НАКОПИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ УДЕРЖАНИЯ СТЕКЛЯННЫХ ИЗДЕЛИЙ ВО ВРЕМЯ ОБРАБОТКИ
STORAGE DEVICES FOR HOLDING GLASS ARTICLES DURING PROCESSING

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка имеет приоритет предварительной заявки на патент США № 62/034,823, поданной 8 августа 2014 г. под названием «Накопительные устройства для удержания стеклянных изделий во время обработки», полностью включенной здесь по ссылке.
Уровень техники
[0002] Настоящее описание в общем относится к накопительным устройствам для удержания стеклянных изделий во время обработки и, в частности, к накопительным устройствам для удержания стеклянных изделий во время ионного обмена.
[0003] Исторически стекло использовалось в качестве предпочтительного материала во многих случаях, например, при упаковке пищевых продуктов и напитков, фармацевтической упаковке, в качестве посуды и лабораторной тары, в изготовлении окон и других архитектурных элементов благодаря герметичности, оптической прозрачности и высокой химической устойчивости, по сравнению с другими материалами.
[0004] Однако использование стекла для многих применений ограничено механическими характеристиками стекла. В частности, возможность разбития стекла является проблемой, в особенности, в сфере упаковки пищевых продуктов, напитков и фармацевтических изделий. Из-за возможности разбития стекло может быть экономически неэффективным в сферах упаковки пищевых продуктов, напитков и фармацевтических изделий, поскольку, например, разбитие на конвейерной линии розлива может требовать списания соседних неразбитых емкостей, поскольку эти емкости могут содержать фрагменты разбитой емкости. Разбитие также может потребовать замедления или остановки линии наполнения, снижая выход продукции. Кроме того, незначительное разбитие (то есть, при растрескивании, а не разбитии стекла) может вызвать потерю стерильности содержимым стеклянной упаковки или емкости, что, в свою очередь, может привести к дорогостоящему отзыву товара.
[0005] Одной из основных причин разбития стекла является появление дефектов поверхности стекла во время обработки и/или во время последующего наполнения. Эти дефекты могут появиться на поверхности стекла из-за ряда причин, включая контакт между смежными частями стеклянных изделий и контакт между стеклом и оборудованием, например, управляющим и/или наполнительным оборудованием. Независимо от причины наличие дефектов в конечном счете приводит к разбитию стекла.
[0006] Соответственно, существует потребность в альтернативных устройствах для удержания стеклянных изделий во время обработки для ограничения разбития стекла.
Сущность изобретения
[0007] По одному варианту выполнения накопительное устройство для удержания стеклянных изделий во время обработки может содержать множество разделительных полос, расположенных по существу параллельно друг другу. Множество опорных полос могут пересекать множество разделительных полос для образования множества каналов для приема изделий. Верхний конец и нижний конец каждого канала для принятия изделия может быть, по меньшей мере, частично открыт. Накопительное устройство также может содержать множество гнезд для изделий. Каждое гнездо для изделия может проходить, по меньшей мере, частично через соответствующий канал для принятия изделия возле нижнего конца соответствующего канала для принятия изделия. Каждое гнездо для изделия может обеспечивать гнездо для изделия, расположенного в соответствующем канале для принятия изделия. Множество разделителей для изделий могут быть расположены под и на расстоянии от соответствующего гнезда для изделия и могут проходить, по меньшей мере, частично поперек соответствующего канала для принятия изделия.
[0008] В другом варианте выполнения накопительное устройство для удержания изделия во время обработки может содержать множество разделительных полос, расположенных по существу параллельно друг другу, и множество опорных полос, расположенных по существу параллельно друг другу. Множество опорных полос могут пересекаться с множеством разделительных полос для образования множества каналов для принятия изделий. Верхний конец и нижний конец каждого канала для принятия изделия может быть, по меньшей мере, частично открыт. Наружная стенка может проходить вокруг множества разделительных полос и множества опорных полос, при этом множество разделительных полос и множество опорных полос могут быть зацеплены с наружной стенкой. Множество гнезд для изделий могут быть расположены в и проходить, по меньшей мере, частично через соответствующий канал для принятия изделия возле нижнего конца соответствующего канала для принятия изделия. Множество разделителей изделий могут быть расположены ниже и на расстоянии от соответствующего гнезда для изделия и снаружи соответствующего канала для принятия изделия, при этом каждый разделитель изделий проходит, по меньшей мере, частично через соответствующий канал для принятия изделий.
[0009] Дополнительные признаки и преимущества устройств для удержания стеклянных изделий во время обработки, описанные здесь, будут изложены далее в подробном описании и, кроме того, очевидны специалистам в данной области, исходя из описания, или обнаруживаются при выполнении описанных здесь вариантов выполнения, включающих последующее подробное описание, формулу изобретения, а также сопровождающие чертежи.
[0010] Следует понимать, что и вышеизложенное общее описание, и последующее подробное описание описывают различные варианты выполнения и направлены на обеспечение общего представления или понимания природы и сущности объекта изобретения. Сопровождающие чертежи обеспечивают лучшее понимание различных вариантов выполнения, включены в них и составляют часть данного описания. На чертежах показаны различные варианты выполнения, описанные здесь, и вместе с описанием чертежи служат для объяснения принципов и операций объекта изобретения.
Краткое описание чертежей
[0011] Фиг. 1 - схематичный вид накопительного устройства для удержания стеклянных изделий во время обработки по одному или более вариантов выполнения, показанных и описанных здесь;
[0012] Фиг. 2 - схематичный вид наружной стенки накопительного устройства по Фиг. 1 по одному или более вариантов выполнения, показанных и описанных здесь;
[0013] Фиг. 3 - схематичный вид опорной полосы накопительного устройства по Фиг. 1 по одному или более вариантов выполне6ния, показанных и описанных здесь;
[0014] Фиг. 4 - разделительная полоса накопительного устройства по Фиг. 1 по одному или более вариантов выполнения, показанных и описанных здесь;
[0015] Фиг. 5 - схематичный вид одного варианта выполнения опорной полосы с пружинными элементами, выполненными в ней, по одному или более вариантов выполнения, показанных и описанных здесь;
[0016] Фиг. 6 - схематичный вид кассеты, содержащей множество накопительных устройств;
[0017] Фиг. 7 - схематичный вид накопительного устройства с покрывающей пластиной, прикрепленной к нему, по одному или более вариантов выполнения, показанных и описанных здесь;
[0018] Фиг. 8 - схематичный вид частичного поперечного сечения кассеты по Фиг. 6, демонстрирующий стеклянные изделия, расположенные в каналах накопительных устройств для принятия изделий;
[0019] Фиг. 9 - структурная схема способа ионного обмена для усиления стеклянных изделий с помощью накопительных устройств, описанных здесь; и
[0020] Фиг. 10 - схематичный вид этапов способа по структурной схеме по Фиг. 9.
