DE69608746T2

DE69608746T2 - Verfahren zum Erhitzen einer Glasscheibe

Info

Publication number: DE69608746T2
Application number: DE69608746T
Authority: DE
Inventors: Tucker Boaz
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2016-08-10
Also published as: DE69608746D1; EP0761612B1; MX9602133A; EP0761612A1; US5782947A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Glastafeln, und spezieller ein Verfahren zum Erhitzen einer Glastafel.
Es ist bekannt, Glastafeln mit einer Feuerung oder einem Kühlofen zu erhitzen. Im allgemeinen ist der Kühlofen ein Brennofen und kann eine kontinuierliche Rollenausführung, befestigte Rollenausführung oder eine Gasausführung sein. Zum Beispiel besitzt ein Kühlofen in Gasausführung eine Vielzahl an Blöcken, die unter einer Vielzahl von Heizstrahlem angeordnet sind. Üblicherweise wird eine Glastafel in den Kühlofen eingebracht, wo sie durch konventionelle Wärmestrahlung, -konvektion und -leitung erhitzt wird. Um eine Temperatur in ihrem Umformungsbereich zu erreichen, wird die Glastafel entlang der Blöcke mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt, die von der Wärmeleitfähigkeit der Glastafel abhängt. Wenn die Glastafel eine Temperatur in ihrem Umformungsbereich hat, wird sie zu einer vorbestimmten Form der Blöcke umgeformt. Einmal umgeformt wird die Glastafel entweder abgeschreckt, vergütet oder vorgespannt.
Obwohl der obige Kühlofen gut funktioniert, leidet er unter dem Nachteil daß der Kühlofen von großer Länge sein muß, um zu gestatten daß die Glastafel mit der vorbestimmten Geschwindigkeit aufgeheizt wird. Diese Länge bedarf eines hohen Aufwands an Bodenfläche, Energieverbrauch und Kosten. Als Folge davon besteht in der Technik ein Bedarf, Glastafeln schnell in einer geregelten Art und Weise aufzuheizen, um das Umformen der Glastafel zu erlauben und die Länge des Kühlofens zu reduzieren.
Folglich ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Aufheizen einer Glastafel. Das Verfahren schließt die Schritte des Aufheizens einer Glastafel auf mindestens eine vorbestimmte Temperatur und des Anwendens von Mikrowellenenergie auf die Glastafel ein; um die Glastafel auf mindestens eine zweite vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, um die Umformung des Glases zu ermöglichen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß ein verbessertes Verfahren zum Aufheizen einer Glastafel bereitgestellt wird. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das Verfahren Mikrowellenenergie zum schnellen Aufheizen der Glastafel verwendet, sobald die Glastafel an oder über ihrem Erweichungspunkt ist. Noch ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das Verfahren die Länge des Kühlofens reduziert, was zu weniger Bodenfläche und erhöhtem Durchsatz (Geschwindigkeit und Ausbeute) an umgeformten Glastafeln führt. Noch ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das Verfahren Wartungskosten, Werkzeugkosten und Energieverbrauch reduziert. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das Verfahren eine saubere und wirkungsvolle Vorrichtung bereitstellt, um Wärme in einer Glastafel zu induzieren, und das es die Effizienz des Wärmeübergangs darin verbessert.
Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen weiter beschrieben werden, in denen:
Abb. 1 eine unvollständige Aufrißansicht eines Kühlofens zur Verwendung in Verbindung mit einem Verfahren zum Aufheizen einer Glastafel im Einklang mit der vorliegenden Erfindung ist;
Abb. 2 eine entlang der Linie 2-2 von Abb. 1 aufgenommene Teilansicht ist;
Abb. 3 eine entlang der Linie 3-3 von Abb. 1 aufgenommene Teilansicht ist;
Abb. 4 eine entlang der Linie 4-4 von Abb. 1 aufgenommene Teilansicht ist;
Abb. 5 ein Diagramm der Temperatur gegen die Geschwindigkeit der Erhitzung einer Glastafel im Einklang mit der vorliegenden Erfindung ist.
