JP2005298326A - 調整された円形又は輪郭を有するガラス管の連続的に製造する方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、所定の内部形状を有する調整された円形又は輪郭を有するガラス管の連続的に製造する方法と装置を提供する。
【解決手段】 この方法では、溶融ガラス６は、溶融物送り２の出口開口１２から流出する。溶融ガラスは、中空の引抜き球状部５０を形成する型体３を越えて引抜かれる。引抜き球状部５０は、所定の内部形状を形成するための輪郭形成体４の外面に当接する間、引抜き球状部５０の内周面が変形するように、型体３の下流に配置される輪郭形成体４を越えて引抜かれる。型体３と輪郭形成体４との間の距離は、ガラス管の壁厚を変化させるために変えることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、調整された円形又は輪郭を有するガラス管、特に、所定の内部形状及び／又は所定の外部形状を有する調整された円形又は輪郭を有するガラス管を連続的に製造する方法と装置に関する。

数メートルまでの長さを有する上述したタイプのガラス管は、広範囲のガラス・エレメントの製造、例えば、ビンや容器、発光体用の管状カバーの製造、及び照明技術での発光管の製造のための出発原料として要求される。これらのガラス管は、一方で、できるだけ安く生産されることが要求され、他方では、例えば、照明技術などの多くの分野で、それぞれの分野での技術仕様書によって設定される精密仕上げの内部形状を有するガラス管としての要求もある。

ガラス管の製造においては、不連続な製造方法と連続的な製造方法の間では、基本的な相違がある。多くの場合、基本的に異なる製法パラメータのため、不連続な製法で適用される原理は、連続的な製造方法へ転用できないか、又は少なくとも容易に転用できず、連続的な製造方法の改良に当業者をして触発させない。

下記特許文献１は、いわゆるダナーの方法を使用する円形又は非円形の内部形状を有するガラス管の引抜き方法と装置を開示している。この方法では、液体ガラスは、傾斜された回転管体の外部にガイドされ、その下流側端部で管として引き取られる。この方法では、引抜くガラス管の内部形状は、その下流側端部での管体の外部形状によって定められる。非円形の内部形状を有するガラス管を生産するために、管体の下流側端部も円形から逸脱した外部形状を有している。このようにして生産されたガラス管の内部形状は、比較的に高い許容範囲を有している。非円形形状を有するガラス管の端部半径も比較的に大きい。このため、この方法は、現在の精度要求や、調整された円形又は輪郭を有するガラス管の許容範囲にはもはや合致しない。

下記特許文献２は、円の内部形状を有する連続的に製造されるガラス管の、いわゆるベローの方法を開示している。実質的に円錐形をした型体が、溶融ガラスの受け口として機能する溶融溝の出口開口の下に溶融溝の出口片と同心的に配置されている。流出する溶融ガラスは、成形部材と出口部材との間の環状の隙間を通って引抜き装置によって引き出されるが、ガラス管は、型体の外部形状によって実質的に定められる円形の内部形状を有するものに形成される。成形部材の下流の、変形可能な状態にある管状ガラス体は、軟化点以下まで最終的に冷却されるまで引抜き装置によって、さらに引抜かれる。ガラス管の内径や壁厚は、成形部材と溶融溝の出口部材との間の環状の隙間の寸法や、流出の溶融ガラスの温度及び出口開口の下流の温度関係や、引抜き装置の引張力や、引抜き速度によって決定される。異なる形状を有するガラス管を製造するための適切な範囲のパラメータを見つけることは、比較的に難しく、かつその方法を完全に自動化して高価なものに少なくとも仕上げることは、かなりの経験を要する。異なる形状を有するガラス管を製造するための融解炉を再装備することは、比較的費用もかかる。それにもかかわらず、ベローの方法により製造されたガラス管は、ますます本出願に適しない許容範囲を有するものである。

下記特許文献３は、石英管の連続的な製造方法を開示している。ガラス管の内部形状を決定するコアを有する成形装置は、出口開口内に連続的に装填される融解炉の下端に設置されている。非円形の内部形状を有するガラス管を形成する場合も、前記コアを交換することにより製造できる。融解炉を再装備するには、第１に、コアが交換される前に完全に空にされることを要する。これは、比較的に費用がかかる。この方法を使用して達成される許容範囲は、しばしば現在の要求を満たさない。石英ガラスを溶かすには、非常に高い温度が要求されるので、下記特許文献３で開示された工程のパラメータや基本原理は、本出願のある点で要求される工程のパラメータや基本原理と非常に異なっている。このように下記特許文献３で開示された原理は、本出願の内容には採用できない。

下記特許文献４は、内部的に調整されたガラス管を連続的に製造する方法と装置を開示している。溶融ガラスは、重力に抗して引抜き皿（ｄｒａｗｉｎｇ ｄｉｓｈ）から引抜かれる。この場合、引抜き球状部が形成され、垂直に突出している連続的テーパ状の引抜きマンドレルで引抜かれる。引抜きマンドレルは、製造されるガラス管の内部形状を定める型体として使われる。変形可能な状態にあるガラス管が、ノズルシステムを通って引抜かれて形成されるが、ノズルシステムでは、引抜きマンドレル上を滑るガラス管がその上に負圧の適用によって調整される。このプロセスは、引抜きマンドレル上を滑るガラス管の外側に予熱空気を吹きつけることによってサポートされる。一定の壁厚を有するガラス管を生産するには、引抜き球状部と引抜きマンドレルは、同期的に回転しなければならないが、これには費用がかかる。さらに、変形可能な状態にあるガラス管が、ノズルシステムにより最適に変形されるように、装置のパラメータを制御することは比較的に費用がかかる。このために、プレクーラー、アフタークーラー及び加熱装置を使用する必要がある。この装置は、調整された円形ガラス管の製造に適しているのみで、他の内外径への変換は、比較的に費用がかかる。

