Técnicas de calor localizado que incorporan un elemento o elementos infrarrojos ajustables para unidades de vidrio aislado al vacío, y/o aparatos para las mismas.

Aparato para formar un sellado de borde en una unidad de vidrio aislado al vacío

(VIG), comprendiendo el aparato:

una pluralidad de elementos de calor por infrarrojos (IR) (90) regulables para emitir radiación IR a una longitud de onda de pico en la banda o bandas del infrarrojo cercano (NIR) y/o infrarrojo de onda corta (SWIR),

estando la pluralidad de elementos de calor por IR (90) separados entre sí para presentar una distancia entre centros de 4,54 - 15,24 cm (2- 6''),

estando la pluralidad de elementos de calor por IR (90) colocados verticalmente a 4,54 - 25,40 cm (2- 10'') por encima de una superficie superior y/o por debajo de una superficie inferior de un subconjunto de VIG introducible en estos;

un regulador operable para ajustar una cantidad de tensión suministrada a la pluralidad de elementos de calor por IR para variar la longitud de onda de pico producida por la pluralidad de elementos de calor por IR;

paredes internas que comprenden un material que presenta características adecuadas para provocar una reflexión de una cantidad reducida de radiación IR que procede de los elementos de calor por IR y que incide en estas, siendo reflejada la radiación IR reflejada en un patrón generalmente difuso o sin dirección;

y aislamiento proporcionado alrededor de las paredes internas.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2012/024796.

Solicitante: GUARDIAN INDUSTRIES CORP..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2300 HARMON ROAD AUBURN HILLS, MI 48326-1714 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MILLER, ROBERT A., COOPER,DAVID J, DEAR,RYAN L.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS > PUERTAS, VENTANAS, POSTIGOS O CORTINAS METALICAS... > CIERRES FIJOS O MOVILES PARA LA ABERTURA DE LOS EDIFICIOS,... > Bastidores móviles de ventanas, batientes de puertas... > E06B3/663 (Elementos para espaciar los cristales)
  • SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS > PUERTAS, VENTANAS, POSTIGOS O CORTINAS METALICAS... > CIERRES FIJOS O MOVILES PARA LA ABERTURA DE LOS EDIFICIOS,... > Bastidores móviles de ventanas, batientes de puertas... > E06B3/673 (Ensamblaje de unidades (E06B 3/677 tiene prioridad))

PDF original: ES-2541293_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Técnicas de calor localizado que incorporan un elemento o elementos infrarrojos ajustables para unidades de vidrio aislado al vacío, y/o aparatos para las mismas 5 CAMPO DE LA INVENCIÓN

Determinadas formas de realización de ejemplo de la presente invención se refieren a técnicas de sellado de bordes para unidades de vidrio aislado al vacío (VIG) . Más concretamente, determinadas formas de 10 realización de ejemplo se refieren a técnicas para proporcionar calor localizado a sellados de borde de unidades y/o a hornos unitarios para llevar a cabo lo mismo. En determinadas formas de realización de ejemplo, una pluralidad de elementos de calor por infrarrojos (IR) son regulables para emitir radiación IR a una longitud de onda de pico en la (s) banda (s) del infrarrojo cercano (NIR) y/o infrarrojo de onda corta (SWIR) , y la longitud de onda de pico puede variarse mediante el ajuste de la tensión aplicada a los elementos de calor por IR. La longitud de onda de pico puede seleccionarse para calentar de manera preferente el material de frita usado para formar un sellado de borde de VIG al tiempo que se reduce la cantidad de calor proporcionado a los sustratos de la unidad de VIG.

ANTECEDENTES Y SUMARIO DE LAS FORMAS DE REALIZACIÓN DE EJEMPLO DE LA INVENCIÓN

Las unidades de IG al vacío son conocidas en la técnica. Por ejemplo, véanse las patentes de los Estados Unidos n. os 5.664.395, 5.657.607 y 5.902.652.

Las Figs. 1-2 ilustran una unidad de IG al vacío convencional (unidad de IG al vacío o unidad de VIG) . La unidad de IG al vacío 1 incluye dos sustratos de vidrio 2 y 3 separados entre sí, que encierran entre ellos un espacio de bajas presiones 6 o con vacío. Las planchas/sustratos de vidrio 2 y 3 están interconectados mediante un sellado periférico o de borde de vidrio de soldadura fundido 4 y un grupo de pilares de soporte o espaciadores 5.

