TW201414682A - 製作玻璃管的設備及方法 - Google Patents

Abstract

一種玻璃管製作設備，包含具有塑形元件的成型裝置，該塑形元件位於外管之下游部分內。在進一步的實例中，製作玻璃管的方法包括使定量的熔融玻璃通過該外管之上游部分的步驟，其中該熔融玻璃包括第一剖面形狀。該方法進一步包括使該定量的熔融玻璃通過該外管之下游部分的步驟，其中該第一剖面形狀被轉變為第二剖面形狀。在仍進一步的實例中，製作玻璃管的方法包括以空氣軸承修改該玻璃管之剖面形狀的步驟。

Description

製作玻璃管的設備及方法 【相關申請案的交叉引用】

本專利申請案根據專利法主張於2012年08月30日提出申請的美國臨時專利申請案序號第61/694,923號的優先權權益，該申請案之內容為本案所依據且該申請案之內容以引用方式全部併入本文中。

本發明大體而言係關於製作玻璃管的設備及方法，更具體而言，本發明係關於具有包括外管和塑形元件的成型裝置之玻璃管製作設備、使用該成型裝置製作玻璃管的方法以及包括使用空氣軸承修改玻璃管之剖面形狀的玻璃管製作方法。

習知有傳統的方法和設備可提供玻璃管。例如，習知的玻璃管是在擠出製程過程中被成型的，使熔融玻璃向下流過錐形閥，並且使熔融玻璃流過圓筒形外殼的外表面。這種傳統的技術可以在製造製程的過程中提供連續製造的玻璃管。

以下提出本揭示之簡要概述，以提供對實施方式中描述的一些示例性態樣之基本瞭解。

依據第一示例性態樣，一種玻璃管製作設備包含成型裝置，該成型裝置包含外管及塑形元件。該外管包括界定內部區域的內表面，該內部區域設以提供熔融玻璃之通道。該內表面包括上游部分及下游部分，其中垂直於該外管之軸所取得的該內表面的該上游部分之剖面形狀與在垂直於該軸取得的該內表面的該下游部分之剖面形狀是幾何上不同的。該塑形元件係位於該外管之該下游部分內。熔融玻璃設以被拉伸成具有玻璃管剖面輪廓，該玻璃管剖面輪廓係由該內表面的該下游部分和該塑形元件的外表面之間的剖面區域所界定。

在該第一態樣之一個實例中，該內表面的該上游部分之該剖面形狀為大致上圓形的。

在該第一態樣之另一個實例中，該內表面的該下游部分之該剖面形狀為長橢圓形的。

在該第一態樣之仍另一個實例中，該塑形元件包括一對相對的凹壁，該對相對的凹壁延伸於該塑形元件的相對端部之間。

在該第一態樣之又另一個實例中，該塑形元件之外表面設以在該塑形元件和被從該成型裝置拉伸的該玻璃管之間輸送空氣界面。

在該第一態樣之仍另一個實例中，該內表面之該下 游部分在下游方向發散。

在該第一態樣之進一步實例中，該內表面的該下游部分和該塑形元件的該外表面之間的該剖面區域設以拉出該玻璃管剖面輪廓，該玻璃管剖面輪廓具有在該玻璃管之外週改變的壁厚。

該第一示例性態樣之任何實例皆可被單獨使用或與任意數量的、以上討論的該第一示例性態樣之其他實例組合使用。

依據第二示例性態樣，一種製作玻璃管的方法包含提供成型裝置的步驟，該成型裝置包括外管及塑形元件。該方法進一步包括使定量的熔融玻璃通過該外管之上游部分的步驟，其中該熔融玻璃包括第一剖面形狀，該第一剖面形狀係沿著垂直於該外管之軸的方向取得。該方法仍進一步包括使該定量的熔融玻璃通過該外管之下游部分的步驟，其中該第一剖面形狀被轉變為第二剖面形狀，該第二剖面形狀係界定於該外管之該下游部分的該內表面和該塑形元件的外表面之間。該方法進一步包括從該成型裝置拉伸熔融玻璃管的步驟，該熔融玻璃管包括由該第二剖面形狀所界定的管壁剖面輪廓。

