarter Düsenöffnungen beträgt bevorzugt von 10 mm bis 50 mm, besonders bevorzugt von 20 mm bis 40 mm, beispielsweise 30 mm. Damit werden gute Vorspannergebnisse erzielt. Mit Abstand wird hier der Abstand zwischen den jeweiligen Mittelpunkten der Düsenöffnungen bezeichnet. Die Länge und Breite des Verschlusselements richtet sich nach der Gestaltung des Blaskastens. Typische Werte für die Länge einer Düsenleiste (gemessen entlang der Erstreckungsrichtung der Düsenreihe) betragen von 70 cm bis 150 cm und für die Breite/Tiefe (gemessen senkrecht zur Länge in der Ebene der Düsenöffnungen) von 8 mm bis 15 mm, bevorzugt von 10 mm bis 12 mm. Typische Werte für die Länge einer Düsenplatte betragen ebenfalls von 70 cm bis 150 cm und für die Breite von 20 cm bis 150 cm.
Der Blaskasten ist außerdem mit Mitteln zum Bewegen des Verschlusselements oder der Verschlusselemente ausgestattet, um den Abstand des mindestens einen Verschlusselements zum stationären Teil zu verändern. Hierzu können Zylinder eingesetzt werden, welche mit Stellmotoren, beispielsweise Servomotoren angetrieben werden, die den Vorteil aufweisen, dass sie sehr schnell und zielgenau bewegt werden können. Alternativ können aber auch beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch angetriebene Zylinder verwendet werden. Die Austrittsöffnung des stationären Teils eines Blaskastens ist in Draufsicht typischerweise viereckig, insbesondere rechteckig oder trapezförmig ausgebildet, so dass bevorzugt vier Antriebszylinder verwendet werden, von denen jeweils einer an einer Ecke des Blaskastens angeordnet ist. Es sind jedoch je nach Einsatzzweck auch andere Geometrien der Austrittsöffnung denkbar, beispielsweise runde oder ovale Austrittsquerschnitte.
Die Mittel zum Bewegen des Verschlusselements sind insbesondere geeignet, den Abstand des Verschlusselements oder der Gesamtheit aller Verschlusselemente zum stationären Teil zu verändern, ohne dass die relative Anordnung der Düsen zueinander verändert wird. Die von der Gesamtheit der Düsenöffnungen eines Blaskastens aufgespannte Fläche, die bevorzugt an die Form der vorzuspannenden Glasscheibe angepasst ist, bleibt also während der Bewegung des Verschlusselements konstant. Die besagte Fläche ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung dreidimensional, also entlang beider Raumrichtungen gekrümmt. Man kann dies auch als sphärische Krümmung bezeichnen.
Die Mittel zum Bewegen des Verschlusselements sind insbesondere dazu geeignet und vorgesehen, das mindestens eine Verschlusselement an jede vorzuspannende Glasscheibe anzunähern und im Anschluss an das Vorspannen wieder von der Glasscheibe zu entfernen, bevorzugt das Verschlusselement an die nächste vorzuspannende Glasscheibe angenähert wird. Die Bewegung des Verschlusselements oder der Gesamtheit aller Verschlusselemente erfolgt bevorzugt simultan. Das Verbindungselement veränderlicher Länge ist in einer bevorzugten Ausführung ein Faltenbalg. Um den Gasstrom nicht wesentlich abzuschwächen, sollte der Faltenbalg aus einem Material möglichst geringer Gaspermeabilität gefertigt sein. Geeignete Materialien sind beispielsweise Segeltuch, Leder oder auch Stahl, der federartig geformt oder als Gewebe ausgebildet ist. Die Dicke des Materials des Faltenbalgs beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 5 mm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 3 mm, wodurch einerseits eine ausreichende Stabilität und mechanische Dauerbelastbarkeit sowie eine gute Gasdichtigkeit gewährleistet wird und andererseits eine vorteilhafte Flexibilität und Verformbarkeit. Im Falle einer Düsenplatte als Verschlusselement wird ein einzelner Faltenbalg verwendet, der einerseits im Bereich der umlaufenden Seitenkante der Düsenplatte befestigt ist oder an einem zwischen Verbindungselement und Düsenplatte befindlichen weiteren Element und andererseits im Bereich der Austrittsöffnung der Abdeckung, welche den Hohlraum des stationären Teils umgibt. Im Falle von Düsenleisten als Verschlusselemente wird für jede Düsenleiste ein eigener Faltenbalg verwendet, der einerseits im Bereich der umlaufenden Seitenkante der Düsenleiste oder an einem zwischen Verbindungselement und Düsenleiste befindlichen weiteren Element und andererseits im Bereich der Austrittsöffnung der zugehörigen Kanalbegrenzung befestigt ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist das Verbindungselement als starre Röhre ausgebildet und das Verbindungselement und der stationäre Teil des Blaskastens sind teleskopartig ineinander geführt und zueinander verschiebbar, um den Abstand zwischen Verschlusselement und stationärem Teil veränderbar zu gestalten. Die Röhre hat typischerweise einen viereckigen Querschnitt, entsprechend der Form der Düsenplatte beziehungsweise der Düsenleiste. Die Röhre ist typischerweise aus einem Metallblech gebildet, beispielsweise aus Stahl oder Aluminium, und weist bevorzugt eine Wandstärke von 0,5 mm bis 3 mm auf. Im Falle einer Düsenplatte als Verschlusselement wird eine einzelne Röhre verwendet, die einerseits mit dem Bereich der umlaufenden Seitenkante der Düsenplatte direkt oder indirekt verbunden ist. Die Röhre ist andererseits in die Abdeckung, welche den Hohlraum des stationären Teils umgibt, eingesteckt, so dass sie in die Abdeckung und den Hohlraum hineinragt, oder alternativ auf die Abdeckung aufgesteckt, so dass die Abdeckung in die Röhre hineinragt. Im Falle von Düsenleisten als Verschlusselemente wird für jede Düsenleiste eine eigene Röhre verwendet, die in den zugehörigen Kanalausgang eingesteckt ist, so dass sie in den Kanal hineinragt, oder alternativ auf den zugehörigen Kanalausgang aufgesteckt ist, so dass die Kanalbegrenzung in die Röhre hineinragt. Die Variante, bei der die Abdeckung des stationären Teils beziehungsweise die Kanalbegrenzungen in die Röhre oder Röhren hineinragen, kann bevorzugt sein, weil sich der Strömungsquerschnitt für den Gasstrom beim Übergang von stationärem Teil zum Verbindungselement in diesem Fall erweitert, was zu geringeren Strömungsverlusten führt. In jedem Fall sollten die Röhre und der zugehörige stationäre Teil möglichst bündig mit möglichst geringem Abstand zueinander angeordnet sein, um keinen signifikanten Druckabfall des Gasstroms zu bewirken.
