CN110255865A - 内外溢流下拉成型玻璃管的设备及其设计方法 - Google Patents

内外溢流下拉成型玻璃管的设备及其设计方法 Download PDF

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CN110255865A CN201910376175.5A CN201910376175A CN110255865A CN 110255865 A CN110255865 A CN 110255865A CN 201910376175 A CN201910376175 A CN 201910376175A CN 110255865 A CN110255865 A CN 110255865A
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Abstract

本发明属于玻璃管制造技术领域，具体公开了一种内外溢流下拉成型玻璃管的设备及其设计方法，旨在解决如何制作出表面质量优异且厚度偏差较小的玻璃管的问题。内外溢流下拉成型玻璃管的设备，包括内溢流装置和外溢流装置；内溢流装置包括第一环形供料桶、柱形芯部和内溢流盘；外溢流装置包括第二环形供料桶、筒形芯部和外溢流盘。通过内溢流装置内形成的第一狭缝通道可使其出口流出的玻璃液流量均匀分布，并利用内溢流盘进行溢流，同时通过外溢流装置内形成的第二狭缝通道可使得从其出口流出的玻璃液流量均匀分布，并利用外溢流盘对玻璃液进行溢流，以形成良好的表面特性，从而成型出内外表面质量优异且厚度偏差较小的玻璃管。

Description

内外溢流下拉成型玻璃管的设备及其设计方法
技术领域
本发明属于玻璃管制造技术领域，具体涉及一种内外溢流下拉成型玻璃管的设备及其设计方法。
背景技术
随着科技不断进步和日益创新，对于高品质光学玻璃管的需求也越来越大，例如:光纤皮料管等。目前，对光纤皮料管的制作通常是经过二次拉管后再进行冷加工处理的，以符合玻璃管厚度均匀与直线度良好的需求；但是上述制作过程中，二次拉管对材料的利用率较低，冷加工处理的加工费又非常高。因此如何提高产品质量、材料利用率及降低生产成本，是目前制作高品质光学玻璃管存在的关键问题。
发明内容
本发明提供了一种内外溢流下拉成型玻璃管的设备，旨在解决如何制作出表面质量优异且厚度偏差较小的玻璃管的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：内外溢流下拉成型玻璃管的设备，包括内溢流装置和外溢流装置；
所述内溢流装置包括第一环形供料桶、柱形芯部和内溢流盘；
所述第一环形供料桶包括第一上部桶体及横截面尺寸比第一上部桶体小的第一下部桶体，第一环形供料桶上设有第一玻璃液进料口和加热装置；
所述柱形芯部内设有冷却通道，所述冷却通道的冷却介质入口位于柱形芯部的顶面上，冷却通道的冷却介质出口位于柱形芯部的底面上；所述柱形芯部设置在第一环形供料桶内并与第一环形供料桶保持同轴，且柱形芯部的顶面高于第一上部桶体的顶端，柱形芯部的底面低于第一下部桶体的顶端；
所述内溢流盘内设有溢流腔及内溢流结构，内溢流盘通过其溢流腔套设在第一下部桶体上，且所述溢流腔与第一环形供料桶保持同轴；所述内溢流结构位于第一下部桶体的下侧，内溢流结构包括设置在溢流腔侧壁面上的内环台，所述内环台内腔的侧壁面为内溢流导向面，内环台的顶面上设有环形溢流槽，所述环形溢流槽的外侧槽壁为第一下部桶体的内壁，环形溢流槽的内侧槽壁为处于内环台上的环形溢流堰，所述环形溢流堰的内壁上设有内过渡面，所述内过渡面将内溢流导向面与环形溢流堰的顶面平滑连接在一起；
所述外溢流装置包括第二环形供料桶、筒形芯部和外溢流盘；
所述第二环形供料桶包括第二上部桶体及横截面尺寸比第二上部桶体小的第二下部桶体，第二环形供料桶上设有第二玻璃液进料口、排气口和加热装置；所述第二环形供料桶设置在内溢流盘的下侧并并与第一环形供料桶保持同轴；