依據該第二態樣之一個實例，該方法進一步包含在該塑形元件的下部和該熔融玻璃管的該內表面之間提供空氣界面的步驟。

在該第二態樣之另一個實例中，該第一剖面形狀之外週為大致上圓形的，並且該第二剖面形狀之外週為長橢圓 形的。

在該第二態樣之進一步實例中，該管壁剖面輪廓係被拉伸成具有在該玻璃管之外週改變的壁厚。

該第二示例性態樣之任何實例皆可被單獨使用或與任意數量的、以上討論的該第二示例性態樣之其他實例組合使用。

依據第三示例性態樣，一種製作玻璃管的方法包含步驟(I)從成型裝置拉伸玻璃管，其中玻璃管部分被拉入黏性區。該方法進一步包括步驟(II)藉由以空氣軸承施加成型力到該玻璃管部分之外表面來修改該玻璃管部分之剖面形狀。

在該第三態樣之一個實例中，在步驟(II)之前該方法進一步包含使該玻璃管部分通過進入該黏性區下游的過渡區並再加熱該玻璃管部分之步驟。

在該第三態樣之另一個實例中，在步驟(II)之前該方法進一步包含以下步驟：(a)使該玻璃管部分通過進入該黏性區下游的過渡區；(b)在第一檢測區內檢測該玻璃管部分之特徵；(c)基於在步驟(b)期間獲得的該檢測特徵來修改在該第一檢測區上游的裝置；以及(d)再加熱該玻璃管部分。

在該第三態樣之進一步實例中，步驟(b)係在該過渡區下游的硬化區中進行。

在該第三態樣之仍進一步實例中，步驟(c)修改驅動裝置來改變該玻璃管被從該成型裝置拉伸的速率。

在該第三態樣之又進一步實例中，步驟(c)包含該成型裝置。

在該第三態樣之另一個實例中，在步驟(b)期間檢測的該特徵包含該玻璃管之厚度。

在該第三態樣之進一步實例中，在步驟(b)期間檢測的該特徵包含該玻璃管之形狀。

在該第三態樣之又進一步實例中，在步驟(II)之後該方法進一步包含以下步驟：在第二檢測區中檢測該玻璃管部分之修改後特徵；以及基於在檢測該修改後特徵的步驟期間獲得的該修改後特徵來修改上游裝置。

