CN110121482A

CN110121482A - 用于控制玻璃管锥度的方法和设备

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Publication number: CN110121482A
Application number: CN201780074289.3A
Authority: CN
Inventors: A·C·伯基; E·吉阿特斯; D·W·霍托夫; D·E·麦克尔赫尼; 蒙建东; E·帕尼戴思; 彭高柱; R·L·罗兹; Y·尤尔科夫斯基; 周春锋
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-08-13
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: CN110121482B; JP7073371B2; KR102408474B1; WO2018102531A1; US11673822B2; KR20190085084A; BR112019011086A2; US20190284081A1; JP2020502021A; EP3535218A1

Abstract

用于制造玻璃管的玻璃管制造设备包括具有熔融玻璃的玻璃输送槽。玻璃输送槽具有底部开口。钟形件具有上部部分，其具有外直径，所述外直径在所述底开口处。加热设备至少部分设置在钟形件周围。所述加热设备包括加热部分和位于加热部分下方的围裹部分。延伸的下围裹结构从围裹部分向下延伸。延伸的下围裹结构围绕玻璃管的外周延伸以管理从中通过的对流空气流。

Description

用于控制玻璃管锥度的方法和设备

相关申请交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§120要求于2016年11月30日提交的系列号为62/428,005、题为“用于控制玻璃管锥度的方法和设备”的美国临时申请的优先权权益，该申请的全部内容通过引用的方式纳入本文。

背景

技术领域

本文所述的实施方式一般涉及用于形成玻璃管的设备，更具体地，涉及用于在玻璃管成形过程期间控制玻璃管锥度的方法和设备。

背景技术

使用玻璃管来生产玻璃制品(例如小瓶、筒和注射器)要求玻璃管壁具有高水平的尺寸稳定性。例如，小瓶、筒和注射器具有严苛的尺寸要求，其要求最小的同心度和壁厚度变化。行业标准要求壁厚度变化小于产品的总壁厚度的5％。然而，形成玻璃制品的玻璃管的尺寸变化可导致玻璃制品的壁厚度在可接受的容差范围外。这样的尺寸变化可能是由于例如玻璃管制造过程的工艺不稳定性或工艺改变导致的。

存在可影响管的外直径的许多因素。这些因素可发生在管成形阶段，并且导致管的外直径和厚度显著变化。

因此，需要替代性的玻璃管成形设备，使得由其形成的玻璃管的尺寸变化有所减小。

发明内容

本文所述的实施方式涉及尺寸热稳定性增强的玻璃管成形设备，其在玻璃管的生产期间提供减小的管锥度。所述设备利用延伸的下围裹结构，在玻璃成形过程期间，当玻璃管从垂直取向流至非垂直或水平取向时，该延伸的下围裹结构管理对流空气流。当玻璃管成形成所需的尺寸时，可以更大程度地控制对流及周围空气流型中的这些不同的空气流。

根据一个实施方式，用于制造玻璃管的玻璃管制造设备包括具有熔融玻璃的玻璃输送槽。玻璃输送槽具有底部开口。钟形件具有外直径在底部开口处的上部部分。加热设备至少部分设置在钟形件周围。所述加热设备包括加热部分和位于加热部分下方的围裹部分。延伸的下围裹结构从围裹部分向下延伸，所述延伸的下围裹结构围绕玻璃管的外周延伸以管理从中通过的对流空气流。

根据另一个实施方式，提供了用于制造玻璃管的方法。所述方法包括：在玻璃输送槽中熔化玻璃组合物并产生熔融玻璃。所述玻璃输送槽具有底部开口，所述底部开口具有内直径。在钟形件周围拉制熔融玻璃，从而形成玻璃管。钟形件具有上部部分，该上部部分具有外直径。玻璃管在钟形件的底部开口的内直径与钟形件的外直径之间的空间中形成。加热设备至少部分设置在钟形件周围。所述加热设备包括加热部分和位于加热部分下方的围裹部分。将玻璃管引导通过从围裹部分向下延伸的延伸的下围裹结构。延伸的下围裹结构围绕玻璃管的外周延伸以管理从中通过的对流空气流。

根据另一个实施方式，用于制造玻璃管的玻璃管制造设备中的加热设备包括加热部分，该加热部分包括加热元件，当围绕钟形件拉制熔融玻璃从而形成玻璃管时，该加热元件用于加热熔融玻璃。围裹部分接收来自加热部分的玻璃管。延伸的下围裹结构从围裹部分向下延伸，所述延伸的下围裹结构围绕玻璃管的外周延伸以管理从中通过的对流空气流。

在以下的具体实施方式中将提出本文所述的尺寸热稳定性增强的玻璃管成形设备的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述的实施方式而被认识。

应理解，前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各个实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各个实施方式，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。