Wird eine starre Röhre als Verbindungselement eingesetzt, kann zusätzlich auch ein Faltenbalg verwendet werden, der die teleskopartige Konstruktion umgibt. Der Faltenbalg dient in diesem Fall dann nicht als Verbindungselement veränderlicher Länge, sondern dient dem Schutz der teleskopartigen Konstruktion vor Schmutz oder Feuchtigkeit.
Die Erfindung umfasst außerdem eine Vorrichtung zum thermischen Vorspannen von Glasscheiben. Die Vorrichtung umfasst einen ersten erfindungsgemäßen Blaskasten und einen zweiten erfindungsgemäßen Blaskasten, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, so dass ihre Verschlusselemente und ihre Düsen aufeinander weisen. Die Blaskästen sind voneinander beabstandet, so dass eine Glasscheibe zwischen ihnen angeordnet werden kann. Typischerweise weisen die Düsen des ersten Blaskastens (oberer Blaskasten) im Wesentlichen nach unten und die Düsen des zweiten Blaskastens (unterer Blaskasten) im Wesentlichen nach oben. Dann kann eine Glasscheibe vorteilhafterweise horizontal liegend zwischen die Blaskästen bewegt werden. Die Düsen sind etwa senkrecht zur Glasoberfläche ausgerichtet. Die Vorrichtung umfasst außerdem Mittel zur Bewegung einer Glasscheibe, die dazu geeignet sind, eine Glasscheibe in den Zwischenraum zwischen den beiden Blaskästen zu bewegen und aus besagtem Zwischenraum wieder heraus. Hierzu kann beispielsweise ein Schienen-, Rollen- oder Laufbandsystem verwendet werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Mittel zum Bewegen der Glasscheibe außerdem eine Rahmenform, auf der die Glasscheibe beim Transport gelagert ist. Die Rahmenform weist eine umlaufende, rahmenartige Auflagefläche auf, auf welcher die Seitenkante der Glasscheibe aufliegt, während der Hauptteil der Scheibenoberfläche.
Die Blaskästen selbst, also deren stationären Teile, sind erfindungsgemäß nicht dafür vorgesehen, während des Vorspannens bewegt zu werden. Die Vorrichtung kann dennoch Mittel zur Änderung des Abstands zwischen erstem und zweitem Blaskasten umfassen, beispielsweise Servomotoren, so dass sie voneinander weg bewegt werden können. Der Abstand zwischen den Blaskästen kann dann beispielsweise zu Wartungszwecken oder zur Umrüstung des Verschlusselements vergrößert werden. Die Vorrichtung ist insbesondere dazu geeignet und vorgesehen, die Verschlusselemente an jede vorzuspannende Glasscheibe anzunähern, die im Zwischenraum zwischen den Blaskästen angeordnet ist, und die Verschlusselemente im Anschluss an das Vorspannen wieder von der Glasscheibe zu entfernen (das heißt den Abstand der Verschlusselemente zur Glasscheibe zu vergrößern), um die Glasscheibe wieder aus dem Zwischenraum zwischen den Blaskästen heraus zu bewegen. Die Bewegung des Verschlusselements oder der Gesamtheit aller Verschlusselemente eines Blaskastens erfolgt bevorzugt simultan. Die Vorrichtung ist insbesondere dazu geeignet und vorgesehen, die Glasscheibe durch die Gesamtheit aller Düsen der Blaskästen simultan mit dem kühlenden Gasstrom zu beaufschlagen.
