JP2019501857A - 熱的に安定なガラス管材を成形する装置 - Google Patents
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Abstract
Description
フレーム脚部122の長さは、独自の温度制御構成要素152(図示せず)を有する各領域を有する異なる領域に分割されてもよい。各温度制御構成要素152は、電源装置178から電流が独立して供給されてもよい。各領域は、独自の温度センサ174を有してもよく、温度制御装置170は、特定の領域内で、特定の温度制御構成要素152に至る電流を増加、減少、または維持する指示を電源装置178に提供してもよい。電源装置178は、指示を受信し、応答して、特定の領域内で、温度制御構成要素152に供給されて該構成要素を通って流れる電流を増加、減少、または維持してもよい。図3の温度制御構成要素152は、電気抵抗加熱線、加熱テープなどとして本明細書に記載されたが、温度制御構成要素152は、フレーム脚部間の距離から6.5℃/m以内の温度変動が長時間、例えば、4時間、8時間、24時間、またはそれ以上にわたって維持されるように、フレーム脚部122の長さを冷却する冷却構成要素(例えば、冷却流体が流れるフレーム脚部122の長さに巻回された冷却剤管路)であってもよいことを認識すべきである。
図9をここで参照すると、フレーム脚部寸法安定装置150のないガラス管製造装置300の略示図は、右フレーム脚部122に対する左フレーム脚部122の熱膨張に起因して発生し、次に、成形されたガラス管のサイディングに影響を与えるベル200の移動を計算するためにモデル化されたものである。モデルのパラメータとしては、11.7×10−6m/℃の熱膨張率で鋼から作製されるフレーム脚部122が挙げられ、支持体位置決め装置140が位置するプラットフォーム130の基部190(図示せず)から頂部までのフレーム脚部122の長さ(L)は、1.95mであった。ベル200の中心と各フレーム脚部122(X方向)との間の距離は、0.27mであり、2つのフレーム脚部122間の全体的な距離(W)は0.54mであった。支持体位置決め装置140が位置するプラットフォーム130の頂部とベル200の下縁部215との間の距離(h)は、1.36メートルであった。4時間という時間にわたる左フレーム脚部122と右フレーム脚部122と間の温度の変化(ΔT)は、3.6℃であった。ΔTによって、結果的に、82.2マイクロメートルの+Z方向の右フレーム脚部122に対する左フレーム脚部122(ΔL)の膨張(成長)が発生し、82.2マイクロメートルの左フレーム脚部122の膨張によって、結果的に206.3マイクロメートルのベル200(Bellδ)の変位が発生した。
Bellδ=(ΔT*L*CTEL)*h/W (1)
式中、Bellδは、ベル200の変位であり、ΔTは、所与の時間にわたるフレーム脚部122間の温度の差であり、Lは、支持体位置決め装置140が位置するプラットフォーム130の基部190から頂部までのフレーム脚部122の長さであり、CTELは、フレーム脚部122の熱膨張率であり、hは、支持体位置決め装置140が位置するプラットフォーム130の頂部からベル200の下縁部215までの支持体110の長さであり、Wは、フレーム脚部122間の距離である。関係(1)によって示されるように、ベル200の移動と、所与の時間にわたるフレーム脚部122間に温度の差(ΔT)と間に線形の関係がある。関係(1)を考慮すると、フレーム脚部間の温度変動が各フレーム脚部122間の距離から6.5℃/m以内に維持される(すなわち、ΔT/Wは、1℃/m以下である)場合、ベル200の変位は、57.3マイクロメートル(μm)に低減される。本明細書に記載された実施形態において、フレーム脚部寸法安定装置は、サイディング損失を最小限に抑えるために4時間という時間にわたって100μm以下、または、さらには200μm以下であるようにベル変位を制御するために使用されている。いくつかの実施形態において、フレーム脚部寸法安定装置は、4時間という時間にわたって75μm以下、または、さらには50μm以下であるようにベル変位を制御するために使用されている。いくつかの他の実施形態において、フレーム脚部寸法安定装置は、4時間という時間にわたって25μm以下であるようにベル変位を制御するために使用されている。