下記特許文献５とそのＷＰＩ−アブストラクトは、調整された石英ガラス管を製造する方法と装置を開示している。溶融ガラスは、グリッパーによって、型体を介して引き出される。型体の底部と引き出し方向下流には、複数のロッドが配置されている。溶融ガラスは、これらのロッドを介して引き出され、これによってガラス管の内部形状が定められる。このようにして、断面矩形のガラス管が製造される。

しかし、前記ロッドは、型体と強固に連結されている。特に、型体までの距離は、変化し得ない。このように、前記方法は、加工温度と引き出し速度の比較的せまいレンジにのみ適している。

下記特許文献６とそのＷＰＩ−アブストラクトは、調整された石英ガラス管を製造する他の方法と装置を開示しているが、ここにおいて、溶融ガラスは、型体の下流に配置した長細い輪郭形成体を介して引抜かれる。ローラは、輪郭形成体に対してガラス管を押圧する。しかし、型体と関連する輪郭形成体の位置は、変化できない。したがって、引抜き方法のパラメータは、十分に変化し得ない。ガラス管は、相互に対向配置されている２つのローラのみにより強制的に成形される。
ドイツ特許第４９７ ６４９号 米国特許第２，００９，７９３号 ドイツ特許第２ ２１７ ７２５号明細書 ドイツ特許出願公開第２５４ ３８０号 スウェーデン特許第７１５５１１号 スウェーデン特許出願公開第８３７９４３号

本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、所定の内部形状を有するガラス管を、正確に安価に及び柔軟性を持って製造される、調整されたガラス管を連続的に製造する方法と装置を提供することを目的とする。

かかる目的及び他の目的は、請求項１と請求項１２による方法によって解決される。効果のある実施形態は、関連従属項である。

本発明によれば、所定の内部形状を有する調整された円形又は輪郭のガラス管を連続的に製造する方法であって、この方法では、溶融ガラスが、最適に条件付けされた溶融ガラスを連続的又は準連続的に供給する溶融物送りの出口開口から流出し、かつ中空の引抜き球状部又は引抜きタマネギ状部を形成するように型体を越え、さらに、好ましくは型体に対し同心に又は整合して配置され所定の内部形状を形成する輪郭形成体の外面に、引抜き球状部の内周面が、当接している間に変形させられるように、型体の下流に配置される輪郭形成体を越えて引き出される。

この方法では、ガラス管の内部形状は、輪郭形成体によって、予め定められる。

本発明によれば、別個の輪郭形成体（すなわち、ガラス管の輪郭を形成するための三次元空間で閉じられた面によって定められる輪郭形成体）は、型体の中心と実質的に整合する中心を有し、これにより、中空の形状、変形可能な状態にある引抜き球状体や調整された円形又は輪郭を有するガラス管を形成するための更なる同様の輪郭を有するものが、異なるゾーンで行なうことができることが、提供される。引き出し方法のパラメータは、より多くの変更と制御態様を、予め定めることができる。しかし、同時に、本発明の輪郭形成体は、製造されるガラス管の内部形状が簡単に変えられるように、他の適切な輪郭形成体に簡単に置換できる。本発明の引き出し装置は、引き出し方法又はより費用のかからない、より柔軟な引き出し装置を作る複数の異なる調整された円形又は輪郭を有するガラス管を製造することに適している。

型体と、下流に配置される輪郭形成体とは、同じタイプの外部形状、例えば、環状、楕円形状、三角形、正方形等を有することが好ましい。下流に配置される輪郭形成体の最大外部寸法は、上流に配置される型体の最大外部寸法より小さいことが好ましい。このように、型体で形成される引抜き球状部は、引抜き球状部の内周面が下流に配置される輪郭形成体の外面に実質的に接線方向で接触し、更に、そこで所定の内部形状を与えるように変形するように収縮する。

更なる実施形態によれば、型体と下流に配置される輪郭形成体は、異なるタイプの外部形状、例えば、型体は円形、輪郭形成体は三角形の輪郭を有することもできる。

引抜き球状部の内周面は、外面に当接されるときに、引抜き球状部の妨害が起こらないように、輪郭形成体の上端部に到達しない。引抜き球状部の内周面は、同外面に当接するとき、輪郭形成体の下部の一部に到達するのみであることが好ましい。引抜き球状部の内部形状の更なる形状は、その全体の長さの上ではなく、その後、配置される輪郭形成体の下部の一部で行なわれるのみであることが好ましい。下部の一部の長さは、ガラス管の所定の内部形状が十分に安定して形成されるように選択され、輪郭形成体を出た後のガラス管の壁は、ガラス管の次の変形が輪郭形成体の下流で起こらないように、十分に固体で又は安定している。この場合、輪郭形成体は、ガラス管の更なる好ましい急速な冷却に貢献するので、本発明のガラス管の製造中での自由度が増加する。特に、輪郭形成体を冷却するための費用のかかる冷却手段は、本発明には不必要である。

下方引き方法又はベローの方法で、本発明の溶融ガラスが、溶融物送り又は溶融溝の出口開口から重力の方向に引き出されると、この幾何学的形状からの偏りが、自然に明確に生じることになる。

型体と輪郭形成体との間の距離は、変更可能である。これにより、引抜き球状部は、ガラス管の壁厚に直接的な影響を有する本発明に係る適切な方法で拡げられ又は太く短かくできる。例えば、ガラス管の壁厚は、引抜き球状部を拡げると、より小さく作ることができ、引抜き球状部を太く短くすると、ガラス管の壁厚は、より厚く作ることができる。特に、型体と輪郭形成体との間の距離が、それぞれの工程パラメータに適合するように、本発明により変更可能であると、輪郭形成体は、引抜き球状部の収縮が変形可能な状態にある領域でも常に動かすことができ、これにより形成された、調整された円形又は輪郭を有するガラス管は、もはや何らかの変形又は、例えば、輪郭形成体の下流に、引き伸ばされる非常に強力な変形がなくても、処理できる。本発明に記載の輪郭形成体は軸方向に調整されるので、本発明による引抜き方法はガラス管の異なる引抜き速度と同様に異なる壁厚を有するガラス管に非常に素早く変更できる。