所述筒形芯部设置在第二环形供料桶内并与第二环形供料桶保持同轴，筒形芯部的上端筒口与内环台内腔的下端相匹配并连接在一起，柱形芯部的底端低于第二下部桶体的底端；
所述外溢流盘设置在筒形芯部的外壁上并位于第二下部桶体的下侧，外溢流盘的外壁面为外溢流导向面，外溢流盘顶面的边沿处设有环形的外溢流堰，所述外溢流堰与筒形芯部的外壁之间形成有外溢流槽，外溢流堰的外壁上设有外过渡面，所述外过渡面将外溢流导向面与外溢流堰的顶面平滑连接在一起。
进一步的是，所述柱形芯部通过固定调节机构与第一环形供料桶安装在一起。
进一步的是，所述冷却通道为直线通道并与柱形芯部保持同轴。
进一步的是，所述第一下部桶体上设有外套环，所述内溢流盘嵌入安装在外套环与第一下部桶体之间。
进一步的是，所述内溢流导向面与水平面之间的夹角为β，15°≤β≤105°。
进一步的是，所述筒形芯部和外溢流盘为一体式结构，外溢流盘的下端为弧形部其将外溢流盘的内壁面与外溢流导向面平滑连接在一起。
进一步的是，所述外溢流槽的横截面呈倒梯形。
进一步的是，所述外溢流导向面与水平面之间的夹角为α，15°≤α≤135°。
进一步的是，所述第一环形供料桶还包括第一锥形段桶体，所述第一上部桶体与第一下部桶体通过第一锥形段桶体连接在一起；所述第二环形供料桶还包括第二锥形段桶体，所述第二上部桶体与第二下部桶体通过第二锥形段桶体连接在一起。
进一步的是，所述第一上部桶体、第一下部桶体、第二上部桶体和第二下部桶体均为圆筒形结构，所述柱形芯部为圆柱形结构，所述筒形芯部为圆筒形结构。
本发明还提供了一种内外溢流下拉成型玻璃管的设备的设计方法，用于设计制造上述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备，该方法根据所要求成型的玻璃管的内径D4及壁厚σ4，利用公式一来确定玻璃液刚离开外溢流盘处的内径D3及厚度σ3；然后，根据公式二和公式三来确定流动在筒形芯部内壁面上的玻璃液膜厚σ3u、流动在外溢流导向面上的玻璃液膜厚σ3d、筒形芯部的内径D3d及内环台内腔最下端处的直径D3u；
公式一中：
管径收缩比D3D4≥1.5；
σ3＝σ3u+σ3d…………公式二；
D3d＝D3+2σ3u＝D3u…………公式三；
公式二和公式三中：
σ3u也表示流动在筒形芯部内壁面上的玻璃液膜厚。
进一步的是，管径收缩比D3D4≥5。
进一步的是，确定内溢流导向面与水平面之间的夹角为β，然后利用公式四来确定第一狭缝通道出口处的玻璃液流量Qu，第一狭缝通道是指柱形芯部与第一下部桶体之间的环形间隙；
公式四中：
ρ表示玻璃液密度；
η表示玻璃液黏度；
g表示重力加速度；
确定外溢流导向面与水平面之间的夹角为α，然后利用公式五来确定第二狭缝通道出口处的玻璃液流量Qd，第二狭缝通道是指筒形芯部与第二下部桶体之间的环形间隙；
进一步的是，确定柱形芯部的直径D0u，然后利用公式六来确定第一狭缝通道下侧的第一下部桶体内壁面附着的玻璃液膜厚σou；
确定筒形芯部的外径D0d，然后利用公式七来确定第二狭缝通道下侧的筒形芯部外表面附着的玻璃液膜厚σod；
进一步的是，根据公式八限定第一狭缝通道的间隙宽度σiu的范围，然后确定第一环形供料桶内处于第一下部桶体上侧的玻璃液高度Hu及第一狭缝通道的长度Lu，并利用公式九确定出第一狭缝通道的间隙宽度σiu；
σiu＝(rou-riu)＝(D2u-D0u)2＞σou……………………公式八；
公式八和公式九中：
rou表示第一狭缝通道的外半径；
riu表示第一狭缝通道的内半径；
D2u表示第一下部桶体的内径；
根据公式十限定第二狭缝通道的间隙宽度σid的范围，然后确定第二环形供料桶内处于第二下部桶体上侧的玻璃液高度Hd及第二狭缝通道的长度Ld，并利用公式十一确定出第二狭缝通道的间隙宽度σid；
σid＝(rod-rid)＝(D2d-D0d)2＞σod……………………公式十；
公式十和公式十一中：
rod表示第二狭缝通道的外半径；
rid表示第二狭缝通道的内半径；
D2d表示第二下部桶体的内径。
