CN106495449A - 玻璃管成型模具、玻璃管成型装置及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种玻璃管成型模具、玻璃管成型装置及成型方法。模具安装于一玻璃液供料装置的出料口处，模具包括一内模具，内模具安装于供料装置的出料口，内模具包括连接杆与成形部；成形部包括一成形面，成形面为成形部面向出料口的一面，成形面为向连接杆方向凸出的球面、圆锥面或曲面，成形面上凹设有至少一个料槽，料槽由连接处延伸至成形面底部。制备工艺中，玻璃液经出料口处的流道间隙流至内模具的成形面，在玻璃液从流态至固化转换的初期，成形面导引玻璃液成曲面扩散形成管，沿料槽流动的玻璃液在管内侧形成内筋，之后由牵引装置带动玻璃管转动，使内筋形成螺旋状。本发明克服现有技术的生产难题，生产出内壁有螺旋筋的玻璃管。

Description

玻璃管成型模具、玻璃管成型装置及成型方法

技术领域

本发明总体来说涉及一种玻璃加工装置，具体而言，涉及一种能生产内壁有造型的玻璃管成型模具、玻璃管成型装置及成型方法。

背景技术

现有技术中玻璃管一般的生产工艺方法为：配合料混合均匀后加送入电熔窑内，熔化好的玻璃液经流液洞进入上升道、料道，玻璃液在料道经溢流排泄掉表层废料，将均化好、满足成型温度的玻璃液供给供料机，再经匀料筒、吹气杆、料碗、端头进入真空跑道、保温跑道、激光检测、拉管机成型，然后经分选机、梳理机分拣合格玻璃管，最后经人工包装后，运输入库。

现有技术玻璃管成型工艺中，玻璃液由流态逐渐过渡至硬化成型，目前的生产工艺中，玻璃管内壁一般是光滑与均质表面，以现有工艺和加工设备，若在玻璃管内壁加工形状，会导致玻璃管强度受到影响，而且会影响玻璃管的圆度和同轴度，因此，还不能针对玻璃管内壁加工特殊形状。

而玻璃管内部造型的需求一直存在，例如公布号为CN104263646A，名称为“一种微藻光生物反应器用管子”的中国发明专利申请中。该专利申请揭示了一种内部带有螺旋状延伸的凸起或筋，使藻液被循环泵驱动而在管道内流动过程中，由于螺旋筋的导引作用，使藻液持续处于旋状态在管内前进；因此可以加强湍流和搅拌，使每棵藻具有相当的受光机会，还防止藻沉积在管底部。该技术的技术效果已通过我们实验验证。

而现有的内壁平滑的卧式管道反应器，在养殖微藻的过程中，部分藻会沉积在管道底部，不仅这部分自己无法受光，还会附着在管壁，使光无法充分透光玻璃管，照射到管内的藻液，降低整个光生物反应器中生物质的增长率。

然而，对于工业上制造内部加设螺旋筋的管道来说，PC等高分子材料制作起来相对容易许多。但是PC等高分子材料制作的管子，其透光率低、抗老化性差，散热性差、使用寿命短，刚性低(在架设的时容易弯曲)、变形系数大、硬度小、抗摩擦能力差等原因，而不作为最佳的选择。

而高硼硅玻璃在这些方面有着更大的优势。两者对比如下表所示。可见，生产出内置螺旋筋的玻璃管道对于提高微藻大规模培养产量有重要意义。

材质	聚碳酸酯(PC)	高硼硅玻璃
			膨胀系数	3.8×10-3	3.3×10-6
透光率	80％	92％
			寿命	5年	20年
清洗	困难	相对容易

而玻璃(高硼硅玻璃)产品的制造加工，在玻璃制造行业一直是难点。小型的各种造型的玻璃器皿是以吹制工艺制作而成；而工业化大规模的生产不同的玻璃制品，难度非常大，所以很多玻璃制造厂都是通过溢流方法制造生产平板玻璃片为其主产品类型。

特别是在玻璃管道内部一次成型沿管长度方向螺旋状延伸的筋结构，目前尚未有成功的先例，也未公开过制造该造型玻璃管道的制造工艺和设备。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对传统玻璃管加工工艺中有内部造型的玻璃管加工难度大的问题，本发明的主要目的在于提供一种能生产内部造型的玻璃管的玻璃管成型模具、玻璃管成型装置及成型方法。