該第三示例性態樣之任何實例皆可被單獨使用或與任意數量的、以上討論的該第三示例性態樣之其他實例組合使用。

101‧‧‧玻璃管製作設備

105‧‧‧熔化容器

107‧‧‧批料

109‧‧‧儲倉

111‧‧‧批次輸送裝置

113‧‧‧馬達

115‧‧‧控制器

117‧‧‧箭頭

119‧‧‧玻璃金屬探針

121‧‧‧熔融玻璃

123‧‧‧立管

125‧‧‧通訊線

127‧‧‧澄清容器

129‧‧‧第一連接管

131‧‧‧混合容器

133‧‧‧輸送容器

135‧‧‧第二連接管

137‧‧‧第三連接管

139‧‧‧降流管

141‧‧‧入口

201‧‧‧槽

203‧‧‧部分玻璃管

205‧‧‧成型裝置

207a‧‧‧黏性區

207b‧‧‧過渡區

207c‧‧‧硬化區

209‧‧‧驅動裝置

211‧‧‧控制器

213‧‧‧檢測裝置

215‧‧‧第一檢測區

217‧‧‧致動器

219‧‧‧修改區

221‧‧‧加熱裝置

223‧‧‧修改裝置

225‧‧‧第二驅動裝置

227‧‧‧第二檢測裝置

229‧‧‧第二檢測區

231‧‧‧切割機構

233‧‧‧玻璃管區段

301a‧‧‧成形輥

301b‧‧‧成形輥

303‧‧‧方向

305a‧‧‧方向

305b‧‧‧方向

307a‧‧‧旋轉軸

307b‧‧‧旋轉軸

401‧‧‧輪廓

501a‧‧‧成形表面

501b‧‧‧成形表面

503‧‧‧橢圓形剖面形狀

601a‧‧‧成形輥

601b‧‧‧成形輥

603a‧‧‧成形表面

603b‧‧‧成形表面

605‧‧‧矩形剖面形狀

701‧‧‧空氣軸承

703‧‧‧壓力口

705‧‧‧成型表面

707‧‧‧外表面

801‧‧‧接觸軸承

803‧‧‧成型表面

901‧‧‧槽

903‧‧‧成型裝置

905‧‧‧外管

906a‧‧‧上游部分

906b‧‧‧下游部分

907‧‧‧塑形元件

909‧‧‧內表面

909a‧‧‧上游部分

909b‧‧‧下游部分

911‧‧‧內部區域

913‧‧‧軸

915‧‧‧玻璃管

917‧‧‧外表面

919‧‧‧支撐軸

921‧‧‧空氣孔

1001‧‧‧端部

1003‧‧‧空氣界面

1005‧‧‧加壓空氣

1007‧‧‧下邊緣

1101‧‧‧玻璃管剖面輪廓

1201a‧‧‧外環圓筒表面

1201b‧‧‧內環圓筒表面

1203‧‧‧過渡區

1205‧‧‧環

1207‧‧‧下游方向

1209‧‧‧內表面

1211‧‧‧內表面

1213‧‧‧環形的剖面

1401a‧‧‧第一外部平坦表面

1401b‧‧‧第一內部平坦表面

1403a‧‧‧第二外部平坦表面

1403b‧‧‧第二內部平坦表面

1405a‧‧‧第一圓形端部

1405b‧‧‧第二圓形端部

1407a‧‧‧內表面

1407b‧‧‧內表面

1409‧‧‧第二剖面形狀

1501‧‧‧凹壁

1503‧‧‧凹壁

1505‧‧‧端部

1507‧‧‧端部

1509‧‧‧空氣口

W1‧‧‧壁厚

W2‧‧‧厚度

當參照附圖來閱讀以下的實施方式時，可以對這些和其他的態樣有更好的瞭解，其中：第1圖為依據本揭示之態樣的玻璃管製作設備之第一部分的示意圖；第2圖為依據本揭示之態樣的玻璃管製作設備之第二部分的示意圖；第3圖為在第2圖的觀看3取得的玻璃管製作設備之放大部分，其圖示用於修改玻璃管之剖面形狀的成型輥；第4圖為沿著第3圖的玻璃管之線4-4的剖面，其圖示在修改玻璃管之剖面形狀的步驟之前玻璃管之剖面形狀；第5圖為沿著第3圖的玻璃管之線5-5的剖面，其 圖示在修改玻璃管之剖面形狀的步驟之後玻璃管之剖面形狀；第6圖為沿著第3圖的玻璃管之線5-5的另一個示例性剖面，其圖示在修改玻璃管之剖面形狀的步驟之後玻璃管之替代剖面形狀；第7圖為另一個修改玻璃管之剖面形狀的裝置之剖面視圖，該裝置包含成型軸承，該成型軸承包含空氣軸承；第8圖為仍另一個修改玻璃管之剖面形狀的裝置之剖面視圖，該裝置包含成型軸承，該成型軸承包含接觸軸承；第9圖為依據本揭示之態樣的玻璃管製作設備之替代第二部分的示意圖；第10圖圖示第9圖的玻璃管製作設備之部分放大視圖；第11圖沿著第9圖的線11-11之玻璃管剖面視圖；第12圖圖示具有示例性塑形元件的示例性成型裝置之立體圖，該示例性塑形元件位於示例性外管內；第13圖為第12圖的成型裝置之俯視圖；第14圖為第12圖的成型裝置之仰視圖；以及第15圖為成型裝置的示例性塑形裝置之立體圖。

現在將在下文中更全面地參照附圖來描述實例，其中該等附圖係圖示示例性的實施例。只要有可能，在全部的圖式中使用相同的元件符號來指稱相同或類似的部件。然而，各態樣可以以許多不同的形式被體現，並且不應該被解 讀為限於本文所闡述的實施例。

第1圖和第2圖圖示部分的玻璃管製作設備101之示意圖，玻璃管製作設備101係用於製造具有用於各種應用的預定形狀之玻璃管。第1圖圖示玻璃管製作設備101之上游部分，而第2圖圖示玻璃管製作設備101之下游部分。如第1圖所圖示，玻璃管製作設備101可以包括熔化容器105，熔化容器105設以接收來自儲倉109的批料107。可以藉由批次輸送裝置111來導引批料107，批次輸送裝置111係由馬達113提供動力。選擇性的控制器115可設以啟動馬達113，以將所需量的批料107導入熔化容器105中，如箭頭117所指示。在一個實例中，玻璃金屬探針119可用以量測熔融玻璃121在立管123內的水平，並藉由通訊線125將量測的資訊傳送給控制器115。

玻璃管製作設備101還可以包括澄清容器127，例如澄清管，澄清容器127位於熔化容器105的下游並藉由第一連接管129耦接到熔化容器105。混合容器131，例如攪拌室，也可位於澄清容器127的下游。如第2圖所圖示，輸送容器133，例如碗槽，可以位於混合容器131的下游。如圖所示，第二連接管135可以將澄清容器127耦接至混合容器131，並且第三連接管137可以將混合容器131耦接至輸送容器133。如進一步圖示的，降流管139可以被定位來從輸送容器133輸送熔融玻璃121到槽201的入口141。如圖所示，熔化容器105、澄清容器127、混合容器131、輸送容器133以及槽201為可依序沿著玻璃管製作設備101放置的熔融玻璃 站之實例。