本发明的有益效果是：通过在第一环形供料桶内设置与之同轴的柱形芯部，使得柱形芯部与第一上部桶体之间形成第一玻璃液容纳环腔，并使得柱形芯部与第一下部桶体之间形成第一狭缝通道，进而由第一玻璃液进料口流入的玻璃液可从第一玻璃液容纳环腔向第一狭缝通道流动，使得从第一狭缝通道出口流出的玻璃液流量均匀分布，同时通过设置的内溢流盘对玻璃液进行溢流，从第一狭缝通道流出的玻璃液顺着第一下部桶体的内表面流入环形溢流槽中，并受到玻璃液受环形溢流堰阻挡，当其中玻璃液高度超过环形溢流堰后，会溢出并沿着内溢流导向面向下流动，实现内溢流；另外，通过在内溢流盘的下侧设置第二下部桶体，并在第二环形供料桶内设置与之同轴的筒形芯部，使得筒形芯部与第二上部桶体之间形成第二玻璃液容纳环腔，并使得筒形芯部与第二下部桶体之间形成第二狭缝通道，进而由第二玻璃液进料口流入的玻璃液可从第二玻璃液容纳环腔向第二狭缝通道流动，使得从第二狭缝通道出口流出的玻璃液流量均匀分布，同时通过在筒形芯部的外壁下部设置外溢流盘对玻璃液进行溢流，从第二狭缝通道流出的玻璃液顺着柱形芯部的外表面流入外溢流槽，并受到玻璃液受外溢流堰阻挡，当其中玻璃液高度超过外溢流堰后，会溢出并沿着外溢流导向面向下流动，实现外溢流；在内溢流及外溢流的过程中玻璃液在表面张力作用下能够形成良好的表面特性，从而成型出内外表面质量优异且厚度偏差较小的玻璃管。
附图说明
图1是本发明的实施结构示意图；
图2是本发明实施结构的标注图；
图中标记为：内溢流装置100、第一环形供料桶110、第一上部桶体111、第一锥形段桶体112、第一下部桶体113、第一玻璃液进料口114、外套环115、柱形芯部120、冷却通道121、冷却介质入口122、冷却介质出口123、内溢流盘130、内环台131、内溢流导向面132、环形溢流槽133、环形溢流堰134、外溢流装置200、第二环形供料桶210、第二上部桶体211、第二锥形段桶体212、第二下部桶体213、第二玻璃液进料口214、排气口215、筒形芯部220、外溢流盘230、外溢流导向面231、外溢流堰232、外溢流槽233、玻璃液300、牵引辊410。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，内外溢流下拉成型玻璃管的设备，包括内溢流装置100和外溢流装置200；
所述内溢流装置100包括第一环形供料桶110、柱形芯部120和内溢流盘130；
所述第一环形供料桶110包括第一上部桶体111及横截面尺寸比第一上部桶体111小的第一下部桶体113，第一环形供料桶110上设有第一玻璃液进料口114和加热装置；
所述柱形芯部120内设有冷却通道121，所述冷却通道121的冷却介质入口122位于柱形芯部120的顶面上，冷却通道121的冷却介质出口123位于柱形芯部120的底面上；所述柱形芯部120设置在第一环形供料桶110内并与第一环形供料桶110保持同轴，且柱形芯部120的顶面高于第一上部桶体111的顶端，柱形芯部120的底面低于第一下部桶体113的顶端；
所述内溢流盘130内设有溢流腔及内溢流结构，内溢流盘130通过其溢流腔套设在第一下部桶体113上，且所述溢流腔与第一环形供料桶110保持同轴；所述内溢流结构位于第一下部桶体113的下侧，内溢流结构包括设置在溢流腔侧壁面上的内环台131，所述内环台131内腔的侧壁面为内溢流导向面132，内环台131的顶面上设有环形溢流槽133，所述环形溢流槽133的外侧槽壁为第一下部桶体113的内壁，环形溢流槽133的内侧槽壁为处于内环台131上的环形溢流堰134，所述环形溢流堰134的内壁上设有内过渡面，所述内过渡面将内溢流导向面132与环形溢流堰134的顶面平滑连接在一起；
所述外溢流装置200包括第二环形供料桶210、筒形芯部220和外溢流盘230；
所述第二环形供料桶210包括第二上部桶体211及横截面尺寸比第二上部桶体211小的第二下部桶体213，第二环形供料桶210上设有第二玻璃液进料口214、排气口215和加热装置；所述第二环形供料桶210设置在内溢流盘130的下侧并并与第一环形供料桶110保持同轴；