本发明的次要目的在于提供一种能生产内壁有内筋的玻璃管的玻璃管成型模具、玻璃管成型装置及成型方法。

本发明的再一目的在于提供一种能生产内壁有螺旋筋的玻璃管的玻璃管成型模具、玻璃管成型装置及成型方法。

另外，针对光生物反应器和高分子材料内置螺旋筋的光生物反应器存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种应用内壁有螺旋筋的玻璃管的光生物反应器。解决了传统光生物反应器产量相对不高、成本高，高分子材料螺旋管寿命低、透光率差、膨胀系数大而导致不能大规模应用的难题。

本发明将内部自带螺旋筋的玻璃管道式光生物反应器，从最初的一个设计概念，变成了现实。目前申请人已经利用本发明的技术生产出许多可以用于中试规模应用的玻璃管，并组装了大型光生物反应器。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种玻璃管成型模具，安装于一玻璃液供料装置的出料口处，所述模具包括一内模具，所述内模具安装于所述供料装置的出料口，所述内模具包括连接杆与成形部；所述连接杆由所述成形部向远离所述成形部的方向延伸形成，所述连接杆能伸入所述出料口内以安装固定所述内模具，所述连接杆外周面与所述出料口内周面之间留有流道间隙；所述成形部最大外径大于所述出料口的内径，所述成形部包括一成形面，所述成形面为所述成形部面向所述出料口的侧面，所述成形面为向所述连接杆方向凸出的球面、圆锥面或曲面，所述成形面与所述连接杆结合的连接处位于所述成形面顶部，所述成形面上凹设有至少一个料槽，所述料槽由所述连接处延伸至所述成形面底部。

根据本发明的一实施方式，其中所述模具还包括一外模具，所述外模具呈筒形，安装于所述出料口，所述外模具内周面与所述连接杆外周面之间为玻璃液流道。

根据本发明的一实施方式，其中所述外模具能在轴向上移动调整，以调节所述外模具底端到成形面的距离，控制成型的玻璃管的壁厚；或者能够根据需要安装不同内径的所述外模具，以控制成型的玻璃管的壁厚。

根据本发明的一实施方式，其中所述内模具还具有一个通道，所述通道贯通所述内模具，由所述连接杆顶部连通至所述成形部背离所述出料口的一面上。

根据本发明的一实施方式，其中所述料槽的截面形状是由外向内逐渐变窄。

根据本发明的一实施方式，其中所述连接杆与所述成形部均与所述出料口同轴设置。

根据本发明的一实施方式，其中所述成形部正投影形状为圆形。

根据本发明的另一方面，提供一种玻璃管成型装置，安装于玻璃液供料装置的出料口处，所述玻璃管成型装置包括用于输送成型玻璃管的一个牵引装置以及如前所述的玻璃管成型模具。

根据本发明的一实施方式，其中所述出料口竖直向下开放，所述模具与所述牵引装置的轴线均是竖直线且同轴设置，所述牵引装置位于所述模具下方；所述牵引装置包括多个牵引辊，所述牵引辊向下输送经过所述模具成形的玻璃管，所述牵引装置还具有一个旋转驱动，带动所述牵引装置绕所述玻璃管的轴线转动，以带动所述玻璃管向下输送的同时绕轴线旋转，在所述玻璃管内形成至少一条螺旋筋。

根据本发明的一实施方式，其中所述成型装置还具有矫正装置，所述矫正装置位于所述模具与所述牵引装置之间；所述矫正装置包括至少一组调整块，每组所述调整块包括至少三个调整块，各所述调整块围绕所述玻璃管布置，以各所述调整块调整成型过程中的所述玻璃管的同轴度和圆度。

根据本发明的一实施方式，其中每组所述调整块包括四个调整块，分别配置成两对，各对调整块中的各调整块平行，各对调整块对应地外切于成型过程中的所述玻璃管，这两对调整块在水平面上的投影相互垂直。

根据本发明的一实施方式，其中各所述调整块材质为不锈钢、碳钢、石墨或耐火砖材料。

根据本发明的一实施方式，其中所述矫正装置包括至少两组所述调整块。

根据本发明的一实施方式，其中所述牵引装置的所述牵引辊成对设置，每对中的两个所述牵引辊对称位于成型过程中的所述玻璃管两侧，各所述牵引辊的轴线均垂直于成型过程中的所述玻璃管的轴线，每一对的两个所述牵引辊相向转动。

根据本发明的一实施方式，其中各所述牵引辊均具有设于环周面上的牵引槽，所述牵引槽形状匹配成型过程中的所述玻璃管的外形，成对的所述牵引辊的所述牵引槽之间形成牵引夹持空间，通过所述牵引夹持空间输送成型过程中的所述玻璃管。

