玻璃弯曲炉的制作方法

专利名称：玻璃弯曲炉的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种玻璃弯曲炉，即一种使待弯曲玻璃板加热并使板弯曲成复杂形状的炉子，在成形过程中，对横跨玻璃板的温度剖面(或温度分布)的精确控制是必要的。本发明还涉及一种使用这种炉子使玻璃板弯曲的方法。
在任何一种弯曲工艺过程中使一玻璃板成形，都在很大程度上受板的温度的影响，因为玻璃的粘度随温度而剧烈变化。此外，玻璃板内温度分布的差异也同样有显著的作用。这就是非常希望能对横跨板的温度剖面实现精确控制的原因，这样做就能成功地生产出特殊的形状，也能确保大量生产中同样形状的再现性。
从EP504117中知悉，结合淬水工序对横跨玻璃板的温度剖面进行控制，以使板获得有差异的强韧性。
一种影响待弯玻璃板温度剖面的简单方法是在玻璃板上要少受热量的那些部位上方放置遮热板，因而使那些部位受到遮蔽，即阻挡热量抵达那些部位。在使用中那些遮热板会变热从而本身就成了第二热辐射源，也就使其有效性降低。在名为PPG工业股份有限公司(Industries Inc)的US4687501专利中揭示了寻求缓解此问题的办法，在以重力进行弯曲的情况下通过提供第二遮热板以遮蔽玻璃板免受变热的第一遮热板的作用影响。但这也不可避免地带来某些麻烦，因为这种遮热板会妨碍现今工厂中常用的玻璃自动装运设备从流程的一个工位把玻璃板传送到下一工位的作业。
这类遮热板通常附连在一型模或其他的载装玻璃板的支座上，以致遮热板与玻璃板一起移动通过炉子，或者甚至通过整个弯曲装备系统。然而，一种典型的这类玻璃板弯曲系统包含许多型模，在该系统内玻璃板置于一型模上被加热，每个型模不得不装备遮热板，因而遮热板需要的总数会很大。而且在一个型模上需要对遮热板作出的任何调整，在其他每个型模上也同样需要类似调整。既然这些遮热板仅当型模在炉子外面时才能调整，那么当玻璃板通过炉内的各加热区时已建立的(热量)遮蔽范型是不能改变的。这种不灵活性现在把它看作是一种缺点，因为现代汽车设计师所要求的玻璃板的形状在生产中的技术难度日益增加，最好能为满足不同用途在不同的加热区内能修改热量剖面(或热量分布)，例如，有人可能希望在玻璃板的角部能提供额外的热量，但仅当整块板已达到弯曲温度时才希望如此，理所当然这种型式的遮热板仅适用于一定程度上减少玻璃板所受到的热量，而且仅能作用于一相对较小的面积上，没有人尝试引导被这些遮热板所阻挡的热量到板上需要增加热量的部位。
更进一步看，由于通常当玻璃板通过弯曲系统的退火区时遮热板也保留在位，遮热板会影响玻璃的冷却，这样在玻璃内会产生所不希望的应力分布范型并造成光学畸变(象差)问题。
众所周知可使用吸热设备，即靠近玻璃放置的物体从玻璃吸收热量以控制玻璃板内的温度剖面，然而，吸热设备的有效性也随着它达到周围的温度而降低，而且它通常也附连于型模或其他的玻璃板支撑上，使用时也会伴随产生与遮热板同样的大多数不利因素。
GB2，201，670A建议用一种与吸热装置相反的技术，即用一种绝热材料物体作为热反射器，一份实验室报告叙述了一个这样的物体置于一玻璃板需要优先获得热量部位的下面。在生产用的炉中，这种反射器也不得不安置在型模上(或至少装在盒内或装在载运型模的轨道车上)，因而也会遭受到与上述遮热板和吸热装置所发生的同样问题。
在局部区域需要增加热量的情况下，人们早就知道借助于辅助加热器在那些特定区域作用额外的热量，本行业的内行称之为“弯折加热器”(crease heater)。UK836，560是许多说明此类加热器文件中的一份，在此种实施例中，加热器通过炉顶的槽缝悬吊下来，但是其他形式的支撑也是可行的。如果有必要限定由弯折加热器所加热的玻璃板上的区域，那么玻璃板上该区域邻近的部位可以被遮蔽起来，如EP338216A2

图10中所示。
虽然这类弯折加热器有一定用途但也存在许多缺点，诸如阻塞炉内玻璃板上方的空间，也易于损坏或不易对准。由于这种加热器能用于板的中央部位，因为在此部位它需一长支撑臂而支撑臂本身会对玻璃板形成遮挡。弯折加热器需有支撑所以就不能做得足够大用以复盖相当大的面积，曾有人尝试缓解某些问题，例如采用伺服马达自动调节和插入/移出弯折加热器，但需要高的费用并增加了不可靠性。此外，它们也不适用于建立非局部的温差差异例如不适于在整个板上的中央至边缘距离上的中央一边缘温差控制。
一种在整个玻璃板上控制温度剖面(或温度分布)的方法是在玻璃弯曲炉内对各个区域的加热器实施单独调节，或实际上对各个加热元件实施调节。例如，EP443948A1公布了一种炉子，它包含位于其上部的多组电阻来单独地调节温度或功率，这些电阻组的位置和方向是按对玻璃板上的温度分布达到优化控制而布置的。在这种炉中可实现对整个玻璃板上温度剖面进行控制。目标可以是获得在板上的温度均匀一致或建立起一特定的中央—边缘温度差，而这则是根据要形成玻璃板的特殊形状要求来确定的。
然而，按这样方式形成的温差幅度是受到限制的，假若一组特定的加热元件以高功率运行使直接位于该组元件下方的玻璃板的部位优先获得热量，板上的邻近部位也不可避免会获得额外的热量，通过减少元件与玻璃板间的距离可以在一定程度上对上述现象进行控制，若此距离过小，那么由于减小了距离使板上邻近的部位减少了不希望增加的热量的同时却会使玻璃板发生光学畸变现象，因此还是需有另一种技术。
在EP443948A1中，通过在炉壁上设置附加的加热元件以进一步获得温度剖面的控制，例如，在说明的最后一节叙述了制造一种S形的窗玻璃，在玻璃板的一些部位之间需有明显的温差。这一节的最后一句解释说利用壁式加热器来加热S型窗玻璃的上凹部分是很有利的，这样可以避免玻璃板中央部位的过热，但是在炉壁上配置附加的加热器需增加额外费用，最好还是仅使用顶部的加热元件对某些产品实施进一步温度控制。
在所谓“简单”弯曲情况下玻璃的弯曲控制较为容易，即当各曲率轴线间相互平行或彼此间仅有很小的角度时就是这种情况，而且过去的情况也通常如此，然而，对于复杂形状的玻璃板，它具有两个大体上互成垂直的曲率(轴线)，这种要求也在日益增加，例如用于自动车辆情况，这就增加了困难。
当这种玻璃是通过重力或“凹下”弯曲过程来生产时，例如在得到所希望的横向弧形轮廓时就会遭受到困难。横向弧形轮廓是指沿窗玻璃(例如风挡)的安装位置上下方向看去弧线(或曲率)的改变，这种弧形是围绕一根或多根沿车辆的一侧至另一侧大体上呈水平的轴线延伸的。常常希望是一种均匀一致的圆柱面横向弧形轮廓，但实际情况是在风挡的中央部位是较热的区域，由此而发生靠近顶部和底部处弧度最大，这会使驾驶员感觉到一种不应有的“次生图象”。当所需要的弧形复杂程度增加和/或风挡的高度相对其宽度增加时，在风挡的中央可能会出现反向的横向弧形，从而位于对称轴线上的横截面会开始有类似倒“W”的形状，除引起光学问题外，还会造成风挡刮板工作性能欠佳。为弯曲得到令人满意的形状，重要的是在玻璃板的中央部位获得较高的温度，并且在玻璃板的中央与其长边之间的温差应比至今为止可能达到的要高。因此需要有一种方法来实现这种更高的中央—边缘温差。
此外，为生产一种具有非对称横向弧形轮廓的玻璃板，例如S形，那么就要求有横跨玻璃板有非对称的温度剖面，这种不对称性的获得可通过改变最大温度的部位，即该部位是在玻璃板中央以外的其他部位。有所不同的方法或附加的方法是这种不对称性可通过从最大温度点至两长边之间分别形成不同的温度梯度来实现。
在其他弯曲过程中，例如那些采用两个型模或模子使玻璃板成形的情况，也仍然希望能在加热阶段更精确地控制传到玻璃板上热量形成的温度剖面，要使用比目前有的更易于控制和问题少的装置。进一步还希望在玻璃板各部位之间获得比以往所能实现的更大的温差。
现已发现，通过利用可引导炉内加热元件所辐射的热量的装置，在玻璃弯曲炉内出色的温度剖面控制和令人惊叹的高温度差能获得精确的再现。
按照本发明提供一种玻璃弯曲炉，它包括·若干用来使一玻璃板加热到弯曲温度的主辐射加热元件；·至少一块用来引导辐射热传播的遮热板，该遮热板设置在炉内与主元件一样位于玻璃板所占据位置的同一侧；和
·用来使玻璃板前进通过炉子的传输装置。其特征在于该炉子包括至少一差温加热区，区内设置有主元件和遮热板；和—主辐射加热元件构成了最靠近遮热板位置处加热元件。
主加热元件是指装在炉顶、炉壁或炉内地板上的加热元件，它们共同构成了基本热源，辅助加热器诸如弯折加热器不包括在内。弯折加热器通常可在各个方向上调节，而炉子的主加热元件通常大多数情况是可沿大体上垂直于其安装表面的方向进行调节，安装表面即指炉顶、炉壁或地板。主元件可说是永久性的安装的(要满足维护要求)而辅助加热器却往往是临时性的安装，所以很容易从炉内移走。主元件最好是电元件，但也可以是燃气元件。
本发明提供的遮热板是与炉子配装的，它不与使玻璃板弯曲的型模相连，也不与运输装置相关连，从而生产中当支持着玻璃板的型模前进通过炉子时，型模运动通过保持静止的遮热板。遮热板通常安装或支持于炉顶、炉壁或炉地板(或穿过炉顶、炉壁、地板面而被支撑住)，遮热板至少有一部分位于主加热元件与待弯曲的玻璃板之间。
遮热板的上述这一部分可认为是工作部分，因为辐射热是由遮热板的这一部分导向玻璃板上的一个选定的部位，而遮热板的位于主元件与邻近的炉子结构部分(例如顶、壁或地板)之间的部分是作为支持工作部分的。