所述筒形芯部220设置在第二环形供料桶210内并与第二环形供料桶210保持同轴，筒形芯部220的上端筒口与内环台131内腔的下端相匹配并连接在一起，柱形芯部200的底端低于第二下部桶体213的底端；
所述外溢流盘230设置在筒形芯部220的外壁上并位于第二下部桶体213的下侧，外溢流盘230的外壁面为外溢流导向面231，外溢流盘230顶面的边沿处设有环形的外溢流堰232，所述外溢流堰232与筒形芯部220的外壁之间形成有外溢流槽233，外溢流堰232的外壁上设有外过渡面，所述外过渡面将外溢流导向面231与外溢流堰232的顶面平滑连接在一起。
该内外溢流下拉成型玻璃管的设备所成型的玻璃管形状与外溢流盘230最下端处或是内环台131内腔最下端处的截面形状相似，其可用于成型各种截面的管，如圆形管、正形管、梯形管、矩形管等，其还可以成型其他异形截面形状的管。
内溢流装置100和外溢流装置200为该内外溢流下拉成型玻璃管的设备的两个主要部件，分别用于对玻璃液300进行内溢流和外溢流。柱形芯部120设置在第一环形供料桶110内并与之同轴，柱形芯部120与第一上部桶体111之间形成第一玻璃液容纳环腔，主要用于存储从第一玻璃液进料口114流入的玻璃液300，柱形芯部120与第一下部桶体113之间形成横截面小于第一玻璃液容纳环腔的第一狭缝通道，且第一狭缝通道与第一玻璃液容纳环腔保持同轴；通过环形结构的第一玻璃液容纳环腔来存储玻璃液300并使玻璃液300从环形的第一狭缝通道流出，利于使第一狭缝通道出口处流出的玻璃液300流量均匀分布；筒形芯部220设置在第二环形供料桶210内并与之同轴，筒形芯部220与第二上部桶体211之间形成第二玻璃液容纳环腔，主要用于存储从第二玻璃液进料口214流入的玻璃液300，筒形芯部220与第二下部桶体213之间形成横截面小于第二玻璃液容纳环腔的第二狭缝通道，且第二狭缝通道与第二玻璃液容纳环腔保持同轴；通过环形结构的第二玻璃液容纳环腔来存储玻璃液300并使玻璃液300从环形的第二狭缝通道流出，利于使第二狭缝通道出口处流出的玻璃液300流量均匀分布。
第一环形供料桶110与第二环形供料桶210的结构近似，一般均采用难溶的贵金属材料制作，且第一环形供料桶110与第二环形供料桶210上均设置有加热装置用于加热，以维持第一玻璃液容纳环腔和第二玻璃液容纳环腔内玻璃液300的温度。柱形芯部120和筒形芯部220可采用陶瓷或难熔的贵金属材料制作，也可为陶瓷外包难熔贵金属材料的结构，所述难熔贵的金属材料可以为多种，优选为铂金。柱形芯部120一般通过固定调节机构与第一环形供料桶110安装在一起，固定调节机构可以为多种，例如：同轴连接器、连接环套、同心连接法兰盘等；筒形芯部220一般也通过固定调节机构与第二环形供料桶210安装在一起。柱形芯部120内开设的冷却通道121用于通入冷却介质以在成型玻璃管的过程中进行冷却，冷却通道121通常为直线通道并与柱形芯部120保持同轴，冷却通道121优选为圆孔形结构。
为了将第一上部桶体111和第一下部桶体113以及第二上部桶体211和第二下部桶体213线性过渡连接在一起，再如图1所示，第一环形供料桶110还包括第一锥形段桶体112，所述第一上部桶体111与第一下部桶体113通过第一锥形段桶体112连接在一起；第二环形供料桶210还包括第二锥形段桶体212，所述第二上部桶体211与第二下部桶体213通过第二锥形段桶体212连接在一起。
为了成型圆形的玻璃管，优选的，所述第一上部桶体111、第一下部桶体113、第二上部桶体211和第二下部桶体213均为圆筒形结构，所述柱形芯部120为圆柱形结构，所述筒形芯部220为圆筒形结构。
内溢流盘130主要用于对从第一狭缝通道流出并顺着第一下部桶体113的内表面流入环形溢流槽133中的玻璃液300溢流，其可采用难溶的贵金属材料或是陶瓷材料制作；内溢流盘130的环形溢流堰134可以阻挡环形溢流槽133内的玻璃液300，当环形溢流槽133内的玻璃液300高度超出环形溢流堰134后溢出，并沿着内溢流导向面132向下流动，以使玻璃液300在表面张力作用下形成良好的表面特性。