Un tubo 8 de bombeo está sellado herméticamente mediante vidrio de soldadura 9 a una apertura o agujero 10 que pasa de una superficie interior de la plancha de vidrio 2 al fondo de una ranura 11 en la cara exterior de la plancha 2. Se conecta un aspirador al tubo 8 de bombeo de modo que se pueda extraer el aire de la cavidad interior entre los sustratos 2 y 3 para crear una zona o espacio de bajas presiones 6. Tras la extracción de aire, el tubo 8 se funde para sellar el vacío. La ranura 11 retiene el tubo 8 sellado. De manera opcional, se puede incluir un getter químico 12 en el interior de una ranura 13.

Las unidades de IG al vacío convencionales, con sus sellados periféricos de vidrio de soldadura fundido 4, se han fabricado del siguiente modo. En primer lugar, se deposita frita de vidrio en una solución (que finalmente forma el sellado de borde de vidrio de soldadura 4) alrededor de la periferia del sustrato 2. El otro sustrato 3 se 40 sitúa encima del sustrato 2 para que queden entre ellos los espaciadores 5 y la frita de vidrio/solución. A continuación, todo el conjunto, incluidas las planchas 2, 3, los espaciadores y el material de sellado, se calienta a una temperatura de aproximadamente 500 °C, punto en el que la frita de vidrio se funde, humedece las superficies de las planchas de vidrio 2, 3 y finalmente forma el sellado periférico o de borde 4 hermético. Esta temperatura de aproximadamente 500 °C se mantiene durante de una aproximadamente a ocho horas. Tras la 45 formación del sellado periférico/de borde 4 y del sellado alrededor del tubo 8, el conjunto se deja enfriar a temperatura ambiente. Cabe señalar que la columna 2 de la patente de los Estados Unidos n. º 5.664.395 expone que la temperatura de procesado de un IG al vacío convencional es de aproximadamente 500 °C durante una hora. El inventor Collins de la patente .395 expone en «Thermal Outgassing of Vacuum Glazing» de Lenzen, Turner y Collins que «el proceso de sellado de bordes es en la actualidad bastante lento: normalmente, la 50 temperatura de la muestra se aumenta a 200 °C por hora y se mantiene durante una hora en un valor constante que oscila entre 430 °C y 530 °C en función de la composición del vidrio de soldadura». Tras la formación del sellado de borde 4, se extrae un vacío a través del tubo para formar el espacio de bajas presiones 6.

Lamentablemente, las altas temperaturas y los largos tiempos de calentamiento de todo el conjunto antes 55 mencionados y utilizados en la formación del sellado de borde 4 no son deseables, especialmente cuando se desea usar un sustrato o sustratos 2, 3 de vidrio endurecido por el calor o templado en la unidad de IG al vacío. Como se muestra en las Figs. 3-4, el vidrio templado pierde resistencia al temple al ser expuesto a altas temperaturas en función del tiempo de calentamiento. Asimismo, dichas temperaturas altas de procesado pueden afectar de manera negativa a un determinado recubrimiento o recubrimientos de baja emisividad que se 60 pueden aplicar a uno o a ambos sustratos de vidrio en determinados casos.

La Fig. 3 es un gráfico que ilustra el modo en que un vidrio para lunas templado térmicamente por completo pierde su temple original al ser expuesto a diferentes temperaturas durante diferentes periodos de tiempo, donde el esfuerzo de tensión central original es de 3200 MU por pulgada. El eje de abscisas de la Fig. 3 65 es representativo exponencialmente del tiempo en horas (de 1 a 1000 horas) , mientras que el eje de ordenadas

indica el porcentaje de resistencia al temple original restante tras la exposición al calor. La Fig. 4 es un gráfico similar al de la Fig. 3, con la salvedad de que el eje de abscisas en la Fig. 4 se extiende de cero a una hora exponencialmente.

