CN113891863A - 用于对玻璃片材施加热预应力的鼓吹箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对玻璃片材施加热预应力的鼓吹箱(1)，所述鼓吹箱包括：‑具有开口的空腔(2)，所述开口被固定装置(3)围绕，用于将所述空腔(2)联接到气体输送管路(12)上；‑联接到所述空腔(2)上的通过通道壁限界的多个通道(4)，所述通道分别与所述空腔(2)对置地以喷嘴条(5)封闭；‑在相邻的通道(4)之间的各一个连接接片，所述连接接片具有面向所述空腔(2)且相对于所述空腔(2)暴露的连接面(6)，其中，连接接片与邻接的通道壁机械连接，其中，所述连接面(6)中的至少一些连接面设计为凸形。

Description

用于对玻璃片材施加热预应力的鼓吹箱

技术领域

本发明涉及一种用于对玻璃片材施加热预应力的鼓吹箱和包含该鼓吹箱的设备，以及一种借助该设备实施的施加预应力方法。

背景技术

玻璃片材的热硬化是早就已知的。热硬化通常也称为施加热预应力或钢化。仅示例性地参考从1930年代至1950年代的专利文件GB505188A、DE710690A、DE808880B、DE1056333A。在此，加热的玻璃片材被加载以空气流，这导致玻璃片材迅速冷却(激冷)。由此在玻璃片材中构造特征的应力分布(或应力轮廓，即Spannungsprofil)，其中，压应力在玻璃片材的表面上占主导，而拉应力在玻璃片材的芯中占主导。这以两种方式对玻璃片材的机械特性具有影响。首先，提高了片材的破裂稳定性，并且该片材可以比未经硬化的片材承受更高的负载。其次，在穿透中央拉应力区之后的玻璃破裂(例如通过由于尖锐石头导致的损坏或通过用尖锐的应急锤故意破坏)不以具有锋利棱边的大碎片的形状发生，而是以小而钝的断片的形状发生，由此显著降低了受伤危险。

由于上面所描述的特性，被施加热预应力的玻璃片材作为所谓的单层安全玻璃(或钢化安全玻璃，即Einscheibensicherheitsglas)使用在车辆领域中，尤其用作后窗玻璃片材和侧窗玻璃片材。尤其在乘用车的情况下，片材通常是弯曲的。在此，弯曲和施加预应力组合地进行：片材通过加热被软化，成为所希望的弯曲形状，并且随后被加载以冷却的空气流，其中，出现预应力。在此，使用所谓的鼓吹箱(激冷箱quench box、激冷头quench head)，通过风扇向所述鼓吹箱输送空气流，并且所述鼓吹箱将空气流尽可能均匀地分配到片材表面上。

如用于对车辆片材施加预应力的预应力施加设备配备有鼓吹箱，在所述鼓吹箱中空气流被分配到不同通道中，这些通道分别以喷嘴条封闭。喷嘴条具有单行喷嘴，这些喷嘴指向玻璃片材并且所述喷嘴重新分配每个通道的空气流并且对玻璃片材加载以现在大面积分布的空气流。弯曲的玻璃片材通常在上鼓吹箱和下鼓吹箱之间移动，然后，这些鼓吹箱彼此靠近并且靠近片材表面来施加预应力。具有两个鼓吹箱的整个设备通常被称为预应力施加站。例如在DE 3612720 C2、DE 3924402 C1、DE 3612720 A1和US9611166B2 A1中公开了这种具有喷嘴条的鼓吹箱。

DE 3924402 C1公开了一种用于借助下部的和上部的鼓吹箱对玻璃片材施加热预应力的设备。在下部的鼓吹箱的各通道(喷嘴接片)之间布置有U形的板材沟槽，经由所述板材沟槽可以将可能的玻璃碎片段简单地移去。板材沟槽装配在平坦的条上，所述条又相对于鼓吹箱的空腔是暴露的并且所述条相对于空气流遮蔽板材沟槽。

FR 2024397 A1公开了另一种用于对玻璃片材施加热预应力的设备。在上部的鼓吹箱的相邻的通道之间的连接区段弯曲地构造并且本身分别装配在连接接片上，该连接接片的相对置的平坦表面相对于鼓吹箱的空腔是暴露的并且将所述连接区段相对于空气流遮蔽。

US 3294519 A1公开另一种用于对玻璃片材施加热预应力的设备。相应相邻的通道的面向彼此的通道壁和位于其之间的连接区段通过板材的相应弯曲而一件式地构造。由此，由制造决定地得到弯曲的连接区段，该连接区段相对于鼓吹箱的空腔是暴露的。

始终存在提高鼓吹箱效率的需求。更高的效率例如能够实现，以相同的空气流强度实现更高的玻璃片材冷却速率。由此可以考虑到汽车工业的当前趋势，在其中使用越来越薄的玻璃片材或者为了提高光学质量而要求在越来越低的温度下进行玻璃弯曲。两者均导致玻璃片材必须更强地被激冷，以便在片材表面和片材芯之间产生必要的温差。另一方面，更高的效率使得能够以更弱的空气流产生相同的施加预应力效果。由此能够在施加预应力时节约能量，这不但在成本方面而且在环境和气候保护方面都是有利的。

为了提高施加预应力效率，尤其需要降低鼓吹箱的流动阻力系数(所谓的c_w值)。如果鼓吹箱针对空气流对抗以较小阻力，则出现较小的压力损失，并且最终作用到玻璃片材上的空气流具有较高压力。根据著名的伯努利定律，压力与流速的平方成比例。因为最高流速出现在鼓吹箱的喷嘴内，在那里空气流最大程度地被压缩，所以理所当然的是，喷嘴的设计对可达到的压力产生显著影响。合乎逻辑地，迄今为止为了改善施加预应力效率的努力尤其集中在对喷嘴几何形状的优化上。如此，例如DE 3612720 A1和WO2018015108A1公开了如下喷嘴，所述喷嘴在其气体进入开口处具有逐渐变细的区段，以便优化喷嘴中的流动。

