Устройство для формования и отпуска стеклянных листов

 

Изобретение относится к устройству и способу для формования и отпуска стеклянных листов. Предложено устройство для получения стеклянных листов сложной формы для применения в автомобилях, содержащее позицию нагрева, образованную горизонтальной печью, позицию формования, расположенную сразу после позиции нагрева и снабженную нижним формующим кольцом и верхней формой для формования, позицию отпуска, снабженную группой сопел, для осуществления быстрого охлаждения стеклянных листов после формирования и средствами для передачи и опоры стеклянных листов, отличающееся тем, что указанные средства содержат, следуя направлению движения стеклянных листов, цилиндрические ролики для перемещения и опоры листов внутри нагревательной печи, воздушную подушку пода для опоры листов на позиции формования и полое кольцо для транспортировки листов на позиции формования, для перемещения листов вертикально в направлении верхней формы для формования и для перемещения листов горизонтально в направлении позиции отпуска. 9 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение касается устройства и способа для формования и отпуска стеклянных листов, имеющих сложную форму, для применения в качестве окон в автомобилях.

Форма кузова автомобиля имеет большое значение не только с эстетической точки зрения, но также с точки зрения аэродинамики. В этой связи также необходимо, чтобы поверхности не имели прерывистостей, которые будут ухудшать коэффициент проникания воздуха во время движения транспортного средства.

По этой причине стеклам, в частности стеклам для автомобилей, придают сложную форму, которую можно получить только на специальных установках, предназначенных для этой цели.

Известны промышленные установки для формования и отпуска стеклянных листов сложной формы для применения в автомобилях.

Известна установка, в которой стекло, передаваемое по роликам, нагревается в горизонтальной печи, затем передается снова по роликам на позицию формования. При этом нижняя, вертикально подвижная форма, плоская поверхность которой пропазована для прохождения по роликам, транспортирующим стекло, поднимает стекло с роликов и передает его вверх до тех пор, пока стекло не будет достаточно близко для его притягивания к верхней форме посредством вакуумного присасывания. После завершения формования верхняя форма позволяет стеклу падать на кольцеобразный элемент, называемый челноком, перемещающийся горизонтально, который транспортирует стекло на позицию отпуска и охлаждения [1] Недостатком этой установки является главным образом то, что стекло, имеющее высокую температуру, испытывает поверхностную деформацию в результате продолжительного контакта сначала с роликами на участке формования, а затем с плоской поверхностью формы. Поверхностная деформация вызывает значительные оптические дефекты, что неприемлемо для стекла, используемого в автомобилях.

Известны способ и устройство для формования стеклянных листов, имеющих сложную форму. Стеклянные листы движутся по газообразной подушке пода через горизонтальную нагревательную печь, вытягиваются поперечными штангами, разделенными данным пространством, и достигают позиции формования, на которой под, образованный газообразной подушкой, принимает стекло и передает его во время горизонтального перемещения, а поскольку под имеет соответствующий изгиб вниз, то стекло гнется до требуемой формы под действием силы тяжести. Газообразный слой пода окружен полым формующим кольцом требуемой конфигурации, которое размещено под слоем. Когда вся поверхность стекла лежит на газообразной подушке пода, то кольцо поднимает его вертикально в направлении формы, к которой стекло притягивается посредством вакуумного присасывания, затем форма спускает стекло на другое кольцо тележки с возвратно-поступательным перемещением, которая передает его на позицию отпуска и охлаждения [2] Эта установка имеет несколько недостатков: во-первых, для изготовления каждого профиля необходимо заменять не только нижнее кольцо и верхнюю форму, но также газообразную подушку пода, которая имеет кривизну, подобную кривизне готового изделия, причем газообразную подушку пода необходимо также заменять в зависимости от изменения размеров поверхности изделия, поскольку она должна размещаться внутри полого формующего кольца. Кроме того, передача из печи на позицию формования осуществляется промежуточными роликами, которые при данной высокой температуре стекла могут легко вызвать поверхностную деформацию и следовательно оптические дефекты.