Die relative Anordnung der Düsenöffnungen der Blaskästen ist bevorzugt auf die Form der vorzuspannenden Scheibe angepasst. Die Düsenöffnungen eines Blaskastens spannen dabei eine konvex gekrümmte Fläche auf und die Düsenöffnungen des gegenüberliegenden Blaskastens eine konkav gekrümmte Fläche. Diese Flächen bleiben bevorzugt bei der Bewegung der Verschlusselemente konstant, die relative Anordnungen der Düsen eines Blaskastens zueinander ändert sich also nicht. Die Gesamtheit aller Düsen eines Blaskastens wird simultan auf die Glasscheibe zu beziehungsweise von der Glasscheibe weg bewegt, ohne dass sich ihre relative Anordnung zueinander ändert. Die relative Anordnung der Düsen eines Blaskastens zueinander und die durch ihre Düsenöffnungen aufgespannte Fläche ist also im weitere von der Glasscheibe beabstandeten Zustand (in dem die Glasscheibe ein- oder ausgefahren wird) und im angenäherten Zustand (in dem das eigentliche Vorspannen erfolgt) identisch. Die Stärke der Krümmung richtet sich ebenfalls nach der Scheibenform. Beim Vorspannen wird der konvexe Blaskasten der konkaven Oberfläche der Scheibe zugewandt und der konkave Blaskasten der konvexen Oberfläche. So können die Düsenöffnung näher an der Glasoberfläche positioniert werden, was die Vorspanneffizienz erhöht. Da die Scheiben üblicherweise mit nach oben weisender konkaver Oberfläche zur Vorspannstation transportiert werden, ist der obere Blaskasten bevorzugt konvex und der untere konkav ausgestaltet. Der Abstand der Düsenaustritte zur Glasoberfläche kann durch die Mittel zum Bewegen des mindestens einen Verschlusselements exakt auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Die Vorrichtung ist bevorzugt dazu geeignet und vorgesehen, dreidimensional (also entlang beider Raumrichtungen) gebogene Glasscheiben vorzuspannen. Solche Glasscheibe können auch als sphärisch gebogen bezeichnet werden im Gegensatz zu zylindrisch gebogenen Glasscheiben, die nur entlang einer Raumrichtung gebogen sind.
Die Erfindung umfasst auch eine Anordnung zum thermischen Vorspannen von Glasscheiben, umfassend die erfindungsgemäße Vorrichtung und eine zwischen den beiden Blaskästen angeordnete Glasscheibe.
Die Erfindung umfasst außerdem ein Verfahren zum thermischen Vorspannen einer Glasscheibe, wobei
(a) eine erhitzte Glasscheibe, die zwei Hauptflächen und eine umlaufende Seitenkante aufweist, flächig zwischen einem ersten erfindungsgemäßen Blaskasten und einem zweiten erfindungsgemäßen Blaskasten angeordnet wird, so dass die beiden Hauptflächen mit einem Gasstrom beaufschlagt werden können,
(b) anschließend die Verschlusselemente der beiden Blaskästen an die Glasscheibe angenähert werden und
(c) anschließend die beiden Hauptflächen der Glasscheibe mittels der beiden Blaskästen mit einem Gasstrom beaufschlagt werden, so dass die Glasscheibe abgekühlt wird.
Nach dem Vorspannen werden die Verschlusselemente der beiden Blaskästen wieder von der Glasscheibe entfernt. Anschließend wird die Glasscheibe aus dem Zwischenraum zwischen den Glasscheiben heraus bewegt. Es handelt sich bei dem Verfahren nicht um eine Durchlaufverfahren, bei dem die Glasscheiben kontinuierlich durch den Zwischenraum zwischen den Blaskästen hindurch bewegt werden, ohne dort zu verweilen. Stattdessen wird die Glasscheibe im Zwischenraum angeordnet, verbleibt dort während des Vorspannens und wird im Anschluss wieder aus dem Zwischenraum heraus bewegt. Dann kann die nächste Glasscheibe zwischen den Blaskästen angeordnet werden. Die Bewegung der Verschlusselemente zur Glasscheibe hin und anschließend wieder von der Glasscheibe weg erfolgt für jede einzelne Glasscheibe separat. Die Bewegung des Verschlusselements oder der Gesamtheit aller Verschlusselemente eines Blaskastens erfolgt bevorzugt simultan. Während der Vorspannens wird die Glasscheibe durch die Gesamtheit aller Düsen der Blaskästen simultan mit dem kühlenden Gasstrom beaufschlagt. Während des eigentlichen Vorspannen wird die Glasscheibe typischerweise oszillierend hin und her bewegt, damit der aus einer Düse austretende Luftstrom nicht immer dieselbe Stelle der Glasscheibe beaufschlagt, sondern eine homogenere Verteilung der Kühlwirkung über die Scheibenoberfläche erreicht wird.
Bevorzugt werden in Schritt (b) lediglich die Verschlusselemente der Blaskästen bewegt, während die stationären Teile der Blaskästen unbewegt und ortsfest verbleiben.
Die Glasscheibe wird bevorzugt auf Rollen, Schienen oder einem Laufband zwischen die Blaskästen transportiert. In einer vorteilhaften Ausführung ist die Glasscheibe dabei auf einer Form mit einer rahmenartigen Auflagefläche (Rahmenform) angeordnet.
Das Beaufschlagen der Scheibenoberflächen mit dem Gasstrom erfolgt, indem ein Gasstrom in den inneren Hohlraum jedes Blaskastens eingeleitet wird, dort aufgeteilt und über die Düsenöffnungen gleichmäßig verteilt auf die Scheibenoberflächen geleitet wird.
Das zur Kühlung der Glasscheibe verwendete Gas ist bevorzugt Luft. Die Luft kann zur Erhöhung der Vorspanneffizienz innerhalb der Vorspannvorrichtung aktiv gekühlt werden. Typischerweise wird aber Luft verwendet, welche nicht durch aktive Maßnahmen speziell temperiert ist.
Die Scheibenoberflächen werden bevorzugt über einen Zeitraum von 1 s bis 10 s mit dem Gasstrom beaufschlagt. Die vorzuspannende Glasscheibe besteht in einer bevorzugten Ausführung aus Kalk-Natron- Glas, wie es für Fensterscheiben üblich ist. Die Glasscheibe kann aber auch andere Glassorten wie Borsilikatglas oder Quarzglas enthalten oder daraus bestehen. Die Dicke der Glasscheibe beträgt typischerweise von 1 mm bis 10 mm, bevorzugt 2 mm bis 5 mm. Die Glasscheibe ist bevorzugt dreidimensional gebogen, wie es für Fahrzeugscheiben üblich ist. Unter einer dreidimensionalen Biegung wird fachüblich eine Biegung entlang zweier (zueinander orthogonaler) Raumrichtungen verstanden, also eine Biegung entlang der Höhendimension der Glasscheibe und eine Biegung entlang der Breitendimension der Glasscheibe. Gebogene, vorgespannte Scheiben sind insbesondere im Fahrzeugbereich üblich. Die erfindungsgemäß vorzuspannende Glasscheibe ist daher bevorzugt als Fensterscheibe eines Fahrzeugs, besonders bevorzugt eines Kraftfahrzeugs und insbesondere eines Personenkraftwagens vorgesehen.