輪郭形成体の軸は、型体に関連して輪郭形成体を移動させるための型体の軸の長手方向のボア内で移動可能に保持されることが好ましい。長手方向のボアは、前記型体が長手方向のボアでまっすぐに案内されるように輪郭形成体の軸に適合している、すなわち、軸方向の位置変位のみが変化している間、その半径方向の位置は変化しない。これは、輪郭形成体の全位置で型体と輪郭形成体が整合して配置されることを確実にし、この結果、引抜き球状部が輪郭形成体に対して非常に均一に当接でき、かつ均一な壁厚を形成できることになる。特殊な載置又は保持手段が、長手方向のボア内で直立の輪郭形成体の軸を案内することも提供できる。

本発明では、特に均一な壁厚を有するガラス管が製造される。長手方向のボア又は輪郭形成体の把持装置内に設けられた長手方向のボアは、プロセス空気及び／又は不活性保護ガス、例えば、窒素やアルゴンが、輪郭形成体を通過するように設計することが好ましい。不活性ガスは、一方で輪郭形成体の端で制御できない丸み付けやガラス表面の荒さ又は筋付きを生じさせる輪郭形成体の下側の酸化及び／又は侵食を防止する。

一般に、ガラス管が、例えば、型体と輪郭型体との間の距離が比較的大きくなって、過度にクールダウンし、すなわち、軟化点以下の温度まで低下すると、ガラス管は、ガラスの軟化点以上の温度まで適切な加熱手段によって、輪郭形成体のエリアで加熱できると好ましい。

本発明による引抜き装置を異なる内部形状を有するガラス管用として簡単に変換するためには、型体が、出口開口を少なくとも一時的に開いたままにしておくのを阻止するように、出口開口のエリアで軸方向移動可能に配置することである。この位置では、輪郭形成体は、引抜き装置の下側から接近でき、例えば、ロッドから輪郭形成体を離し、ロッドに新しい輪郭形成体を取り付けるか又は輪郭形成体と共にロッドを単に交換することによって、簡単に、交換できる。

また、前記輪郭形成体は、丸くてもよい。前記輪郭形成体は、非常にきつい許容範囲やほぼ完全に円形に、例えば旋盤で製造される。この種の輪郭形成体を用いて、精密ガラス管は、本発明の連続法により製造されるが、ここにおいて、内径は、おおよそ円形の輪郭形成体と同様のきつい許容範囲を有している。このようなきつい許容範囲を有する管は、輪郭形成体のない従来技術の一般的な連続的な引抜き方法では生産できない。このようなきつい許容範囲を有する複数のガラス管は、非常に高価で不経済な従来技術を使用して、通常製造されるが、この従来技術としては、いわゆるＫＰＧ方法（クッパーの精密ガラス管）がある。ここでは、各管が金属マンドレル上で個々に縮小される。

本発明の引抜き方法が周知の下方引き出し方法又はベローの方法に適用されられる場合には、前記輪郭形成体と型体は、溶融物開口の出口開口に対ししっかりと回転可能に保持される。勿論、本発明の引抜き方法は、周知のダナーの方法に適用することも可能であるが、このダナーの方法での輪郭形成体は、ゆっくり回転する管体の下流に配置され、溶融ガラスの連続的ストランドが変形可能な管体を形成するために溶融ガラス送りの出口開口から流される。この場合、輪郭形成体は、ゆっくり回転する管体と同期的に回転することが好ましい。

原則として、まだ柔らかいガラス管が本発明による引抜き装置の下流で水平に偏り、また、次の処理の既知の方式の引抜き装置によって、水平に引き出されることも、本発明により実行可能である。

本発明の更なる実施態様は、上述した方法を実行する所定の内部形状を有し、調整された円形又は輪郭を有するガラス管を連続的に製造する装置に関する。

本発明の更なる実施態様は、溶融ガラスが最適な状態の溶融ガラスを連続的又は準連続的に供給する溶融物送りの出口開口から流出し、中空の引抜き球状部を形成するように型体から引き出され、この中空の引抜き球状部では型体の下流に配置された輪郭形成体を越えて引き出され、ここで、好ましくは同心的に又は整合的に配置され、この結果、引抜き球状部の内周面が、所定の内部形状を形成する輪郭形成体の外面に当接する間に、変形させられる、という方法により製造された、調整された円形又は輪郭を有するガラス管に関する。このような方法では、ガラス管の内部形状は、輪郭形成体によって予め定められる。このようなガラス管を特徴付ける更なる複数のパラメータは、上記方法と関連している。

本発明の更なる実施態様は、前記の種類のガラス管に関するが、ここにおいて、内径の最大変動は、ガラス管の内径の約０．４％未満、より好ましくはガラス管の内径の約０．２５％未満、さらに好ましくはガラス管の内径の約０．２％未満である。概して、本発明によれば、内径の最大変動は、ガラス管の内径の約０．１％未満である。

本発明の更なる実施態様は、前記の種類のガラス管に関するが、ここにおいて、外形寸法の最大変動は、ガラス管の外形寸法の約０．４５％未満、より好ましくはガラス管の外形寸法の約０．３％未満、さらに好ましくはガラス管の外形寸法の約０．２５％未満である。概して、本発明によれば、外径の最大変動は、ガラス管の外径の約０．１５％未満である。

本発明の更なる実施態様は、矩形断面を有し、縦横比、すなわち、ガラス管形状の高さと幅の比が約１：１〜約１０：１であるとき、約０．１ｍｍ以下の角部の半径で特徴付けられる、調整された輪郭を有するガラス管に関する。