En la Fig. 3 se ilustran siete curvas diferentes, cada una indicando una exposición a la temperatura diferente en grados Fahrenheit (°F) . Las diferentes curvas/líneas son 400 °F (en la parte superior del gráfico de la Fig. 3) , 500 °F, 600 °F, 700 °F, 800 °F, 900 °F y 950 °F (la curva de la parte inferior del gráfico de la Fig. 3) . Una temperatura de 900 °F equivale aproximadamente a 482 °C, que se encuentra dentro del rango utilizado para formar el sellado periférico de vidrio de soldadura 4 convencional de las Figs. 1-2. Por lo tanto, la atención se dirige a la curva de 900 °F de la Fig. 3, marcada con el número de referencia 18. Como se muestra, solo queda un 20 % de la resistencia al temple original tras una hora a esta temperatura (900 °F o 482 °C) . Una pérdida tan significativa (es decir, una pérdida del 80 %) de resistencia al temple no es, por supuesto, deseable.

En las Figs. 3-4, cabe señalar que existe una resistencia al temple mucho mejor en una plancha templada térmicamente cuando se calienta a una temperatura de 800 °F (alrededor de 428 °C) durante una hora frente a 900 °F durante una hora. Una plancha de vidrio de este tipo retiene alrededor de un 70 % de su resistencia al temple original tras una hora a 800 °F, lo cual es significativamente mejor que el menos de un 20 % cuando se calienta a 900 °F durante el mismo periodo de tiempo.

Otra ventaja asociada a no calentar toda la unidad durante demasiado tiempo es que entonces se pueden usar materiales para los pilares de temperaturas inferiores. Esto puede ser deseable o no en algunos casos.

Incluso cuando se usan sustratos de vidrio no templado, las altas temperaturas que se aplican a todo el conjunto de VIG pueden fundir el vidrio o introducir tensiones. Estas tensiones pueden aumentar la probabilidad

de que el vidrio se deforme y/o rompa.

El documento US 2009/0151855 A1 es una solicitud del mismo solicitante y se refiere a técnicas de sellado de bordes para unidades de vidrio aislado al vacío (VIG) . Más concretamente, determinadas formas de realización de ejemplo se refieren a técnicas para proporcionar calor localizado... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Aparato para formar un sellado de borde en una unidad de vidrio aislado al vacío (VIG) , comprendiendo el aparato:

una pluralidad de elementos de calor por infrarrojos (IR) (90) regulables para emitir radiación IR a una longitud de onda de pico en la banda o bandas del infrarrojo cercano (NIR) y/o infrarrojo de onda corta (SWIR) ,

estando la pluralidad de elementos de calor por IR (90) separados entre sí para presentar una distancia 10 entre centros de 4, 54 – 15, 24 cm (2-6'') ,

estando la pluralidad de elementos de calor por IR (90) colocados verticalmente a 4, 54 – 25, 40 cm (210'') por encima de una superficie superior y/o por debajo de una superficie inferior de un subconjunto de VIG introducible en estos;

un regulador operable para ajustar una cantidad de tensión suministrada a la pluralidad de elementos de calor por IR para variar la longitud de onda de pico producida por la pluralidad de elementos de calor por IR;

paredes internas que comprenden un material que presenta características adecuadas para provocar una reflexión de una cantidad reducida de radiación IR que procede de los elementos de calor por IR y que incide en estas, siendo reflejada la radiación IR reflejada en un patrón generalmente difuso o sin dirección; y

aislamiento proporcionado alrededor de las paredes internas.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que la posición de la pluralidad de elementos de calor por IR (90) es ajustable verticalmente.

3. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los elementos de calor por IR (90) son operables para mantener un entorno de calentamiento estable en el que la temperatura en el subconjunto de VIG no variaría en más de ± 5 grados centígrados, preferentemente no en más de ± 2 grados centígrados.

4. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los elementos de calor por IR (90) son operables para mantener el interior de este a una primera temperatura elevada sin el uso de elementos de calentamiento adicionales, siendo la primera temperatura elevada inferior a una temperatura necesaria para formar el sellado de borde, en el que los elementos de calor por IR son regulables a través de variaciones de tensión para pasar de la primera temperatura elevada a la temperatura necesaria para formar

el sellado de borde.