发明内容

本发明所基于的任务是，提供一种开头所提及类型的鼓吹箱，该鼓吹箱具有改善的效率并且尤其针对空气流对抗以较小的流动阻力。

根据本发明，该任务通过根据独立权利要求1的鼓吹箱来解决。优选的设计方案由从属权利要求得出。

用于对玻璃片材施加热预应力的鼓吹箱至少包括：

-具有开口的空腔，该开口被固定装置围绕，用于将空腔联接到气体输送管路上，

-联接到空腔上的多个通道，这些通道分别与空腔对置地以喷嘴条封闭，

-在相邻通道之间的各一个连接接片，该连接接片具有面向空腔的连接面。

根据本发明，所述连接面中的至少一些连接面设计为凸形。因此，根据本发明提出的解决方案不像以前的方案那样涉及喷嘴的几何形状，而是涉及空腔在通道入口处的几何设计方案。在传统的鼓吹箱中，连接面构造为平坦的面，空气流基本上垂直地作用到所述面上。发明人已经确定，连接面的凸形构造导致效率的明显提高。这是本发明的巨大优点。对于本领域技术人员而言，该效果是令人惊讶的，因为到目前为止，本领域技术人员基于伯努利定律认为，基本上仅能够通过优化喷嘴来提高空气流的压力，因为在这里出现至此(或称为迄今为止，即bei Weitem)最高的流速。根据发明人的推测，由于传统的平坦连接面可能在通道入口处产生空气涡流，该空气涡流一定程度上引起局部负压(或低压，即Unterdruck)，该局部负压抵抗通道中的气流并且由此减小了有效的出口压力。通过根据本发明的凸形连接面可以避免该效应。

预应力施加站通常是具有两个彼此对置的气体输送管路的设备，所述设备可以配备有可更换的鼓吹箱。鼓吹箱用于加载玻璃片材的表面，以用于施加热预应力。鼓吹箱尤其用于将来自气体输送管路的空气流尽可能均匀地分布到玻璃片材的表面上。

鼓吹箱是一种具有内部空腔的设备，该内部空腔具有大面积的开口。该空腔朝一个方向尤其全面地打开。空腔的开口被固定装置围绕，该固定装置适合并且设置为用于将鼓吹箱联接到气体输送管路上。固定装置通常构造为法兰状，即构造为总体上布置在一个平面内的平坦区段，尤其构造为环绕的法兰。气体输送管路通常具有同样全面地打开的联接箱，该联接箱的开口被配合的固定装置围绕。为了将鼓吹箱联接到气体输送管路上，气体输送管路的固定装置和鼓吹箱的法兰相互连接。气体输送管路的固定装置同样可以构造为法兰并且例如可以通过螺钉、夹子或可翻转的锁定装置与鼓吹箱的法兰连接。气体输送管路的固定装置也可以构造为盒状的插入装置(或推入装置，即Einschub)，鼓吹箱的法兰被插入到该插入装置中。然而，也可以考虑其它固定装置。如果将鼓吹箱联接到气体输送管路上，则来自气体输送管路的空气流可以通过开口被引导或流入到空腔中。遮盖装置联接到固定装置处，该遮盖装置与空腔的开口邻接地围绕该空腔。遮盖装置通常由例如由钢或铝制成的板或板材构造。

除鼓吹箱联接到其上的打开的联接箱外，气体输送管路包括管道系统，空气流通过所述管道系统被供应给该箱。管道系统通常配备有一个或多个(尤其串联的)、产生气流的风扇。优选地，管道系统例如能够借助滑动件或活门被封闭，使得可以在不关闭风扇本身的情况下中断到内部空腔中的气流。

根据本发明的鼓吹箱具有多个通道，这些通道通常与用于气体输送管路的开口对置地联接到空腔处。在运行中，气流被分配到通道中。因此在鼓吹箱内存在从空腔到多个通道中的过渡部，以便将来自空腔的气流分配到通道中。通道也可以称为喷嘴接片、喷嘴翅片或喷嘴肋。通道通常具有细长的(或称为长形的，即länglich)、基本上矩形的横截面，其中，较长的维度(宽度)基本上相应于空腔的宽度。较短的维度(厚度)通常处于0.5cm至7cm的范围内、尤其处于0.5cm至1.5cm的范围内。相邻通道间的间距、即通道之间的中间空间的伸展通常同样处于0.5cm至7cm的范围内、尤其处于0.8cm至1.5cm的范围内。通常，通道彼此平行地布置。通道的数量通常为10至50。通道通过通道壁构造并且由通道壁限界，所述通道壁通常构造为板材或板。

空腔优选构造为楔形或具有楔形区域，在其处联接所述通道。与通道邻接的空腔边界在此可以被描述为相交成锐角的两个侧部面。通道通常垂直于所述侧部面的连接线延伸。因此，通道的长度不是恒定的，而是从中心向侧部增大，使得通道的联接到空腔处的进入开口是楔形的，而排出开口展开成一个光滑的面。所有通道的排出开口通常构成共同的光滑面。如果使用弯曲的喷嘴条，如例如常见用于对弯曲的车辆片材施加预应力，则所述的光滑面优选是弯曲的。通过空腔的所描述的楔形设计和通道的所描述的布置，气流特别有效地被分配到所述通道中并且引起在整个作用面上的非常均匀的气流。

每个通道在其与空腔对置的端部上以喷嘴条封闭，该喷嘴条例如与通道的通道壁(尤其板材或板)拧紧或者被插入到固定轨中。喷嘴条具有多个贯穿引导部，这些贯穿引导部被称为喷嘴。通道的气流又通过喷嘴条的喷嘴分配。喷嘴条优选具有唯一一行喷嘴开口，这些喷嘴开口基本上沿着一直线布置。然而，具有多个喷嘴行或错开的喷嘴的喷嘴条也是已知的。喷嘴开口行优选在喷嘴条长度的至少80％上伸延。因此，气流从空腔出发首先被分配到通道中，并且从每个通道出发重新被分配到喷嘴中。通过这种鼓吹箱可以实现高的施加预应力效率，因此这种鼓吹箱尤其经常用于对车辆片材施加预应力。

因此，鼓吹箱将来自气体输送管路的管道系统的气流以相对较小的横截面通过通道和喷嘴分配到大的有效面积上。喷嘴开口是离散的气体流出部位，但所述气体流出部位大量存在并且均匀分布，使得表面的所有区域基本上同时且均匀地被冷却，使得片材设有均匀的预应力。