第2圖圖示在各種可能的製作玻璃管的方法中的示例性步驟，該玻璃管為例如可以從成型裝置205被連續拉伸的拉長的玻璃管203。第2圖本質上是示意性的，並且為了清楚起見將玻璃管的曲率和相對尺寸誇大。該方法可以開始於將熔融玻璃從成型裝置205拉入黏性區207a而成為玻璃管203，其中玻璃管203可以是容易變形的。可以設置加熱及/或冷卻元件來幫助實現所需的管剖面形狀和玻璃管壁厚度。

然後在黏性區207a內的部分玻璃管203被拉伸通過進入黏性區207a下游的過渡區207b。在過渡區207b中，玻璃管開始變硬成為凍結的玻璃管。然後部分的玻璃管203被拉伸通過進入過渡區207b下游的硬化區207c。

在一個實例中，可以使用驅動裝置209來幫助從成型裝置205以預定的速率拉伸玻璃管203。以不同的速率拉伸玻璃管203可以改變玻璃管的特徵。例如，增加或減少從成型裝置205拉伸玻璃管203的速率可以作用於改變玻璃管203的外部形狀及/或尺寸。在進一步的實例中，改變從成型裝置205拉伸玻璃管203的速率可以增加或減少玻璃管203的壁厚度。

在一些實例中，驅動裝置209可以包括至少一個輥。例如，如圖所示，驅動裝置209可以包括一對設置為被一起驅動的相對輥，該驅動例如藉由來自控制器211的命令，控制器211可以被設置，例如被程式化來操作驅動裝置209，而從成型裝置205以適當的速率拉伸玻璃管203。將驅動裝置 209圖示為在硬化區207c內接觸玻璃管203，雖然在進一步的實例中驅動裝置209可以在過渡區207b中接合玻璃管203。

然後可以將部分的玻璃管203拉入第一檢測區215，其中可以使用檢測裝置213來幫助測定部分的玻璃管203之特徵。例如，可以使用檢測裝置213來幫助測定玻璃管203的厚度。在另一個實例中，可以使用檢測裝置213來幫助測定玻璃管的形狀及/或尺寸，雖然在進一步的實例中也可以監控玻璃管203的其他特徵。

製作玻璃管的方法還可以包括基於從檢測裝置213獲得的檢測特徵(例如管的形狀、大小、壁厚等)來修改第一檢測區215上游的裝置之步驟。該控制器可以接收來自檢測裝置213的資訊，然後操作來基於檢測的特徵修改第一檢測區215上游的裝置。

在一個實例中，上游裝置可以包含驅動裝置209。舉例來說，在一個實例中，該控制器可以修改驅動裝置209來改變玻璃管203被從成型裝置205拉伸的速率。例如，檢測裝置213可能測定的是玻璃管包括檢測厚度「T1」。控制器211可以比較檢測厚度「T1」與所需厚度「T」。假使檢測厚度「T1」大於所需厚度「T」時，則控制器211可以修改驅動裝置209來提高玻璃管203被從成型裝置205拉伸的速率，以助於將厚度「T1」減少到更接近所需厚度「T」。同樣地，假使檢測厚度「T1」小於所需厚度「T」時，則控制器211可以修改驅動裝置209來減低玻璃管203被從成型裝置205拉伸的速率，以助於將厚度「T1」增加到更接近所需厚度「T」。

在另一個實例中，上游裝置可以包含成型裝置205。該控制器可以修改成型裝置205，以幫助在玻璃管的外週提供所需的厚度輪廓(例如大致上恆定的厚度或其他的厚度輪廓)。舉例來說，控制器211可以發送訊號到致動器217，致動器217設以傾斜成型裝置205和槽201之間的角度，以改變玻璃管外週的玻璃管厚度輪廓。因此，適當的傾斜可以幫助補償所需範圍之外的厚度變化。

在仍另一個實例中，可以定位加熱及/或冷卻裝置，以在黏性區207a內玻璃管的週邊附近預先選定的位置及/或熔融玻璃被拉成玻璃管處附近選擇性地加熱及/或冷卻玻璃管。因此，可以修改熔融玻璃流，以改變形成不同部分的玻璃管的熔融玻璃之熔融玻璃流動特性。在這樣的實例中，在預先選定的位置控制溫度同樣可以便於獲得在玻璃管的外週具有所需厚度輪廓的玻璃管。

