<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Biegen und Härten von Glasscheiben
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen und Härten von Glasscheiben.
Zur Zeit besteht insbesondere in der Automobilindustrie eine grosse Nachfrage nach Glasscheiben mit einer zusammengesetzten Krümmung, d. h. nach Scheiben, die in Richtung ihrer Länge sowie quer dazu gebogen sind und deshalb keine geradlinigen Elemente aufweisen. Es ist selbstverständlich möglich, Glasscheiben auf solche Krümmungen zu biegen, indem Glas, welches durch Zungen gehalten wird, mit komplementären festen positiven und negativen Formen gepresst wird. Zusätzlich dazu wird das horizontale Biegen mit Hilfe der Schwerkraft verwendet, wobei eine sogenannte"Ring"-Form verwendet wird, die nur am Umfang der zu biegenden Glasscheibe angreift, wobei es der Glasscheibe ermöglicht wird, in die gewünschte Form unter dem Einfluss von Wärme und manchmal mit Hilfe von Kraftmomenten zu sacken, welche durch bewegliche Formabschnitte aufgebracht werden.
Ein anhaftender Nachteil solcher Techniken besteht in der Notwendigkeit einer Berührung zwischen dem zu biegenden Glas und festen Gegenständen, wie den Zungen oder den Formoberflächen. Bei den Verfahren und Vorrichtungen zum Biegen von Glasscheiben ohne Berührung zwischen dem Glas und den festen Vorrichtuntsteilen werden Glasscheiben auf einem Strom heissen Gases getragen und entlang eines sich in Horizontalrichtung erstreckenden Bettes befördert, dessen Umriss sich von einer ebenen Form in einen gekrümmten Umriss verändert, um eine in einer Richtung quer zur Bewegungsbahn gekrümmte Glasscheibe zu erzeugen. Der eine Hauptvorteil eines solchen Verfahrens liegt darin, dass die Glasscheiben kontinuierlich auf dem Tragbett in die endgültige gewünschte Form gebracht werden können.
Wenn jedoch die gewünschte Form der fertigen Scheibe des Glases eine zusammengesetzte Krümmung aufweist, d. h. eine Krümmung, die sich sowohl in Bewegungsrichtung als auch quer dazu erstreckt, wird es schwierig, eine solche Form mit einem Tragbett zu erzeugen, während die Scheibe kontinuierlich befördert wird.
Ein Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, welches zusammengesetzte Krümmungen liefert, während Glasscheiben kontinuierlich befördert werden, ohne dass dabei ein Tragbett oder eine andere Formoberfläche notwendig wäre, die mit der endgültig gewünschten Form übereinstimmen. Kurz gesagt, wird dies dadurch erreicht, dass thermal auf gesteuerte und reproduzierbare Weise eine permanente zusammengesetzte Krümmung der Ausgangsform oder einer andern Form überlagert wird, in die die Scheibe zuerst physikalisch gebracht wurde.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen und Härten von Glasscheiben, bei dem eine Glasscheibe zwischen zwei mit Gasdüsen versehenen Abschreckbetten eingebracht wird, wobei die Glasscheibe durch das Kühlgas während ihrer Abkühlung durch den Transformationsbereich zumindest teilweise abgestützt und nachdem sie unterhalb des Transformationsbereiches abgekühlt wurde, kantenweise zwi - sehen den Gasdüsen herausgeführt wird.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Hauptflächen der Glasscheibe mit jeweils unterschiedlichen Kühlgeschwindigkeiten über den Transformationsbereich abgekühlt werden, wobei diese beiden unterschiedlichen Kühlgeschwindigkeiten plötzlich vermindert werden, nachdem das Glas teilweise durch den Transformationsbereich abgekühlt wurde, und
<Desc/Clms Page number 2>
die jeweiligen Kühlgeschwindigkeiten nach wie vor unterschiedlich gehalten werden.
Die Anwendung einer unterschiedlichen jedoch nicht gesteuerten Kühlung, um die Form des Glases von dem Zeitpunkt knapp ehe es gehärtet wird bis zu einem Zeitpunkt nachdem es unter den Härtungsbereich abgekühlt wurde, zu verändern, ist bereits vorgeschlagen worden, u. zw. werden gemäss diesem bekannten Vorschlag grössere Blasströme gegen die untere Fläche als gegen die obere Fläche der Scheibe, um die Tendenz der Wärmekapazität der Härteform zur Verzögerung der Kühlgeschwindigkeit des mit der Form in Berührung befindlichen Teiles des Glases auszuschalten, angewendet. Daher besteht der in diesem Vorschlag angestrebte Endzweck darin, eine ausgeglichene Härtung zu erzielen. Ein weiterer Vorschlag betrifft ein Verfahren zum Härten von Glasgegenständen, wobei eine unterschiedliche Härtung im Glas erzielt werden kann.
Damit ist der allgemein in der Industrie bekannte Härtungsgrad gemeint, d. h. das Ausmass des im Glas erzeugten Druckes oder der Spannung. Diese Spannung ist eine Funktion der Kühlgeschwindigkeit, welcher das geschmolzene Glas ausgesetzt wurde. Dieser Vorschlag umfasst die Kühlung einer oder beider Seiten des Glases in einer Art und Weise, die durch die Glasstärke hindurch schwankt, wobei eine einheitliche Härtung und folglich eine gleiche Kühlgeschwindigkeit auf beiden Glasflächen erzeugt wird, im Gegensatz zu den erfindungsgemässen ungleichen Geschwindigkeiten.
Ausser diesen Massnahmen ist es allgemein bekannt, Glasscheiben auf Gasbetten abzustützen und zu härten, ohne dabei jedoch eine differenzierte Kühlung im Bereich der Härtungszone anzuwenden.
Die Erfindung nutzt die Erscheinung aus, dass beim Abschrecken in einer Weise, bei der die eine Hauptfläche der Scheibe mit grösserer Geschwindigkeit als die gegenüberliegende Hauptfläche zu einer Zeit abgekühlt wird, zu der sich die Temperatur der Scheibe im Anlassbereich des Glases befindet, das Abschrecken, zusätzlich zum Härten der Scheibe, wenn diese auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der sie nicht mehr länger durch viskosen Fluss verformbar ist, der Form der Scheibe, welche direkt vor dem Abschrecken vorlag, eine bleibende zusammengesetzte Krümmung überlagert, z. B. wird aus einer ebenen Scheibe eine Scheibe mit zusammengesetzter Krümmung.
Eine in der einen Richtung gekrümmte Scheibe mit geradlinigen Elementen in der andern Richtung wird eine zusammengesetzte Krümmung mit vermindertem Radius aufweisen, wenn die konvexe Oberfläche mit grösserer Geschwindigkeit abgekühlt wird (wodurch eine grössere Krümmung in der Richtung erzielt wird, in der sie vorher gekrümmt war, und eine Krümmung in der Richtung erzeugt wird, in der sich vorher die geradlinigen Elemente erstreckten). Wenn die konkave Oberfläche mit grösserer Geschwindigkeit abgekühlt wird, wird die Scheibe zu einer doppelten und entgegengesetzten Krümmung geformt. Eine Glasscheibe, die schon vorher eine zusammengesetzte Krümmung besass, wird jetzt eine Krümmung mit vergrösserten oder verringerten Radien in Abhängigkeit davon aufweisen, welche Seite schneller abgekühlt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist mit einer Vorrichtung durchführbar, bei der Glasscheiben auf einem Strom aus Gas getragen werden, während sie erwärmt, wenn zweckmässig gebogen und abgeschreckt werden, wodurch eine Berührung des Glases mit ortsfesten Vorrichtungsteilen verhindert und die genaue gewünschte Form während des gesamten Vorganges beibehalten wird. In der Abschreckzone sind obere und untere Düsenbetten dicht bei der zu behandelnden Glasscheibe angeordnet (d. h. in einem Abstand von weniger als 3,8 mm), um eine grösstmögliche Wärmeübertragung und eine genaue Steuerung der Wärmeübertragung zu erreichen.
Es ist deshalb eine praktische Notwendigkeit, dass die Glasscheibe zeitweilig praktisch in ihrer Ausgangsform gehalten wird, die der der Düsenbetten entspricht, während sie abgeschreckt wird, um eine Berührung zwischen den Düsen und dem Glas zu verhindern.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann eine Glasscheibe, die zwischen entgegengesetzten Strömen eines kühlenden Strömungsmediums abgeschreckt wird, auch dann zeitweilig, u. zw. zumindest während sie sich im Härtungsbereich befindet, in ihrer Ausgangsform gehalten werden, wenn eine grössere Abkühlgeschwindigkeit auf der einen Seite als auf der gegenüberliegenden Seite der Scheibe angewendet wird, indem die ursprünglich eingestellten Kühlgeschwindigkeiten während des Abschreckens verringert werden, während nach wie vor die Abkühlgeschwindigkeit auf der einen Seite grö- sser als diejenige auf der andern Seite gehalten wird.
Auf die Glasscheibe wirkende Kräfte werden dadurch praktisch ausgeglichen und die Glasscheibe wird zeitweilig im wesentlichen in ihrer Ausgangsform gehalten, welche der der Düsenanordnung während des Abschreckvorganges entspricht und während die Temperatur der Scheibe innerhalb des Transformations- oder Härtungsbereiches liegt.
Es wird angenommen, dass die schneller abgeschreckte Oberfläche danach strebt, sich auf eine bleibende Abmessung zu stabilisieren, welche länger als die der gegenüberliegenden Oberfläche ist, da eine höhere fiktive Temperatur (d. h. eine Temperatur, unter der das Glas nicht mehr länger verformbar ist) in der schneller abgekühlten Oberfläche hergestellt wird. Anderseits befindet sich die langsamer abgeschreckte Oberfläche auf einer höheren Temperatur und ist deshalb zeitweilig thermisch in grösserem
<Desc/Clms Page number 3>
Masse als die gegenüberliegende Oberfläche ausgedehnt. Solange sich diese beiden Erscheinungen ausgleichen, verbleibt die Scheibe in ihrer Ausgangsform.
Es wurde jedoch gefunden, dass die thermische Ausdehnung der langsamer abgekühlten Seite sehr bald nicht mehr ausreicht, um diesen Anfangsausgleich beizubehalten, insbesondere nachdem die Scheibe auf etwa die untere Temperaturgrenze des Transformationsbereiches des Glases abgekühlt wurde (d. h. etwa 6200C Oberflächentemperatur bei han- delsüblichem Soda-Kalk-Silikat-Fenster-und Plattenglas). Infolgedessen neigt das Glas dazu, sich zu biegen.