喷嘴是穿过整个喷嘴条伸延的孔或贯穿引导部。喷嘴经由通道与空腔连接或联接到空腔处，使得气体可以从空腔流动通过喷嘴，以便对玻璃片材的表面加载以气流。每个喷嘴具有进入开口(喷嘴入口)，气流通过该进入开口进入到喷嘴中；和对置的排出开口(喷嘴开口)，气流通过排出开口从喷嘴(和整个鼓吹箱)流出。喷嘴条的具有进入开口的表面面向鼓吹箱的空腔和通道，而具有喷嘴开口的表面背离鼓吹箱的空腔和通道，并且在按规定使用时面向玻璃片材。通过喷嘴开口按规定对玻璃片材的表面加载以空气流。喷嘴可以有利地具有联接到进入开口并且朝排出开口的方向逐渐变细的区段，以便如例如在DE 3612720A1中所示的那样将空气有效地并且在流体技术上有利地引导到对应的喷嘴中。由此进一步改善根据本发明的鼓吹箱的流动效率。

为了对如尤其出现在车辆领域中那样的弯曲玻璃片材施加预应力，使用喷嘴条，所述喷嘴条在其轮廓方面匹配玻璃片材，以便在整个片材表面上确保玻璃片材和喷嘴之间基本上相同的小间距。喷嘴条以及通道的联接到喷嘴条上的流出开口在此是弯曲的。在预应力施加站内使用两个具有互补的弯曲喷嘴条的鼓吹箱。带有一个鼓吹箱的流出开口的表面凸形地弯曲并且指向玻璃片材的凹形表面，带有另一鼓吹箱的流出开口的表面凹形地弯曲并且指向玻璃片材的凸形表面。

喷嘴条优选由铝或钢制成。这些材料易于加工并且在长期使用中引起有利的稳定性。然而，喷嘴条也可以由塑料制成，该塑料优选直至约250℃的温度是稳定的。塑料必须具有对于使用目的所需的温度稳定性，流走的气体具有超过200℃的温度。合适的塑料例如是乙烯-丙烯共聚物(EPM)、聚酰亚胺或聚四氟乙烯(PTFE)。

喷嘴开口优选具有4mm至15mm、特别优选为5mm至10mm、非常特别优选为6mm至8mm，例如为6mm或8mm的直径。相邻喷嘴开口间的间距优选为10mm至50mm、特别优选为20mm至40mm，例如为30mm。由此实现良好的施加预应力结果。在此，间距指的是喷嘴开口的各个中心点之间的间距。

喷嘴条的长度和宽度取决于鼓吹箱的设计。对于喷嘴条长度的典型值(沿着喷嘴行的伸延方向测量)为70cm至150cm，并且对于宽度/深度的典型值(垂直于喷嘴开口平面内的长度测量)为8mm至15mm、优选是10mm至12mm。

在彼此相邻的通道之间分别布置有连接接片。因此，通道通过连接接片彼此分开。连接接片可以构造为板材或板或者也可以构造为实心或空心体。连接接片的面向空腔的表面在本发明的意义上被称为连接面。该连接面从一个通道的进入开口延伸到相邻通道的进入开口。因此，两个相邻通道之间的区域通过连接面完全跨接。

在这种类型的鼓吹箱中，通道壁通常不与连接接片一件式地构造。取而代之，每个通道壁和每个连接接片构造为单独的元件，其中，每个连接接片与邻接的通道壁机械连接，尤其是通过制造技术的接合方法，例如通过熔焊、钎焊、咬口连接(或铆焊，即Durchsetzfügen)、螺纹连接、铆接、钉合(或点焊，即Heften)或粘接。因此，在相邻的通道之间分别布置有一个连接接片，其中，每个通道的通道壁分别与连接接片邻接。这两个通道壁和连接接片不是一件式地构造，而是分别作为单独的元件(构件)提供，其中，这两个通道壁与连接接片机械连接。结构上的机械的连接尤其是牢固的或刚性的、即不可运动的连接。通过多件式的构造实现更大的设计灵活性。由于通道的排出开口尤其是在对弯曲的车辆片材施加预应力时展成与玻璃片材的弯曲相适配的弯曲面，因此所有通道的长度通常是不同的并且单个的通道的长度不一定是恒定的。通过折叠一件式的板材来制造这种鼓吹箱在制造技术上是非常耗费的。

根据本发明，连接面构造为凸形。因此，连接面不构造为基本上垂直于通道的伸延方向延伸的平坦面，如在传统的鼓吹箱中是这种情况。取而代之，连接面具有伸入到空腔中的凸形形状。这指的是，连接面具有中间区段，该中间区段比与通道相邻的边缘区段更进一步伸延到空腔中。

凸形连接面大部分相对于空腔暴露，使得气流直接作用到连接面上。在此，“大部分”表示：即使连接面相对于气流的较小的区域被遮蔽，对预应力施加效率的有利效果也仍产生。“大部分”尤其是意味着，凸形连接面在其长度的至少50%上相对于空腔和气流是暴露的，优选在其长度的至少75%上、特别优选在其长度的至少90%上，完全特别优选在其整个长度(其长度的100%)上相对于空腔和气流是暴露的。连接面的暴露的区段尤其是在其整个宽度上相对于空腔是暴露的。优选地，连接面的整个表面的至少50%、特别优选至少75%、完全特别优选至少90%并且尤其是100%相对于空腔是暴露的。连接接片的长度理解为沿着通道伸延的维度。连接接片的宽度理解为在邻接的通道之间垂直于所述通道伸延的维度。连接接片的长度通常基本上相应于邻接的通道的通道宽度。连接接片的宽度通常相应于邻接的通道的间距。

通道的维度在本发明的意义下如下使用。沿着在通道的(与连接接片邻接的)进入开口与(被喷嘴条封闭的)排出开口之间的所设置的气体流动方向的维度被称为长度(通道长度)。沿着连接接片伸延的垂直于气体流动方向的(通常较长的)维度被称为宽度(通道宽度)。垂直于连接接片和通道伸延的垂直于气体流动方向(通常较短的)维度被称为厚度(通道厚度)。厚度因此在通道的与相邻的连接接片连接的通道壁之间伸延，而宽度平行于通道壁和相邻的连接接片延伸。在该意义下，喷嘴条的长度维度沿着通道的宽度维度延伸，并且喷嘴条的宽度维度沿着通道的厚度维度延伸。