В Европейской заявке N 415826 описана установка, при помощи которой пытались устранить недостатки, связанные с присутствием роликов на позиции гибки, через замену роликов лентой из соответствующего жаростойкого материала, которую размещают между нижним формующим кольцом и верхней вакуумной формой.

Однако это решение имеет также определенные недостатки, связанные в основном с трудностями управления такой сложной системы формования, и также вследствие того факта, что продолжительное время нахождения нагретого до температуры размягчения стекла на опорной ленте может вызвать нежелательные оптические искажения.

Целью изобретения является создание устройства, способного устранить упомянутые недостатки и производить при высоко конкурирующих затратах производства.

Цели изобретения достигаются благодаря устройству, содержащему горизонтальную нагревательную печь, в которой стекло передается по роликам по всей ее длине, позицию формования, поддерживаемую при той же температуре, что и в печи и снабженную воздушной подушкой пода для опоры стекла, и нижнее формующее кольцо, которое, участвуя в процессе формования стекла вместе с верхней формой, также осуществляет передачу стекла в горизонтальном направлении к соплам для отпуска, действуя таким образом в качестве челнока.

Применение роликового конвейера в печи позволяет значительно ускорить нагрев стекла и сократить производственные затраты в сравнении с тем случаем, когда воздушная подушка пода расположена по всей длине печи. В последнем случае поперечные штанги, которые тянут стекло вдоль, могут оставить на стекле отпечатки, таким образом это может привести к увеличению брака.

На позиции формования ролики, передающие и поддерживающие стекло, заменены воздушной подушкой, эту подушку получают путем дутья горячего воздуха через множества сопел, расположенных таким образом, чтобы обеспечить равномерную опору стеклянному листу и позволить формующему кольцу челноку пересекать уровень флотации стекла и размещаться под стеклом.

Термин "горячий воздух" означает как нагретый воздух, так и смесь воздуха и отходящих газов, образующихся, например, при горении метана.

Высота сопел такова, что это позволяет формующему кольцу, имеющему часто большой радиус, опускаться ниже уровня флотации, причем форма, количество и расположение сопел таковы, что обеспечивается равномерная опора стекла за исключением соответственно зоны, в которой отсутствуют сопла, необходимой для прохождения формующего кольца, эту зону можно легко получить, удалив из нее сопла и закрыв соответствующие отверстия резьбовыми пробками, причем сопла имеют цилиндрические стержни с резьбой, следовательно, их можно завинтить в отверстиях нагнетательной камеры.

В соответствии с конкретным исполнением изобретения внутренняя геометрия сопла, позволяющая проходить воздуху так, чтобы обеспечивалась соответствующая опора для стеклянного листа, образована сходящимся каналом для уменьшения перепада давления, создаваемого на входе, цилиндрической частью с калиброванным поперечным сечением для достижения по существу постоянной скорости потока через каждое сопло, длинным каналом с большим диаметром, чем предшествующая цилиндрическая часть, причем он предпочтительно расходящийся для замедления потока жидкости, конечной частью с конфигурацией в форме усеченного конуса для обеспечения окончательного замедления потока жидкости и следовательно для получения плоского профиля давления в секции на выходе из сопла.

Цилиндрическая часть с калиброванным поперечным сечением имеет диаметр предпочтительно 2 8 мм.

Диаметр выходной секции сопла находится предпочтительно между 40 и 100 мм.

Давление подачи воздуха в сопла составляет предпочтительно 50 100 млбар, причем это давление можно регулировать во время рабочего цикла до значений, находящихся между верхним и нижним пределами, для изменения расстояния между стеклянным листом и уровнем сопел и/или для оптимизации использования горячего воздуха, который имеет температуру предпочтительно 600 700^oC.

Расстояние стеклянного листа от уровня сопел составляет предпочтительно 0,2 1 мм, причем оно может изменяться во время рабочего цикла, колеблясь между указанными предельными значениями в зависимости от давления воздуха, подаваемого в сопла.

Сопла расположены на нагнетательной камере с их перпендикулярными осями, расположенными на вершинах треугольника либо квадрата или прямоугольника сетки с таким шагом, чтобы в любом случае обеспечивалось соответствующее пространство для выпуска воздуха между смежными соплами для лучшей опоры стеклянного листа, особенно если сопла имеют выпускную секцию большого диаметра.

