用于生产玻璃管的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于生产玻璃管的方法和设备。公开了一种用于生产玻璃管的已知方法，包括借助于可动加热区使围绕其旋转轴线旋转的中空圆筒分区加热和软化，其中所述玻璃管由在离心力和/或施加在中空圆筒孔中的内部超压作用下的所软化的区域的径向扩张持续地成型。由此开始，为了指示如下方法：如果可能的话，使得可能在单一成型步骤或者少量成型步骤中将中空圆筒成型为带有大外径和高尺寸精度的玻璃管，根据本发明专利技术提出的是提供所述中空圆筒包括确定壁厚相对小的圆周位置；并且在所述旋转中空圆筒的加热和软化期间，仅当或者主要当经过冷却剂源的圆周位置带有相对小的壁厚时，才从所述冷却剂源向所述变形区上分配冷却剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于生产玻璃管的方法，特别是石英玻璃管，该方法包括如下方法步骤：（a）提供玻璃的中空圆筒，该中空圆筒具有壁厚并且具有外径D1，（b）在相对于旋转轴线移动的加热区中对围绕旋转轴线旋转的中空圆筒进行分区加热和软化，（c）通过所软化的区域的径向扩张形成变形区，所软化的区域在离心力和/或施加在中空圆筒孔中的内部超压的作用下径向扩张，以及（d）连续地形成带有大于D1的外径D2的管。此外，本专利技术涉及一种用于执行这种方法的设备，其包括：旋转装置，其用于使玻璃中空圆筒围绕其纵轴线旋转，该圆筒具有内径、外径D1和由壁限定的内孔，以及加热器，其可相对于中空圆筒运动，以便对中空圆筒进行分区加热和软化并且形成带有大于D1的外径D2的管。在这种方法和设备的帮助下，在一个或若干热成型步骤中，玻璃（尤其是石英玻璃）中空圆筒成型为具有增加的外径的管。在此，围绕其纵轴线旋转的初始中空圆筒在加热区中逐个区域地被软化，加热区相对于中空圆筒以相对进给速率移动，并且在该过程中该初始中空圆筒在径向向外指向的力的作用下扩张，或者抵靠布置在与管的纵轴线相距给定径向距离处的模塑工具，或者在无工具的情况下成型。径向向外指向的力是基于离心力和/或中空圆筒的内孔中的内部超压（也称为“吹塑压力”）。为了观测抽拉管原丝（drawn-off tube strand）的尺寸精度，控制其尺寸中的至少一个，例如外径、内径或者壁厚。吹塑压力、中空圆筒与加热区之间的相对进给速率以及加热区中的温度都是该控制的常见操纵变量。
技术介绍
管端直径越大，生产尺寸精确的大管就变得越困难和昂贵。为了缓解这些问题，JP 2004-149325A提出应当将成型过程分为多个成型步骤，并且逐次增加直径。为此，将待成型的石英玻璃中空圆筒（具有250 mm的直径）夹在机床中并且使其围绕其水平取向的纵轴线旋转，同时借助于加热燃烧器的环形布置进行加热，并且由于加热燃烧器以给定进给速率沿圆筒罩移动从而使该中空圆筒逐个区域地软化。直径的增加是由于作用在所软化区域上的离心力。变形区将沿整个初始圆筒行进一次，直到圆筒完全扩张。在此，在没有工具的情况下，借助于激光束连续地感测管的外径。这种成型步骤将被重复直至达到标称管直径440 mm。在每个成型步骤中，管直径增加15 mm。在这种成型过程中，在每个单个成型步骤中实现相对小的成型程度，这伴随着距径向管尺寸的目标值的减小的偏差。此外，在每个成型步骤中，可能考虑到并且校正相应初始圆筒中存在的尺寸偏差。另一方面，明显的是这种工序非常耗费时间和能量，尤其是因为在相继的成型步骤之间管会冷却。EP 0 037 648 A1描述了一种生产光纤的方法，其中管通过分区加热和对带有增加的内径的管应用内部超压来成型。US 5,167,420 A描述了一种用于在玻璃管中生产环绕沟槽的设备，其中，通过主动冷却使玻璃的粘性在沟槽区域中减小。