连接接片本身可以一件式地或多件式地构造。一件式的连接接片可以例如由板材构造，将该板材弯曲，由此产生凸形连接面。多件式的连接接片可以例如由传统的平坦的连接接片构造，将具有凸形连接面的元件安置、例如焊接、粘接或螺纹连接到该平坦的连接接片上。

特别有利的是，鼓吹箱的所有连接面都具有凸形形状。然后，最大程度地实现提高效率的效果，并且在通道间实现均匀的压力分布。然而，原则上也可以考虑，这些连接面的仅一个子组具有凸形形状，而其余的连接面例如以传统方式构造为平坦面。由此也可以提高总效率。于是，虽然可能是，不同通道中的流动压力不同，但这在个别情况下完全可以是希望的。因此根据本发明足够的是，所述连接面中的至少一些、即整个连接面中的至少一个子组、子集或部分集构造为凸形。优选地，所述连接面中的多数(大部分)(即超过连接面的50％)、特别优选连接面的至少80％、非常特别优选所有连接面构造为凸形。

连接面的凸形形状的特点尤其在于，其具有顶点垂线，该顶点垂线理解为最大程度地伸入到空腔中的线。因此，顶点垂线相对于通道的进入开口的平面具有最大的(垂直)距离。在横截面中，顶点垂线作为顶点出现，该顶点相对于穿过连接面在相邻通道的进入开口处的边缘点的直线具有最大的(垂直)距离。顶点垂线优选是平行于通道的相邻的侧棱边延伸的直线(在几何意义上的直线段)。

顶点垂线最大程度地伸入到空腔中，并且连接面从顶点垂线出发朝相邻通道的方向下倾(或称为下降，就abfällt)。因此，连接面具有两个侧面，这两个侧面布置在顶点垂线两侧并且从顶点垂线出发朝相邻通道的方向下倾。这指的是，侧面的相对于通道进入开口平面的(垂直)距离随着与顶点垂线的距离增大而变小。在横截面中观察，侧面到穿过连接面在相邻通道的进入开口处的边缘点的直线的(垂直)距离随着到顶点的距离增大而变小。因此，描述性表达“下倾”是指在顶点垂线向上指向时的布局。

在下倾的侧面的每个点处可以确定一个角度，该角度由气体在空腔中的流动方向和连接面在该点处的切平面(在横截面中观察：切线)围成。在此，为了确定角度可以考虑从该点沿离开顶点垂线指向的方向伸延的切线区段。所述角度在侧面的每个点处都大于90°。因为空腔的气体进入开口通常与通道对置，所以空腔中的流动方向相应于通道中的流动方向。仅在顶点垂线上，空腔中的气体流动方向和连接面的切线之间的角度为90°。

在一个优选的设计方案中，凸形连接面对称地设计，使得顶点垂线在连接面的中心延伸并且所述顶点垂线的至两个相邻通道的距离相同。换句话说，凸形连接面具有对称横截面。

在一个优选的设计方案中，凸形连接面构造为凸形弯曲的。由此实现特别好的结果。然而，也可以考虑其它凸形形状：连接面例如可以具有三角形横截面或具有由一些平坦的子区段组成的其它横截面，只要该形状总体上是凸形的并且尤其具有顶点垂线。

对称的、凸形弯曲的连接面例如可以具有圆弧的、椭圆弧的、抛物线的或不同类型的卵形区段的横截面。圆弧或椭圆弧的中心角优选小于或等于180°，优选为90°至180°。如果圆弧或椭圆弧的中心角为180°，则得到半圆形或半椭圆形的横截面，这是特别优选的，因为完全避免了在通道进入开口处的棱边(在该处可构造气体涡流)。

如果提及连接面的横截面，则其在本发明的意义上始终是指截平面中的横截面，该截平面垂直于通道布置并且包含通道中的气体流动方向。

在一个特别有利的设计方案中，所有连接面具有相同形状。由此将气流特别均匀地分配到通道上。然而，原则上不必是这种情况，也可以存在不同设计的连接面。因此，前面所述的优选设计(凸形弯曲的连接面、对称的连接面、具体的横截面)分别涉及连接面中的一些、优选涉及连接面的大多数、特别优选涉及所有连接面。

优选地，凸形连接面优选这样地构造，使得所述凸形连接面不是蘑菇状地伸延到通道进入开口上方并且部分地覆盖这些进入开口。

在本发明的一个设计方案中，空腔具有比全部通道及其中间空间更大的尺寸。通道联接到空腔的侧部面处。全部通道进入开口和位于它们之间的连接接片限定了一个联接面。替代地，空腔可以具有一个区段，该区段具有比全部通道及其中间空间更大的尺寸，在该区段处联接有楔形区段，该楔形区段又通入到通道中。然后，楔形区域的面向方形区域的侧部面限定了联接面。空腔或空腔区域则具有比联接面更大的长度和/或宽度，使得存在鼓吹箱遮盖装置的至少一个边缘区域，该区域不布置在通道之间并且与气流方向围成大于0°的角度，即对抗气体流动。空腔或空腔区域的所述侧部面大于联接面，使得空腔或空腔区域的边缘区域被遮盖装置封闭，该遮盖装置具有面向空腔的表面，该表面直接与联接面相邻。边缘区域围绕联接面，即至少区段地围绕全部通道：该边缘区域可以环绕地围绕全部通道及其中间空间存在，或者也可以仅与全部通道的一部分相邻，例如沿着两个对置的侧棱边。换句话说，全部通道的边缘区域相邻地布置，使得联接面直接联接到边缘区域处。

边缘区域具有面向空腔的表面。在这种传统鼓吹箱中，所述边缘区域的表面构造为平坦面，该平坦面平坦地平行于平坦的连接面布置。这样的边缘区域也可能阻止气体有效地流入到通道中(可能通过涡流形成)。在本发明的一个有利的扩展方案中，边缘区域相反地构造为从鼓吹箱的侧棱边朝通道的方向下倾，使得空腔的深度沿气体流动方向从外向内，即从鼓吹箱的侧棱边出发直至通道变大。气体流动方向与在边缘区域处的切平面围成的角度在边缘区域的每个点处都大于0°且小于90°。所述表面例如可以构造为平坦的斜面或弯曲的下倾的面，优选构造为凹形弯曲的下倾的面。