Eine Verringerung der absoluten Abkühlgeschwindigkeiten beider Seiten der Scheibe, während immer noch die schneller abgeschreckte Seite mit grösserer Geschwindigkeit abgekühlt wird, wirkt zeitweilig der Entwicklung eines Ungleichgewichtes und der Neigung der Scheibe, sich zu biegen, entgegen, da die langsamer gekühlte Seite sich durch die Wärme in der Scheibe mit grösserer Geschwindigkeit als die gegenüberliegende Seite wieder aufwärmt. Daraus ergibt sich eine Steigerung der Wärmeausdehnung der langsamer gekühlten Oberfläche und die Scheibe verbleibt praktisch in ihrer Ausgangsform.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an Hand der Zeichnungen, in welchen eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung dargestellt ist, näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine perspektivische, teilweise schematische Ansicht eines Systems zum Befördern, Erwärmen, Biegen und Abschrecken von Glasscheiben, Fig. 2 eine Teildraufsicht einer Anordnung eines Vorwärmabschnittes mit Gasfilmabstützung und einem Mechanismus zum Befördern von Glasscheiben, Fig. 3 eine Teildraufsicht als Fortsetzung der Fig. 2 des Endes des Erwärmungsabschnittes mit Gasfilmabstützung nahe dem Abschreckabschnitt, gefolgt von einem Förderwalzenauslaufabschnitt, wobei in die und den vorhergehenden Figuren der Deutlichkeit halber einzelne Teile weggelassen wurden, Fig. 4 eine Ansicht, teilweise im Schnitt gemäss der Linie 4-4 der Fig. 2, Fig. 5 eine Endansicht des Abschrecksystems gemäss der Linie 5-5 der Fig. 3, wo es mit dem Erwärmungsabschnitt zusammentrifft, Fig.
6 eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Gasfilmtragbett zeigt, wobei sich die erzeugende Oberfläche dieses Bettes progressiv im Umriss von einer ebenen Form in eine zylindrische Form im Querschnitt senkrecht zur Längsachse des Bettes verändert, Fig. 7 eine Endansicht des Bettes gemäss Fig. 6, in Blickrichtung auf die grösste Krümmung, Fig. 8 eine Seitenansicht des Bettes gemäss Fig. 6, die zeigt, wie sich die Kurve entlang der Bewegungsbahn des Glases entwickelt, Fig. 9 eine Teilschnittansicht des Tragbettes, welche die Beziehung von Tragkammern oder Modulen zu einem Speicherraum zeigt, Fig. 10 eine vergrösserte Draufsicht auf eine verbesserte Tragmoduleinheit, bei der die Tragfläche durch Trennwände unterteilt ist, Fig. 11 einen Schnitt gemäss der Linie 11-11 der Fig. 10, und Fig.
12 eine perspektivische Teilansicht eines oberen und unteren Abschreckbettes einschliesslich des unteren Speicherraumes, die auch die Konstruktion der Abschreckmodule zeigt.
Fig. 1 zeigt schematisch ein System, welches vorteilhaft zum Erwärmen von Glasscheiben auf eine Verformungstemperatur, z. B. auf eine Temperatur, bei der sich das Glas einer tragenden Kraft anpassen und gehärtet werden kann, zum Abschrecken solcher Teile, während sie heiss sind, und zum Fördern der so gehärteten Scheiben auf einen Walzenfördererum sie fortzuschaffen, verwendet werden kann.
Die einzelnen Abschnitte, welche das vollständige System bilden, umfassen einen Vorwärmabschnitt-A-r-, in dem das Glas auf Walzen-20-zwischen Heizstrahlern-22-oberhalb und unterhalb des Glases befördert wird, um das Glas vorzuwärmen, bis es auf eine geeignete Vorwärmtemperatur gebracht wurde, welche niedriger als die Verformungstemperatur ist, einen Erwärmungsabschnit-B-- mit Gasfilm- abstützung, in den die Glasscheiben überführt werden und in dem sie auf dem Film des heissen Gases ge- tragen werden, während sie durch einen Reibantrieb, z.
B. durch die Antriebsräder-26-, befördert werden, welche nur an die Kanten der Scheiben angreifen, wobei zusätzliche Wärme durch Heizstrahlerquellen über und unter der Glasscheibe zugeführt wird, bis das Glas eine Temperatur erreicht, welche für seine Biegung und Härtung hoch genug ist, einen Abschreckabschnitt-C-, in dem das Glas sehr schnell abgeschreckt wird, während es zwischen einander gegenüberliegenden strömenden Schichten kalter Luft gestützt wird, wobei der Kanten angreifende Antrieb durch diesen Abschnitt mif Hilfe der An- triebsräder --260-- erfolgt und einLièferwalzensystem -D--, welches die gehärteten Glasscheiben von dem Abschrecksystem aufnimmt und sie zu ihrem nächsten Bestimmungsort befördert.
EMI3.1
die im gesamten Abschnitt-A-fluchten, um auf diese Weise das Glas richtig für eine Beförderung auf die nächstfolgende Gasabstützung anzuordnen. Jede Förderwalze wird durch Zahnräder --32-- über eine von einem Motor --34-- angetriebene, gemeinsame Welle --33-- in Drehung versetzt.
Die Fig. 2,3 und 4 zeigen, dass der Erwärmungsabschnitt --B-- mit Gasfilmabstützung aus drei ähn-
<Desc/Clms Page number 4>
liehen, aneinander anschliessenden Einheiten --36 -- besteht. welche jeweils in einem Tragrahmen untergebracht sind, wie er in Fig. 4 gezeigt wird. Der Tragrahmen besteht aus Trägern--37-, Pfosten --38-- und Trägern --39-- und ruht auf Tragblöcken --35--.
Jede Einheit --36-- umfasst ein flaches Bett-40-- aus Moduln-41--, die im Abstand voneinander, doch nicht nebeneinander geometrisch, wie in einem Mosaik, angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform besitzen alle Moduln --. 4, 1-- an ihrem oberen Ende eine rechtwinkelige Form. und sie bilden eine gemeinsame Oberfläche, die sich in Richtung der Glasbewegung von einer ebenen Form in eine gekrümmte Form verändert, wie es genauer in den Fig. 6 bis 8 gezeigt wird. Die Moduln --41-sind in aufeinanderfolgenden Reihen angeordnet, welche die beabsichtigte Bewegungsbahn des Werkstückes kreuzen, wobei jede Reihe in einem Winkel zu dieser Bahn angeordnet ist, welcher nicht 900 beträgt und dicht an der nächsten benachbarten Reihe liegt.
Jeder Modul --41-- besitzt einen Stiel --42-- mit kleinerer Querschnittsfläche als das obere Ende, und jeder öffnet sich in einen Speicherraum welcher unter dem Bett --. 4, 0-- angeordnet ist (Fig. 4 und 9). Jeder Modul wird praktisch von andern Moduln eingeschlossen und ist von diesen durch einen Abstand getrennt, welcher eine Ausströmzone liefert. Das Bett ist auf eine solche Höhe eingestellt, dass die Ebene der oberen Enden der Moduln parallel zu, aber gerade um etwa die Traghöhe zwischen den Moduln und der Glasscheibe unter der Ebene liegt, welcher durch die oberen Oberflächen der Förderwalzen --20-- des Vorwärmabschnittes gebildet wird. Auf der einen Seite steht jeder Speicherraum --43-- mit fünf Gasbrennern --44-- durch Öffnungen --45-- (Fig. l) und biegsame Kupplungen --46-- in Verbindung.
Das Gasstützbett ist seitlich in einem Winkel von etwa 50 in bezug auf die Horizontale geneigt, wie es Fig. 4 zeigt. An der tieferen Seite des Bettes --40-- erstreckt sich eine Reihe gleichförmiger scheibenartiger Antriebsräder --26-- gerade über dem Bett nach innen, um reibend nur an die eine Kante des Werkstückes anzugreifen und dieses entlang dem Bett in kontinuierlicher geradliniger Bewegung zu befördern. Eine Vielzahl von Öffnungen --48-- erstreckt sich durch das Dach jeder Einheit --36--, um das Innere zur Atmosphäre zu entlüften. Die Antriebsräder -26-- sind auf
EMI4.1
einen Motor angetriebene Antriebswelle --53-- in Drehung versetzt. Wärme wird von oben und von unten in dem Tragbett --40-- durch einen Deckenstrahler -54-- und einen Bodenstrahler --55-- geliefert.
Zur Lieferung von Druckluft an das Verbrennungssystem für die Heissgasstützung liefern Gebläse - Druckluft an Rohrverzweigungen --61-- jeder Einheit --36-- und dann an Gasbrenner --44-....
(Fig. 2). Durch nicht gezeigte Leitungen wird Gas in die Brenner --4-- eingeführt. Jeder Brenner-44- ist für die direkte Lufterhitzung ausgebildet. Die Verbrennung in der Verbrennungskammer erzeugt einen ausreichenden Speicherdruck, um die Moduln mit erwärmtem Gas von gleichförmiger Temperatur und gleichem Druck zu beliefern.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen einen Übergangsabschnitt des Modulbettes-40-zur Verwendung beim Biegen von Glas, während dieses auf einem Gasstrom getragen wird. Die Höhen der Moduln --. 4, 0-- über dem Speicherraum --43-- werden wahlweise und progressiv verändert, u. zw. sowohl in Richtung der Glasbewegung als auch in Querrichtung dazu, indem die Tiefen der Modulhohlräume progressivverringert werden, um allmählich die durch die oberen Enden der Moduln festgelegte Oberfläche von einer ebenen in eine gekrümmte Form zu verändern. Da jeder Modul einen darüberliegenden Abschnitt des Glases in gleichförmigem Abstand von seinem Ende trägt, wird sich das verformbare Glas fortschreitend biegen und sich dabei der Form des Bettes anpassen.