附图说明

图1是根据本文所示及所述的一个或多个实施方式的具有加热设备的玻璃管制造设备的示意图；

图1A是根据本文所示及所述的一个或多个实施方式的图1所示的钟形件区域的示意图，例示了在玻璃输送槽的底部开口内的钟形件放大视图；

图2A根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了包括围裹部分的加热设备的一个实施方式；

图2B根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了包括围裹部分以及延伸的下围裹部分的加热设备的一个实施方式，所述延伸的下围裹部分在该围裹部分下方向下延伸；

图2C根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了包括围裹部分以及延伸的下围裹部分的加热设备的一个实施方式，所述延伸的下围裹部分在该围裹部分下方向下延伸；

图3是图2A、图2B和图2C各自的温度变化对比拉制高度位置X的图；

图4A根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了包括围裹部分以及延伸的下围裹部分的加热设备的一个实施方式，所述延伸的下围裹部分具有与所述围裹部分相同的直径；

图4B根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了包括围裹部分以及延伸的下围裹部分的加热设备的一个实施方式，所述延伸的下围裹部分的直径小于所述围裹部分的直径；

图4C根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了包括围裹部分以及延伸的下围裹部分的加热设备的一个实施方式，所述延伸的下围裹部分的直径小于所述围裹部分的直径；

图4D根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了包括围裹部分以及延伸的下围裹部分的加热设备的一个实施方式，所述延伸的下围裹部分的直径小于所述围裹部分的直径；

图5根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了多侧的延伸的下围裹结构的一个实施方式；

图6根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了具有加热设备和延伸的下围裹结构的另一种玻璃管制造设备的示意图；

图7例示了沿着图6的线7-7的延伸的下围裹结构的截面图；

图8A根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了包括围裹部分的加热设备的一个实施方式；

图8B根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了包括围裹部分以及具有开口的围裹底盖的加热设备的一个实施方式，所述开口的直径小于所述围裹部分的直径；

图8C根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了包括围裹部分以及具有开口的围裹底盖的加热设备的一个实施方式，所述开口的直径小于所述围裹部分的直径；

图8D根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了包括围裹部分以及具有开口的围裹底盖的加热设备的一个实施方式，所述开口的直径小于所述围裹部分的直径；

图9根据本文所示及所述的一个或多个实施方式，例示了平均玻璃管锥度相对于玻璃管与围裹底盖的开口的周界之间的间隙的图；

图10是根据本文所示及所述的一个或多个实施方式的包括围裹底盖的加热设备的底部透视图；

图11是根据本文所示及所述的一个或多个实施方式的矩形的围裹底盖的底部视图；

图12是根据本文所示及所述的一个或多个实施方式的包括围裹底盖和延伸的下围裹结构的加热设备的侧视透视图；

图13是根据本文所示及所述的一个或多个实施方式的包括围裹底盖和延伸的下围裹结构的加热设备的侧视透视图，并且该延伸的下围裹结构具有延伸的下围裹结构盖板；

图14是图13的加热设备的侧截面图；

图15是根据本文所示及所述的一个或多个实施方式的包括延伸的下围裹结构和盖板的加热设备的侧视透视图；

图16是图15的包括延伸的下围裹结构和盖板的加热设备的侧截面图；以及

图17是根据本文所示及所述的一个或多个实施方式的玻璃管的外直径随着时间变化的图。

具体实施方式

现将详细参考本文所述的用于对玻璃管进行成形的各种设备和方法，它们的实例在附图中例示出。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。

本文所述的实施方式涉及用于在玻璃成形过程期间控制玻璃管锥度的方法和设备。所述设备利用定位在熔融玻璃槽下方的钟形件以将熔融玻璃形成为玻璃管，这通过将熔融玻璃引导到钟形件的外部上并通过钟形件将加压气体(例如空气)输送到熔融玻璃的内部以形成内直径来进行。所述钟形件还至少部分定位在加热设备内，当熔融玻璃垂直通过所述加热设备时，该加热设备将热输送给熔融玻璃。所述加热设备包括围裹部分，在玻璃管成形期间，其至少部分地使从钟形件移动的玻璃与环境隔离。在围裹部分附近可以提供延伸的下围裹结构，当玻璃管从加热设备的围裹部分移动时，其至少部分地围绕玻璃管。延伸的下围裹结构可以延续，以使其中的玻璃管至少部分地与环境隔离，并且管理从中通过的对流空气流。当玻璃管从垂直取向转变到非垂直或水平取向时，延伸的下围裹结构可以沿着玻璃管延伸并围绕玻璃管。

除非另有说明，否则本文所用的方向术语——例如上、下、右、左、前、后、顶部、底部、垂直、水平——仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来暗示绝对的取向。

除非另有明确说明，否则本文所述的任何方法不应理解为其步骤需要按具体顺序进行，或者要求使任何设备具有特定取向。因此，如果方法权利要求没有实际叙述其步骤要遵循的顺序，或者任何设备权利要求没有实际叙述各组件的顺序或取向，或者权利要求书或说明书中没有另外具体陈述步骤限于具体顺序，或者没有叙述设备组件的具体顺序或取向，那么在任何方面都不应推断顺序或取向。这适用于解释上的任何可能的非表达性基础，包括：涉及步骤安排的逻辑问题、操作流程、组件的顺序或组件的取向问题；由语法组织或标点派生的明显含义问题和说明书中描述的实施方式的数量或类型问题。