根据本发明的一实施方式，其中所述牵引装置具有多对所述牵引辊，相邻的各对所述牵引辊的轴线在水平面上的投影相互垂直。

根据本发明的一实施方式，其中还具有一切割装置，在玻璃管成形方向上，所述切割装置位于所述牵引装置后下方。

根据本发明的另一方面，提供一种玻璃管成型方法，应用如前所述的玻璃管成型装置制备玻璃管。

根据本发明的一实施方式，其中包括如下步骤：

熔融的玻璃液供应至所述供料装置的出料口处；

所述玻璃液经所述流道间隙流至所述成形面；

流经所述成形面外侧的玻璃液形成玻璃管的管壁，流经所述料槽的玻璃液形成玻璃管内表面的筋；

所述牵引装置向下牵引成形后的玻璃管，同时，所述旋转驱动带动所述牵引装置绕所述玻璃管的轴线转动；

使得所述玻璃管内壁的筋在软化段形成螺旋状；

所述玻璃管经降温冷却完成成型。

根据本发明的一实施方式，其中通过调整所述内模具相对所述出料口的距离，控制成型的玻璃管的内径。

根据本发明的一实施方式，其中通过控制所述旋转驱动带动所述牵引装置转动的自转速度，以及所述牵引装置向外输送成型的玻璃管的输送速度，来控制所述玻璃管内壁的筋的螺距。

根据本发明的另一方面，提供一种光生物反应器，包括多个玻璃管，其中：

所述玻璃管以如前所述的玻璃管成型模具制备；或

所述玻璃管以如前所述的玻璃管成型装置制备；或

所述玻璃管根据如前所述玻璃管成型方法制备。

根据本发明的另一方面，所述光生物反应器，包括所述多个玻璃管的内壁设有1-20条螺旋状延伸的筋，其螺距为200mm-5000mm，筋高度为1-10mm或筋高度/管内径＝2～15％。

由上述技术方案可知，本发明的玻璃管成型模具、玻璃管成型装置及成型方法的优点和积极效果在于：

本发明实施例提出了一种模具，熔融的玻璃液供应至供料装置的出料口处后，玻璃液经流道间隙流至内模具的成形面，由于成形面是面向出料口的球面、锥面或曲面，在玻璃液流态至固化转换的初期，成形面导引玻璃液成球形或曲面形扩散，以此方便成形内筋，由于是通过料槽来实现造型，避免玻璃管强度受到影响，流经成形面外侧的玻璃液可形成玻璃管的管壁，流经料槽的玻璃液形成玻璃管内表面的筋。

另外，制备工艺中，玻璃液经出料口处的流道间隙流至内模具的成形面，在玻璃液流态至固化转换的初期，成形面导引玻璃液成曲面扩散，形成管，沿料槽流动的玻璃液在管内侧成形内筋，之后由牵引装置带动玻璃管转动，使内筋形成螺旋状，从而生产出内壁具有螺旋筋的玻璃管。本发明实施例提出了一种内置螺旋筋的玻璃管的加工工艺和加工设备，能以一台加工设备，便能加工出不同螺距、不同螺旋筋数的玻璃管，可以用以制备内置螺旋筋的玻璃管道式光生物反应器，以解决现有工艺和加工设备不能制备的技术问题。使得内带螺旋筋的玻璃管式光生物反应器产率比传统管道反应器产量提高40％以上，可大规模推广应用。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的玻璃管成型模具的结构示意图。

图2是根据另一示例性实施方式示出的玻璃管成型模具的结构示意图。

图3是根据一示例性实施方式示出的玻璃管成型装置的结构示意图。

图4是根据一示例性实施方式示出的玻璃管成型装置的剖面结构示意图。

图5是根据另一示例性实施方式示出的玻璃管成型装置的剖面结构示意图。

图6是根据一示例性实施方式示出的玻璃管成型装置制备的玻璃管的结构示意图。

图7是根据一示例性实施方式示出的玻璃管成型装置制备的玻璃管的侧视结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

10、模具；1、内模具；11、连接杆；12、成形部；121、成形面；122背离面；123、料槽；13、通道；2、外模具；3、矫正装置；31、调整块；4、牵引装置；41、牵引辊；411、牵引槽；42、第一动力；43、第二动力；5、出料口；51、导流板；6、玻璃管；61、内筋。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