Nach dem Erwärmungsabschnitt --B-- mit Gasabstützung folgt in der Bewegungsrichtung der Glasscheibe der Abschreckabschnitt --C-- (Fig. 1, 3 und 5). Der Abschreckabschnitt-C--enthalt gekrümmte Betten --90-- von Moduln --81--, die in einem Mosaikmuster ähnlich dem des Erwärmungsbettes angeordnet sind. Jeder Modul --81-- besitzt einen Stiel --82-- mit kleinerem Querschnitt als das obere Ende und ragt aus einem Kühlkasten --83-- in einen Speicher -84-- hinein, wobei der Kühlkasten und
EMI4.2
gestellt, dass sie die gleiche Höhe und den gleichen Umriss wie der Endabschnitt des gerade vorliegenden Erwärmungsbettes aufweist.
Über dem Bett-80-liegt eine Abdeckung-92-, die auf solche Weise befestigt ist, dass sie angehoben und gesenkt werden kann, und die im wesentlichen ein Spiegelbild des Bettes --80-- und seines zugeordneten Kühlkastens --83-- und des Speicherraumes --84-- darstellt. Die oberen und unteren Kühl-
<Desc/Clms Page number 5>
kästen und Speicherräume werden getrennt mit Wärmeaustauschflüssigkeit und Luft auf gleiche Weise versorgt. Die Abdeckung ist starr an Querstäben oder Trägern --97- befestigt und vertikal verstellbar.
Wie in Fig. 3 gezeigt wird, ist der Abschreckabschnitt-C-in zwei benachbarte Betten von Moduln unterteilt, die mit Abschnitt I und Abschnitt II bezeichnet und praktisch von gleicher Länge sind. Der Abstand zwischen den oberen und unteren Betten jedes dieser Abschnitte kann unabhängig voneinander eingestellt werden. Der Abschnitt I ist in zwei Abschnitte IA und IB unterteilt, wobei der Abschnitt IA etwas kürzer als der Abschnitt IB ist. Verhältnismässig kühles Gas, wie Luft bei Umgebungstemperatur. wird in die oberen und unteren Speicher der Abschnitte IA und IB und II jeweils unabhängig voneinander durch getrennte Gebläse-89, 90 bzw. 91-- geliefert.
Unabhängige Steuerung des Flusses und des Druckes zu den oberen und unteren Speichern jedes Abschnittes von den zugehörigen Gebläsen wird durch geeignete Ventile --93 und 94-in den einzelnen Leitungen-95 und 96-er- reicht, welche jeden Speicher versorgen, (Fig. 5). Das Drosselventil --93- in der Leitung -- 95 -steuert den Fluss und den Druck vom Gebläse --89-- zum oberen Speicher des Abschnittes IA, und das Drosselventil --94- in der Leitung --96-- steuert den Fluss und den Druck zu dem unteren Speicher.
Die unabhängigen Gebläse-89, 90 und 91-- erleichtern die getrennte Steuerung des Flusses und des Druckes zu jedem der drei Abschnitte des Abschreckteiles.
Wärmeaustauschflüssigkeit, wie Kühlwasser von den Einlassrohr Verzweigungen-85-, wird in die Kühlkästen eingeführt und aus diesen durch Auslassrohrverzweigungen --88-- abgelassen. Dadurch werden die Betten überall auf einer praktisch gleichförmigen Temperatur gehalten.
Die Fördermittel für das Abschrecksystem umfassen scheibenartige Antriebsteile-260-, welche ausreichend schmale Umfangskanten haben, so dass sie sich nach innen zwischen die oberen und unteren Modulbetten erstrecken, um reibend an nur einer Kante des Werkstückes anzugreifen und dieses entlang dem Bett in kontinuierlicher geradliniger Bewegung zu befördern.
Die Antriebsscheiben --260- sind auf
Wellen --500-- befestigt, die in Lagern-510-laufen, welche in der Abstützung des unteren Bettes vorgesehen sind, (Fig. 5). Jede Welle -500-- und die letzten drei Wellen --50--, die am dichtesten an dem Abschreckabschnitt liegen, sind durch Zahnräder mit einer Antriebswelle verbunden, die mit normaler Geschwindigkeit durch einen Motor --147-- oder mit hoher Geschwindigkeit durch einen Motor - angetrieben wird (Fig. 2 und 3). Alle Antriebsscheiben --26 und 260--werden mit normaler Beförderungsgeschwindigkeit durch den Motor --147-- betrieben.
Durch eine geeignete Antriebswellenund Kupplungsanordnung --145-- können die letzten drei Antriebsteile des Erwärmungsabschnittes und die Scheiben des Abschreckabschnittes mit hoher Geschwindigkeit durch den Motor --146-- angetrieben werden, während der Motor --147-- weiterhin die übrigen Antriebsteile mit normaler Geschwindigkeit antreibt. Ein solcher Antrieb mit hoher Geschwindigkeit wird durch einen zeitlich geregelten Steuer mechanismus --148-- gesteuert, welcher durch einen Druckfühler --149- nahe dem Ende des Erwärmungsabschnittes betätigt wird. Der Fühler spricht auf das Vorhandensein einer Glasscheibe in einer Stellung an, in der sie mit hoher Geschwindigkeit in die Abschreckung überführt werden muss.
Nach einem Zeitraum, welcher ausreicht, um die Überführung der Glasscheibe zu ermöglichen, schaltet die zeitlich geregelte Steuerung den Antrieb aller Antriebsteile --26 und 260-- auf den Motor --147-- mit normaler Geschwindigkeit zurück.
Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt wird, besteht der Lieferwalzenabschnitt --D-- aus Förderwalzen --200--, welche Führungsschultern-210-- in Fluchtrichtung mit Scheiben --260-- des Abschreckab schnittes aufweisen, um die richtige Stellung des Glases während der Überführung beizubehalten. Jede Walze ist in Lagern --220-- drehbar gelagert und wird durch Zahnräder --230-- über eine gemeinsame Welle --240-- angetrieben, die mit einem Antriebsmotor --250-- verbunden ist.
Die Moduln --41--, die das Tragbett --40-- bilden, werden in Fig. 9 in den Einzelheiten gezeigt.
Jeder Modul --41-- bildet eine oben offene Kammer. Das obere Ende jedes Moduls legt eine Zone mit praktisch gleichförmigem Druck unter dem darüberliegenden Glas fest. Der Druck wird durch Gas ausgeübt, welches an jeden Modul --41-- von dem tragenden Speicherraum --43-- über den hohlen tragen-
EMI5.1
angeordnet, dass sie ein direktes Auftreffen des unter Druck stehenden Gases auf die getragene Glasoberfläche verhindern und sicherstellen, dass das in jeden Hohlraum eingeführte Gas sich in dem schon vorhandenen Gas verteilt, wodurch ein gleichförmiger Druck über den oberen Kanten des Moduls sichergestellt wird. Zusätzlich dazu schaffen die Austrittsöffnungen einen Abfall im Gasdruck vom Inneren des Speichers zum Inneren des Moduls.
Eine andere Ausführungsform eines Moduls --410-- wird in den Fig. 10 und 11 gezeigt. Dieser Mo-
<Desc/Clms Page number 6>
dul ist ähnlich dem Modul-41--, ist jedoch in vier unabhängige Unterkammern durch die Wän- de-150, 151, 152, und 153-unterteilt. Getrennte Austrittsöffnungen --155-- stellen eine Verbindung zwischen einem hohlen Stiel-420-und jeder Unterkammer des Moduls her, so dass jede Unterkammer unabhängig von den andern funktioniert. Auf diese Weise wird eine Abstützung sichergestellt, wenn irgendeine der Unerkammern mit Glas bedeckt ist.
Der Abschreckmodul --81-- wird in Fig. 12 in genaueren Einzelheiten dargestellt. Jeder Modul - weist einen prismatischen Körper --160-- mit einer Endfläche oder, in der Stellung des Moduls
EMI6.1
aussen von einem Mittelteil des Moduls erstrecken, wobei an dieser Stelle jede Rille über einen radialen Abschnitt --163-- mit einem zentralen Durchgang --164-- in Verbindung steht, welcher sich durch den Stiel --182-- erstreckt und eine Verbindung mit dem Speicherraum -84-- herstellt. Eineortsfeste Kappe --165-- arbeitet mit dem Abschnitt --163-- der radialen Rillen und dem zentralen Durchgang - zusammen, um eine beschränkte Austrittsöffnung für jede Rille -162-- zu bilden.
Mit dieser Anordnung wird das Gas von dem Speicher unter Druck in den mittelsten Abschnitt jeder gekrümmten Unterteilung des Moduls eingebracht und fliesst entlang den Rillen --162--, während es über deren Wände und über die obere Fläche -161-- des Moduls --81-- zu den Abströmzonen --166-- entweicht, welche jeden einzelnen Modul umgeben. Wenn der Modul nahe der Scheibe liegt, übt der Druck des Gases in den Nuten --162-- und nahe der Oberfläche eine Kraft gegen die Scheibe aus, welche ausreicht, um diese zu tragen.
Mit dieser Anordnung wird ein äusserst hohes Mass an Wärmeübertragung und eine genaue Steuerung des Ausmasses der Wärmeübertragung zwischen der anliegenden Scheibe und dem fliessenden Gas erzielt, d. h. die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung kann leicht durch Regelung des Gasflusses und/oder des Abstandes zwischen den Moduln und dem Glas verändert werden.
Arbeitsweise
Im folgenden wird zur näheren Erläuterung ein Beispiel einer bevorzugten Arbeitsweise angegeben, die auf die Behandlung von Glasscheiben angewendet wird.
Ebene Glasscheiben mit 6, 1mm Dicke und etwa 38 cm Breite sowie 76 cm Länge werden in Längs- richtung der Reihe nach auf die Walzen-20-- des Vorwärmabschnittes-A-aufgebracht, wobei sie durch die Führungsschulter --21-- richtig fluchten und auf den Walzen --20-- in und durch den Vorwärmabschnitt mit einer Geschwindigkeit von etwa 6 m/min befördert werden. Elektrische Heizspiralen - über und unter dem sich bewegenden Glas liefern Wärme an den Vorwärmabschnitt in ausreichendem Masse, um die Temperatur des Glases auf etwa 5100 C Oberflächentemperatur bei etwa 9, 14 m Glasbewegung zu erhöhen.