除非上下文另外清楚地说明，否则，本文所用的单数形式“一个”、“一种”以及“该/所述”包括复数指代。因此，例如，提到的“一种”部件包括具有两种或更多种这类部件的方面，除非文本中有另外的明确表示。

不希望囿于理论，在成形过程期间存在许多可影响玻璃管的外直径的因素。用于制造玻璃管的一种方法是维洛(Vello)法。维洛法通过利用重力使熔融玻璃围绕直径已知的模头(也被称为“钟形件头”或“钟形件”)来形成玻璃管。可影响玻璃管外直径的一些因素包括：槽中的不均匀性、钟形件中的空气压变化、自然对流和周围温度波动。例如，自然对流可诱导在成形阶段期间，围绕管的玻璃流动不稳定。这一诱导的流动不稳定性可导致玻璃温度波动，其可造成沿着管长度的管的外直径和厚度变化增加。当玻璃管在玻璃成形过程期间以非轴对称的方式从垂直取向流到更加水平的取向时，这种空气流动不稳定性可特别严重。

由于在围裹部分内，在处于成形状态的玻璃管周围的空气温度变化，因此从玻璃管到空气的传热发生变化，这可造成玻璃温度波动。一般来说，玻璃温度在钟形件下游波动得更快，并且可在发生活跃的玻璃管成形的围裹部分的中间达到峰值。可以估计由于温度波动导致的粘度变化对玻璃管尺寸(外直径)的影响。对于延伸的管流动，拉力可如下给出：

其中F是沿着玻璃管的拉力，μ(T)是粘度，dU/dZ是衰减率，A是管的截面面积。在管成形过程期间，拉力F保持恒定。当玻璃粘度波动时，如果截面面积A在扰动位置处不变化，则管的衰减率dU/dZ变化。结果，玻璃管的直径和厚度在下游中变化。管的外直径沿着玻璃管的长度的差异可以被称为锥度。

用于计算锥度的行业定义是沿着玻璃管长度(例如1.6m)的最大的截面外直径中的最大值减去最大的截面外直径中的最小值，如此，不考虑不圆的管部分。换句话说，对于圆管，锥度是预定长度内的最大的外直径减去最小的外直径。延伸的下围裹结构在玻璃管与环境之间提供了屏障，对其尺寸进行调整并且将其构造用于管理其中的对流空气流，当玻璃管成形时，这可减小沿着玻璃管长度的锥度。

参考图1，该图描绘了用于以连续方式形成玻璃管的一种示例性玻璃管制造设备100。玻璃管制造设备100一般包括熔融玻璃输送系统102、用于接收熔融玻璃的输送容器104和钟形件106。熔融玻璃输送系统102一般包括熔融容器108、澄清容器110和混合容器112，所述混合容器112连接到玻璃管制造设备100的输送容器104。输送容器104可以包括加热元件(未示出)，以用于加热和/或保持玻璃处于熔融状态。输送容器104也可以含有混合部件，以用于使输送容器104中的熔融玻璃进一步均匀化。在一些实施方式中，输送容器104可以冷却并调节熔融玻璃，以在将玻璃提供给钟形件106之前先增加玻璃的粘度。

输送容器104可以包括在其底部中的开口118。在各个实施方式中，开口118是圆形的，但是其可以是卵形、椭圆形或多边形，并且其尺寸被调整成允许熔融玻璃120流动通过输送容器104中的开口118。熔融玻璃120可以从输送容器104中的开口118直接流过钟形件106以形成玻璃管122。

钟形件支承件126与作为玻璃管制造设备的部分的钟形件106连接。钟形件支承件126可具有流体供应通道128，例如管道、导管或类似的流体输送装置，其与钟形件106的内室130流体连接。流体供应通道128可以用于向内室130输送一定量的加压流体。在一些实施方式中，加压流体可以是加压气体，具体为空气或惰性加压气体，包括但不限于氮气、氦气、氩气、氪气、氙气等。如图1示意性示出的，在玻璃管122流经钟形件106并且不再接触钟形件106的侧壁132之后，气体支承玻璃管122的内部。玻璃管制造设备100包括用于向钟形件106供应熔融玻璃的玻璃输送容器104。

钟形件106可具有顶部部分140，该顶部部分140具有顶表面142和侧壁132。侧壁132和底部边缘146限定了钟形件106的内室130。顶部部分140的顶表面142具有外直径148(图1A)。钟形件106可以具有各种形状，包括但不限于基本上是锥形的形状，或者替代性地，基本上是抛物线的形状。因此，应理解的是，钟形件106可以是适于使在钟形件的表面上拉制的加热玻璃(即熔融玻璃)的管扩展和变薄的任何形状和/或构造。形成钟形件106的材料在高温下是稳定的，使得钟形件不污染在该钟形件106上拉制的加热玻璃。合适的钟形件材料的实例包括但不限于耐火金属及其合金、铂族金属、不锈钢、镍、镍基合金和陶瓷，例如锆石(ZrSiO₄)和氧化铝(Al₂O₃)。