然後，部分的玻璃管203可以通過進入第一檢測區215下游的修改區219。修改區219可以修改玻璃管的剖面形狀，以適應各種應用。可以在修改區219中藉由加熱裝置221加熱部分的玻璃管。可以設置各種的加熱裝置，例如電阻加熱裝置、燃燒器或其他的熱源來將部分的玻璃管帶到成型溫度。在一些實例中，在進入修改區219以被再加熱到適用於成型玻璃管203的溫度時，玻璃管仍可以在過渡區207b內。

如第2圖中示意性圖示的，再加熱之後，可以藉由修改裝置223修改玻璃管203的剖面形狀，修改裝置223設以施加成型力到玻璃管203的外表面。舉例來說，如第3圖 所圖示，成形裝置可以包含一對相對的成形輥301a、301b。如第5圖所圖示，每個成形輥301a、301b可以包括一對相應的成形表面501a、501b。如第4圖所圖示，在一個實例中，部分的玻璃管203可以包括大致圓形的輪廓401，輪廓401可能是在從成型裝置205拉伸玻璃管203的一開始就產生的。部分的玻璃管沿著方向303前進，同時成形輥301a、301b沿著各別的方向305a、305b繞著各別的旋轉軸307a、307b旋轉。圖示的成形輥301a、301b包含空轉輥，雖然該空轉輥在進一步的實例中也可以被驅動。如進一步圖示的，玻璃管然後可以實現長橢圓的剖面形狀，例如遵循成形輥301a、301b的成形表面501a、501b形成的圖示橢圓形剖面形狀503。第6圖圖示成形輥601a、601b的另一個實例，成形輥601a、601b與成形輥301a、301b類似，但包括替代的成形表面603a、603b，成形表面603a、603b設以修改玻璃管的剖面形狀，以實現另一個長橢圓的剖面形狀，例如圖示的矩形剖面形狀605。

第5圖和第6圖僅圖示出依據本揭示之實例可以提供的範圍廣泛的剖面形狀(例如蛋形的或其他的形狀)中兩個示例的長橢圓剖面形狀。此外，修改後的剖面形狀可以是另一種具有不同配置的圓形形狀。如第6圖所圖示，可以提供矩形的形狀，而也可以在進一步的實例中以三個或更多的側面實現其他的多邊形形狀。在每個實例中，可以使管的內部處於壓力下，以有助於適當地對玻璃管塑形。

可以提供成型輥以外的修改裝置來施加適當的成型 力到玻璃管的外表面。例如，可以使用成型軸承來在玻璃管通過成型軸承的內部成型通道時對玻璃管塑形。第7圖圖示包含空氣軸承701的成型軸承，空氣軸承701包括複數個壓力口703，壓力口703設以在成型表面705和玻璃管203的外表面707之間保持所需的空間。因此，可以藉由成型表面705以與玻璃管203的外表面707最少的(若有的話)接合來修改玻璃管203的剖面形狀。因此，可以將玻璃管外部的表面品質保持在最佳的狀態。

第8圖圖示又另一個包含接觸軸承801的成型軸承，接觸軸承801包括成型表面803，成型表面803設以接觸玻璃管203的外表面707，以施加適當的成型力。接觸軸承801可以設置有低摩擦材料，以盡量減少外表面707的刮傷。接觸軸承801可以比空氣軸承更便宜，同時仍在各種應用中提供適當水平的外表面品質。

如第2圖進一步圖示的，該設備可以包括選擇性的第二驅動裝置225，第二驅動裝置225可以有助於從修改裝置223拉伸玻璃管。例如，假使修改裝置223在修改玻璃管的剖面形狀時會限制玻璃管的移動，則提高驅動裝置225的轉動速率可以減少玻璃管的厚度。

如第2圖進一步圖示的，可以設置與檢測裝置213類似的選擇性第二檢測裝置227，以在第二檢測區229中同樣地量測修改後的部分玻璃管之特徵。然後，有關所量測特徵的反饋可以被送回控制器211，以基於第二檢測裝置227所得到的修改後特徵來修改上游裝置。因此，可以藉由第二檢測 裝置227提供對玻璃管之最終形狀的進一步微調。例如，第二檢測裝置227可能測定玻璃管203的厚度太厚，其中該控制器可以發送訊號使驅動裝置225轉動地更快，以提高玻璃管被從修改裝置223拉伸的速率。或者，第二檢測裝置227可能測定玻璃管203的厚度太薄，其中該控制器可以發送訊號使驅動裝置225轉動地更慢，以減低玻璃管被從修改裝置223拉伸的速率。更進一步地，第二檢測裝置227可能測定玻璃管的整體形狀太大。在第7圖的實例中，控制器211可以增加提供給壓力口703的壓力，從而進一步減小玻璃管的剖面大小。或者，假使玻璃管的整體形狀太小，則可以基於來自控制器211的命令訊號減少由壓力口703施加的壓力。