此外，本发明包括用于对玻璃片材施加热预应力的设备，该设备包括根据本发明的第一鼓吹箱和根据本发明的第二鼓吹箱，该第一鼓吹箱通过其固定装置联接到第一气体输送管路上，该第二鼓吹箱通过其固定装置联接到第二气体输送管路上。第一鼓吹箱和第二鼓吹箱彼此对置地布置，使得它们各自的喷嘴条指向彼此。这些鼓吹箱彼此间隔开，使得可以在它们之间布置玻璃片材。通常，第一鼓吹箱(上鼓吹箱)的喷嘴基本上向下指向，而第二鼓吹箱(下鼓吹箱)的喷嘴基本上向上指向。然后，玻璃片材可以有利地在鼓吹箱之间水平安放地运动。喷嘴大致垂直于玻璃表面定向。

此外，所述设备包括用于使玻璃片材运动的器件，所述器件适用于使玻璃片材运动到两个鼓吹箱之间的中间空间中并且又从所述中间空间运动出。为此，例如可以使用轨道系统、辊子系统或输送带系统。在一个优选设计方案中，用于使玻璃片材运动的器件包括：框架模型(或称为框架形状，即Rahmenform)，玻璃片材在运送时支承在该框架模型上；以及用于使框架模型运动的运送系统，例如轨道系统、辊子系统或输送带系统。框架模型具有环绕的框架状靠置面，玻璃片材的侧棱边靠置在该靠置面上，而片材表面的主要部分不与靠置面直接接触。

根据本发明的鼓吹箱的上述实施方式以相同方式适用于根据本发明的设备。

鼓吹箱的喷嘴开口的相对布置优选匹配待施加预应力的片材的形状。在此，鼓吹箱的喷嘴开口展开一个凸形弯曲面，而对置的鼓吹箱的喷嘴开口展开一个凹形弯曲面。曲率的程度同样取决于片材形状。在施加预应力时，凸形鼓吹箱面向片材的凹形表面，而凹形鼓吹箱面向凸形表面。因此，可以将喷嘴开口更靠近玻璃表面定位，这提高了施加预应力效率。因为片材通常以向上指向的凹形表面被运送到预应力施加站，所以上鼓吹箱优选设计为凸形，而下鼓吹箱设计为凹形。

此外，所述设备优选包括用于改变第一鼓吹箱和第二鼓吹箱之间的距离的器件。由此，所述鼓吹箱可以朝向彼此和远离彼此运动。两个鼓吹箱优选同时朝向彼此或远离彼此运动。通过可运动的鼓吹箱可以提高施加预应力效率。在玻璃片材已经在所述鼓吹箱进一步间隔开的状态下移动到鼓吹箱之间之后，鼓吹箱相对彼此的距离和从而与玻璃片材的距离减小，由此可以在玻璃表面上产生较强的气流。接下来，该距离又增大，并且玻璃片材从鼓吹箱之间的中间空间运动出。

本发明也包括一种用于对玻璃片材施加热预应力的组件，所述组件包括根据本发明的设备和布置在两个鼓吹箱之间的玻璃片材。

此外，本发明包括一种用于对玻璃片材施加热预应力的方法，其中，

(a)具有两个主面和环绕的侧棱边的被加热的玻璃片材面式地布置在根据本发明的设备的第一鼓吹箱和第二鼓吹箱之间，使得每个主面面向一个鼓吹箱，

(b)借助两个鼓吹箱对玻璃片材的两个主面加载以气流，使得玻璃片材被冷却，其中，构造预应力，即在玻璃片材内的应力分布。

关于根据本发明的鼓吹箱和关于根据本发明的设备的上述实施方式以相同方式适用于根据本发明的方法。

玻璃片材优选在鼓吹箱之间的辊子、轨道或输送带上被运送。在一个有利的实施方式中，玻璃片材在此布置在具有框架状放置面的模型(框架模型)上。

如果玻璃片材定位在玻璃片材之间，则鼓吹箱优选靠近该玻璃片材。在施加预应力之后其优选又从该玻璃片材移走(在该玻璃片材从鼓吹箱之间的中间空间运动出之前)。

对片材表面加载以气流，其方式是：气流被引入到每个鼓吹箱的内部空腔中，在那里被分配并且被引导通过喷嘴开口均匀地分布到片材表面上。

用于冷却玻璃片材的气体优选是空气。空气可以为了提高施加预应力效率在施加预应力设备内主动地被冷却。然而，通常使用不通过主动措施专门调温的空气。

片材表面(主面)优选在1秒至10秒、特别优选3秒至5秒的时间段内被加载以气流。

在一个优选实施方式中，待施加预应力的玻璃片材如对于窗玻璃片材而言常见的那样由钠钙玻璃构成。然而，玻璃片材也可以包含其它玻璃种类如硼硅酸盐玻璃或石英玻璃或者由它们构成。玻璃片材的厚度通常为1mm至10mm、优选为2mm至5mm。

玻璃片材如对于车辆玻璃片材而言常见的那样优选三维地弯曲。三维弯曲专业常见地理解为沿着两个(相互正交的)空间方向的弯曲，即沿着玻璃片材的高度维度的弯曲和沿着玻璃片材的宽度维度的弯曲。弯曲的、被施加预应力的片材尤其在车辆领域中常见。因此，根据本发明的待施加预应力的玻璃片材优选设置为车辆的、特别优选是机动车的并且尤其是乘用车或载重车的窗玻璃片材。所述玻璃片材尤其设置为所谓的单层安全玻璃(ESG)。

