制造异形管和套筒的方法和设备的制造方法_4

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0的一种类型的加热设置。通常来说,可以使用任意合适的方法和设置来加热玻璃管200。加热可以是辐射加热、感应加热、电阻加热或者前述的任意组合。也可采用未具体提及的其他加热方法,前体是该加热方法可将玻璃管200的温度提升至在通过一致化工具100施加流体压力的时候玻璃管200可以发生变形的水平。加热布置也可提供不同温度区,例如,预加热区、再成形区和冷却区。例如,对于诸如康宁编号7740硼硅酸盐玻璃的玻璃材料,预加热区和冷却区可以是650°C,而成形区是780°C。
[0073]可以将整个玻璃管加热至?\± S1的成形温度,其中δ 1是一些可接受的误差范围,例如小于!\的11%。T1+ δ i是玻璃具有较低粘度(例如彡10 9泊或者10 8-109泊)的温度。成形温度?\± 61可以在玻璃的退火点和软化点之间。在一个实施方式中,成形温度?\± δ 士匕软化点低至少20°C。在成形温度T δ i,玻璃的粘度足够低,以使得玻璃可以永久变形。当玻璃管200位于成形温度?\± δ工时,一致化工具100可以沿着玻璃管200移动,以将玻璃管200成形为所需的最终截面轮廓。如果管是由玻璃陶瓷制造的话,特别是如果要避免成核或结晶的话,温度要求可能不同于上文所述。但是,通常来说,会在管可以发生变形的温度向管施加一致化工具100。
[0074]作为将整个玻璃管200加热至T1 ± δ i的替代,可以将整个玻璃管200加热至初始温度Ttl土 δ。,其中δ。是一些可接受的误差范围,例如小于Ttl的11%。在初始温度Ttl土 δ。,玻璃具有较高粘度,例如6x 19至10 12泊。在初始温度T。土 δ。,可以避免玻璃管的变形或者玻璃管中的光学缺陷。初始温度Tc^ Stl可以靠近玻璃的退火点。在一个实施方式中,初始温度Tc^ δ ^位于退火点的10°C之内。然后可以将玻璃管200局部加热至上文所述的成形温度?\± S1,其中?\± 61大于1'。±6(|。在任意情况下,可以采用一致化工具100使得玻璃管200处于成形温度?\± δ i的部分发生变形。这意味着为了采用一致化工具100使得整个玻璃管200成形,将要沿着玻璃管200的长度施加局部加热和一致化工具100。
[0075]图1IA-1IE显示使用一致化工具100来成形玻璃管200。在这些附图中没有具体显示加热布置。但是,如上文所述,为了进行成形工艺,玻璃管需要处于其可以发生变形的温度。相对于图1lA中玻璃管200的取向,工艺从玻璃管200的底端开始。随着向下拉动玻璃管200,一致化工具100的塞112和鼻端102首先通过玻璃管200的底端进入玻璃管200。然后,上喷嘴区段120a跟着鼻端102进入玻璃管200。此时,将气体供给进入喷嘴120的室内,并通过喷嘴120的多孔圆周136排放到喷嘴120外部。由于如上文所述对上喷嘴区段120进行了尺寸化(sizing),在上喷嘴区段120a和玻璃管段316之间限定了圆周间隙314,其是与上喷嘴区段120a相对关系。从上喷嘴区段120a排放出来的流体在圆周间隙314中形成加压气体的膜。圆周间隙134中的加压气体的膜起了上喷嘴区段120a的表面和玻璃管200之间的气体轴承的作用。气体轴承向玻璃管段316的壁上施加压力。该压力使得玻璃管段316径向膨胀,然后使得一小部分的下喷嘴区段120b进入玻璃管200中,如图1lB所示。
[0076]在下喷嘴区段120b的相对倾斜表面132a、132b和玻璃管102之间产生两个间隙318a、318b。从下喷嘴区段120b排放出来的气体在间隙318a、318b中分别形成加压气体的膜。间隙318a、318b中的加压气体的膜起了倾斜表面132a、132b与玻璃管200之间的气体轴承的作用。气体轴承向玻璃管段316的壁上施加压力。该压力使得玻璃管段316横向膨胀,使得更多的下喷嘴区段120b进入玻璃管200中。持续该过程直至整个喷嘴120进入玻璃管200中,并通过玻璃管段316。随着喷嘴120通过玻璃管段316,玻璃管段316会呈现喷嘴120的形状,如图11C-11E所示。喷嘴120沿着玻璃管的长度通过任意具体点的最后的横截面会决定管中该具体点的截面轮廓。
[0077]一致化工具100可以在玻璃管200内部并沿着玻璃管200前进,直至喷嘴120完全通过整个玻璃管200或者玻璃管200的所需的长度。一致化工具100的前进可包括如上所述的向下拉动玻璃管200并通过一致化工具100,在玻璃管200内向上拉动一致化工具100,或者前述的组合。一致化工具100需要以单一反向前进以进行一致化或成形操作。一致化工具100的前进可以是恒定速度或者变化的速度。但是,需要对速度进行调节从而可以精确且高效地完成玻璃管的一致化或成形。
[0078]通过如下方式实现玻璃管200的成形:当玻璃管200处于其可以发生变形的温度时,向玻璃管200施加气体压力。通过如上所述的经由喷嘴120排放的气体在玻璃管200和喷嘴120之间产生的加压气体的薄膜来提供气体压力。加压气体的膜不仅仅起了向玻璃管200施加压力的作用,还使得一致化工具100与玻璃管200分开,从而使得当玻璃管200处于成形温度时(其中玻璃管200通常会是软的),玻璃管200与一致化工具100没有物理接触。加压气体的薄膜的厚度通常分别是60-70 μπι,但是在一些实施方式中,可以高至120 μ m?当一致化工具100沿着玻璃管200的长度前进时,加压气体的薄膜沿着玻璃管200的长度移动。加压气体的薄膜构成气体轴承。会决定膜厚度的气体轴承间隙的宽度会取决于玻璃粘度、一致化速度(即,一致化工具100沿着玻璃管前进的速度)以及喷嘴120的凹陷区域中的排出通量。
[0079]图12显示成形过程的端视图。通过下喷嘴区段120b的倾斜表面132a、132b排放气体,其中排放的气体在倾斜表面132a、132b和玻璃管200之间形成两个气体轴承。这些气体轴承向玻璃管200施加相对作用力,使得玻璃管200以相反方向横向膨胀。在玻璃管200与倾斜表面132a、132b的相对关系的部分施加了相对作用力。虽然玻璃管200朝向倾斜表面132a、132b的部分是横向膨胀的,但是玻璃管200朝向网表面134a、134b的部分会是平坦的。此外,由于网表面134a、134b中的凹陷区域138a、138b的排出通量,不会在网表面134a、134b和玻璃管200之间明显形成可以向玻璃管200施加压力的加压气体的膜。可用于玻璃管202的横向膨胀的作用力会取决于相对气体轴承的压力,这进而会取决于供给到喷嘴120的进料室的气体的压力、向倾斜表面132a、132b分配气体的喷嘴120的边缘室的构造以及喷嘴120的孔结构。玻璃管200相对于网表面134a、134b的部分的平坦化也会取决于网表面134a、134b的排出通量。
[0080]通常,可以对边缘室142a、142b、146a、146b、148a、148b(参见图1)的直径和长度,网表面134a、134b的凹陷,边缘室相对于倾斜表面132a、132b的定位,以及供给到边缘室的气体的压力进行适当选择,以提供绕着喷嘴120的所需的气体轴承压力分布,以在玻璃管200中形成所需的椭圆形截面形状。例如,为了形成6mm x 65mm的椭圆形内部截面形状,边缘室可以是直径3mm且与相邻的倾斜表面距离1.5mm。网表面的凹陷区域可以是深0.5-1.5_。可以使用诸如氮气或者空气的气体作为供给气体。凹陷区域中的排出通量可以是0.5-1.5m3/小时,在780°C测量。采用该配置,可以在玻璃管相对于网表面的部分获得平坦面。倾斜表面处的局部化气体轴承也会确保横向张力以帮助平坦面的平坦度控制。但是,应明确的是,需要基于待形成的形状以及需要形成形状的压力分布来设定一致化工具100和供给气体的性质,并且它们不应限于上文给出的具体例子。
[0081]可以具有无排出流通点位的网表面134a、134b,使得可以在网表面134a、134b和玻璃管200之间形成气体轴承,例如如果希望的是具有齿条侧而不是平坦侧的椭圆形截面形状的话。在此情况下,喷嘴120的几何形貌可以是使得在网表面134a、134b和玻璃管200之间形成的气体轴承相比于在倾斜表面132a、132b和玻璃管200之间形成的气体轴承是不同的,从而可以以不同量、双轴地向玻璃管200施加横向膨胀作用力。通常来说,玻璃管200中希望较大横向膨胀的部分会具有比玻璃管200中希望较低或者没有横向膨胀的部分低高的气体轴承压力。
[0082]在一个或多个实施方式中,对玻璃管200的初始圆周(即,将玻璃管200 —致化至最终截面轮廓之前的圆周)进行选择,使其小于玻璃管200的最终圆周(即,将玻璃管200一致化至最终截面轮廓之后的圆周)。换言之,在再成形过程中,玻璃管200的壁会具有部分几何横向拉伸。初始圆周与最终圆周之间的比例小于I。优选地,初始圆周与最终圆周之间的比例小于0.96。更优选地,比例为0.7-0.95,这会导致玻璃管壁被拉伸5-30%。当希望伴随着一致化使得玻璃管200的壁发生有意薄化时,可以使用0.7-0.95的比例。
[0083]可以从采用一致化工具100以及如上文所述过程进行成形的玻璃管切割玻璃套筒。在一个实施方式中,玻璃套筒具有无缝壁和椭圆形截面形状,长宽比大于5:1。优选地,长宽比大于10:1。在一个实施方式中,玻璃套筒
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