由于一按本发明的遮热板是为引导主元件发出的热量而不是引导弯折加热器的热量，遮热板最好延伸到与玻璃板相比更靠近主加热元件的位置处。在一炉内，这些元件装在炉顶或地板上的情况下，从元件至弯曲的玻璃板(弯曲至所要求的最后形状)的距离在遮热板的位置处是330mm，该遮热板的工作部分最好距元件的(放置)平面为0mm至100mm范围处延伸至距离玻璃板300至50mm处，(即对应于距离元件的平面为30至280mm)，而且遮热板的工作部分的长度至少为30mm。更理想的是，工作部分最好距元件的平面0mm至50mm范围处延伸至距离玻璃板300mm至180mm处。
在一不同尺寸的炉中，上述的距离需相应换算，例如，在一遮热板的部位处从主加热元件至弯曲的玻璃板的距离可用“X”来标记(注意该距离沿玻璃板横向上是变化的，因为是弧面)，遮热板的工作部分最好距元件的平面为0％—30％(更理想为0％—15％)的X长度处延伸至距元件平面9％—85％(更理想为9％—45％)的X长度处(对应于距玻璃板91％—15％更理想为91％—55％的X长度)，以及工作部分的长度至少等于9％的X长度。
本发明的一个优越的方面是一遮热板大体上垂直安装于炉顶上的一对热元件之间并且它朝下延伸超出热元件。设置在炉外调节遮热板向下延伸超出热元件长度范围的装置是很方便的，这样可实现在运行中的热量调节。
遮热板最好大体上垂直地安装，在炉内的玻璃弯曲型模前进通过炉子的情况下，遮热板通常或是垂直于型模前进的方向或者是与该方向平行(虽然某些遮热板是垂直于前进方向而另一些遮热板则平行于该方向)。
通过以下的叙述将会清楚，按本发明的遮热板与先有技术相比有许多优点，但这并不排除结合按本发明装备起来的炉子使用先有技术的遮热板、吸热装置或弯折加热器，这类先有技术装置仍可得到很好的利用，特别是要在局部部位改变其热状态时使用。
一按本发明的玻璃弯曲炉可采用任何已知的玻璃弯曲过程(例如重力(凹下)弯曲，加压弯曲或其他)，不论应用哪一种型式的弯曲过程遮热板都可被有利地用于任何玻璃加热的场所。本发明在玻璃的有效弯曲发生于炉内辐射加热部位的情况下特别有用，因为在这种炉内弯曲进行过程中玻璃板内的热量分布可得到控制，即在弯曲的不同阶段实施调节，从而可实现玻璃板成形形状的精密控制。在任何一阶段所达到的弯曲程度可通过直接观察或通过遥测系统来评估。弯曲炉可以是一种应用重力弯曲过程的炉子，可具有或没有一辅助的加压弯曲步骤，弯曲可在玻璃板加热中发生，也可在加热随后发生。
本发明可广泛应用于各种型式的炉子，例如应用于辊底膛式炉，在这种炉内玻璃被支撑在辊子上在弯曲前被加热(通常被支承在弧形辊上和/或一弯曲型模上)，又如应用于气体膛式炉，在这种炉内玻璃被加热并被支承于气垫上按选定方式弯曲，然而本发明特别适用于例如是一种间歇移位的炉子，在炉中玻璃板被放在一弯曲型模上，通常这是一种具有可作相对移动部件或分割部分的分段型模，承载着玻璃的型模前进通过接续加热、加热并弯曲和退火各区，型模可在一盒内或轨道载运车上运输。
从而按本发明的一最佳玻璃弯曲炉包括有接续加热、加热并弯曲和退火的各区，其中至少加热、加热并弯曲区中的一个具有至少一个差温加热区段。炉子包括有用来推进型模使其通过上述各区的载运装置，其中上述差温加热区段内设置有若干与炉子配装的主加热元件和一遮热板，该遮热板用来引导由上述加热元件辐射的热量，从而玻璃有控制的差动加温得以实现。这种炉子普遍用于制造层压车窗(尤其是汽车风挡)用的成对玻璃的弯曲。
—加热并弯曲区是指这样的区，在该区内玻璃板被加热的同时进行弯曲。
按本发明的另一方面目标是提供一种弯曲玻璃板的方法，包括·使板前进通过一设置有若干主辐射加热元件的炉子；同时，·在炉内加热玻璃板使其达到弯曲温度，包括·把板上所选定的一需加热温度低的部位的热量导向板上选定的需加热温度高的另一部位，从而在这些部位间建立起所需的温差，并且热量的引导是借助于至少一块遮热板实现的，该遮热板设置在炉内与主加热元件一样位于板的同一侧；·使玻璃板弯曲成预定的形状；和
·使弯曲的玻璃板冷却；其特征在于炉子具有至少一个差温加热区段，该区段内设置有主元件和遮热板；和—主辐射加热元件，它构成了最邻近于遮热板的加热元件。
在一按本发明的最佳方法中，由主元件朝向玻璃板辐射的第一部分辐射热直接辐射到玻璃板上，即不存在阻碍表面，第二部分辐射热则由遮热板引导，要不然这第二部分辐射热就会达到板上选定较少加热的部位，因此由遮热板引导的热量具有集中的效果导向板上选定需较多加热的部位，这样也就使传导到这些部位上的热量增加。