Sobald die führende Kante der Glasscheibe die letzte Rolle des Vorwärmabschnittes verlässt und fortschreitend die Moduln --41-- des Tragbettes --40-- überdeckt, wird die Scheibe erst teilweise und schliesslich vollständig durch den gleichförmigen Gasdruck getragen, welcher aus den Moduln austritt. Dieser Gasdruck ist niemals zu gross und wird in jedem Fall von Modul zu Modul niedrig genug und gleichförmig genug gehalten, so dass er keinerlei Biegung oder andere Verformungen des Glases bewirkt.
Wenn das Glas erst vollständig durch das Gas getragen wird, wird es durch Kantenberührung über Reibverbindung seiner unteren Kante mit den sich drehenden Antriebsscheiben-26-befördert. Für diesen Zweck ist das gesamte System in einer gemeinsamen Ebene in einem Winkel von 50 in bezug auf die Horizontale geneigt, um dem Glas eine Kraftkomponente senkrecht zu den Antriebsscheiben zu verleihen.
Die Gasbrenner --44-- werden mitNaturgas und Luft in Volumenverhältnissen von etwa 1 : 36 versorgt, was 260% Überschussluft über derjenigen Menge bedeutet, die für eine vollständige Verbrennung erforderlich ist. Das Naturgas wird in einer Menge von etwa 1, 7 m3/h und je 0,0929 m2 des Bettes zugeführt. Die Verbrennungsprodukte werden in die Speicherräume eingeführt und erzeugen darin einen Druck von etwa 35 g/cm2. Jeder Modul enthält Austrittsöffnungen, die diesen Druck in den Modulhohlräumen, welche mit Glas bedeckt sind, auf etwa 1/21 des Speicherdruckes verringern. Gas wird in den Stiel jedes Moduls mit einer Temperatur von 6500 C und in einem Volumen von etwa 0,0378 m 3/min eingeführt.
Das Modulbett dieses Beispiels besteht aus 120 Moduln je 0, 0929 m2 der in Fig. 9 gezeigten Type, und das obere Ende jedes Moduls bildet ein Quadrat, wobei die Aussenseiten dieses Quadrates 25,4 mm lang sind und die Abstände zwischen den Wänden benachbarter Moduln 2, 381 mm betragen. Jede Wand ist 1, 587 mm dick.
Das Modulbett hat zuerst eine ebene Form und ist dann, wie in den Fig. 6 bis 8 gezeigt wird, ge-
<Desc/Clms Page number 7>
krümmt, um eine sich allmählich ändernde Tragebene zu bilden, welche anfangs eben ist und dann konvex und zylindrisch um eine zur Bewegungsrichtung parallele Achse gekrümmt ist. Der Krümmungsradius des gekrümmten Bettabschnittes beträgt 152,5 cm. Die Änderung in der Krümmung beginnt etwa 4 m nach dem Beginn des Erwärmungsabschnittes, wo das Glas eine Temperatur von etwa 650 C erreicht hat und ausreichend verformbar ist, um leicht dem sich allmählich ändernden Umriss des Modulbettes bei der Geschwindigkeit zu folgen, mit der das Glas befördert wird.
Der nominelle Modultragdruck bei Bedeckung mit einer 6, 1 mm dicken Glasscheibe liegt um 1, 6 g/cm2 über dem oberhalb des Glases herrschenden Druck, wodurch ein nomineller Abstand von 0, 25 mm zwischen der Unterseite der durch den Gasfilm getragenen'Glasscheibe und dem oberen Ende der Modulwände geschaffen wird. Der nominelle Abströmdruck beträgt im wesentlichen eine Atmosphäre abs.
Um das Glas zu erwärmen, wird das Stützgas auf einer Temperatur gehalten, welche über derjenigen des Glases während der Erwärmungsstufe liegt, bis das Glas die gewünschte Temperatur erreicht hat.
In diesem Fall wird Wärme dem Glas sowohl durch Konvektion als auch durch Strahlung von dem tragenden Gas zugeführt, welches eine Temperatur von etwa 6500C hat. Die Wärme wird durch Strahlung in der Kammer von den Deckenheizspulen --54-- bei einer Temperatur oberhalb der des Glases, üblicherweise etwa 7000 C, erzeugt. Wenn Glas in den Ofen eingegeben wird, werden die Heizkörper be- tätigt, um den Schwankungen im Wärmebedarf zu entsprechen.
Auf diese Weise wird die Temperatur des Glases auf etwa 6500C in der Zeit (etwa 3,5 min) erhöht, in der das Glas seine Bewegung durch eine Länge von 20 m des Vorwärm- und Erwärmungsabschnittes vollendet. Bodenspiralen-55-naheden Speicherräumen helfen dabei, die umgebende Wärme in der Ofenkammer beizubehalten, und sie halten die Speicherkästen heiss.
Wenn die Leitkante des Glases über den Druckfühler-149-- eines Druckschalters mit zeitlich geregelter Steuerung läuft, beginnt ein Zeitgerät in dem Steuermechanismus zu laufen. Dieses Zeitgerät ist auf die bestimmte Geschwindigkeit eingestellt, mit der das Glas befördert wird, um den Lauf mit hoher Geschwindigkeit einzuleiten, wenn die Leitkante des Glases das Ende des Erwärmungsabschnittes erreicht. Zu dieser Zeit wechselt der Antrieb für die letzten drei Scheiben --26-- des Erwärmungsabschnittes für alle Scheiben --260- des Abschreckabschnittes vom Motor --147-- zum Motor --146-- über eine geeignete Kupplungs-und Antriebswellenanordnung. Die Glasscheibe wird sehr schnell von dem Erwärmungsabschnitt in den Abschreckabschnitt mit einer Geschwindigkeit von etwa 25 cm/sec befördert.
Das Zeitgerät schaltet dann den Antrieb auf den Motor --147-- mit Normalgeschwindigkeit zurück, und das Glas wird durch den Abschreckabschnitt mit der normalen Geschwindigkeit von 6 m/min befördert.
In dem Abschreckabschnitt sind die oberen und unteren Modulbetten in zwei Hauptabschnitte-I und II-von jeweils 1, 524 m Länge unterteilt, und der erste Abschnitt ist in zwei Abschnitte--IA und IB-- von 0,61 m und 0,914 m Länge unterteilt. Die Betten sind quer zur Bewegungsbahn auf die gleiche Weise wie der Endabschnitt des Erwärmungsabschnittes gekrümm t, und die Krümmungen stimmen miteinander überein (d. h. mit einem Krümmungsradius von 1, 524 m). Wasser wird durch die Kühlkästen - mit einer Fliessgeschwindigkeit von 3, 785 l/min und je 0,0929 m2 des Bettes geleitet, wobei die Einlasstemperatur des Wassers bei etwa 150C und die Auslasstemperatur bei etwa 270C liegt.
Jedes Abschreckmodulbett dieses Beispiels besteht aus quadratischen Moduln mit einer Oberfläche von etwa 13 cm2 und von der in Fig. 12 gezeigten Type. Ein Ausströmspalt zwischen den benachbarten Moduln
EMI7.1
EMI7.2
<tb>
<tb> 762 <SEP> mm <SEP> ist <SEP> vorgesehen.Wärmeübertragungs-Abstand <SEP> zwiFluss <SEP> koeffizient <SEP> schen <SEP> den <SEP> MoAbschreck-Moduldruck <SEP> Nm/tr./min/G.
<SEP> cal/sec <SEP> duln <SEP> und <SEP> dem <SEP> Glas <SEP>
<tb> abschnitt <SEP> g/cm2 <SEP> (oz/in2) <SEP> cn <SEP> (SCFM/inz) <SEP> cm2 <SEP> Oc <SEP> mm
<tb> IA <SEP> oben <SEP> 132 <SEP> (30) <SEP> 0, <SEP> 0135 <SEP> (3, <SEP> 3) <SEP> 0, <SEP> 018 <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP>
<tb> IA <SEP> unten <SEP> 30,8 <SEP> (7) <SEP> 0, <SEP> 0065 <SEP> (1, <SEP> 6) <SEP> 0, <SEP> 014 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 8>
Tabelle (Fortsetzung)
EMI8.1
<tb>
<tb> Wärmeübertragungs- <SEP> Abstand <SEP> zwiFluss. <SEP> koeffizient <SEP> schen <SEP> den <SEP> MoAbschreck-Moduldruck <SEP> Nm <SEP> tr./min/G.
<SEP> cal/sec <SEP> duln <SEP> und <SEP> dem <SEP> Glas <SEP>
<tb> abschnitt <SEP> g/cm <SEP> (oz/in2) <SEP> cm <SEP> (SCFM/in <SEP> ) <SEP> cm <SEP> C <SEP> mm <SEP>
<tb> IB <SEP> oben <SEP> 57,1 <SEP> (13) <SEP> 0,009 <SEP> (2,2) <SEP> 0,013 <SEP> 2,3
<tb> IB <SEP> unten <SEP> 22 <SEP> (5) <SEP> 0, <SEP> 0057 <SEP> (1, <SEP> 4) <SEP> 0, <SEP> 012 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> II <SEP> oben <SEP> 48,3 <SEP> (11) <SEP> 0,0082 <SEP> (2,0) <SEP> 0,013 <SEP> 2,8
<tb> II <SEP> unten <SEP> 22 <SEP> (5) <SEP> 0,0057 <SEP> (1,4) <SEP> 0,012 <SEP> 0,5
<tb>
Luftflussgeschwindigkeit durch die Modulbetten des Abschreckabschnittes in Nmtr./min/cm der abgeschreckten Glasoberfläche.
Gemäss der obigen Tabelle wird das Glas anfangs beim Verlassen des Erwärmungsabschnittes mit einer Temperatur von etwa 6500C abgeschreckt, indem die obere Fläche mit einer grösseren Geschwindigkeit als die untere Fläche gekühlt wird. Jeder Teil der Glasscheibe wird dieser Abkühlgeschwindigkeit für etwa 2,4 sec unterworfen. Wenn das Glas vom Abschreckabschnitt --IA-- zum Abschreckabschnitt - übergeht, wird die Geschwindigkeit der Abkühlung der oberen und unteren Oberfläche der Glasscheibe verringert. Die verringerte Geschwindigkeit wird praktisch beibehalten, während die Glasscheibe in den zweiten Abschreckabschnitt eintritt.