在一个有利的实施方式中，根据本发明的方法直接联接(或跟随，即anschließt)到弯曲过程，在该弯曲过程中，在初始状态下平坦的玻璃片材被弯曲。在弯曲过程期间，玻璃片材被加热到所谓的转变点(transition point)以上，该转变点给定这样的温度，在该温度以上，玻璃片材的粘度允许塑性变形。在玻璃片材明显被冷却之前，施加预应力过程联接到弯曲过程。因此，不必为了施加预应力而再次特意加热玻璃片材。在施加预应力时，玻璃片材的初始温度位于转变点和所谓的软化点(softening point)之间，玻璃从该软化点起在其自重作用下变形。这是必要的，由此能够构造所希望的应力分布。在施加预应力时，玻璃片材的温度减小至转变点以下，其中，必须迅速超过转变点，以便实现激冷效果。

此外，本发明包括借助根据本发明的方法被施加预应力的玻璃片材的在用于陆上、空中或水上的交通的运输工具中的应用，所述玻璃片材优选作为轨道车辆或机动车中的窗玻璃片材，尤其是乘用车的后窗玻璃片材、侧窗玻璃片材或天窗玻璃片材。玻璃片材也可以用于家装，例如作为淋浴室门、冷冻柜门或冰箱门。

附图说明

在下面根据附图和实施例详细地阐述本发明。附图是示意图，并且不是按尺寸比例的。附图不以任何方式限制本发明。尤其，鼓吹箱的喷嘴和通道的数量没有按实际示出，而是仅用于阐明原理。其中：

图1示出通过这种类型的鼓吹箱的垂直于喷嘴条的横截面；

图2示出通过图1的这种类型的鼓吹箱的沿着喷嘴条的横截面；

图3示出图1的横截面，其中，鼓吹箱联接到气体输送管路上；

图4示出喷嘴条的透视视图；

图5示出根据图4的喷嘴条的横截面；

图6示出在传统的连接面的设计方案中的图1的局部Z的放大图；

图7示出在根据本发明的连接面的设计方案中的图1的局部Z的放大图；

图8示出图7的连接面的俯视图；

图9示出图7的横截面；

图10示出在另一根据本发明的连接面的设计方案中的图1的局部Z的放大图；

图11示出在另一根据本发明的连接面的设计方案中的图1的局部Z的放大图；

图12示出在另一根据本发明的连接面的设计方案中的图1的局部Z的放大图；

图13示出在本发明的一个扩展方案中的图1的横截面；和

图14示出在施加预应力过程期间根据本发明的设备的横截面。

具体实施方式

图1和图2示出通过这种类型的用于对玻璃片材施加热预应力的鼓吹箱1的两个横截面。鼓吹箱1具有内部空腔2。空腔2具有向上指向的大面积开口，该开口被固定装置3围绕。固定装置3以法兰形式构造，即构造为一种平坦的板，该板例如设有贯穿引导部。借助固定装置3可以将鼓吹箱1联接到气体输送管路上，经由该气体输送管路将空气流通过开口导入到空腔2中。固定装置3过渡到围绕空腔2的遮盖装置的侧壁中。固定装置3和遮盖装置可以构造为一件式或由多个板或板材组成。

空腔2与开口邻接地具有第一区域，该第一区域构造为基本上方形。在方形区域上与开口对置地联接有楔形区域。与用于输送管路的开口对置地在空腔2上、更确切地说在空腔2的楔形区域上联接有通道4。导入到空腔2中的空气流通过通道4分成一行分流。通道4以空心肋的形式构造，该空心肋在一个维度(宽度)上基本上与空腔2的楔形区域一样长并且在与该维度垂直的维度(厚度)上具有明显小的伸展，例如约11mm。具有其细长横截面的通道4彼此平行地布置。所示的通道4的数量不具有代表性，而仅用于阐明作用原理。在通道之间，空腔2被连接接片封闭，所述连接接片具有面向空腔2的连接面6。连接接片与邻接的通道壁(即相邻的通道的面向彼此的通道壁)不是一件式地构造，而是通过机械的接合方法连接(例如焊接或螺纹连接，这为了简单起见没有示出。

由于楔形区域，空腔2在鼓吹箱1的中心中的深度沿第一维度是最大的，而在向外的两个方向上减小。在与所述第一维度垂直的第二维度中，深度在给定第一维度的位置的情况下相应保持恒定。通道4沿着所述的第一维度联接到楔形空腔2上。因此，所述通道具有与空腔2的楔形形状互补的深度轮廓，其中，该深度在通道4的中心中是最小的并且向外增大，使得每个通道4的空气出口形成光滑、平坦或弯曲的面。图1和图2示出两个彼此成90°角的横截面。图1中的截面垂直于通道4延伸，使得能够在截面中看到各个通道4。空腔2的深度在截平面内是恒定的。在各通道之间的中间空间中可看到的虚线表示空腔2的楔形区域的下棱边。图2中的截面沿着通道4延伸。在这里可看到空腔2的楔形的深度轮廓，而仅一个单个通道4位于该截平面内，其深度轮廓同样可看到。

在每个通道4的排出开口上安装有喷嘴条5，该喷嘴条封闭通道4。喷嘴条5构造有一行喷嘴9。喷嘴9是穿过喷嘴条5的贯穿引导部，使得每个通道4的空气流重新被分成多个分流，这些分流分别通过喷嘴9被引导，并且然后离开鼓吹箱1，并且为了施加预应力可以指向玻璃片材。喷嘴条5相应于车辆领域中的玻璃片材形状弯曲。

在US 9611166 B2(图2)中以透视视图示出具有楔形空腔的类似鼓吹箱。在DE3612720 A1(图4)中以透视视图示出另一类似的鼓吹箱，然而没有空腔的楔形区域。

图3示出图1的鼓吹箱1，该鼓吹箱联接到气体输送管路12上。法兰状的固定区域3与气体输送管路12的兼容的法兰连接。气体输送管路12具有箱，通过未示出的管道系统向该箱输送空气流，空气流在图中通过灰色箭头表示。空气流例如通过两个未示出的串联的风扇产生。空气流从气体输送管路12流到空腔2中，并且然后首先通过通道4且然后通过喷嘴9扇形散开。

