CN110066100B - 一种小粘度玻璃管的拉制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为一种小粘度玻璃管的拉制装置。它主要是解决小粘度光学玻璃管的小批量拉制问题。它的主要特征是：包括自上而下、连为一体、使用带孔隔板隔离的接料筒、粘度调节筒、成型模具，以及管嘴加热装置、通气管和玻璃管牵引装置；管嘴加热装置设置在成型模具的出料管嘴上；通气管位于接料筒、粘度调节筒、成型模具和管嘴加热装置的中心轴线上，且通气管下端设有与成型模具的出料管嘴配合的通气管下端纺锤体；玻璃管牵引装置设置在成型模具的下方。本发明运用铂金自身发热来保持玻璃液的流动性，具有体积小结构简单，安装方便，运用灵活，操作难度小等特点。本装置不仅可以拉制小粘度光学玻璃管还可以拉制小粘度光学玻璃棒。

Description

一种小粘度玻璃管的拉制装置

技术领域

本发明属于玻璃管的成型技术领域，具体涉及一种小粘度光学玻璃管拉制装置，主要用于小粘度光学玻璃管小批量拉制成型。

背景技术

目前许多玻璃管的应用相当广泛，传统的玻璃管主要以石英玻璃和高硼硅玻璃居多，且出料量一般大多都在5吨/日以上。随着科学技术的发展，某些特定技术领域对不同品种和规格玻璃管的质量和理化性能等需求越来越多，如微光夜视所用的光学纤维面板、倒像器、光锥等纤维光学元件以及医疗和工业诊断领域所用内窥镜的成像束光纤所需的玻璃管都有各自严格的技术标准。且这些玻璃管的需求常以小批量、多规格存在。目前这些小批量玻璃管的拉制方法有两类：第一类是粘土坩埚化料手工拔管（吹管）法，由于该方法难以保证玻璃管化学成分的稳定性和产品的一致性；第二类是将成型后的玻璃再加热采用挤压法拉制成玻璃管，这种方法可以选用合格产品来生产，产品稳定性和产品的一致性得到保证，且二次熔制会造成能源浪费。

文献专利89216538. 3公开了一种间歇式玻璃机械拉管装置，包括料盆、料碗、成形头、循环冷却水管，料碗固定在料盆底部，料碗底端与成型头底端之间形成一个环形下料口。该装置的优点是可以根据不同的玻璃成分和规格要求拉制出玻璃管，体现出较好的灵活性。

文献专利CN200520079573.4也提供了一种间歇式玻璃浇料拉管设备，包括含有压锤、速度控制器、传动机构的挤压装置，拉管主体装置，带有导流凹槽的浇料体，堵头，含有卡盘锁紧机构、升降机构的牵引装置；优点能够在更大的范围内改变玻璃管的内、外径和壁厚，可以拉制出不同形状和尺寸的玻璃。

它们引头方法都是：拉管前，将循环冷却水管装在下料口下端，靠其冷却作用使玻璃液冷固并堵住下料口；拉管时，取下循环冷却水管，加热下料口， 使料碗的玻璃液经环形的下料口向下流出，形成玻璃管，再将其引入拉制机构 中。对于大粘度玻璃来说这样操作是可行性的，但对于小粘度玻璃通过这种方法是难以进行引头操作的，小粘度玻璃一般含有La、Zr、Ti、Ta等元素，一加热流量就难以控制，遇到易析晶玻璃还会造成玻璃析晶出现影响产品品质的问题。

二是它们只是间断生产，而不是小批量连续生产，且操作难度较为复杂，产品的稳定性也难以保证。

文献专利CN200810018582提供了一种既可拉制石英玻璃管又能拉制石英玻璃棒的方法，主要是在连熔法拉制石英玻璃管过程中，生产批量比较大，也不适应小粘度玻璃管料的小批量生产。

发明内容

本发明就是针对上述存在问题而设计的一种小粘度光学玻璃管成型装置，可以解决以上问题，管嘴具有防析晶装置，可以小批量拉制小粘度玻璃管，同时还可以把玻璃拉制成棒料。

本发明的技术解决方案是：一种小粘度玻璃管的拉制装置，其特征在于：包括自上而下、连为一体、使用带孔隔板一和隔板二隔离的接料筒、粘度调节筒和成型模具，还包括管嘴加热装置、通气管和玻璃管牵引装置；其中，管嘴加热装置设置在成型模具的出料管嘴上；通气管位于接料筒、粘度调节筒、成型模具和管嘴加热装置的中心轴线上，且通气管下端设有与成型模具的出料管嘴配合的通气管下端纺锤体；玻璃管牵引装置设置在成型模具的下方。