本发明实施例提供一种玻璃管成型模具，可选择应用于玻璃管成型装置中，具体示例是，安装于一玻璃液供料装置的出料口处。供料装置可为供料机，供料装置可以选择以电熔窑供应均化好、满足成型温度的玻璃液。供料装置可以具有匀料筒和出料口，出料口一般可选择为料碗。匀料筒可选择为转筒。

图1是根据一示例性实施方式示出的玻璃管成型模具的结构示意图。如图所示，模具10可包括一内模具1，内模具1可安装于供料装置的出料口，经出料口流出的玻璃液通过内模具1后，按需成型为所需要的形状。内模具1可主要包括连接杆11与成形部12。连接杆11与成形部12可选择均与出料口同轴设置，以更好地完成玻璃管的成型。模具10可选择采用耐高温的镍基合金制成。

连接杆11由成形部12向远离成形部12的方向延伸形成，连接杆11的长度一般选择为大于供料装置的高度，连接杆11能伸入出料口内以安装固定内模具1，连接杆11外周面与出料口内周面之间留有流道间隙。如图中所示例，连接杆11的外形可选择为圆柱形，以便于出料口更好的匹配。当然，也可根据需求进行外形调整。

如图中所示例，成形部12的最大外径可选择为大于出料口的内径，以方便在玻璃管内进行内筋的成形。一示例中，成形部12正投影形状可选择为圆形，成形部12最大外径处位于成形面121底部。成形部12可主要包括一成形面121及一背离面122，成形面121为成形部12面向出料口一侧的侧面，成形面121向连接杆方向(装配后向出料口方向)凸出一定高度，成形面121可为球面、圆锥面或类似曲面。成形面121与连接杆11结合的连接处位于成形面121顶部，成形面121上凹设有至少一个料槽123，料槽123由连接处延伸至成形面121底部。料槽123的截面形状可选择是由外向内逐渐变窄，所述料槽123的深度，决定成型的玻璃管内部筋的高度，料槽123的宽度，决定成型的玻璃管内部筋的厚度，如此形成的内筋由玻璃管壁向内逐渐缩小。以使在玻璃管内壁成形的内筋更好的结合于玻璃管，也方便内筋维持形状。料槽123的数量可以是至少一个，如图中所示例可以为4个。料槽123的深度决定了螺旋筋的高度，料槽123的宽度决定了筋的宽度，料槽123的深度可选择介于1mm至8mm，料槽123的宽度可选择介于1mm至10mm。一示例性实施中，料槽123截面形状可呈梯形结构。

并可参照图3及图4所示，模具10还可包括一外模具2，外模具2呈筒形，可安装于出料口，外模具2内周面与连接杆11外周面之间可限制为玻璃液流道。外模具2与内模具1具有可调节间距，可选择通过将外模具2固定在可调节位置的连接结构上，可在生产中进行灵活调节位置。外模具底端到成形面的距离可调，一般是对外模具上下微调移动，实现对玻璃管壁厚的控制；另外，还可根据需要选择不同内径外模具更换，实现对玻璃管壁厚的控制。只需调节外模具2的位置，便可控制其底面与内模具1之间的距离，而可避免调整控制内模具1的轴向位置，而避免成形位置偏移后影响到玻璃的成型效果，这个可调节间距可控制成型的玻璃管的壁厚、内径及外径。

图2是根据另一示例性实施方式示出的玻璃管成型模具的结构示意图。如图所示，再一实施例中，内模具1中还可具有一个通道13，通道13贯通内模具1，由连接杆11顶部连通至成形部12的背离面122上，可通过通道13向经过模具成形的玻璃管内输送气体。其中可通过通道13输送压缩空气，如此，以压缩空气提供由内向外的压力，与外部矫正装置共同作用可保证成型玻璃管的圆度。同时，还可通过控制通道13内的气体压力，与拉管装置的输送速度共同作用保证玻璃管的壁厚。

如图1、图2所示的模具实施例，可应用于丹纳法、维罗法、垂直引下法玻璃管生产装置中进行使用。不过上述实施例的模具应用于大口径的高硼硅玻璃管成型中，具有成型效果更好的优势。具体使用中，熔融的玻璃液供应至供料装置的出料口处后，玻璃液经流道间隙流至内模具1的成形面121，成形面121导引玻璃液成球形或曲面形扩散；流经成形面121外侧的玻璃液可形成玻璃管的管壁，流经料槽123的玻璃液形成玻璃管内表面的筋。如此可成型具有轴向内筋的琉璃管。

