專利名稱：玻璃板退火窯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玻璃板退火窯。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及適用于再加熱玻璃板并 隨后對其冷卻以進(jìn)行后續(xù)操作或處理的玻璃板退火窯，或更簡單地說，本發(fā)明涉及適用于消除玻璃板于再加熱步驟中產(chǎn)生的玻璃內(nèi)應(yīng)力的玻璃板退火窯。
背景技術(shù)：
眾所周知，伴隨玻璃板的某些熱處理操作，或成形加工，或表面釉料預(yù)燒，玻璃內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，如不緩解，則不能進(jìn)行進(jìn)一步的比如切割、磨削、穿孔等操作，，或比如淬火的后熱處理。為釋放玻璃內(nèi)應(yīng)力，使其能夠進(jìn)行后續(xù)的工序操作，眾所周知，通常需要將玻璃板加熱550°C至650°C,并通過足夠慢的控冷循環(huán)(controlled cooling cycle)冷卻玻璃，以使玻璃內(nèi)部不再產(chǎn)生其他應(yīng)力。兩種已知類型的窯用于此目的。第一種類型包括連續(xù)輥道窯，其中玻璃板進(jìn)入縱向伸展的加熱室，伴隨著熱循環(huán)，玻璃板沿窯的縱向伸展方向運(yùn)動。在該窯的末端，玻璃板轉(zhuǎn)至控冷站，在其中對其進(jìn)行冷卻循環(huán)，例如，該冷卻循環(huán)包括在其內(nèi)使玻璃穩(wěn)定且非常緩慢，受控的主要為間接式冷卻的第一冷卻道，以及更快速直接的冷卻道。然而，該第一種類型的窯具有如下缺點(diǎn)為對加熱循環(huán)后的玻璃板進(jìn)行冷卻循環(huán)，需要縱向延伸非常長的窯，該窯需要相當(dāng)大的空間和巨大的投資，顯然，該類型窯適用于高生產(chǎn)水平。因此，在設(shè)想特征為長系列的大生產(chǎn)規(guī)模情況下，這些窯是有利的。第二種類型的玻璃板退火窯包括間歇窯，例如擺動輥道窯(oscillating rollerkiln)。在這些窯中，加熱室具有極有限的縱向伸展，實(shí)際上不比待處理玻璃板長，當(dāng)處理大型板時，玻璃板放于加熱室內(nèi)部通過擺動運(yùn)動使玻璃板運(yùn)動的機(jī)動輥道平面上，同時加熱裝置對玻璃板進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜嵫h(huán)。加熱循環(huán)結(jié)束時，對該板進(jìn)行上述類型的控冷循環(huán)，或甚至是自然冷卻循環(huán)。然而，根據(jù)已知類型的退火窯，這些窯的更小空間尺寸對生產(chǎn)性能具有負(fù)面影響，因為當(dāng)板材尺寸大時，該類型窯可以處理的玻璃板數(shù)量總是(只能)一個加熱循環(huán)處理單個板材，或者當(dāng)處理的是小型板時，該類型窯可以處理大量的能填滿加熱室區(qū)域的板材。另外，由于加熱循環(huán)必須在加熱室內(nèi)部每個新的冷玻璃板進(jìn)入口處重新開始，所以這些窯的能效低于連續(xù)窯的能效。在文獻(xiàn)JP 2002 179431中，獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分描述了這些窯的實(shí)施例。然而，這些窯顯示的缺點(diǎn)是需要適于支撐玻璃板的支撐板，以防止玻璃板在退火過程中變形。另外，因在單個的加熱室內(nèi)對玻璃板進(jìn)行冷卻是直接通過打開并退出加熱室出口完成的，故無法采用漸進(jìn)的、可控制方式在單個的加熱室內(nèi)完成對玻璃板的冷卻；為盡可能逐步降低玻璃板溫度，有必要將玻璃板從更高溫度的加熱室轉(zhuǎn)至溫度設(shè)置低于第一溫度的加熱室，考慮窯的效率、尺寸和加工速度以及自退火過程取得的良好結(jié)果，該加熱室具有確定無疑的缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過簡單、合理且相對經(jīng)濟(jì)的解決方案消除先有技術(shù)的上述缺點(diǎn)。這些目的通過本發(fā)明獨(dú)立權(quán)利要求中公開的特征實(shí)現(xiàn)。這些獨(dú)立權(quán)利要求詳述了本發(fā)明的優(yōu)選和/或具體的有利方面
