ЗАКАЛОЧНАЯ РАМА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ЗАКАЛКИ СТЕКЛЯННЫХ ПАНЕЛЕЙ
QUENCHING FRAME FOR THERMAL QUENCHING OF GLASS PANELS

Изобретение относится к закалочным рамам для термической закалки стеклянных панелей и способу закалки, осуществляемому при этом.
Термическое упрочнение стеклянных панелей известно давно. Его часто также называют термическим преднапряжением или закалкой. В качестве примера приводится ссылка на патентные документы DE 710690 A, DE 808880 B, DE 1056333 A 1940-х и 1950-х годов. На стеклянную панель, нагретую до температуры чуть ниже температуры размягчения, воздействуют потоком воздуха, что приводит к быстрому охлаждению (закалке) стеклянной панели. В результате в стеклянной панели развивается характерный профиль напряжений, в котором на поверхностях преобладают сжимающие напряжения, а в сердцевине стекла - растягивающие напряжения. Это влияет на механические свойства стеклянной панели двумя способами. Во-первых, устойчивость к излому панели повышается, и она может выдерживать более высокие нагрузки, чем неупрочненная панель. Во-вторых, разрушение стекла после проникновения в центральную зону растягивающего напряжения (возможно, повреждением острым камнем или преднамеренным разрушением острым ударным молотком) возникает не в форме крупных осколков с острыми краями, а скорее в форме маленьких тупых фрагментов, что значительно снижает риск получения травмы. Благодаря вышеописанным свойствам, термически закаленные стеклянные панели используют в секторе транспортных средств в качестве так называемого «безопасного однопанельного стекла», в частности, в качестве задних и боковых окон.
Во время закалки используют так называемые «продувные ящики» (закалочные ящики, закалочные головки), в которые поток воздуха подают сильными вентиляторами. В продувном ящике поток воздуха разделяют на различные каналы, которые в каждом случае комплектуют сопловым брусом. Сопловые брусы имеют боковую поверхность с рядом продувных отверстий или сопловых отверстий, которые направляют на стеклянную панель и на нее воздействуют потоком воздуха, распределенным посредством нагнетательного ящика. Стеклянную панель как правило транспортируют между верхним и нижним нагнетательными ящиками; причем нагнетательные ящики затем подносят близко друг к другу и близко к поверхностям панели для закалки. Все устройство с двумя нагнетательными ящиками часто называют закалочной станцией.
Во время закалки стеклянные панели устанавливают и транспортируют на так называемых «закалочных рамах». Закалочную раму приспосабливают к соответствующей геометрии панели и, как правило, подвешивают на транспортировочную стойку. Закалочная рама как правило содержит несущую раму, которую прикрепляют к транспортировочной стойке, и опорную раму, на которую помещают стеклянную панель. Несущую раму и опорную раму соединяют друг с другом посредством множества регулировочных винтов, с тем чтобы иметь возможность приспосабливать точную форму опорной рамы к соответствующей кривизне панели. Регулировочные винты для этой цели распределяют через определенные интервалы по всему периметру рамы таким образом, чтобы высота каждой области опорной рамы, связанная с регулировочным винтом, могла быть точно отрегулирована.
В традиционных закалочных рамах несущую раму и опорную раму располагают одну над другой. Это приводит к высокой общей конструкции, которую располагают между двумя нагнетательными ящиками во время закалки. Это дает минимальное расстояние между нагнетательными ящиками и, следовательно, между нагнетательным ящиком и связанной поверхностью панели в каждом случае, ниже которого невозможно пройти. Эффективность закалки, которая по существу зависит от расстояния нагнетательных ящиков от поверхностей панели, тем самым ограничивают. Закалочная рама такого типа известна, например, из US5118335A или WO2012049433A1.
Закалочные рамы, в которых несущая рама и опорная рама смещены локально, причем на виде в плане опорная рама расположена полностью в несущей раме, также известны, например, из US4556408A или US5472470A. При таком принципе можно размещать только опорные рамы между нагнетательными ящиками, тогда как несущие рамы с регулировочным винтом остаются снаружи, а опорная рама соединена с регулировочным винтом посредством соединительного элемента, продолжающегося наружу из пространства между нагнетательными ящиками. В результате минимальное расстояние между нагнетательными ящиками может быть уменьшено, а эффективность закалки увеличена. Более высокая эффективность закалки может приводить к более высоким напряжениям или приводить к заданному профилю закалки, при этом сохраняя энергию. Однако, было обнаружено, что локальное разъединение несущей рамы и опорной рамы приводит к низкой чувствительности при регулировке формы опорной рамы с помощью регулировочных винтов. Одно вращение регулировочного винта приводит к меньшему изменению формы опорной рамы, так что опорная рама менее эффективно приспосабливается к кривизне панели.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение улучшенной закалочной рамы, которая позволяет небольшое расстояние от нагнетательных ящиков и с которой форму опорной рамы, тем не менее, эффективно регулируют.
Задачу достигают согласно изобретению закалочной рамой согласно независимому пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения очевидны из зависимых пунктов формулы изобретения.
Закалочные рамы давно используются для установки и транспортирования стеклянных панелей во время термической закалки. Под ними понимают рамообразное или кольцеобразное устройство, на котором размещают периферийный боковой край стеклянной панели, и которое, как правило, прикрепляют с возможностью замены на транспортировочной стойке. Поскольку закалочная рама приспособлена к соответствующей форме стеклянной панели типа, подлежащего закалке, то одни и те же транспортировочные стойки могут быть использованы для разных типов панелей, причем при изменении типа панели необходимо заменять только закалочную раму. Однако, также принято приспосабливать форму транспортировочной стойки приблизительно к типу панели так, чтобы каждый тип панели, подлежащей закалке, ассоциировали со своим конкретным типом транспортировочных стоек.