按本发明更进一步的目标，提供一种供玻璃板弯曲的炉或按本发明弯曲玻璃的方法。
本发明通过对以下一系列最佳实施例并结合参阅附图来进行描述，但本发明并不受这些实例和相应描述的制约。
图1是一玻璃弯曲炉的正视示意图，包含有一组加热区段，其中一些区段用于弯曲；图2是一玻璃板的平面图，它可放入图1所示炉中实施弯曲；图3是图1所示的一个区段内加热配置的大大放大了的平面简图，它包括6块按本发明的遮热板；图4(a)和图4(b)是一加热区段中一个小部分的横截面简图；图5是图1中另一区段内类似图3的加热布置的平面图6是图3中沿箭头VI—VI方向剖取的放大剖面图；图7是图5中沿箭头VII—VII方向剖取的类似剖面图；图8是图7所示遮热板的高度调节机构视图；图9示出了该调节机构在图8中未标出的另外部分；图10示出在先有技术隧道式烘炉中测得的与按本发明炉中测得的概略的温差曲线图形的比较；图11示出按先有技术与按本发明弯曲成形的玻璃板横向弧形轮廓概略图形的比较；图12是类似于图3的平面视图，但示出了附加的遮热板；图13是类似于图5的平面视图，但示出了附加的遮热板。
在图1所示的玻璃弯曲炉中，玻璃板放在重力弯曲环状型模上并被加热，在重力影响下弯曲(可附加加压工序也可不加)，以致玻璃板与具有规定程度的横向弧向轮廓的环状型模的外形大体吻合，然后退火、冷却，最后被移走。在图1中，S1表示一装载区，S2是一均匀加热区，S3表示一差温辐射加热区，S4表示一差温辐射加热的加热弯曲区，S5表示一退火区，S6表示一冷却区，S7表示一移走区(卸载区)。
每一区内按需要可包括许多区段以提供所要求的生产量及循环时间，每一区段内可有一环状型模，每一环状型模上的玻璃板在各区内保持一预定时间。在这种类型炉中，玻璃板不是连续移动而是按一系列的步骤运动，所以由型模支撑的玻璃板准确地定位于某一区段内，在移动至下一区段之前在一预定的时间间隔内它处于静止状态。
此类炉称之为间歇移位炉，而型模及支撑于型模上的玻璃板在其前进过程中可说成与每一接续区段一起间歇移位。在通常运行中，此类炉中型模的运动仅是单向的，即如图1所示沿逆时针方向。
从实质上看，均匀加热区S2可以是对流式也可以是辐射式的，其任务简单说来就是每一区段内的热能从一侧至另一侧大致分布均匀。
环状型模通过结合图6一起描述的输送装置向前输送通过炉子。在炉的每一端设置机构10，11，用来在上、下平面之间转移与输送装置一起的型模。
在S3或S4区中采用遮热板是有益的，并且在图2至图9，图12和13中示出了最佳的配置。
图2示出了可在炉1中弯曲的一玻璃板，事实上，按本发明最佳实施例用来使成对的玻璃板弯曲。一玻璃板位于另一板的上方以产生相互套叠配对供制层压板的一对板，例如制造风挡。板20和21相同，仅是成对板中的上板通常稍小一些，以改善弯曲后的相互配合。板20，21有长边缘22、23，短边缘24、25，拐角部分26和一中央部分27。板有一镜象对称轴线A—A。横向曲率(或弧形)是指上部(将风挡装在车上时所定的向上方向)长边缘22至下长边缘23方向上(例如沿轴线A—A)的曲率。当然，本发明不局限于弯曲图示型式的玻璃板，任何形式的板均可根据本发明进行弯曲。
在图3中，详细示出了差温辐射加热区S3中某一区段的加热配置。区段顶部在不同加热区间30—34内根据元件长度和方向装有狭长形电加热元件，在这些元件之间有一组遮热板35。每一区间由单元区间构成，其中之一标记为36，每一单元区间包括1—4个元件，每一单元区间元件的输出功率相互独立可调。由图中可知，单元区间周边轮廓由细线表示，加热元件37由粗线表示。在一些加热元件37上概略示出了其上的绕组。加热元件37可以是任意适合安装于图示结构的细长形元件，并可提供出符合要求的功率密度。举例说，外围区间30和31的元件比中央区间33的元件较长但功率密度较低。区间33内的元件较短，功率密度则较大。区间32和34的元件长度介于两者之间，其功率密度与区间30，31上元件的功率密度相同。谈到功率密度的高低应考虑到元件的间距及它们各自的尺寸和额定功率。可以看出，最好将高功率密度的元件布置在遮热板附近。
常用类型的元件具有缠绕有电阻丝的陶瓷芯，若希望获得较大功率，可使用具有管状石英芯的元件。若希望将元件紧密组合到一起，则缠绕的电阻丝可安装在石英管内。
由于每一单元区间的输出功率相互间独立可调，使用较短元件可进行更精确的功率控制，例如用在由15个单元区间组成的中央区间33，因为此时可单独调节的面积较小。