简要参考图1A，玻璃输送槽104具有底部开口118，其具有底部部分150，所述底部部分150具有内直径153。底部部分150具有底部边缘。顶部部分140的外直径148可小于底部开口118的内直径153。在顶部部分140与底部开口118之间的空隙C_R至少部分决定了在钟形件106上拉制的玻璃管的壁厚度。另外，由于钟形件106是钟形或抛物线形的，因此钟形件106的外直径在向下的方向上沿着钟形件106的长度增加。可以调整钟形件106的顶部部分140相对于底部开口118的位置，以使熔融玻璃从玻璃输送容器104均匀地流动通过底部开口118并流过钟形件106。

再次参考图1，可以在钟形件106周围设置具有加热元件的加热设备152(例如炉)。在一个实施方式中，加热设备152可包括红外加热设备。然而，应理解的是，可以使用其他类型的加热单元，包括但不限于聚焦红外、电阻、感应和/或其组合。另外，应理解的是，虽然图1示出了围绕钟形件106设置的加热设备，但是加热设备152可以与钟形件106集成为一体，例如当加热设备152为电阻加热设备时。

延伸的下围裹结构154从加热设备152向下延伸。在例示的实施方式中，延伸的下围裹结构154是作为加热设备152的部分的围裹部分。延伸的下围裹结构154可以在全部的侧上围绕玻璃管122延伸，围绕玻璃管122外周360度延伸，并且从包含加热元件的加热设备152的加热部分156向下延伸。延伸的下围裹结构154可以在加热部分156下方延伸预定距离D(例如约80mm或更多，例如约100mm或更多，例如约200mm或更多，例如约300mm或更多，例如约400mm或更多，例如约500mm或更多，例如约600mm或更多，例如约700mm或更多，例如约800mm或更多，例如约100mm至约1.5m，例如约500mm至约1m)。在一些实施方式中，延伸的下围裹结构可以连接到围裹部分，这将在下文更具体地描述。

实施例

建立模型以测试延伸的下围裹结构154对玻璃管锥度的用处。所述模型是基于商购自ANSYS公司的计算流体动力学(CFD)软件ANSYS Fluent。该模型是2D轴对称模型，其将自然对流、辐射传热和重力存在下的玻璃管流动考虑进去。模型区域如图2A所示。假设拉制高度是1.6m。玻璃区域的几何结构和速度场是固定的，并且从COMSOL公司的2D COMSOL模型中获得。该模型不考虑玻璃成形，而是专注于捕获延伸的下围裹结构内的热相互作用和产生的流型。

规定延伸的下围裹部分154中的玻璃进口温度是1220℃，并且假设延伸的下围裹部分154的出口是绝热的。还假设玻璃管的内表面也是绝热的。玻璃管的外表面传热响应于热相互作用而变化，并且通过模型来计算。在延伸的下围裹部分154的壁上规定了等温(恒温)边界条件，以反映实际的温度测量值。

图2A-C例示了延伸的下围裹结构154的长度可以对对流空气流产生的影响。对于具有相对较短的围裹部分154a和154b的情况(A)和(B)，在围裹部分154a和154b中观察到它们的空气流型具有显著的不稳定性。这些不稳定的空气流型的特征在于环状涡的无规和混乱形式，这导致玻璃管表面上的虚假温度变化，并且可不利地影响管的品质。这一对流空气流型与瑞利-贝纳德(Rayleigh-Benard)对流相似，在瑞利-贝纳德对流中具有使对流模式变得无条件不稳定的关键层尺寸。然而，此处的一个关键差异在于辐射的影响，其在瑞利-贝纳德对流中通常不考虑，但对空气流态的稳定性可具有显著的影响。具有相对较长的围裹部分154c的情况(C)相比于情况(A)和(B)具有更稳定的空气流型，当该空气流型冷却并行进通过围裹部分154c时，其在玻璃管的表面上提供更低的温度波动。

参考图3，该图例示了图2A-C的各种情况(A)、(B)和(C)的温度变化对比拉制高度位置X的图160。X位置是离钟形件的距离，在钟形件处，玻璃温度保持恒定并且不随着时间改变。随着时间测量这种在位置X处的玻璃温度变化。如可观察到的，较长的围裹部分154c比较短的围裹部分154a和154b在距离钟形件的距离X内具有更稳定的玻璃温度分布(小于0.1℃)。事实上，较长的围裹部分154c的温度变化小于约0.5℃，例如小于0.1℃，而较短的围裹部分154a的温度变化大于0.5℃。