Закалочная рама согласно изобретению для термической закалки стеклянных панелей включает в себя несущую раму и опорную раму. Опорная рама соединена с несущей рамой через множество соединительных элементов и на виде в плане полностью расположена внутри несущей рамы. Несущая рама и опорная рама, таким образом, расположены со смещением относительно друг друга, причем несущая рама полностью обрамляет опорную раму. Несущая рама и опорная рама, таким образом, пространственно разъединены, так сказать, и соединены друг с другом через соединительные элементы, перекрывающие пространство между ними, причем соединительные элементы предпочтительно соединены в каждом случае с опорной рамой компактным крепежным винтом, а с несущей рамой регулировочным винтом. Затем, во время закалки, только опорная рама вместе со стеклянной панелью может быть размещена в пространстве между нагнетательными ящиками, тогда как несущая рама вместе с регулировочным винтом остается снаружи. В результате нагнетательные ящики могут быть приближены к поверхностям панели и эффективность закалки может быть увеличена.
Регулировочные винты используют для поднятия или опускания области, связанной с опорной рамой относительно несущей рамы. Подъемом или опусканием регулировочного винта видоизменяют область опорной рамы, которая ограничена двумя соседними регулировочными винтами. Чем больше регулировочных винтов (и соединительных элементов) присутствуют вдоль опорной рамы, тем точнее регулируема его форма.
Расположение опорной рамы внутри несущей рамы относится только к виду в плане - две рамы не должны быть расположены в одной и той же плоскости высоты. Если опорная рама и несущая рама спроецирована на общую плоскость, то проекция опорной рамы расположена полностью внутри проекции несущей рамы.
В контексте изобретения термины «опорная рама» и «несущая рама» используют для описания их базовой формы в виде рамообразных или кольцеобразных устройств, в отличие, например, от полноплоскостной активной поверхности, которая входит в контакт со всей стеклянной панелью. «Рамы» не обязательно должны быть непрерывными, но могут также иметь разрывы.
Опорная рама, как правило, состоит из множества полосообразных кусков листового металла, но может, в принципе, также быть осуществлена за одно целое. Опорная рама имеет верхнюю первичную поверхность, нижнюю первичную поверхность, противоположную верхней первичной поверхности, и по меньшей мере два боковых края, продолжающихся между первичными поверхностями, а именно передний край (передний боковой край), который обращен к стеклянной панели при применении по назначению, и задний край (задний боковой край), который обращен в сторону от стеклянной панели и обращен к несущей раме. Если опорная рама состоит из нескольких подсекций, каждая подсекция имеет, кроме того, две концевые поверхности.
Верхнюю первичную поверхность опорной рамы обеспечивают для размещения стеклянной панели, подлежащей закалке, указывая точнее, для размещения периферийной краевой области стеклянной панели, в частности, периферийного бокового края стеклянной панели. При применении по назначению, передний край опорной рамы, таким образом, размещен ниже стеклянной панели и указывает в направлении к ее центру. На верхней первичной поверхности можно определять линию контакта стеклянной панели, которая соответствует положению периферийного бокового края стеклянной панели, подлежащей закалке при применении по назначению на виде в плане на верхней первичной поверхности. Эта линия контакта стеклянной панели, как правило, расположена в пределах половины верхней первичной поверхности, соседней с передним краем. Таким образом, верхняя опорная поверхность может быть приблизительно разделена вдоль своей ширины на две половины, причем половина, соседняя с передним краем, служит для опоры стеклянной панели, а половина, соседняя с задним краем, служит для прикрепления к несущей раме.
Согласно изобретению опорная рама имеет углубления, выполненные в заднем крае и расположенные между соседними соединительными элементами. Другими слова, задний край не является прямым, но имеет углубления, посечки или сокращения между соседними соединительными элементами (или между винтовыми отверстиями, обеспеченными в опорной раме для установки соединительных элементов). В контексте изобретения «углубление» означает посечку или сокращение относительно гипотетического бокового края, который является результатом линии, соединяющей как правило периодически возникающие, в основном выступающие, области заднего края, как правило в области перекрытия с соединительными элементами. Предпочтительно, чтобы задний край имел в каждом случае в области перекрытия с соединительными элементами прямой участок, в котором совокупность указанных секций лежит на линии, которая соответствует гипотетическому боковому краю, относительно которого определены углубления.
Изобретение основано на понимании того, что возможность регулирования опорной рамы может быть улучшена ослаблением конструкции опорной рамы, фактически. Это достигают углублениями согласно изобретению. В результате опорная рама становится более гибкой и менее жесткой, так что она более чувствительно реагирует на регулировку регулировочного винта. Опорная рама затем может быть более эффективно приспособлена к изогнутой форме стеклянной панели. Это главное преимущество изобретения. Кроме того, углубления уменьшают сопротивление потоку, которое противодействует потоку воздуха во время закалки, что является предпочтительным для результата закалки. Кроме того, общий материал закалочной рамы уменьшают, так что она может хранить меньше тепла.