JP 10101353 A描述了一种用于生产石英玻璃管的方法，该方法在于通过施加内部超压使石英玻璃圆筒逐个区域地软化，并且石英玻璃圆筒在抵靠外模塑工具围绕其纵轴线旋转的同时成型为管。在此，石英玻璃圆筒在一侧封闭。除了外径之外，目标是实现均匀的壁厚。为此，在模塑工具上使用平行模塑板。DE 41 21 611 C1描述了一种用于生产石英玻璃管的方法，在该方法中，调节抽拉石英玻璃管原丝的壁厚。在此，连续地推动石英玻璃中空圆筒，同时使其旋转通过加热炉，在加热炉内，水冷式石墨板被布置为与管的纵轴线相距一定径向距离。由于中空圆筒内的超压，软中空圆筒被吹向石墨板，使得石墨板距管的纵轴线的径向距离大致预先确定所产生的管的外径。沿坯件相对于炉子的进给方向观察，软石英玻璃在石墨板前方积聚并且围绕坯件的外壁形成周向熔珠。建议的是应当通过借助于摄像机光学地感测熔珠高度以及通过使用与用于过程控制的预定目标熔珠高度的偏差来将周向熔珠的高度用于过程控制。中空圆筒的内孔中的超压被选择为控制的操纵变量。从而能够使管的内径的变化以及因此管的壁厚的变化最小化。
技术实现思路
技术目的可以尝试保持成型步骤的数量尽可能小，由于相应变形程度（即，直径的变化）被设置为尽可能高。然而，已经发现已存在于原始中空圆筒中的尺寸偏差倾向于延续到成型过程中的拉出玻璃管内并且甚至被增强。径向横截面轮廓中的变化或者壁侧偏性（即，管壁厚的径向不规则层，这在专家当中也被称为“偏壁度”（siding））尤其不利地明显。由于在模塑工具的使用中，外径是相对固定的预定值，因此在这种情况中，管壁偏壁伴随着管的内径的波动。在管端直径增加的情况下，这些问题也会增加。原因在于在成型过程中，初始圆筒中存在的壁厚变化随直径指数地上升。因此，根据本说明书尚可容忍的偏壁度的最大值（例如，1 mm）可能在最终分析中限制在实践中能够实现的管端直径。与壁相对厚的区域相比，中空圆筒的相对薄壁的区域更容易变形。吹塑压力越大，将被注意到的厚度差距越多，使得吹塑压力不能够任意地高。此外，为了实现商业上可接受的成型率，玻璃必须在更高温度下加热并且更加强烈地软化。然而，这导致玻璃壁中的明显的拉制条纹（drawing streak）和其它缺陷并且导致能量需求增加，尤其是在大容积管（下文也称为“大管”）的情况中，这是因为大容积管的大尺寸冷却得尤其迅速。因此，本专利技术的目的在于指示一种方法，其使得可能在单一成型步骤中或者在少量成型步骤中将中空圆筒成型为（如果可能）带有大外径和较高尺寸精度的玻璃管。此外，本专利技术的目的在于提供一种适合于执行该方法的设备。
技术实现思路
对于方法，始于上文提及的类型的方法的这种目的根据本专利技术实现，方法中：（i）根据方法步骤（a）提供中空圆筒包括确定壁厚相对小的圆周位置，（ii）以及，在旋转的中空圆筒的加热和软化期间，仅当或者主要当具有相对小的壁厚的圆周位置经过冷却剂源时，才从冷却剂源向变形区分配冷却剂。在根据本专利技术的方法中，确定至少一个带有沿中空圆筒的纵轴线的相对小的壁厚的圆周位置。小壁厚是例如围绕中空圆筒的圆周的径向横截面中的最小壁厚。小壁厚的圆周位置在下文也被简短地称为“薄壁点”。对于上述方法步骤（i）的情况中的薄壁点的确定，直接或者间接地确定围绕圆周的壁厚分布，例如，在间接确定的情况下，当可以假设中空圆筒的外径恒定时，仅单独对内径的测量就已足够。这种确定可以相对于成型过程提前在分开的测量过程中进行，或者该确定在成型过程期间连续地进行，但优选地是在所讨论的中空圆筒的长度部段进入加热区和变形区内之前进行。在待成型的中空圆筒的长度上观察，薄壁点的圆周位置可能转移，然而，一般来说，并且在最简单的情况中，这在中空圆筒的整个长度上都是相同的。在这个前提下，对中空圆筒环的测量就足以能够在中空圆筒的整个长度上确定在上述方法步骤（i）的情况中所讨论的圆周位置。根据方法步骤（ii），当薄壁点进入加热区的区域内并且因此进入变形区内时，冷却剂作用在薄壁点上。