本発明の更なる実施態様は、内径の最大変動が約０．１１ｍｍ未満及び／又は外径寸法の最大変動が約０．４５ｍｍ未満で、特に、約２０ｍｍ〜約１００ｍｍの範囲の外径、好ましくは約４０ｍｍ〜約８０ｍｍの範囲、好ましくは約６０ｍｍの外径寸法の範囲で、かつ壁厚が約１ｍｍ〜約３ｍｍ、好ましくは約２ｍｍであることによって、特徴付けられる、調整された円形又は輪郭を有するガラス管に関する。

しかし、本発明による方法と装置は、上述した寸法全てにおいて限定されるものではなく、より大きい又はより小さい壁厚を有するガラス管に対すると同様、より大きい又はより小さい外径を有するガラス管にも適用できる。

本発明によれば、引抜き球状部の内周面が、所定の輪郭形成体の外面に当接するので、ガラス管の内部形状は、輪郭形成体によって定められる。また、本発明の輪郭形成体は、製造されるガラス管の内部形状が簡単に変えられるように置換できるので、費用がかからず、より柔軟な引き出しや、複数の異なる形状のガラス管を製造可能となる。しかも、輪郭形成体は、内部に不活性ガスなどが流通するので、ガラス管の急速な冷却が可能で、ガラス管の製造の自由度が増加し、冷却手段を不必要にできるのみでなく、不活性ガスは、輪郭形成体の下側での酸化及び／又は侵食を防止する。さらに、型体と輪郭形成体との間の距離が変化可能であるため、引抜き球状部を拡縮が可能となるなど種々の効果を奏する。

本発明は、添付図面を参照して典型的な実施形態を以下述べる。図の全体にわたり、同一番号は、同一又は実質的に同じ部材又はグループを示す。

図１は、輪郭形成体が型体に対してほぼ当接する位置における、本発明の調整された円形又は輪郭を有するガラス管を製造するための装置の模式的な断面図である。図２は、輪郭形成体が型体からある距離をおいて配置される位置における、図１と同様の装置を示す。

図１において、引抜き装置１は、底部２０、側壁２１及び上カバー２２によって形成され、溶融物送りとして作用する溶融溝２を有し、その中に溶融ガラス６を供給する。溶融溝２は、図外の融解炉より連続的に又は不連続に、かつ出口開口１２で適切に調整される溶融ガラスを供給する。溶融溝２の下端に溶融ガラス６のための出口開口１２が、出口リング２４によって形成されている。図１では、出口リング２４が半径方向内方にテーパされており、これにより出口リング２４の内部輪郭が端部によって定められる。出口リング２４は、円形輪郭を有するか又は例えば長方形や楕円形のような非円形である。

図１では、円錐状の型体３は、溶融溝２の出口開口１２の下流に配置されており、実質的に管状の型体の軸３０の下端に取り付けられ、つまりここで一体的に形成されている。双方向矢印Ｚで示すように、溶融物６が溶融溝２から流出させないように、型体の軸３０は出口リング２４の出口開口を閉じるために垂直に上下動するか、又は少なくとも型体３と出口リング２４の間の環状の隙間を狭くすることができる。また、軸３０上の型体３の調整は、前記管を引くと要求されたガラス量が通過するように、出口リング２４と型体３の間の環状の隙間を調整するために使用される。また、軸３０は、ガラス管が均一な壁厚となるように、水平（ｘｙ）方向に調節され、これにより出口リング２４の内側で中心に位置することができる。

図１では、型体の軸３０の上端が上カバー２２を越えて突出しているため、調整装置（図示せず）は、型体３の高さ位置を最適に調整するように、型体の軸３０又はロッド３２の上端と連係されている。

図１によれば、ガラス管５の重力及び引抜く方向の下流に、同心の輪郭形成体４が設けられ、前記輪郭形成体は、輪郭形成体の軸又はロッド３２の下端に、交換可能に取り付けられている。輪郭形成体４は、図１では、型体３の下端に当接するように配置され、図２では、型体３の下端からある距離をおいて配置されている。

図１では、輪郭形成体の軸（以下、ロッド）３２を受け入れる型体の軸３０内に軸方向内部ボア３１が設けられている。内部ボア３１は、型体３及び輪郭形成体４と同心になっている。内部ボア３１は、ロッド３２が内部ボア３１に真っ直ぐに案内され、内部ボア３１の内周面上の少なくとも複数部分で当接するように形成され、また、輪郭形成体４のあらゆる高さ位置において、型体３と輪郭形成体４が互いに一直線に配置され、すなわち、輪郭形成体４がその高さ位置を変えるとき、半径方向ではなく専ら軸方向に調整されるように形成されている。

輪郭形成体４の高さ位置は、内部ボア３１内でロッド３２を軸方向に移動させることによって、作業者が、手動で調整することができる。勿論、このために、機械的又は電気モータ作動の調整装置を内部ボア３１又はロッド３２の上端に設けてもよい。機械的なディスプレー又は目盛り（図示せず）が、型体３と輪郭形成体４の高さ位置を示すために、引抜き装置１の上端に設けられている。勿論、型体３と輪郭形成体４のそれぞれの高さ位置は、ディスプレー表示する検出器、例えば光学的、誘導的、つまり容量スキャニング装置、により検出することもできる。

図１によれば、円筒状の加熱装置２５と、該加熱装置２５を囲む円筒状の断熱体２６が、引抜き装置１の下端に設けられ、少なくとも型体３、好ましくは型体３と少なくとも輪郭形成体４の上端の両方を囲み、溶融溝２の出口開口の下流での所定の温度条件を定めている。勿論、このために、加熱装置２５は、長手方向に、複数の独立に操作可能な加熱ゾーンを有することもできる。このような加熱装置又は同等の加熱装置で、ガラス管は、再度加熱され、例えば、ガラス管が輪郭形成体で過度にクールダウンした場合に、再度軟化点より上の温度にすることができる。