Конечно, эффект согласно изобретению наиболее выражен, когда опорная рама имеет как можно больше углублений, то есть когда по меньшей мере одно углубление расположено в каждом случае между каждой парой соседних соединительных элементов. Однако изобретательский замысел также может быть реализован с меньшим количеством углублений. В предпочтительном варианте выполнения углубления расположены между по меньшей мере 50% соседних соединительных элементов (это означает, что по меньшей мере 50% всех пар соседних соединительных элементов имеют углубления между двумя соединительными элементами), предпочтительно между по меньшей мере 70%, особенно предпочтительно от по меньшей мере 80%, наиболее особенно предпочтительно от по меньшей мере 90%, в частности до 100%. Кроме того, также возможно, чтобы только часть опорной рамы, была оснащена углублениями согласно изобретению. Таким образом, может быть реализована опорная рама, которая имеет, в зависимости от геометрии панели, области, которые должны иметь возможности регулирования и, следовательно, оснащены углублениями в дополнение к областям, которые должны быть отрегулированы меньше и осуществлены традиционно. В этом случае вышеупомянутые предпочтительные проценты относятся только к областям, осуществленным согласно изобретению.
Ширина опорной рамы предпочтительно составляет от 10 мм до 100 мм, особенно предпочтительно от 20 до 80 мм. В особенно предпочтительном варианте выполнения опорная рама имеет очень маленькую ширину, самое большее 50 мм, предпочтительно от 20 мм до 40 мм. В результате гибкость опорной рамы и, следовательно, возможность ее регулирования дополнительно увеличивают. Кроме того, пространство и материал могут быть сохранены. Термин «ширина» относится к короткому размеру верхней и нижней первичной поверхности между передним и задним краем и перпендикулярно указанным краям.
Опорная рама предпочтительно имеет толщину от 1 мм до 10 мм, особенно предпочтительно от 2 мм до 5 мм. Термин «толщина» означает размер вдоль переднего и заднего края между верхней и нижней первичной поверхностью и перпендикулярно указанной первичной поверхности. Толщина также может упоминаться как толщина материала металлического листа, образующего опорную раму.
Опорная рама предпочтительно содержит алюминий или сталь и предпочтительно изготовлена из указанных материалов. Эти материалы легко перерабатывают, так что опорная рама может быть изготовлена предпочтительно; и они приводят к предпочтительной устойчивости опорной рамы при длительном применении, оставаясь термоустойчивыми, в частности. Переработка опорной рамы во время изготовления закалочной рамы согласно изобретению, как правило включает в себя сгибание опорной рамы в требуемую трехмерную форму, а также выполнение углублений согласно изобретению и любых других вырезов или конструкторских элементов, например, с помощью лазерной резки или гидроструйной резки.
Что касается формы углублений, то, в принципе, нет ограничений; и она может быть выбрана специалистом в области техники согласно требованиям отдельного случая, а также, например, согласно эстетическим критериям. Углубления могут, например, иметь прямоугольную, треугольную или круговую сегментоподобную форму или даже их совокупности.
Глубина углублений составляет предпочтительно по меньшей мере 10% ширины опорной рамы, особенно предпочтительно по меньшей мере 20%. В предпочтительном варианте выполнения, углубления имеют глубину от 10% до 70% ширины опорной рамы, предпочтительно от 20% до 50%. При типичных ширинах опорной рамы, глубина углубления составляет, например, от 5 мм до 20 мм. Термин «глубина» означает, насколько далеко углубление продолжается внутрь опорной рамы, начиная с гипотетического исходного заднего края.
В предпочтительном варианте выполнения углубления имеют ширину по меньшей мере 50% расстояния между соседними соединительными элементами, предпочтительно по меньшей мере 70%, особенно предпочтительно по меньшей мере 90%. Это особенно предпочтительно для возможности регулирования опорной рамы. В особенно предпочтительном варианте выполнения ширина углублений может составлять 100% расстояния между соседними соединительными элементами. Ширину углублений измеряют по существу перпендикулярно ширине опорной рамы. Если ширина не постоянна по всей глубине, в качестве основы используют максимальное значение.
В особенно предпочтительном варианте выполнения ширина углубления уменьшается с увеличением глубины, предпочтительно непрерывно и монотонно. Это предпочтительно вызывает особенно равномерное распределение силы во время регулирования опорной рамы с помощью регулировочных винтов. Углубления особенно предпочтительно имеют изогнутый или арочный контур. Это дает, так сказать, волнообразный ход оставшегося бокового края, что приводит к особенно хорошим результатам, как обнаружили изобретатели. В этом случае ширину измеряют на гипотетическом заднем крае без углублений, то есть вдоль соединительной линии между самыми дальними выступающими точками, которые ограничивают углубления и как правило расположены в области соседних соединительных элементов. Углубления могут иметь изогнутый контур с постоянным радиусом кривизны (как в случае кругового сегмента), изогнутый контур с переменным радиусом кривизны, но с тем же направлением кривизны (как, например, в случае эллиптического сегмента) или даже изогнутый контур с переменным радиусом кривизны и переменным направлением кривизны (как в случае формы, которая может быть описана приблизительно с помощью функции косинуса). Косинусоидальное углубление является наиболее предпочтительной, потому что оно приводит к особенно предпочтительному распределению силы и к особенно гладкому волновому профилю, который может быть предпочтительно произведен и обработан.
Конечно, для всех углублений особенно предпочтительно иметь вышеописанные конструкции. Однако их преимущества также очевидны, когда только часть углублений осуществлена соответствующим образом. Предпочтительно по меньшей мере 50% углублений имеют описанные выше предпочтительные конструкции, предпочтительно по меньшей мере 70%, особенно предпочтительно по меньшей мере 90% и наиболее особенно предпочтительно 100%.
Соединительные элементы имеют в каждом случае первую крепежную секцию, вторую крепежную секцию и соединительную секцию, продолжающуюся между двумя крепежными секциями. Первая крепежная секция перекрывает опорную раму и соединена с ней предпочтительно с помощью винта (крепежного винта), который направлен через винтовое отверстие в первой крепежной секции. Вторая крепежная секция перекрывает несущую раму и соединена с ней предпочтительно с помощью винта (в частности, регулировочного винта), который направлен через винтовое отверстие во второй крепежной секции.