图4和图5各示出喷嘴条5的一个设计的细节，在这里出于简化原因代替弯曲地而笔直地示出喷嘴条。喷嘴条5由铝构成，铝可易于加工并且具有有利地较小的重量。喷嘴条例如具有11mm的宽度，其中，该维度调整成，使得封闭所属的鼓吹箱1的气体通道4。喷嘴条5构造带有一行喷嘴9。每个喷嘴9是喷嘴条5的两个对置的侧部面之间的贯穿引导部(孔)。喷嘴9设置为用于将气流从所属的鼓吹箱1引导出，其中，气流经由喷嘴入口10进入到喷嘴9中并且经由喷嘴开口11从喷嘴9流出。因此在安装位置中，喷嘴条9的具有喷嘴入口10的侧部面必须面向鼓吹箱1，而具有喷嘴开口11的侧部面背离鼓吹箱。

各个喷嘴9具有急剧加宽的喷嘴入口10，在所述喷嘴入口上联接有逐渐变细的区段。此后，喷嘴的直径保持恒定，例如为6mm，直至喷嘴开口11。

图6以放大图示出图1的局部Z。可看到具有连接面6的连接接片和邻接的通道4。根据现有技术，连接面6构造为平坦的、基本上水平的面。空气流以90°的角度作用到连接面6上。

图7在根据本发明的设计方案中示出相同的局部Z。连接面6构造为凸形，使得该连接面伸入到空腔2中。连接面具有顶点垂线6-S，该顶点垂线可看作横截面的最大值并且最大程度地伸入到空腔2中。通过顶点垂线6-S，连接面6被分为两个侧面6-F1、6-F2。从顶点垂线6-S出发，每个侧面6-F1、6-F2朝其面向的通道4的方向下倾。在所示的设计方案中，连接面6具有半圆形横截面。

图8示出图7的连接面6的俯视图。因为具有半圆形横截面的连接面6具有对称形状，所以顶点垂线6-S在相邻通道4之间居中地延伸。侧面6-F1、6-F2位于顶点垂线6-S和每个通道4之间。

图9示出与图7相同的设计并且阐明凸形连接面6的效果。空气流相应于空腔2中的流动方向S垂直指向下地作用到连接面6上。在连接面6的每个点上，空腔2中的流动方向S与连接面6在所述点上的切线T围成角度α。在此，考虑从顶点垂线6-S的所述点出发离开地指向的切线段。在侧面6-F1、6-F2的区域中，在每个点处的角度α均大于90°。仅沿着顶点垂线6-S，顶点垂线6-S为90°。相反，在根据图6的传统设计方案中，角度α在整个连接面6上为90°。根据本发明的连接面6的设计方案促使气流更有效地导入到通道4中。

图10示出凸形连接面6的根据本发明的另一设计方案，该连接面具有半椭圆形的横截面。

图11示出凸形连接面6的根据本发明的另一设计方案。连接面6在这里不构造为弯曲的(或拱弯的，即gekrümmt)，而是具有三角形或屋顶状(或伞状，即dachartigen)的横截面。

图12示出凸形连接面6的根据本发明的另一设计方案。与前面所实施的设计方案不同，连接面非对称地构造。因此，顶点垂线6-S在通道4之间不是居中地延伸，并且侧面6-F1、6-F2具有完全不同的宽度。

图13示出图1的根据本发明的鼓吹箱的一个扩展方案。通道4通过空腔2的楔形区段联接到其余的空腔2上。该其余的空腔具有比通道4和楔形区段更大的尺寸，使得存在空腔2的边缘区域7。该边缘区域7被遮盖装置封闭，该遮盖装置具有面向空腔2的表面，该表面直接与外部通道4相邻地布置。在传统的鼓吹箱中，该表面构造为平坦的并且在空腔2中相对于空气的流动方向成90°角地布置。根据本发明所示的扩展方案，该表面取而代之地从空腔2的侧棱边出发朝通道4的方向下倾，使得空气流更有效地被导入到通道中并且针对空气流对抗以较小的阻力。

图14示出用于对玻璃片材施加热预应力的根据本发明的设备的设计方案。该设备包括上方的第一鼓吹箱1.1和下方的第二鼓吹箱1.2，它们这样彼此对置地布置，使得喷嘴条5的喷嘴开口11指向彼此。每个鼓吹箱1.1、1.2联接到气体输送管路12上，通过该气体输送管路给所述鼓吹箱供给空气流。该设备还包括运送系统13，借助该运送系统可以在鼓吹箱1.1、1.2之间运送待施加预应力的玻璃片材I。在此，玻璃片材I水平地支承在框架模型14上，该框架模型具有框架状的靠置面，玻璃片材的环绕的边缘区域靠置在所述靠置面上。运送系统13例如由轨道或辊子系统组成，在其上可运动地支承框架模型14。玻璃片材I例如是由钠钙玻璃制成的玻璃片材，该玻璃片材设置为用于乘用车的后窗玻璃片材。玻璃片材I已经经历了弯曲过程，其中，玻璃片材在约650℃的温度下例如借助重力弯曲和/或挤压弯曲变成所设置的弯曲形状。运送系统13用于将还处于被加热状态下的玻璃片材I从弯曲设备运送至预应力施加设备。在那里，两个主面通过鼓吹箱1.1、1.2被加载以空气流，以便急剧地冷却这两个主面，并且因此产生拉应力和压应力的特征的分布。为此，当玻璃片材定位在中间空间中时，鼓吹箱1.1、1.2靠近玻璃片材I。在玻璃片材I激冷之后，又将鼓吹箱1.1、1.2从玻璃片材I移走。鼓吹箱1.1、1.2的运动例如借助有效率的(或称为功率强大的，即leistungsfähiger)伺服马达实现。然后，被施加热预应力的玻璃片材I适合作为所谓的单层安全玻璃，用于作为汽车后窗玻璃片材的使用。在施加预应力之后，片材又被运送系统13从鼓吹箱1.1、1.2之间的中间空间运送出，由此，预应力施加设备可供用于对下一个玻璃片材施加预应力。玻璃片材I的运送方向通过灰色箭头示出。

示例：

为了研究根据本发明的连接面6的效果，将在使用根据本发明的鼓吹箱和传统鼓吹箱时所需的风扇转速相互比较。根据本发明的鼓吹箱的连接面6(示例)根据图7设计。传统鼓吹箱(对比示例)的连接面6根据图6设计为平坦的面。各一个下鼓吹箱和上鼓吹箱分别固定在气体输送管路上，所述气体输送管路分别配备有风扇。然后，求取用于导致被施加预应力的玻璃片材的类似断裂结构(尤其是在点状作用之后的碎片大小)所需要的风扇速度。在此，断裂结构符合在ECE-R43标准中规定的、用于车辆片材的值。