Die Verschlusselemente sind an die Scheibenform angepasst, so dass die jede Düse eines Blaskastens bevorzugt im Wesentlichen denselben Abstand zur Scheibenoberfläche aufweist. Bei der Verschiebung der Verschlusselemente ändert sich die relative Anordnung der Düsen zueinander nicht, sondern die Gesamtheit aller Düsen eines Blaskastens wird simultan auf die Glasscheibe zu beziehungsweise von der Glasscheibe weg bewegt. Die von der Gesamtheit aller Düsenöffnungen aufgespannte Fläche, die bevorzugt im Wesentlichen der Form der Scheibenoberfläche entspricht, bleibt also bei der Bewegung der Verschlusselemente konstant und wird insgesamt auf die Glasscheibe zu und von der Glasscheibe weg bewegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren schließt sich in einer vorteilhaften Ausführung unmittelbar an einen Biegeprozess an, in dem die im Ausgangszustand planen Glasscheibe gebogen wird. Während des Biegeprozesses wird die Glasscheibe bis auf Erweichungstemperatur erhitzt. Der Vorspannprozess schließt sich an den Biegeprozess an, bevor die Glasscheibe signifikant abgekühlt ist. So muss die Glasscheibe zum Vorspannen nicht noch einmal eigens erhitzt werden.
Die Erfindung umfasst außerdem die Verwendung einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgespannten Glasscheibe in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, bevorzugt als Fensterscheibe in Schienenfahrzeugen oder Kraftfahrzeugen, insbesondere als Heckscheibe, Seitenscheibe oder Dachscheibe von Personenkraftwagen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein. Insbesondere sind die Anzahl der Düsen und Kanäle der Blaskästen nicht realitätsgetreu dargestellt, sondern dienen lediglich der Veranschaulichung des Prinzips.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Blaskastens,
Fig. 2 einen Querschnitt senkrecht zu den Düsenleisten durch einen erfindungsgemäßen Blaskasten,
Fig. 3 einen Querschnitt längs der Düsenleisten durch einen erfindungsgemäßen Blaskasten,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Düsenleiste,
Fig. 5 einen Querschnitt durch die Düsenleiste nach Figur 4,
Fig. 6 eine Detailansicht eines einzelnen Kanals mit Düsenleiste und einer ersten
Ausgestaltung des Verbindungselements,
Fig. 7 eine Detailansicht eines einzelnen Kanals mit Düsenleiste und einer zweiten
Ausgestaltung des Verbindungselements,
Fig. 8 eine Detailansicht eines einzelnen Kanals mit Düsenleiste in einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung,
Fig. 9 eine Detailansicht eines einzelnen Kanals mit Düsenleiste in einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung,
Fig. 10 einen Querschnitt durch zwei erfindungsgemäße Blaskästen als Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum thermischen Vorspannen,
Fig. 1 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung während eines
Vorspannprozesses
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Blaskastens,
Fig. 13 einen Querschnitt durch den Blaskasten aus Figur 12 und
Fig. 14 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Blaskastens 1 zum thermischen Vorspannen von Glasscheiben. Der Blaskasten 1 weist einen inneren Hohlraum auf, von dem ausgehend sich Kanäle 4 erstrecken. Die Austrittsöffnung jedes Kanals 4 ist über ein Verbindungselement 6 veränderlicher Länge mit einer Düsenleiste 5 verbunden, welche als Verschlusselement fungiert und den Kanal 4 abschließt. Die Verbindungselement 6 sind als Röhren aus einem Stahlblech gefertigt mit einer Materialstärke von beispielsweise 1 ,5 mm. Jedes Verbindungselement 6 ist teleskopartig mit dem zugeordneten Kanal 4 verbunden: Verbindungselement 6 und die Begrenzung des Kanals 4 sind also ineinander geführt und zueinander verschiebbar. Die Düsenleisten 5 sind mittels Querverstrebungen 8 starr miteinander verbunden und gemeinsam bewegbar, um die Abstand zwischen den Düsenleisten 5 und den Kanälen 4 zu verändern, wobei die Verbindungselemente 6 veränderlicher Länge sicherstellen, dass der Gasstrom aus dem Blaskasten 1 aufrechterhalten wird. Um den gewünschten Abstand zwischen Düsenleisten 5 und Kanälen 4 einzustellen, weist der Blaskasten 1 Mittel 7 zum Bewegen der Düsenleisten 5 auf. Diese sind in Form von vier Servomotoren realisiert, die jeweils an einer Ecke des Blaskastens 1 angeordnet sind und Zylinder antreiben, welche mit einer Düsenleiste 5 oder der Querverstrebung 8 verbunden sind. Eine Bewegung der Zylinder verschiebt die Gesamtheit der Düsenleisten 5 vom Blaskasten 1 weg oder zu diesem hin.
