用于生产玻璃管的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于通过由玻璃成形具有外直径化的空屯、圆筒来生产玻璃管尤 其地石英玻璃管的方法，其中所述圆筒在围绕旋转轴线旋转的同时在W相对供给速率Va 移动的加热区域中W部分被软化，并且软化部分在施加在空屯、圆筒孔中的离屯、力和/或内 部超压的作用下径向地膨胀W形成变形区域，W及所述管持续地成形为具有比化大的外直 径〇2。
【背景技术】
[0002] 采用该方法和装置，玻璃尤其石英玻璃的空屯、圆筒在一个或多个热成形步骤中形 成管，径向管尺寸相对于空屯、圆筒的径向尺寸或横截面分布改变。围绕其纵向轴线旋转 的初始空屯、圆筒在此逐区域地被软化并且在该过程中膨胀一在径向朝外引导的力的作用 下一或者抵靠被布置在相对于管的纵向轴线预定径向距离处的模制工具，或者它在没有工 具的情形下成形。径向朝外引导的力是基于在空屯、圆筒的内孔中的离屯、力和/或内部超压 (也被称为"吹塑压力")。
[0003] 在此特别注意所抽出的（化awn-off )管原丝的尺寸稳定性。为确保该稳定性，管 原丝的径向尺寸诸如外直径、内直径或壁厚度的持续检测和连续控制是必不可少的。吹塑 压力、在空屯、圆筒和加热区域之间的相对供给速率、W及在加热区域中的溫度作为运种控 制的控制变量是普遍的。
[0004] 在初始空屯、圆筒中已经存在的尺寸偏差在成形过程期间倾向于传播到所抽出 的玻璃管中并且在该过程中甚至被强化。在此尤其不利地注意在径向横截面分布中的 变化或壁倾偏（one-side化ess),即管壁厚度的径向不规则分布，还被专家称为"偏壁度 (siding)"。由于在使用模制工具时外直径是相对固定的给定尺寸，所W管壁倾偏在此伴随 有管的内直径的变化。
[0005] 运些问题随着管的增加的端部直径而增加，因为在初始圆筒中出现的壁厚度变化 在成形过程中随着直径W指数方式增加。因此，在最终分析中，根据规范仍可被容忍的用于 偏壁度的最大值（比如1mm)限制管的实际可获得的端部直径。该影响还取决于吹塑压力的 水平，使得该压力不能任意地高。替代运，为了获得商业上可接受的成形速率，玻璃必须加 热到更高程度并且更强地软化。运继而导致在玻璃壁中更多的抽取条纹或其他缺陷W及导 致增加的能量需要，尤其在大容积的管(此后也被称为"大管"）的情况下，该大容积的管由 于它们的大容积而非常快速地冷却。
[0006] 管的端部直径越大，因而尺寸稳定的大管的制造越困难并且越成本密集。为缓解 该问题，在JP2004-149325A中建议成形过程应该被划分成直径连续增加的多个成形阶段。 为了该目的，具有250mm直径的待被成形的石英玻璃的空屯、圆筒夹紧在车床中并围绕其水 平定向的纵向轴线旋转，同时其通过环状布置的加热炉来加热并且通过加热炉沿着圆筒表 面W预定供给速率Va移动而逐区域地被软化。直径的增加是因为作用在软化部分上的离 屯、力。变形区域将沿着整个初始圆筒移动一旦直到圆筒完全地膨胀。管的外直径在此通过 激光束而不使用工具来持续地被捕获。该成形步骤将被重复直到达到440mm的标称管直 径。在每个成形步骤中，管直径增加15mm。
[0007] CN 102887626A描述用于采用每个阶段60mm的多个成形阶段来生产具有超过 520mm的外直径的石英玻璃管的多阶段成形过程。
【发明内容】
[000引技术目标 在该成形过程中，在每个单个成形阶段中获得比较小的成形程度，运伴随着从径向管 尺寸的标称值的较小偏差。而且，每个成形阶段提供考虑和校正在相应初始圆筒中出现的 尺寸偏差的可能性。