Возможно потребуется применять сопла меньшего диаметра вблизи участков, где проходит формующее кольцо, чтобы на одной плоскости одновременно находились сопла с выпускной секцией различного диаметра без создания каких-либо помех для опоры стеклянного листа.

Нижняя форма для формования образована пустотелым кольцом, не имещим зазоров в своем профиле, который поддерживается металлическим элементом, который несет форму, позволяющим кольцу осуществлять сначала вертикальное движение от плоскости ниже воздушной подушки пода до верхней формы и затем осуществлять второе горизонтальное движение для передачи кольца с позиции формования на позицию отпуска.

Целью изобретения является создание устройства для формования и отпуска стеклянных листов, имеющих сложную форму, для применения в качестве стекол для автомобилей, причем устройство содержит позицию нагрева, образованную горизонтальной печью, позицию формования, следующую сразу после нагревательной печи и снабженную нижним формующим кольцом и верхней формой для формирования, позицией отпуска, оснащенной соплами для осуществления быстрого охлаждения стеклянных листов после формования, и средствами передачи и опоры стеклянного листа, причем устройство отличается тем, что названные средства включают в себя следуя согласно направлению движения стеклянных листов цилиндрические ролики для транспортировки листов внутри нагревательной печи, воздушную подушку на поду для опоры листов на позиции формования и пустотелое кольцо для транспортировки листов на позицию формования для формования и перемещения листов горозонтально для передачи на позицию отпуска.

Целью изобретения является создание способа для формования и отпуска стеклянных листов, имеющих сложную форму, для применения в качестве ветровых стекол для автомобилей, включающего в себя стадию нагрева стеклянного листа, стадию формования и стадию отпуска, причем способ отличается тем, что во время стадии нагрева стеклянный лист перемещается по ряду цилиндрических роликов, а во время стадии формования перемещается сначала по воздушной подушке пода и затем на формующем кольце, которое передает его также горизонтально на позицию отпуска.

Преимуществами, достигаемыми в соответствии с изобретением, являются следующие: стекло может оставаться на подушке из горячего воздуха в течение достаточно продолжительного времени без испытания значительной деформации и следовательно ограничиваются оптические дефекты, поскольку образуется поток воздуха так, что тепло передается и, следовательно, не создаются локальные деформации на поверхности стекла; воздушная подушка плоская и поэтому ее можно применять независимо от формы изгибаемого стеклянного листа, таким образом в сравнении с известными способами снижаются затраты на замену оборудования; применяют одну и ту же плоскость, на которой закрепляют сопла, независимо от геометрической формы изготавливаемого изделия; формующее кольцо может пересекать уровень флотации стеклянного листа и по этой причине не требуются зазоры на самом кольце, которые необходимы, когда присутствуют ролики.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства в соответствии с изобретением и вертикальный вид в разрезе позиции формования; на фиг. 2 вертикальный вид в разрезе позиции отпуска; на фиг. 3 вид сверху плоскости опоры стекла и упоров; на фиг. 4 вертикальный вид в разрезе устройства для образования воздушной подушки; Устройство в соответствии с изобретением содержит нагревательную печь 1, позицию 2 формования, позицию 3 отпуска и позицию подачи (не показана).

В соответствии с изобретением в нагревательной печи 1 стекло нагревается до температуры размягчения во время его передачи по горизонтальному пути, образованному рядом 4 цилиндрических роликов, движение которых обеспечивается рабочим механизмом (не показан).

Позиция 2 формования следует сразу после горизонтальной печи 1. Позиция формования расположена внутри горячей камеры 12, стенки которой изготовлены из огнеупорного материала и которая поддерживается при температуре примерно 650^oС посредством электрических нагревательных элементов (не показаны).

Устройства управления операцией формования расположены снаружи камеры 12, тогда как оборудование, осуществляющее формование, установлено внутри камеры.

Сразу после выхода из печи 1, внутри горячей камеры 12 расположена нагнетательная камера 5, в которую подают горячий воздух по трубе 6 и которая несет множество сопел 7 соответствующего размера и в соответствующем количестве.