图3是根据一示例性实施方式示出的玻璃管成型装置的结构示意图。图4是根据一示例性实施方式示出的玻璃管成型装置的剖面结构示意图。

如图所示，这里以垂直引下生产方法为例进行说明，其中的供料装置出料口5竖直向下开放。玻璃管成型装置可主要包括矫正装置3、牵引装置4以及玻璃管成型模具10。模具10、矫正装置3与牵引装置4的轴线可选择为均是竖直线，三者较佳地是选择为同轴线设置，不过也有可能将三者设置为不同的轴线上。如图中所示例矫正装置3和牵引装置4依次位于模具10下方。

这里选择应用如图1所示内模具1，外模具2与内模具1配合安装于供料装置出料口5，且出料口5还可设置一导流板51，以引导玻璃液更好地流入至玻璃液流道，避免玻璃液中产生气泡。

矫正装置3可位于模具与牵引装置4之间。矫正装置3可包括至少一组调整块31，每组调整块31包括至少三个调整块31，各调整块31围绕玻璃管6布置，使成型过程中的玻璃管6与各调整块31形成的几何多边形(凸多边形)内切，通过微调和移动调整块31，可以调整成型过程中的玻璃管6的同轴度。如图3、图4中所示例，调整块31的形状包括但不限于长方体、圆柱体、环型柱状体等。优选的，采用两个长方体平行放置，玻璃管从中间穿过。一组调整块31中可包括两对平行的调整块31，且这两对平行的调整块31在水平面上的投影相互垂直，如此，可以实现玻璃管在水平面内前后左右四个方向的调整，这两对平行的调整块31便可在4个垂直的方向上限制成型中的玻璃管6，以保证成型中的玻璃管6的同轴度。而一示例中，至少包括两组调整块31，而且相互之间同轴对齐，以保证成型中的玻璃管6同轴度。各调整块31材质可选择为不锈钢、碳钢、石墨或耐火砖材料等，并不以此为限。调整块31优选地采用石墨材料，石墨材料具有抗高温，不变形的特性；此外，石墨材料的表面非常光滑，可以保证玻璃管外表面的光滑度，保证较好透光率；同时也由于石墨材料表面光滑，因而其阻力小，便于内筋玻璃管的成型。矫正机构的调整块31，一旦调节好后，会一直夹持在玻璃管外侧，防止成型中的玻璃管6在被牵引下来过程中，发生偏斜。

由于从模具到牵引装置4有较长的距离，牵引装置4的转动会导致玻璃管软化段形成摆动，使得玻璃管不能成型。因此，利用矫正装置3的调整块31的调整实现两个目的：一是起到夹持作用；二是调整玻璃管的同轴度、圆度。

牵引装置4可包括多个安装在机架上的牵引辊41，这些牵引辊41能向下输送经过模具10成型的玻璃管6，这些牵引辊41可由第一动力42带动进行自转。如图中所示例，牵引装置4的牵引辊41可成对设置，每对中的两个牵引辊41对称位于成型过程中的玻璃管6两侧，各牵引辊41的轴线均垂直于成型过程中的玻璃管6的轴线，一对中的两个牵引辊41相向转动。各牵引辊41均具有设于环周面上的牵引槽411，牵引槽411可为圆弧形，以此匹配成型过程中的玻璃管6的外形，成对的牵引辊41的牵引槽411之间形成牵引夹持空间，以牵引夹持空间输送成型过程中的玻璃管6。牵引装置4可具有多对牵引辊41，如图中所示例，可设置为4对牵引辊41，且相邻的各对牵引辊41的轴线在水平面上的投影相互垂直。

牵引装置4还具有一个第二动力43，第二动力43带动牵引装置4整体绕玻璃管6的轴线转动，以带动玻璃管6向下输送的同时绕轴线旋转。这样便可在玻璃管6内形成至少一条螺旋筋。当然，也可选择控制第二动力43生产中不输出动力，以制备直内筋61的玻璃管6。

当然，还可具有一切割装置，在玻璃管6成形方向上，切割装置位于牵引装置4后方。以便于根据需求切割成型后玻璃管6，取得所需长度规格的玻璃管6。

参照图3及图4所示，本发明实施例提供的一种玻璃管成型方法，应用玻璃管成型装置制备玻璃管6：包括如下步骤：

熔融的玻璃液供应至供料装置的出料口5处；这时的玻璃液经过输送已经有一定降温，更接近于软化温度。

玻璃液经流道间隙流至成形面121；连接杆11与供料口5(或是外模具2)之间的流道间隙大小决定了玻璃液的基本流速。

流经成形面121外侧的玻璃液形成玻璃管6的管壁，流经料槽123的玻璃液形成玻璃管6内表面的筋；流经成形面121后的玻璃液，向下后会由于下方拉力和速度再缩小外径，因此缩回的比例可通过下方拉力和速度进行调节。在该步骤中，可配置内部及/或外部降温装置，以便于降低玻璃液温度，避免经成形后玻璃液仍为流态化，实现并维持形状。