[0009] 在另一方面，明显的是该程序需要大量的时间和能量，尤其因为管在连续的程序 步骤之间冷却。
[0010] 可W尝试将成形步骤的数量保持尽可能少，因为尽可能高地设定相应的变形程度 即直径的变化。然而，已经发现在非常大的直径变化的情况下成形过程变得不稳定，运首先 自我表现出形成在纵向轴线方向上延伸的波结构的直径变化。
[0011] 因此，本发明的目的是示出一种可W在单个成形步骤中或数量是尽可能少的多个 成形步骤中将空屯、圆筒形成为具有大的外直径和高的尺寸稳定性的玻璃管的方法。
[0012] 本发明的总体描述 关于所述方法，从上面提及的方法开始的该目标根据本发明来实现，其中，软化部分的 径向膨胀W依赖位置的径向膨胀速率化来实施，该径向膨胀速率化沿着变形区域的分布 具有比供给速率Va两倍更小的最大值化，max。
[0013] 在变形部分(在此还被称为"变形区域"）中，响应于具体地由壁厚度和粘度确定的 玻璃的变形阻力，软化的玻璃原丝的直径从空屯、圆筒到管持续地增加。在纵向剖面中，变形 部分具有整体上的漏斗形状，具有当W剖面观察时在圆筒和管之间的S形状的过渡，该过 渡此后将还被称为"肩部"。
[0014] 已经发现，无论何时玻璃在径向方向的变形速率(在此还被称为"径向膨胀速率"） 与径向变形开始时的初始值相比变得非常大时，上面提及的过程不稳定性将开始并且将形 成波结构。径向膨胀速率和管的外直径与管的壁厚度的比成比例。运意味着径向膨胀速率 越大，管的外直径越大W及管的壁厚度越小。外直径从变形部分的起点到终点是增加的，并 且壁厚度通常是减小的，但其也可保持基本相同。运就是为什么在没有任何防范措施和在 相同溫度下径向膨胀速率从变形部分的起点到终点是增加的。在加热区域和空屯、圆筒之间 的恒定相对速率时，运将具有结果：在"肩部"的区域中的斜率变得越来越睹峭。然而，运减 少从径向方向到玻璃中的对流热输入，其影响相对的局部冷却和从而局部径向膨胀速率的 降低。"肩部"从而再次变得更扁平并且到玻璃中的径向热福射输入和局部溫度再次变得更 高，使得局部径向膨胀速率再次增加和机制重新开始。系统振荡，从而引起循环波。
[0015] 用于避免该过程不稳定性的基本思路是现在抵消在变形部分中的过度径向膨胀 速率的发生。
[0016] 如果变形区域也W高速率移动，即如果轴向供给速率Va是高的，则高径向膨胀速 率化是无害的。供给速率在整个成形过程中通常保持恒定。因此，在给定供给速率时的径 向膨胀速率的程度的测量是在变形区域中"肩部"的斜率。"肩部"越睹峭，则径向膨胀速率 和轴向供给速率之间的比率越大。换句话说，肩部的斜率遵循速率化Aa的比率，其中化 指代半径即直径一半的膨胀。
[0017] 已经发现，当该比率小于2,或甚至更好小于1. 5,优选地小于1 W及尤其优选地小 于0.7时，过程波动得W避免。最大径向膨胀速率化,max在此优选地小于20 cm/min，尤其 优选地小于10 cm/min。
[0018] 空屯、圆筒的成形是基于吹塑压力或基于在旋转(离屯、）期间的离屯、力或基于两者 的作用。在管壁中起作用的切向张力教I由下面两个成分组成，其中第一个描述吹塑压力的 作用，并且第二个描述离屯、力的作用。
其中：p=压力，r=成形部分中的半径，WD=壁厚度，教=玻璃的具体密度，游=角速度。
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