08僅具有模型910。在圖9B中，模型954將玻璃形狀與模具 溫度相關(guān)聯(lián)，并且模型956將模具溫度與冷卻流量相關(guān)聯(lián)。在這種情況下，理想形狀902和 測量形狀904之間的差值907被饋送至模型954。模型954的輸出958接著被饋送至模型 956。模型956的輸出960是目標(biāo)冷卻流量并且在求和點(diǎn)916處與實(shí)際冷卻流量914 一起被 接收。過程的剩余部分如上所述繼續(xù)，不同的是僅模型954被更新關(guān)于模具溫度的信息，如 由箭頭962所指。當(dāng)難以確定形狀和冷卻流量之間的直接關(guān)系時(shí)，可以使用控制系統(tǒng)950。
[0149] 模型可使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來開發(fā)。例如，圖11A示出了對(duì)于冷卻流量從最大值到最小 值的變化來說模具溫度中的變化。圖11B示出了對(duì)于冷卻流量從最小值到最大值的變化來 說模具溫度中的變化。在圖11A和圖11B中，星號(hào)1100表示模具溫度，并且圓形1102表示 冷卻流量。圖11A和圖11B中所示數(shù)據(jù)的冷卻流體為空氣。根據(jù)圖11A和圖11B中所示數(shù) 據(jù)，可以確定冷卻流量對(duì)模具溫度的模型。該模型的反演將產(chǎn)生模具溫度對(duì)冷卻流量的模 型。一種方式是模型可以用一階慣性加純滯后（F0PDT)模型來公式化。然而，主要由于過 程的高度非線性性，應(yīng)當(dāng)小心確定在窄的操作范圍內(nèi)的模型參數(shù)。以下推導(dǎo)是如何可以開 發(fā)這樣的模型的示例。
[0150] 任何F0PDT模型都可以公式化為：
[0152] 其中Y(s)為輸出（模型溫度）的拉普拉斯變換，U(s)為輸入（冷卻流量）的拉 普拉斯變換，K為過程增益（定義為輸出變化與輸入變化的比率），1^為純滯后（定義為過 程響應(yīng)于輸入變化所花費(fèi)的時(shí)間），并且T為過程時(shí)間常數(shù)（定義為過程從當(dāng)前狀態(tài)到下一 穩(wěn)態(tài)的63%所花費(fèi)的時(shí)間）。
[0153]根據(jù)圖11A和圖11B中所示數(shù)據(jù)，所獲得的模型參數(shù)為：過程增益-0.75(冷卻流 量的負(fù)號(hào)增加降低模型溫度）、純滯后小于1倍循環(huán)時(shí)間（即，大約7分鐘）和過程常數(shù)1 倍循環(huán)時(shí)間（即，大約7分鐘）。因此，冷卻流體流量（QJ對(duì)模具溫度（TJ的模型被定義 為：
[0155] 其它模型910、954可使用類似于上述方法的方法來確定。然而，如此前所提及的， 必須確定窄的操作區(qū)域的模型參數(shù)?？梢詾槎鄠€(gè)操作區(qū)域產(chǎn)生多個(gè)模型參數(shù)，然后可以根 據(jù)當(dāng)前操作區(qū)域?qū)崟r(shí)切換模型參數(shù)。控制系統(tǒng)900、950可以在計(jì)算機(jī)或可編程邏輯控制器 上實(shí)現(xiàn)。此外，控制系統(tǒng)900、950的部分可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。例如，模型910、954可以在 計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。
[0156] 當(dāng)2D玻璃板成形為3D玻璃制品時(shí)，力被施加到玻璃，以便使玻璃適形于模具。在 一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，成形力通過在模具和玻璃之間施加真空而產(chǎn)生。真空必須足以迫使 軟化的玻璃完全順應(yīng)模具表面。通常，這意味著20kPa(或3. 5Psi)以上的真空水平。在成 形完成之后，在成形應(yīng)力釋放和玻璃溫度平衡的同時(shí)，維持真空以使玻璃保持順應(yīng)于模具。 對(duì)于高強(qiáng)度玻璃來說，玻璃中的高含量鈉可以在成形溫度下與模具表面反應(yīng)，從而產(chǎn)生模 具表面的腐蝕和劣化。該反應(yīng)可通過熱玻璃和模具表面之間的高接觸壓力而強(qiáng)化，從而導(dǎo) 致模具表面的加速劣化。由于高的力僅僅是玻璃初始成形所需的，一旦初始成形完成，就可 將真空減小至剛剛足以將玻璃抵持于模具表面的水平。