本发明的技术解决方案中所述的通气管除下端的通气管下端纺锤体外为直杆，直杆的上端固定连接在接料筒上方的通气管升降固定装置上。

本发明的技术解决方案中所述的接料筒、粘度调节筒、成型模具腔体横截面面为同轴心的圆，其内腔表面是连续光滑的。

本发明的技术解决方案中所述的隔板一和隔板二呈法兰状，隔板一和隔板二的中心设有与通气管间隙配合的中心通孔，且从中心通孔到外周边沿方向上的通孔的孔径或面积逐步增大。

本发明的技术解决方案中所述的成型模具与玻璃管牵引装置之间设有玻璃管外径检测装置，具有检测管外径的功能。

本发明的技术解决方案中所述的接料筒顶部设有法兰环盖板。

本发明的技术解决方案中所述的管嘴加热装置为带状，加热装置。

本发明的技术解决方案中所述的接料筒、粘度调节筒、成型模具、管嘴加热装置、通气管以及通气管下端纺锤体材质均为铂金；铂金管嘴加热装置为带状铂金，使用电致发热，具有体积小，发热量大，对局部加热效率高。

本发明的技术解决方案中所述的接料筒、粘度调节筒和成型模具上设有电极一、电极二、电极三和电极四，接料筒、粘度调节筒和成型模具上分别设有热电偶一、热电偶二和热电偶三；所述电极一、电极二及热电偶一、电极二、电极三及热电偶二、电极三、电极四及热电偶三、管嘴加热装置与温控器连接；所述接料筒的上方设有出口位于通气管旁的玻璃液注入管。

本发明的技术解决方案中所述的电极一、电极二及热电偶一、电极二、电极三及热电偶二、电极三、电极四及热电偶三、管嘴加热装置分别与独立的温控器连接。

本发明的有益效果：一是可以小粘度玻璃管或棒料的小批量——产量在2吨/日连续生产；二是能够稳定生产高品质的玻璃管甚至玻璃棒，三是设备配置结构简单，操作难度小容易掌握，便于提高产品的良品率。

附图说明

图1是本发明玻璃管拉制装置的整体示意图。

图2是本发明成型模具、通气管和管嘴加热装置相对位置示意图。

图3是图2的仰视图。

图4是本发明中接料筒、粘度调节筒和成型模具的结构示意图。

图5是本发明拉制装置的通气管示意图。

图6是本发明拉制装置的管嘴加热装置示意图。

图7是本发明拉制装置的隔板示意图。

图中：1-接料筒、2-粘度调节筒、3-成型模具、4-通气管、5-玻璃液注入管、6-通气管下端纺锤体、7-盖板、8-通气管升降固定装置、9-电极一、10-电极二、11-电极三、12-电极四、13-热电偶一、14-热电偶二、15-热电偶三、16-玻璃液、17-成型的玻璃管、18-隔板一、19-隔板二、20-管嘴加热装置、21-玻璃管外径检测装置、22-玻璃管牵引装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步描述。

实施如图1至图5所示。本发明一种小粘度玻璃管的拉制装置包括自上而下、连为一体的接料筒1、粘度调节筒2和成型模具3，成型模具3下方设有玻璃管外径检测装置21，具有检测管外径的功能，玻璃管外径检测装置21下方设有玻璃管牵引装置22，成型模具下方出口设有管嘴加热装置20，管嘴加热装置20为带状加热装置。接料筒1、粘度调节筒2和成型模具3均对应设有电极，可以直接通电加热，其中粘度调节筒2和接料筒1及成型模具3分别共一组电极二和电极三。这样接料筒1的加热电极由电极一9和电极二10组成，粘度调节筒2的加热由电极二10和电极三11组成，成型模具3的加热由电极三11和电极四12组成。接料筒1、粘度调节筒2和成型模具3均对应设有热电偶一13、热电偶二14和热电偶三15。电极一9、电极二10及热电偶一13、电极二10、电极三11及热电偶二14、电极三11、电极四12及热电偶三15、管嘴加热装置20分别与独立的温控器连接。接料筒1和粘度调节筒2的腔体圆柱形，成型模具3的腔体为锥形，接料筒1、粘度调节筒2和成型模具3的内腔表面是平滑连接的。接料筒1上端设有法兰环形盖板7，成型模具3的出口设有管嘴加热装置20。接料筒1的上方设有出口位于通气管4旁的玻璃液注入管5，玻璃液注入管5把熔炉熔制好的玻璃液从通气管4与盖板7的间隙流入接料筒1，再通过粘度调节筒2进入成型模具3。通气管4为直形管，下端连接有通气管下端纺锤体6，通气管下端纺锤体6与成型模具3的出料管嘴相配合。通气管4位于接料筒1、粘度调节筒2、成型模具3和管嘴加热装置20的中心轴线上，上端固定连接在接料筒1上方的通气管升降固定装置8上，通气管下端纺锤体6与成型模具3下端放料管形成环状间隙，来控制玻璃液流出管口料量，与牵引装置一起协调控制管的厚度。接料筒1、粘度调节筒2之间设有隔板一18，粘度调节筒2与成型模具3之间设有隔板二19。隔板一18和隔板二19的中心设有与通气管4间隙配合的中心通孔，且从中心通孔到外周方向上的通孔的孔径或面积逐步增大。由于接料筒1、粘度调节筒2和成型模具3相互间存在隔板，防止玻璃液16越过粘度调节筒2的粘度调节进入成型模具3直接成型，避免粘度不合适的玻璃液直接成型，造成玻璃管成型缺陷。同时由于隔板上通孔的孔径从中间到边沿是逐步增大的，而玻璃液16是从接料筒的中部流入，可以让玻璃液16从上到下均匀的逐层流动，粘度逐渐增大，对于小粘度玻璃液的稳定成型这点很重要，隔板上孔的存在对玻璃液还起到均化作用和过滤大颗粒杂质的作用。接料筒1、粘度调节筒2、成型模具3、管嘴加热装（12、通气管4以及通气管下端纺锤体6材质均为铂金。

