TW201742832A - 用於玻璃管製造的鐘形組件與包含其之玻璃管製造設備 - Google Patents

Abstract

一種用於玻璃管製造設備之鐘形組件包括鐘形頭及連接至此鐘形頭之支撐件。此支撐件包括具有內孔及外表面之鐘形軸，及定位在此鐘形軸之內孔中的襯墊。熱屏蔽沿鐘形軸之外表面延伸並在玻璃管製造期間跨鐘形軸之寬度減少溫度變化。

Description

用於玻璃管製造的鐘形組件與包含其之玻璃管製造設備

本申請案主張在2016年5月6日提交之標題為「Bell Assemblies for Glass Tubing Manufacturing and Glass Tubing Manufacturing Apparatuses Comprising the Same（用於玻璃管製造之鐘形組件及包含其之玻璃管製造設備）」的美國臨時專利申請案第62/332,722號之優先權，其內容以引用之方式全文併入本文。

本文描述之實施例一般係關於用於自熔融態玻璃形成玻璃管之管製造設備，及更特定言之係關於用於與管製造設備一起使用之鐘形組件。

用以生產玻璃製品，諸如小瓶、套筒及注射器之玻璃管的使用需要玻璃管壁中之高位準的尺寸穩定性。例如，小瓶、套筒及注射器具有更嚴格尺寸要求，其需要最小之同心度及壁厚差。工業標準需要壁厚變化小於產品總壁厚差之5%。然而，形成玻璃製品之玻璃管中的尺寸變化可導致玻璃製品具有超出可接受容差外的壁厚。此種尺寸變化可能為例如在玻璃管製造製程中之製程不穩定性或變化的結果。

因此，需要降低由此形成之玻璃管中之尺寸變化的替代玻璃管製造設備。

本文描述之實施例係關於具有增強熱尺寸穩定性之鐘形組件設備，其在玻璃管生產期間提供降低之側線損失（siding loss）。同時本文描述了玻璃管形成設備，其包括具有增強熱尺寸穩定性之鐘形組件設備，使得鐘形件在玻璃輸送罐之輸送孔內之不當移動減少，此不當移動由在玻璃管生產期間跨鐘形組件設備之熱變化而引起。

根據一個實施例，玻璃管製造設備包括用於容納熔融態玻璃之玻璃輸送罐。玻璃輸送罐具有延伸穿過此玻璃輸送罐之底部的輸送孔。包含經配置以將熔融態玻璃形成玻璃管之鐘形頭並且該鐘形頭至少部分地定位在玻璃輸送罐之輸送孔下。鐘形頭具有：具有內部通道之主體、鐘形頭外表面及由固體金屬材料製成之壁，該固體金屬材料在內部通道與鐘形頭外表面之間延伸。鐘形頭之壁及鐘形軸由鉑或鉑合金製成。支撐件連接至鐘形頭及此支撐件具有鐘形軸，此鐘形軸具有內孔及外表面，及熱屏蔽，此熱屏蔽定位在外表面之至少一部分周圍。此鐘形軸自鐘形頭延伸穿過玻璃輸送罐之輸送孔至鐘形軸支撐件。此熱屏蔽延伸穿過玻璃輸送罐但並未穿過此輸送孔。熱屏蔽包括外覆層及隔絕層，此隔絕層定位在此外覆層與鐘形軸之外表面之間。鐘形軸及熱屏蔽之外覆層由鉑或鉑合金製成。熱屏蔽之隔絕層由耐火材料製成。耐火材料可大體上不含有機化合物。熱屏蔽可與鐘形軸之外表面間隔開，例如在鐘形軸之外表面與熱屏蔽之間存在氣隙。