Die Düsenleisten 5 sind der Einfachheit und besseren Übersichtlichkeit halber gerade dargestellt. Zum Vorspannen von gebogenen Fahrzeugscheiben werden in der Realität allerdings gebogene Düsenleisten 5 eingesetzt, wobei die gekrümmte Fläche, die durch die Düsenöffnungen aufgespannt wird, der Kontur der Glasscheibe angepasst wird. Ist die Glasscheibe bestimmungsgemäß zum Blaskasten 1 positioniert, so können die Düsenleisten 5 durch die Servomotoren und verschiebbaren Zylinder der Glasscheibenoberfläche angenähert werden, wobei der stationäre Teil des Blaskasten 1 ortsfest verbleibt. Zur Bewegung der relativ leichten Düsenleisten 5 sind wesentlich leistungsschwächere Servomotoren notwendig als zur Bewegung des gesamten Blaskasten 1 , wie es bei herkömmlichen Vorrichtungen üblich ist. Der Blaskasten ist daher kostengünstiger. Zudem kann der stationäre Teil des Blaskastens 1 als Universalwerkzeug verwendet werden, wobei beim Umrüsten auf einen anderen Scheibentyp lediglich die Düsenleisten 5 mit den Verbindungselementen 6 ausgetauscht werden muss. Es muss also nicht für jeden Scheibentyp ein eigener Blaskasten hergestellt und gelagert werden und bei jedem Umrüsten neu montiert werden. Auch dies ist vorteilhaft hinsichtlich der Kosten und Flexibilität der Vorspannvorrichtung. Figur 2 und Figur 3 zeigen Querschnitte durch einen erfindungsgemäßen Blaskasten 1 ähnlich dem aus Figur 1 , wobei die Schnittfläche bei Figur 2 senkrecht zu den Kanälen 4 verläuft und bei Figur 3 längs der Kanäle 4. Der Blaskasten 1 ist von der Art, wie sie beispielsweise in DE 3924402 C1 oder WO 2016054482 A1 beschrieben ist. Der Blaskasten 1 weist einen inneren Hohlraum 2 auf, dem über eine Gaszuleitung 3 ein Luftstrom zugeleitet wird, der in den Figuren durch einen grauen Pfeil dargestellt ist. Der Luftstrom wird beispielsweise durch zwei nicht dargestellte, in Reihe geschaltete Ventilatoren erzeugt, die über die Gaszuleitung 3 mit dem Blaskasten 1 verbunden sind. Durch eine Verschlussklappe 12 kann der Luftstrom unterbrochen werden, ohne die Ventilatoren abschalten zu müssen.
Gegenüberliegend der Gaszuleitung 3 schließen sich an den Hohlraum 2 Kanäle 4 an, durch die der Luftstrom in eine Reihe von Teilströmen aufgeteilt wird. Die Kanäle 4 sind in der Art einer hohlen Rippe ausgebildet, die in einer Dimension im Wesentlichen so lang ist wie der Hohlraum 2 und in der dazu senkrechten Dimension eine deutlich geringe Breite aufweisen, beispielsweise etwa 1 1 mm. Die Kanäle 4 mit ihrem länglichen Querschnitt sind parallel zueinander angeordnet. Die dargestellte Anzahl der Kanäle 4 ist nicht repräsentativ und dient lediglich zur Veranschaulichung des Wirkungsprinzips.
Der Hohlraum 2 ist keilartig ausgebildet - entlang einer ersten Dimension ist die Tiefe des Hohlraums 2 in der Mitte des Blaskastens am größten und nimmt in beide Richtungen nach außen hin ab. In der zweiten, dazu senkrechten Dimension bleibt die Tiefe bei einer gegebenen Position der ersten Dimension jeweils konstant. Die Kanäle 4 sind entlang der besagten ersten Dimension an den keilförmigen Hohlraum 2 angeschlossen. Sie weisen daher ein zur Keilform des Hohlraums 2 komplementäres Tiefenprofil auf, wobei die Tiefe in der Mitte des Kanals 4 am geringsten ist und nach außen hin zunimmt, so dass der Luftaustritt jedes Kanals 14 in eine glatte, plane oder gekrümmte Fläche ausbildet.
Figur 2 und Figur 3 zeigen zwei Querschnitte mit einem Winkel von 90° zueinander. Figur 2 zeigt den Querschnitt entlang der besagten zweiten Dimension des Blaskastens 1 quer zur Ausrichtung der Kanäle 4, so dass die einzelnen Kanäle 4 im Schnitt zu erkennen sind. In der Schnittebene ist die Tiefe des Hohlraums 2 konstant. Figur 3 zeigt den Querschnitt entlang der besagten ersten Dimension des Blaskastens 1 entlang der Ausrichtung der Kanäle 4. Hier ist das keilartige Tiefenprofil des Hohlraums 2 zu erkennen, während in der Schnittebene nur ein einzelner Kanal 4 liegt, dessen Tiefenprofil ebenfalls zu erkennen ist.
Jeder Kanal 4 ist an seinem dem Hohlraum 2 gegenüberliegenden Ende mit einer Düsenleiste 5 abgeschlossen. Auch hier sind die Düsenleisten 5 der Einfachheit halbe gerade dargestellt, obwohl sie in der Realität gebogen sind. Durch die Düsenleiste 1 wird der Luftstrom jedes Kanals 4 wieder aufgeteilt in weitere Teilströme, die jeweils durch eine Düse 9 geleitet werden. Um den Abstand der Düsenleisten 5 von den Kanälen ändern zu können und trotzdem den bestimmungsgemäßen Luftstrom aufrechtzuerhalten, sind die Düsenleisten 5 über Verbindungselemente 6 veränderlicher Länge mit den Kanälen verbunden. Die Verbindungselemente 6 sind als Röhren aus Stahlblech ausgebildet, die teleskopartig mit den Kanälen verbunden sind.