通过区段的玻璃板的运动方向由箭头G示出。在加热和弯曲用来制造风挡或尾灯的玻璃板时，最好使它们的对称轴线与箭头G平行，在它们的移位后间歇的位置示出了玻璃板20，21的轮廓，即处于静止时的情况。已发现此种情况下调准区间30和31的元件与对称轴线平行，区间32，33，34的元件与对称轴垂直是有好处的。这样有助于控制输入邻近于玻璃板两长边缘22和23部位的热量，因而控制玻璃板中心区27与这些长边缘之间的温差，从而在玻璃板内邻近这些边缘处获得所希望的横向弧形轮廓。
为了说明，图4(a)和4(b)概略地示出了一个主加热元件37和一遮热板35，还示出了玻璃板20，21的一部分，此部分包括一受热温度比第二选定部位47高的第一选定部位46。如图4(a)所示，由元件37沿方向K辐射的热量直接照射在上玻璃板20的第一选定部位46上，并且相当大部分传输到下玻璃板21。然而，沿方向M辐射的热量照射在遮热板上，并且如图所示大部分被反射和/或散射了。沿方向M辐射的热量没有抵达第二选定部位47(要不是遮热板这部分热量本来是会射到部位47上的)。因此遮热板35具有双重导热功能，即遮蔽一选定需受热少的部位47，和反射/散射热量至一选定受热多的部位46。
图4(b)示出了在描述最佳遮热板尺寸及结构将涉及到的几个距离长度。线B—B代表主加热元件所处的平面；距离“X”是指由元件所处的平面到处于弯曲状态的上玻璃板的距离；距离“Y”代表位于主加热元件和玻璃板之间遮热板的某部分即有效部分的长度，距离“Z”是指由距玻璃板最近的遮热板边缘到玻璃板的距离，很明显，X＝Y＋Z。
根据所要得到的温度剖面的性质，遮热板35的数目可变，由1个到每有一个加热元件37就有一遮热板。同样，区段中遮热板的分布可以是对称的，也可以是不对称的。作为一个实际问题可通过邻近遮热板放置的加热元件的方位来确定遮热板的方位。如前所述根据控制所要得到的温度剖面，加热元件的方法可有所变化。在形成用来做风挡的玻璃板的实例中，所要控制的温度剖面是由玻璃板的一个长边缘开始，通过中央到另一边缘，因为这会影响所得到的横向弧形轮廓。
若要求在玻璃板中央和边缘间获得更大的温度差就需有更多的遮热板，将由中央区间33(图3)中元件辐射出的热量投射至玻璃中央部分并阻止热量抵达较冷的边缘，在此种情况下，首先将遮热板放置在中央区间33中，当区间33被放满时，附加遮热板一般仅可放在外围区间，例如区间33和34中。每一遮热板均可有效地减小由邻近遮热板的元件所加热的玻璃的受热面积，也就是减小邻近元件有效热辐射角。
因在在区S3中用6个遮热板35，这样可得到较高的中央—边缘温度差，可达40°—55℃，在弯曲区S4上仅用2个遮热板，这是因为在此位置玻璃板所要求的温度差已基本达到。
很明显，不论遮热板被用于哪一区，它都需由阻热材料制成，它相当耐用可具有令人满意的使用寿命。虽然由炉顶悬垂下来的遮热板可由阻热布构成，但最好有足够刚度(特别是在与垂线有夹角的安装情况下)以保持其形状。由英国Merseyside，St.Helens，Rainforol(碳化硅阻热材料有限公司生产的铝硅陶瓷纤维耐久板即是一种合适的材料，这是一种由铝硅酸盐纤维和有机粘结剂构成的刚性(耐)高温板。也可由其他耐熔板生产商处获得类似材料。遮热板的低密度、易于切割等性质有助于迅速方便地安装。然而，为获得更长的使用寿命，最好使用一种复合遮热板，它包括一个由诸如熔凝硅石、碳化硅或氮化硅或诸如钢这类金属等耐用材料制成的芯子，芯子以铝硅陶瓷纤维纸包裹，以获得较低的有效热密集。换句话说，由诸如铝硅陶瓷纤维耐久板这类铝硅酸盐板制成的遮热板，在利用由碳化硅阻热材料有限公司的诸如“刚性剂W”等刚性化剂处理后，可提供更好的刚性和耐用性。
通过改变所用材料的发射率对温度差进行控制也是可能的，诸如铝硅陶瓷纤维耐久板这样的一类低发射率材料比诸如钢这样的一类高发射率材料能反射掉更多的入射热辐射。所以，具有耐久板表面的遮热板在引导热量方面更具效果，因而对于给定大小确定位置的遮热板，它与具有钢表面的遮热板相比，可产生更大的温度差。
图5示出了弯曲区S4的一区段。关于尺寸、类型、功率密度、加热元件的分布等这些问题的研究结合图3一起描述。在外围区间40，41，42，44和中央区间43中元件的布置类似，特别是在此区段内阻止热辐射离开中央区间43的遮热板的有利效果指的是实际使用中元件输出功率不必设得太高，这尤其对保证所生产玻璃的光学性质有一定好处。
有关遮热板的数目、位置和类型的说明在S4区同样适用。由于在玻璃板上中央—边缘温差已基本形成，即板的中央已比边缘要热一些，S4区内的温差不必象S3区内那样大，这里的典型温度差为30—40℃，并且有2块遮热板45就足够了。它们被放在邻近中央区间43边缘的位置上以阻止热量辐射到处于外围区间42和44下方的玻璃板的一些部位上。