図３〜５は、本発明の輪郭形成体のさまざまな実施形態を示す、それぞれ模式的な側面図と、Ａ−Ａ線に沿う断面図である。図３に示すように、輪郭形成体４は、固体物、すなわち閉じた三次元表面によって定められる部材であり、ここにおいて、ロッド３２に固定される定着開口４０と、プロセス空気及び／又は不活性ガスの複数の通路４１とは、定着開口４０に点対称に形成されている。少なくとも、ガス通路４１は、輪郭形成体４の全体的な高さに亘り伸延している。図１に示すように、プロセス空気又は不活性ガス、例えば、窒素又はアルゴンは、輪郭形成体４の下側での望ましくない酸化や侵食を防止するために、輪郭形成体４の下側に供給される。また、型体３の下流での温度状態は、プロセス空気又は保護用ガスに影響され、例えば、所定の冷却が達成される。

本発明によれば、輪郭形成体４は、高温の溶融ガラスによって濡らされないように、適当な耐熱又は耐火性材料で作られている。本発明による輪郭形成体４は、好ましくは磨かれた黒鉛又は六角形結晶構造を有する他の非シリケート材料、例えば窒化硼素で構成されている。ガラス管５の内側での溝の形成を防止するために、輪郭形成体４の下端部は、面取り又は丸められている。本発明の型体３は、溶融ガラス６とほとんど反応しないか又は全く反応しない材料、例えば、白金のような貴金属、例えば白金合金のような貴金属合金、又は高耐熱性鋼で構成されている。また、図１から容易に分るように、型体３は、上から型体３と出口リング２４との間の環状の隙間を閉じるために又はこの隙間を調整するために、溶融溝２の内側に設けられている。

図３〜５の比較から容易に推論されるように、円形又は非円形の内部形状を有する非常に多数の異なるガラス管が、本発明にしたがって製造されることができるように、輪郭形成体４は、ほぼ任意の外部形状を有している。図３〜５によれば、輪郭形成体４の外部形状は、その長手方向において変わらない。しかし、これは必須でない。むしろ、輪郭形成体４は、基本的にその長手方向に、テーパ状又は広げている。しかし、一定の外部形状及びある最小長さの部分が、輪郭形成体４の下端部に確実に設けられている点に気付くべきである。なぜならば、ガラス管の内部形状は、輪郭形成体４の外部形状によって、その下端で実質的に決定されるからである。輪郭形成体からガラス管を平行に引抜くことは、一定の外部形状を有する輪郭形成体４の下端の部分が、充分な長さを有する場合に達成できる。

ある場合では、出口リング２４の内部形状、型体３の外部形状及び輪郭形成体４の外部形状は、互いに対応して形成されることが、本発明では好ましい。しかし、基本的には、輪郭形成体４の外部形状は、型体３の外部形状と異なっている。例えば、図５に示すように、輪郭形成体４の外部形状が三角形であるのに対し、型体３の外部形状は円である。しかし、ガラス管５（図１）の均一な壁厚を確実にするために、型体３と輪郭形成体４の同心での配列を確実にすることを、常に注意しなければならない。換言すれば、対称状態が、溶融溝２の出口開口の下流で達成されるように、型体３及び輪郭形成体４の幾何学的な中心が、溶融ガラス又はガラス管５の引抜き方向に平行に走る線上で、本発明により整合されることである。

以下のプロセスは、調整された円形又は輪郭を有するガラス管を引抜くために採用され、溶融物送り又は溶融溝２は、最適な条件での溶融ガラス６を供給する。型体３の高さ位置を変化させることによって、ガラス管５の充分な引抜き速度、及び充分な壁厚が引抜き力Ｆにより達成されることができるように、型体３と出口リング２４の間の環状の隙間が、適した所定の値に定められる。輪郭形成体４は、型体３の前端部から適切な距離に配置され、出口開口１２から流出するか又は引抜かれる溶融ガラス７が、型体３の下流に中空の引抜き球状部５０を形成し、図２に示すように、引抜き球状部５０の内周面が、輪郭形成体４の下側の部分的な部位に停止する。引抜き球状部５０は、まだ十分に軟かく、輪郭形成体４上の接触領域５１の上端部で変形可能である。

さらに、ガラス管５が引き出されると、引抜き球状部５０は、輪郭形成体４の下端で最終的になるまで収縮し、引抜き球状部５０の内周面が輪郭形成体４の外面で停止する。このように形成された、一定の外部形状を有する接触領域５１は、同じものの下側の一部分に特定の長さを越える以外、輪郭形成体４以外の全長を越えて延長しないことが好ましい。ガラス管５の内部形状は、輪郭形成体４の外面に引抜き球状部５０の内周面が接触することにより決定される。更なる引抜きの間、ガラス管５の外壁は、ガラス管５の温度が軟化点以下の温度に低下するまで、輪郭形成体４のさらに下流にわずかに引き伸ばされる。溶融溝２の出口開口下流の温度条件は、さらに加熱装置２５により追加的に制御される。

異なる外部形状を有する輪郭形成体によって、輪郭形成体４をもとへ戻すために、出口リング２４からのガラス・フラックスは、型体３を上げ、かつ溶融溝２の出口開口を閉じることによって、第１に止められる。それから、輪郭形成体４は、ロッド３２から離され、及び、新しい輪郭形成体４がロッド３２に添えられるか又はそれに添えられた輪郭形成体４と共に全体のロッド３２が交換される。それから、溶融溝２の出口開口１２は、型体３を降ろすことにより、再び十分に開放される。溶融ガラスは、型体３を介して所定の引抜き速度で引抜かれる。それから、輪郭形成体４の高さ位置は、適切なパラメータが、輪郭形成体４の位置、温度、及び所定の内部形状を有するガラス管５を生産するための引抜き率に対して見出されるまで、軸方向にロッド３２を動かすことによって、最適に変化される。特に、ガラス管５の壁厚は、温度、引抜き速度、処理量及び型体３の位置に影響される。