Группа сопел 7 образует опорную воздушную подушку, которая представляет собой удлинение конвейера для стекла, оснащенного роликами 4. Эта воздушная подушка также имеет плоскую поверхность.

Несущая рама 8 поддерживает нагнетательную камеру 5 внутри горячей камеры 12. Рама 8 имеет два шарнира 9 вблизи выхода из печи 1, а на противоположной ее стороне расположены два механических подъемных приспособления 10, перемещаемых посредством двигателя 11, которые могут наклонять поверхность нагнетательной камеры на 1 2^o относительно горизонтали.

Когда стеклянный лист V находится на воздушной подушке, нагнетательная камера 5 наклоняется вниз, способствуя скольжение стекла и обеспечивая соответствующее сцепление кромки стекла с контрольными упорами 45.

Нагнетательная камера 5, изготовленная предпочтительно из нержавеющей стали, имеет на своей верхней плите 51 множество резьбовых отверстий 52, расположенных так, чтобы это было не в ущерб плите, и в тоже время позволяя оптимально размещать сопла в соответствии с геометрической формой формуемого стеклянного листа.

Сопла 7 имеют первую цилиндрическую резьбовую часть 53, чтобы можно было завинтить их в плите 51 нагнетательной камеры 5, вторую цилиндрическую часть 54 и третью часть 55 по существу в форме усеченного конуса, причем их предпочтительно изготавливают из нержавеющей стали при условии, что температура в горячей камере на позиции формования находится между 600 и 700^oC.

В соответствии с конкретным исполнением изобретения внутренняя геометрия сопла, способная обеспечить соответствующий поток воздуха, образована первым сходящимся каналом 56, последующей цилиндрической частью 56 с калиброванным поперечным сечением, цилиндрическим каналом 58 с большим диаметром, чем предшествующий канал 58, и конечной частью 60 в форме усеченного конуса для обеспечения окончательного замедления потока жидкости.

Цилиндрическая часть 57 имеет предпочтительно диаметр 2 8 мм.

Диаметр выходной секции сопла 7 составляет предпочтительно 40 100 мм.

Сопла 7 расположены на нагнетательной камере 5 на вершинах квадратной сетки с таким шагом, чтобы образовывалось требуемое пространство для нагнетания воздуха.

На участках, оставленных без сопел, чтобы могло проходить формующее кольцо 24, отверстия 52 закрыты резьбовыми пробками 61.

На боковых стенках горячей камеры образованы отверстия, которые необходимы для ремонта и осмотра. Кроме того, отверстие 13 позволяет стеклу входить в камеру, а другое отверстие 14 выходить из нее.

Для исключения потерь тепла предусмотрено отверстие 14 с откидной заслонкой 15, которая открывается во время осуществления цикла, позволяя входить и выходить челноку 16.

Верхняя форма 17 для формования образована формой 18, изготовленной по выжигаемой модели и имеющей перфорированную плоскость, чтобы достигался эффект вакуума для засасывания стекла V, причем вакуум создается системой Вентури (не показана), которая выталкивает воздух, засасываемый через трубку 25.

Форма 17 прикреплена к двум опорным стержням 19, которые выходят из горячей камеры 12 через каналы 20, образованные в материале футеровки свода и которые соединены с подвижной рамой 21, перемещаемой в свою очередь вертикально посредством рабочего механизма 23 и двигателя 22 с числовым управлением.

Вертикальное перемещение верхней формы обеспечивает центрирование формы в соответствии с формующим кольцом 24.

Рабочий механизм, состоящий из цепей 26 и управляемой двигателем лебедки 27, обеспечивает подъем подвижной части формы для упрощения ее удаления во время замены оборудования.

Челнок 16 поддерживает полое формующее кольцо 21 и перемещается вертикально внутри горячей камеры 12 и возвратно-поступательно в горизонтальном направлении для передачи кольца 24 из горячей камеры на позицию 3 отпуска.

Опорная конструкция 29 несет ходовые винты 30, к которым прикреплены продольные направляющие 28, имеющие сечение в форме перевернутого V.

Колеса входят в зацепление с V-образными направляющими и несут челнок 16, который выполнен из двух независимых боковых секций, удерживаемых параллельно посредством зацепления ходовых винтов 30.