图6中示出了沿图3VI—VI线剖切后的横截面。它示出了相邻区段间的隔板50、包括炉顶51的炉子结构的一部分，以及区间32、33、34上的元件和相应的遮热板35。图6还示出了一个呈盒状的最佳输送装置53，它包括一环形型模52及4个轮子54(画出了两个)，该装置53在沿炉子的长度方向延伸的轨道55上运动。还设置有一合适的常规驱动机构(未示出)用以沿轨道推动盒子。环状型模52是一种常用的重力弯曲环状型模，在此处示出了其横截面。环状型模上表面限定出一个位置，此位置被一对玻璃板所占据，在图7中示出了一对板20，21占据由型模支撑的该位置。在图6中，板20和21还是平的，所以它们仅在与其短边缘24、25相邻近的区域与型模接触。当然这些区域在表示炉子中心线处横截面的图6中无法表示出，因此在图6中玻璃板与型模之间有一间隙。
使遮热板35在相邻的加热元件间穿过并不是实质性的问题，有效部位(或部分)可悬垂至元件下方，然而，为支撑遮热板而不借助其他悬垂装置将遮热板由元件之间延伸出来直至炉顶51是很方便的。任何区内的遮热板35的长度可以改变，这是按照所要求的中央—边缘温度差而定的，最好能从炉外对遮热板延伸超过元件的程度进行调节，从而使在一玻璃板上形成的温度剖面可得到控制，通过控制使最终得到的弯曲轮廓达到最优，所有这些均不会影响玻璃板移动通过本系统。总之，遮热板超过元件的长度越大，局部(面积)获得的热量就越多并且中央—边缘温差越大。一旦生产各类产品的通常最佳设置被建立，由于此种调节就能允许迅速对设置进行变更，从而可由一种产品迅速改变生产另一种产品。
图6中中央遮热板处已完全弯曲的玻璃板与主元件之间的距离为330mm。当然，由于板的曲率变化，在其它遮热板位置可测出距离有微小的差异。同样，如果在玻璃板达到其最终形状之前的实际弯曲过程中进行测量，距离也有差异。遮热板的有效部分可延伸至30mm(330mm的9％)以产生初始热引导效应。为获更大效果，有效部分可延伸90mm(330mm的27％)，150mm(330mm的45％)，230mm(330mm的70％)，或任一介于它们之间的数值。当遮热板如下文所述可自动调节时，采用较长的有效部分在实际工作中是可行的。
如上所提及的，通常将遮热板向上延伸至炉顶以便于安装。然而这并不是必需的，因遮热板的有效部分可利用例如杆或导线悬垂下来。此种情况下，遮热板的顶部最好处在元件所在的平面上，当然这也不是必要的，因为当元件所处的平面与遮热板顶部所处的平面之间有间距时仍可获得引导热量的效果。此间距可为50mm(330mm的15％)，100mm(330mm的30％)或其它介于其间的值。
图7中示出沿图5中VII—VII线剖切后的横截面，这个截面与图6所示的基本不同之处在于，本截面示出了两个遮热板45代替了原先的6个遮热板35。对图6的解释经必要修正同样适合图7。在本图所示出的阶段，一对玻璃板20，21凹下与环状型模52大致相吻合。
前面提到的一种由炉外调节遮热板的最佳方法在图8、9中示出。
图8示出了图7的中央部分，即弯曲区S4一个区段的横截面图，但是表示得更详细些而且附加示出了一种可能的调节机构。遮热板45悬挂在缆索70上，缆索70通过孔74穿过炉顶51且环绕着安装在框架75上的滑轮71。因为遮热板本身可能很轻，在每根缆索上可能还悬吊有重块72。缆索70绕过滑轮71后，进一步绕过水平定滑轮76(仅示出一个)，所以每根缆索均旋转90°并越出图所在平面进入图9所示出的机构的延续部分。在炉顶51中有一槽73，如果需要，遮热板45可缩回。
机构的其它部分在图9中示出。机构中此部分通常位于相关部分的侧面，即图9所示的平面与图8所示平面垂直。缆索70绕过滑轮80直至一卷绕机构81。
提供有带刻度尺和指针的平衡块82，刻度尺和指针83用于确定出遮热板相对于加热区段中元件所处的位置。每个可调节遮热板均有一相应的这种机构。
换句话说，利用伺服马达可自动对任一遮热板进行调节，且不论其方便省力，它还有另外的优点使遮热板十分贴近玻璃板具有实际上的可行性。一遮热板的固定位置与处于环状型模边缘下方的玻璃板太接近时，当型模由一区段移动至下一区段时会阻挡型模。一微处理器控制马达驱动的调节机构可为每次型模(正常)运动时按程序提起遮热板，并为装入下一玻璃板而移开遮热板。此种情况下，可使用延伸长度达元件至已完全弯曲玻璃板间距离的85％的遮热板，即与玻璃板之间的距离为50mm范围内，而距元件280mm。