根據另一方法，用於製造玻璃管之方法包括將熔融態玻璃引導進玻璃輸送罐中。玻璃輸送罐具有延伸穿過此玻璃輸送罐之底部的輸送孔。此方法包括圍繞鐘形頭拉拔熔融態玻璃，此鐘形頭至少部分地位於輸送孔下方及形成玻璃管。鐘形頭連接至支撐件，此支撐件包括具有內孔及外表面之鐘形軸。此鐘形軸自鐘形頭延伸穿過輸送孔及玻璃輸送罐至鐘形軸支撐件。熱屏蔽圍繞鐘形軸之外表面的至少一部分延伸穿過玻璃輸送罐但並未穿過輸送孔（即，熱屏蔽在輸送孔上方之玻璃輸送罐內終止）。熱屏蔽具有帶有隔絕層之外覆層，此隔絕層定位在此外覆層與此鐘形軸之外表面之間。熱屏蔽將跨鐘形軸寬度之平均溫度變化維持至低於跨熱屏蔽之外覆層的寬度的平均溫度變化之20%。

根據另一實施例，用於玻璃管製造設備之鐘形組件包括鐘形頭，此鐘形頭經配置以用於將熔融態玻璃形成為玻璃管，及支撐件，此支撐件連接至此鐘形頭。支撐件包括具有內孔及外表面之鐘形軸、定位在鐘形軸之內孔中的襯墊、及沿鐘形軸之外表面延伸的熱屏蔽。鐘形頭具有：具有內部通道之主體、鐘形頭外表面及由固體金屬材料製成之壁，此固體金屬材料在內部通道與鐘形頭外表面之間延伸。鐘形頭之壁可由鉑或鉑合金製成。鐘形軸亦可由鉑或鉑合金製成。襯墊可由耐火材料製成。在實施例中，耐火材料可大體上不含有機化合物。熱屏蔽可包括覆蓋層及隔絕層，此隔絕層定位在此覆蓋層與此鐘形軸之外表面之間。熱屏蔽可與鐘形軸之外表面間隔開。在實施例中，氣隙定位在熱屏蔽與鐘形軸之外表面之間。

本文描述之具有增強熱尺寸穩定性之玻璃管形成設備的附加特徵及優勢將在下文之詳細描述中闡述，並且對熟習此項技術者來說，這部分將是顯而易見的，或藉由實踐本文描述之實施例來識別，包括下文的詳細描述，申請專利範圍以及附圖。

應理解，上述之一般說明及以下詳細描述兩者描述了本揭示案之各種實施例，並意圖提供用於理解所請求標的之特性及特徵的概觀或框架。包含附圖以提供本各實施例之進一步理解，及經併入及組成此說明書之一部分。附圖圖示了本文描述之各實施例並與描述一起用於解釋所請求標的之原理及操作。

現將詳細地參考各種玻璃管製造設備及用於使用本文描述之鐘形組件形成玻璃管之方法，在附圖中圖示了其實例。任何可能的情況下，在圖中使用之相同元件符號始終指相同或類似部件。在第2圖中圖示玻璃管製造設備之一個實施例。根據一個實施例，玻璃管製造設備可包括用於容納熔融態玻璃之玻璃輸送罐。玻璃輸送罐可具有延伸穿過此玻璃輸送罐之底部的輸送孔。玻璃管製造設備亦可包括經配置以將熔融態玻璃形成為玻璃管之鐘形頭。鐘形頭可至少部分地定位在玻璃輸送罐之輸送孔下。鐘形頭可為固體鐘形頭。即，鐘形頭可具有：具有內部通道之主體、鐘形頭外表面及由金屬材料形成之固體壁，此金屬材料在內部通道與鐘形頭外表面之間延伸。鐘形頭之壁及鐘形軸可由鉑或鉑合金製成。玻璃管製造設備可進一步包括連接至鐘形頭之支撐件。支撐件可具有帶有內孔及外表面之鐘形軸及定位在外表面之至少一部分周圍之熱屏蔽。此鐘形軸自鐘形頭延伸穿過玻璃輸送罐之輸送孔至鐘形軸支撐件。在實施例中，此熱屏蔽延伸穿過玻璃輸送罐但並未穿過此輸送孔。即，熱屏蔽在到達輸送孔之前在玻璃輸送罐內終止。熱屏蔽可包括外覆層及隔絕層，此隔絕層定位在此外覆層與此鐘形軸之外表面之間。鐘形軸及熱屏蔽之外覆層可由鉑或鉑合金製成。熱屏蔽之隔絕層由耐火材料製成。耐火材料可大體上不含有機化合物。熱屏蔽可與鐘形軸之外表面間隔開。例如間隙，諸如氣隙，可存在於鐘形軸之外表面與熱屏蔽之間。鐘形組件、包含鐘形組件之玻璃管製造設備及使用其之方法的各種實施例將在本文參考附圖進一步詳細地描述。