Длина и ширина секций соединительного элемента могут быть свободно выбраны специалистом в области техники согласно требованиям в каждом отдельном случае. Таким образом, конечно, длина и ширина крепежных секций должны принимать во внимание размер используемых винтов, в то время как длина соединительной секции по существу зависит от требуемого расстояния между несущей рамой и опорной рамой.
Расстояние между несущей рамой и опорной рамой на виде в плане (точнее, расстояние между выступами в одной и той же плоскости) составляет, например, от 1 см до 15 см, предпочтительно от 3 см до 10 см. В этой области расстояние достаточно велико, чтобы несущая рама могла оставаться вне пространства между нагнетательными ящиками, но, с другой стороны, не настолько велико, чтобы на устойчивость несущей рамы неблагоприятно влияли чрезмерные "эффекты рычага" длинных соединительных элементов. Чрезмерно длинные соединительные элементы могут, кроме того, неблагоприятно влиять на возможность регулирования опорной рамы.
В предпочтительном варианте выполнения первую крепежную секцию и вторую крепежную секцию расширяют относительно соединительной секции. Таким образом обеспечивают, с одной стороны, широкие опорные поверхности для крепления опорной рамы и несущей рамы и, таким образом, устойчивое соединение; а с другой стороны, соединительная секция, которая расположена по большей части или полностью в пространстве между несущей рамой и опорной рамой, является предпочтительно узкой, в результате чего материал и вес могут быть сохранены и циркуляцию воздуха, которая имеет решающее значение для эффективности закалки, нарушают меньше. Предпочтительно ширина двух крепежных секций составляет больше 20 мм, а ширина соединительной секции составляет меньше 20 мм.
В другом предпочтительном варианте выполнения первая крепежная секция и соединительная секция имеют по существу одинаковую ширину; а вторая крепежная секция, напротив, расширена. Таким образом дополнительно уменьшают опорную поверхность для опорной рамы на соединительном элементе, в результате чего соединительный элемент придает меньшую устойчивость опорной раме. Следствием этого является еще более прецизионная возможность регулирования. Предпочтительно ширина второй крепежной секции составляет больше 20 мм, а ширина соединительной секции и первой крепежной секции составляет меньше 20 мм.
Соединительные элементы могут быть изготовлены, например, из стали или алюминия. Взаимный интервал между соседними соединительными элементами предпочтительно составляет от 5 мм до 100 мм, особенно предпочтительно от 10 мм до 50 мм. В результате достигают предпочтительную устойчивость и возможность регулирования. Термин «интервал» относится к расстоянию между границами соединительных элементов, обращенных друг к другу, то есть ширине пространства, оставшегося свободным между соединительными элементами, измеренной в центре между несущей рамой и опорной рамой.
Конечно, для всех соединительных элементов особенно предпочтительно иметь вышеописанные предпочтительные варианты выполнения. Однако их преимущества также становятся очевидными, когда только часть соединительных элементов осуществлена соответствующим образом. Предпочтительно по меньшей мере 50% соединительных элементов имеют вышеописанные предпочтительные варианты выполнения, предпочтительно по меньшей мере 70%, особенно предпочтительно по меньшей мере 90% и наиболее особенно предпочтительно 100%.
Опорная рама имеет форму, которая по существу соответствует контуру стеклянной панели, подлежащей закалке. Форма опорной рамы, следовательно, соответствующая форме обычных оконных панелей транспортных средств на виде в плане приблизительно многоугольная, например, прямоугольная, трапециевидная или треугольная с боковыми краями, часто слегка изогнутыми по сравнению с многоугольником в самом строгом смысле. Опорная рама как правило построена из множества подсекций, которые в каждом случае связаны с одной стороной многоугольника. В случае прямоугольной или трапециевидной панели опорная поверхность, например, построена из четырех прямых или слегка изогнутых секций, которые объединены в форму прямоугольника или трапеции.
Каждая из подсекций опорной рамы может быть соединена с несущей рамой посредством своих собственных конкретных соединительных элементов. В предпочтительном варианте выполнения соседние подсекции имеют общий соединительный элемент, которым они соединены с несущей рамой. Общий соединительный элемент может, например, быть Н-образной формы и может быть прикреплен с помощью двух винтов на несущей раме и одним винтом в каждом случае на каждой подсекции опорной рамы. Общий соединительный элемент предпочтительно имеет приблизительно Y-образную форму, причем один рычаг соединен с несущей рамой, а два других рычага соединены в каждом случае с одной из соседних подсекций. Поскольку соединительный элемент имеет только один регулировочный винт, концы двух подсекций, обращенные друг к другу, могут быть отрегулированы только вместе, так что свобода регулировки ограничена. Преимущество, однако, заключается в значительно увеличенной устойчивости. В частности, можно избежать разрушительной вибрации опорной рамы 1.
В предпочтительном варианте выполнения закалочная рама пригодна для возможности обмена отдельных соединительных элементов и подсекций опорной рамы, соседней с общим соединительным элементом. Для этой цели несущая рама имеет винтовое отверстия для двух отдельных соединительных элементов (два винтовых отверстия) для соседних подсекций, а также общий, предпочтительно Y-образный соединительный элемент (одно винтовое отверстие).