图10示出了调节遮热板有效部分延伸长度的效果，其中X轴90代表区S2、S3、S4上的加热区段，Y轴91代表所获得的玻璃板中央与长边缘的温度差。线92表示的是在利用先有技术的炉中所获得的结果(实际上，炉子就是如上文所述的，但拆掉了遮热板)，线93表示的是在上文所述炉中所获得的结果，此时有效部分超过元件90mm，遮热板与玻璃板间有240mm的间隔。线94表示的也是在按本发明所制造的炉中所获的结果，此时有效部分的延伸增至150mm，在遮热板与玻璃板之间的间隔则为180mm。在具有6个遮热板的S3区中可获高达55℃的中央—边缘温度差，而在具有两个遮热板的S4区中温差可达40℃。由线92所代表的20—25℃的温差是最近技术所能获得的最典型结果。按本发明所获的温差是令人惊叹地高，并在有效部分仅30mm时使中央—边缘温差获得有益的改善。因此，本发明比先有技术有显著进步，举例说，可使用来制作复杂形状风挡的玻璃板弯曲并具有令人满意的横向弧形轮廓，横向弧面高度可达25mm，因此可大大缓和对刮水器的性能的要求，并减小由平的或反向弧形所造成的光学畸变。当然，对于生产不同形状的玻璃板可要求遮热板的分布不同，以及有效部分延伸长度不同。每种形状的最优设置最好利用一些初始实验。
图11示出了一个通过利用本发明而获得在形状方面得到改善的例子，其中X轴代表沿一样品玻璃板由一长边缘(若玻璃板为安装好的风挡的一部分，此长边缘即为底缘)为起点至另一长边缘的长度，Y轴101代表所得到的横向弧形面。曲线102示出了在一按先有技术所弯曲的玻璃板上所获得的横向弧形轮廓，很明显玻璃板中央区域是平的。在炉中差温加热区S3和S4内，通过采用上述遮热板，玻璃板弯曲后测得的横向弧形轮廓如线103所示，平坦的中央区域消失了，所获得的轮廓近似于我们想要获得的均匀圆柱形横向弧形轮廓。
虽然本发明是适合改善玻璃板的圆柱形横向弧形轮廓，但它不仅局限于此，举例说，它还可用于制造S形横向弧形。此种情况下，一风挡的横向弧形轮廓反转朝向其下边缘，即朝向车辆的外罩盖，换言之存在一反向弯曲(回折)点。制造此类弧形轮廓要求在弯曲过程中对玻璃板上反向弯曲点两侧的温度剖面小心控制，在这种状况下，选择采用遮热板的不对称分布是恰当的。
适用本发明的另一种情况在一风挡要与车辆顶部轮廓线匹配时可能会发生，即风挡的最上部位在接触点处大致与车顶轮廓线平行，这就需要风挡上部的横向弧形半径有所变化，这同样要求在加热和弯曲过程中有一特定温度剖面。同样采用遮热板的不对称布置也是恰当的。
也可利用本发明分配给风挡玻璃的短边缘以额外的热量，举例说，因为需要在支柱A附近有一较深的弯曲。图12示出了在与上文所述略有不同的预加热区S3上的一区段，此S3区内额外附加有8个遮热板115，所布置的遮热板115用以阻止所不希望的额外热量由邻近短边缘的加热元件进入风挡玻璃的中央。图12示出了通常状态下遮热板的位置，即并没有对一特定类型的风挡相应作某些修改，因为在此阶段对加热方式的要求并不特别严格。
为比较，图13示出了弯曲区S4(差温加热)上的一区段，区段内额外附加有8个遮热板125，遮热板的此种配置适合于一特定类型的风挡玻璃，在此阶段，当弯曲正在发生时，我们希望给短边缘提供较多的热量，并且此种配置方式的修改可对此额外热量进行更精确地控制，以保证热量被限定送到玻璃板的边缘部分。
在弯曲过程中，由于玻璃板的下凹未直接对着角部时，从而当所不希望发生的伸向玻璃板拐角的反向弧产生时，图13所示的布置也会有用处。在弯曲过程后期提高玻璃板此部分的温度可减轻上述不良影响。通过应用精确定位的遮热板，与单纯增加玻璃板此部位上的加热元件的输出功率相比，对所要求的附加热量能更精确地实施导向，此种情况下使用可调节的遮热板更具有优越性，因在弯曲过程的适当时刻可增加有效部分的延伸长度。
本发明缓解了先有技术中的许多问题，只要在炉内的特定加热区段内按要求设置实际需要的遮热板，就可避免为每一玻璃板型模及其它类型的玻璃板支撑装置配置诸如先有技术所述遮热板或散热片等装置所造成的开支。进一步看，由于按本发明的遮热板仅与需要这种遮热板的炉中特定加热区段相配合，它不会产生上文所述载运或退火时遇到的问题。
对贯穿于整个玻璃板的温度剖面进行进一步控制是可能的，并且可获得比至今为止常规方法可能获得的更大的中央—边缘温度差。
权利要求
1.一玻璃弯曲炉(1)包括有·若干用来使玻璃板(20，21)加热到弯曲温度的主辐射加热元件(37)；·至少一块用来引导辐射热传播的遮热板(35，45，115和125)，该遮热板设置在炉内与主加热元件一样位于玻璃板所占据位置的同一侧；和·用来使玻璃板前进穿过炉子的传输装置(52，53，54，55)。其特征在于该炉子包括至少一差温加热区(S3，S4)，在区内设置有主元件和遮热板；和—主辐射加热元件(37)构成最靠近遮热板位置处的加热元件。