本文範圍可表示為自「約」一個特定值及/或至「約」另一特定值。當表示為此種範圍時，另一實施例包括自一個特定值及/或至另一個特定值。類似地，當值藉由使用前述詞「約」表示為近似值時，應理解，特定值形成另一實施例。另外應理解，每個範圍之端點對於另一端點而言都是重要的，並且獨立於另一端點。

如本文所使用之方向術語-例如上、下、右、左、前、後、頂、底-僅參考繪製之圖式而不是意指絕對方向。

除非另有明確說明，否則本文闡述之任何方法絕不意欲被解釋為要求其步驟以特定順序執行，亦不需要以任何設備之特定方向進行。因此，其中方法請求項實際上並未遵循其步驟之順序，或者任何設備請求項並未對單個部件順序或定向地敘述，或者在請求項或描述中沒有具體說明步驟將限制於特定的順序，或者沒有列舉對設備之元件的特定順序或取向，不以任何方式在任何方面意圖推斷出順序或取向。這適用於任何可能之非明確的解釋基礎，包括：有關佈置步驟、操作流程、元件順序或元件方向的邏輯問題；來自語法組織或標點符號的簡單意義，以及；在說明書中描述之實施例的數量或類型。

如本文使用，單數形式「一(a)」、「一(an)」及「該」包括複數個指示物，除非上下文另有明確指示。因而，例如，對「一」部件之引用包括具有兩個或兩個以上該等部件之態樣，除非上下文另有明確指示。

用於製造玻璃管之一個製程為韋樂製程。韋樂製程可用以藉由使熔融態玻璃圍繞已知直徑之鐘形頭流動，同時地使諸如空氣之氣體流過鐘形頭而形成玻璃管。使用鐘形支撐件將鐘形頭定位及支撐在容納熔融態玻璃之玻璃輸送罐的開口內。此鐘形支撐件亦用以向鐘形頭供應氣體。鐘形頭與流動氣體結合來將熔融態玻璃形成為具有所要壁厚之玻璃管。

鐘形頭相對開口之移動可由裝備中之熱波動及/或機械擾動而引起。此移動可導致玻璃管之壁的厚度之變化。在玻璃管之橫截面上之最小壁厚與最大壁厚之間的差稱為「側線」，且沿玻璃管之長度的最小壁厚與最大壁厚之間的變化可稱為側線變化。鐘形頭之過量移動可導致玻璃管具有大於預定容差之側線變化。即，所得玻璃管的壁厚超出規格。必須丟棄此種管，從而導致降低製造效率並增大生產成本。由於側線超出側線規格限制外而去除及丟棄之玻璃管的數量稱作「側線損失」。

另外，熔融態玻璃之高溫可引起鐘形支撐件之金屬材料的退化，諸如，例如縮放、氧化及起泡。由金屬材料退化而產生之碎片可藉由流動氣體而傳送穿過鐘形支撐件及鐘形頭並送進所得玻璃管之軟玻璃中。該碎片可嵌入在產生夾雜物缺陷之玻璃中，該等夾雜物缺陷可導致丟棄玻璃管之全部或部分，從而降低製造效率並增大生產成本。

本文描述之實施例提供具有鐘形組件之玻璃管製造設備，其減少由此形成之玻璃管中的側線損失。本文描述之鐘形組件之一些實施例亦可減少利用玻璃管製造設備形成之玻璃管中的夾雜物缺陷。

現參看第1A圖至第1D圖，示意地描述了鐘形組件10之一個實施例。鐘形組件10可在玻璃管製造設備20（第2圖）中使用以促進玻璃管之形成。鐘形組件10一般包括鐘形頭100及支撐件120。鐘形頭100具有帶有內部通道104之鐘形頭主體102、鐘形頭外表面106及鐘形頭根107。鐘形頭壁108在內部通道104與鐘形頭外表面106之間延伸。鐘形頭壁108由固體金屬材料製成，此固體金屬材料適於在玻璃管製造期間經歷之高溫下使用。適宜材料包括但不限制於鉑或諸如80-20鉑-銠合金及70-30鉑-銠合金之鉑合金、鉑金合金、諸如鍍鉑鉬之鍍鉑難熔金屬及鍍鉑鉬合金之鍍鉑難熔金屬合金。