牵引装置4向外牵引成形后的玻璃管6，同时，第二动力43带动牵引装置4绕玻璃管6的轴线转动；使得玻璃管6内壁的内筋61在软化段形成螺旋状；第二动力43输出的转速与第一动力42输出的转速可共同决定内筋61的螺距。螺旋内筋61的螺距是通过牵引装置4的牵引速度和转速同时控制形成，牵引速度主要决定产量，牵引装置4自转转速主要决定螺距。一种实例是，玻璃管的内壁可设有1-20条螺旋状延伸的筋，其螺距为200mm-5000mm，筋高度为1-10mm或筋高度/管内径＝2～15％。

玻璃管6经降温冷却完成成型。

图6是根据一示例性实施方式示出的玻璃管成型装置制备的玻璃管的结构示意图。图7是根据一示例性实施方式示出的玻璃管成型装置制备的玻璃管的侧视结构示意图。

如图所示，可以认为，本发明实施例提出了一种内置螺旋筋的玻璃管的加工工艺和加工设备，能以一台加工设备，便能加工出不同螺距、不同螺旋筋数的玻璃管，可以用以制备内置螺旋筋的玻璃管道式光生物反应器，以解决现有工艺和加工设备不能制备的技术问题。光生物反应器采用上述装置或方法制备的玻璃管，例如玻璃管的内壁可设有1-20条螺旋状延伸的筋，其螺距为200mm-5000mm，筋高度为1-10mm或筋高度/管内径＝2～15％。使得内带螺旋筋的玻璃管式光生物反应器产率比传统管道反应器产量提高40％以上，可大规模推广应用。

其中，可通过调整内模具1相对出料口5(可是调整外模具2的高度)的距离，控制成型的玻璃管6的内径。还可通过控制旋转驱动带动牵引装置4转动的自转速度，以及牵引装置4向外输送成型的玻璃管6的输送速度，来控制玻璃管6内壁的筋的螺距。根据本发明实施例的上述优势，所加工出的螺旋玻璃管，可以大规模应用于微藻生产，实现提高产量、提高设备寿命，从而达到降低成本，提升效率的效果。

图5是根据另一示例性实施方式示出的玻璃管成型装置的剖面结构示意图。如图所示，这里以垂直引下生产方法为例进行说明，其中的供料装置出料口5竖直向下开放。玻璃管成型装置可主要包括矫正装置3、牵引装置4以及玻璃管成型模具10。模具10、矫正装置3与牵引装置4的轴线可选择为均是竖直线，三者较佳地是选择为同轴线设置，不过也有可能将三者设置为不同的轴线上。如图中所示例矫正装置3和牵引装置4依次位于模具10下方。

这里选择应用如图2所示内模具1，内模具1具有通道13，内模具1安装后再接通一气体供应装置。外模具2与内模具1可配合安装于供料装置出料口5，且出料口5还可选择设置一导流板51，以引导玻璃液更好地流入至玻璃液流道，避免玻璃液中产生气泡。本实施例中矫正装置3、牵引装置4和切割装置的配置可选择为与上述实施例相同，在此不再赘述。

参照图5所示，本发明实施例提供的一种玻璃管成型方法，应用玻璃管成型装置制备玻璃管6：包括如下步骤：

熔融的玻璃液供应至供料装置的出料口5处；这时的玻璃液经过输送已经有一定降温，更接近于固化温度。

玻璃液经流道间隙流至成形面121；连接杆11与供料口5(或是外模具2)之间的流道间隙大小决定了玻璃液的基本流速。

流经成形面121外侧的玻璃液形成玻璃管6的管壁，流经料槽123的玻璃液形成玻璃管6内表面的筋；流经成形面121后的玻璃液，向下后会由于下方拉力和速度再缩小外径，因此缩回的比例可通过下方拉力和速度进行调节。在该步骤中，可配置内部及/或外部降温装置，以便于降低玻璃液温度，避免经成型后玻璃液仍为流态化，实现并维持形状。