Mit Bezug auf die Zeichnungen und im besonderen auf Abb. 1 wird eine Ausführungsform eines Kühlofens 10 gezeigt, zur Verwendung in Verbindung mit einem Verfahren zum Aufheizens eines Glasrohlings oder einer Glastafel 11 im Einklang mit der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt ist der Kühlofen 10 ein kontinuierlicher Brennofen in Gasausführung, obwohl ein kontinuierlicher Brennofen in Rollenausführung oder befestigter Rollenausführung verwendet werden kann.
Der Kühlofen 10 beinhaltet ein oberes Gehäuse 12, das sich der Länge nach erstreckt und das eine Vielzahl von der Länge nach mit Zwischenräumen daran angebrachten Heizapparaten 14 besitzt. Die Heizapparate 14 sind vom in der Technik bekannten Strahlertyp. Der Kühlofen 10 beinhaltet auch ein unteres Gehäuse 16, das sich der Länge nach erstreckt und das eine Vielzahl daran der Länge nach angeordneten Blöcken 18 besitzt. Die Blöcke 18 sind - wie es bekannter Stand der Technik ist - aus einem keramischen Material mit sich dadurch erstreckenden Öffnungen (nicht gezeigt) hergestellt. Wie in Abb. 2 bis 4 veranschaulicht, schließen die Blöcke 18 eine Vielzahl an flachen Blöcken 18a, Übergangsblöcken 18b und Finishblöcken 18c ein. Die flachen Blöcke 18a besitzen eine planare obere Oberfläche, und die Übergangsblöcke 18b und Finishblöcke 18c besitzen eine verschieden stark gekrümmte obere Oberfläche, um die Glastafeln 11 auf eine vorbestimmte Krümmung umzuformen, wie es bekannter Stand der Technik ist. Man sollte sich bewußt sein daß die Glastafel 11 auf einer - durch die Öffnungen in den Blöcken passierenden - Luftdecke oder einem Luftkissen aus einer Quelle (nicht gezeigt) "schwebt". Man sollte sich auch bewußt sein daß die Glastafel 11 durch Ketten (nicht gezeigt) bewegt wird, wie es Stand der Technik ist.
Mit Bezug auf Abb. 1 schließt der Kühlofen 10 einen allgemein mit 20 markierten Mikrowellenenergie-Apparat ein, der an einer Stelle entlang der Länge des Kühlofens 10 angeordnet ist. Der teilweise gezeigte Mikrowellenenergie-Apparat 20 beinhaltet einen sich der Länge nach erstreckenden Kanal 22, der in einer seiner Ecken einen Reflektor 24 aufweist, um Mikrowellenenergie durch einen abwärts gerichteten Teil des Kanals 22 zu lenken. Der Mikrowellenenergie-Apparat 20 schließt einen Schild 26 an einem Ende des Kanals 22 ein, um die Mikrowellenenergie säulenförmig auszurichten und einen schräg verlaufenden Vorhang aus Mikrowellenenergie (z. B. 152.4 mm (sechs Zoll)) in Richtung auf die Blöcke 18 hin zu bilden. Der Kühlofen 10 beinhaltet Hochfahrtüren 28 und 30 an jedem Längsende des Schilds 26, um Einbringen und Ausbringen der Glastafel 11 in den für die Mikrowellenenergie abgeschlossenen Bereich zu ermöglichen. Der Mikrowellenenergie-Apparat 20 ist eine in sich geschlossene Einheit, die eine Mikrowellenfrequenz von zwei (2) bis vierzig (40) Gigahertz aufweist. Vorzugsweise ist die Frequenz der Mikrowellenenergie geringer als sechsundreißig (36) Gigahertz. Man sollte sich bewußt sein daß der Mikrowellenenergie-Apparat 20 eine "Gyrotron"-Ausführung ist, die kommerziell von Continental Electronics aus Dallas, Texas erhältlich ist. Man sollte sich auch bewußt sein daß der Mikrowellenenergie-Apparat 20 in Verbindung mit einem Kühlofen in Rollenausführung oder befestigter Rollenausführung verwendet werden kann. Man sollte sich des weiteren bewußt sein daß zum Messen der Temperatur der Glastafel 11 eine Temperatur-Meßvorrichtung verwendet wird, die herkömmlich und in der Technik bekannt ist.