2.按权利要求1的炉子，其特征在于遮热板位于主加热元件的中央区间(33)。
3.按权利要求1的炉了，其特征在于遮热板位于主加热元件的外围区间(30，31，32，34)。
4.按权利要求1—3的任一项，其特征在于遮热板是用来控制一玻璃板的横向弧形轮廓(103)的。
5.按权利要求1至4任一项的炉子，其特征在于可从主加热元件(37)得到的功率密度在邻近遮热板(35，45，115，125)处大于区间内的任何其他处。
6.按权利要求1至5任一项的炉子，其特征在于主加热元件(37)是电元件。
7.按权利要求1至6任一项的炉子，其特征在于遮热板(35，45，115，125)是由炉子的结构所支持住。
8.按权利要求7的炉子，其特征在于遮热板被支撑于炉子的炉顶(51)。
9.按权利要求1至8任一项的炉子，其特征在于遮热板(35，45，115，125)大致是垂直的并从邻近于炉子的结构处延伸超出主加热元件(37)。
10.一按权利要求9用来使玻璃板(20，21)弯曲的炉子有一镜像对称轴线(A—A)，其特征在于大体上由一遮热板所限定的平面与所述轴线成直角。
11.按权利要求1至10任一项的炉子，其特征在于由主加热元件(37)辐射的部分热量直接辐射到玻璃板上。
12.按权利要求2至11任一项的炉子包括有用来从炉子的外面调整一遮热板位置的装置。
13.按权利要求1至12任一项的炉子，其特征在于至少一个紧邻一遮热板的加热元件平行于遮热板延伸，并且至少一个位于同一区段内的另一加热元件相对于所述的加热元件垂直方向延伸。
14.按权利要求1至13任一项的炉子，其特征在于一对玻璃板(20，21)支持于一重力弯曲环状型模(52)上，而且两者一起前进穿过炉子。
15.按权利要求9至14的炉子，其特征在于在区段内的遮热板大致沿型模(52)穿过所述区段的前进方向相垂直的方向延伸。
16.按上述权利要求任一项具有连续加热、加热时弯曲和退火各区(S2—S5)的炉子，其特征在于至少加热区和加热时弯曲区(S3—S4)中的一个区包含至少一个由权利要求所限定的差温加热区段，以及运输装置(52—55)使一块或多块玻璃板(20，21)前进通过所述接续的各区。
17.一玻璃弯曲炉具有至少一个设置有若干主加热元件的差温区段，其特征在于一用于引导从上述加热元件辐射出的热量的遮热板设置于所述区段内并与上述加热元件一样位于待弯的玻璃板同一侧，它协同上述炉子可实现玻璃板的差温加热控制。
18.一种弯曲玻璃板(20，21)的方法包括·使板前进通过一设置有若干主辐射加热元件(37)的炉子(1)；同时·在炉内加热玻璃板使其达到弯曲温度；包括·使玻璃板各部位差温加热；包括·把板上所选定的一需温度低的部位(47)的热量导向板上选定的需加热温度高的另一部位(46)，从而在这些部位间建立起所需的温差，并且热量的引导是借助于至少一块遮热板(35、45、115、125)实现的，所述遮热板设置在炉内与主加热元件一样位于板的同一侧；·使玻璃板弯曲成预定的形状；和·使弯曲的玻璃板冷却；其特征在于炉子具有至少一个差温加热区段，该区段内设置主元件和遮热板；和—主辐射加热元件，它构成了最邻近遮热板的加热元件。
19.按权利要求18的方法，其特征在于在玻璃板选定部位间形成的温差能使板弯曲成所需要的横向弧形。
20.按权利要求18或19的方法，包括一种重力弯曲流程使玻璃板弯曲。
21.按权利要求18至20的方法，包括使玻璃板承受压力弯曲的步骤。
22.按权利要求18至21的方法，包括使板退火并同时使其冷却。
23.按权利要求18至22任一项的方法，其特征在于上述炉子包括至少一个差温加热区段，方法包括使差温区段的玻璃板向前间歇位移。
24.一种弯曲玻璃板的方法，包括·使玻璃板前进通过使其加热至弯曲温度的炉子；·由玻璃前进时所经过的引导装置把由炉中主加热元件辐射的热量引导朝向玻璃板上的一个或一些选定的部位上，以实现在这些板上选定的部位与其他部位之间建立起需要的温差，使得玻璃板弯曲成预定的形状并使已弯好的玻璃板退火或回火。
25.由权利要求18至24任一项的弯曲玻璃板的方法。
全文摘要
炉子(1)用于使待弯曲的玻璃板(20，21)加热，并能实现横跨板上温度剖面(或温度分布)的精确控制，以获得改善对玻璃板弯曲成型的精确控制。炉子至少有一个差温加热区(S
文档编号C03B23/023GK1121052SQ94119190
公开日1996年4月24日 申请日期1994年12月22日 优先权日1993年12月23日
发明者詹姆森·堡罗曼, 伊恩·N·泰特罗 申请人:菲尔金顿玻璃有限公司