为了便于将内溢流盘130安装到第一下部桶体113上，再如图1所示，所述第一下部桶体113上设有外套环115，所述内溢流盘130嵌入安装在外套环115与第一下部桶体113之间。
为了成型不同尺寸的玻璃管，所述内溢流导向面132与水平面之间的夹角为β，15°≤β≤105°，优选为90°。经测试，当β为90°时，利用该设备成型管径与管厚比D4σ4＝2的玻璃管时，能够生产出厚度偏差小且具有近似火抛光效果内表面质量的玻璃管。
外溢流盘230主要用于对从第二狭缝通道流出并顺着筒形芯部220的外表面流入外溢流槽233中的玻璃液300溢流，其可采用难溶的贵金属材料或是陶瓷材料制作；外溢流盘230上的外溢流堰232可以阻挡外溢流槽233内的玻璃液300，当外溢流槽233内的玻璃液300高度超出外溢流堰232后溢出，并沿着外溢流导向面231向下流动，以使玻璃液300在表面张力作用下形成良好的表面特性。
优选的，再如图1所示，所述筒形芯部220和外溢流盘230为一体式结构，外溢流盘230的下端为弧形部其将外溢流盘230的内壁面与外溢流导向面231平滑连接在一起。
为了达到更好的溢流效果，充分利用玻璃液300的表面张力，再如图1所示，所述外溢流槽233的横截面呈倒梯形。
为了成型不同尺寸的玻璃管，所述外溢流导向面231与水平面之间的夹角为α，15°≤α≤135°，优选为90°。经测试，当α为90°时，利用该设备成型管径与管厚比D4σ4＝2的玻璃管时，能够生产出厚度偏差小且具有近似火抛光效果外表面质量的玻璃管。
内外溢流下拉成型玻璃管的设备的设计方法，用于设计制造上述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备，结合图2所示，根据所要求成型的玻璃管的内径D4及壁厚σ4，利用公式一来确定玻璃液刚离开外溢流盘300处的内径D3及厚度σ3；然后，根据公式二和公式三来确定流动在筒形芯部220内壁面上的玻璃液膜厚σ3u、流动在外溢流导向面231上的玻璃液膜厚σ3d、筒形芯部220的内径D3d及内环台131内腔最下端处的直径D3u；
公式一中：
管径收缩比D3D4≥1.5；
σ3＝σ3u+σ3d…………公式二；
D3d＝D3+2σ3u＝D3u…………公式三；
公式二和公式三中：
σ3u也表示流动在内溢流导向面132上的玻璃液膜厚。
由于所设计的内外溢流下拉成型玻璃管的设备制作玻璃管是向下垂直拉引的，成型过程一直受重力影响，向下拉引成型属于一维拉薄过程，结合流体力学的知识和
O.S.NARAYANASWAMY(O.S.纳拉亚纳斯瓦米)在“A One-Dimensional Model ofStretchingFloat Glass(浮法玻璃一维拉薄模型)”一文中提到的一维拉薄理论，可推导得到公式一。
向下拉引时，玻璃管的管径与管厚同时在缩小，当玻璃液粘度小于107poise左右定形，最终由成型区的马弗炉进行温控并由牵引辊410控制拉引速度。因为属于一维拉薄，所以缩小过程中必会遵循公式一的规则，也就是玻璃管的管径与管厚会等比例缩小。
在成熟的工艺中，管径收缩比D3D4是经验已知范围，通常的管径收缩比D3D4≥1.5。若为初始工艺，优选使管径收缩比D3D4≥5，管径收缩比越大越容易成型与控制。当确定管径收缩比D3D4后，由于玻璃管的内径D4及管厚σ4为产品的尺寸，属于已知要求值，因此通过公式一即可确定D3和σ3。
进一步的是，确定内溢流导向面411与水平面之间的夹角为β，然后利用公式四来确定第一狭缝通道出口处的玻璃液流量Qu，第一狭缝通道是指柱形芯部120与第一下部桶体113之间的环形间隙；
公式四中：
ρ表示玻璃液密度；
η表示玻璃液黏度；
g表示重力加速度；
确定外溢流导向面231与水平面之间的夹角为α，然后利用公式五来确定第二狭缝通道出口处的玻璃液流量Qd，第二狭缝通道是指筒形芯部220与第二下部桶体213之间的环形间隙；