Описание вариантов выполнения
[0021] Далее дана подробная ссылка на варианты выполнения накопительных устройств для удержания стеклянных изделий во время обработки, примеры которой показаны на сопровождающих чертежах. Везде, где возможно, на чертежах используются одни и те же позиции для обозначения одних и тех же или подобных частей. Один вариант выполнения устройства для удержания стеклянных изделий во время обработки схематично показан на Фиг. 1. Накопительное устройство в общем содержит множество разделительных полос, расположенных по существу параллельно друг другу, и множество опорных полос, расположенных по существу параллельно друг другу. Множество опорных полос могут пересекаться с множеством разделительных полос для образования множества каналов для принятия изделий. Верхний конец и нижний конец каждого канала для принятия изделий может быть, по меньшей мере, частично открыт. Накопительное устройство может также содержать множество гнезд для изделий. Каждое гнездо для изделия может обеспечивать гнездо для стеклянного изделия, расположенного в соответствующем канале для принятия изделий. Множество разделителей для изделий могут быть расположены ниже и на расстоянии от соответствующего гнезда для изделия и проходить, по меньшей мере, частично через соответствующий канал для принятия изделий. Далее более подробно описаны различные варианты выполнения устройств для удержания стеклянных изделий во время обработки со ссылкой на сопровождающие чертежи.
[0022] Как отмечено здесь, разбитие стеклянных изделий во время обработки и/или наполнения является причиной потери продукта и может привести к неэффективности процесса и повышенным затратам. Укрепление стеклянных изделий может способствовать минимизации разбития. Стеклянные изделия могут быть укреплены с помощью различных технологий, включая химическую и термическую закалку. Например, химическая закалка может использоваться для укрепления стеклянных изделий путем применения сжимающего напряжения к поверхности стеклянных изделий. Сжимающее напряжение применяется путем погружения стеклянных изделий в ванну с соляным расплавом. Поскольку ионы стекла заменяются относительно большими ионами расплавленной соли, к поверхности стекла применяется сжимающее напряжение. Во время химической закалки стеклянными изделиями, такими как стеклянные емкости, можно управлять механически как для наполнения, так и для освобождения стеклянных изделий от расплавленной соли.
[0023] В то время как химическая закалка повышает прочность стеклянных изделий, механическое управление стеклянными изделиями во время упрочнения может образовывать дефекты на поверхности стекла. Например, контакт между стеклянными изделиями и креплением, используемым для удержания стеклянных изделий во время обработки, может образовывать дефекты на стекле, в особенности, когда стеклянные изделия и крепление изначально погружают в ванну с соляным расплавом и/или когда крепление и стеклянные изделия извлекают из ванны с соляным расплавом и поворачивают для освобождения стеклянных изделий от расплавленной соли.
[0024] В частности, стеклянные изделия изначально располагают в креплении до погружения в ванну с соляным расплавом. Указанное крепление выполнено для удержания множества емкостей и может содержать множество лотков емкостей, сложенных стопкой друг на друге. Каждая емкость в общем удерживается в индивидуальном пазу и удерживается на месте с помощью манжеты, размещенной вокруг горловины или верха стеклянных изделий. При погружении крепления со стеклянными изделиями в ванну с соляным расплавом стеклянные изделия изначально имеют положительную плавучесть, что вызывает всплывание стеклянных изделий, образуя контакт между стеклянными изделиями и манжетой. Этот контакт между стеклянными изделиями и манжетой может образовывать дефекты на поверхности стекла. Кроме того, поскольку стеклянные изделия всплывают вверх, может возникать контакт между верхом стеклянных изделий и низом лотка, сложенного поверх стеклянных изделий. Этот контакт между стеклянными изделиями и низом лотка, сложенного поверх стеклянных изделий, может быть другим источником дефектов.
[0025] Кроме того, после завершения процесса ионного обмена крепление и стеклянные изделия извлекают из ванны с соляным расплавом и поворачивают крепление для освобождения стеклянных изделий от расплавленной соли, содержащейся во внутреннем объеме стеклянных изделий. При повороте крепления стеклянные изделия могут внезапно столкнуться с манжетой, расположенной вокруг горловины или верха стеклянных изделий. Воздействие резким усилием между стеклянными изделиями и манжетой может образовывать дефекты на поверхности стекла.
[0026] В большинстве случаев дефекты поверхностны и находятся на слое поверхности, на который приходится сжимающее напряжение стекла. Это сжимающее напряжение поверхности предотвращает разрастание дефектов в трещины. Однако в крайних случаях дефекты могут проходить по слою поверхности, на который приходится сжимающее напряжение, что может привести к разбитию стеклянных изделий.
[0027] Кроме того, крепление, используемое для удержания стеклянных изделий во время ионного обмена, обычно изготавливают из металлических материалов для возможности выдерживать высокие температуры в ванне с соляным расплавом. Такое крепление имеет высокую удельную теплоемкость, которая может неблагоприятно влиять на процесс ионного обмена путем изменения температуры ванны с соляным расплавом. Крепление также склонно иметь большую область поверхности, что усиливает контакт между креплением и соляным расплавом, что может вызвать распространение ионов соляного расплава в крепление, снижая эффективность процесса.
[0028] Накопительные устройства для удержания стеклянных изделий во время описанной здесь обработки сокращают образование дефектов на стеклянных изделиях, удерживаемых в них. Накопительные устройства, описанные здесь, имеют относительно малый вес и, как таковые, имеют относительно низкую удельную теплоемкость, что сокращает неблагоприятное влияние на эффективность ионного обмена, когда накопительные устройства используются для упрощения упрочнения стеклянных изделий, содержащихся в них, путем ионного обмена.
[0029] Следует понимать, что термин «обработка», используемый здесь, включает обработку стеклянных изделий в накопительном устройстве, также как и транспортировку стеклянных изделий, содержащихся в накопительных устройствах.
[0030] На Фиг. 1 схематично показан один вариант выполнения накопительного устройства 100 для удержания стеклянных изделий во время обработки. Накопительное устройство 100 в общем содержит множество разделительных полос 104 и множество опорных полос 106. Множество разделительных полос 104 в общем расположены по существу параллельно друг другу. Множество опорных полос 106 также расположены по существу параллельно друг другу и пересекаются с множеством разделительных полос 104 для образования множества принимающих изделия каналов 110, в которых могут быть расположены отдельные стеклянные изделия (не показаны), такие как стеклянные емкости или тому подобные. В варианте выполнения по Фиг. 1 множество принимающих изделия каналов 110 расположены прямоугольным образом, например, в форме квадрата, как показано на Фиг. 1. Принимающие изделие каналы 110 имеют, по меньшей мере, частично открытые верхний конец 112 и нижний конец 114. Например, в варианте выполнения накопительного устройства 100, показанного на Фиг. 1, верхние концы 112 каналов 110 для принятия изделий полностью открыты, в то время как нижние концы 114 каналов 110 для принятия изделий частично открыты. Это позволяет текучей среде, такой как соляной расплав и/или вода, полностью заполнить каналы 110 для принятия изделий, когда накопительное устройство 100 погружают в текучую среду, а также предусматривает быстрое вытекание текучей среды из каналов 110 для принятия изделий, когда накопительное устройство 100 извлечено из текучей среды.
[0031] В варианте выполнения накопительного устройства 100, показанного на Фиг. 1, каналы 110 для принятия изделий являются по существу квадратными в поперечном сечении благодаря относительному расположению множества разделительных полос 104 и множества опорных полос 106. Однако следует понимать, что каналы для принятия изделий с другими формами поперечного сечения также рассматриваются и возможны. Например, множество разделительных полос 104 и множество опорных полос 106 могут быть расположены относительно друг друга так, что каналы для принятия изделий имеют прямоугольную форму поперечного сечения или даже ромбовидную форму поперечного сечения. Каналы для принятия изделий с различными областями поперечного сечения могут использоваться для принятия стеклянных изделий с различными форм-факторами, таких как стеклянные изделия круглой формы, стеклянные изделия прямоугольной формы и тому подобные.