然後切割機構231可以從連續的玻璃管拉伸切割出具有所需長度的玻璃管區段233。因此，熔融玻璃可以被連續地拉成拉長的玻璃管，該玻璃管被週期性地切割成玻璃管區段。

第9圖圖示依據本揭示之進一步實例的另一個示例性成型裝置。第-9圖可以被視為是第1圖的延續之替代。其中為了清楚起見，未圖示出輸送裝置133、降流管139及槽901的入口141。如進一步圖示的，該玻璃管製作設備還包括成型裝置903，成型裝置903可以被整合在圖示的槽901之底部，雖然在進一步的實例中成型裝置903也可以被設置在擠出裝置的端部。成型裝置903包含外管905和塑形元件907，外管905和塑形元件907可以是分開的部件(如圖示)，雖然在進一步的實例中外管和塑形元件也可以被整合成單一的部 件。外管905包括界定內部區域911的內表面909，內部區域911設以提供熔融玻璃121的通道。外管905包括上游部分906a和下游部分906b。內表面909包括上游部分909a，上游部分909a與外管905的上游部分906a相關聯。內表面909還包括下游部分909b，下游部分909b與外管905的下游部分906b相關聯。

在垂直於外管905的軸913上取得的內表面909上游部分909a之剖面形狀與在垂直於軸913上取得的內表面909下游部分909b之剖面形狀是幾何上不同的。在一個實例中，如第12圖和第13圖所示，內表面909上游部分909a之剖面形狀大致上是圓形的。另外或替代地，如第12圖和第14圖所示，內表面下游部分909b之剖面形狀是長橢圓形。

現在將參照第12-14圖來說明外管905之示例性特徵。外管905可以包含在外管905的上游和下游部分906a、906b以大致上相同的壁厚建構的管狀結構。因此，內表面部分會遵循外管905的相應外表面部分。如此，可以基於檢視外表面特徵來瞭解外管905的內表面特徵。

如第12圖所圖示，上游部分906a可以包括外環圓筒表面1201a，外環圓筒表面1201a遵循內環圓筒表面1201b。參照第14圖，下游部分906b可以包括第一外部平坦表面1401a，第一外部平坦表面1401a遵循第一內部平坦表面1401b。同樣地，下游部分906b還可以包括第二外部平坦表面1403a，第二外部平坦表面1403a遵循第二內部平坦表面1403b。下游部分906b還可以包括界定個別的內表面1407a、 1407b的第一圓形端部1405a和第二圓形端部1405b。

參照回第12圖，外管905還可以包括過渡區1203，過渡區1203開始於假想的環1205並具有內表面1209，內表面1209在下游方向1207上向內成錐形。該過渡區也可以包括另一個內表面1211，內表面1211在內表面1209的下游，並在下游方向1207上向外成錐形。

如第9圖中進一步圖示的，塑形元件位於外管903的下游部分906b內，其中熔融玻璃設以被拉成具有玻璃管剖面輪廓1101(參見第11圖)的玻璃管915，玻璃管剖面輪廓1101係在內表面909的下游部分909b和塑形元件907的外表面917之間被界定。

現在將參照第15圖描述塑形元件907的態樣。如圖示，塑形元件907可以包括一對相對的凹壁1501、1503，凹壁1501、1503延伸於該塑形元件的相對端部1505、1507之間。如圖示，端部1505、1507可以包含球根狀的端部。在一個實例中，該塑形元件的外表面設以在該塑形元件和被從成型裝置拉伸的玻璃管之間輸送空氣界面。例如，如第15圖所圖示，端部1505、1507的外表面可以包括複數個空氣口1509，空氣口1509設以輸送氣壓到端部1505、1507的表面。

現在將針對第9圖和第10圖描述製作玻璃管的方法。該方法包括使定量的熔融玻璃121通過外管905的上游部分906a，其中該熔融玻璃包括沿垂直於該外管之軸的方向取得的第一剖面形狀。事實上，如第12圖所圖示，該第一剖面形狀包含環形的剖面1213。

該方法還包括使該定量的熔融玻璃通過外管905之下游部分906b的步驟。第一剖面形狀1213被轉換成第二剖面形狀1409(參見第14圖)，第二剖面形狀1409在外管905之下游部分906b的內表面909b和塑形元件907的外表面917之間被界定。