如本文描述，鐘形頭100將熔融態玻璃形成玻璃管。更具體地，熔融態玻璃流過鐘形頭外表面106使得熔融態玻璃當其離開鐘形頭100時形成管。因為熔融態玻璃與鐘形頭外表面106直接接觸，所以在鐘形頭外表面106上之任何缺陷或瑕疵可施予所得玻璃管的內表面。在本文描述之實施例中，鐘形頭外表面106可具有自約1至10微英寸Ra之表面光潔度，例如約2至4微英寸Ra，以減緩在所得玻璃管的內表面上之缺陷的形成。

鐘形頭外表面106可具有上半部106a及下半部106b，及鐘形頭根107可具有根部直徑D _r 。根部直徑D _r 可為靶玻璃管內徑（未圖示）與鐘形頭外表面106上方之玻璃流動速率的函數。外表面106之下半部106b可具有相對於垂直（即，相對於在圖中描述之坐標軸的Z軸）之負斜率或角度（在第1C圖中標記為θ）。在實施例中，負傾斜角度θ小於或等於21°以最小化或減輕在鐘形頭外表面106上之不穩定玻璃流。

仍然參看第1A圖至第1D圖，支撐件120耦接至鐘形頭100及一般包括具有內孔124及外表面126之鐘形軸122。內孔124與鐘形頭100之內部通道104流體連通使得流過內孔124之增壓流體亦流過鐘形頭100之內部通道104。在本文描述之實施例中，加壓流體可為加壓氣體，具體地為空氣或包括但不限制於氮、氦、氬、氪、氙等之惰性加壓氣體。在本文描述之實施例中，鐘形軸122可由金屬材料製成，此金屬材料適於在玻璃管製造期間經歷之高溫下使用。適宜材料包括但不限制於鉑或諸如80-20鉑-銠合金及70-30鉑-銠合金之鉑合金、鉑金合金、諸如鍍鉑鉬之鍍鉑難熔金屬及鍍鉑鉬合金之鍍鉑難熔金屬合金。

當熔融態玻璃向鐘形頭100流動時，熔融態玻璃可與鐘形軸122之外表面126的部分接觸。因為熔融態玻璃與鐘形軸122之外表面126直接接觸，所以在鐘形軸122之外表面126上之任何缺陷或瑕疵可施予所得玻璃管的內表面。在本文描述之實施例中，鐘形軸122之外表面126可具有自約1至10微英寸Ra之表面光潔度，例如約2至4微英寸Ra，以減緩在所得玻璃管的內表面上之缺陷的形成。

由於熱波動及/或機械擾動而引起之鐘形軸122之偏轉可影響玻璃管側線。增大鐘形軸122之剛度可減少此種偏轉，及因此減小側線損失。例如，第3圖描述具有「低剛度軸」之鐘形軸相對具有「高剛度軸」之鐘形軸的偏轉（X方向）的電腦模型化，該偏轉為耦接至每個鐘形軸之鐘形頭（X方向）上之載荷的函數，其中載荷為當玻璃藉由位於鐘形頭之下游的牽拉機器（未圖示）來拉動時施加在此鐘形頭上之力。當承受相同載荷時，具有更高剛度之鐘形軸偏轉小於具有更低剛度之鐘形軸。鐘形軸122之剛度可藉由使用具有更大壁厚之鐘形軸122，由具有相對高楊氏模數之材料形成鐘形軸122，減小在鐘形頭100與鐘形軸支撐件160之間的距離，增大鐘形軸122之外徑，或更大鐘形軸壁厚、具有更高楊氏模數之鐘形軸材料、在鐘形頭與鐘形軸支撐件之間的減小距離及鐘形軸之增大外徑的一或多個組合而增加。在實施例中，鐘形軸之壁厚可為自約1至約12毫米，例如自約2至約5毫米。最小化鐘形軸122之圓形偏離（不圓度）可減小由熔融態玻璃形成之玻璃管的圓周變化，當熔融態玻璃向鐘形頭100流動時，此熔融態玻璃與鐘形軸122之外表面126的部分接觸，如下文更詳細地論述。