同时，供气装置接通通道13供应压缩空气，向成形后玻璃管供应气体，在玻璃管形成内压，与外压配合共同维持玻璃管形状直至最终成型。

牵引装置4向外牵引成形后的玻璃管6，同时，第二动力43带动牵引装置4绕玻璃管6的轴线转动；使得玻璃管6内壁的内筋61在软化段形成螺旋状；第二动力43输出的转速与第一动力42输出的转速可共同决定内筋61的螺距。

玻璃管6经降温冷却完成成型。

图6是根据一示例性实施方式示出的玻璃管成型装置制备的玻璃管的结构示意图。图7是根据一示例性实施方式示出的玻璃管成型装置制备的玻璃管的侧视结构示意图。

如图所示，可以认为，本发明实施例提出了一种内置螺旋筋的玻璃管的加工工艺和加工设备，能以一台加工设备，便能加工出不同螺距、不同螺旋筋数的玻璃管，可以用以制备内置螺旋筋的玻璃管道式光生物反应器，以解决现有工艺和加工设备不能制备的技术问题。光生物反应器采用上述装置或方法制备的玻璃管，例如玻璃管的内壁可设有1-20条螺旋状延伸的筋，其螺距为200mm-5000mm，筋高度为1-10mm或筋高度/管内径＝2～15％。使得内带螺旋筋的玻璃管式光生物反应器产率比传统管道反应器产量提高40％以上，可大规模推广应用。

其中，可通过调整内模具1相对出料口5(可是调整外模具2的高度)的距离，以压缩空气的压力，控制成型的玻璃管6的内径。还可通过控制旋转驱动带动牵引装置4转动的自转速度，以及牵引装置4向外输送成型的玻璃管6的输送速度，来控制玻璃管6内壁的筋的螺距。根据本发明实施例的上述优势，所加工出的螺旋玻璃管，可以大规模应用于微藻生产，实现提高产量、提高设备寿命，从而达到降低成本，提升效率的效果。

应理解，以上描述的多个示例可沿多个方向(如倾斜、颠倒、水平、垂直，等等)并且以多个构造被利用，而不背离本发明的原理。附图中示出的实施例仅作为本发明的原理的有效应用的示例而被示出和描述，本发明并不限于这些实施例的任何具体的细节。

当然，一旦仔细考虑代表性实施例的以上描述，本领域技术人员就将容易理解，可对这些具体的实施例做出多种改型、添加、替代、删除以及其他变化，并且这些变化在本发明的原理的范围内。因此，前面的详细描述应被清楚地理解为是仅以说明和示例的方式来给出的，本发明的精神和范围仅由所附权利要求书及其等同物限定。

Claims (22)

1.一种玻璃管成型模具，安装于一玻璃液供料装置的出料口处，其特征在于，

所述模具包括一内模具，所述内模具安装于所述供料装置的出料口，所述内模具包括连接杆与成形部；

所述连接杆由所述成形部向远离所述成形部的方向延伸形成，所述连接杆能伸入所述出料口内以安装固定所述内模具，所述连接杆外周面与所述出料口内周面之间留有流道间隙；

所述成形部最大外径大于所述出料口的内径，所述成形部包括一成形面，所述成形面为所述成形部面向所述出料口的一面，所述成形面为向所述连接杆的方向凸出的球面、圆锥面或曲面，所述成形面与所述连接杆的连接处位于所述成形面顶部，所述成形面上凹设有至少一个料槽，所述料槽由所述连接处延伸至所述成形面底部。

2.如权利要求1所述的玻璃管成型模具，其特征在于，所述模具还包括一外模具，所述外模具呈筒形，安装于所述出料口，所述外模具内周面与所述连接杆外周面之间的环形区域形成玻璃液流道。

3.如权利要求2所述的玻璃管成型模具，其特征在于，所述外模具能在轴向上移动调整，以调节所述外模具底端到成形面的距离，控制成型的玻璃管的壁厚；或者能够根据需要安装不同内径的所述外模具，以控制成型的玻璃管的壁厚。

4.如权利要求1所述的玻璃管成型模具，其特征在于，所述内模具还具有一个通道，所述通道贯通所述内模具，由所述连接杆顶部连通至所述成形部底部。

5.如权利要求1所述的玻璃管成型模具，其特征在于，所述料槽的截面形状是由外向内逐渐变窄。

6.如权利要求1所述的玻璃管成型模具，其特征在于，所述连接杆与所述成形部均与所述出料口同轴设置。

7.如权利要求1至6任一项所述的玻璃管成型模具，其特征在于，所述成形部正投影形状为圆形。

8.一种玻璃管成型装置，安装于玻璃液供料装置的出料口处，其特征在于，所述玻璃管成型装置包括用于输送成型玻璃管的一个牵引装置以及如权利要求1至7任一项所述的玻璃管成型模具。