Die obere Oberfläche braucht jedoch nicht mit grösserer Geschwindigkeit als die untere Oberfläche in der Stufe --IB-- und der Stufe--II--gekühlt zu werden, da die obere Oberfläche mit einem höheren Wärmeübergangskoeffizienten als die untere Oberfläche gekühlt wird. Die Abkühlgeschwindigkeit der oberen Oberfläche kann jedoch entweder grösser oder kleiner als die Abkühlgeschwindigkeit der ändern Oberfläche sein, u. zw. in Abhängigkeit von dem Luft-zu-Glas-Temperaturdifferential. Es kann eine geringere Temperaturdifferenz zwischen der Luft und der oberen Oberfläche des Glases als zwischen der Luft und der unteren Glasoberfläche bestehen.
Deshalb kann dann die Abkühlgeschwindigkeit der unteren Oberfläche grösser als die der oberen sein, obwohl der Wärmeübertragungskoeffizient des oberen Modulbettes grösser bleibt.
Die Glasscheibe wird im Abschnitt-IB-und dem Abschnitt II für eine Gesamtzeit von etwa 12,6 sec abgeschreckt. Die Härte in dem Glas und die veränderte Form wurden schon im wesentlichen im Abschnitt-IA-- erzeugt. Der Abschnitt-IB-und der Ahschnitt --II-- behalten auf Grund der fortgesetzten Kühlung die Scheibe zeitweilig praktisch in ihrer Ausgangsform. Auf diese Weise wird das Glas, wenn es durch die Abschreckung läuft, in einer Krümmung gehalten, welche praktisch mit der des Abschreckbettes übereinstimmt. Am Ende des Härtevorganges ist die Glasscheibe nicht mehr länger durch viskosen Fluss des Glases verformbar. Das Glas wird dann von der Luftabstützung des Abschreclt- systems zu den Walzen des Uefersystems durch die Scheiben --260 und auf die Walzen-200-bei fördert.
Sobald das Glas die Abschreckvorrichtung verlässt und auf Raumtemperatur abkühlt, nimmt es eine andere Krümmung als die des Modulbettes auf Grund der Differentialabkühlung im Abschnitt-IA- an. In diesem Beispiel nimmt die Glasscheibe einen Krümmungsradius von 137 cm in der Richtung quer zur Bewegungsrichtung und einenKrümmungsradius von 36, 6 m in Richtung längs zur Bewegungsrichtung an. Während des Abschreckvorganges wird die Glasscheibe im wesentlichen konform mit der Krümmung des Modulbettes trotz der Differentialabkühlung gehalten, da die verringerte Abkühlgeschwindigkeit in den Abschreckabschnitten --IB und n-angewendet wurde.
Glasscheiben, die auf die oben genannte Weise behandelt wurden, besitzen eine endgültige Spannung, ausgedrückt mit Hilfe der Mittelspannung, wie sie durch die Doppelbrechung von polarisierten Lichtstrahlen von etwa 3300 Millimikron je 2,54 cm Glaslänge angezeigt wird.
Es ist offensichtlich, dass andere Formen der Vorrichtung zum Tragen und Befördern von Glasscheiben auf einem Gas oder einem andern Strömungsmedium an Stelle der beschriebenen Ausführungsform verwendet werden können, welche Moduln verwenden. Zum Beispiel kann ein poröses Bett oder eine an-
<Desc/Clms Page number 9>
dere Form durchlöcherter Tragplatten angewendet werden, solange das Glas gleichförmig getragen wird, während es auf eine für das Biegen und/oder Härten geeignete Temperatur erwärmt wird. Nach einer andern Möglichkeit kann das Glas balanciert und vertikal anstatt horizontal gestützt oder gehalten werden.
Wenn gewisse Beschädigungen oder Verwerfungen des Glases zugelassen werden können, ist es möglich, Glas auf Walzen während der gesamten Erwärmungs- und Abschreckungsvorgänge zu befördern. Solche Beförderungstechniken finden insbesondere dort Verwendung, wo die Glasscheibe nicht durch viskosen Fluss des Glases vor der Härtung gebogen wird, sondern statt dessen eher eben bleibt. Die Erfindung kann dazu verwendet werden, solche ebenen Scheiben zu verformen, um Scheiben mit einer zusammengesetzten Krümmung zu erzeugen..
Es ist zweckmässig, bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, die Glasscheiben in ihrer vor dem Härten bestehenden Form während des Abschreckvorganges zu halten. Wenn anderseits der Abstand zwischen den Abschreckdüsen und dem Glas gross ist, braucht die ursprünglich hergestellte Differentialabkühlungsgeschwindigkeit nicht während der Härtung verringert zu werden, sondern die Scheibe kann sich statt dessen während des Abschreckens biegen. Eine solche Anordnung ist jedoch hinsichtlich der genauen Kontrolle der endgültigen Krümmung der Scheibe, von Nachteil, da es schwierig ist, die Differentialgeschwindigkeiten der Wärmeübertragung bei grossen Zwischenräumen zwischen den Düsen und der Glasscheibe genau einzustellen.
In der beschriebenen Ausführungsform kann sich die Glasscheibe zu einer zylindrischen Krümmung verformen, die nach oben konvex ist, wobei die obere Oberfläche des Glases schneller als die untere Fläche gekühlt wird. Die Differentialabkühlgeschwindigkeit steigert deshalb die endgültige Gesamtkrümmung (d. h. verringert den Krümmungsradius sowohl in Quer-als auch in Längsrichtung), wodurch eine zusammengesetzte Krümmung der zylindrischen Biegung überlagert wird, welche der Glasscheibe vor dem Härten verliehen wurde. Es ist leicht ersichtlich, dass die untere Fläche der Glasscheibe schneller als die obere Fläche gekühlt werden kann. Ausserdem kann der Scheibe erlaubt werden, sich zu einer konkav nach oben geformten Form zu verformen.
Selbstverständlich kann die Glasscheibe anfangs zu Krümmungen verformt sein, welche nicht zylindrische Krümmungen sind. Demnach kann eine Glasscheibe, welche ursprünglich zu einer zusammengesetzten Krümmung durch Warmverformung verformt war, d. h. durch Beförderung des Glases über ein. sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung der Bewegungsbahn gekrümmtes Bett, in eine zusammengesetzte Krümmung verändert werden, welche ver schiedene Krümmungsradien hat.
Im allgemeinen sollte zur Erzeugung von Krümmungen, welche merklich von den ursprünglichen vor der Härtung vorhandenen Krümmungen abweichen, die eine Seite der Glasscheibe anfangs mit einer Geschwindigkeit abgekühlt werden, welche mindestens 10% grösser ist als die Geschwindigkeit, mit der die entgegengesetzte Seite gekühlt wird. Diese Geschwindigkeit ist üblicherweise mindestens um 25% grö- sser. Je grösser das Differential ist, desto grösser ist die Änderung in der Krümmung.
Normalerweise wird die Glasscheibe auf einen praktisch gleichförmigen, d. h. isothermischen Zustand vor dem Abschrecken erwärmt. Die Zeit für eine solche Erwärmung wird im allgemeinen in Minuten gerechnet und liegt gewöhnlich unter 10 min. Es ist selbstverständlich, dass ein isothermischer Zustand in dem Glas nicht vor dem Abschrecken bei der Durchführung der Erfindung vorzuliegen braucht.
Tatsächlich kann ein nicht gleichförmiger Gradient zwischen den Hauptflächen der Scheibe dabei helfen, das Glas in seiner ursprünglichen Form während des Abschreckvorganges zu halten, indem die Temperatur der Oberfläche, welche langsamer gekühlt werden soll, auf eine anfangs höhere Temperatur als die der entgegengesetzten Fläche erhöht wird.
Wenn eine Glasscheibe erwärmt wird, ist es möglich, durch Erhöhung der Temperatur der einen Oberfläche über die Temperatur der andern Fläche ein Temperaturdifferential über den Oberflächen zu erzeugen, so dass, wenn das Glas in dem Abschreckabschnitt abgeschreckt und beide Seiten gekühlt werden, ein Kühlgeschwindigkeitsdifferential zwischen den Oberflächen besteht und eine Differentialabkühlung der Hauptoberflächen zur Folge hat. Demnach kann eine Differentialkühlung der Hauptseiten erreicht werden, indem jede Seite auf eine andere Temperatur innerhalb oder vorzugsweise im gesamten Härtetemperaturbereich erwärmt wird und ein Temperaturgradient zwischen den Hauptoberflächen erzeugt wird, was die Herstellung einer zweiten Form der Scheibe zur Folge hat, wenn die Temperatur der Scheibe etwa auf isothermische Raumbedingungen zurückkehrt.
Es hat sich in der Praxis als äusserst vorteilhaft erwiesen, die Glasscheiben in ihrer vor dem Härten bestehenden Form während der Anwendung der ungleichen Geschwindigkeiten auf die entgegengesetzten Seiten durch plötzliche Verringerung der Abkühlgeschwindigkeiten während des Abschreckens und nachdem das Glas teilweise durch den Anlassbereich abkühlt wurde, aber jedenfalls bevor das Glas auf 4250 C
<Desc/Clms Page number 10>
Oberflächentemperatur abgekühlt war, zu halten. Bei einer solchen plötzlichen Änderung werden normalerweise die Abkühlgeschwindigkeiten, die auf die oberen und unteren Oberflächen angewendet wurden, um mindestens 10% verringert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Biegen und Härten von Glasscheiben, bei dem eine Glasscheibe zwischen zwei mit Gasdüsen versehenen Abschreckbetten eingebracht wird, wobei die Glasscheibe durch das Kühlgas während ihrer Abkühlung durch den Transformationsbereich zumindest teilweise abgestützt und, nachdem sie unterhalb des Transformationsbereiches abgekühlt wurde, kantenweise zwischen den Gasdüsen
EMI10.1
jeweils unterschiedlichen Kühlgeschwindigkeiten über den Transformationsbereich abgekühlt werden, wobei diese beiden unterschiedlichen Kühlgeschwindigkeiten plötzlich vermindert werden, nachdem das Glas teilweise durch den Transformationsbereich abgekühlt wurde, und die jeweiligen Kühlgeschwindigkeiten nach wie vor unterschiedlich gehalten werden.
<Desc / Clms Page number 1>
Process for bending and hardening glass panes
The invention relates to a method for bending and hardening glass panes.