所确定的D3u和σ3u还应满足上述公式四，确定了第一狭缝通道出口处的玻璃液流量Qu后，则调整玻璃液300的黏度，即相当于确定了内溢流盘130上的玻璃成型工艺温度。所确定的D3d和σ3d还应满足上述公式五，确定了第二狭缝通道出口处的玻璃液流量Qd后，则调整玻璃液300的黏度，即相当于确定了外溢流盘230上的玻璃成型工艺温度。
进一步的，确定柱形芯部120的直径D0u，然后利用公式六来确定第一狭缝通道下侧的第一下部桶体113内壁面附着的玻璃液膜厚σou；
确定筒形芯部220的外径D0d，然后利用公式七来确定第二狭缝通道下侧的筒形芯部220外表面附着的玻璃液膜厚σod；
进一步的，根据公式八限定第一狭缝通道的间隙宽度σiu的范围，然后确定第一环形供料桶110内处于第一下部桶体113上侧的玻璃液高度Hu及第一狭缝通道的长度Lu，并利用公式九确定出第一狭缝通道的间隙宽度σiu；
σiu＝(rou-riu)＝(D2u-D0u)2＞σou……………………公式八；
公式八和公式九中：
rou表示第一狭缝通道的外半径；
riu表示第一狭缝通道的内半径；
D2u表示第一下部桶体113的内径；
根据公式十限定第二狭缝通道的间隙宽度σid的范围，然后确定第二环形供料桶210内处于第二下部桶体213上侧的玻璃液高度Hd及第二狭缝通道的长度Ld，并利用公式十一确定出第二狭缝通道的间隙宽度σid；
σid＝(rod-rid)＝(D2d-D0d)2＞σod……………………公式十；
公式十和公式十一中：
rod表示第二狭缝通道的外半径；
rid表示第二狭缝通道的内半径；
D2d表示第二下部桶体213的内径。
公式八和公式十的限制条件主要目的是为了防止第一狭缝通道及第二狭缝通道的出料口处沾黏玻璃液300，当σou≥σiu时玻璃液300会沾黏在第一狭缝通道的出料口处，当σod≥σid时玻璃液300会沾黏在第二狭缝通道的出料口处，导致所成型的玻璃管厚度不均匀，或是玻璃管表面出现筋纹的现象，会破坏流量的均匀分布与玻璃管的表面质量，因此第一狭缝通道的间隙宽度σiu必须大于第一狭缝通道下侧的第一下部桶体113内壁面附着的玻璃液膜厚σou，第二狭缝通道的间隙宽度σid必须大于第二狭缝通道下侧的筒形芯部220外表面附着的玻璃液膜厚σod。
实施例
某内外溢流下拉成型玻璃管的设备的尺寸参数及物理模拟实验测试参数见表1和表2，以高黏度硅油模拟玻璃成型时的黏度，实验结果见表3。该内外溢流下拉成型玻璃管的设备用于制作的玻璃管管径为3.6598cm、管厚为0.2cm；管径收缩比D3D4为3.35。
表1：内溢流装置100部分进行模拟实验的设计数据
表2：外溢流装置200部分进行模拟实验的设计数据
表3:进行模拟实验硅油刚离开外溢流盘300的厚度σ3与厚度偏差测试数据
试验结果分析：
厚度偏差最大值为3.69％，最小值为-3.08％，总偏差为6.77％，符合TFT溢流法薄板成型厚度偏差小于10％的要求。
误差来源分析：量测误差、观测误差、水平校正误差、同心度误差。
试验结论：实验的误差源是不可避免的，实测值与理论计算值相对偏差为7.91％，排除误差来源足以论证本发明方法的正确性。

Claims (15)

1.内外溢流下拉成型玻璃管的设备，其特征在于：包括内溢流装置(100)和外溢流装置(200)；
所述内溢流装置(100)包括第一环形供料桶(110)、柱形芯部(120)和内溢流盘(130)；
所述第一环形供料桶(110)包括第一上部桶体(111)及横截面尺寸比第一上部桶体(111)小的第一下部桶体(113)，第一环形供料桶(110)上设有第一玻璃液进料口(114)和加热装置；
所述柱形芯部(120)内设有冷却通道(121)，所述冷却通道(121)的冷却介质入口(122)位于柱形芯部(120)的顶面上，冷却通道(121)的冷却介质出口(123)位于柱形芯部(120)的底面上；所述柱形芯部(120)设置在第一环形供料桶(110)内并与第一环形供料桶(110)保持同轴，且柱形芯部(120)的顶面高于第一上部桶体(111)的顶端，柱形芯部(120)的底面低于第一下部桶体(113)的顶端；