Вертикально подвижная рама 32 соединена с колесом 33, которое предназначено для зацепления в подъемнике 34, при этом система 35, направленная рейкой, с параллельной штангой препятствует колебанию во времени опускания.

Подъемник 34 представляет собой устройство, которое позволяет элементу 16, несущему форму, осуществлять вертикальное движение. Колесо 33 лежит на тяге 34 подъемника, а двигатель 37 перемещает подъемник вертикально посредством рейки 36.

Горизонтальное возвратно-поступательное движение челнока 16, несущего форму, обеспечивается ходовыми винтами 30, входящими в зацепление с роликовыми колесами 38, соединенными с боковыми секциями самого челнока и упруго нажимаемыми на резьбу ходовых винтов 30. Применяют два ходовых винта по одному на каждой стороне машины, при этом они вращаются в противоположном направлении и имеют правую и левую резьбу соответственно.

Ходовые винты 30 удерживаются их концами на самоустанавливающихся роликовых подшипниках (не показаны) и приводятся в движение зубчатой ременной передачей 39.

Группа упоров 50 принимает стекло V, когда оно оставляет печь, тем самым замедляя постепенно движение стекла во время его нахождения на воздушной подушке, образованной соплами 7.

Две опорные конструкции 41 по одной на каждой стороне машины, шарнирно подвешенные в позиции 42, удерживают тележки 43, которые перемещаются при помощи двигателя с числовым управлением (не показан).

Упорные стержни 44 и 48 имеют на своих концах, соприкасающихся со стеклом V, керамические колеса 45, причем сами стержни являются слегка гибкими, чтобы можно было приспособить их к положению плоскости 5, которая может быть наклонена на 1 или 2 ^o.

Стеклянный лист нагревается до температуры размягчения в печи 1, когда он перемещается по роликовому поду 4, затем после того, как он оставит роликовый под, лист передается по воздушной подушке пода к первой паре стержней 44, которые, выступая из тележек 43, входят в контакт с передней кромкой стеклянного листа и замедляют его движение, пока он не остановится в соответствующем месте, определенном формующем кольцом, установленным под плоскостью флотации.

Другая пара стержней 48, выступающих из тележек 43, входит в контакт с боковой кромкой стеклянного листа и центрируют его в соответствии с положением, определенном формующем кольцом 24, которое находится в позиции ожидания ниже уровня флотации стекла 24, которое расположено под плоскостью флотации.

После центрирования стеклянного листа кольцо 24 поднимается, принимая стеклянный лист V и передавая его в направлении формы 18 до тех пор, пока он не окажется на таком расстоянии, чтобы форма могла создать вакуум ее перфорированной плоскостью для притягивания стеклянного листа V, который таким образом продолжает гнуться, принимая требуемую форму.

После завершения формования форма 18 освобождает лист назад на то же кольцо 34, которое быстро движется на позицию 3 отпуска, содержащую противоположно расположенные верхние 46 и нижние 47 сопла, осуществляющие закалку формованного стекла V, и на которой также предпочтительно осуществляется разгрузка стекла за счет использования перепада давления между верхними и нижними соплами, который толкает формованное стекло вверх, заставляя его отсоединяться от кольца 24.

После этого формующее кольцо 24 возвращается на позицию формования 2, устанавливаясь под воздушной подушкой пода в ожидании прибытия следующего стеклянного листа для формования.