發(fā)明內(nèi)容

具體地說，本發(fā)明公開了一種玻璃板退火窯，其特征在于該窯包括多個相互疊加且獨(dú)立的加熱室，每個加熱室具有至少一個的用于至少一張玻璃板通過的入口、玻璃板于其上放置并運(yùn)動的機(jī)動輥道平面、適用于加熱位于加熱室內(nèi)的玻璃板的加熱裝置、適用于間接和/或直接冷卻加熱室的控冷裝置。在本發(fā)明中，該冷卻裝置包括多個位于加熱室內(nèi)部、制冷流體在其內(nèi)部循環(huán)的管。根據(jù)本方案，玻璃板退火窯特別緊湊，同時可達(dá)到高水平的生產(chǎn)能力，因為可以在某一空間同時處理多張玻璃板，在平面視圖中，該空間略大于待處理玻璃板的空間尺寸。此外，由于配置了所述冷卻裝置，每個加熱室可達(dá)到更有效的控冷，使得玻璃板的退火過程更有效更安全，從而實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)品質(zhì)量。有利的是，玻璃板直接放于構(gòu)成機(jī)動輥道平面的輥上，無需支撐板介入，從而減少了待退火玻璃板加熱和冷卻的時間，這無疑節(jié)約了能源，同時能夠處理大尺寸玻璃板。在本發(fā)明的另一個方面，每個機(jī)動輥道平面通過擺動運(yùn)動使玻璃板在各自的加熱室內(nèi)部運(yùn)動，例如為O至lm/s的擺動速度(oscillating velocity)。每個機(jī)動輥道平面還具有輥，這些輥以視作軸間(interaxis)的相對距離(reciprocal distance)放置，該距離基本上為50至150mm,這些棍具有例如基本上為30至120_的棍軸直徑。根據(jù)這些說明，玻璃板在其退火過程中可不需要任何的玻璃板支撐板維持其平面度或任何情況下玻璃板的形狀。


閱讀下列以非限制性實(shí)施例方式提供的描述，輔以附圖附帶的用于例證性說明的圖形，本發(fā)明的進(jìn)一步特征和優(yōu)點(diǎn)將呈現(xiàn)出來。圖I為本發(fā)明的玻璃板退火窯沿圖3剖面線I-I的剖面圖；圖2為圖I的細(xì)部圖，其中示出了該窯的一個加熱室；圖3為沿圖I剖面線III-III的視圖；圖4為圖3的細(xì)部圖，其中示出了該窯的一個加熱室的冷卻裝置；圖5為圖3的細(xì)部V的視圖；圖6為圖3的細(xì)部VI的視圖；圖7為沿圖I剖面線VII-VII的視圖。
具體實(shí)施例方式具體參照附圖，10整體表示為用于玻璃板退火的窯，例如裝配式窯(modularkiln)，該窯通常用參考字母L表示，其可為平展的或彎曲的。針對本發(fā)明的目的，由圖I可見，該窯10包括多個相互疊加，例如相互固定并彼此功能獨(dú)立的加熱室20。各加熱室20間相互獨(dú)立，如下描述將更清楚地表明，在每個室內(nèi)對玻璃板L進(jìn)行加熱循環(huán)和/或冷卻循環(huán)，這些過程獨(dú)立于其他加熱室20內(nèi)進(jìn)行的過程。在圖2、圖4中可詳見的，每個加熱室20包括基本上形如通道的支撐框架，該支撐框架包括基本上平展的底部組件21、頂部組件22 (還可為平展的或拱狀的)和兩個通常垂直伸展的橫向側(cè)面23。