所述内溢流盘(130)内设有溢流腔及内溢流结构，内溢流盘(130)通过其溢流腔套设在第一下部桶体(113)上，且所述溢流腔与第一环形供料桶(110)保持同轴；所述内溢流结构位于第一下部桶体(113)的下侧，内溢流结构包括设置在溢流腔侧壁面上的内环台(131)，所述内环台(131)内腔的侧壁面为内溢流导向面(132)，内环台(131)的顶面上设有环形溢流槽(133)，所述环形溢流槽(133)的外侧槽壁为第一下部桶体(113)的内壁，环形溢流槽(133)的内侧槽壁为处于内环台(131)上的环形溢流堰(134)，所述环形溢流堰(134)的内壁上设有内过渡面，所述内过渡面将内溢流导向面(132)与环形溢流堰(134)的顶面平滑连接在一起；
所述外溢流装置(200)包括第二环形供料桶(210)、筒形芯部(220)和外溢流盘(230)；
所述第二环形供料桶(210)包括第二上部桶体(211)及横截面尺寸比第二上部桶体(211)小的第二下部桶体(213)，第二环形供料桶(210)上设有第二玻璃液进料口(214)、排气口(215)和加热装置；所述第二环形供料桶(210)设置在内溢流盘(130)的下侧并并与第一环形供料桶(110)保持同轴；
所述筒形芯部(220)设置在第二环形供料桶(210)内并与第二环形供料桶(210)保持同轴，筒形芯部(220)的上端筒口与内环台(131)内腔的下端相匹配并连接在一起，柱形芯部(200)的底端低于第二下部桶体(213)的底端；
所述外溢流盘(230)设置在筒形芯部(220)的外壁上并位于第二下部桶体(213)的下侧，外溢流盘(230)的外壁面为外溢流导向面(231)，外溢流盘(230)顶面的边沿处设有环形的外溢流堰(232)，所述外溢流堰(232)与筒形芯部(220)的外壁之间形成有外溢流槽(233)，外溢流堰(232)的外壁上设有外过渡面，所述外过渡面将外溢流导向面(231)与外溢流堰(232)的顶面平滑连接在一起。
2.如权利要求1所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备，其特征在于：所述柱形芯部(120)通过固定调节机构与第一环形供料桶(110)安装在一起。
3.如权利要求2所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备，其特征在于：所述冷却通道(121)为直线通道并与柱形芯部(120)保持同轴。
4.如权利要求1所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备，其特征在于：所述第一下部桶体(113)上设有外套环(115)，所述内溢流盘(130)嵌入安装在外套环(115)与第一下部桶体(113)之间。
5.如权利要求1所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备，其特征在于：所述内溢流导向面(132)与水平面之间的夹角为β，15°≤β≤105°。
6.如权利要求1所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备，其特征在于：所述筒形芯部(220)和外溢流盘(230)为一体式结构，外溢流盘(230)的下端为弧形部其将外溢流盘(230)的内壁面与外溢流导向面(231)平滑连接在一起。
7.如权利要求1所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备，其特征在于：所述外溢流槽(233)的横截面呈倒梯形。
8.如权利要求1所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备，其特征在于：所述外溢流导向面(231)与水平面之间的夹角为α，15°≤α≤135°。
9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备，其特征在于：所述第一环形供料桶(110)还包括第一锥形段桶体(112)，所述第一上部桶体(111)与第一下部桶体(113)通过第一锥形段桶体(112)连接在一起；所述第二环形供料桶(210)还包括第二锥形段桶体(212)，所述第二上部桶体(211)与第二下部桶体(213)通过第二锥形段桶体(212)连接在一起。