Im Betrieb kann der Kühlofen verwendet werden, um nach einem Verfahren im Einklang mit der vorliegenden Erfindung die Glastafel 11 als Windschutzscheibe für ein Kraftfahrzeug (nicht gezeigt) umzuformen. Das Verfahren schließt das Plazieren einer flachen oder planaren Glastafel 11 auf den flachen Blöcken 18a an einem Ende des Kühlofens 10 ein. Das Verfahren schließt das Bewegen der Glastafel 11 entlang der flachen Blöcke 18a mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, und das Erhitzen der Glastafel 11 auf eine vorbestimmte Temperatur durch die Heizapparate 14 ein. Zum Beispiel wird die Glastafel 11 durch die Heizapparate 14 unter Verwendung einer Umgebungstemperatur von über 760ºC (1400ºF) erhitzt, während die Glastafel 11 mit der Zeit eine bestimmte Strecke zurücklegt, um die Glastafel auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen. In einer Ausführungsform ist die vorbestimmte Temperatur der Erweichungspunkt der Glastafel 11, der bei ungefähr 482ºC bis 510ºC (900ºF bis 950ºF) liegt. Wie in Abb. 5 gezeigt, gibt eine Kurve 32 die Temperatur der Glastafel 11 wieder, während sie sich - wie es in der Technik bekannt ist - mit der Strecke/Zeit durch den Kühlofen 10 bewegt.
Wenn die Glastafel 11 an ihrem Erweichungspunkt ist, befindet sich die Glastafel 11 zwischen den Hochfahrtüren 28 und 30. Das Verfahren schließt das Anwenden von Mikrowellenenergie auf die Glastafel 11 ein, wenn die Glastafel 11 an oder über ihrem Erweichungspunkt ist, wie es die in Abb. 5 dargestellte Kurve 34 beschreibt. Man sollte sich bewußt sein daß die Mikrowellenenergie, wenn die Glastafel 11 unter ihrem Erweichungspunkt ist, die Glastafel 11 zerbrechen kann.
Das Verfahren schließt das Bewegen der Glastafel 11 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit unter den Vorhang der durch den Schild 26 säulenförmig ausgebildeten Mikrowellenenergie ein, und das rasche Aufheizen der Glastafel 11 mit der Mikrowellenenergie auf eine vorbestimmte Temperatur. In einer Ausführungsform liegt die vorbestimmte Temperatur der Glastafel 11 in ihrem Umformungsbereich von ungefähr 621ºC bis 677ºC (1150ºF bis 1250ºF) Die Temperatur der Glastafel 11 kann zum Beispiel, wie in Abb. 5 gezeigt, in weniger als zehn (10) Sekunden von 482ºC (900ºF) auf über 649ºC (1200ºF) erhöht werden. Die Mikrowellenenergie heizt die Glastafel 11 direkt, indem durch sehr schnelle Schaffung polar orientierter Bewegung auf molekularer Ebene Wärme erzeugt wird, was zu sofortiger und einheitlicher Erhitzung über die Dicke der Glastafel 11 führt. Man sollte sich bewußt sein daß, wenn die Glastafel 11 über 482ºC (900ºF) ist, schon so niedrige Mikrowellenfrequenzen wie zwei Gigaherzt verwendet werden können. Man sollte sich auch bewußt sein daß die vorbestimmte Geschwindigkeit auf der Intensität der Mikrowellenenergie und der Kopplungsrate der Glastafel basiert. Man sollte sich außerdem weiterhin bewußt sein daß die Umgebungstemperatur des Kühlofens 10 vor der Hochfahrtür 28 ungefähr 649ºC (1200ºF) beträgt, und daß die Umgebungstemperatur des Kühlofens 10 nach der Hochfahrtür 30 ungefähr 677ºC (1250ºF) beträgt, um die Glastafel 11 bei ihrer Umformtemperatur zu haften.
Wenn die Glastafel 11 unter der Hochfahrtür 30 passiert, schließt das Verfahren das Umformen der Glastafel 11 auf eine vorbestimmte Konfiguration oder Krümmung ein. Die Glastafel 11 beginnt sich auf die Krümmung der Übergangsblöcke 18b und der abschließenden Blöcke 18c zu biegen. Wie durch die in Abb. 5 dargestellte Kurve 36 beschrieben, beinhaltet das Verfahren das Abkühlen der Glastafel 11 mit kalter Luft auf Temperaturen unterhalb ihres Erweichungspunktes, sobald die Glastafel 11 den Kühlofen verläßt.
Folglich stellt das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen Weg bereit, um die sich bewegende Glastafel 11 schnell aufzuheizen, indem ein Vorhang aus Mikrowellenenergie bereitgestellt wird, durch welchen die Glastafel 11 innerhalb des Kühlofens 10 geführt wird. Die Mikrowellenenergie wird basierend auf der Größe und Dicke der Glastafel 11 aufgewendet, um für den Umformungsprozeß die Temperatur der Glastafel 11 bis zu ihrem Umformungsbereich zu bringen. Wie in Abb. 5 dargestellt, heizt das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Glastafel 11 in geringerer Strecke/Zeit auf ihren Umformungsbereich auf als herkömmliche Strahlungsbeheizung im Kühlofen 10.