另外，該加熱室20具有分別支撐在所述支撐框架正對的前壁上的第一入口 24和第二入口 25。該加熱室20包括設(shè)置在第一入口 24和第二入口 25之間的機(jī)動輥道平面30，該平面具有多個基本上共面排布的機(jī)動輥31，該機(jī)動輥縱軸垂直于橫向側(cè)面23，該橫向側(cè)面通過軸承旋轉(zhuǎn)支撐其末端的輥。通常，每個機(jī)動輥道平面30與一對輥式輸送機(jī)排成直線，圖中圖式為32且類型已知的輥式輸送機(jī)分別位于該窯10的上游和下游，用于提供將進(jìn)行退火的玻璃板L和收集熱處理后的玻璃板L。所述輥31由此形成了一放置平面，至少一張玻璃板L放于其上，沿垂直于所述輥31縱軸的方向A在第一入口 24和第二入口 25之間運(yùn)動。所述輥31為，例如，空心輥或?qū)嵭妮仯晒柚瞥桑髂┒朔謩e具有鋼延伸(steelextension)。在例證性實(shí)施方案中，每個機(jī)動輥道平面30包括36個輥31，這些輥例如以基本上為130mm (其保證維持玻璃板L的形狀，包括在加熱過程中保持玻璃板L的形狀)的相對距離布置，并由本領(lǐng)域技術(shù)專家所熟知的單個馬達(dá)驅(qū)動；然而，根據(jù)使用的需要，這些輥可具有不同的結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，加熱室20的橫向側(cè)面23可采用單片(或相互固定的多片)實(shí)現(xiàn)，并且能夠固定至多個底部構(gòu)件21 (其中的第一底部構(gòu)件配有共用的基礎(chǔ)放置區(qū))和多個頂部構(gòu)件22，由此形成多個通道，在實(shí)施例中，6個通道疊加形成了相互分隔開的環(huán)境。兩個橫向側(cè)面23、底部構(gòu)件21和頂部構(gòu)件22都由隔熱材料或包復(fù)隔熱材料內(nèi)層的材料制成；例如它們由碳鋼外層、不銹鋼內(nèi)層、設(shè)于兩者之間的陶瓷纖維中間層構(gòu)成。每個加熱室20的每個第一入口 24和每個第二入口 25還分別包括適用于依指示開關(guān)的開關(guān)裝置。實(shí)際上，入口 24和25的開關(guān)裝置由一對分別鉸接至加熱室20的底部構(gòu)件21和頂部構(gòu)件22的門26組成(在附圖中，具有基本上水平的鉸接軸)，并且分別由控制它們各自單獨(dú)打開和關(guān)閉的制動器激活。門26在處于關(guān)閉加熱室20的位置(即位于垂直位置)時，其自由端基本上相互接觸，例如在機(jī)動輥道平面30的兩個輥31之間接觸；門26在處于開啟加熱室20的位置時，門26在輥31形成的平面下方和上方(交替或同時)放置。
在圖中例證性說明的實(shí)施方案中，窯10為類型已知的擺動窯。實(shí)際上，每個加熱室20的機(jī)動輥道平面30靜止地接受將進(jìn)行退火循環(huán)的單張或多張玻璃板L，并使其在加熱室20內(nèi)部保持?jǐn)[動運(yùn)動，保持時間為熱處理所需時間。例如，為對尺寸為3200 X 2600mm的玻璃板進(jìn)行退火熱處理，該窯10可以具有長度(入口 24和25之間的距離)大致為4160mm的加熱室20,保證960mm的工程(working run)用于在加熱室內(nèi)部支撐玻璃板L。在實(shí)施例中，一旦輥31將玻璃板L經(jīng)入口 24或25中的一個帶入加熱室20內(nèi)部，輥31便受指令通過配有變流器的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，交替地沿兩個運(yùn)動方向旋轉(zhuǎn)以便玻璃板L在第一入口 24和第二入口 25之間進(jìn)行擺動，最后將玻璃板L自入口 24或25中的一個退出。具體地，該加熱室20包括適用于加熱位于該加熱室內(nèi)的玻璃板L的加熱裝置40。 該加熱裝置40包括多個電阻41，這些電阻位于加熱室20內(nèi)部，在輥31形成的放置平面的下方和上方，主要通過輻射加熱每個加熱室20的內(nèi)部環(huán)境。在優(yōu)選實(shí)施方案中，電阻41基本上具有管狀構(gòu)型，其縱軸平行于機(jī)動輥道平面30的輥31的縱軸布置，并例如相對于其偏置。具體地，該電阻41為鎧裝，最高溫度限為750°C至800°C。每個加熱室20具有兩排電阻41,分別位于棍31的上方和下方。