在一些實施例中，鐘形組件10可進一步包括襯墊128。襯墊定位在鐘形軸122之內孔124內。在實施例中，襯墊128由耐火材料製成。例如，襯墊128可由諸如來自CoorsTek之氧化鋁998的氧化鋁製成。在一些實施例中，襯墊128不含有機化合物，此有機化合物可揮發及污染圍繞鐘形組件10流動之熔融態玻璃。應理解，襯墊128減緩鐘形軸122之內孔124的退化，及在鐘形軸122之內孔124不藉由諸如氧化、起泡等引起之退化的情況下，襯墊128起阻止由內孔124之退化產生的顆粒物質與在鐘形頭100上方拉出的玻璃管接觸及被包含在玻璃管中之阻障作用，如下文更詳細地論述。

在實施例中，鐘形組件10之支撐件120可進一步包括熱屏蔽140。熱屏蔽140沿鐘形軸122之外表面126延伸及包括遠端141及近端143。在一些實施例中，熱屏蔽140之遠端141在鐘形頭100上方終止，即熱屏蔽140之遠端141與鐘形頭100間隔開，如在第1A圖至第1C圖中描述。在一些其他實施例（未描述）中，熱屏蔽140鄰接鐘形頭100使得熱屏蔽140之遠端141與鐘形頭100接觸。

熱屏蔽140可藉由屏蔽或隔絕鐘形軸122與在玻璃管製造環境中之溫度變化而降低或減輕熱擾動。應理解，跨鐘形軸122之寬度（X方向）的溫度變化導致沿鐘形軸122之長度（Z方向）的不均勻膨脹及收縮，及鐘形軸122與耦接至其之鐘形頭100的偏轉。減小跨鐘形軸122之寬度的溫度變化降低鐘形軸122與偶接至其之鐘形頭100之偏轉，及可導致用於自鐘形頭100上方拉出之玻璃管之側線損失的降低。

在實施例中，熱屏蔽140包括覆蓋層142及隔絕層144。隔絕層144可定位在覆蓋層142與鐘形軸122之外表面126之間。覆蓋層142可由適於在玻璃管製造期間經歷之高溫下使用的金屬材料製成。適宜材料包括，但不限制於，鉑或諸如80-20鉑-銠合金及70-30鉑-銠合金之鉑合金、鉑-金合金、諸如鍍鉑鉬之鍍鉑難熔金屬及諸如鍍鉑鉬合金之鍍鉑難熔金屬合金。

當熔融態玻璃流向鐘形頭100時，熔融態玻璃可與熱屏蔽140之覆蓋層142的部分接觸。因為熔融態玻璃與熱屏蔽140之覆蓋層142直接接觸，所以熱屏蔽140之覆蓋層142上之任一缺陷或瑕疵可施予所得玻璃管的內表面。在本文描述之實施例中，熱屏蔽140之覆蓋層142可具有自約10至約50微英寸Ra之表面光潔度，例如約16至約32微英寸Ra，以減緩在所得玻璃管的內表面上之缺陷的形成。

在實施例中，熱屏蔽140之隔絕層144可由耐火陶瓷材料製成。適宜耐火陶瓷材料包括，但不限制於ZIRCAR耐火產品類型ALC、ALC-AA、ZAL-15、ZAL-15AA、ECO-20AA、AL-30、AL-30AA、ZAL-45、AL-30AAH、AL-25/1700、SALI及SALI-2。在實施例中，隔絕層144可不含有機化合物，此有機化合物可揮發及污染圍繞鐘形組件10流動之熔融態玻璃。

在實施例中，熱屏蔽140可與鐘形軸122之外表面126間隔開，如第1D圖中描述。例如，在一些實施例中，間隙146可定位在隔絕層144與鐘形軸122之外表面126之間。在實施例中，間隙可充滿氣體，諸如空氣及/或諸如氮、氦、氬、氪、氙之惰性氣體。在其他實施例中，間隙146可處於真空下。一般而言，間隙146在鐘形軸122之外表面126與隔絕層144之間提供熱阻障，進而進一步將鐘形軸122與跨熱屏蔽之寬度的溫度變化隔絕。