В предпочтительном варианте выполнения опорная рама имеет, в дополнение к углублениям согласно изобретению, дополнительные отверстия, которые также могут называться отверстиями или проходами, и которые расположены так, что при применении по назначению край стеклянной панели, подлежащей закалке, упирается в отверстия. Отверстия предпочтительно расположены вдоль всей опорной рамы с наименьшим возможным расстоянием между ними. Стеклянную панель поддерживают областями опорной рамы между отверстиями, которые могут быть выбраны как можно меньшими. Отверстия обеспечивают циркуляцию воздуха, что является предпочтительным для эффективности закалки. Кроме того, на боковой край стеклянной панели в результате отверстий может падать непосредственно воздух, благодаря чему панель охлаждают более однородно, а мешающие так называемые «краевые напряжения» закаленной стеклянной панели могут быть исключены, а, следовательно, его устойчивость улучшена.
Передний край и/или задний край могут иметь локально ограниченные выступы. Они должны составлять менее 30% рассматриваемого края, то есть не должны по существу определять положение края. Такие выступы могут, например, служить для вытягивания волокна на опорной раме.
Изобретение также включает в себя устройство для термической закалки стеклянных панелей. Устройство включает в себя первый нагнетательный ящик и второй нагнетательный ящик, которые расположены напротив друг друга так, что их сопла обращены друг к другу. Нагнетательные ящики разнесены друг от друга, так что между ними может быть установлена стеклянная панель. Как правило, сопла первого нагнетательного ящика (верхнего нагнетательного ящика) направлены вниз, а сопла второго нагнетательного ящика (нижнего нагнетательного ящика) направлены вверх. Затем стеклянную панель предпочтительно можно перемещать в горизонтальном положении между нагнетательными ящиками.
С помощью нагнетательных ящиков на поверхность стеклянной панели может падать поток газа и тем самым охлаждать ее. Нагнетательные ящики имеют внутреннее полое пространство, в которое поток газа может быть введен посредством линии подачи газа. Струю газа, как правило, создают вентилятором или множеством вентиляторов, соединенных последовательно. Начиная с полого пространства, поток газа разделяют на множество каналов, каждый из которых заканчивается так называемым «сопловым брусом», который имеет множество сопел, через которые поток газа может выходить из нагнетательного ящика. Нагнетательный ящик, таким образом, разделяет поток газа из линии подачи газа с относительно низким сечением через каналы и сопла по большой активной площади. Отверстия сопел представляют собой отдельные точки выхода газа, которые, однако, присутствуют в большом количестве и равномерно распределены так, что все области поверхности охлаждают одновременно и равномерно, благодаря чему панель обеспечивают однородной закалкой.
Устройство предпочтительно также включает в себя средство для изменения расстояния между первым и вторым нагнетательными ящиками. Таким образом, нагнетательные ящики могут быть перемещены относительно друг к другу и друг от друга. После перемещения стеклянной панели между нагнетательными ящиками, когда они разнесены дальше друг от друга, расстояние между нагнетательными ящиками и, таким образом до стеклянной панели, уменьшают, благодаря чему на поверхности стекла могут создаваться более сильные потоки газа.
Конструкция нагнетательных ящиков, их газовых каналов и сопловых брусов предпочтительно приспособлена к форме панели, подлежащей закалке. Отверстия сопел в одном нагнетательном ящике охватывают выпукло-изогнутую поверхность; а отверстия сопел противоположного нагнетательного ящика - вогнуто-изогнутую поверхность. Степень кривизны также обусловлена формой панели. Во время закалки выпуклый нагнетательный ящик обращен к выпуклой поверхности панели; а вогнутый нагнетательный ящик - к вогнутой поверхности. Таким образом, отверстия сопел могут быть расположены ближе к поверхности стекла, что увеличивает эффективность закалки. Поскольку панели обычно транспортируют на закалочную станцию вогнутой поверхностью, обращенной вверх, верхний нагнетательный ящик предпочтительно является выпуклым, а нижний нагнетательный ящик - вогнутым.
Устройство также включает в себя средства для перемещения стеклянной панели, которые пригодны для перемещения стеклянной панели в промежуточное пространство между двумя нагнетательными ящиками и снова из указанного промежуточного пространства. Для этого, например, можно использовать систему рельсов, роликов или конвейерных лент. Средства для перемещения стеклянной панели включают в себя транспортировочную стойку, на которой подвешена закалочная рама согласно изобретению. Стеклянную панель устанавливают во время транспортировки и во время закалки на закалочной раме. Во время закалки транспортировочную стойку, как правило, периодически перемещают, поэтому сопла в нагнетательном ящике не нацелены на одни и те же точки стеклянной панели в течение всего периода времени.
Закалочная рама согласно изобретению позволяет сокращать расстояние между двумя нагнетательными ящиками. В предпочтительном варианте выполнения расстояние между нагнетательными ящиками в закрытом состоянии во время закалки составляет меньше 90 мм, особенно предпочтительно меньше 70 мм, наиболее особенно предпочтительно меньше 50 мм.
Изобретение также включает в себя устройство для термической закалки стеклянных панелей, содержащее устройство согласно изобретению и стеклянную панель, расположенную между двумя нагнетательными ящиками.
Изобретение также включает в себя способ для термической закалки стеклянных панелей, в котором
(а) закалочную раму согласно настоящему изобретению, на опорной раме которого расположена нагретая стеклянная панель, перемещают между первым нагнетательным ящиком и вторым нагнетательным ящиком, причем стеклянная панель расположена по площади между нагнетательными ящиками таким образом, что на две первичные поверхности может падать поток газа;
(b) на две первичные поверхности стеклянной панели воздействуют с помощью двух нагнетательных ящиков потоком газа, так что стеклянная панель охлаждается.
Закалочную форму предпочтительно подвешивают в транспортировочной стойке, которую транспортируют между нагнетательными ящиками перемещающими средствами, такими как ролики, рельсы или конвейерная лента. Предпочтительно, нагнетательные ящики подносят близко друг к другу после того, как между ними установлена стеклянная панель. Таким образом, расстояние между отверстиями сопла и поверхностью панели уменьшают, а эффективность закалки увеличивают.