特に、個々に又は同じ方式で簡単に変化する以下のパラメータは、ガラス管の特性を変えるために利用可能である：溶融溝２又は同出口開口での溶融ガラス６の温度、出口開口１２の内径及び型体３の外径、型体３と出口リング２４との間の環状の隙間の幅、輪郭形成体４の外径及び外部形状、加熱装置２５の発熱量、輪郭形成体４の長さ、型体３の下端と輪郭形成体４の上端との間の距離、及び溶融ガラスの生産量。

本発明によれば、温度条件は、型体３のエリア内での溶融ガラスの粘度が、約２×１０^４〜１０^６ｄＰａｓの範囲、輪郭形成体４下端の溶融ガラスの粘度は、約１０^６ｄＰａｓに調整されるが、いずれにせよガラスのリトルトン点（１０^７．６ｄＰａｓ）での粘度より低い。このように温度は、第１に輪郭形成体４の下流ではガラスの軟化点より下になる。このため、冷却装置（図示せず）は、輪郭形成体４の下流に設けられる。

図２から容易に分るように、所定の環状の隙間の場合でのガラス管の壁厚は、生産量、温度及び引抜き速度によって、実質的に決定される。ある場合では、ガラス管のわずかな更なる変形（すなわち、更なる拡開）が輪郭形成体４の下流で起こるようにすることができる。これらの状態は、最終的に達成できる内部形状と外部形状が予め定められた高精度となるように、特に温度及び引抜く力によって容易に最適に調整できる。しかし、輪郭形成体４の温度条件及び位置は、引き続いてガラス管の変形が輪郭形成体の下流で起こらないように、選ばれることが好ましい。

本発明の型体の下流に配置される付加的な輪郭形成体を使用する原理は、従来から知られているガラス管の連続的引抜き方法、特に、ベローの方法及びダナーの方法にも当然適用できる。これは、周知のダナーの方法の装置のための図６と図７を参照して、続いて例示的に説明される。

図６と図７の（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、本発明の調整された円形又は輪郭を有するガラス管を製造する装置の長手方向概略断面図と、Ａ−Ａ線に沿う概略断面図である。図６では、輪郭形成体は、管状の型体の下端から比較的短い距離に配置されており、図７では、輪郭形成体は、管状の型体の下端から大きい距離に配置されている。

図６では、型体３は、図外の断熱ホルダー内でわずかに斜めに配置された、ゆっくりと回転する管状体である。型体３（管状体３と称することもある）は、電動機（図示せず）により駆動される。管状体３の駆動軸は、中空軸であり、その中にはロッド３２が、長手方向に変位可能に、かつ保持部又は取り付け部１５で直線的に案内されるように、保持されている。輪郭形成体４は、管状体３の下端から予め設定された距離でロッド３２の下端に配置されている。輪郭形成体４は、複数のギアを介して管状体３の回転駆動部に連結されているが、前記ギアは、装置の高熱領域の外側に配置されることが好ましが、基本的には管状体３が輪郭形成体４と同期的に回転されるように、管状体３の下端に設けられている。輪郭形成体４は、ギアとの非係合によって、停止位置で回転可能に配置される。図７において、双方向矢印Ｚで示すように、輪郭形成体４と管状体３の下端との間の距離は、予め最適に定められ、この結果、接触領域５１で輪郭形成体４の外面と接触している、変形可能な状態にある引抜き球状部５０の内周面が、輪郭形成体４によって、予め定められた内部形状を有するガラス管に成形するために変形される。

ガラス管の引抜きのために、溶融ガラスの連続的ストランド７は、流出する溶融ガラスが実質的に一定の壁厚を有する連続的溶融ガラス被覆部８となるように、溶融溝（図示せず）の出口リング（図示せず）から回転する型体３の外周に流れる。回転する管状体３の下流側端部では、引抜き球状部５０は、ガラス管を形成する輪郭形成体４と接して最終変形する前に収縮することになる。

図示されていないが、ガラス管５は、引抜き装置の下流で水平に偏り、引抜き装置によって引き出される。

当業者ならば前の説明から容易に分るように、本発明方法又は装置は、いずれのタイプのガラスから製造する、調整された円形又は輪郭を有するガラス管にも適している。ガラス管は、固定された寸法や許容範囲を有するほとんどすべての周知の引抜き方法を使用して、安価にかつ柔軟に生産できる。達成可能な最小及び最大の外径と壁厚は、原理的には、各場合で使用される引抜き装置の限界によってのみ決まる。

本発明者により実施される費用のかかる一連の試験は、長方形断面を有する管に対し、縦横比が約１：１〜１０：１又はそれ以上、壁厚が少なくとも約０．１ｍｍで、角部の半径が約０．１ｍｍまでの値のものは、容易に生産できることが判明した。約３４ｍｍ／ｓの引抜き速度は、約１６０ｋｇ／ｈの引抜き量が達成できる。

＜典型的な実施形態１＞
より正確な輪郭及びより小さい許容範囲を有するガラス管が、本発明に係る引抜き方法を使用して製造できることは、以下の典型的な実施形態から明らかである。

このために、他の点で同じパラメータを有するガラス管が、引抜きニードル（自由成形）の下流に配置された本発明に係る輪郭形成体を使用することなく、従来の下方引抜き方法で使用して引抜かれた。ここでの状態は、自由に形成されるべき５９．２５ｍｍの内径を有するガラス管が選択された。内径の測定は、最小値約５８．７０ｍｍから最大値約５９．８５ｍｍまで（これは全体で１．１５ｍｍの平均変動に対応する）の間で、ガラス管の長さに沿って変動することが分った。