保護(hù)組件42位于每個加熱室20下方成排的電阻41的上方；該保護(hù)組件42固定于橫向側(cè)面23，由導(dǎo)熱材料例如穿孔鋼板制得，其設(shè)于機(jī)動輥道平面30的輥31和下方成排的電阻41之間。保護(hù)構(gòu)件42配置用于在退火過程中，即當(dāng)玻璃板L位于輥?zhàn)?1上時，接收自玻璃板L脫落的任何玻璃片或其他廢物或掉落物，同時仍能使下方的電阻產(chǎn)生的熱輻射達(dá)至玻璃板。每個加熱室20的加熱裝置40相互獨(dú)立配置，以進(jìn)行相互獨(dú)立的加熱循環(huán)，在每個循環(huán)中加熱加熱室20，并因此使待退火的玻璃板L退火至550°C _750°C的最高溫度。每個加熱室20優(yōu)選地包括適用于控制加熱室20的控冷的冷卻裝置50。該冷卻裝置50優(yōu)選地包括多個換熱器管51，其內(nèi)部流動制冷流體，例如比加熱室20內(nèi)部環(huán)境相對冷一些的空氣，該組件構(gòu)造為穿過加熱室20的內(nèi)部環(huán)境，并例如固定至其橫向側(cè)面23。如圖3、圖6可見，每個加熱室20的每個管52連接至由調(diào)節(jié)閥53 (例如具有由位于加熱室內(nèi)部的熱電偶激活的伺服電機(jī)和電位計)截止的總管52。管51沿整個加熱室20分布，布置于由機(jī)動輥道平面30的輥31形成的平面下方和上方，以便基本上均勻地冷卻加熱室20。實(shí)際上，管51以其縱軸平行于輥31的縱軸并相對輥31偏置布置；例如，其在加熱室20內(nèi)部基本上位于電阻41的側(cè)面。每個管51具有基本上為U形的構(gòu)型，其中兩個平行道511和512 (水平布置)分別在輥31形成的平面上方和下方走向，垂直道513布置在加熱室20的一個橫向側(cè)面23上。每個加熱室的管51，例如，都相互平行連接。管51的上水平道522的自由端通過橫向側(cè)面23中的孔伸出加熱室20，并配有開關(guān)該管的旋塞54 ;管51的(下平行道512的)另一自由端與總管52 (即加熱室20側(cè)面的水平軸管線)連接。
可能地是，為減小冷卻裝置50的尺寸，將一些(一半)管51設(shè)置為上道511連接至旋塞54、下道512連接至總管52 (如上所述)，其他的管51設(shè)置為下道512連接至旋塞54、上道511連接至總管52。與每個加熱室20的所有管51連接的每個總管52,通過主管路55 (具有垂直軸)連接至單獨(dú)的泵組，例如吸風(fēng)機(jī)56。該單獨(dú)的泵組適用于使管51降壓并經(jīng)上道511的自由端(當(dāng)旋塞54打開時)收集加熱室20外部的空氣，使空氣流入每個管51。該冷卻裝置50能夠?qū)囟壬粱旧蠟?00_300°C的加熱室20進(jìn)行控冷(經(jīng)適當(dāng)確定，通過進(jìn)一步加熱或另外的冷卻循環(huán)步驟，緩慢和/或間隔式地控冷)，調(diào)節(jié)管51內(nèi)循環(huán)的空氣量和其他重要參數(shù)，以便有效地去除玻璃板L的應(yīng)力；當(dāng)?shù)陀谠摐囟鹊牟ＡО逡呀?jīng)足夠穩(wěn)定時，還可快速且無需再控制地進(jìn)一步冷卻玻璃板L。每個加熱室20還包括排空玻璃板L于退火過程中在加熱室內(nèi)產(chǎn)生的煙或蒸氣的排氣管路60，該煙或蒸氣來自例如因玻璃板上可能存在的裝飾性釉料的蒸氣或退火過程中 產(chǎn)生的其他氣體。圖7詳細(xì)地例證性說明的實(shí)施例中，每個加熱室20包括一對具有開口 61的管路60，其位于加熱室20的頂部組件22的中心區(qū)域，并且其縱軸基本上平行于機(jī)動輥道平面30的輥31的縱軸布置(開口 61朝向加熱室20的內(nèi)側(cè))。所有的排氣管路60都具有封閉端62和開口端63，開口端連接至所有加熱室20的共用吸氣管路64。吸氣管路64通至單獨(dú)的吸氣扇65，該吸氣扇使每個加熱室20的內(nèi)部環(huán)境處于低壓，由此將可能存在于其間的煙吸出，該吸氣扇65連接至所有加熱室20共用的單獨(dú)的排煙道66。