Падение на поверхности панели потока газа осуществляют введением потока газа во внутреннее полое пространство каждого нагнетательного ящика, разделением его там, и направлением его, равномерно распределенного, на поверхности панели. Газ, используемый для охлаждения стеклянной панели, предпочтительно является воздухом. Воздух может быть активно охлажден в устройстве для закалки для увеличения эффективности закалки. Однако, как правило, используют воздух, температуру которого не контролируют активными средствами.
На поверхности стекла предпочтительно падает поток газа в течение периода от 1 с до 10 с.
Стеклянную панель, подлежащую закалке, выполняют в предпочтительном варианте выполнения из натриево-кальциевого стекла, что является обычным для оконных панелей. Стеклянная панель, однако, может также содержать или быть изготовлена из других типов стекла, таких как боросиликатное стекло или кварцевое стекло. Толщина стеклянной панели, как правило, составляет от 0,2 мм до 10 мм, предпочтительно от 0,5 мм до 5 мм.
В предпочтительном варианте выполнения способ согласно изобретению следует сразу же за процессом изгибания, при котором стеклянную панель, плоскую в исходном состоянии, изгибают. Во время процесса изгибания стеклянную панель нагревают до температуры размягчения. Процесс закалки следует за процессом изгибания до того, как стеклянную панель значительно охлаждают. Для этого стеклянную панель передают после процесса изгибания или на последнем этапе процесса изгибания от изгибающего инструмента в форму для закалки. Таким образом, стеклянную панель не нужно снова нагревать конкретно для закалки.
Изогнутые закаленные панели широко распространены, в частности, в секторе транспортных средств. Следовательно, стеклянная панель, подлежащая закалке согласно изобретению, предпочтительно обеспечена в виде оконной панели всего транспортного средства, особенно предпочтительно автомобиля и, в частности, легкового автомобиля.
Изобретение также включает в себя применение стеклянной панели, закаленной способом согласно изобретению, в транспортных средствах для передвижения по суше, в воздухе или на воде, предпочтительно в качестве оконной панели в рельсовых транспортных средствах или автомобилях, в частности, в качестве заднего стекла, бокового стекла или панели крыши легкового автомобиля.
Далее изобретение подробно поясняют со ссылкой на чертежи и примерные варианты выполнения. Чертежи являются схематическими представлениями и не соответствуют масштабу. Чертежи никоим образом не ограничивают изобретение.
Они изображают:
Фиг. 1 вид в плане варианта выполнения закалочной рамы согласно изобретению,
Фиг. 2 сечение через закалочную раму, показанную на Фиг. 1,
Фиг. 3 сечение через устройство для термической закалки стеклянных панелей с закалочной рамой, показанной на Фиг. 1,
Фиг. 4 вид в плане сечения варианта выполнения закалочной рамы согласно изобретению,
Фиг. 5 вид в плане сечения другого варианта выполнения закалочной рамы согласно изобретению,
Фиг. 6 вид в перспективе варианта выполнения соединительного элемента 3,
Фиг. 7 вид в перспективе другого варианта выполнения соединительного элемента 3,
Фиг. 8 вид в плане сечения закалочной рамы согласно изобретению,
Фиг. 9 график отклонения опорной рамы 1 в зависимости от работы регулировочного винта 6, и
Фиг. 10 блок-схема варианта выполнения способа согласно изобретению.
Фиг. 1 изображает вид сверху закалочной рамы согласно изобретению. Закалочная рама содержит опорную раму 1 и несущую раму 2. Опорная рама 1 на виде в плане полностью размещена внутри несущей рамы 2 и окружена последней. Несущая рама 2 и опорная рама 1 соединены друг с другом множеством соединительных элементов 3.
Закалочная рама прикреплена в транспортировочной стойке 10 с помощью множества крепежных элементов 11. Транспортировочная стойка 10 имеет для этой цели рамообразную крепежную область, которая может быть видна на фигурах, и к которой прикреплены крепежные элементы 11. По бокам закалочной рамы крепежные элементы 11 установлены на несущей раме 2. Крепежные элементы 11 могут включать в себя регулировочные винты или аналогичные возможности регулировки, с помощью которых форма закалочной рамы может уже быть приблизительно отрегулирована в геометрии панели.
Во время термической закалки стеклянную панель размещают на опорной раме 1 и транспортируют с помощью, например, транспортировочной стойки 10, установленной на роликах, между двумя нагнетательными ящиками, где на них воздействуют потоком воздуха и, они таким образом, быстро охлаждаются, что приводит к закалке.
Для ясного представления углубления 4 согласно изобретению не изображены на фигуре - они очевидны из деталей на Фиг. 4.
Фиг. 2 изображает в качестве детали сечение через закалочную раму, показанную на Фиг. 1. Ясно различимо, что несущая рама 2 и опорная рама 1 не расположены одна над другой, как это принято в традиционных закалочных рамах, а вместо этого они пространственно смещены, причем расстояния между ними перекрыты соединительным элементом 3. Две концевые области соединительного элемента 3 имеют в каждом случае винтовое отверстие, как и опорная рама 1 и несущая рама 2. Соединительный элемент 3 соединен с опорной рамой 1 посредством крепежного винта 5, который утоплен настолько полно, насколько это возможно в соединительный элемент 3 и опорную раму 1. Соединительный элемент 3 соединен с несущей рамой 2 с помощью регулировочного винта 6. С помощью регулировочного винта 6 опорная рама 1 может быть отрегулирована по высоте в области соответствующего соединительного элемента 3. С помощью множества соединительных элементов 3 со связанными регулировочными винтами 6, форма опорной рамы 1 может быть очень точно приспособлена к геометрии панели.