[0032] В вариантах выполнения множество разделительных полос 104 и множество опорных полос 106 выполнены из материала, подходящего для выдерживания циклически повторяющихся высоких температур, таких как температуры, возникающие при традиционной операции ионного обмена (то есть, температуры более 300°С), без потери механической целостности. Например, в одном варианте выполнения множество опорных полос 106 и множество разделительных полос 104 выполнены из нержавеющей стали, такой как, например, нержавеющая сталь 316L, нержавеющая сталь 304, нержавеющая сталь 316 и т.д. В вариантах выполнения нержавеющая сталь может быть обшита или покрыта вторым материалом, подходящим для использования в условиях повышенных температур, включая без ограничения никель или сплав на основе никеля.
[0033] В вариантах выполнения множество разделительных полос 104 и множество опорных полос 106 выполнены для минимизации удельной теплоемкости соответствующих полос. Например, в вариантах выполнения множество разделительных полос 104 и множество опорных полос 106 могут быть выполнены из тонких листов материала, так что полосы имеют толщину менее или равную 0,05 дюйма (1,27 мм) или даже менее или равную 0,03 дюйма (0,762 мм). В других вариантах выполнения множество разделительных полос 104 и множество опорных полос 106 могут быть выполнены из тонких листов материала, так что полосы имеют толщину менее или равную 0,02 дюйма (0,508 мм) или даже менее или равную 0,015 дюйма (0,381 мм). Выполнение множества разделительных полос 104 и множества опорных полос 106 из тонких листов материала сокращает общую удельную теплоемкость накопительного устройства 100, в то же время, обеспечивая структурную жесткость накопительного устройства 100. В общем множество разделительных полос 104 и множество опорных полос 106 выполнены из закаленного металлического материала для сокращения измерительных вариаций и искажений при подвергании высоким температурам.
[0034] На Фиг. 1 и 3 схематично показан один примерный вариант выполнения опорной полосы 106. Как отмечено выше, опорная полоса 106 в общем выполнена из тонкого листа материала, такого как тонкий лист металлического материала. В варианте выполнения опорной полосы 106, показанной на Фиг. 3, указанная опорная полоса 106 содержит множество крепежных щелей 162 для зацепления соответствующей разделительной полосы 104 для фиксации соответствующего разнесения и ориентации опорной полосы 106 и соответствующей разделительной полосы 104. Крепежные щели 142 в общем проходят через часть опорной полосы в направлении ширины опорной полосы (то есть, в z-образном направлении координатных осей, показанных на Фиг. 3). В вариантах выполнения опорной полосы 106, которые содержат крепежные щели 162, указанные крепежные щели разнесены друг от друга на интервалы, которые в общем соответствуют одному желаемому измерению каналов 110 для принятия изделий, выполненных путем пересечения разделительных полос 104 с опорными полосами 106. В вариантах выполнения опорной полосы 106, содержащих крепежные щели 142, указанные крепежные щели могут быть выполнены в опорной полосе 106, так что они выровнены с соответствующими крепежными щелями 142, выполненными в разделительных полосах 104, с которыми зацеплены опорные полосы 106.
[0035] Каждая из опорных полос 106 выполнена с множеством гнезд 164 для изделий. Указанные гнезда 164 для изделий действуют как гнезда для поддержки стеклянных изделий, удерживаемых в каналах 110 для принятия изделий накопительного устройства 100. Указанные гнезда 164 для изделий прикреплены или выполнены за одно целое с опорными полосами 106 и расположены на опорных полосах 106, так что указанные гнезда для изделий проходят, по меньшей мере, частично через соответствующий канал 110 для принятия изделия, образованный путем пересечения опорных полос 106 и разделительных полос 104. Например, в вариантах выполнения, в которых опорные полосы 106 проштампованы из листа исходного материала, гнезда 164 для изделий могут быть выполнены с опорной полосой 106 во время операции штампования и, как таковые, выполнены за одно целое с опорной полосой. Альтернативно гнезда 164 для изделий могут быть выполнены из отдельного куска материала и соединены с опорными полосами 106 путем сварки, пайки, механических крепежей и т.д.
[0036] Свободнонесущая конструкция гнезд 164 для изделий на опорных полосах 106 упрощает выполнение гнезд 164 для изделий, так что они являются эластично деформируемыми для искривления под действием нагрузки, но достаточно жесткими для соответствующей поддержки и удержания стеклянных изделий в каналах 110 для принятия изделий. В вариантах выполнения, в которых стеклянные изделия являются стеклянными емкостями, гнезда 164 для изделий могут быть достаточно жесткими для адекватной поддержки и удержания стеклянных емкостей, наполняемых текучей средой для обработки, такой как соляной расплав, вода или тому подобные. Гнезда 164 для изделий также могут быть достаточно эластично деформируемыми, так что гнезда 164 для изделий сгибаются, когда стеклянные изделия сталкиваются с гнездом 164 для изделия (как в случае бросания или перемещения стеклянного изделия в канал для принятия изделия), предотвращая таким образом разбитие, растрескивание или царапание стеклянного изделия. Иначе говоря, гнезда 164 для изделий достаточно эластично деформируемы, так что гнездо 164 для изделия смягчает бросание или перемещение стеклянного изделия в канал для принятия изделия, предотвращая, таким образом, его разбитие. Однако гнезда 164 для изделий также являются достаточно жесткими, так что они не деформируются эластичным образом под весом стеклянного изделия, расположенного в канале 110 для принятия изделия, в частности, в условиях повышенной температуры.
[0037] Следует понимать, что эластичность гнезд 164 для изделий можно контролировать множеством способов, которые включают без ограничения сокращение или повышение толщины материала, из которого изготавливают гнезда 164 для изделий, изменение материала, из которого выполняют гнезда 164 для изделий, или изменение геометрии гнезд 164 для изделий. Следует также понимать, что желаемая эластичность гнезд 164 для изделий зависит от массы отдельных стеклянных изделий, которые должно удерживать накопительное устройство 100, и эластичность гнезд 164 для изделий может быть повышена или сокращена во время конструирования и изготовления накопительного устройства 100 с учетом массы индивидуальных стеклянных изделий, которые должно удерживать накопительное устройство. В вариантах выполнения, в которых стеклянные изделия являются стеклянными емкостями, эластичность гнезд 164 для изделий может быть повышена или сокращена во время конструирования и изготовления накопительного устройства 100 с учетом массы стеклянной емкости, также как и массы любой текучей среды, содержащейся в стеклянной емкости, такой как соляной расплав, вода или тому подобное.
[0038] В вариантах выполнения, описанных здесь, гнезда 164 для изделий расположены на опорных полосах 106, так что указанные гнезда для изделий расположены возле нижнего конца каналов 110 для принятия изделий, образованных путем пересечения опорных полос 106 и разделительных полос 104. Например, в некоторых вариантах выполнения гнезда 164 для изделий могут быть расположены в соответствующих каналах 110 для принятия изделий, непосредственно над нижними концами 114 канала 110 для принятия изделий. В некоторых других вариантах выполнения гнезда 164 для изделий могут быть расположены снаружи соответствующих каналов 110 для принятия изделий, непосредственно под нижними концами 114 каналов для принятия изделий. В других вариантах выполнения гнезда 164 для изделий могут быть расположены на нижних концах 114 каналов 100 для принятия изделий, так что верхние поверхности гнезд 164 для изделий выполнены заподлицо с нижним концом каналов для принятия изделий.