図8をここで参照すると、サイディング対ガラス管製造装置300の時間の関数としての設定値(SP)からのフレーム脚部122の温度の変化(ΔT)の実験データが示されている。特に、フレーム脚部122の平均温度は、ほぼ3.25時間という時間にわたってガラス管材生産運転中に設定値より上方および下方で周期的に変動していた。
設定値からの温度の変化は、左のY軸上に表されており、グラスラン中に生成されたガラス管材のサイディングは、右のY軸上の表されている。時間は、時間単位で、X軸上に表されている。図8に示されるように、サイディングの量は、フレーム脚部122の平均温度の変化に追従し、サイディングの量によって、ベル200の各フレーム脚部122間の温度変動の維持と変位との関係が検証されている。すなわち、温度ΔTの差が増加するにつれて、ガラス管製造装置によって生成されたガラス管のサイディングも増加する。
ガラス管材製造装置用ベル位置決め装置において
引かれるガラス管用に構成されたベルと、
前記ベルに接続された支持体と、
少なくとも1つのフレーム脚部、プラットフォーム、および、前記プラットフォームおよび前記支持体に装着された支持アームを有するフレームであって、前記支持アームは、前記支持体を少なくとも2つの自由度で移動するように構成されている、フレームと、
前記少なくとも1つのフレーム脚部に作動上結合され、前記ベルの振れδを4時間という時間にわたって200ミクロン未満に維持するように構成されたフレーム脚部寸法安定装置と、
を備え、
δ=(ΔT*L*CTEL)*h/W
ΔTが、前記少なくとも1つのフレーム脚部が単一のフレーム脚部であるときに4時間という時間にわたって前記少なくとも1つのフレーム脚部の幅全体にわたる温度変動、または、前記少なくとも1つのフレーム脚部が1つ超えのフレーム脚部であるときに4時間という時間にわたる2つのフレーム脚部間の温度変動であり、
Lが、前記少なくとも1つのフレーム脚部の長さであり、
CTELが、前記少なくとも1つのフレーム脚部の熱膨張率であり、
hが、前記プラットフォームの頂部から前記ベルの下縁部までの前記支持体の長さであり、
Wが、前記少なくとも1つのフレーム脚部が単一のフレーム脚部であるときの前記少なくとも1つのフレーム脚部の前記幅、または、前記少なくとも1つのフレーム脚部が1つ超えのフレーム脚部であるときの2つのフレーム脚部間の距離である、ベル位置決め装置。
前記フレーム脚部寸法安定装置が、前記少なくとも1つのフレーム脚部の幅または厚さから6.5℃/m以内の温度変動を4時間という時間にわたって維持するように構成されている、実施形態1に記載のベル位置決め装置。
前記フレーム脚部寸法安定装置が、前記フレームの前記少なくとも一方のフレーム脚部と少なくとも1つの他方のフレーム脚部との間の温度変動を4時間という時間にわたって前記フレーム脚部間の距離から6.5℃/m以内に維持するように構成されている、実施形態1に記載のベル位置決め装置。
前記フレーム脚部寸法安定装置が、
加熱パッド、
電気抵抗加熱線、
加熱テープ、
各フレーム脚部全体にわたって導かれた加熱流体、
各フレーム脚部内の加熱流体、および
各フレーム脚部が浸漬されている加熱流体なる群から選択された温度制御構成要素、
を含む、実施形態1に記載のベル位置決め装置。
前記温度制御構成要素が、各フレーム脚部に装着された加熱パッドであり、前記温度制御構成要素を取り囲み、各フレーム脚部および前記温度制御構成要素をガラス管材製造中に周囲温度から断熱する筐体をさらに備える、実施形態4に記載のベル位置決め装置。
前記筐体内の絶縁材をさらに備える、実施形態5に記載のベル位置決め装置。