9.如权利要求8所述的玻璃管成型装置，其特征在于，所述出料口竖直向下开放，所述模具与所述牵引装置的轴线均是竖直线且同轴设置，所述牵引装置位于所述模具下方；所述牵引装置包括多个牵引辊，所述牵引辊向下输送经过所述模具成形的玻璃管，所述牵引装置还具有一个旋转驱动，带动所述牵引装置绕所述玻璃管的轴线转动，以带动所述玻璃管向下输送的同时绕轴线旋转，在所述玻璃管内形成至少一条螺旋筋。

10.如权利要求9所述的玻璃管成型装置，其特征在于，所述成型装置还具有矫正装置，所述矫正装置位于所述模具与所述牵引装置之间；所述矫正装置包括至少一组调整块，每组所述调整块包括至少三个调整块，各所述调整块围绕所述玻璃管布置，使成型的玻璃管内切于所述至少三个调整块框围的多边形，以各所述调整块调整成型过程中的所述玻璃管的同轴度和圆度。

11.如权利要求10所述的玻璃管成型装置，其特征在于，每组所述调整块包括四个调整块，分别配置成两对，各对调整块中的各调整块平行，各对调整块对应地外切于成型过程中的所述玻璃管，这两对调整块在水平面上的投影相互垂直。

12.如权利要求10或11所述的玻璃管成型装置，其特征在于，各所述调整块材质为不锈钢、碳钢、石墨或耐火砖材料。

13.如权利要求10或11所述的玻璃管成型装置，其特征在于，所述矫正装置包括至少两组所述调整块。

14.如权利要求9所述的玻璃管成型装置，其特征在于，所述牵引装置的所述牵引辊成对设置，每对中的两个所述牵引辊对称位于成型过程中的所述玻璃管两侧，各所述牵引辊的轴线均垂直于成型过程中的所述玻璃管的轴线，每一对的两个所述牵引辊相向转动。

15.如权利要求14所述的玻璃管成型装置，其特征在于，各所述牵引辊均具有设于环周面上的牵引槽，所述牵引槽表面与成型过程中的所述玻璃管接触，成对的所述牵引辊的所述牵引槽之间形成牵引夹持空间，通过所述牵引夹持空间输送成型过程中的所述玻璃管。

16.如权利要求14或15所述的玻璃管成型装置，其特征在于，所述牵引装置具有多对所述牵引辊，相邻的各对所述牵引辊的轴线在水平面上的投影相互垂直。

17.如权利要求8所述的玻璃管成型装置，其特征在于，还具有一切割装置，在玻璃管成形方向上，所述切割装置位于所述牵引装置下方。

18.一种玻璃管成型方法，其特征在于，应用如权利要求8至17任一项所述的玻璃管成型装置制备玻璃管。

19.如权利要求18所述的玻璃管成型方法，其特征在于，包括如下步骤：

熔融的玻璃液供应至所述供料装置的出料口处；

所述玻璃液经所述流道间隙流至所述成形面；

流经所述成形面外侧的玻璃液形成玻璃管的管壁，流经所述料槽的玻璃液形成玻璃管内表面的筋；

所述牵引装置向下牵引成形后的玻璃管，同时，所述旋转驱动带动所述牵引装置绕所述玻璃管的轴线转动；

使得所述玻璃管内壁的筋在软化段形成螺旋状；

所述玻璃管经降温冷却完成成型。

20.如权利要求18或19所述的玻璃管成型方法，其特征在于，通过控制所述旋转驱动带动所述牵引装置转动的自转速度，以及所述牵引装置向下输送成型的玻璃管的输送速度，来控制所述玻璃管内壁的筋的螺距。

21.一种光生物反应器，包括多个玻璃管，其特征在于，

所述玻璃管以如权利要求1至7任一项所述的玻璃管成型模具制备；或

所述玻璃管以如权利要求8至17任一项所述的玻璃管成型装置制备；或

所述玻璃管根据权利要求18至20任一项所述玻璃管成型方法制备。

22.根据权利要求21所述的一种光生物反应器，所述多个玻璃管的内壁设有1-20条螺旋状延伸的筋，其螺距为200mm-5000mm，筋高度为1-10mm或筋高度/管内径＝2～15％。