每個排氣管路60上還存在閥裝置67，例如具有伺服電機(jī)和電位計的閥，用以調(diào)節(jié)加熱室20的空氣流出量，該閥適用于針對每個加熱室獨(dú)立地關(guān)閉和/或調(diào)節(jié)自每個加熱室引出的煙道。窯10還包括控制和指令單元，例如由處理器控制，用于獨(dú)立控制每個加熱室20的加熱裝置40、冷卻裝置50、入口 24和25 (門26)的開關(guān)裝置的打開和關(guān)閉以及服務(wù)于排氣管路60的閥裝置67。另外，每個加熱室20的加熱裝置40可包括適用于在加熱室內(nèi)部吹送熱空氣的對流式加熱機(jī)，以便還可通過對流加熱玻璃板L。例如，可在加熱室20的頂部組件22處布置高壓脈動風(fēng)機(jī)型對流式加熱機(jī)，以便在加熱室的上部區(qū)域產(chǎn)生熱空氣(500-600°C )湍流，而不影響輥31。如上所述，窯10功能如下通過一個輥式輸送機(jī)32使待退火的玻璃板L接近例如加熱室20的第一入口 24，該入口的兩個門26處于可進(jìn)入的打開位置(第二入口 25的門26可以同時保持關(guān)閉或開啟以將熱處理后的玻璃板L引出)。一旦玻璃板L完全包含在加熱室20內(nèi)部(由輥31輸送)，控制和指令單元指示關(guān)閉第一入口 24的門26，激活輥31沿兩個方向旋轉(zhuǎn)，由此玻璃板L在加熱室20內(nèi)部穩(wěn)定地擺動。該控制和指令單元同時激活加熱裝置40，各電阻41開始加熱室20的加熱循環(huán)，并因此使得玻璃板L依舊保持運(yùn)動。
在加熱的早期步驟中，例如前十五分鐘，可指示(通過第一控制和指令單元)開啟閥裝置67，該閥門裝置67開啟加熱室20的排氣管路60，以能夠排出玻璃板L上可能存在的釉料產(chǎn)生的蒸氣。一旦已達(dá)到最適合的退火溫度(550_650°C)，該控制和指令單元指示激活冷卻裝置50、激活吸氣風(fēng)機(jī)56并開啟調(diào)節(jié)閥53。管51吸入相對較冷的空氣，通過與加熱室20的內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行熱交換，降低加熱室本身的溫度(該階段不允許冷空氣直接進(jìn)入加熱室20)。如果需要特別緩慢的冷卻梯度，可能要同時激活加熱裝置40和冷卻裝置50幾秒鐘。一旦加熱室20內(nèi)部的溫度已經(jīng)基本上達(dá)到200-300°C，可以連續(xù)快速地冷卻加熱室20，例如，通過指令開啟一個或更多個門26 (所有都同一時間開啟或依次開啟)和/或通過指令開啟連接至排氣管路60的閥裝置67。玻璃板L的退火處理循環(huán)可通過窯10的一個或多個加熱室20同時進(jìn)行，不受另一循環(huán)影響。另外，可運(yùn)行一些加熱室20，而關(guān)閉其他的加熱室；通過該方式，窯10除了極緊湊與實(shí)用外，還特別高效(同一時間能夠處理多張玻璃板L)和靈活。本發(fā)明易于進(jìn)行許多改進(jìn)和變型，故所有改進(jìn)和變型都落入本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)。另外，所有細(xì)節(jié)都可以用技術(shù)上等同的其他組件替代。實(shí)際上，所用材料以及可能的形式和尺寸可依需要為任意類型，它們均不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種玻璃板退火窯(10)，其特征在于該窯包括多個相互疊加且獨(dú)立的加熱室(20)，每個加熱室(20)具有至少一個用于至少一張玻璃平板(L)通過的入口(24、25)、該玻璃平板(L)在其上放置并運(yùn)動的機(jī)動輥道平面(30)、適用于加熱位于該加熱室(20)內(nèi)的玻璃板(L)的加熱裝置(40 )和適用于指示對該加熱室(20 )進(jìn)行控冷的冷卻裝置(50 )，其特征在于該冷卻裝置(50)包括多個內(nèi)部有制冷流體循環(huán)并位于加熱室(20)內(nèi)部的管(51)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的窯，其中所述管(51)固定至所述加熱室(20)壁(23)，連接至總管(52)，該總管配有調(diào)節(jié)其中循環(huán)的制冷流體流率的調(diào)節(jié)閥(53)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的窯，其中每個總管(52)都連接至能夠?qū)⑺鲋评淞黧w送入每個管(51)的單獨(dú)的泵組(56)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的窯，其中所述管(51)布置于由所述機(jī)動輥道平面(30)形成的玻璃板(L)放置平面的下方和上方。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的窯，其中所述加熱裝置(40)包括多個位于由所述機(jī)動輥(30)形成的玻璃板(L)放置平面的下方和上方的電阻(41)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的窯，其中每個加熱室(20)包括多個由導(dǎo)熱材料制成并位于所述機(jī)動輥道平面(30)和在該機(jī)動輥道平面下方的電阻(41)之間的保護(hù)組件(42)，該保護(hù)組件構(gòu)造用以接收退火過程中自玻璃板(L)脫落的任何玻璃片。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的窯，其中每個機(jī)動輥道平面(30)適用于在各自的加熱室(20)內(nèi)部通過擺動運(yùn)動移動所述玻璃板(L)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的窯，其中該機(jī)動輥道平面(30)以O(shè)至lm/s的擺動速度移動該玻璃板(L)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的窯，其中每個機(jī)動輥道平面(30)具有輥(31)，各個輥間視作軸間的相對距離基本上為50至150mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的窯，其中該玻璃板直接放置在該機(jī)動輥道平面(30)的輥(31)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的窯，其中每個加熱室(20)包括排空所述玻璃平板(L)退火過程中產(chǎn)生的煙的排氣管路(60)，該排氣管路具有調(diào)節(jié)來自加熱室(20)的空氣流出量，并連接至所有加熱室(20 )共用的煙的單獨(dú)排煙道的閥裝置(67 )。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的窯，其中每個入口(24、25)都具有適用于按指示進(jìn)行開關(guān)的開關(guān)裝置(26)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種玻璃板退火窯(10)，其包括多個相互疊加且獨(dú)立的加熱室(20)，每個加熱室(20)都具有至少一個用于至少一張玻璃平板(L)通過的入口(24、25)、該玻璃平板(L)在其上放置并運(yùn)動的機(jī)動輥道平面(30)、適用于加熱位于該加熱室(20)內(nèi)的玻璃板(L)的加熱裝置(40)和適用于指示對該加熱室(20)進(jìn)行控冷的冷卻裝置(50)。
文檔編號C03B25/00GK102898008SQ20121025821
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者S·斯佩扎尼 申請人:克拉格斯工程公司