前記フレーム脚部寸法安定装置が、少なくとも1つの温度センサ、温度制御装置、および電源装置を含み、前記少なくとも1つの温度センサが、前記温度制御装置と通信上結合され、前記電源装置が、前記温度制御構成要素と通信上結合され、前記温度制御装置が、前記電源装置と通信上結合され、前記温度制御装置が、温度信号を前記少なくとも1つの温度センサから受信して前記温度制御構成要素に供給された電流を増加、減少、または、維持する指示を前記電源装置に提供する、実施形態6に記載のベル位置決め装置。
前記温度制御構成要素が、各フレーム脚部が浸漬されている加熱流体である、請求項4に記載のベル位置決め装置。
前記加熱液体内の発熱体をさらに備える、実施形態8に記載のベル位置決め装置。
前記フレーム脚部寸法安定装置が、少なくとも1つの温度センサ、温度制御装置、および電源装置を含み、前記少なくとも1つの温度センサが、前記温度制御装置と通信上結合され、前記電源装置が、前記温度制御構成要素と通信上結合され、前記温度制御装置が、前記電源装置と通信上結合され、前記温度制御装置が、温度信号を前記少なくとも1つの温度センサから受信して前記発熱体に供給された電流を増加、減少、または、維持する指示を前記電源装置に提供する、実施形態9に記載のベル位置決め装置。
ガラス管材製造装置において
内径を有する底部開口部を有する、溶融ガラスを有するガラス供給タンクと、
外径を有する上部を有するベルであって、隙間が、前記底部開口部の前記内径と前記ベルの前記外径との間に存在する、ベルと、
前記ベルに接続された、前記ガラス供給タンクを通って上にベル位置決め装置まで延びる支持体であって、前記ベル位置決め装置が、
少なくとも1つのフレーム脚部、プラットフォーム、および支持アームを有するフレームであって、前記プラットフォームが、前記フレームに装着され、前記支持アームが、前記プラットフォームに装着され、前記支持体が、前記支持アームに装着され、前記ベル位置決め装置が、前記ベルを移動して前記ガラス供給タンクの前記底部開口部に対して位置決めするように構成されている、フレームと、
前記少なくとも1つのフレーム脚部に装着された加熱パッドと、前記少なくとも1つのフレーム脚部の長さに巻回された電気抵抗加熱線と、前記少なくとも1つのフレーム脚部の長さに巻回された加熱テープとからなる群から選択された温度制御構成要素と、
前記少なくとも1つのフレーム脚部にわたって導かれた加熱流体と、
前記少なくとも1つのフレーム脚部内の加熱流体と、
前記少なくとも1つのフレーム脚部が浸漬されている加熱液体と、
前記少なくとも1つのフレーム脚部の前記長さに沿って位置する1つ以上の温度センサと、
前記1つ以上の温度センサと通信上結合された温度制御装置と、
前記温度制御構成要素を加熱するように動作可能な電源装置とを含むフレーム脚部寸法安定装置を含む、支持体と、
を備え、
前記1つ以上の温度センサ、温度制御装置、および電源装置が、
前記少なくとも1つのフレーム脚部の幅または厚さから6.5℃/m以内の温度変動を少なくとも4時間という時間にわたって維持し。
前記温度制御構成要素が、前記少なくとも1つのフレーム脚部に装着された前記加熱パッドであり、前記温度制御構成要素を取り囲み、前記少なくとも1つのフレーム脚部および前記温度制御構成要素をガラス管材製造中に周囲温度から断熱する筐体をさらに備える、実施形態11に記載のガラス管材製造装置。
前記筐体内の絶縁材をさらに備える、実施形態12に記載のガラス管材製造装置。
前記温度制御装置が、温度信号を前記1つ以上の温度センサから受信して前記温度制御構成要素に供給された電流を増加、減少、または、維持する指示を前記電源装置に提供する、実施形態11に記載のガラス管材製造装置。
前記温度制御構成要素が、前記少なくとも1つのフレーム脚部に浸漬されている前記加熱流体である、実施形態に記載のガラス管材製造装置。
前記加熱流体内の発熱体をさらに備える、請求項15に記載のガラス管材製造装置。
前記温度制御装置が、温度信号を前記1つ以上の温度センサから受信して前記発熱体に供給された電流を増加、減少、または、維持する指示を前記電源装置に提供する、実施形態16に記載のベル位置決め装置。
ガラス管材を製造する方法において
ガラスの組成物をガラス供給タンク内で溶融させて溶融ガラスを生成する工程であって、前記ガラス供給タンクが、内径を有する底部開口部を有する、工程と、