10.如权利要求9所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备，其特征在于：所述第一上部桶体(111)、第一下部桶体(113)、第二上部桶体(211)和第二下部桶体(213)均为圆筒形结构，所述柱形芯部(120)为圆柱形结构，所述筒形芯部(220)为圆筒形结构。
11.内外溢流下拉成型玻璃管的设备的设计方法，用于设计制造权利要求9或10所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备，其特征在于：根据所要求成型的玻璃管的内径D4及壁厚σ4，利用公式一来确定玻璃液刚离开外溢流盘(300)处的内径D3及厚度σ3；然后，根据公式二和公式三来确定流动在筒形芯部(220)内壁面上的玻璃液膜厚σ3u、流动在外溢流导向面(231)上的玻璃液膜厚σ3d、筒形芯部(220)的内径D3d及内环台(131)内腔最下端处的直径D3u；
公式一中：
管径收缩比D3/D4≥1.5；
σ3＝σ3u+σ3d…………公式二；
D3d＝D3+2σ3u＝D3u…………公式三；
公式二和公式三中：
σ3u也表示流动在筒形芯部(220)内壁面上的玻璃液膜厚。
12.如权利要求11所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备的设计方法，其特征在于：管径收缩比D3/D4≥5。
13.如权利要求11和12所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备的设计方法，其特征在于：确定内溢流导向面(411)与水平面之间的夹角为β，然后利用公式四来确定第一狭缝通道出口处的玻璃液流量Qu，第一狭缝通道是指柱形芯部(120)与第一下部桶体(113)之间的环形间隙；
公式四中：
ρ表示玻璃液密度；
η表示玻璃液黏度；
g表示重力加速度；
确定外溢流导向面(231)与水平面之间的夹角为α，然后利用公式五来确定第二狭缝通道出口处的玻璃液流量Qd，第二狭缝通道是指筒形芯部(220)与第二下部桶体(213)之间的环形间隙；
14.如权利要求13所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备的设计方法，其特征在于：确定柱形芯部(120)的直径D0u，然后利用公式六来确定第一狭缝通道下侧的第一下部桶体(113)内壁面附着的玻璃液膜厚σou；
确定筒形芯部(220)的外径D0d，然后利用公式七来确定第二狭缝通道下侧的筒形芯部(220)外表面附着的玻璃液膜厚σod；
15.如权利要求14所述的内外溢流下拉成型玻璃管的设备的设计方法，其特征在于：根据公式八限定第一狭缝通道的间隙宽度σiu的范围，然后确定第一环形供料桶(110)内处于第一下部桶体(113)上侧的玻璃液高度Hu及第一狭缝通道的长度Lu，并利用公式九确定出第一狭缝通道的间隙宽度σiu；
σiu＝(rou-riu)＝(D2u-D0u)/2＞σou……………………公式八；
公式八和公式九中：
rou表示第一狭缝通道的外半径；
riu表示第一狭缝通道的内半径；
D2u表示第一下部桶体(113)的内径；
根据公式十限定第二狭缝通道的间隙宽度σid的范围，然后确定第二环形供料桶(210)内处于第二下部桶体(213)上侧的玻璃液高度Hd及第二狭缝通道的长度Ld，并利用公式十一确定出第二狭缝通道的间隙宽度σid；
σid＝(rod-rid)＝(D2d-D0d)/2＞σod……………………公式十；
公式十和公式十一中：
rod表示第二狭缝通道的外半径；
rid表示第二狭缝通道的内半径；
D2d表示第二下部桶体(213)的内径。
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