Формула изобретения

1. Устройство для формования и отпуска стеклянных листов, имеющих сложную форму для применения в качестве стекол в автомобилях, включающее позицию нагрева с горизонтальной печью, позицию формования, расположенную сразу после позиции нагрева и оснащенную подвижным полым кольцом для опирания стеклянных листов на позиции формования и неподвижной верхней формой, позицию отпуска, расположенную после позиции формования и оснащенную соплами отпуска для осуществления быстрого охлаждения стеклянных листов после формования, отличающееся тем, что содержит роликовый конвейер на позиции нагрева для подачи стеклянного листа в направлении обработки через печь вдоль заданной траектории, воздушную подушку пода на позиции формования, расположенную после роликового конвейера вдоль заданной траектории для опирания листов, транспортируемых на позицию формования, на уровне плоскости плавления, причем верхняя форма расположена под воздушной подушкой и уровнем плавания и содержит перфорированную формующую плоскость и вакуумирующее средство для обеспечения всасывания воздуха через перфорированную формующую плоскость с целью притяжения к ней стеклянного листа, средство перемещения кольца для вертикального перемещения полого кольца из положения ниже уровня плавания к перфорированной формующей поверхности верхней формы и для горизонтального перемещения полого кольца от позиции формования к позиции отпуска, и тем, что воздушная подушка содержит воздухонагнетательную камеру и множество направленных вверх сопел подачи воздуха, установленных раздельно с возможностью демонтажа на воздухонагнетательной камере и сообщающихся с ней для обеспечения подачи воздуха через них из воздухонагнетательной камеры с целью образования воздушной подушки, причем воздухонагнетательная камера имеет кольцеобразную зону без сопел, соответствующую форме полого кольца, помещаемого в кольцеобразную зону ниже уровня плавания.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сопла подачи воздуха крепят в воздухонагнетательной камере посредством резьбовых цилиндрических концов и сопла включают сужающийся кверху канал, сообщающийся с нагнетательной камерой для уменьшения падения давления на входе, первую цилиндрическую часть, простирающуюся от сужающегося кверху канала и имеющую заданное поперечное сечение для обеспечения постоянной скорости потока воздуха, вторую и третью цилиндрические части, простирающиеся от первой цилиндрической части и имеющие второе и третье заданные последовательно увеличенные поперечные сечения, и конечный участок в форме усеченного конуса, простирающийся от второй цилиндрической части для уменьшения скорости потока воздуха и обеспечения давления в выходной секции каждого сопла с целью получения плоской поверхности воздушной подушки.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что позиция формования дополнительно включает раму, несущую воздухонагнетательную камеру, причем первый конец рамы устанавливают на паре шарниров, а второй конец на механических домкратах для обеспечения наклона воздухонагнетательной камеры и воздушной подушки вниз в направлении обработки.

4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что позиция формования дополнительно включает средство упоров для останова стеклянного листа в заданном положении на воздушной подушке над полым кольцом, когда оно находится в заданном положении ниже уровня плавания, причем средство упоров содержит пару управляющих упоров, каждый из которых включает цилиндр и шток, который выходит из цилиндра до тех пор, пока не вступит в контакт с передней кромкой стеклянного листа, и вторую пару управляющих упоров, каждый из которых включает цилиндр и шток, который выходит из цилиндра до тех пор, пока не вступит в контакт с боковой кромкой стеклянного листа.

5. Устройство по пп. 1 4, отличающееся тем, что каждое сопло включает часть, имеющую диаметр поперечного сечения от 2 до 8 мм.

6. Устройство по пп. 1 5, отличающееся тем, что каждое сопло имеет канал для выпуска воздуха с диаметром поперечного сечения от 40 до 100 мм.

7. Устройство по пп. 1 6, отличающееся тем, что воздушная подушка включает средство подачи воздуха под давлением от 50 до 1000 ммбар к соплам подачи воздуха.

8. Устройство по пп. 1 7, отличающееся тем, что воздухонагнетательная камера включает множество средств крепления резьбовых сопел для разъемного крепления множества сопел подачи воздуха и обеспечения сообщения сопел с воздухонагнетательной камерой.

9. Устройство по пп. 1 8, отличающееся тем, что дополнительно содержит средства резьбовых пробок, свинчиваемые с возможностью расчленения со средствами крепления резьбовых сопел, расположенных в кольцеобразной зоне для предотвращения утечек воздуха из воздухонагнетательной камеры через средства крепления резьбовых сопел, расположенные в кольцеобразной зоне.

10. Устройство по пп. 1 9, отличающееся тем, что средства крепления резьбовых сопел соответственно содержат отверстия с внутренней резьбой, каждое сопло включает цилиндрическую часть с наружной резьбой, сопрягаемую с одним из указанных отверстий, и каждое средство резьбовой пробки содержит резьбовую пробку с наружной резьбой, сопрягаемую с одним из указанных отверстий.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4