冷却剂的作用是定期的，即，仅当薄壁点由于中空圆筒的旋转而经过源时这才会发生，源在周向方向上是静止的，以便排放冷却剂。该作用可以发生在薄壁点每次经过之后或者在预定数量的经过之后。在受控的作用下，响应于待观测的和预定的冷却程度在薄壁点经过的情况中分配冷却剂。响应于中空圆筒旋转的时钟频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产玻璃管（22），尤其是石英玻璃管的方法，所述方法包括以下方法步骤：（a）提供所述玻璃的中空圆筒（2），所述中空圆筒（2）具有壁厚和外径D1，（b）在加热区（20）中使所述中空圆筒（2）分区加热和软化，其中所述中空圆筒（2）围绕旋转轴线（6）旋转，所述加热区（20）相对于所述旋转轴线（6）移动，（c）通过所软化的区域在离心力和/或施加在中空圆筒孔（7）中的内部超压的作用下的径向扩张使变形区（14）成型，以及（d）持续地使带有外径D2的所述管（22）成型，所述外径D2大于D1，其特征在于：（i）根据方法步骤（a）提供所述中空圆筒（2）包括确定壁厚相对小的圆周位置，（ii）以及在旋转的所述中空圆筒（2）的加热和软化期间，仅当或者主要当具有相对小的壁厚的所述圆周位置经过冷却剂源（18）时，才从所述冷却剂源（18）向所述变形区（14）上分配冷却剂（44）。

【技术特征摘要】
2015.04.28 EP 15165370.61.一种用于生产玻璃管（22），尤其是石英玻璃管的方法，所述方法包括以下方法步骤：（a）提供所述玻璃的中空圆筒（2），所述中空圆筒（2）具有壁厚和外径D1，（b）在加热区（20）中使所述中空圆筒（2）分区加热和软化，其中所述中空圆筒（2）围绕旋转轴线（6）旋转，所述加热区（20）相对于所述旋转轴线（6）移动，（c）通过所软化的区域在离心力和/或施加在中空圆筒孔（7）中的内部超压的作用下的径向扩张使变形区（14）成型，以及（d）持续地使带有外径D2的所述管（22）成型，所述外径D2大于D1，其特征在于：（i）根据方法步骤（a）提供所述中空圆筒（2）包括确定壁厚相对小的圆周位置，（ii）以及在旋转的所述中空圆筒（2）的加热和软化期间，仅当或者主要当具有相对小的壁厚的所述圆周位置经过冷却剂源（18）时，才从所述冷却剂源（18）向所述变形区（14）上分配冷却剂（44）。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，液体被用作所述冷却剂（44）。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述液体被喷涂或者泼溅到所述变形区（14）上。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，水被用作所述液体。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述液体的量在所述中空圆筒旋转的周期中改变。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述中空圆筒（2）围绕其纵轴线（6）的每次旋转期间，所述液体的量恰好增加一次并且恰好减少一次。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却剂（44）在其中起作用的围绕所述变形区（14）的圆弧小于30度角度。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述内部超压...

【专利技术属性】
技术研发人员：B格罗曼，M泽恩，A布卢梅瑙，
申请(专利权)人：赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE