專利名稱：平板材料的加熱方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平板材料(例如玻璃板、其它非金屬板或金屬板)的加熱方法和裝置，以實現(xiàn)平板材料后續(xù)熱處理工藝過程中(例如玻璃的成形、鋼化)所必需的重要環(huán)節(jié)——平板材料的均勻加熱。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的對流加熱爐有以下兩種形式1)吹風管及其內(nèi)腔處的加熱元件沿縱向(與玻璃運動方向平行)均勻排布于玻璃的上下表面附近，熱循環(huán)風機所產(chǎn)生的氣流先流經(jīng)這些加熱元件，再從吹風管上的風眼上吹出，吹到玻璃表面上，每根吹風管吹出的氣流溫度取決于每個縱向排布的加熱元件的溫度大小。
2)還有一種對流加熱爐是在輻射加熱爐的基礎(chǔ)上增加一排沿橫向(與玻璃運動方向垂直)均勻排布的熱風管道，熱循環(huán)風機所吹出來的風不經(jīng)過加熱元件而直接吹向玻璃表面。加熱元件與熱風管相互獨立地均勻排布于玻璃的上下表面附近。
上述兩種加熱爐可以簡單描述為均勻排布的加熱元件對玻璃板進行輻射加熱的同時，從吹風管吹出的熱風也對玻璃板進行對流加熱，因而可以稱其為輻射對流加熱爐。這種加熱爐具有以下幾方面的缺點1)上述加熱爐是將均勻排布的加熱元件分成很多小的區(qū)域，每個小的區(qū)域內(nèi)均設(shè)置有一個或多個溫度測控元件對其溫度進行測控，由于測溫點較多，整個溫度測控系統(tǒng)變得較為復(fù)雜，要實現(xiàn)精確控溫比較困難；2)由于輻射與對流并存，玻璃所吸收的一部分熱量是通過輻射傳熱所得，而輻射傳熱比對流傳熱的速度慢，因此在同等的加熱元件溫度下，要使玻璃達到同樣的溫度則需要較長的加熱時間，而這種較長的加熱時間則會使玻璃表面光學質(zhì)量受到更多的損傷。
3)爐膛內(nèi)既有均勻排布的加熱元件、輻射元件，也有用于對流加熱的管路系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)組成較為復(fù)雜，每一個組成件都有可能出現(xiàn)高溫脫落或氧化掉渣現(xiàn)象，使得保持爐膛內(nèi)腔清潔變得難于實現(xiàn)，而這種清潔程度會直接影響玻璃的表面光學質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種平板材料的加熱方法和裝置，以解決現(xiàn)有輻射對流爐加熱需要較長的加熱時間(在同等加熱元件溫度下)，而這種較長的加熱時間則會使玻璃表面光學質(zhì)量受到更多的損傷；并解決輻射對流爐控溫點多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于實現(xiàn)精確控溫和保持爐膛內(nèi)腔清潔的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種平板材料的加熱方法，其特征在于將欲加熱的平板材料用輸送輥道承載穿入一爐體，并使該平板材料在爐體內(nèi)緩慢單向移動，或往復(fù)移動若干次；用風機將熱風均勻地吹向所述的平板材料的上下表面，直至平板材料升溫至預(yù)定值后，將其從所述的爐體內(nèi)送出；所述的熱風在風機的作用下形成循環(huán)；所述的輸送輥道可以保證加熱過程中，被加熱的平板材料始終處于運動狀態(tài)；在整個加熱過程中，平板材料完全依靠強制對流方式或主要依靠強制對流方式被加熱。
一種所述的平板材料的加熱方法所使用的加熱裝置，包括爐體、輸送輥道和加熱器，多根輸送輥道水平轉(zhuǎn)動安裝在爐體內(nèi)并貫穿于爐體兩側(cè)，加熱器設(shè)在爐體內(nèi)，輸送輥道配備有驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置能夠帶動輸送輥道轉(zhuǎn)動，輸送輥道的上面用于放置玻璃，并帶動玻璃單向或往復(fù)運動，其特征在于在所述的輸送輥道的上下方的鄰近處分別裝有覆蓋于整個輸送輥道水平面的吹風頭，在該吹風頭朝向輸送輥道上表面的一側(cè)設(shè)有許多按一定規(guī)則排布的風眼，各個吹風頭以等間距均勻排列于輸送輥道的上下表面；在所述的爐體內(nèi)部或外部裝有風機，該風機出風口所吹出的風通過主管道分配到各吹風頭，該風機的進風口與所述的爐體內(nèi)部連通，形成循環(huán)風路；在該風機的出風口管道內(nèi)或循環(huán)風路內(nèi)集中安裝有所述的加熱器，風機將經(jīng)過加熱器加熱的熱氣流強制壓入吹風頭，并通過風眼均勻地吹到輸送輥道上的玻璃上下表面。
將爐膛內(nèi)的熱源集中在幾個加熱器之中，由布置在爐膛內(nèi)的熱循環(huán)風機將通過加熱器的熱氣流源源不斷地吹向玻璃上下表面，從而實現(xiàn)對玻璃的加熱。加熱元件集中在幾個體積相對較小的加熱器之中，加熱器布置在離玻璃表面相對較遠的位置，吹風管采用導(dǎo)熱系數(shù)很低的材料(例如陶瓷)制成，因而加熱元件及吹風管對于玻璃的輻射傳熱作用非常微弱。
本發(fā)明的有益效果是依靠吹向玻璃表面的熱氣流實限對玻璃的加熱。具有加熱均勻，加熱時間短，大大減小了加熱過程對玻璃表面的損傷，控溫容易，爐內(nèi)裝置結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。
本發(fā)明主要用于加熱玻璃，亦可用于加熱其它平板材料。下面以加熱玻璃為例，結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。


圖1是本發(fā)明加熱裝置的橫截面(即剖切面與被加熱件移動方向垂直)剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為加熱爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖(圖2與圖1相同，只是標記不同)；圖3是圖1的A-A剖視圖；圖4是本發(fā)明裝置的熱風循環(huán)示意圖(圖1的局部)；圖5是玻璃加熱原理示意圖。
附圖標記說明爐體B、主風管1、加熱器2、風機3、風機進風口31、風機動力裝置固定架4、加熱爐機架5、保溫材料護板6、保溫材料層7、側(cè)壁縱梁8、吹風頭9、平板玻璃10、輸送輥道11、側(cè)部拉桿12、上下部拉桿13、加熱元件14、蝸殼固定桿件15、葉輪16、動力裝置(電機)17、主軸18、蝸殼19、主風管進風口20、機架橫梁21、風眼22；圖1、圖4和圖5中的小箭頭表示爐膛內(nèi)熱風的流動方向。
具體實施例方式
參見圖1～圖5，本發(fā)明的加熱方法是將欲加熱的平板玻璃10用輸送輥道11承載穿入一爐體B，并使該平板玻璃在爐體內(nèi)緩慢單向或往復(fù)移動若干次；用風機3將熱風均勻地吹向所述的平板玻璃10的兩側(cè)，直至平板玻璃10升溫至預(yù)定值后，將其從所述的爐體B內(nèi)送出；熱風在所述的風機3的作用下在爐體內(nèi)形成內(nèi)部循環(huán)；所述的輸送輥道11可以保證加熱過程中，被加熱的平板玻璃10始終處于運動狀態(tài)。玻璃10可以從另一端輸出(也可從進入口輸出)。
所述的爐體B由外壁、內(nèi)壁表面的保溫材料保護板6以及夾在該外壁與內(nèi)壁保護板之間的保溫材料層7構(gòu)成。所述的內(nèi)壁表面的保護板是一層在高溫氣流沖刷下抗氧化、不脫落的保溫材料護板，例如耐熱鋼板。
本發(fā)明裝置中主要包括耐高溫風機3、加熱器2、主風管1、吹風頭9、輸送輥道11、加熱爐機架5、保溫材料7、保溫材料護板6等。當平板玻璃10在輥道的輸送下進入爐體B的爐膛后，耐高溫風機3將經(jīng)過加熱的熱空氣連續(xù)不斷地吹向平板玻璃10的上下表面，直至該平板玻璃達到所需要的溫度后，將其輸送出爐。
整個加熱過程中，平板材料一直處于運動狀態(tài)之中(單向或往復(fù)運動)。
本發(fā)明的加熱方法和裝置中玻璃10的吸熱是通過兩種熱傳遞方式實現(xiàn)的一種是玻璃的支撐輥道11對玻璃下表面的接觸傳熱，即熱傳導(dǎo)，這種熱傳遞方式在玻璃進爐后很短時間內(nèi)便已完成，之后支撐輥道11的溫度急劇下降，熱傳導(dǎo)作用逐漸減弱，直至完全消失。玻璃10通過熱傳導(dǎo)方式所吸取的熱量占總熱量的比例很小。另一種是具有一定風壓的熱氣流噴射到玻璃上下表面所產(chǎn)生的對流加熱，這種加熱方式貫穿于從玻璃進爐到加熱完畢后的全過程之中，是玻璃加熱過程中的主要傳熱方式。
由于加熱元件集中在幾個體積相對很小的加熱器2之中，加熱器2布置在離玻璃表面相對較遠的位置，因而加熱元件對于玻璃的輻射傳熱作用非常微弱。
耐高溫風機3是一種離心式風機，其中葉輪16、蝸殼19、主軸18、蝸殼固定桿件15均暴露在爐膛之內(nèi)，主軸18穿過鋪設(shè)在爐膛內(nèi)部的保溫材料7與布置在爐膛外部的動力裝置(電機)17相聯(lián)，主軸18與保溫材料7孔之間的間隙很小，因此通過主軸與其周圍的間隙向外散失的熱量很小。蝸殼19則是通過幾根固定桿件15與外部相聯(lián)并固定，通過這些固定桿件15向外部的熱量散失也很小。因此，耐高溫風機3的安裝并不影響加熱爐的保溫性能。
風機3的動力裝置(電機)17固定在一個獨立的固定架4上，這個固定架跨過爐體頂部或底部固定在爐體的側(cè)壁縱架8上，而風機的蝸殼19則是通過固定桿件15固定在頂部或底部，這樣避免了蝸殼19與動力裝置17及主軸18的直接關(guān)聯(lián)，使得風機3在運行過程中所產(chǎn)生的振動不能直接傳遞到蝸殼19及內(nèi)部風路管道上，進而有效地抑制了由于振動所引起的內(nèi)部掉渣現(xiàn)象。
風機的動力裝置17采用自動控制器(例如電機變頻器)對其轉(zhuǎn)速進行控制，這樣可以方便地控制爐膛內(nèi)各個區(qū)域的溫度，有效地滿足不同品種玻璃或其它平板材料的加熱要求。
風機3的進風口31與爐膛空間相聯(lián)，在對玻璃10進行加熱的時候，風機3會吸入爐膛內(nèi)的低溫空氣，再對這些低溫空氣進行增壓后輸送至加熱器2及后續(xù)的管路之中。
耐高溫風機3暴露在爐膛內(nèi)的各組成件均采用抗變形、抗氧化脫落的材料(例如高溫合金)制成，因而有效的解決了風機3本身產(chǎn)生振動及氧化掉渣的問題。
上述風機3的固定方式及其結(jié)構(gòu)性能特點只是眾多形式中的一種，實際設(shè)計當中還可以采用許多不同的方式來實現(xiàn)，例如風機不是放置在頂部和底部，而放置在側(cè)部；或者直接放置在爐膛外部；風機不采用離心風機而采用軸流風機，風機的動力裝置與風機蝸殼直接聯(lián)成一體，而將殼體與管路之間采用軟聯(lián)接或彈性聯(lián)接，均可消除或減弱內(nèi)部管路的振動現(xiàn)象。但不管采用上述何種方式的風機，只要是為了實現(xiàn)平板材料的純對流加熱或以對流為主的加熱均屬于本發(fā)明技術(shù)的特征之列。
本發(fā)明裝置中的熱源是由一組體積相對較小的加熱器2組成，每個加熱器均安裝在所對應(yīng)的耐高溫風機的出口管路之中，通過風機增壓的低溫氣流在流經(jīng)加熱器2的時候，會吸收加熱器所產(chǎn)生的熱量而變成高溫氣流，這種增壓的高溫氣流進而通過后續(xù)的管路噴向玻璃板，從而對其加熱。
加熱器2由許多加熱元件14組成，每個加熱元件14的幾何軸線與風機3出口的氣流方向垂直，每個加熱元件14之間在氣體的流動方向呈相鄰錯位排列，這樣可以保證氣流在通過加熱器2的時候，能夠流經(jīng)每一個加熱元件，而每一個加熱元件均能以盡可能大的面積與氣流相接觸。
加熱器2的外殼前端與風機3的出口相聯(lián)，后端與主風管1相聯(lián)。
加熱器2的結(jié)構(gòu)形式還可以采用其它的方式實現(xiàn)，例如布置在風機3的進風口風道中或布置在爐膛外部。而只要是集中加熱，采用通過該加熱器的熱空氣對平板材料特別是玻璃板進行加熱，均屬本裝置的技術(shù)特征之列。
如圖1所示，主管道1布置在爐膛兩側(cè)，其進風口與加熱器相聯(lián)，出風口與各吹風頭9相聯(lián)，通過加熱器2的熱氣流通過主管道1分配到各吹風頭9。為了保證分配到各個吹風頭9的氣體流量的均勻性，主管道1的容積應(yīng)設(shè)計的足夠大，從理論上來說，主管道1的容積越大越好，但由于實際結(jié)構(gòu)所限，只要取一個合適的值即可滿足生產(chǎn)要求。