前記溶融ガラスをベルの周りに引き、それによってガラス管を成形する工程であって、
前記ベルが、外径を有する上部を有し、前記ガラス管が、前記底部開口部の前記内径と前記ベルの前記外径との間の空間内で成形される、工程と、
前記ベルに接続された支持体を使用して前記ベルを前記ガラス供給タンクの前記底部開口部に対して位置決めする工程であって、前記支持体は、前記ガラス供給タンクを通って上にベル位置決め装置まで延び、前記ベル位置決め装置は、
少なくとも1つのフレーム脚部、プラットフォーム、および支持アームを有するフレームであって、前記プラットフォームが、前記フレームに装着され、前記支持アームが、前記プラットフォームおよび前記支持体に装着され、前記ベル位置決め装置が、前記ベルの前記上部を移動して前記ガラス供給タンクの前記底部開口部に対して位置決めするように構成されている、フレームと、
前記少なくとも1つのフレーム脚部の幅または厚さから6.5℃/m以内の温度変動を少なくとも4時間という時間にわたって維持し、または
前記フレームの前記少なくとも前記一方のフレーム脚部と前記少なくとも1つの他方のフレーム脚部との間の温度変動を少なくとも4時間という時間にわたって前記フレーム脚部間の距離から6.5℃/m以内に維持するように構成されたフレーム脚部寸法安定装置とを含む、工程と、
を含む、方法。
温度制御構成要素を各フレーム脚部に装着して、前記温度構成要素に至る電流を増減して、
前記少なくとも1つのフレーム脚部の前記幅または前記厚さから6.5℃/m以内の前記温度変動を少なくとも4時間という時間にわたって維持し、または
前記フレームの前記少なくとも前記一方のフレーム脚部と前記少なくとも1つの他方のフレーム脚部との間の前記温度変動を少なくとも4時間という時間にわたって前記フレーム脚部間の距離から6.5℃/m以内に維持することをさらに含む、実施形態18に記載の方法。
各フレーム脚部の長さに沿って位置する1つ以上の温度センサと、前記1つ以上の温度センサと通信上結合された温度制御装置と、前記温度制御構成要素および前記温度制御装置と通信上結合された電源装置とをさらに含み、前記温度制御装置が、温度信号を前記1つ以上の温度センサから受信して前記温度制御構成要素に供給された前記電流を増加、減少、または、維持する指示を前記電源装置に提供する、実施形態19に記載の方法。
前記フレーム脚部の各々を加熱液体浴に入れることをさらに含み、前記加熱液体浴は、
前記少なくとも1つのフレーム脚部の前記幅または前記厚さから6.5℃/m以内の前記温度変動を少なくとも4時間という時間にわたって、または、
前記フレームの前記少なくとも前記一方のフレーム脚部と前記少なくとも1つの他方のフレーム脚部との間の前記温度変動を少なくとも4時間という時間にわたって前記フレーム脚部間の距離から6.5℃/m以内に維持する、実施形態18に記載の方法。
各流体浴内の発熱体と、前記加熱液体浴内で各フレーム脚部の長さに沿って位置する1つ以上の温度センサと、前記1つ以上の温度センサと通信上結合された温度制御装置と、前記発熱体および前記温度制御装置と通信上結合された電源装置とをさらに含み、前記温度制御装置が、温度信号を前記1つ以上の温度センサから受信して前記発熱体に供給された電流を増加、減少、または、維持する指示を前記電源装置に提供する、実施形態21に記載の方法。
100 ベル位置決め装置
122 フレーム脚部
156 筐体
190 基部
130 プラットフォーム
110 支持体
305 ガラス供給タンク
210 頂部部分
212 外径
214 側壁
218 加熱装置
219 発熱体
304 ガラス管
328 引き機構部
329 トラクター車輪
200 ベル
215 下縁部
202 内部チャンバー
302 溶融ガラス
2 円領域
150 フレーム脚部寸法安定装置
300 ガラス管製造装置
140 支持体位置決め装置
Claims (10)
- ガラス管材製造装置用ベル位置決め装置において
引かれるガラス管用に構成されたベルと、
前記ベルに接続された支持体と、