Figur 4 und Figur 5 zeigen je ein Detail einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Düsenleiste 5 für einen Blaskasten 1 zum thermischen Vorspannen von Glasscheiben, auch hier der Einfachheit halber gerade dargestellt statt gebogen. Die Düsenleiste 5 besteht aus Aluminium, das sich gut verarbeiten lässt und ein vorteilhaft geringes Gewicht hat. Die Düsenleiste weist beispielsweise eine Breite von 1 1 mm auf, wobei die Dimensionen darauf abgestimmt sind, die Gaskanäle 4 eines zugehörigen Blaskastens 1 abzuschließen. Wie bei gattungsgemäßen Düsenleisten üblich ist auf die erfindungsgemäße Düsenleiste 5 mit einer Reihe von Düsen 9 ausgebildet. Jede Düse 9 ist eine Durchführung (Bohrung) zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenflächen der Düsenleiste 5. Die Düsen 9 sind dafür vorgesehen, einen Gasstrom aus dem zugehörigen Blaskasten 1 hinaus zu leiten, wobei der Gasstrom über einen Düseneintritt 10 in die Düse 9 eintritt und über eine Düsenöffnung 1 1 aus der Düse 9 austritt. Die Seitenfläche der Düsenleiste 9 mit den Düseneintritten 10 muss in Einbaulage folglich dem Blaskasten 1 zugewandt sein, während die Seitenfläche mit den Düsenöffnungen 1 1 vom Blaskasten abgewandt ist.
Die einzelnen Düsen 9 weisen einen stark verbreiterten Düseneintritt 10 auf, an den sich ein sich verjüngender Abschnitt anschließt. Danach bleibt der Durchmesser der Düse konstant bei 6 mm bis zur Düsenöffnung 1 1.
Figur 6 zeigt einen Querschnitt eines einzelnen Kanals 4 mit zugeordneter Düsenleiste 5, die teleskopartig miteinander verbunden sind. Dazu ist das Verbindungselement 6 als Röhre ausgebildet und in den Kanal 4 eingesteckt, so dass es zum Kanal 4 verschiebbar ist. Es ist alternativ auch möglich, die Röhre auf den Kanal aufzustecken, so dass sie außerhalb der Kanalbegrenzung angeordnet ist. Die letztgenannte Variante kann sogar bevorzugt sein, weil dann eine Querschnittsverengung in Strömungsrichtung, wie dargestellt, nicht auftritt und der Gasstrom weniger gestört wird.
Figur 7 zeigt einen Querschnitt eines einzelnen Kanals 4 und eine zugeordnete Düsenleiste 5, die mittels eines Faltenbalgs als Verbindungselement 6 miteinander verbunden sind. Der Faltenbalg ist an der Düsenleiste 5 einerseits und der Austrittsöffnung des Kanals 4 andererseits angeschlossen. Der Faltenbalg ist aus Segeltuch gefertigt mit einer Materialstärke von 0,5 mm. Damit wird eine ausreichende Gasdichtigkeit erreicht, um den Luftstrom weitestgehend ungestört aufrecht zu erhalten.
In den Ausführungsbeispielen der Figuren 6 und 7 ist das Verbindungselement 6 direkt/unmittelbar an der Düsenleiste 5 angebracht.
Figur 8 zeigt einen Querschnitt eines einzelnen Kanals 4 und eine zugeordnete Düsenleiste 5 in einer weiteren Ausgestaltung. Im Unterschied zu Figur 7 ist der Faltenbalg als Verbindungselement 6 nicht direkt an der Düsenleiste 5 angebracht. Stattdessen ist zwischen dem Verbindungselement 6 und der Düsenleiste 5 ein als Blechen gebildeter Gaskanal angeordnet. Das Verbindungselement 6 ist am einen Ende der Bleche angebracht, während das gegenüberliegende Ende der Bleche an der Düsenleiste angebracht ist. Der Gaskanal 16 wird zusammen mit der Düsenleiste bewegt.
Figur 9 zeigt einen Querschnitt eines einzelnen Kanals 4 und eine zugeordnete Düsenleiste 5 in einer weiteren Ausgestaltung. Auch hier ist der Faltenbalg als Verbindungselement 6 nicht direkt an der Düsenleiste 5 angebracht. Stattdessen ist das Verbindungselement 6 an einem Befestigungselement 17 für die Düsenleiste 5 angebracht. Das Befestigungselement 17 ist in der Art einer Befestigungsschiene ausgebildet, in welche die Düsenleiste eingesteckt wird. Dazu ist die Düsenleiste mit einem komplementären Schienenelement ausgestattet. Dieses Schienenelement kann einstückig mit der Düsenleiste ausgebildet sein oder, wie dargestellt, als eigenes Element an der Düsenleiste angebracht sein.