[0157] 由上文可知，玻璃成形為3D形狀涉及施加成形真空力以使玻璃適形于模具表面， 然后將成形真空力減小至保持真空力以將玻璃抵持于模具。成形通常在小于20秒內(nèi)發(fā)生， 同時(shí)玻璃可以在真空下保持另外的40秒或以上以達(dá)到最佳的翹曲性能。在熱玻璃和模具 之間減小的力將減少玻璃中的鈉與模具表面的反應(yīng)。例如，在兩階段真空過程中，真空可以 在25秒后從27kPa減少至9kPa，然后在9kPa下保持額外的35秒。已經(jīng)證明，在成形之后 減少真空顯著地增加在需要更新模具之前的成形循環(huán)的次數(shù)。必要時(shí)可以增加額外的真空 步降，以便在保持力和模具壽命之間產(chǎn)生最佳平衡。在玻璃適形于模具表面之后逐步減少 施加到玻璃的力的這種原理可與將力施加到玻璃的其它方法一起使用，例如柱塞法。
[0158] 參照?qǐng)D12可以解釋最小化玻璃中的翹曲的使3D玻璃制品成形的方法。在該圖中， 將為平坦的玻璃的部分的溫度在1200處指示；將為彎曲的玻璃的部分的溫度在1202處指 示；對(duì)應(yīng)于玻璃的平坦部分的模具的部分的溫度在1204處指示。對(duì)應(yīng)于模具的彎曲部分的 模具的部分的溫度類似于904。
[0159] 在時(shí)間T1和T2之間，玻璃在輻射環(huán)境中被加熱至成形溫度，該環(huán)境可由在加熱模 式下操作的一個(gè)或多個(gè)HT模塊提供。優(yōu)選地，成形溫度在玻璃的退火點(diǎn)和軟化點(diǎn)之間。模 具與玻璃一起被加熱，因?yàn)椴Ａг谠摃r(shí)間期間在模具上。
[0160] 在時(shí)間T2,玻璃處于成形溫度。在時(shí)間T2和T3之間，在玻璃處于輻射環(huán)境中時(shí)， 使用力將玻璃適形于模具。該力通過在玻璃和模具之間施加真空來產(chǎn)生。在該階段的輻射 源通常遠(yuǎn)熱于模具溫度，以便在成形操作期間使玻璃保持盡可能地軟。模具溫度通常保持 在高于玻璃的粘彈性轉(zhuǎn)變區(qū)約50°C至70°C的溫度。當(dāng)在輻射環(huán)境中時(shí)，玻璃將保持在輻射 溫度和模具溫度之間的中間溫度并且遠(yuǎn)高于彈性轉(zhuǎn)變溫度。這將允許在玻璃保持適形于模 具的同時(shí)釋放由成形在玻璃中產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。關(guān)鍵在于通過使玻璃溫度保持遠(yuǎn)高于退火 點(diǎn)而釋放因成形導(dǎo)致的大部分機(jī)械應(yīng)力。熱梯度在此時(shí)不重要，因?yàn)椴Ａ擒浀?，并且因?梯度導(dǎo)致的應(yīng)力將迅速釋放。
[0161] 在時(shí)間T3和T4之間，通過力將玻璃抵持于模具。該保持力通過在玻璃和模具之間 施加真空來產(chǎn)生。通常，在成形力和保持力的施加之間應(yīng)存在連續(xù)性，但保持力可以相比成 形力減小。在玻璃和模具之間繼續(xù)保持真空的同時(shí)，接著使玻璃溫度匹配模具溫度的溫度 并且通過將玻璃和模具轉(zhuǎn)位到符合模具溫度的輻射環(huán)境中而使玻璃溫度變得盡可能均勻。 理想地，模具溫度將保持在退火點(diǎn)以上（例如，高出30°C-50°C)，以允許進(jìn)一步釋放殘余 的玻璃彎曲應(yīng)力。在時(shí)間T4,模具溫度、玻璃溫度和輻射環(huán)境溫度基本上相等且始終均勻。 玻璃中的熱梯度應(yīng)盡可能接近零。
[0162] 緊接在時(shí)間T4之后，從玻璃和模具之間釋放真空，即使玻璃仍然在名義上為粘彈 性的。玻璃上唯一剩下的力將為重力，即，玻璃本身的重量。該力小于使玻璃成形所施加的 力的0. 1 %。給定較低的施加力和極高的玻璃粘度，任何額外的垂度或物理松弛將極慢，大 約幾分鐘。