少なくとも1つのフレーム脚部、プラットフォーム、および、前記プラットフォームおよび前記支持体に装着された支持アーム有するフレームであって、前記支持アームは、前記支持体を少なくとも2つの自由度で移動するように構成されている、フレームと、
前記少なくとも1つのフレーム脚部に作動上結合され、前記ベルの振れδを4時間という時間にわたって200ミクロン未満に維持するように構成されたフレーム脚部寸法安定装置と、
を備え、
δ=(ΔT*L*CTEL)*h/W
ΔTが、前記少なくとも1つのフレーム脚部が単一のフレーム脚部であるときに4時間という時間にわたって前記少なくとも1つのフレーム脚部の幅全体にわたる温度変動、または、前記少なくとも1つのフレーム脚部が1つ超えのフレーム脚部であるときに4時間という時間にわたる2つのフレーム脚部間の温度変動であり、
Lが、前記少なくとも1つのフレーム脚部の長さであり、
CTELが、前記少なくとも1つのフレーム脚部の熱膨張率であり、
hが、前記プラットフォームの頂部から前記ベルの下縁部までの前記支持体の長さであり、
Wが、前記少なくとも1つのフレーム脚部が単一のフレーム脚部であるときの前記少なくとも1つのフレーム脚部の前記幅、または、前記少なくとも1つのフレーム脚部が1つ超えのフレーム脚部であるときの2つのフレーム脚部間の距離である、ベル位置決め装置。 - 前記フレーム脚部寸法安定装置が、前記少なくとも1つのフレーム脚部の幅または厚さから6.5℃/m以内の温度変動を4時間という時間にわたって維持するように構成されている、請求項1に記載のベル位置決め装置。
- 前記フレーム脚部寸法安定装置が、前記フレームの前記少なくとも1つのフレーム脚部と少なくとも1つの他のフレーム脚部との間の温度変動を4時間という時間にわたって前記フレーム脚部間の距離から6.5℃/m以内に維持するように構成されている、請求項1に記載のベル位置決め装置。
- 前記フレーム脚部寸法安定装置が、
加熱パッド、
電気抵抗加熱線、
加熱テープ、
各フレーム脚部全体にわたって導かれた加熱流体、
各フレーム脚部内の加熱流体、および
各フレーム脚部が浸漬されている加熱流体からなる群から選択された温度制御構成要素、
を含む、請求項1から3のいずれかに記載のベル位置決め装置。 - 前記温度制御構成要素が、各フレーム脚部に装着された加熱パッドを含み、前記ベル位置決め装置が、前記温度制御構成要素を取り囲み、各フレーム脚部および前記温度制御構成要素をガラス管材製造中に周囲温度から断熱する筐体をさらに備える、請求項1から3のいずれかに記載のベル位置決め装置。
- 前記筐体内の絶縁材をさらに備える、請求項5に記載のベル位置決め装置。
- 前記フレーム脚部寸法安定装置が、少なくとも1つの温度センサ、温度制御装置、および電源装置を含み、前記少なくとも1つの温度センサが、前記温度制御装置と通信上結合され、前記電源装置が、前記温度制御構成要素と通信上結合され、前記温度制御装置が、前記電源装置と通信上結合され、前記温度制御装置が、温度信号を前記少なくとも1つの温度センサから受信して前記温度制御構成要素に供給された電流を増加、減少、または、維持する指示を前記電源装置に提供する、請求項6に記載のベル位置決め装置。
- 前記温度制御構成要素が、各フレーム脚部が浸漬されている加熱流体を含む、請求項1から3のいずれかに記載のベル位置決め装置。
- 前記加熱液体内の発熱体をさらに備える、請求項8に記載のベル位置決め装置。
- 前記フレーム脚部寸法安定装置が、少なくとも1つの温度センサ、温度制御装置、および電源装置を含み、前記少なくとも1つの温度センサが、前記温度制御装置と通信上結合され、前記電源装置が、前記温度制御構成要素と通信上結合され、前記温度制御装置が、前記電源装置と通信上結合され、前記温度制御装置が、温度信号を前記少なくとも1つの温度センサから受信して前記発熱体に供給された電流を増加、減少、または、維持する指示を前記電源装置に提供する、請求項9に記載のベル位置決め装置。
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