Figur 10 zeigt eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum thermischen Vorspannen von Glasscheiben. Die Vorrichtung umfasst einen ersten, oberen Blaskasten 1.1 und einen zweiten, unteren Blaskasten 1 .2, die so einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass die Düsenöffnungen 1 1 der Düsenleisten 5 aufeinander gerichtet sind. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Transportsystem 13, mit dem eine vorzuspannende Glasscheibe I zwischen die Blaskästen 1.1 , 1 .2 transportiert werden kann. Die Glasscheibe I ist dabei horizontal gelagert auf einer Rahmenform 14, welche eine rahmenartige Auflagefläche aufweist, auf der ein umlaufender Randbereich der Glasscheibe I aufgelegt ist. Das Transportsystem 13 besteht beispielsweise aus Schienen oder einem Rollensystem, auf dem die Rahmenform 14 beweglich gelagert ist. Die Glasscheibe I ist beispielsweise eine Scheibe aus Kalk-Natron-Glas, die als Heckscheibe für einen Personenkraftwagen vorgesehen ist. Die Glasscheibe I hat einen Biegeprozess durchlaufen, wobei sie bei einer Temperatur von etwa 650 °C beispielsweise mittels Schwerkraftbiegen oder Pressbiegen in die vorgesehene, gebogene Form gebracht worden ist. Das Transportsystem 13 dient dazu, die Glasscheibe I im noch erhitzten Zustand von der Biegevorrichtung zur Vorspannvorrichtung zu transportieren. Dort werden die beiden Hauptflächen durch die Blaskästen 1.1 , 1.2 mit einem Luftstrom beaufschlagt, um sie stark abzukühlen und so ein charakteristisches Profil von Zug- und Druckspannungen zu erzeugen. Die thermisch vorgespannte Glasscheibe I ist dann als sogenanntes Einscheibensicherheitsglas für den Einsatz als Automobil-Heckscheibe geeignet. Nach dem Vorspannen wird die Scheibe durch das Transportsystem 13 wieder aus dem Zwischenraum zwischen den Blaskästen 1 .1 , 1.2 transportiert, wodurch die Vorspannvorrichtung für das Vorspannen der nächsten Glasscheibe zur Verfügung steht. Die Transportrichtung der Glasscheibe I ist durch einen grauen Pfeil dargestellt. Figur 1 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung schrittweise während des erfindungsgemäßen Vorspannverfahrens. Die vorzuspannende Glasscheibe I ist dreidimensional gebogen, wie es im Kraftfahrzeugbereich üblich ist. Daher ist erforderlich, die Düsen 9 der Blaskästen 1 .1 , 1.2 zu bewegen: von einem weiter beabstandeten Zustand, in dem die Glasscheibe I in den Zwischenraum bewegt werden kann, in einen Zustand, in dem die Düsenöffnungen 1 1 einen möglichst geringen und im Wesentlichen über die Scheibenfläche konstanten Abstand zur Glasoberfläche ausweisen. Bei herkömmlichen Vorrichtungen geschieht diese Bewegung durch ein Heben und Senken der gesamten Blaskästen mit leistungsfähigen Servomotoren. Im Gegensatz dazu müssen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht die gesamten Blaskästen 1 .1 , 1.2 bewegt werden, sondern lediglich die Düsenleisten 5. Zunächst sind die Düsenleisten 5 der beiden Blaskästen weit voneinander beabstandet, so dass sich ein großer Zwischenraum ergibt, in den die Glasscheibe I bequem eingefahren werden kann (Fig. 1 1 a). Ist die Glasscheibe I positioniert, so werden die Düsenleisten 5 auf die Glasscheibe I zu bewegt (Fig. 1 1 b). Alle Düsenleisten 5 sind dann mit geringem Abstand zur Glasoberfläche angeordnet und die Glasscheibe I wird zum Vorspannen mit dem Luftstrom beaufschlagt. Anschließend werden die Düsenleisten 5 wieder von der Glasscheibe I weg bewegt, so dass sie aus dem Zwischenraum heraus gefahren werden kann. In der Figur ist gut zu erkennen, dass es aufgrund der kesselartigen, dreidimensionalen Biegung der Glasscheibe I nicht möglich gewesen wäre, sie im finalen Zustand der Düsenleisten in den Zwischenraum zu bewegen, weswegen eine Bewegung der Düsen erforderlich ist.
Figur 12 und Figur 13 zeigen je ein Detail eines einfacher aufgebauten Blaskastens 1 , auf den die Erfindung ebenso anwendbar ist. Der stationäre Teil des Blaskastens 1 umfasst hier eine Abdeckung, innerhalb derer ein Hohlraum 2 ausgebildet ist und an die eine Gaszuleitung 3 angeschlossen ist. Innerhalb des stationären Teils erfolgt keine Aufteilung des Gasstroms in Kanäle 4, sondern die Abdeckung hat eine der Gaszuleitung 3 gegenüberliegen Öffnungen mit großem Querschnitt. Als bewegliches Verschlusselement wird eine einzelne Düsenplatte 15 verwendet, welche die großflächige Öffnung verschließt und die mit einem zweidimensionalen Muster an Düsen 9 versehen ist. Die Düsenplatte 15 ist mit dem stationären Teil mittels eines einzelnen Faltenbalgs als Verbindungselement 6 veränderlicher Länge. Die Düsenplatte 15 ist auch hier der Einfachheit halber plan dargestellt, obwohl in der Realität Düsenplatten verwendet werden, die der Kontur der gebogenen Fahrzeugscheiben angepasst sind, also ebenfalls dreidimensional gebogen sind.