Claims

1. Ein Verfahren zum Aufheizen einer Glastafel, das die Schritte einschließt:

Aufheizen einer Glastafel auf mindestens eine vorbestimmte Temperatur; und

Anwenden von Mikrowellenenergie auf die Glastafel, um die Glastafel auf mindestens eine zweite vorbestimmte Temperatur aufzuheizen, und um die Glastafel umformen zu können.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt des Bewegens der Glastafel während dieses Aufheizschritts beinhaltet.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in dem dieser Schritt des Aufheizens das Aufheizen der Glastafel auf mindestens eine erste vorbestimmte Temperatur von 482ºC bis 510ºC (900ºF bis 950ºF) umfaßt.

4. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in dem dieser Schritt des Aufheizens das Aufheizen der Glastafel auf eine erste vorbestimmte Temperatur mit einer ersten vorbestimmten Geschwindigkeit umfaßt.

5. Ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin dieser Schritt des Anwendens von Mikrowellenenergie das Anwenden von Mikrowellenenergie auf die Glastafel umfaßt, wenn die Glastafel mindestens die erste vorbestimmte Temperatur erreicht hat.

6. Ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin dieser Schritt des Anwendens von Mikrowellenenergie das Anwenden von Mikrowellenenergie auf die Glastafel mit einer vorbestimmten Rate umfaßt.

7. Ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die zweite vorbestimmte Temperatur zwischen 621ºC bis 677ºC (1150ºF bis 1250ºF) liegt.

8. Ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin dieser Schritt des.

Anwendens von Mikrowellenenergie das Bewegen der Glastafel durch einen Vorhang von Mikrowellenenergie umfaßt.

9. Ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das den Schritt des Ausformens der Glastafel auf eine vorbestimmte Konfiguration einschließt, nachdem die Glastafel wenigstens die zweite vorbestimmte Temperatur erreicht hat.

10. Ein Verfahren nach Anspruch 9, das den Schritt des Abkühlens der umgeformten Glastafel auf eine Temperatur unterhalb wenigstens der ersten vorbestimmten Temperatur beinhaltet.