實際設(shè)計中主風管1也可以設(shè)置在爐膛內(nèi)的其它位置(例如爐膛中部)，甚至可以設(shè)置在爐膛外部，均可實現(xiàn)上述功能，因而也包含在本裝置的技術(shù)特征之中。
如圖3所示，吹風頭9布置在玻璃10的上下表面附近，中間布置有輸送玻璃用的輥道11。在爐膛的長度方向，各個吹風頭以等間距均勻排列于玻璃10的上下表面；在爐膛的寬度方向，各個吹風頭9均呈橫向于玻璃行進方向排列于玻璃10的上下表面。各個吹風頭9配有許多按一定規(guī)則排布的風眼22(參照圖5)，實際生產(chǎn)過程中，熱氣流通過這些風眼22噴射到玻璃的上下表面，由于玻璃10是在運動狀態(tài)下被熱氣流加熱，因而玻璃10表面上各個點都會均勻吸熱。
實際設(shè)計當中吹風頭9的排布也可以采用其它方式來實現(xiàn)，例如可以沿著平行于玻璃10的行進方向排列，或者沿著既不垂直于玻璃10行進方向也不平行于玻璃10行進方向的傾斜方向排布，均屬該裝置的技術(shù)特征之列。
輸送輥道11在其傳動機構(gòu)及驅(qū)動裝置(未圖示)的驅(qū)動下按預(yù)先設(shè)定的速度單向旋轉(zhuǎn)或變換旋向運轉(zhuǎn)，承載于其上的玻璃10可以實現(xiàn)單向運行或往復(fù)運行。
上述布置在爐膛內(nèi)的各組成件均采用抗氧化、不脫落材料制成，因此有效地避免了爐膛內(nèi)部掉渣現(xiàn)象。爐膛內(nèi)腔表面的保溫材料護板6可以選用抗氣流沖刷、不脫落掉渣的優(yōu)質(zhì)保溫材料，也可以選用抗高溫氧化的金屬材料貼附在內(nèi)膛表面。
本發(fā)明的加熱原理可以簡單地描述如下耐高溫風機將通過加熱器的熱空氣輸送至主風管，再由主風管分配到各個吹風頭，通過吹風頭上的小風眼噴射到玻璃表面上，由于各個小風眼吹出的空氣溫度基本相同，流量大小相近，玻璃又處于連續(xù)不斷的運動中，因而實現(xiàn)了對玻璃的均勻加熱，參照圖4、圖5。
本發(fā)明還具有以下特點1、這種方法可以有效地滿足平板玻璃材料的后續(xù)熱處理工藝要求。
2、本發(fā)明的加熱裝置可以有效地滿足平板玻璃彎曲鋼化工藝過程中的加熱要求，可以實現(xiàn)在同等加熱元件溫度和同等玻璃出爐溫度下比以往更短的加熱時間。加熱時間的縮短不僅僅提高了鋼化玻璃的生產(chǎn)效率，更主要的是減輕了玻璃表面損傷程度，提高了玻璃表面光學質(zhì)量。
3、本發(fā)明的加熱裝置可以以較低的加熱器溫度對玻璃進行加熱，因而降低了玻璃表面損傷程度，提高了玻璃表面光學性能。
4、本發(fā)明的加熱裝置結(jié)構(gòu)較為簡單，爐膛內(nèi)的溫度控制只需要對幾個加熱器的溫度及幾臺風機的轉(zhuǎn)速進行控制即可，因而溫度控制簡單，精確控制溫度易于實現(xiàn)。
5、本發(fā)明的加熱裝置可以簡單有效地實現(xiàn)低輻射鍍膜玻璃的均勻加熱，消除傳統(tǒng)加熱爐容易產(chǎn)生的白霧、翹曲、波浪等缺陷。
6、本發(fā)明的加熱裝置可實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化控制，以低成本生產(chǎn)鋼化玻璃。
權(quán)利要求
1.一種平板材料的加熱方法，其特征在于將欲加熱的平板材料用輸送輥道承載穿入一爐體，并使該平板材料在爐體內(nèi)緩慢單向移動，或往復(fù)移動若干次；用風機將熱風均勻地吹向所述的平板材料的上下表面，直至平板材料升溫至預(yù)定值后，將其從所述的爐體內(nèi)送出；所述的熱風在風機的作用下形成循環(huán)；所述的輸送輥道可以保證加熱過程中，被加熱的平板材料始終處于運動狀態(tài)；在整個加熱過程中，平板材料完全依靠強制對流方式或主要依靠強制對流方式被加熱。