In der dargestellten Ausgestaltung ist das Verbindungselement 6 direkt an der Düsenplatte 15 angebracht. Es ist aber auch hier möglich, das zwischen Verbindungselement 6 und Düsenplatte 15 weitere Elemente angeordnet sind, beispielsweise ein aus Blechen gebildeter Gaskanal 16 oder eine Befestigungselement 17 für die Düsenplatte, so wie in den Figuren 8 und 9 im Zusammenhang mit einer Düsenleiste 5 dargestellt. Figur 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum thermischen Vorspannen von Glasscheiben anhand eines Flussdiagramms unter Verwendung einer Vorrichtung nach den Figuren 10 und 1 1 . Bezugszeichenliste:
(1 ) Blaskasten
(1 .1 ) erster / oberer Blaskasten
(1 .2) zweiter / unterer Blaskasten
(2) Hohlraum des Blaskastens 1 , 1.1 , 1 .2
(3) Gaszuleitung des Blaskastens 1 , 1.1 , 1.2
(4) Kanal / Düsensteg des Blaskastens 1 , 1 .1 , 1.2
(5) Düsenleiste (als Verschlusselement)
(6) Verbindungselement veränderlicher Länge
(7) Mittel zum Bewegen der Verschlusselemente
(8) Querverstrebung der Düsenleisten 5 (9) Düse
(10) Düseneintritt / Eintrittsöffnung der Düse 9
(1 1 ) Düsenöffnung / Austrittsöffnung der Düse 9
(12) Verschlussklappe in der Gaszuleitung 3
(13) Transportsystem für Glasscheiben
(14) Rahmenform für Glasscheiben
(15) Düsenplatte (als Verschlusselement)
(16) Gaskanal zwischen Verbindungselement 6 und Verschlusselement
(17) Befestigungselement zwischen Verbindungselement 6 und Verschlusselement
(I) Glasscheibe

Claims

Patentansprüche
1. Blaskasten (1 ) zum thermischen Vorspannen von Glasscheiben, umfassend
- einen stationären Teil mit einem Hohlraum (2a) und einer an den Hohlraum (2) angeschlossenen Gaszuleitung (3) und
- mindestens ein Verschlusselement (5, 15) mit einer Mehrzahl von mit dem Hohlraum (2) verbundenen Düsen zum Beaufschlagen einer Oberfläche einer Glasscheibe (I) mit einem Luftstrom,
wobei
- das mindestens eine Verschlusselement (5, 15) mit dem stationären Teil mindestens über ein Verbindungselement (6) veränderlicher Länge verbunden ist und
- das mindestens eine Verschlusselement (5, 15) gegenüber dem stationären Teil bewegbar ist, so dass der Abstand zwischen dem Verschlusselement und dem stationären Teil veränderlich ist, und
- der Blaskasten (1 ) mit Mitteln (7) zum Bewegen des mindestens einen
Verschlusselements (5, 15) ausgestattet ist.
2. Blaskasten (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das Verbindungselement (6) ein Faltenbalg ist.
3. Blaskasten (1 ) nach Anspruch 2, wobei der Faltenbalg aus Segeltuch, Leder oder Stahl gefertigt ist mit einer Dicke von 0,5 mm bis 3 mm.
4. Blaskasten (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das Verbindungselement (6) als starre Röhre ausgebildet ist und wobei das Verbindungselement (6) und der stationäre Teil teleskopartig ineinander geführt und zueinander verschiebbar sind.
5. Blaskasten (1 ) nach Anspruch 4, wobei die Röhre aus einem Blech mit einer Materialstärke von 0,5 mm bis 3 mm gefertigt ist.
6. Blaskasten (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verbindungselement (6) direkt oder indirekt am Verschlusselement (5, 15) angebracht ist.
7. Blaskasten (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der ein einzelnes Verschlusselement aufweist, das eine Düsenplatte (15) ist und mittels eines einzelnen Verbindungselements (6) mit dem stationären Teil verbunden ist.
8. Blaskasten (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der eine Mehrzahl von an den Hohlraum (2) angeschlossenen Kanälen (4) aufweist, die jeweils dem Hohlraum (2) gegenüberliegend mit einer Düsenleiste (5) als Verschlusselement abgeschlossen sind, wobei jede Düsenleiste (5) mit dem ihr zugeordneten Kanal (4) über ein Verbindungselement (6) veränderlicher Länge verbunden ist.
9. Blaskasten (1 ) nach Anspruch 8, wobei die Düsenleisten (5) starr miteinander verbunden sind, so dass sie gemeinsam bewegbar sind.
10. Vorrichtung zum thermischen Vorspannen von Glasscheiben, umfassend
- einen ersten Blaskasten (1.1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einen zweiten Blaskasten (1.2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, so dass die Verschlusselemente (5, 15) des ersten Blaskastens (1.1 ) und des zweiten Blaskastens (1.2) aufeinander weisen; und
- Mittel zur Bewegung einer Glasscheibe (I) in einen Zwischenraum zwischen dem ersten Blaskasten (1 .1 ) und dem zweiten Blaskasten (1 .2).
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Mittel zur Bewegung der Glasscheibe (I) eine Rahmenform (14) umfassen, auf weiche die Glasscheibe (I) angeordnet ist, sowie ein Transportsystem (13) zur Bewegung der Rahmenform (14).
12. Verfahren zum thermischen Vorspannen einer Glasscheibe, wobei
(a) eine erhitzte Glasscheibe (I), die zwei Hauptflächen und eine umlaufende Seitenkante aufweist, flächig zwischen einem ersten Blaskasten (1 .1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einem zweiten Blaskasten (1 .2) nach einem der
Ansprüche 1 bis 9 angeordnet wird, so dass die beiden Hauptflächen mit einem Gasstrom beaufschlagt werden können;
(b) die Verschlusselemente (5, 15) der beiden Blaskästen (1 .1 , 1 .2) an die Glasscheibe (I) angenähert werden und
(c) die beiden Hauptflächen der Glasscheibe (I) mittels der beiden Blaskästen (1.1 ,
1 .2) mit einem Gasstrom beaufschlagt werden, so dass die Glasscheibe (I) abgekühlt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei in Schritt (b) die stationären Teile der Blaskästen (1 .1 , 1 .2) ortsfest verbleiben.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Glasscheibe (I) entlang zweier Raumrichtungen gebogen ist.
15. Verwendung einer mit dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis14 vorgespannten Glasscheibe (I) in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem
Lande, in der Luft oder zu Wasser, bevorzugt als Fensterscheibe in Schienenfahrzeugen oder Kraftfahrzeugen, insbesondere als Heckscheibe, Seitenscheibe oder Dachscheibe von Personenkraftwagen.
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