比較するために、他の点で同じ状態の下で、調整されたガラス管が、本発明に係る引抜き方法、すなわち輪郭形成体が引抜きニードルの下流に配置された状態の方法、を使用して製造された。この場合、約０．１１ｍｍ未満の内径の変動が観察された。全体として、内径寸法の変動は、従来の引抜き方法と比較して、約１／１０より小さかった。

外径の変動も、決定された。自由に形成されたガラス管は、６０．００ｍｍの外径で引き出されるべきであるところ、最小外径約５９．８ｍｍと最大外径約６０．３ｍｍが測定された。これは、約０．４５ｍｍの最大外寸変動に対応する。

本発明の方法を使用して製造されたガラス管との比較では、約０．１６ｍｍの外形寸法の変動に対応する最小外径６０．０２ｍｍと最大外径約６０．１８ｍｍが測定された。本発明の引抜き方法を使用している外径寸法の変動は、約１／３より小さかった。

＜典型的な実施形態２＞
本発明の方法を用いて、外径８０ｍｍ、壁厚２．５ｍｍ、内径７５ｍｍを有する合計の長さ５４ｍの複数の調整されたガラス管が引抜かれた。より具体的には、単一ガラス管それぞれが１．５ｍの長さを有するものが複数本引抜かれた。外径は、全ての長さを通じて連続的に測定された。複数のガラス管のスライシング（ｓｌｉｃｉｎｇ）を避け、壁厚一定という仮定の下では、内径の変動がガラス管の外径の変動に直接に対応するという結果となるように、内径は、各管端部だけで測定された。ガラス管が有する最大及び最小の外径の測定の結果は、図８に集計されているが、ここにおいて、複数の単一ガラス管は、番号付けされている。

図８において、最大外径は、８０．６ｍｍと約８０．４８ｍｍの間で変化した。さらに、最小の外径は、８０．５５ｍｍと８０．４０ｍｍの間を変化した。同時に、外径は、はるかに変化しなかった。概して、外径の最大変動は、ガラス管の外径の約０．２５％未満であった。

本発明による更なる測定を明らかにすれば、外径寸法の最大変動はガラス管の外径寸法の約０．１５％未満、ガラス管の内部寸法の最大変動はガラス管の内部寸法の約０．１％未満であり、これは従来の引き出し方法によって達成し得ないものである。

ほぼ任意の内部形状を有するガラス管が本発明の引抜き方法を使用して非常に小さい許容範囲で製造できることから、調整された円形又は輪郭を有するガラス管用の本発明で、新しい分野の適用が開かれたことになる。既知の適用に加えて言及すれば、インテリア・デザイン又は家具工業、例えば、ガイドレール（滑らかで、うね状に隆起しない表面で、非常に美しく形成したインテリア・デザイン・エレメント）又はインテリア・デザインの装飾的なエレメントとして用いること、より正確な寸法を有し、したがってより良いかつ制御照明特性を有する発光物を製造するため、装飾的な発光物を製造するため、発光物のカバーを製造するため、及び例えば、製薬工業のために、ボトルや容器などを製造するために、使用することができる。

本発明の産業的応用は、調整された円形又は輪郭を有するガラス管の製造にある。

輪郭形成体の所定位置での本発明の調整された円形又は輪郭を有するガラス管の製造装置を示す概略断面図である。 輪郭形成体の他の位置での本発明の調整された円形又は輪郭を有するガラス管の製造装置を示す概略断面図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態に係る輪郭形成体を上から見た概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態に係る輪郭形成体を上から見た概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 （Ａ）は本発明の第３実施形態に係る輪郭形成体を上から見た概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の調整された円形又は輪郭を有するガラス管を製造する他の装置の長手方向概略断面図である。 図６のＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。 本発明の一実施形態に係るガラス管の最小及び最大外径の測定結果のグラフである。

符号の説明

１…引抜き装置、
２…溶融物送り／溶融溝、
３…型体／引抜きニードル（管状体）、
４…輪郭形成体、
５…輪郭を描いて又は調整されたガラス管、
６…溶融ガラス、
７…流出溶融ガラス、
８…ガラス被覆部、
１５…保持サポート（載置体）、
２０…底部、
２１…側壁、
２２…上カバー、
２３…開口、
２４…出口リング、
２５…加熱装置、
２６…断熱体、
３０…型体の軸、
３１…内部孔、
３２…輪郭形成体の軸（ロッド）、
３３…プロセス空気及び／又は不活性保護ガスの入口、
４０…固定開口、
４１…プロセス空気及び／又は不活性保護ガスの通路、
５０…引抜き球状部、
５１…輪郭形成体４上の接触領域、
Ｆ…引張力、
Ｚ…輪郭形成体４の長手方向の調整。

Claims (26)