該方法還包括從成型裝置拉伸熔融玻璃的步驟，包括由第二剖面形狀1409界定的管壁剖面輪廓1101(參見第11圖)。可以提供由各種形狀、尺寸及厚度構成的各種輪廓。例如，第11圖將剖面形狀1409圖示為長橢圓形，並且瞭解到可以在進一步的實例中提供各種其他的形狀。此外，可以控制壁厚以提供所需的壁厚輪廓，該壁厚輪廓在玻璃管的外週改變。舉例來說，本揭示之任何設備和方法皆可在玻璃管的外週提供大致上恆定的壁厚W1。或者，如虛線所圖示，玻璃管外週的各個部分可以具有交替的厚度。舉例來說，長橢圓形管的端部可以包括比長橢圓形管的中間區段更大的厚度W2。

在一個實施例中，可以在塑形元件的下部和熔融玻璃管的內表面之間設置空氣界面。例如，如第9圖所圖示，塑形元件907可以由支撐軸919支撐，支撐軸919可以包括中空的空氣孔921，中空的空氣孔921可以在第10圖圖示的端部1001插入。因此，加壓空氣可以被強制往下通過中空的空氣孔921到達空氣口1509，以產生第10圖圖示的空氣界面1003。支撐軸919可以將塑形元件907支撐在圖示的位置。也可以設置調整機構(未圖示)，以允許在相對於外管905的 任意方向上調整支撐軸919。在一個實例中，該支撐機構可以被設置來沿著軸(包括下游方向1207)調整。外管的錐度及/或塑形元件907的錐度可以藉由調整剖面區域(其直接影響系統的頭部損失)來調整玻璃的流動速率。

提供空氣口1509可以幫助在塑形元件907的端部1505、1507形成空氣界面，以幫助從該塑形元件釋放玻璃管915。如第9圖和第10圖所圖示，包括空氣口1509的塑形元件907端部可以延伸到外管905的下邊緣1007下游。因此，一旦玻璃管被從外管905的下邊緣1007拉伸，則空氣口1509和凹壁1501、1503可以幫助從該塑形元件釋放玻璃管。在一些實例中，壁可以凹陷約150微米至約1000微米，雖然在進一步的實例中也可以設置其他的凹陷結構。此外，可以將該等空氣口加壓到玻璃管的形狀可以被輕微修改以實現所需形狀特性及/或玻璃管壁厚的程度。如第10圖所圖示，選擇性地，空氣孔921或其他的空氣孔可以被設計來提供加壓空氣1005，以幫助在玻璃管內形成預定的超壓，例如從約5毫巴至約30毫巴。

在進一步的實例中，可以加入加熱或冷卻到例如塑形元件907，以提供對玻璃管915的熱控制。舉例來說，溫度控制歧管可以延伸到成型裝置下方並包括設以被一起或獨立控制的加熱及/或冷卻元件陣列，以選擇性地控制目標的玻璃管區。溫度控制可以幫助調整玻璃厚度及/或在從塑形元件907脫落形成玻璃管時以其他方式提供增強的玻璃管形成。在一個實例中，溫度可以幫助控制形成從塑形元件脫落的玻璃 管之熔融玻璃的黏度。舉例來說，溫度控制或其他的製程參數可以提供從約10泊至約100泊的黏度給從塑形元件907端部流動脫落的玻璃管。

本揭示的各個態樣可以提供視需要具有一致或不同厚度的各種管狀結構。因此可以提供潛在無限多種形狀的管狀結構。此外，取決於特定的應用要求，可以提供可變的壁厚或是可以提供固定的壁厚。本文所描述的管成型設備和技術提供良好的表面品質，並具有低含量的夾雜物及/或條紋、高玻璃清晰度以及高產量。

成型元件903，例如外管905和塑形元件907可以由範圍廣泛的材料所形成，該材料例如鉑和鉑基合金。可以使用碳化矽或石墨(需要在周圍環境中有受控的氛圍)，取決於所考慮的玻璃。

對於本技術領域中具有通常知識者而言，顯而易見的是可以在不偏離所主張的發明之精神和範圍下作出各種修改和變化。

101‧‧‧玻璃管製作設備

105‧‧‧熔化容器

107‧‧‧批料

109‧‧‧儲倉

111‧‧‧批次輸送裝置

113‧‧‧馬達

115‧‧‧控制器

117‧‧‧箭頭

119‧‧‧玻璃金屬探針

121‧‧‧熔融玻璃

123‧‧‧立管

125‧‧‧通訊線

127‧‧‧澄清容器

129‧‧‧第一連接管

131‧‧‧混合容器

135‧‧‧第二連接管

137‧‧‧第三連接管

Claims (20)