Опорная рама 1 имеет в сечении четыре боковые поверхности: верхнюю первичную поверхность I, противоположную нижнюю первичную поверхность II, а также передний край III и задний край IV, которые продолжаются между первичными поверхностями I, II. Направленная вверх верхняя первичная поверхность I, обращенная в сторону от земли, служит для размещения стеклянной панели G, подлежащей закалке, что также показано на фигуре. Только боковой край стеклянной панели G осуществляет непосредственный контакт с опорной рамой 1 и определяет мнимую периферийную линию контакта стеклянной панели на верхней первичной поверхности I, которая расположена внутри половины верхней первичной поверхности I, соседней с передним краем III. Металло-волоконая ткань, которая, как правило, расположена между стеклянной панелью и опорной рамой, не показана.
Фиг. 3 изображает устройство согласно изобретению для термической закалки стеклянных панелей. Стеклянная панель G расположена на опорной раме 1 между верхним нагнетательным ящиком 20.1 и нижним нагнетательным ящиком 20.2. С помощью нагнетательных ящиков 20.1, 20.2, которые оснащены множеством сопел, направленных на стеклянную панель G, на стеклянную панель G падает охлаждающий поток воздуха, что приводит к закалке.
Преимущество пространственного разъединения опорной рамы 1 от несущей рамы 2 с помощью соединительных элементов 3 легко различимо на фигуре. Только опорная рама 1 расположена между нагнетательными ящиками 20.1, 20.2, тогда как несущая рама 2 остается снаружи. Необходимое пространство закалочной рамы в пространстве между нагнетательными ящиками 20.1, 20.2 уменьшают, так что нагнетательные ящики 20.1, 20.2 могут быть значительно приближены друг к другу и к стеклянной панели G. В результате эффективность закалки увеличивают.
Фиг. 4 изображает подробный вид в плене секции закалочной рамы, показанной на Фиг. 1. Опорная рама 1 соединена с несущей рамой 2 посредством соединительных элементов 3, которые соединены с опорной рамой 1 посредством крепежных винтов 5 и несущей рамой 2 посредством регулировочных винтов 6. Соединительные элементы расположены с взаимным расстоянием A между ними, например, 20 мм, которое, однако, не обязательно должно быть постоянным для всех пар соседних соединительных элементов 3.
Опорная рама 1 имеет углубление 4 в каждом случае между соседними соединительными элементами 3. В областях, в которых опорная рама 1 перекрывает соединительные элементы 3, задний край IV наиболее сильно выступает вперед и выполнен в виде прямой секции, причем все прямые секции лежат на линии, которая определяет гипотетический «исходный» задний край. В противоположность этому задний край IV прорезан углублениями 4. Углубления 4 ослабляют конструкцию опорной рамы 1 таким образом, что она реагирует более чувствительно на регулировку высоты регулировочного винта 6. Таким образом эффективность регулировки опорной рамы 1 к форме стеклянной панели, подлежащей закалке, предпочтительно увеличивают. Это главное преимущество настоящего изобретения.
Ширина B опорной рамы 1, которая изготовлена из стали, составляет, например, 3 см, а ее толщина (толщина материала) составляет, например, 4 мм. Глубина t углублений 4 составляет, например, 1 см, одну треть ширины B. Ширина b углублений 4 соответствует расстоянию A между соседними соединительными элементами 3. Она максимальна вдоль гипотетического заднего края и уменьшается с увеличением расстояния от этого гипотетического заднего края, причем углубления 4 изогнуты и приблизительно косинусоидальные. Это дает вид волнового профиля заднего края IV, который оказался особенно эффективным.
Опорная рама 1 также имеет каплевидные отверстия 7 рядом с передним краем III, которые расположены попеременно с точки зрения ориентации. Линия контакта края стекла проходит над этими отверстиями 7. С одной стороны, отверстия 7 способствуют циркуляции воздуха во время термической закалки, что является предпочтительным для эффективности закалки, поскольку нагретый воздух может быть отведен быстрее. С другой стороны, отверстия 7 приводят к тому, что на край стеклянной панели также падает поток воздуха, в результате чего создают повышающее устойчивость напряжение краев.
Опорная рама 1 также имеет периодические крепежные выступы 8. Металлическая ткань может быть прикреплена на крепежных выступах 8, причем металлическую ткань вытягивают на опорной раме 1 для того, чтобы предотвращать непосредственный контакт между стеклянной панелью и опорной рамой 1 и, таким образом, чтобы защищать стеклянную панель и термически изолировать опорную раму 1 от стеклянной панели. Как различимо из фигуры, выступы, которые локально весьма ограничены, такие как крепежные выступы 8, которые по существу не определяют положение переднего края III, не принимают во внимание при определении ширины В опорной рамы 1. Крепежные выступы 8 также могут быть расположены на обеих сторонах, то есть на переднем крае III, а также на заднем крае IV.
Фиг. 5 изображает другой вариант выполнения опорной рамы 1 согласно изобретению. В отличие от варианта выполнения, показанного на Фиг. 3, углубления 4 выполнены в виде узких посечек. Таким образом, конструкция опорной рамы 1 также может быть ослаблена с тем, чтобы обеспечивать более эффективную регулировку.
Фиг. 6 изображает предпочтительный вариант выполнения соединительного элемента 3. Он имеет первую крепежную секцию 3.1, вторую крепежную секцию 3.2 и соединительную секцию 3.3, продолжающуюся между ними. Первая крепежная секция 3.1 привинчена к опорной раме 1; вторая крепежная секция 3.2 - к несущей раме 2. Для этого две крепежные секции 3.1, 3.2 снабжены винтовыми отверстиями, которые различимы на фигуре.