現參看第1A圖至第1D圖及第2圖，示意地描述了包含第1A圖至第1D圖之鐘形組件10的玻璃管製造設備20之一個實施例。具體而言，第2圖描述用於玻璃管300之製造的玻璃管製造設備20之側視圖。玻璃管製造設備20包括具有輸送孔204之玻璃輸送罐200，該輸送孔204延伸穿過玻璃輸送罐200之底部206。熔融態玻璃202被容納在玻璃輸送罐200內。具有一或多個加熱元件212之加熱區段210至少部分地定位在玻璃輸送罐200上方。加熱元件212可為燃氣燃燒器、電熱元件、紅外線加熱元件等。加熱區段提供熱至玻璃輸送罐200中之熔融態玻璃202並確保熔融態玻璃202當其圍繞鐘形軸122流過輸送孔204時具有或維持所要溫度及黏性。鐘形頭100至少部分地定位在輸送孔204下及鐘形軸122自鐘形頭100向上延伸穿過輸送孔204（+Z方向）、穿過熔融態玻璃202及加熱區段210。在實施例中，鐘形頭100低於玻璃輸送罐200之輸送孔204（-Z方向）一定距離，使得鐘形頭100在+/-Z方向上之移動不影響熔融態玻璃202穿過輸送孔204圍繞鐘形軸122及在鐘形頭100上方之流動速率。

在鐘形軸122之內孔124內部，襯墊128自鐘形頭100向上延伸穿過輸送孔204、熔融態玻璃202及加熱區段210。熱屏蔽140沿鐘形軸122之外表面126延伸穿過加熱區段210及穿過玻璃輸送罐200在熔融態玻璃202內之至少部分。在第2圖中描述之實施例中，熱屏蔽140在玻璃輸送罐200內終止及與輸送孔204間隔開。然而，在替代實施例（未圖示）中，熱屏蔽延伸至並接觸鐘形頭，如本文描述。在實施例中，支撐件120可包括將鐘形軸122耦接至鐘形軸延伸部分130之耦合器150。應理解，在玻璃製造設備20中之最大溫度發生於加熱區段210中，隨後是玻璃輸送罐200中之溫度及接著是玻璃輸送罐上方（+Z方向）之區域中的溫度。因此，鐘形軸122位於加熱區段210內的部分及玻璃輸送罐200可由適於在高溫下使用之材料製成，諸如鉑或鉑合金，而鐘形軸延伸部分130（其自耦合器150延伸至鐘形軸支撐件160並位於加熱區段210上方之區域內）可由適於在較低溫度應用中之材料製成，諸如較為低廉及較不耐熱（相比於鉑或鉑合金）之鉻鎳鐵合金600或310不銹鋼。在操作中，將熔融態玻璃202輸送至玻璃輸送罐200。在實施例中，在玻璃輸送罐200內之熔融態玻璃的溫度由加熱區段210維持。鐘形組件10與鐘形軸支撐件160定位在一起使得鐘形頭100至少部分地定位在玻璃輸送罐200之輸送孔204下方（-Z方向）。熔融態玻璃202穿過輸送孔204、圍繞鐘形軸122及在鐘形頭100上方流動，此鐘形頭100將熔融態玻璃202成形為玻璃管300。如上所述最小化鐘形軸122之圓形偏轉，尤其在穿過輸送孔204之鐘形軸122之區域中，減少由熔融態玻璃202形成之玻璃管300的圓周變化，此熔融態玻璃202當其圍繞鐘形軸122穿過輸送孔並朝向鐘形頭100流動時與鐘形軸122之外表面126的部分接觸。

當熔融態玻璃流過鐘形頭100時，將諸如空氣之加壓流體引導流過鐘形軸122之內孔124及流過鐘形頭100之內部通道104並進入玻璃管300的內部。加壓氣體在其自鐘形頭100流出時支撐玻璃管300之內部且不再與鐘形頭外表面106接觸，如在第2圖中示意地描述。