[0039] В вариантах выполнения гнезда 164 для изделий могут опционально содержать отверстие 170 гнезда, проходящее через гнезда 164 для изделий. Отверстие 170 гнезда упрощает вытекание текучей среды, такой как соляной расплав и/или вода, которые могут собираться в гнезде 164 для изделий после удаления устройства из ванны с соляным расплавом и/или водяной ванны. Отверстия 170 гнезд также способствуют сокращению удельной теплоемкости накопительного устройства 100.
[0040] По Фиг. 1 и 3 каждая из опорных полос 106 также содержит множество разделителей 168 для изделий. В одном варианте выполнения (не показан) разделители 168 для изделий проходят прямо от опорных полос 106, как в случае, когда разделители 168 для изделий прикреплены или выполнены за одно целое с опорными полосами 106. Альтернативно, разделители 168 для изделий могут быть прикреплены или выполнены за одно целое с гнездами 164 для изделий, как показано на Фиг. 3. Например, в варианте выполнения опорной полосы 106, показанном на Фиг. 3, разделители 168 изделий выполнены за одно целое с гнездами 164 для изделий и расположены на расстоянии от гнезд 164 для изделий с помощью разделительных штифтов 166. Разделители изделий действуют как пружинные подушки, которые замедляют и блокируют выдвижение стеклянных изделий из смежного накопительного устройства к нижней стороне накопительного устройства, предотвращая таким образом повреждение стеклянных изделий.
[0041] Разделители 168 изделий в общем расположены под нижними концами 114 и снаружи соответствующих каналов 110 для принятия изделий, а также под соответствующими гнездами 164 для изделий. Указанные разделители 168 для изделий расположены на расстоянии от соответствующих гнезд 164 для изделий и в общем проходят, по меньшей мере, частично через нижний конец соответствующего канала 110 для принятия изделия. То есть, разделители 168 изделий являются свободнонесущими, по меньшей мере, через участок соответствующего канала 110 для принятия изделий. Свободнонесущая конструкция разделителей 168 изделий относительно соответствующих каналов 110 для принятия изделий упрощает выполнение разделителей 168 изделий, так что они являются эластичным образом деформируемыми и искривляются под прилагаемой нагрузкой. Например, разделители 168 изделий могут быть достаточно эластично деформируемыми, так что разделители 168 изделий сгибаются, когда стеклянные изделия, расположенные в смежном накопительном устройстве под разделителями 168 изделий, сталкиваются с разделителями 168 изделий (как в случае поворота стопки накопительных устройств для опорожнения и/или погружения в текучую среду), таким образом, предотвращая разбитие, растрескивание или царапание стеклянных изделий, расположенных в смежном накопительном устройстве. Иначе говоря, разделители 168 изделий являются достаточно эластично деформируемыми, так что разделители 168 изделий обеспечивают смягчение для стеклянного изделия, которое сталкивается с разделителем изделий.
[0042] Следует понимать, что эластичность разделителей 168 изделий можно контролировать множеством способов, которые включают без ограничения сокращение или увеличение толщины материала, из которого выполняют разделители 168 для изделий, изменение материала, из которого выполняют разделители 168 для изделий, или изменение геометрии разделителей 168 для изделий. Следует также понимать, что желаемая эластичность разделителей 168 для изделий зависит от массы и/или инертной массы отдельных стеклянных изделий, которые должно удерживать накопительное устройство 100, а также то, что эластичность разделителей 168 для изделий может быть увеличена или сокращена во время конструирования и изготовления накопительного устройства 100 с учетом массы или инертной массы отдельных стеклянных изделий, которые должно удерживать указанное накопительное устройство.
[0043] В вариантах выполнения опорная полоса 106 может опционально содержать множество выступов, которые проходят от поверхности опорной полосы 106. В варианте выполнения опорной полосы 106, показанном на Фиг. 3, выступы являются полусферическими углублениями 172. В вариантах выполнения углубления 172 выполнены и разнесены на опорной полосе 106, так что каждый канал 110 для принятия изделий, ограниченный опорной полосой 106, имеет, по меньшей мере, одно углубление, проходящее в канале 110 для принятия изделий от соответствующей опорной полосы. Углубления 172, если есть, могут способствовать расположению по центру стеклянных изделий в каналах 110 для принятия изделий и разнесению стеклянных изделий от опорной полосы для максимального контакта между стеклянными изделиями и текучей средой, в которую погружают накопительное устройство 100. Однако следует понимать, что углубления опциональны, и в некоторых вариантах выполнения опорная полоса 106 может быть выполнена без углублений.
[0044] Далее на Фиг. 1 и 4 схематично показан примерный вариант выполнения разделительной полосы 104. Как указано выше, разделительная полоса 104 в общем выполнена из тонкого листа материала, такого как тонкий лист металлического материала. В варианте выполнения разделительной полосы 104, показанном на Фиг. 4, указанная разделительная полоса 104 содержит множество крепежных щелей 142 для зацепления с соответствующей опорной полосой 106 для закрепления относительного разнесения и ориентации разделительной полосы 104 и соответствующей опорной полосы 106. Крепежные щели 142 в общем проходят через весь участок разделительной полосы в направлении ширины (то есть, в z-образном направлении координатных осей, показанных на Фиг. 4). В вариантах выполнения разделительной полосы 104, которая содержит крепежные щели 142, указанные крепежные щели разнесены друг от друга на интервалы, которые в общем соответствуют одному желаемому измерению каналов 110 для принятия изделий, образованных путем пересечения разделительных полос 104 с опорными полосами 106. В вариантах выполнения разделительной полосы 104, которая содержит крепежные щели 142, указанные крепежные щели могут быть выполнены в разделительной полосе 104, так что они выровнены с соответствующими крепежными щелями 142, выполненными в опорных полосах 106, с которыми зацеплены разделительные полосы 104.
[0045] В то время как разделительная полоса 104 по Фиг. 4 и опорная полоса 106 по Фиг. 3 показаны с крепежными щелями 142, 162, следует понимать, что указанные крепежные щели опциональны, а также, что в некоторых вариантах выполнения каждая разделительная полоса 104 и/или опорная полоса 106 могут быть выполнены в отдельных сегментах и индивидуально соединены с соответствующими разделительными полосами 104 и опорными полосами 106 для образования множества каналов 110 для принятия изделий.
[0046] Также по Фиг. 4 в вариантах выполнения разделительная полоса 104 может опционально содержать множество выступов, проходящих от поверхности разделительной полосы 104. В варианте выполнения разделительной полосы 104, показанной на Фиг. 4, выступы являются полусферическими углублениями 172. В вариантах выполнения указанные углубления 172 выполнены и разнесены на разделительной полосе 104, так что каждый канал 110 для принятия изделий, ограниченный разделительной полосой 104, имеет, по меньшей мере, одно углубление, проходящее в указанном канале 110 для принятия изделий из соответствующей разделительной полосы. Указанные углубления 172, если есть, могут способствовать расположению по центру стеклянных изделий в каналах 110 для принятия изделий и разнесению стеклянных изделий от разделительной полосы для максимального контакта между стеклянным изделием и текучей средой, в которую погружено накопительное устройство 100. Однако следует понимать, что углубления опциональны, и в некоторых вариантах выполнения разделительная полоса 104 может быть выполнена без углублений.