1. 溶融ガラス（６）が溶融物送り（２）の出口開口（１２）から流出し、中空の引抜き球状部（５０）を形成するように型体（３）を越えて引抜かれるとき、
   前記引抜き球状部（５０）は、前記型体（３）の下流に配置される輪郭形成体（４）を越えて引抜かれ、当該引抜き球状部（５０）の内周面が前記輪郭形成体（４）の外面に当接し、所定の内部形状を形成する間に変形されるようにした、所定の内部形状を有する調整された円形又は輪郭のガラス管を連続的に製造する方法。
2. 前記溶融ガラス（６）は、前記出口開口（１２）から重力方向に引抜かれる請求項１に記載の方法。
3. 前記型体（３）と前記輪郭形成体（４）との間の距離は、前記ガラス管の壁厚を変化させるために変えるようにした上記請求項に記載の方法。
4. 前記型体（３）と前記輪郭形成体（４）との間の距離は、前記引抜き球状部（５０）の内周面が前記輪郭形成体（４）の外面に当接する長さ（５１）を種々変化するようにした請求項３に記載の方法。
5. 前記型体（３）と前記輪郭形成体（４）との間の距離は、前記型体（３）に連結された軸（３０）の長手方向の内部孔（３１）にある軸（３２）を、当該内部孔（３１）内で直立に案内して動かすことによって変えるようにした請求項３又は４に記載の方法。
6. プロセス空気と保護ガスの少なくとも一方を、前記長手方向の内部孔（３１）を通過し前記輪郭形成体（４）に流すようにした請求項５に記載の方法。
7. 前記型体（３）は、前記出口開口（１２）のエリアに配置され、溶融ガラス（６）が前記出口開口（１２）から流出することを停止しかつ前記輪郭形成体（４）の交換を許容するように、軸方向に変位される前項いずれかの方法。
8. 前記輪郭形成体（４）と前記型体（３）は、前記溶融物送り（６）の出口開口（１２）に関し回転可能にしっかりと保持されている請求項７に記載の方法。
9. 前記型体は、ゆっくりと回転する管状体（３）によって形成され、当該管状体（３）の上に前記出口開口からの前記溶融ガラスの連続的ストランド（７）を流出し、前記引抜き球状部（５０）が前記管状体（３）の下流側端部に形成されるようにした請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
10. 前記輪郭形成体（４）は、前記ゆっくりと回転する管状体（３）と同期的に回転される請求項９に記載の方法。
11. 前記輪郭形成体（４）で調整又は輪郭形成された後の所定の内部形状を有するガラス管（５）は、水平に偏りかつ引抜き装置（Ｆ）によって、引抜かれる上記請求項のいずれかの方法。
12. 溶融ガラス（６）の出口開口（１２）を有する溶融物送り（２）と、引抜き球状部（５０）を形成する型体（３）を越えて前記出口開口（１２）からの溶融ガラス（６）を引抜く引抜き装置（Ｆ）と、を有し、前記型体（３）の下流に輪郭形成体（４）が配置され、前記引抜き球状部（５０）が前記輪郭形成体（４）を越えて引抜かれるように構成し、前記引抜き球状部（５０）の内周面が、前記輪郭形成体（４）の外面に当接するときに、所定の内部形状を形成するように変形される、所定の内部形状を有する調整された円形又は輪郭のガラス管を連続的に製造する装置。
13. 前記輪郭形成体（４）は、前記型体（３）の重力方向で下流に配置される請求項１２に記載の装置。
14. 前記型体（３）と前記輪郭形成体（４）との間の距離は、前記ガラス管の壁厚を変化させるために変えるようにした請求項１２又は１３に記載の装置。
15. 前記型体（３）と前記輪郭形成体（４）との間の距離は、前記引抜き球状部（５０）の内周面が前記輪郭形成体（４）の外面に当接する長さ（５１）を種々変化するようにした請求項１４に記載の装置。
16. 前記型体（３）と前記輪郭形成体（４）との間の距離は、前記型体（３）に連結された軸（３０）の長手方向の内部孔（３１）にある軸（３２）を、当該内部孔（３１）内で直立に案内して動かすことによって変えるようにした請求項１４又は１５に記載の装置。
17. プロセス空気と保護ガスの少なくとも一方を、前記長手方向の内部孔（３１）を通過し前記輪郭形成体（４）に流すようにした請求項１６に記載の装置。
18. 前記型体（３）は、前記出口開口（１２）のエリアに配置され、溶融ガラス（６）が前記出口開口（１２）から流出することを停止しかつ前記輪郭形成体（４）の交換を許容するように、軸方向に変位される請求項１２〜１７のいずれかに記載の装置。
19. 前記輪郭形成体（４）と前記型体（３）は、前記溶融物送り（６）の出口開口（１２）に関し回転可能にしっかりと保持されている請求項１８に記載の装置。
20. 前記型体は、ゆっくりと回転する管状体（３）によって形成され、当該管状体（３）の上に前記出口開口からの前記溶融ガラスの連続的ストランド（７）を流出し、前記引抜き球状部（５０）が前記管状体（３）の下流側端部に形成されるようにした請求項１２〜１７のいずれかに記載の装置。
21. 前記輪郭形成体（４）は、前記ゆっくりと回転する管状体（３）と同期的に回転される請求項２０に記載の装置。
22. 前記輪郭形成体（４）で調整又は輪郭形成された後の所定の内部形状を有するガラス管（５）は、水平に偏りかつ引抜き装置（Ｆ）によって、引抜かれる請求項１２〜２１のいずれかに記載の装置。
23. 溶融ガラス（６）が溶融物送り（２）の出口開口（１２）から流出し、中空の引抜き球状部（５０）を形成するように型体（３）を越えて引抜かれ、かつ前記引抜き球状部（５０）の内周面が、所定の内部形状を形成する輪郭形成体（４）の外面に当接する間に変形されるように、前記引抜き球状部（５０）が型体（３）の下流に配置された前記輪郭形成体（４）を越えて引抜かれる方法により製造された、所定の内部形状を有する調整された円形又は輪郭を有するガラス管であって、
    前記ガラス管の内径の最大変動が、当該内径の約０．４％未満、より好ましくはガラス管の内径の約０．２５％未満、さらに好ましくはガラス管の内径の約０．２％未満としたことを特徴とするガラス管。
24. 前記ガラス管の外形寸法の最大変動が、当該外形寸法の約０．４５％未満、より好ましくはガラス管の外形寸法の約０．３％未満、さらに好ましくはガラス管の外形寸法の約０．２５％未満としたことを特徴とする請求項２３に記載のガラス管。
25. 前記ガラス管の外径は、約２０ｍｍと約１００ｍｍの間のレンジ、好ましくは、約４０ｍｍと約８０ｍｍの間のレンジ、さらにより好ましくは約６０ｍｍである請求項２３又は２４に記載のガラス管。
26. 前記ガラス管の壁厚は、約１ｍｍから約３ｍｍの間のレンジであり、好ましくは約２ｍｍである請求項２３〜２５のいずれかに記載のガラス管。

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