1. 一種玻璃管製作設備，包含：一成型裝置，包含一外管及一塑形元件，該外管包括一內表面，該內表面界定一內部區域，該內部區域設以提供熔融玻璃之通道，其中該內表面包括一上游部分及一下游部分，其中垂直於該外管之一軸所取得的該內表面的該上游部分之一剖面形狀與在垂直於該軸取得的該內表面的該下游部分之一剖面形狀是幾何上不同的，以及該塑形元件係位於該外管之該下游部分內，其中熔融玻璃設以被拉伸成具有一玻璃管剖面輪廓，該玻璃管剖面輪廓係由該內表面的該下游部分和該塑形元件的一外表面之間的一剖面區域所界定。
2. 如請求項1所述之設備，其中該內表面的該上游部分之該剖面形狀為大致上圓形的。
3. 如請求項1所述之設備，其中該內表面的該下游部分之該剖面形狀為長橢圓形的。
4. 如請求項1所述之設備，其中該塑形元件包括一對相對的凹壁，該對相對的凹壁延伸於該塑形元件的相對端部之間。
5. 如請求項1所述之設備，其中該塑形元件之一外表面設以在該塑形元件和被從該成型裝置拉伸的該玻璃管之間輸送 一空氣界面。
6. 如請求項1所述之設備，其中該內表面之該下游部分在一下游方向發散。
7. 如請求項1-6中任一項所述之設備，其中該內表面的該下游部分和該塑形元件的該外表面之間的該剖面區域設以拉出該玻璃管剖面輪廓，該玻璃管剖面輪廓具有一壁厚，該壁厚在該玻璃管之一外週改變。
8. 一種製作一玻璃管的方法，包含以下步驟：提供一成型裝置，該成型裝置包括一外管及一塑形元件；使一定量的熔融玻璃通過該外管之一上游部分，其中該熔融玻璃包括一第一剖面形狀，該第一剖面形狀係沿著垂直於該外管之一軸的一方向取得；使該定量的熔融玻璃通過該外管之一下游部分，其中該第一剖面形狀被轉變為一第二剖面形狀，該第二剖面形狀係界定於該外管之該下游部分的該內表面和該塑形元件的一外表面之間；從該成型裝置拉伸一熔融玻璃管，該熔融玻璃管包括一管壁剖面輪廓，該管壁剖面輪廓係由該第二剖面形狀所界定。
9. 如請求項8所述之方法，進一步包含在該塑形元件的一下部和該熔融玻璃管的該內表面之間提供一空氣界面的步 驟。
10. 如請求項8所述之方法，其中該第一剖面形狀之外週為大致上圓形的，並且該第二剖面形狀之外週為長橢圓形的。
11. 如請求項8-10中任一項所述之方法，其中該管壁剖面輪廓係被拉伸成具有一壁厚，該壁厚在該玻璃管之一外週改變。
12. 一種製作一玻璃管的方法，包含以下步驟：(I)從一成型裝置拉伸一玻璃管，其中一玻璃管部分被拉入一黏性區；以及(II)藉由以一空氣軸承施加成型力到該玻璃管部分之一外表面來修改該玻璃管部分之一剖面形狀。
13. 如請求項12所述之方法，其中在步驟(II)之前進一步包含使該玻璃管部分通過進入該黏性區下游的一過渡區並再加熱該玻璃管部分之步驟。
14. 如請求項12所述之方法，其中在步驟(II)之前進一步包含以下步驟：(a)使該玻璃管部分通過進入該黏性區下游的一過渡區；(b)在一第一檢測區內檢測該玻璃管部分之一特徵；(c)基於在步驟(b)期間獲得的該檢測特徵來修改在該第 一檢測區上游的一裝置；以及(d)再加熱該玻璃管部分。
15. 如請求項14所述之方法，其中步驟(b)係在該過渡區下游的一硬化區中進行。
16. 如請求項14所述之方法，其中步驟(c)修改一驅動裝置來改變該玻璃管被從該成型裝置拉伸的速率。
17. 如請求項14所述之方法，其中步驟(c)之該上游裝置包含該成型裝置。
18. 如請求項14所述之方法，其中在步驟(b)期間檢測的該特徵包含該玻璃管之一厚度。
19. 如請求項14所述之方法，其中在步驟(b)期間檢測的該特徵包含該玻璃管之一形狀。
20. 如請求項12所述之方法，其中在步驟(II)之後進一步包含以下步驟：在一第二檢測區中檢測該玻璃管部分之一修改後特徵；以及基於在檢測該修改後特徵的步驟期間獲得的該修改後特徵來修改一上游裝置。