[0047] Далее по Фиг. 1, 3 и 4 в вариантах выполнения конструкция каналов 110 для принятия изделий образована сначала путем ориентирования множества разделительных полос 104, так что указанные разделительные полосы 104 ориентированы по существу параллельно друг другу. Крепежное устройство может использоваться для временного удержания множества разделительных полос 104 и поддержания относительного разнесения между смежными разделительными полосами 104. После этого опорные полосы 106 соединяют с соответствующими разделительными полосами 104, так что указанные крепежные щели 162 опорных полос 106 выровнены и зацеплены с соответствующим участком разделительных полос 104 под крепежными щелями 142 разделительных полос 104, и указанные крепежные щели 142 разделительных полос 104 зацепляют соответствующий участок опорных полос 106 над крепежными щелями 162 опорных полос 106, запирая таким образом опорные полосы 106 с разделительными полосами 104. Соответственно, следует понимать, что в вариантах выполнения крепежные щели 142 опорных полос 106 и разделительные полосы выровнены и зацеплены друг с другом. После этого опорные полосы 106 и разделительные полосы 104 могут быть опционально скреплены, например, путем сварки, пайки или с помощью механических крепежей. Например, в одном варианте выполнения опорные полосы 106 и разделительные полосы 104 могут быть сварены в точках пересечения смежно с верхними концами 112 каналов 110 для принятия изделий.
[0048] Далее по Фиг. 5 в некоторых вариантах выполнения опорные полосы 106 или разделительные полосы 104 могут опционально содержать пружинный элемент 180. Например, на Фиг. 5 показан один вариант выполнения, в котором опорные полосы 106 содержат пружинные элементы 180. Указанные пружинные элементы 180 в общем отклонены от опорной полосы 106. Каждая опорная полоса 106 может содержать множество пружинных элементов 180, при этом указанные пружинные элементы 180 расположены так, что каждый пружинный элемент отклонен в соответствующий канал для принятия изделий накопительного устройства 100. Пружинные элементы 180 могут иметь размер и расположение для эластичного зацепления со стеклянными изделиями, расположенными в каналах 110 для принятия изделий для способствования удержанию стеклянных изделий в каналах 110 для принятия изделий при повороте или другом управлении накопительным устройством 100.
[0049] В то время как на Фиг. 5 показаны опорные полосы 106 как содержащие пружинные элементы 180, следует понимать, что также возможны другие конфигурации. Например, в вариантах выполнения пружинные элементы 180 могут быть соединены с разделительными полосами 104. В других вариантах выполнения и опорные полосы 106, и разделительные полосы 104 могут иметь пружинные элементы 180, так что каждый канал 110 для принятия изделий имеет, по меньшей мере, два пружинных элемента, расположенных в канале.
[0050] В вариантах выполнения пружинные элементы 180 выполнены за одно целое с соответствующей полосой, как при штамповке или ином изготовлении пружинных элементов 180 на полосе. Однако в других вариантах выполнения пружинные элементы 180 могут быть отдельными частями или компонентами, соединенными с соответствующей полосой, например, путем сварки, пайки, с помощью механических крепежей и т.п.
[0051] Далее по Фиг. 1-4 в вариантах выполнения накопительное устройство 100 может дополнительно содержать наружную стенку 102, на которой расположено множество разделительных полос 104 и множество опорных полос 106. Например, в вариантах выполнения наружная стенка 102 проходит вокруг множества разделительных полос 104 и множества опорных полос 106 и обеспечивает дополнительную структурную опору множеству каналов 110 для принятия изделий, образованным путем пересечения множества разделительных полос 104 и множества опорных полос 106. Сходно с множеством разделительных полос 104 и множеством опорных полос 106, наружная стенка 102 может быть выполнена из материала, подходящего для выдерживания повторяющихся высокотемпературных циклов, таких как температуры при традиционной операции ионного обмена (то есть, температуры выше 300°С) без потери механической целостности. Например, в одном варианте выполнения наружная стенка выполнена из нержавеющей стали, такой как, например, нержавеющая сталь 316L, нержавеющая сталь 304, нержавеющая сталь 316 и т.п. В вариантах выполнения нержавеющая сталь может быть обшита или покрыта вторым материалом, подходящим для использования при повышенных температурах, включая без ограничения никель или сплав на основе никеля. В вариантах выполнения нижняя стенка 102 выполнена из того же материала, что и множество разделительных полос 104 и множество опорных полос 106. Однако следует понимать, что в некоторых других вариантах выполнения наружная стенка 102, множество разделительных полос 104 и множество опорных полос могут быть выполнены из различных материалов.
[0052] Как в случае с множеством разделительных полос 104 и множеством опорных полос 106, наружная стенка 102 выполнена для минимизации удельной теплоемкости накопительного устройства. В вариантах выполнения наружная стенка 102 может быть выполнена из листа металлического материала, превосходящего по толщине материалы, из которых выполнено множество разделительных полос 104 и множество опорных полос 106. В некоторых вариантах выполнения наружная стенка 102 толще множества разделительных полос 104 и множества опорных полос 106 для обеспечения структурной жесткости множества каналов 110 для принятия изделий. Например, в некоторых вариантах выполнения наружная стенка 102 имеет толщину, превышающую примерно 0,02 дюйма (0,508 мм), например, примерно 0,03 дюйма (0,762 мм). В некоторых вариантах выполнения наружная стенка 102 имеет толщину, превышающую примерно 0,035 дюйма (0,889 мм), например, большую или равную примерно 0,04 дюйма (1,016 мм) или даже большую или равную 0,05 дюйма (1,27 мм). Однако следует понимать, что в других вариантах выполнения наружная стенка 102, все из множества разделительных полос 104 и множества опорных полос 106 имеют по существу одну и ту же толщину.
[0053] Также по Фиг. 1-4 в некоторых вариантах выполнения наружная стенка 102 выполнена из одиночной полосы металлического материала, имеющей желаемую форму. Например, в вариантах выполнения наружная стенка получает прямоугольную форму путем образования трех сгибов 128 на 90° материала для образования закрытой петли. Опционально первый конец 120 и второй конец 122 одиночной полосы металлического материала могут быть соединены, например, путем сварки или тому подобного, для закрытия петли, образованной полосой металлического материала. В других вариантах выполнения (не показаны) наружная стенка 102 может быть выполнена в ромбовидной форме путем выполнения ряда сгибов материала для получения желаемой ромбовидной формы. В альтернативном варианте выполнения (не показан) наружная стенка 102 может быть выполнена из множества индивидуальных полос (например, одной полосы на сторону накопительного устройства), соединенных вместе путем сварки, пайки, с помощью крепежей или тому подобного. В вариантах выполнения, в которых наружная стенка накопительного устройства выполнена из отдельных полос материала, указанные индивидуальные полосы могут быть соединены в углах накопительного устройства. Например, в некоторых вариантах выполнения полосы, образующие наружную стенку, могут быть соединены со стойками (раскрыты дополнительно далее), расположенными в углах накопительных устройств.