图4A-D例示了延伸的下围裹结构的宽度或直径可以对对流空气流产生的影响。对于具有相对较宽的延伸的下围裹结构354a和354b(例如直径分别是18英寸和10英寸)的图4A和4B，往往存在某种环状流动。例如，图4A示出了在钟形件下方、靠近玻璃管成形的开始处的环状流动，而图4B示出了在延伸的下围裹结构354b中的环状流动。在任何一种情况中，扰动增加可导致沿着玻璃管的长度发生温度变化。对比图4C和4D，图4C和4D例示了相对较窄的流动控制结构354c和354d(例如分别是5英寸和2英寸)。延伸的下围裹结构354c和354d相比于延伸的下围裹结构354a和345b往往产生更少的环状流动，这是因为它们狭窄、细长的尺寸控制了流动控制结构354c和354d中的对流空气流动，这可减少沿着玻璃管长度的温度波动。

参考图5，该图例示了一种示例性的延伸的下围裹结构164，其包封从加热设备流出的玻璃管的一部分长度。延伸的下围裹结构164一般是五面结构，其具有顶壁166和四个侧壁168、170、172和174，当玻璃管离开加热设备时，所述四个侧壁在所有侧上包围玻璃管。在一些实施方式中，延伸的下围裹结构164可以在顶壁166处连接到加热设备的围裹部分，并且处于围裹部分的下方，从而使仅通过围裹部分来提供的包封延伸。一个侧壁168可以是倾斜的，以适应向玻璃管提供的悬链线，用于使玻璃管的取向从垂直变成水平，并且还将玻璃管的上游部分与拉制过程或其他下游过程(例如玻璃管切割)期间产生的扰动隔离。延伸的下围裹结构164可以由任何合适的高温材料或材料的组合形成，所述材料例如金属、金属合金、陶瓷、玻璃等。

参考图6，玻璃管制造设备200的另一个实施方式包括上文参考图1所述的许多部件，包括熔融玻璃输送系统102、输送容器104、钟形件106和包括围裹部分154的加热设备152。在该实施方式中，延伸的下围裹结构202是与加热设备152的围裹部分154连接的挠曲包封结构(例如圆柱形或管)。延伸的下围裹结构202可以是由任何合适的材料形成的热工程装置(TED)，所述材料例如金属(如钢、铝合金)、织物(如高温织造物Kevlar)、氧化铝、二氧化硅和陶瓷纤维。

如上所述，延伸的下围裹结构202从加热设备152向下延伸。延伸的下围裹结构202可以密封地连接到加热设备152的围裹部分154。在延伸的下围裹结构202与加热设备152之间可以形成密封件205，以抑制空气进入它们之间。延伸的下围裹结构202可以在全部的侧上围绕玻璃管122延伸，围绕玻璃管122延伸360度，并且从围裹部分154向下延伸。延伸的下围裹结构202可以在加热部分156的下方并且沿着玻璃管122的长度延伸预定长度L。由于延伸的下围裹结构202的挠性，可以调整延伸的下围裹结构202的形状并包封住玻璃管122的所需流动路径。如通过图6可知，玻璃管122悬挂成悬链线204，并且随着玻璃管122沿着流动路径行进，当玻璃管122从基本垂直的取向移到基本水平的取向时，其在一个或多个牵拉辊206上方拉制。

延伸的下围裹结构202可以具有任何合适的截面形状，例如圆形或其他合适的圆化形状(如卵形)，或者其他合适的形状，如在所有侧上包封住玻璃管122的三角形或矩形。可以基于各种因素来选择延伸的下围裹结构202的长度(或距离D)，例如切断玻璃管时的玻璃管长度或其他合适的因素。例如，延伸的下围裹结构的长度可以是约100mm至约1.5m，如约0.5m至约1m的长度。

参考图7，该图例示了具有玻璃管122的延伸的下围裹结构202的截面图。如可见到的，玻璃管122行进通过中空开口210，从而通过延伸的下围裹结构202。延伸的下围裹结构202可以使用任意数目的支承结构212，所述支承结构212可以在所需位置以所需形状支承延伸的下围裹结构202。例如，支承结构212可以包括弧形或其他圆化支承件212，其可以支承截面是圆化形状的与玻璃管122间隔的延伸的下围裹结构202。辊206也可以位于延伸的下围裹结构202中，并且可以用于沿着流动路径将玻璃管122拉制通过延伸的下围裹结构202。

延伸的下围裹结构202具有宽度W和高度H，在截面基本是圆形的情况中，是直径。在一些实施方式中，宽度W和/或高度H可以基本上等于围裹部分154的宽度和/或高度。从玻璃管122到延伸的下围裹结构202的最大距离D_r小于延伸的下围裹结构202的宽度W和/或高度H。例如，延伸的下围裹结构202的宽度W和/或高度H可以与围裹部分154的出口直径D_m大致相同(图6)。例如，出口直径D_m和宽度W和/或高度H可以是约18英寸，并且最大距离D_r可以是约15英寸。在另一个实施方式中，宽度W和/或高度H可以是约10英寸，出口直径D_m可以是约18英寸，并且距离D_r可以是约7英寸。在另一个实施方式中，宽度W和/或高度H可以是约5英寸至约10英寸，并且D_r可以是约2英寸。