Соединительная секция имеет ширину приблизительно 15 мм. Две крепежные секции 3.1, 3.2, напротив, значительно расширены с шириной приблизительно 25 мм, образуя вид кости. Широкие крепежные секции 3.1, 3.2 обеспечивают устойчивое соединение с несущей рамой 2 и опорной рамой 1. Соединительная секция 3.3, которая расположена в пространстве между несущей рамой 2 и опорной рамой 1 и перекрывает расстояния между ними, ограничивает циркуляцию воздуха через его узкую конструкцию менее строго, чем если бы она имела такую же ширину. Соединительная секция наклонена с обеих сторон, так что в случае разрушения стекла на ней может оставаться как можно меньше осколков стекла.
Фиг. 7 изображает альтернативный предпочтительный вариант выполнения соединительного элемента 3. Вторая крепежная секция 3.2 и соединительная секция 3.3 выполнены аналогично варианту выполнения на Фиг. 6. Первая крепежная секция 3.1, напротив, имеет ту же ширину, что и соединительная секция 3.3. Это обеспечивает меньшую опорную поверхность на опорную раму 1. Таким образом, соединительный элемент 3 оказывает менее выраженный эффект устойчивости на опорную раму 1, которая, следовательно, может быть изменена более просто и, таким образом, может быть отрегулирована с помощью регулировочных винтов.
Фиг. 8 изображает угловую область закалочной рамы согласно изобретению, то есть область, которая связана с углом стеклянной панели, подлежащей закалке. Стеклянная панель представляет собой, например, заднее окно для автомобиля, которое имеет приблизительно прямоугольный контур. Опорная рама 1 выполнена не за одно целое, а скорее состоит из четырех по существу прямых подсекций, которые в каждом случае связаны с одной стороной прямоугольной стеклянной панели и встречаются по углам. Фигура изображает такую угловую область, в которой объединяются две подсекции 1.1, 1.2. Два концевых винтовых отверстия в двух подсекциях 1.1, 1.2 привинчены к общему соединительному элементу 3', который прикреплен к несущей раме 2 с помощью одного регулировочного винта 6.
Общий соединительный элемент 3' увеличивает устойчивость закалочной рамы, в частности, опорной рамы 1. Однако, гибкость ограничена во время регулировки формы опорной рамы 1, так как только один регулировочный винт 6 доступен для концов двух подсекций 1.1, 1.2. Следовательно, несущая рама 2 имеет два дополнительных, незанятых винтовых отверстия 9, приблизительно напротив отверстий под крепежными винтами 5 опорной рамы 1. Для применений, в которых чувствительные возможности регулировки в угловых областях особенно важны, общий соединительный элемент 3' можно заменить на два отдельных соединительных элемента 3.
Фиг. 9 изображает, в качестве примера со ссылкой на график, эффект опорной рамы согласно изобретению.
Пример
Была изготовлена закалочная рама согласно изобретению на Фиг. 4. С помощью механического чувствительного устройства, было измерено отклонение опорной рамы 1 относительно исходного положения в зависимости от поворота регулировочного винта 6. Регулировочный винт 6 дополнительно регулировали в каждом случае на четверть оборота и измеряли отклонение. Два соседних регулировочных винта 6 были перерегулированы таким образом, что разница во вращении исследуемого регулировочного винта 6 и соседнего регулировочного винта 6 в каждом случае составляла половину оборота. Две серии измерений были выполнены с регулировочным винтом, отрегулированным один раз по часовой стрелке и один раз против часовой стрелки.
Сравнительный Пример
Для сравнения, такое же измерение было выполнено с закалочной рамой, которая была сконструирована так же, как закалочная рама в примере, но без углублений 4 согласно изобретению.
График показывает, что отклонение опорной рамы 1 было значительно больше в примере согласно настоящему изобретению. В случае опорной рамы 1 согласно изобретению одно и то же вращение регулировочного винта 6, таким образом, приводит к большему отклонению. Таким образом, опорную раму 1 согласно изобретению регулируют с более высокой чувствительностью, чем опорную рама известного уровня техники. Эффект возникает, в частности, даже при небольших оборотах винта (до одного оборота), которые, согласно опыту, особенно часты на практике.
Фиг. 10 изображает примерный вариант выполнения способа согласно изобретению для термической закалки стеклянных панелей со ссылкой на блок-схему.
Список ссылочных позиций:
(1) опорная рама
(1.1), (1.2) подсекции опорной рамы 1
(2) несущая рама
(3) соединительный элемент
(3.1) первая крепежная секция соединительного элемента 3
(3.2) вторая крепежная секция соединительного элемента 3
(3.3) соединительная секция соединительного элемента 3
(3') общий соединительный элемент двух подсекций 1.1, 1.2
(4) углубления опорной рамы 1
(5) крепежный винт между соединительным элементом 3 и опорной рамой 1
(6) регулировочный винт между соединительным элементом 3 и несущей рамой 2
(7) отверстие опорной рамы 1
(8) крепежные выступы опорной рамы 1
(9) незанятое винтовое отверстие
(10) транспортировочная стойка
(11) крепежный элемент между транспортировочной стойкой 10 и несущей рамой 2
(20.1) верхний нагнетательный ящик
(20.2) нижний нагнетательный ящик
(B) ширина опорной рамы 1
(A) расстояние между соседними соединительными элементами 3
(b) ширина углубления 4
(t) глубина углубления 4
(I) верхняя первичная поверхность опорной рамы 1
(II) нижняя первичная поверхность опорной рамы 1
(III) передний край опорной рамы 1
(IV) задний край опорной рамы 1
(G) стеклянная панель.