[0054] В вариантах выполнения наружная стенка 102 может опционально содержать одно или более отверстий 126 для опорожнения, проходящих по толщине наружной стенки. Отверстия 126 для опорожнения предусматривают полное наполнение текучей средой, такой как расплавленная соль и/или вода, каналов 110 для принятия изделий при погружении накопительного устройства 100 в текучую среду, а также предусматривают быстрое высвобождение текучей среды из каналов 110 для принятия изделий, когда накопительное устройство 100 излечено из текучей среды. Кроме того, отверстия 126 для опорожнения сокращают удельную теплоемкость накопительного устройства 100, сокращая термическое воздействие накопительного устройства 100 на ванну для ионного обмена при погружении в ванну.
[0055] В раскрытых вариантах выполнения множество разделительных полос 104 и множество опорных полос 106 зацеплены с наружной стенкой 102. В некоторых вариантах выполнения конец каждой разделительной полосы 104 и конец каждой опорной полосы 106 соединен с наружной стенкой 102, например, путем сварки или тому подобного. В некоторых вариантах выполнения наружная стенка 102 содержит множество удерживающих щелей 124. В этих вариантах выполнения каждая из разделительных полос 104 и опорных полос 106 выполнена с удерживающими язычками 160 на каждом конце соответствующих полос 104, 106. Множество разделительных полос 104 и множество опорных полос 106 расположены на наружной стенке 102, так что удерживающие язычки 160 соответствующих язычков 160 выровнены и зацеплены с соответствующей удерживающей щелью 124, выполненной на наружной стенке 102. В вариантах выполнения удерживающие язычки 160 могут быть дополнительно приварены на месте после вставления в соответствующую удерживающую щель 124.
[0056] В то время как вариант выполнения накопительного устройства 100, показанный на Фиг. 1, включает наружную стенку 102, следует понимать, что наружная стенка 102 опциональна, а также то, что в других вариантах выполнения накопительное устройство 100 не содержит наружную стенку 102, как при выполнении накопительного устройства 100 только с множеством разделительных полос 104 и множеством опорных полос 106, образующими каналы 110 для принятия изделий.
[0057] Далее по Фиг. 1 и 6 накопительное устройство 100 может дополнительно содержать каналы 150 для штабелирования, расположенные в углах накопительного устройства 100, смежно с каналами 110 для принятия изделий. В варианте выполнения накопительное устройство 100, показанное на Фиг. 1, каналы 150 для штабелирования образованы путем пересечения разделительных полос 104 с наружной стенкой 102 и пересечения опорных полос 106 с наружной стенкой 102. Альтернативно в вариантах выполнения, в которых накопительное устройство 100 выполнено без наружной стенки 102, каналы 150 для штабелирования могут быть образованы дополнительным листовым материалом, прикрепленным вокруг периметра накопительного устройства 100. Каналы 150 для штабелирования упрощают штабелирование множества накопительных устройств друг на друга, как показано на Фиг. 6. В частности, стойки 202 могут быть вставлены в каналы 150 для штабелирования первого накопительного устройства 100а и соединены с наружной стенкой 102 путем сварки, с помощью механических крепежей или тому подобного. Верхний конец каждой стойки 202 (то есть, концы в z-образном направлении координатных осей, показанных на Фиг. 1) содержит штифт 204 и заплечик 203. Нижние концы каждой стойки 202 (то есть, концы в z-образном направлении координатных осей, показанных на Фиг. 1) содержат просверленное отверстие 205 для принятия штифта соответствующей стойки. Когда накопительные устройства 100а, 100b штабелированы друг на друга, как показано на Фиг. 6, штифт 204 стойки 202 нижнего накопительного устройства 100а зацепляет просверленное отверстие 205 стойки 202 верхнего накопительного устройства 100b, и стойки 202 верхнего накопительного устройства 100b опираются на заплечики 203 стоек нижнего накопительного устройства 100а. Стойки 202 имеют такой размер, что разделители 168 изделий, проходящие ниже каналов 110 для принятия изделий второго накопительного устройства 100b, находятся возле или даже контактируют с верхним участком 302 стеклянных изделий 300, расположенных в каналах 110 для принятия изделий первого накопительного устройства 100а. Это предотвращает выпускание и/или скольжение стеклянных изделий 300 в каналы 110 для принятия изделий и контакт, вызванный резким усилием, со вторым накопительным устройством 100b, когда первое и второе накопительные устройства 100а, 100b погружают и/или поворачивают для освобождения стеклянных изделий 300 от текучей среды.
[0058] Далее по Фиг. 6 и 7 в вариантах выполнения верхнее накопительное устройство 100b стопки накопительных устройств может дополнительно содержать покрывающую пластину 210, расположенную поверх верхней части накопительного устройства. Указанная покрывающая пластина 210 удерживает стеклянные изделия в каналах для принятия изделий верхнего накопительного устройства 100b при управлении стопкой накопительных устройств в ходе различных этапов обработки, таких как ионный обмен, промывание, полоскание и т.п. Покрывающая пластина 210 выполнена из материала, подходящего для выдерживания повторяющихся высокотемпературных циклов, таких как температуры при традиционной операции ионного обмена (то есть, температуры, превышающие 300°), без потери механической целостности. Например, в одном варианте выполнения покрывающая пластина 210 может быть выполнена из нержавеющей стали, такой как, например, нержавеющая сталь 316L, нержавеющая сталь 304, нержавеющая сталь 316 и т.п. В вариантах выполнения нержавеющая сталь может быть обшита или покрыта вторым материалом, подходящим для использования повышенных температур, включая без ограничения никель или сплав на основе никеля.
[0059] В вариантах выполнения покрывающая пластина 210 выполнена для минимизации удельной теплоемкости. Например, в вариантах выполнения покрывающая пластина 210 может быть выполнена из тонких листов материала, так что указанная покрывающая пластина 210 имеет толщину менее или равную 0,05 дюймов (1,27 мм) или даже менее или равную 0,03 дюйма (0,762 мм). В других вариантах выполнения покрывающая пластина 210 может быть выполнена из тонкого листа материала, так что покрывающая пластина имеет толщину менее или равную 0,02 дюйма (0,508 мм) или даже менее или равную 0,015 дюймов (0,381 мм). Выполнение покрывающей пластины 210 из тонкого листа материала сокращает общую удельную теплоемкость накопительного устройства 100, обеспечивая структурную жесткость накопительного устройства 100.
[0060] Покрывающая пластина 210 может содержать множество отверстий 212, проходящих по всей толщине покрывающей пластины 210. Отверстия 212 позволяют текучей среде, такой как соляной расплав и/или вода, полностью наполнять каналы 110 для принятия изделий и стеклянные изделия, расположенные в каналах 110 для принятия изделий при погружении накопительного устройства 100b в текучую среду. Отверстия 212 позволяют полное вытекание текучей среды из каналов 110 для принятия изделий, когда накопительное устройство 100b извлечено из текучей среды. Кроме того, отверстия сокращают удельную теплоемкость накопительного устройства 100b, сокращая термическое воздействие, которое накопительное устройство 100 имеет на ванну для ионного обмена при его погружении в ванну. В вариантах выполнения отверстия 212 могут иметь единый размер и форму и с одинаковыми промежутками расположены по всей поверхности покрывающей пластины 210. В некоторых вариантах выполнения отверстия могут быть выполнены в различных размерах и/или формах.