延伸的下围裹结构202可以包括任意数目的特征，这些特征可以促进从延伸的下围裹结构202移除玻璃管，如果需要，可以促进玻璃管成形。例如，再次参考图6，延伸的下围裹结构202可以包括可打开的部分222(例如可重新闭合的开口)，其在外壁220中形成并且可利用任意合适的可重新闭合的紧固件或塞子来闭合。在一些实施方式中，延伸的下围裹结构202可以包括连接到围裹部分154的可松脱的密封件，例如负载有弹簧的密封件和/或磁性密封件。又例如，外壁220可以包括烧穿部分或其他可分离的部分，在某些条件下，其可以易于移除(例如通过化学、机械、热等移除)。提供从延伸的下围裹结构202的外部进入内部的通道可以有助于在管线断裂或需要移除玻璃管或一般性地进入到延伸的下围裹结构202的内部的其他事件的情况下移除玻璃管。

相比于不使用延伸的下围裹结构202稳定对流空气流的情况，稳定延伸的下围裹结构202中的对流空气流可以升高其中的空气温度，这会影响玻璃管属性。图6还示出了包括冷却系统226的玻璃管制造设备200的一个实施方式，所述冷却系统226可用于冷却延伸的下围裹结构202和中空的开口210，从而以预定的方式从玻璃管122移除热。例如，冷却系统226可以是多相冷却系统，其利用相变(从液体到蒸气)，因此利用了蒸发的潜热。冷却系统226可以包括：蒸发器部件228，其中通过从延伸的下围裹结构202吸收热而将液体转化成蒸气；蒸气导管230，其将蒸气引导到冷凝部件232，所述冷凝部件232将蒸气冷凝回液体；以及液体导管234，其将液体运载回蒸发器部件228以重复循环。可以使用其他冷却系统，例如循环水和强制空气冷却。另外，中空的开口210可以用除空气之外的气体填充，例如氮气、氦气和氩气。可以在延伸的下围裹结构202与围裹部分154之间的界面处，在延伸的下围裹结构202的端部出口236处或同时在这两处提供端口。延伸的下围裹结构202的外壁220可以是单件式设计或多部分设计(例如蛤壳式)。

参考图8A-D，虽然延伸的下围裹结构的长度可影响对流空气流的稳定性，但是具有直径减小的开口的围裹底盖240也可抑制自然对流诱导的流动不稳定性。图8A例示了具有围裹部分244a，但是该围裹部分244a不具有围裹底盖的加热设备242a。例如，围裹部分244a的出口开口246a可以是约18英寸。如可见到的，存在各种不稳定的空气流型，这可导致玻璃管表面上的虚假温度变化，并且可不利地影响管的品质。图(B)和(C)例示了通过使用具有开口246b和246c的围裹底盖240b和240c，对流空气流的稳定性的某种改进情况。例如，开口246b可以是约9英寸，并且开口246c可以是6英寸，由此减小了玻璃管248与围裹底盖240b和240c的周界250b和250c之间的距离。图(D)示出了最大的对流空气流稳定性并且具有最小的开口246d。例如，围裹底盖240d的开口246d可以是约3英寸。

图9示出了平均玻璃管锥度相对于玻璃管与围裹底盖的开口的周界之间的间隙的图252。如可见到的，图252通过增加部分254中的管锥度，减小部分256中的管锥度，然后再次增加部分258中的管锥度直到点260不具有围裹底盖，由此例示了围裹底盖的开口孔尺寸对管直径锥度的非单调性影响。

参考图10，该图例示了围裹底盖262的一个实施方式，其连接到加热设备268的围裹部分266的底部264。围裹底盖262可以配备有多个部分270和272，它们可以是对称的或者可以不是对称的，每个部分包括一部分的开口278。对围裹底盖262提供多个部分270和272可以有助于在管成形过程期间打开和闭合围裹底盖262(如果需要)。围裹底盖262可以是板状或平面形状，并且延伸到围裹部分266的外周274，由此覆盖围裹部分266的整个出口开口276。在其他实施方式中，围裹底盖可以是单个板状部分。虽然围裹底盖262是圆化或圆形的，以顺应围裹部分266的形状，但是其他形状也可以用于围裹底盖，例如矩形，如图11的围裹底盖280所示。其他形状也可以用于开口278、282，例如其他圆化形状(例如椭圆形)、矩形或不规则形状。围裹底盖可以由任何合适的材料形成，并且可以用作辐射屏蔽，例如，使用不透明的石英以减少对环境的热损耗。

参考图12，在另一个实施方式中，加热设备268包括围裹部分266，该围裹部分266包括与其连接的围裹底盖262。在该实施方式中，延伸的下围裹结构290是具有外直径的管的形式，调整所述外直径的尺寸以使其延伸通过开口278，由此延伸围裹部分266。延伸的下围裹结构290可以向外延伸到围裹部分266中，也可以从围裹部分266的相对侧向外延伸到端部296。延伸的下围裹结构290可以弯曲的，以在玻璃管离开加热设备268时，匹配或适应玻璃管的悬链路径。延伸的下围裹结构290可以是圆形、椭圆形或任意其他合适的截面形状。