2.一種權(quán)利要求1所述的平板材料的加熱方法所使用的加熱裝置，包括爐體、輸送輥道和加熱器，多根輸送輥道水平轉(zhuǎn)動安裝在爐體內(nèi)并貫穿于爐體兩側(cè)，加熱器設(shè)在爐體內(nèi)，輸送輥道配備有驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置能夠帶動輸送輥道轉(zhuǎn)動，輸送輥道的上面用于放置玻璃，并帶動玻璃單向或往復(fù)運動，其特征在于在所述的輸送輥道的上下方的鄰近處分別裝有覆蓋于整個輸送輥道水平面的吹風頭，在該吹風頭朝向輸送輥道上表面的一側(cè)設(shè)有許多按一定規(guī)則排布的風眼，各個吹風頭以等間距均勻排列于輸送輥道的上下表面；在所述的爐體內(nèi)部或外部裝有風機，該風機出風口所吹出的風通過主管道分配到各吹風頭，該風機的進風口與所述的爐體內(nèi)部連通，形成循環(huán)風路；在該風機的出風口管道內(nèi)或循環(huán)風路內(nèi)集中安裝有所述的加熱器，風機將經(jīng)過加熱器加熱的熱氣流強制壓入吹風頭，并通過風眼均勻地吹到輸送輥道上的玻璃上下表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱裝置，其特征在于所述的爐體由外壁、內(nèi)壁表面的保護板以及夾在該外壁與內(nèi)壁保護板之間的保溫材料層構(gòu)成；所述的內(nèi)壁表面的保護板是一層在高溫氣流沖刷下抗氧化、不脫落的保溫材料護板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱裝置，其特征在于所述的風機采用耐高溫的離心式風機(3)，由葉輪(16)、蝸殼(19)、動力裝置(17)、和主軸(18)構(gòu)成，蝸殼通過固定桿件(15)與所述的爐體固定，主軸穿過爐體與布置在爐體外部的動力裝置(17)相聯(lián)；所述的動力裝置為電機，固定在一個獨立的固定架(4)上，該固定架跨過爐體頂部或底部固定在爐體的側(cè)壁縱梁(8)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱裝置，其特征在于所述的風機也可采用為軸流風機。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱裝置，其特征在于所述的加熱器是由一組按一定規(guī)則排列的加熱元件組成，每一個加熱元件的幾何軸線均與氣流方向垂直，前后相鄰的加熱元件錯位排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的加熱裝置，其特征在于所述的爐體內(nèi)的溫度控制通過控制所述的加熱器的溫度及各個風機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱裝置，其特征在于所述的風機的動力裝置與風機蝸殼分體安裝固定或風機殼體與管路采用軟連接或彈性連接，使得耐高溫風機高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的振動不能直接傳遞到爐膛內(nèi)部的管路之中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種平板材料(例如玻璃板)的加熱方法和裝置，以實現(xiàn)平板材料后續(xù)熱處理工藝過程中(例如玻璃的成形、鋼化)所必需的重要環(huán)節(jié)—平板材料的均勻加熱。本發(fā)明裝置中主要包括耐高溫風機、加熱器、主風管、吹風管、輸送輥道、加熱爐機架、保溫材料、保溫材料護板等。當平板材料在輥道的輸送下進入加熱爐爐膛后，耐高溫風機將經(jīng)過加熱的熱空氣連續(xù)不斷地吹向平板材料的上下表面，直至該平板材料達到所需要的溫度后，將其輸送出爐。整個加熱過程中，平板材料一直處于單向或往復(fù)運動。本發(fā)明具有加熱均勻，加熱時間短，大大減小了加熱過程對玻璃表面的損傷，控溫容易，加熱裝置結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。
文檔編號F27B9/06GK101046353SQ200610066870
公開日2007年10月3日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者高學明 申請人:上海北玻玻璃技術(shù)工業(yè)有限公司