[0061] В некоторых вариантах выполнения покрывающая пластина 210 может содержать множество установочных каналов 214. Эти установочные каналы 214 могут быть расположены для зацепления со штифтами 204 стоек 202 для правильного ориентирования покрывающей пластины 210 на накопительном устройстве 100b. Указанная покрывающая пластина 210 также может содержать крепежный зажим 218, зацепляющийся с накопительным устройством 100b для удержания покрывающей пластины 210 поверх накопительного устройства 100b. В вариантах выполнения крепежный зажим 218 может быть эластично деформируемым и восстанавливаемым зажимом, прикрепленным или выполненным за одно целое с покрывающей пластиной 210. Крепежный зажим 218 может зацепляться с наружной стенкой 102 накопительного устройства, как показано на Фиг. 7, или альтернативно с опорными полосами и/или разделительными полосами накопительного устройства 100b.
[0062] Далее по Фиг. 1 и 6-10, на Фиг. 9 показана техническая схема 500 способа укрепления стеклянных изделий путем ионного обмена, а на Фиг. 10 схематично показан процесс, описанный в технической схеме. На первом этапе 502 стеклянной трубной заготовке 1000, выполненной из стеклянной смеси, подходящей для ионного обмена, изначально придают форму стеклянного изделия 300 (в частности, склянок по показанному варианту выполнения) с использованием традиционных технологий изготовления и придания формы. На этапе 504 стеклянные изделия 300 загружают в накопительные устройства 100 с помощью механического погрузочного устройства 602 накопителя. Указанное погрузочное устройство 602 накопителя может быть механическим захватным устройством, таким как клещевой захват или подобное устройство, которое способно захватывать множество стеклянных изделий за один раз. Альтернативно захватное устройство может использовать вакуумную систему для захвата стеклянных изделий 300. Указанное погрузочное устройство 602 накопителя может быть соединено с механическим манипулятором или другим сходным устройством, способным располагать погрузочное устройство 602 накопителя относительно стеклянных изделий 300 и накопительного устройства 100. Погрузочное устройство 602 накопителя располагает индивидуальные стеклянные изделия 300 в каналах 110 для принятия изделий каждого накопительного устройства 100, так что стеклянные изделия располагаются в гнездах 164 для изделий.
[0063] На следующем этапе 506 накопительное устройство 100, загруженное стеклянными изделиями 300, передают на механическом конвейере, таком как конвейерная лента 606, мостовой кран или тому подобном, в область загрузки кассеты. После этого на этапе 508 множество накопительных устройств 100 (одно показано) загружают в кассету 608. Хотя только одно накопительное устройство 100 показано на Фиг. 10, следует понимать, что кассета 608 выполнена для удержания множества накопительных устройств, так что большое количество стеклянных изделий можно обработать одновременно. Каждое накопительное устройство 100 расположено в кассете 608, использующей кассетное погрузочное устройство 610. Кассетное погрузочное устройство 610 может быть механическим захватным устройством, таким как клещевой захват или тому подобные, которое способно захватывать одно или более накопительных устройств за один раз. Альтернативно, захватное устройство может использовать вакуумную систему для захвата накопительных устройств 100. Кассетное погрузочное устройство 610 может быть соединено с механическим манипулятором или другим сходным устройством, способным располагать кассетное погрузочное устройство 610 относительно кассеты 608 и накопительных устройств 100. Альтернативно множество накопительных устройств могут быть сложены вручную одна поверх другой и вручную загружены в кассету. Используемый здесь термин «кассета» относится к раме, в которую загружают штабелированные накопительные устройства. Указанная кассета в общем удерживает штабелированные накопительные устройства вместе, пока они проходят различные этапы обработки, такие как ионный обмен, полоскание, промывание и т.п. Когда множество накопительных устройств 100 загружены в кассету 608, накопительные устройства 100 располагаются так, что разделители 168 изделий накопительного устройства располагаются непосредственно поверх каждого стеклянного изделия 300, удерживаемого в накопительном устройстве ниже, как показано на Фиг. 8.
[0064] На следующем этапе 510 кассету 608, содержащую накопительные устройства 100 и стеклянные изделия 300, переводят на станцию ионного обмена и погружают в резервуар 614 для ионного обмена для упрощения химического усиления стеклянных изделий 300. Кассету 608 переводят на станцию ионного обмена с помощью устройства 612 для передачи кассеты. Указанное устройство 612 для передачи кассеты может быть механическим захватным устройством, таким как клещевой захват или тому подобные, способные захватывать кассету 608. Альтернативно захватное устройство может использовать вакуумную систему для захвата кассеты 608. Указанное устройство 612 для передачи кассеты и прикрепленная кассета 608 могут быть автоматически переданы из области загрузки кассеты на станцию ионного обмена с помощью подвесной рельсовой системы, такой как портальный кран или т.п. Альтернативно устройство 612 для передачи кассеты и прикрепленная кассета 608 могут быть переданы из области загрузки кассеты на станцию ионного обмена с помощью механического манипулятора. В другом варианте выполнения устройство 612 для передачи кассеты и прикрепленная кассета 608 могут быть переданы из области загрузки кассет на станцию ионного обмена с помощью конвейера и, таким образом, переведены с конвейера в резервуар 614 для ионного обмена с помощью механического манипулятора или мостового крана.
[0065] Когда устройство 612 для передачи кассет и прикрепленная кассета 608 находятся на станции ионного обмена, указанная кассета 608 и стеклянные изделия 300, содержащиеся в ней, могут быть опционально предварительно нагреты до погружения кассеты 608 и стеклянных изделий 300 в резервуар 614 для ионного обмена. В некоторых вариантах выполнения кассета 608 может быть предварительно нагрета до температуры, превышающей комнатную температуру, и меньшую или равную температуре ванны с соляным расплавом в резервуаре для ионного обмена. Например, стеклянные изделия могут быть предварительно нагреты до температуры примерно 300-500°С. Однако следует понимать, что этап предварительного нагревания опционален благодаря относительно низкой удельной теплоемкости накопительных устройств 100, описанных здесь.
3
[0066] Резервуар 614 для ионного обмена содержит ванну 616 с соляным расплавом, таким как расплавленная щелочная соль, такая как KNO3, NaNO3 и/или их комбинации. В одном варианте выполнения ванна с соляным расплавом содержит 100% расплавленного KNO, поддерживаемого при температуре, превышающей или равной примерно 350°С и меньшей или равной примерно 500°С. Однако следует понимать, что ванны с щелочным соляным расплавом, имеющие различные другие составы и/или температуры, также могут использоваться для упрощения ионного обмена стеклянных изделий.
[0067] На этапе 512 стеклянные изделия 300 усиливают путем ионного обмена в резервуаре 614 для ионного обмена. В частности, стеклянные изделия погружают в расплавленную соль и удерживают там достаточно времени для достижения желаемого сжимающего напряжения и глубины слоя стеклянных изделий 300. При погружении стеклянных изделий 300 указанные стеклянные изделия изначально имеют положительную плавучесть, пока воздух выходит из внутреннего объема стеклянных изделий и заменяется расплавленной солью. Когда стеклянные изделия поднимаются благодаря положительной плавучести, верхняя часть стеклянного изделия входит в контакт с разделителями 168 изделий накопительного устройства выше, таким образом предотвращая контакт с нижней поверхностью накопительного устройства выше и сокращая повреждение стеклянных изделий. Кроме того, открытая структура каналов 110 для принятия изделий позволяет контактировать ванне с соляным расплавом со всеми поверхностями стеклянных изделий, повышая равномерность сжимающего напряжения, применяемого к поверхности изделий.
[0068] В одном варианте выполнения стеклянные изделия 300 могут удерживаться в резервуаре 614 для ионного обмена достаточно времени для достижения глубины слоя до 100 μm с помощью сжимающего усилия, по меньшей мере, равного примерно 200 МПа или даже 250 МПа. В некоторых вариантах выполнения стеклянные изделия 300 могут удерживаться в резервуаре 614 для ионного обмена достаточно времени для достижения глубины слоя до примерно 100 μm с помощью сжимающего усилия, равного, по меньшей мере, примерно 300 МПа или примерно 350 МПа. Период удержания может составлять менее 30 часов или даже менее 20 часов. Однако следует понимать, что период удержания стеклянных изделий в резервуаре 614 может отличаться в зависимости от состава стеклянной емкости, состава ванны 616 с соляным расплавом, температуры ванны 616 с соляным расплавом, желаемой глубины слоя и желаемого сжимающего усилия.
[0069] После усиления стеклянных изделий 300 с помощью ионного обмена кассету 608 и стеклянные изделия 300 удаляют из резервуара 614 для ионного обмена с помощью устройства 612 для передачи кассет вместе с механическим манипулятором или мостовым краном. Во время извлечения из резервуара 614 для ионного обмена открытая структура каналов 110 для принятия изделий указанного накопительного устройства 100 позволяет быстро освобождать каждое накопительное устройство от содержащейся в нем расплавленной соли. После удаления кассеты 608 из резервуара 614 для ионного обмена кассету 608 и стеклянные изделия 300 подвешивают над резервуаром 614 для ионного обмена и поворачивают кассету 608 вокруг горизонтальной оси, так что вся оставшаяся в стеклянных изделиях 300 расплавленная соль вытекает обратно в резервуар 614 для ионного обмена. При повороте кассеты 608 стеклянные изделия 300 скользят в каналах 110 для принятия изделий к нижней поверхности накопительного устройства, расположенного выше. Таким образом, предотвращается контакт стеклянных изделий 300, вызванный резким усилием нижней поверхности расположенного выше накопительного устройства, с помощью разделителей 168 изделий накопительного устройства, расположенного выше. Указанные разделители 168 изделий действуют как пружинные подушки, замедляющие и блокирующие скользящее перемещение стеклянных изделий 300, таким образом сокращая повреждение стеклянных изделий из-за контакта, вызванным резким усилием. После этого кассету 608 поворачивают назад в ее начальное положение и позволяют остыть стеклянным изделиям до полоскания.
[0070] Кассету 608 и стеклянные изделия 300 затем переводят на станцию для полоскания с помощью устройства 612 для перемещения кассеты. Это перемещение может быть выполнено с помощью механического манипулятора или мостового крана, как описано выше, или альтернативно с помощью автоматического конвейера, такого как конвейерная лента или т.п. На следующем этапе 514 кассету 608 и стеклянные изделия 300 погружают в резервуар 618 для полоскания, содержащий водяную ванну 620 для удаления любых излишков соли с поверхностей стеклянных изделий 300. Кассету 608 и стеклянные изделия 300 можно погрузить в резервуар 618 для полоскания с помощью механического манипулятора, мостового крана или сходного устройства, соединенного с устройством 612 для перемещения кассеты. Стеклянные изделия изначально имеют положительную плавучесть при погружении в резервуар 618 для полоскания. Однако при поднятии стеклянных изделий верхняя часть каждого стеклянного изделия контактирует с разделителями 168 изделий накопительного устройства выше, таким образом предотвращая контакт между нижней стороной накопительного устройства выше и сокращая повреждение стеклянных изделий.
[0071] Кассеты 608 и стеклянные изделия 300 затем извлекают из резервуара 618 для полоскания. Опционально кассета 608 и стеклянные изделия 300 могут быть подвешены над резервуаром 618 для полоскания, а кассета 608 повернута вокруг горизонтальной оси, так что вся вода, оставшаяся при полоскании в стеклянных изделиях 300, вытекает назад в резервуар 618 для полоскания. При повороте кассеты 608 стеклянные изделия 300 скользят в каналах 110 для принятия изделий к нижней поверхности накопительного устройства, расположенного выше. Контакт стеклянных изделий 300, вызванный резким усилием нижней поверхности накопительного устройства, расположенного выше, предотвращается с помощью разделителей 168 изделий накопительного устройства, расположенного выше. Указанные разделители 168 действуют как пружинные подушки, замедляющие и блокирующие скользящее перемещение стеклянных изделий 300, сокращая таким образом повреждение стеклянных изделий из-за контакта, вызванного резким усилием. В некоторых вариантах выполнения операция полоскания может быть выполнена множество раз до перемещения кассеты 608 и стеклянных изделий 300 на следующую станцию обработки.
[0072] В одном конкретном варианте выполнения кассету 608 и стеклянные изделия 300 погружают в водяную ванну, по меньшей мере, дважды. Например, кассета 608 может быть погружена в первую водяную ванну, затем во вторую, другую водяную ванну, чтобы убедиться, что вся оставшаяся щелочная соль удалена с поверхности стеклянного изделия. Вода из первой водяной ванны может быть отправлена в установку для очистки сточных вод или в испаритель.
[0073] На следующем этапе 516 накопительные устройства 100 удаляют из кассеты 608 с помощью погрузочного устройства 610 для кассет. После этого на этапе 518 стеклянные изделия 300 выгружают из накопительных устройств 100 с помощью погрузочного устройства 602 накопительного устройства и передают на промывочную станцию. На этапе 520 стеклянные изделия промывают струей деионизированной воды 624, выпускаемой из сопла 622. Струя деионизированной воды 624 может быть смешана со сжатым воздухом.
[0074] Опционально на этапе 521 (не показан на Фиг. 10) стеклянные изделия 300 переводят на проверочную станцию, где стеклянные изделия проверяют на предмет дефектов, мелких частиц, изменения цвета и т.п.
[0075] Следует понимать, что накопительные устройства, описанные здесь, могут использоваться для удержания стеклянных изделий во время обработки. Выполнение накопительного устройства в виде конструкции частично открытых каналов для принятия изделий с разделителями изделий, расположенными под каналами для принятия изделий сокращает появление дефектов стеклянных изделий, удерживаемых в накопительном устройстве. Выполнение накопительного устройства из относительно тонких листов металлического материала сокращает удельную теплоемкость накопительного устройства, что улучшает эффект ионного обмена, когда накопительные устройства используются для упрощения укрепления стеклянных изделий путем ионного обмена.
[0076] В то время как накопительные устройства показаны и описаны здесь вместе со стеклянными емкостями, такими как стеклянные склянки, следует понимать, что накопительные устройства могут использоваться для удержания различных других видов стеклянных изделий, включая без ограничения Вакутейнеры, картриджи, шприцы, ампулы, бутылки, колбы, флаконы, пробирки, лабораторные стаканы, склянки или тому подобные, включая как стеклянные изделия круглой формы, так и стеклянные изделия некруглой формы.
[0077] Специалистам в данной области очевидно, что возможны различные модификации и варианты описанных здесь вариантов выполнения без отхода от сущности и объема объекта изобретения. Таким образом, описание покрывает модификации и варианты различных вариантов выполнения, описанных здесь, при условии, что такие модификации и варианты исходят из объема прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.