确定了以下值：

可明显看到，通过根据本发明的连接面6能够实现所需的风扇速度的减小。这相当于约20％的效率提高。该效果对于本领域技术人员而言是出乎意料且令人惊讶的。基于伯努利定律(根据该定律，压力与流速的平方成比例)，本领域技术人员认为在流速最大处的喷嘴9的几何形状对可达到的压力产生决定性影响。不可预期的是，通过空腔2中的几何形状改变(在那里出现明显更低的流速)能够达到效率的如此显著的改善。

附图标记列表

(1)鼓吹箱

(1.1)第一/上鼓吹箱

(1.2)第二/下鼓吹箱

(2)鼓吹箱1、1.1、1.2的空腔

(3)固定装置

(4)鼓吹箱1、1.1、1.2的通道

(5)喷嘴条

(6)连接面

(6-S)连接面的顶点垂线

(6-F1)连接面的侧面

(6-F2)连接面的侧面

(S)空腔2中的流动方向

(T)到侧面6-F1、6-F2处的切线

(7)空腔2的遮盖装置的边缘区域

(9)喷嘴

(10)喷嘴入口/喷嘴9的进入开口

(11)喷嘴开口/喷嘴9的排出开口

(12)鼓吹箱1、1.1、1.2的气体输送管路

(13)用于玻璃片材的运送系统

(14)用于玻璃片材的框架模型

α流动方向2和切线T(在离开顶点垂线6-S指向的方向上)之间的角度

(I)玻璃片材

Z局部。

Claims (15)

1.一种用于对玻璃片材施加热预应力的鼓吹箱(1)，所述鼓吹箱包括：

-具有开口的空腔(2)，所述开口被固定装置(3)围绕，用于将所述空腔(2)联接到气体输送管路(12)上；

-联接到所述空腔(2)上的通过通道壁限界的多个通道(4)，所述通道分别与所述空腔(2)对置地以喷嘴条(5)封闭；

-在相邻的通道(4)之间的各一个连接接片，所述连接接片具有面向所述空腔(2)且相对于所述空腔(2)暴露的连接面(6)，其中，所述连接接片与邻接的通道壁机械连接；

其特征在于，所述连接面(6)中的至少一些连接面设计为凸形。

2.根据权利要求1所述的鼓吹箱(1)，其中，每个凸形连接面(6)具有顶点垂线(6-S)和两个侧面(6-F1,6-F2)，所述侧面从所述顶点垂线(6-S)朝邻接的通道(4)的方向下倾。

3.根据权利要求2所述的鼓吹箱(1)，其中，在所述侧面(6-F1,6-F2)的每个点处，由气体在所述空腔(2)中的流动方向(S)和到所述侧面(6-F1,6-F2)上沿离开所述顶点垂线(6-S)指向的方向的切线(T)围成的角度α大于90°。

4.根据权利要求2或3所述的鼓吹箱(1)，其中，所述凸形连接面(6)具有对称横截面，使得所述顶点垂线(6-S)在所述连接面(6)的中心延伸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的鼓吹箱(1)，其中，所述凸形连接面(6)构造为凸形弯曲的。

6.根据权利要求5所述的鼓吹箱(1)，其中，所述凸形连接面(6)具有圆弧的、椭圆弧的或抛物线的横截面。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的鼓吹箱(1)，其中，所述凸形连接面(6)由平坦的子区段组成。

8.根据权利要求7所述的鼓吹箱(1)，其中，所述凸形连接面(6)具有三角形横截面。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的鼓吹箱(1)，其中，所述连接面(6)中的大多数、优选所有连接面(6)设计为凸形。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的鼓吹箱(1)，其中，所述空腔(2)的遮盖装置具有边缘区域(7)，所述边缘区域至少区段地围绕整个通道(4)并且具有面向所述空腔(2)的表面，所述表面构造为从所述空腔(2)的侧棱边朝所述通道(4)的方向下倾。

11.一种用于对玻璃片材施加热预应力的设备，所述设备包括：

-第一气体输送管路(12)和第二气体输送管路(12)；

-根据权利要求1至10中任一项所述的第一鼓吹箱(1.1)，所述第一鼓吹箱通过所述固定装置(3)联接到所述第一气体输送管路(12)上；和根据权利要求1至10中任一项所述的第二鼓吹箱(1.2)，所述第二鼓吹箱通过所述固定装置(3)联接到所述第二气体输送管路(12)上，

其中，所述第一鼓吹箱(1.1)和所述第二鼓吹箱(1.2)彼此对置地布置，使得所述第一鼓吹箱(1.1)和所述第二鼓吹箱(1.2)的喷嘴条(5)指向彼此；和

-用于使玻璃片材(I)运动到所述第一鼓吹箱(1.1)和所述第二鼓吹箱(1.2)之间的中间空间中的器件。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，用于使所述玻璃片材(I)运动的器件包括框架模型(14)以及用于使所述框架模型(14)运动的运送系统(13)，所述玻璃片材(I)布置在所述框架模型上。

13.一种用于对玻璃片材施加热预应力的方法，其中，

(a)具有两个主面和环绕的侧棱边的被加热的玻璃片材(I)面式地布置在根据权利要求11或12所述的设备的第一鼓吹箱(1.1)和第二鼓吹箱(1.2)之间，

(b)借助两个鼓吹箱(1.1,1.2)对所述玻璃片材(I)的两个主面加载以气流，使得所述玻璃片材(I)被冷却。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述玻璃片材(I)由钠钙玻璃构成并且具有1mm至10mm的厚度。

15.一种借助根据权利要求13或14所述的方法被施加预应力的玻璃片材(I)在用于陆上、空中或水上的交通的运输工具中的应用，所述玻璃片材优选作为轨道车辆或机动车中的窗玻璃片材，尤其作为乘用车的后窗玻璃片材、侧窗玻璃片材或天窗玻璃片材，或者用于家装中，优选作为淋浴室门、冷冻柜门或冰箱门。

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