There is currently a great demand, particularly in the automotive industry, for glass sheets with a composite curvature, i.e. H. for panes that are curved in the direction of their length and across it and therefore do not have any straight elements. It is of course possible to bend glass sheets to such curvatures by pressing glass, which is held by tongues, with complementary fixed positive and negative shapes. In addition to this, horizontal bending with the aid of gravity is used, a so-called "ring" shape is used which only engages the periphery of the glass sheet to be bent, allowing the glass sheet to be formed into the desired shape under the influence of heat and sometimes with the help of moments of force that are applied by movable mold sections.
An inherent disadvantage of such techniques is the need for contact between the glass to be bent and solid objects such as the tongues or the mold surfaces. In the methods and devices for bending glass sheets without contact between the glass and the fixed device bases, glass sheets are carried on a stream of hot gas and conveyed along a horizontally extending bed, the shape of which changes from a flat shape to a curved shape to produce a sheet of glass curved in a direction transverse to the movement path. One of the main advantages of such a process is that the glass sheets can be continuously molded into the final desired shape on the support bed.
However, if the desired shape of the finished sheet of glass has a compound curvature, i. H. a curvature extending both in the direction of travel and transversely thereto makes it difficult to create such a shape with a support bed while the disc is continuously being conveyed.
It is an object of the invention to provide a method which provides compound curvatures while continuously conveying sheets of glass without the need for a support bed or other mold surface to conform to the final desired shape. In short, this is achieved by thermally superimposing, in a controlled and reproducible manner, a permanent compound curvature of the original shape or of another shape into which the disk was first physically brought.
The invention relates to a method for bending and hardening glass panes, in which a glass pane is introduced between two quenching beds provided with gas nozzles, the glass pane being at least partially supported by the cooling gas during its cooling through the transformation area and, after it has been cooled below the transformation area, edge-wise between the gas nozzles.
The method is characterized in that the two main surfaces of the glass pane are each cooled at different cooling speeds over the transformation area, these two different cooling speeds being suddenly reduced after the glass has been partially cooled through the transformation area, and
<Desc / Clms Page number 2>
the respective cooling speeds can still be kept different.
The use of different but uncontrolled cooling to change the shape of the glass from just before it is hardened to a time after it has cooled below the hardening range has been proposed, i.a. According to this known proposal, larger blowing currents are used against the lower surface than against the upper surface of the pane in order to eliminate the tendency of the heat capacity of the hardening mold to delay the cooling rate of the part of the glass in contact with the mold. Therefore, the ultimate purpose of this proposal is to achieve a balanced cure. Another proposal relates to a method for hardening glass objects, it being possible to achieve different degrees of hardening in the glass.
This means the degree of hardening generally known in the industry; H. the amount of pressure or tension created in the glass. This stress is a function of the rate of cooling to which the molten glass has been subjected. This proposal involves cooling one or both sides of the glass in a manner which varies through the glass thickness, producing a uniform hardening and consequently an equal cooling rate on both glass surfaces, in contrast to the unequal speeds according to the invention.
In addition to these measures, it is generally known to support glass panes on gas beds and to harden them, but without using differentiated cooling in the area of the hardening zone.
The invention exploits the phenomenon that when quenching in a way in which one main surface of the pane is cooled at a greater rate than the opposite main surface at a time when the temperature of the pane is in the tempering area of the glass, the quenching, in addition to hardening the disc, when it is cooled to a temperature at which it is no longer deformable by viscous flow, a permanent composite curvature is superimposed on the shape of the disc that existed immediately prior to quenching, e.g. B. turns a flat disc into a disc with compound curvature.
A disc curved in one direction with rectilinear elements in the other will have a compound curvature of reduced radius when the convex surface is cooled at greater speed (thereby producing a greater curvature in the direction in which it was previously curved, and a curvature is created in the direction in which the rectilinear elements previously extended). As the concave surface is cooled at a greater rate, the disc is formed into a double and opposite curvature. A sheet of glass that previously had a compound curvature will now have a curvature with increased or decreased radii depending on which side is cooled more quickly.
The method according to the invention can be carried out with a device in which glass panes are carried on a stream of gas while they are heated, if appropriate bent and quenched, thereby preventing contact of the glass with stationary device parts and maintaining the exact desired shape during the entire process becomes. In the quenching zone, upper and lower nozzle beds are arranged close to the glass sheet to be treated (i.e. less than 3.8 mm apart) in order to achieve the greatest possible heat transfer and precise control of the heat transfer.
It is therefore a practical necessity that the glass sheet be temporarily held practically in its original shape corresponding to that of the nozzle beds while it is being quenched to prevent contact between the nozzles and the glass.
When carrying out the method according to the invention, a pane of glass which is quenched between opposing currents of a cooling flow medium can also then temporarily, u. zw. At least while it is in the hardening area, are kept in their original shape if a greater cooling rate is used on one side than on the opposite side of the disk by reducing the originally set cooling rates during quenching while still the The cooling rate on the one hand is greater than that on the other.
Forces acting on the glass pane are thereby practically balanced and the glass pane is temporarily held essentially in its original shape, which corresponds to that of the nozzle arrangement during the quenching process and while the temperature of the pane is within the transformation or hardening range.
It is believed that the faster quenched surface will tend to stabilize to a permanent dimension that is longer than that of the opposite surface, as a higher notional temperature (i.e. a temperature below which the glass is no longer deformable) in the faster cooled surface is produced. On the other hand, the more slowly quenched surface is at a higher temperature and is therefore temporarily thermally higher
<Desc / Clms Page number 3>
Mass extended than the opposite surface. As long as these two phenomena balance each other out, the disk remains in its original shape.
It was found, however, that the thermal expansion of the slowly cooled side very soon no longer suffices to maintain this initial equilibrium, especially after the pane has been cooled to around the lower temperature limit of the transformation range of the glass (i.e. around 6200C surface temperature at commercially available soda Lime-silicate window and sheet glass). As a result, the glass tends to bend.
A decrease in the absolute cooling rates of both sides of the disc, while the faster quenched side is still being cooled at a higher rate, temporarily counteracts the development of an imbalance and the tendency of the disc to bend, since the more slowly cooled side is affected by the heat heats up again in the disc at greater speed than the opposite side. This results in an increase in the thermal expansion of the more slowly cooled surface and the pane practically remains in its original shape.
The method according to the invention is explained in more detail with reference to the drawings, in which a device suitable for carrying out the method is shown.
In the drawings: Fig. 1 is a perspective, partially schematic view of a system for conveying, heating, bending and quenching of glass sheets, Fig. 2 is a partial top view of an arrangement of a preheating section with gas film support and a mechanism for conveying glass sheets, Fig. 3 is a partial top view as a continuation of FIG. 2 of the end of the heating section with gas film support near the quenching section, followed by a conveyor roller outlet section, individual parts being omitted in the and the preceding figures for the sake of clarity, FIG. 4 a view, partly in section along the line 4- 4 of Fig. 2, Fig. 5 is an end view of the quenching system taken along line 5-5 of Fig. 3 where it meets the heating section, Fig.
6 is a schematic perspective view showing a gas film support bed, the generating surface of this bed changing progressively in outline from a planar shape to a cylindrical shape in cross-section perpendicular to the longitudinal axis of the bed, FIG. 7 is an end view of the bed according to FIG. in the direction of the greatest curvature, Fig. 8 is a side view of the bed according to FIG. 6, which shows how the curve develops along the movement path of the glass, FIG. 9 is a partial sectional view of the support bed, which shows the relationship of support chambers or modules to one 10 shows an enlarged plan view of an improved carrier module unit in which the carrier surface is divided by partition walls, FIG. 11 shows a section along line 11-11 of FIG. 10, and FIG.
12 is a partial perspective view of an upper and lower quench bed including the lower storage space, also showing the construction of the quench modules.
Fig. 1 shows schematically a system which is advantageous for heating glass panes to a deformation temperature, e.g. B. to a temperature at which the glass can conform to a load bearing force and harden, can be used to quench such parts while they are hot and to convey the so hardened wafers onto a roller conveyor to carry them away.
The individual sections that make up the complete system include a preheating section-Ar-, in which the glass is conveyed on rollers-20-between radiant heaters-22-above and below the glass in order to preheat the glass until it reaches a suitable preheating temperature which is lower than the deformation temperature, a heating section-B - with gas film support, into which the glass panes are transferred and in which they are carried on the film of the hot gas while they are driven by a friction drive, e.g.
B. by the drive wheels -26-, which attack only the edges of the panes, additional heat is supplied by radiant heaters above and below the glass pane until the glass reaches a temperature high enough for it to bend and harden , a quenching section-C-, in which the glass is quenched very quickly while it is supported between opposing flowing layers of cold air, the edge-attacking drive being provided by this section with the aid of the drive wheels --260 - and a delivery roller system -D- which picks up the tempered glass sheets from the quenching system and transports them to their next destination.
EMI3.1
which are in alignment throughout Section-A-in order to position the glass correctly for transport to the next gas support. Each conveyor roller is set in rotation by toothed wheels --32-- via a common shaft --33-- driven by a motor --34--.
2, 3 and 4 show that the heating section --B-- with gas film support made of three similar-
<Desc / Clms Page number 4>
borrowed, adjoining units --36 - exists. which are each housed in a support frame, as shown in FIG. The support frame consists of beams --37-, posts --38-- and beams --39-- and rests on supporting blocks --35--.
Each unit --36-- comprises a flat bed-40-- made of modules-41--, which are arranged at a distance from one another, but not next to one another geometrically, like in a mosaic. In the illustrated embodiment, all modules have -. 4, 1-- a rectangular shape at its top. and they form a common surface which changes from a planar shape to a curved shape in the direction of glass movement, as shown in greater detail in Figs. 6-8. The modules -41- are arranged in successive rows which cross the intended path of movement of the workpiece, each row being arranged at an angle to this path which is not 900 and is close to the next adjacent row.
Each module --41-- has a stem --42-- with a smaller cross-sectional area than the upper end, and each opens into a storage space which is under the bed -. 4, 0-- is arranged (Fig. 4 and 9). Each module is practically enclosed by other modules and is separated from them by a distance which provides an outflow zone. The bed is set at such a height that the plane of the upper ends of the modules is parallel to, but just below the plane through the upper surfaces of the conveyor rollers --20-- of the support height between the modules and the glass sheet Preheating section is formed. On one side, each storage space --43-- is connected to five gas burners --44-- through openings --45-- (Fig. 1) and flexible couplings --46--.
The gas support bed is inclined laterally at an angle of about 50 with respect to the horizontal, as shown in FIG. On the deeper side of the bed --40-- a series of uniform, disk-like drive wheels --26-- extend inwardly just above the bed, in order to frictionally engage only one edge of the workpiece and to move it in a continuous straight line along the bed promote. A plurality of openings --48-- extend through the roof of each unit --36-- to vent the interior to atmosphere. The drive wheels -26- are on
EMI4.1
a motor-driven drive shaft --53-- set in rotation. Heat is supplied from above and below in the carrying bed -40- by a ceiling spotlight -54- and a floor spotlight -55-.
To supply compressed air to the combustion system for hot gas support, blowers - supply compressed air to pipe branches --61-- each unit --36-- and then to gas burner --44 -....
(Fig. 2). Gas is introduced into the burners --4-- through lines not shown. Each burner-44- is designed for direct air heating. The combustion in the combustion chamber creates sufficient storage pressure to supply the modules with heated gas of uniform temperature and pressure.
Figures 6 through 8 show a transition section of the module bed 40 for use in bending glass while it is carried on a gas stream. The heights of the modules -. 4, 0-- above the storage space --43-- are optionally and progressively changed, u. both in the direction of glass movement and in the transverse direction, by progressively reducing the depths of the module cavities so as to gradually change the surface defined by the upper ends of the modules from a flat to a curved shape. As each module supports an overlying portion of the glass a uniform distance from its end, the deformable glass will progressively flex to conform to the shape of the bed.
After the heating section --B-- with gas support, the quenching section --C-- (Fig. 1, 3 and 5) follows in the direction of movement of the glass pane. The quench section - C - contains curved beds --90-- of modules --81-- arranged in a mosaic pattern similar to that of the heating bed. Each module --81-- has a stem --82-- with a smaller cross-section than the upper end and protrudes from a cooling box --83-- into a storage unit -84--, with the cooling box and
EMI4.2
placed so that it has the same height and the same shape as the end portion of the heating bed just present.
Over the bed-80- lies a cover-92- which is fastened in such a way that it can be raised and lowered and which is essentially a mirror image of the bed -80- and its associated cooling box -83- and the memory space --84--. The upper and lower cooling
<Desc / Clms Page number 5>
boxes and storage rooms are supplied separately with heat exchange fluid and air in the same way. The cover is rigidly attached to cross bars or beams -97- and vertically adjustable.
As shown in Figure 3, the quench section-C- is divided into two adjacent beds of modules, designated Section I and Section II, which are practically equal in length. The distance between the upper and lower beds of each of these sections can be adjusted independently. Section I is divided into two sections IA and IB, section IA being slightly shorter than section IB. Relatively cool gas, such as air at ambient temperature. is supplied to the upper and lower storage tanks of sections IA and IB and II independently of one another by separate fans -89, 90 and 91--.
Independent control of the flow and pressure to the upper and lower accumulators of each section from the associated fans is achieved by suitable valves --93 and 94 - in the individual lines - 95 and 96 - which supply each accumulator (Fig. 5). The throttle valve -93- in line -95 -controls the flow and pressure from the blower -89- to the upper accumulator of section IA, and the throttle valve -94- in line -96- controls the Flow and pressure to the lower reservoir.
The independent fans - 89, 90 and 91-- facilitate separate control of the flow and pressure to each of the three sections of the quench.
Heat exchange fluid, such as cooling water from the inlet pipe branches -85-, is introduced into the cooling boxes and drained from them through outlet pipe branches -88-. This will keep the beds at a practically uniform temperature throughout.
The conveying means for the quenching system comprise disk-like drive members-260- which have sufficiently narrow peripheral edges that they extend inwardly between the upper and lower module beds to frictionally engage only one edge of the workpiece and this along the bed in continuous linear motion to transport.
The drive pulleys --260- are open
Shafts - 500 - are attached, which run in bearings-510-which are provided in the support of the lower bed (Fig. 5). Each shaft -500-- and the last three shafts -50-- closest to the quenching section are connected by gears to a drive shaft which is driven at normal speed by a motor -147- or at high speed a motor - is driven (Figs. 2 and 3). All drive pulleys --26 and 260 - are operated at normal transport speed by the motor --147--.
With a suitable drive shaft and coupling arrangement --145 - the last three drive parts of the heating section and the disks of the quenching section can be driven at high speed by the motor --146 - while the motor --147 - continues to drive the remaining drive parts at normal speed Speed drives. Such a high-speed drive is controlled by a time-controlled control mechanism -148- which is operated by a pressure sensor -149- near the end of the heating section. The sensor responds to the presence of a pane of glass in a position in which it must be transferred to the quench at high speed.
After a period of time that is sufficient to allow the glass pane to be transferred, the time-controlled control switches the drive of all drive parts --26 and 260 - back to the motor --147 - at normal speed.
As shown in Figs. 1 and 3, the delivery roller section --D-- consists of conveyor rollers --200--, which guide shoulders-210-- in the direction of alignment with disks --260-- of the Abschreckab section have the correct one Maintain the position of the glass during the transfer. Each roller is rotatably mounted in bearings --220-- and is driven by gear wheels --230-- via a common shaft --240--, which is connected to a drive motor --250--.
The modules -41- which form the support bed -40- are shown in detail in FIG.
Each module --41 - forms a chamber open at the top. The top of each module defines a zone of practically uniform pressure under the overlying glass. The pressure is exerted by gas which is sent to each module --41-- from the supporting storage space --43-- via the hollow supporting-
EMI5.1
arranged to prevent the pressurized gas from impinging directly on the supported glass surface and to ensure that the gas introduced into each cavity is dispersed in the gas already present, ensuring uniform pressure across the top edges of the module. In addition, the outlet openings create a drop in gas pressure from the interior of the reservoir to the interior of the module.
Another embodiment of a module --410 - is shown in FIGS. 10 and 11. This mo-
<Desc / Clms Page number 6>
dul is similar to module-41--, but is divided into four independent sub-chambers by the walls-150, 151, 152, and 153-. Separate outlets --155 - establish a connection between a hollow stem-420- and each sub-chamber of the module, so that each sub-chamber functions independently of the others. In this way, support is ensured if any of the sub-chambers is covered with glass.
The deterrent module -81- is shown in more detail in Fig. 12. Each module - has a prismatic body - 160 - with an end face or, in the position of the module
EMI6.1
extend outside of a central part of the module, at this point each groove is connected via a radial section --163-- with a central passage --164-- which extends through the stem --182-- and a connection with the storage space -84-. A fixed cap --165-- cooperates with the section --163-- of the radial grooves and the central passage - to form a restricted exit opening for each groove -162-.
With this arrangement, the gas from the accumulator is injected under pressure into the central portion of each curved partition of the module and flows along the grooves --162 - as it flows over their walls and over the top surface -161-- of the module - 81-- escapes to the outflow zones --166-- which surround each individual module. When the module is close to the disk, the pressure of the gas in the grooves --162 - and near the surface exerts a force against the disk that is sufficient to support it.
With this arrangement, an extremely high level of heat transfer and precise control of the level of heat transfer between the adjacent pane and the flowing gas is achieved; H. the speed of heat transfer can easily be changed by regulating the gas flow and / or the distance between the modules and the glass.
Working method
For a more detailed explanation, an example of a preferred mode of operation is given below, which is applied to the treatment of glass panes.
Flat panes of glass with a thickness of 6.1 mm and a width of about 38 cm and a length of 76 cm are placed one after the other in the longitudinal direction on the rollers -20-- of the preheating section -A-, whereby they are correctly aligned through the guide shoulder -21- and conveyed on the rollers --20-- in and through the preheating section at a speed of about 6 m / min. Electric heating coils - above and below the moving glass, provide sufficient heat to the preheating section to raise the temperature of the glass to about 5100 C surface temperature with about 9.14 meters of glass movement.
As soon as the leading edge of the glass pane leaves the last roll of the preheating section and progressively covers the modules --41-- of the support bed --40--, the pane is only partially and finally completely supported by the uniform gas pressure that emerges from the modules. This gas pressure is never too high and is in any case kept low enough and uniform enough from module to module so that it does not cause any bending or other deformation of the glass.
Once the glass is completely carried by the gas, it is conveyed by touching the edge via a friction connection of its lower edge with the rotating drive pulleys-26-. For this purpose the entire system is inclined in a common plane at an angle of 50 ° with respect to the horizontal in order to give the glass a force component perpendicular to the drive pulleys.
The gas burners --44 - are supplied with natural gas and air in a volume ratio of about 1: 36, which means 260% excess air over the amount that is required for complete combustion. The natural gas is supplied in an amount of around 1.7 m3 / h and 0.0929 m2 per bed. The combustion products are introduced into the storage spaces and generate a pressure of around 35 g / cm2. Each module contains outlet openings that reduce this pressure in the module cavities, which are covered with glass, to about 1/21 of the storage pressure. Gas is introduced into the stem of each module at a temperature of 6500 C and in a volume of about 0.0378 m 3 / min.
The module bed of this example consists of 120 modules of 0.0929 m2 each of the type shown in Fig. 9, and the top of each module forms a square, the outer sides of this square being 25.4 mm long and the distances between the walls of adjacent modules 2.381 mm. Each wall is 1.587 mm thick.
The module bed first has a flat shape and is then, as shown in FIGS. 6 to 8,
<Desc / Clms Page number 7>
curves to form a gradually changing support plane which is initially flat and then is convex and cylindrically curved about an axis parallel to the direction of movement. The radius of curvature of the curved bed section is 152.5 cm. The change in curvature begins about 4 m after the start of the heating section, where the glass has reached a temperature of about 650 C and is sufficiently malleable to easily follow the gradually changing contour of the module bed at the speed at which the glass is moving is promoted.
The nominal module load-bearing pressure when covered with a 6.1 mm thick glass pane is 1.6 g / cm2 above the pressure above the glass, creating a nominal distance of 0.25 mm between the underside of the glass pane supported by the gas film and the upper end of the module walls is created. The nominal discharge pressure is essentially one atmosphere abs.
In order to heat the glass, the supporting gas is maintained at a temperature which is higher than that of the glass during the heating step until the glass has reached the desired temperature.
In this case, heat is supplied to the glass by both convection and radiation from the carrying gas, which has a temperature of about 6500C. The heat is generated by radiation in the chamber from the ceiling heating coils --54 - at a temperature above that of the glass, usually around 7000 C. When glass is placed in the furnace, the radiators are activated to accommodate fluctuations in heat demand.
In this way the temperature of the glass is raised to about 6500C by the time (about 3.5 minutes) the glass completes its movement through a length of 20 m of the preheating and heating section. Storage spaces close to the bottom spiral 55 help to retain the surrounding heat in the furnace chamber and they keep the storage boxes hot.
When the leading edge of the glass runs over the pressure sensor-149-- of a pressure switch with time-controlled control, a timer in the control mechanism begins to run. This timing device is set to the specific speed at which the glass is advanced in order to initiate the high-speed run when the leading edge of the glass reaches the end of the heating section. At this time, the drive for the last three disks --26 - of the heating section for all disks --260- of the quenching section changes from motor --147 - to motor --146 - via a suitable coupling and drive shaft arrangement. The glass sheet is conveyed very quickly from the heating section into the quenching section at a speed of about 25 cm / sec.
The timer then switches the drive back to the motor --147 - at normal speed and the glass is conveyed through the quenching section at the normal speed of 6 m / min.
In the quench section, the upper and lower module beds are divided into two main sections - I and II - each 1.524 m in length, and the first section is in two sections - IA and IB - 0.61 m and 0.914 m in length divided. The beds are curved transversely to the trajectory in the same way as the end portion of the heating section, and the curvatures coincide with one another (i.e. with a radius of curvature of 1.524 m). Water is passed through the cooling boxes - at a flow rate of 3, 785 l / min and 0.0929 m2 each of the bed, with the inlet temperature of the water being around 150C and the outlet temperature around 270C.
Each quench module bed in this example consists of square modules with a surface area of about 13 cm 2 and of the type shown in FIG. An outflow gap between the neighboring modules
EMI7.1
EMI7.2
<tb>
<tb> 762 <SEP> mm <SEP> is provided for <SEP>. Heat transfer distance <SEP> between flow <SEP> coefficient <SEP> between <SEP> the <SEP> MoAquenching module pressure <SEP> Nm / tr. / min / G.
<SEP> cal / sec <SEP> through <SEP> and <SEP> the <SEP> glass <SEP>
<tb> section <SEP> g / cm2 <SEP> (oz / in2) <SEP> cn <SEP> (SCFM / inz) <SEP> cm2 <SEP> Oc <SEP> mm
<tb> IA <SEP> above <SEP> 132 <SEP> (30) <SEP> 0, <SEP> 0135 <SEP> (3, <SEP> 3) <SEP> 0, <SEP> 018 <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP>
<tb> IA <SEP> below <SEP> 30.8 <SEP> (7) <SEP> 0, <SEP> 0065 <SEP> (1, <SEP> 6) <SEP> 0, <SEP> 014 < SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb>
<Desc / Clms Page number 8>
Table (continued)
EMI8.1
<tb>
<tb> heat transfer <SEP> distance <SEP> between flow. <SEP> coefficient <SEP> between <SEP> the <SEP> MoAbschreck module pressure <SEP> Nm <SEP> tr./min/G.
<SEP> cal / sec <SEP> through <SEP> and <SEP> the <SEP> glass <SEP>
<tb> section <SEP> g / cm <SEP> (oz / in2) <SEP> cm <SEP> (SCFM / in <SEP>) <SEP> cm <SEP> C <SEP> mm <SEP>
<tb> IB <SEP> above <SEP> 57.1 <SEP> (13) <SEP> 0.009 <SEP> (2.2) <SEP> 0.013 <SEP> 2.3
<tb> IB <SEP> below <SEP> 22 <SEP> (5) <SEP> 0, <SEP> 0057 <SEP> (1, <SEP> 4) <SEP> 0, <SEP> 012 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> II <SEP> above <SEP> 48.3 <SEP> (11) <SEP> 0.0082 <SEP> (2.0) <SEP> 0.013 <SEP> 2.8
<tb> II <SEP> below <SEP> 22 <SEP> (5) <SEP> 0.0057 <SEP> (1.4) <SEP> 0.012 <SEP> 0.5
<tb>
Air flow speed through the module beds of the quenching section in Nmtr./min/cm of the quenched glass surface.
According to the table above, the glass is initially quenched when it leaves the heating section with a temperature of around 6500C, in that the upper surface is cooled at a greater speed than the lower surface. Each part of the glass sheet is subjected to this cooling rate for about 2.4 seconds. As the glass transitions from the quenching section - IA - to the quenching section - the rate of cooling of the top and bottom surfaces of the glass sheet is reduced. The reduced speed is practically maintained as the glass sheet enters the second quenching section.
However, the upper surface does not need to be cooled at a greater rate than the lower surface in the stage --IB - and the stage - II -, since the upper surface is cooled with a higher heat transfer coefficient than the lower surface. The cooling rate of the upper surface can, however, either be greater or less than the cooling rate of the other surface, u. or depending on the air-to-glass temperature differential. There may be a smaller temperature difference between the air and the upper surface of the glass than between the air and the lower surface of the glass.
Therefore, the cooling rate of the lower surface can then be greater than that of the upper surface, although the heat transfer coefficient of the upper module bed remains higher.
The glass pane is quenched in section IB and section II for a total of about 12.6 seconds. The hardness in the glass and the changed shape have already been essentially created in section-IA-. The section-IB- and the section -II- keep the pane temporarily in its original shape due to the continued cooling. In this way, as the glass passes through the quench, it is held in a curvature which practically matches that of the quench bed. At the end of the hardening process, the glass pane can no longer be deformed by the viscous flow of the glass. The glass is then conveyed by the air support of the Abschreclt- system to the rollers of the Uefersystem through the panes --260 and onto the rollers-200-at.
As soon as the glass leaves the quenching device and cools down to room temperature, it assumes a different curvature than that of the module bed due to the differential cooling in section-IA-. In this example, the glass sheet assumes a radius of curvature of 137 cm in the direction transverse to the direction of movement and a radius of curvature of 36.6 m in the direction along the direction of movement. During the quenching process, the glass pane is kept essentially conforming to the curvature of the module bed in spite of the differential cooling, since the reduced cooling rate was applied in the quenching sections --IB and n-.
Panes of glass treated in the above manner have a final stress, expressed in terms of mean stress, as indicated by the birefringence of polarized light rays of about 3300 millimicrons per 2.54 cm of glass.
It will be apparent that other forms of apparatus for carrying and conveying sheets of glass on a gas or other flow medium can be used in place of the embodiment described which use modules. For example, a porous bed or another
<Desc / Clms Page number 9>
whose form of perforated support plates can be used so long as the glass is supported uniformly while it is heated to a temperature suitable for bending and / or tempering. Another option is to balance the glass and support or hold it vertically instead of horizontally.
If some damage or warping of the glass can be allowed, it is possible to convey glass on rollers throughout the heating and quenching operations. Such conveying techniques are used in particular where the glass pane is not bent by the viscous flow of the glass before hardening, but instead rather remains flat. The invention can be used to deform such planar disks to produce disks with a compound curvature.
When carrying out the method according to the invention, it is expedient to keep the glass panes in their shape before hardening during the quenching process. On the other hand, if the distance between the quenching nozzles and the glass is large, the originally established differential cooling rate need not be reduced during the hardening, but instead the pane can bend during the quenching. However, such an arrangement is disadvantageous in terms of precise control of the final curvature of the pane, since it is difficult to precisely set the differential speeds of the heat transfer in the case of large gaps between the nozzles and the glass pane.
In the embodiment described, the glass sheet can deform into a cylindrical curvature which is convex upwards, with the upper surface of the glass being cooled faster than the lower surface. The differential cooling rate therefore increases the final overall curvature (i.e., decreases the radius of curvature in both transverse and longitudinal directions), thereby superimposing a compound curvature on the cylindrical bend imparted to the glass sheet prior to hardening. It can easily be seen that the lower surface of the glass sheet can be cooled faster than the upper surface. In addition, the disk can be allowed to deform into a concave upwardly shaped shape.
Of course, the pane of glass can initially be deformed into curvatures that are not cylindrical curvatures. Thus, a sheet of glass which was originally thermoformed into a composite curvature, i.e. H. by moving the glass over a. both in the transverse direction and in the longitudinal direction of the path of movement curved bed, can be changed into a compound curvature, which has ver different radii of curvature.
In general, in order to produce curvatures which differ appreciably from the original curvatures present before hardening, one side of the glass sheet should initially be cooled at a rate which is at least 10% greater than the rate at which the opposite side is cooled. This speed is usually at least 25% faster. The larger the differential, the greater the change in curvature.
Normally the sheet of glass is placed on a practically uniform, i.e. H. heated isothermal state before quenching. The time for such heating is generally calculated in minutes and is usually less than 10 minutes. It will be understood that an isothermal condition need not exist in the glass prior to quenching in practicing the invention.
In fact, a non-uniform gradient between the major surfaces of the pane can help keep the glass in its original shape during the quenching process by raising the temperature of the surface to be cooled more slowly to an initially higher temperature than the opposite surface .
When a sheet of glass is heated, it is possible to create a temperature differential across the surfaces by increasing the temperature of one surface above the temperature of the other, so that when the glass is quenched in the quenching section and both sides are cooled, a cooling rate differential between the surfaces and results in differential cooling of the main surfaces. Accordingly, a differential cooling of the main sides can be achieved by heating each side to a different temperature within or preferably in the entire hardening temperature range and creating a temperature gradient between the main surfaces, which results in the production of a second shape of the disc when the temperature of the disc approximately returns to isothermal room conditions.
In practice, it has been found to be extremely advantageous to keep the glass sheets in their pre-hardening form during the application of the unequal speeds on the opposite sides by suddenly reducing the cooling speeds during quenching and after the glass has been partially cooled by the tempering area, however at least before the glass reaches 4250 C
<Desc / Clms Page number 10>
Surface temperature had cooled down. With such a sudden change, the cooling rates applied to the top and bottom surfaces are typically reduced by at least 10%.
PATENT CLAIMS:
1. A method for bending and hardening glass panes, in which a glass pane is placed between two quenching beds provided with gas nozzles, the glass pane being at least partially supported by the cooling gas during its cooling through the transformation area and, after it has been cooled below the transformation area, between edges the gas nozzles
EMI10.1
each different cooling speeds are cooled over the transformation area, these two different cooling speeds are suddenly reduced after the glass has been partially cooled by the transformation area, and the respective cooling speeds are still kept different.