引头时通气管4往上提，通气管下端纺锤体6与成型模具3间隙增大，管嘴加热装置20设置高功率加热，以便玻璃液从成型模具3流出，当玻璃液16流出后，根据成型状态需要逐步调整管嘴加热装置20的加热功率，将成型的玻璃管17引至玻璃管牵引装置22上，再开启通气管4的风并逐步降低通气管4，同时接料筒1、粘度调节筒2、成型模具3和通气管4与玻璃管牵引装置22相互协调配合拉制出合适的玻璃管。另外，若继续上提通气管4，使通气管下端纺锤体6远离成型模具3的下端出口，则可用于拉制小粘度光学玻璃棒。

接料筒1、粘度调节筒2和成型模具3为铂金材质，具有耐侵蚀好和高温性能稳定的特点。棒料直径检测装置13是一种测径仪，可以在线测量并显示最大直径、最小直径、当前及椭圆度等数据，供操作人员进行查阅、跟踪和调整成型。

本实施例提供H-LaF**牌号一种常用规格为1200×φ40 ×3 玻璃管的生产，该规格表示长度为1200mm、外径为40mm、内径为37mm、壁厚为1.5mm的玻璃管。由于该牌号含La、Nb、Ga、Bi等稀土元素，粘度小，该牌号玻璃生产只能使用铂金槽熔制，其软化点温度T出料量约800Kg/日。

1）使用H-LaF**牌号玻璃生产玻璃管料具体情况如下。

①外形参数：接料筒1内径制作成φ80mm长度200mm管；粘度调节筒2内径制作成φ80mm长度400mm管；成型模具3入口内径φ80mm长度100mm管逐步平滑过渡出口长度50mm内径φ43mm的管，成型模具3总长250mm。配套法兰环盖板7外径φ80mm内径φ45mm；隔板一18外径φ80mm内径φ25mm，隔板上孔径φ1.5-5mm；隔板二19外径φ80mm内径φ25mm，隔板上孔径φ2-6mm。通气管4杆外径φ20mm内径φ16mm；通气管下端纺锤体6最大外径φ42.5mm最小外径φ37mm高度50mm，通气管总长1050mm。管嘴加热装置20为宽25mm厚3mm带状通电自发热装置。

②安装方法：使通气管4、通气管下端纺锤体6的轴心线与接料筒1、粘度调节筒2、成型模具3、盖板7以及隔板一18、隔板二19的轴心线重合，通气管下端纺锤体6可以在成型模具3内沿轴心线上下移动；管嘴加热装置20与成型模具3轴心重合，管嘴加热装置20下端与成型模具3出口下端处于一个平面。

③温度控制参数：接料筒T+300～350，粘度调节筒T+100～200，成型模具T±50。

④操作步骤：先把各部分温度调至设定温度，再让熔融好的玻璃液通过玻璃液注入管5从通气管4与盖板7的间隙流入接料筒1，接料筒1的玻璃液经过隔板一18的绕流、过滤和均化作用后进入粘度调节筒2的粘度，粘度调节筒2把调节到合适粘度的玻璃液经过隔板二19的绕流、过滤和均化作用后，再进入成型模具3。引头时通气管4向上提高2-3cm，使通气管下端纺锤体6与成型模具3出口的间隙增大，管嘴加热装置20高功率1500A恒流加热，以便玻璃液从成型模具3出口流出，当玻璃液流出后，减小管嘴加热装置20的加热功率，将玻璃引至玻璃管牵引装置22上，通气管4通风并逐步下降减小与模具出口间隙，同时与接料筒1、粘度调节筒2、成型模具3以及玻璃管牵引装置22相互协调，直至拉制出合适的玻璃管。