[0163] 在真空釋放之后，玻璃被冷卻至純彈性區(qū)。這種冷卻應(yīng)非常迅速地發(fā)生，大約2分 鐘或以下，以使得在冷卻期間由熱梯度產(chǎn)生的任何翹曲將沒時(shí)間通過松垂而釋放。當(dāng)玻璃 達(dá)到均勻的室溫時(shí)，其將恢復(fù)由模具確定的形狀。在這種快速冷卻期間產(chǎn)生的熱梯度相對(duì) 不重要，只要它們不產(chǎn)生對(duì)于在所分配的時(shí)間內(nèi)顯著粘性松弛來說足夠高的應(yīng)力。
[0164] 雖然已使用有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是得益于本公開的本領(lǐng)域的技術(shù) 人員將認(rèn)識(shí)到可以構(gòu)思出不偏離如本文所公開的本發(fā)明的范圍的其它實(shí)施例。因此，本發(fā) 明的范圍應(yīng)該僅由所附權(quán)利要求限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種制造玻璃制品的方法，包括： 將二維（2D)玻璃板放置在具有模具表面的模具上，所述模具表面具有三維（3D)形 狀； 將所述2D玻璃板和模具放置在輻射環(huán)境中并且將所述2D玻璃板加熱至在所述玻璃的 退火點(diǎn)和軟化點(diǎn)之間的第一溫度； 當(dāng)在所述輻射環(huán)境中時(shí)，通過力使所述2D玻璃板適形于所述模具表面以形成3D玻璃 制品； 在使所述3D玻璃制品和模具達(dá)到第二溫度的同時(shí)通過力將所述3D玻璃制品抵持于所 述模具表面； 釋放將所述3D玻璃制品抵持于所述模具表面的力；以及 將所述3D玻璃制品迅速冷卻至低于所述玻璃的應(yīng)變點(diǎn)的第三溫度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在使所述2D玻璃板適形于所述模具表面 中使用的力大于在將所述3D玻璃制品抵持于所述模具表面中使用的力。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述模具表面和所述2D玻璃板或3D玻 璃制品之間施加真空以產(chǎn)生適形力和保持力中的每一個(gè)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括調(diào)整至少一個(gè)過程參數(shù)以控制所 述3D玻璃制品的形狀。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，調(diào)整至少一個(gè)過程參數(shù)包括在釋放將所 述3D玻璃制品抵持于所述模具的力的同時(shí)調(diào)整所述模具的溫度。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，調(diào)整所述模具的所述溫度包括冷卻所述 模具。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，調(diào)整所述模具的所述溫度還包括確定限 定所述3D玻璃制品的形狀的特性的一組形狀尺度。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，調(diào)整所述模具的所述溫度還包括基于此 前由所述模具制備的3D玻璃制品的至少一個(gè)形狀尺度的精度來確定從所述模具除去的熱 量的量。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述冷卻包括使冷卻流體循環(huán)通過冷卻 板，并且確定要除去的熱量的量包括確定所述冷卻流體被供應(yīng)至所述冷卻板的流量。10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述輻射環(huán)境中加熱所述2D玻璃板包 括使用輻射發(fā)射體來發(fā)射由所述2D玻璃板吸收的輻射。11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述輻射環(huán)境中加熱所述2D玻璃板期 間，所述輻射發(fā)射體從至少一個(gè)輻射加熱器吸收輻射。12. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，使所述3D玻璃制品和模具達(dá)到所述第二 溫度包括使用輻射發(fā)射體從所述3D玻璃制品吸收熱量。