图13和14例示了加热设备268以及连接到加热设备268的围裹部分160的围裹底盖262。再次参考图14，围裹底盖262包括开口278，在例示的实施方式中，所述开口278提供围裹部分160的内部300与延伸的下围裹结构304的内部302之间的连通。与延伸的下围裹结构290形成对照的是，开口278位于延伸的下围裹结构304的内部302中。延伸的下围裹结构304可以弯曲的，以在玻璃管离开加热设备268时，匹配或适应玻璃管的悬链路径。延伸的下围裹结构盖板306可以用于覆盖延伸的下围裹结构304的下端308。在其他实施方式中，可以不使用延伸的下围裹结构盖板。另外，延伸的下围裹结构304可以是挠性的并且可以包括任意数目的弯曲部分和直的部分。此外，可以在延伸的下围裹结构304的内部302中提供或者不提供温度控制装置(加热和/或冷却)。这些温度控制装置可主动控制玻璃管的能量平衡，以在工艺条件改变时调整悬链长度。

图15和16例示了加热设备268以及连接到加热设备268的围裹部分160的围裹底盖262的另一种变化形式，其包括如图13和14的连接到围裹部分160的延伸的下围裹结构304。在该实例中，变细的延伸的下围裹结构312连接到延伸的下围裹结构304的下端308。变细的延伸的下围裹结构312的尺寸(例如内直径)从与延伸的下围裹结构304的下端308连接的顶端314到下端316可以变细，从面形成略微呈截锥的形状。还例示了另一个延伸的下围裹结构320，其连接到变细的延伸的下围裹结构312的下端316。再次，延伸的下围裹结构304和320可以是弯曲的，以在玻璃管离开加热设备168时，匹配或适应玻璃管的悬链路径。延伸的下围裹结构盖板322可以用于覆盖延伸的下围裹结构320的下端324。延伸的下围裹结构盖板322还可以包括开口326，其具有穿过其的中心轴线328，该中心轴线328与围裹底盖262的开口278的中心轴线330成角α(例如约175度至约90度)。如上所述，延伸的下围裹结构盖板322可以管理通过下端324夹带到延伸的下围裹结构320的空气。

上述方法和设备包括延伸的下围裹结构，其用于管理对流空气流，这可减少管成形期间的温度波动。减少温度波动可减少玻璃管成形时，玻璃管长度上的外直径差异。参考图17，例如，对于使用延伸的下围裹结构的玻璃成形设备，玻璃管的外直径随着时间变化的图可得到以下结果：目标外直径为16.75mm的玻璃管在1.6m的长度内的管锥度是0.1mm或更小。在一些实施方式中，玻璃管可以具有20mm或更小的预定目标外直径，并且在至少约1m的长度内的玻璃锥度可以是至多约0.5mm。延伸的下围裹结构可以作为加热设备的围裹部分的一部分一体形成，或者延伸的下围裹结构可以与加热设备分开形成，然后再连接到围裹部分。此外，当玻璃管成形时，延伸的下围裹结构可以遵循玻璃管的流动路径从基本垂直取向到非垂直或水平取向。如上所述，延伸的下围裹结构的长度和宽度对对流空气流有影响。另外，延伸的下围裹结构盖板也可以用于管理进入到加热设备的延伸的下围裹结构和/或围裹部分的空气夹带情况。

对本领域技术人员显而易见的是，在不偏离所述精神和范围的情况下可以对本文所述的实施方式进行各种修改和变动。因此，本文所述的实施方式旨在覆盖任何修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求书及其等同内容的范围之内。