5. Método de fabricación de una unidad de vidrio aislado al vacío (VIG) que comprende un sellado de borde, comprendiendo el método:

la introducción de un subconjunto de VIG en un aparato que incluye:

una pluralidad de elementos de calor por infrarrojos (IR) regulables para emitir radiación IR a una longitud de onda de pico en la banda o bandas del infrarrojo cercano (NIR) y/o infrarrojo de onda corta (SWIR) , estando la pluralidad de elementos de calor por IR separados entre sí para presentar

una distancia entre centros de 4, 54 – 15, 24 cm (2-6'') y estando colocados verticalmente a 4, 54 – 25, 40 cm (2-10'') por encima de una superficie superior y/o por debajo de una superficie inferior del subconjunto de VIG,

paredes internas que comprenden un material que presenta características adecuadas para 55 provocar una reflexión de una cantidad reducida de radiación IR que procede de los elementos de calor por IR y que incide en estas, siendo reflejada la radiación IR reflejada en un patrón generalmente difuso o sin dirección; y

aislamiento proporcionado alrededor de las paredes internas; y

calentamiento del material de frita proporcionado alrededor de la periferia del subconjunto de VIG a través de la pluralidad de elementos de calor por IR para la formación del sellado de borde, siendo ajustable la cantidad de tensión suministrada a la pluralidad de elementos de calor por IR para variar la longitud de onda de pico producida por la pluralidad de elementos de calor por IR para calentar de

manera preferente el material de frita en comparación con los sustratos de vidrio del subconjunto de VIG.

6. Método según la reivindicación 5 o aparato según la reivindicación 1, en el que la longitud de onda de pico 5 está entre 1300-1700 nm.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones de método 5-6 o aparato según las reivindicaciones de aparato 1 o 6, en el que la longitud de onda de pico se selecciona de modo que al menos alrededor de tres veces más de energía sean absorbibles por el material de frita en comparación con los sustratos de vidrio del subconjunto de VIG.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones de método 5-7, en el que los elementos de calor por IR están orientados en ángulos de aproximadamente 90 grados respecto a una superficie en que están montados o en el que los elementos de calor por IR están orientados en ángulos de aproximadamente 45

grados respecto a la superficie en que están montados.

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones de método 5-8, que mantiene un entorno de calentamiento estable en el que la temperatura en el subconjunto de VIG no varía en más de ± 5 grados centígrados, preferentemente no en más de ± 2 grados centígrados.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones de método 5-9 o aparato según las reivindicaciones 1 a 4, en el que las paredes internas comprenden un material fibroso endurecido.

11. Método según cualquiera de las reivindicaciones de método 5-10, que comprende además el mantenimiento

de un interior del aparato a una primera temperatura elevada a través de los elementos de calor por IR y sin el uso de elementos de calentamiento adicionales, siendo la primera temperatura elevada inferior a una temperatura necesaria para formar el sellado de borde.

12. Método según la reivindicación de método 11, que comprende además el ajuste de la salida de los elementos de calor por IR a través de variaciones de tensión para pasar de la primera temperatura elevada a la temperatura necesaria para formar el sellado de borde una vez que se ha introducido el subconjunto de VIG en el aparato.

13. Método según cualquiera de las reivindicaciones de método 5-12, en el que los sustratos de vidrio del

subconjunto de VIG no alcanzan una temperatura de 325 grados centígrados durante más de 1 minuto durante el calentamiento del material de frita.

14. Método de fabricación de una unidad de VIG mediante un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, comprendiendo el método:

la provisión de un subconjunto de VIG a un calentador, comprendiendo el subconjunto de VIG unos sustratos de vidrio primero y segundo separados entre sí sustancialmente paralelos, una pluralidad de columnas de soporte entre los sustratos de vidrio primero y segundo y un material de frita para formar un sellado de borde entre ellos;

la emisión de energía infrarroja (IR) de al menos una bombilla que opera a aproximadamente la mitad de la densidad de potencia para precalentar el subconjunto de VIG; y

la emisión de energía IR de la al menos una bombilla que opera a aproximadamente la mitad de la densidad de potencia y a una longitud de onda IR de pico preseleccionada a la cual los sustratos de vidrio primero y segundo presentan una absorción inferior a un 30 % y a la cual el material de frita presenta una absorción de un 80 % en la fabricación de la unidad de VIG.

Dibujos 26 27