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括在所述輻射發(fā)射體從所述3D玻 璃制品吸收熱量的同時(shí)從所述福射發(fā)射體除去熱量。14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括在所述輻射發(fā)射體從所述3D玻 璃制品吸收熱量的同時(shí)選擇性地遞送熱量至所述輻射發(fā)射體，以將所述輻射發(fā)射體保持在 所述第二溫度。15. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括在將所述2D玻璃板放置在所述模 具上之前單獨(dú)地預(yù)熱所述2D玻璃板和模具。16. -種熱交換器設(shè)備，包括： 主體，所述主體包括由褶皺狀環(huán)形壁分開的第一流動(dòng)通槽和第二流動(dòng)通槽，所述褶皺 狀環(huán)形壁被構(gòu)造成使得流體能在所述褶皺狀環(huán)形壁上從所述第一流動(dòng)通槽行進(jìn)至所述第 二流動(dòng)通槽， 所述主體還包括至少兩個(gè)流動(dòng)通槽口：第一流動(dòng)通槽口和第二流動(dòng)通槽口，流體能通 過所述第一流動(dòng)通槽口供應(yīng)至所述第一流動(dòng)通槽，并且流體能通過所述第二流動(dòng)通槽口從 所述第二流動(dòng)通槽排放， 所述主體還包括與所述第一和第二流動(dòng)通槽分離的流分布通槽，所述流分布通槽與所 述第一流動(dòng)通槽連通且被構(gòu)造成將流體分布到沿所述第一流動(dòng)通槽的多個(gè)點(diǎn)。17. -種用于測量制品的形狀的設(shè)備，包括： 測量表面； 多個(gè)支撐件，所述多個(gè)支撐件布置在所述測量表面上以用于穩(wěn)定地支撐所述制品； 至少一個(gè)對(duì)齊導(dǎo)向器，所述至少一個(gè)對(duì)齊導(dǎo)向器鄰近所述測量表面且充當(dāng)用于將所述 制品放置在所述支撐件上的參考基準(zhǔn)；以及 至少一個(gè)位移規(guī)，所述至少一個(gè)位移規(guī)用于在所述制品布置在所述支撐件上時(shí)測量所 述制品上的點(diǎn)的位移。
【專利摘要】本發(fā)明涉及制造玻璃制品的方法、熱交換器設(shè)備及用于測量制品的形狀的設(shè)備。該制造玻璃制品的方法包括：將二維(2D)玻璃板放置在具有模具表面的模具上，所述模具表面具有三維(3D)形狀；將所述2D玻璃板和模具放置在輻射環(huán)境中并且將所述2D玻璃板加熱至在所述玻璃的退火點(diǎn)和軟化點(diǎn)之間的第一溫度；當(dāng)在所述輻射環(huán)境中時(shí)，通過力使所述2D玻璃板適形于所述模具表面以形成3D玻璃制品；在使所述3D玻璃制品和模具達(dá)到第二溫度的同時(shí)通過力將所述3D玻璃制品抵持于所述模具表面；釋放將所述3D玻璃制品抵持于所述模具表面的力；以及將所述3D玻璃制品迅速冷卻至低于所述玻璃的應(yīng)變點(diǎn)的第三溫度。
【IPC分類】C03B23/02, G01B11/24, F28D9/00, F28F3/04
【公開號(hào)】CN105330136
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510885211
【發(fā)明人】D·P·貝利, J·H·布倫南, M·J·小達(dá)利, S·W·德明, K·艾赫曼, K·R·蓋洛, D·J·庫恩, B·C·希恩, L·烏克蘭采克, K·L·沃森, Y·尤爾科夫斯基
【申請(qǐng)人】康寧股份有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2012年5月25日
【公告號(hào)】CN103732548A, EP2714601A2, EP2724992A1, EP2724992B1, US8701443, US8783066, US20120297828, US20130098110, US20140299300, WO2012166574A2, WO2012166574A3