Claims

1.一种利用非轴对称流动路径来制造玻璃管的玻璃管制造设备，包括：

具有熔融玻璃的玻璃输送槽，所述玻璃输送槽具有底部开口；

钟形件，其具有上部部分，所述上部部分的外直径位于所述底部开口处；

加热设备，其至少部分设置在钟形件周围，所述加热设备包括加热部分和位于加热部分下方的围裹部分；和

延伸的下围裹结构，其从围裹部分向下延伸，所述延伸的下围裹结构围绕玻璃管的外周延伸以管理从中通过的对流空气流。

2.如权利要求1所述的玻璃管制造设备，其中，所述延伸的下围裹结构与所述加热设备分开形成，并且连接到所述围裹部分。

3.如权利要求1所述的玻璃管制造设备，其中，延伸的下围裹结构包含织物。

4.如权利要求1所述的玻璃管制造设备，其中，延伸的下围裹结构包含多个侧，它们一起包围玻璃管。

5.如权利要求1所述的玻璃管制造设备，其中，随着时间变化，延伸的下围裹结构提供相对于离钟形件的距离为至多0.5摄氏度的玻璃温度变化。

6.如权利要求1所述的玻璃管制造设备，其还包括与围裹部分或延伸的下围裹结构连接的盖板，所述盖板具有开口，玻璃管穿过所述开口。

7.如权利要求6所述的玻璃管制造设备，其中，所述盖板覆盖围裹部分的底部开口。

8.如权利要求6所述的玻璃管制造设备，其中，所述盖板覆盖延伸的下围裹结构的底部开口。

9.如权利要求1所述的玻璃管制造设备，其中，延伸的下围裹结构的长度是至少约100mm。

10.如权利要求1所述的玻璃管制造设备，其中，延伸的下围裹结构的内宽度小于围裹部分的内宽度。

11.如权利要求10所述的玻璃管制造设备，其中，延伸的下围裹结构变细到减小的内宽度。

12.如权利要求1所述的玻璃管制造设备，其还包括冷却设备，所述冷却设备从延伸的下围裹结构移除热。

13.一种利用非轴对称流动路径来制造玻璃管的方法，所述方法包括：

在玻璃输送槽中熔化玻璃组合物以及产生熔融玻璃，所述玻璃输送槽具有底部开口，所述底部开口具有内直径；

在钟形件周围拉制熔融玻璃，从而形成玻璃管，所述钟形件具有具备外直径的上部部分，玻璃管在底部开口的内直径与钟形件的外直径之间的空间中成形；

提供加热设备，其至少部分设置在钟形件周围，所述加热设备包括加热部分和位于加热部分下方的围裹部分；以及

引导玻璃管通过延伸的下围裹结构，所述延伸的下围裹结构从围裹部分向下延伸，所述延伸的下围裹结构围绕玻璃管的外周延伸以管理从中通过的对流空气流。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述延伸的下围裹结构与所述加热设备分开形成，并且连接到所述围裹部分。

15.如权利要求13所述的方法，其中，延伸的下围裹结构包含织物。

16.如权利要求13所述的方法，其中，延伸的下围裹结构包含多个侧，它们一起包围玻璃管。

17.如权利要求13所述的方法，其中，随着时间变化，延伸的下围裹结构提供相对于离钟形件的距离为至多0.5摄氏度的玻璃温度变化。

18.如权利要求13所述的方法，其还包括与围裹部分或延伸的下围裹结构连接的盖板，所述盖板具有开口，玻璃管穿过所述开口。

19.如权利要求18所述的方法，其中，所述盖板覆盖围裹部分的底部开口。

20.如权利要求18所述的方法，其中，所述盖板覆盖延伸的下围裹结构的底部开口。

21.如权利要求13所述的方法，其中，延伸的下围裹结构的长度是至少约100mm。

22.如权利要求13所述的方法，其中，延伸的下围裹结构的内宽度小于围裹部分的内宽度。

23.如权利要求22所述的方法，其中，延伸的下围裹结构变细到减小的内宽度。

24.如权利要求13所述的方法，其还包括利用冷却设备从延伸的下围裹结构移除热。

25.一种用于玻璃管制造设备的加热设备，所述玻璃管制造设备利用非轴对称流动路径来制造玻璃管，所述加热设备包括：

加热部分，其包括加热元件，所述加热元件用于当围绕钟形件拉制熔融玻璃而形成玻璃管时，对熔融玻璃进行加热；

围裹部分，其接收来自加热部分的玻璃管；和

26.如权利要求25所述的加热设备，其中，所述延伸的下围裹结构与所述加热设备分开形成，并且连接到所述围裹部分。

27.如权利要求25所述的加热设备，其中，延伸的下围裹结构包含织物。

28.如权利要求25所述的加热设备，其中，延伸的下围裹结构包含多个侧，它们一起包围玻璃管。

29.如权利要求25所述的加热设备，其中，随着时间变化，延伸的下围裹结构提供相对于离钟形件的距离为至多0.5摄氏度的玻璃温度变化。

30.如权利要求25所述的加热设备，其还包括与围裹部分或延伸的下围裹结构连接的盖板，所述盖板具有开口，玻璃管穿过所述开口。

31.如权利要求30所述的加热设备，其中，所述盖板覆盖围裹部分的底部开口。

32.如权利要求30所述的加热设备，其中，所述盖板覆盖延伸的下围裹结构的底部开口。

33.如权利要求25所述的加热设备，其中，延伸的下围裹结构的长度是至少约100mm。

34.如权利要求25所述的加热设备，其中，延伸的下围裹结构的内宽度小于围裹部分的内宽度。

35.如权利要求34所述的加热设备，其中，延伸的下围裹结构变细到减小的内宽度。

36.一种玻璃管，其利用采用非轴对称流动路径的维洛法玻璃管制造设备来形成，所述玻璃管包括20mm或更小的预定目标外直径，以及在至少约1m的长度内的至少多约0.5mm的玻璃锥度。

37.如权利要求36所述的玻璃管，其包括16.75mm或更小的目标外直径，以及在至少约1.6m的长度内的至多约0.1mm的玻璃锥度。