⑤玻璃管壁厚调整步骤：需要调整管壁厚度时可以通过调整通气管4的高度，进而调整通气管4下端的通气管下端纺锤体6与成型模具3间隙，以及与玻璃管牵引装置22的牵引速度配合来调整玻璃管壁厚。

⑥管嘴加热装置20使用恒流电源来加热，生产H-LaF**牌号玻璃容易析晶的小粘度牌号，在生产H-LaF**牌号玻璃管时通常使用600A左右的电流来加热预防析晶，如出现析晶情况可以根据适当增减加热电流。

2）拉制玻璃棒料时成型时。先关闭风管，然后将通气管4向上提升至玻璃管内成实心，其它步骤与管料拉制方法相似。

Claims (10)

1.一种小粘度玻璃管的拉制装置，用于小粘度光学玻璃管和棒料拉制成型，其特征在于：包括自上而下、连为一体、使用带孔的隔板一（18）和隔板二（19）隔离的接料筒（1）、粘度调节筒（2）和成型模具（3），还包括管嘴加热装置（20）、通气管（4）、通气管升降固定装置（8）和玻璃管牵引装置（22）；其中，管嘴加热装置（20）设置在成型模具（3）的出料管嘴上；通气管（4）位于接料筒（1）、粘度调节筒（2）、成型模具（3）和管嘴加热装置（20）的中心轴线上，且通气管（4）上端与通气管升降固定装置（8）连接，下端设有与成型模具（3）的出料管嘴配合的通气管下端纺锤体（6）；玻璃管牵引装置（22）设置在成型模具（3）的下方。

2.根据权利要求1所述的一种小粘度玻璃管的拉制装置，其特征在于：所述的通气管（4）除下端的通气管下端纺锤体（6）外为直杆，直杆的上端固定连接在接料筒（1）上方的通气管升降固定装置（8）上。

3.根据权利要求1或2所述的一种小粘度玻璃管的拉制装置，其特征在于：所述的接料筒（1）、粘度调节筒（2）和成型模具（3）的内腔表面是平滑连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种小粘度玻璃管的拉制装置，其特征在于：所述的隔板一（18）和隔板二（19）的中心设有与通气管（4）间隙配合的中心通孔，且从中心通孔到外周方向上的通孔的孔径或面积逐步增大。

5.根据权利要求1或2所述的一种小粘度玻璃管的拉制装置，其特征在于：所述的接料筒（1）顶部设有法兰环盖板（7）。

6.根据权利要求1或2所述的一种小粘度玻璃管的拉制装置，其特征在于：所述的成型模具（3）与玻璃管牵引装置（22）之间设有玻璃管外径检测装置（21）。

7.根据权利要求1或2所述的一种小粘度玻璃管的拉制装置，其特征在于：所述的管嘴加热装置（20）为带状加热装置。

8.根据权利要求1或2所述的一种小粘度玻璃管的拉制装置，其特征在于：所述的接料筒（1）、粘度调节筒（2）、成型模具（3）、管嘴加热装置（20）、通气管（4）以及通气管下端纺锤体（6）材质均为铂金。

9.根据权利要求1或2所述的一种小粘度玻璃管的拉制装置，其特征在于：所述的接料筒（1）、粘度调节筒（2）和成型模具（3）上设有电极一（9）、电极二（10）、电极三（11）和电极四（12），接料筒（1）、粘度调节筒（2）和成型模具（3）上分别设有热电偶一（13）、热电偶二（14）和热电偶三（15）；所述电极一（9）、电极二（10）及热电偶一（13）、电极二（10）、电极三（11）及热电偶二（14）、电极三（11）、电极四（12）及热电偶三（15）、管嘴加热装置（20）与温控器连接；所述接料筒（1）的上方设有出口位于通气管（4）旁的玻璃液注入管（5）。

10.根据权利要求9所述的一种小粘度玻璃管的拉制装置，其特征在于：所述的电极一（9）、电极二（10）及热电偶一（13）、电极二（10）、电极三（11）及热电偶二（14）、电极三（11）、电极四（12）及热电偶三（15）、管嘴加热装置（20）分别与独立的温控器连接。

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