熱屏蔽140藉由將鐘形軸122與玻璃管製造設備20內之溫度變化隔絕而降低或減輕對鐘形軸122之熱擾動。具體而言，最高溫度及最大溫度變化發生在加熱區段210內。在加熱區段210中之溫度變化產生跨鐘形軸122之直徑的熱梯度。然而，熱屏蔽140隔絕鐘形軸122及進而減少跨鐘形軸122之直徑的溫度變化。減少跨鐘形軸122之寬度的溫度變化減小鐘形軸122及偶接至其之鐘形頭100之偏轉，進而減少由玻璃管製造設備20產生之玻璃管300的側線損失。

鐘形軸122之偏轉亦可藉由增大鐘形軸（第3圖）之剛度，例如藉由增大鐘形軸122之壁厚、使用具有更高楊氏模數之鐘形軸材料、減小在鐘形頭100與鐘形軸支撐件160之間的距離、增大鐘形軸122之外徑或其任一組合來減小。

如上文所述，襯墊128減輕諸如藉由氧化、起泡等引起之鐘形軸122之內孔124的退化，進而減輕玻璃中之夾雜物缺陷。在鐘形軸122之內孔124不退化之情況下，襯墊128起阻止由內孔124之退化產生的顆粒物質與在鐘形頭100上方拉出的玻璃管接觸及被包含在玻璃管中之阻障作用。

在實施例中，熱屏蔽140之遠端141在玻璃輸送罐200內終止，位置在輸送孔204上方並與輸送孔204間隔開，即，熱屏蔽並不延伸穿過輸送孔204。應理解，在鐘形軸122延伸穿過輸送孔204之情況下，不存在熱屏蔽140，維持玻璃管壁厚之更緊密容差。應理解，玻璃管製造設備20內之最高溫度及最大溫度變化可處於加熱區段210內。熱屏蔽140將鐘形軸122與此種溫度變化隔絕。

現參看第4圖，描述了兩個鐘形頭100之偏轉作為加熱區段210中之溫度變化及兩個鐘形軸122之剛度的函數之電腦模型化結果。兩個鐘形頭100之偏轉為跨各別鐘形軸122之寬度的溫度變化之結果，該各別鐘形軸122耦接至給定鐘形頭100。針對鐘形軸122之一區段對兩個鐘形頭100之偏轉模型化，此區段位於加熱區段210內距離鐘形頭100約0.6公尺。如在第4圖中圖示，相比於偶接至具有「低剛度軸」之鐘形軸122的鐘形頭100，耦接至具有「高剛度軸」之鐘形軸122的鐘形頭100在偏轉上呈現出近似30%之降低。「高剛度軸」具有大於「低剛度軸」之外徑及壁厚。如本文說明，鐘形軸之減小之偏轉降低了側線損失，並因此提高了生產效率及產量。

參看第5A圖至第5B圖，描述了在存在與不存在熱屏蔽140之情況下，跨鐘形軸122之寬度（+Y方向）之溫度變化的電腦模型化結果。特定而言，第5A圖圖示了在不存在熱屏蔽140之情況下跨鐘形軸122之寬度的溫度變化及第5B圖圖示了在存在熱屏蔽140之情況下跨鐘形軸122之寬度的溫度變化。鐘形軸122具有3毫米之壁厚。如在第5B圖中圖示，跨鐘形軸122之寬度的溫度變化自當不存在熱屏蔽140時之1倍減小至當存在熱屏蔽140時之0.136倍。即，熱屏蔽140將跨鐘形軸122之溫度變化減小了至少20%。在實施例中，跨鐘形軸122之寬度的溫度變化之減小大於40%，較佳大於50%及更佳大於60%。應理解，溫度變化之減小導致在玻璃管製造期間之鐘形頭100增大尺寸穩定性及減少側線損失。

對於熟習此項技術者來說顯而易見的是，可在不背離本揭示案之精神及範疇之情況下對本文描述之實施例進行各種修改及變化。因此，本文描述之實施例意欲覆蓋所附申請專利範圍及其等同物之範疇內的任何修改和變化。

10‧‧‧鐘形組件
20‧‧‧玻璃管製造設備
100‧‧‧鐘形頭
102‧‧‧鐘形頭主體
104‧‧‧內部通道
106‧‧‧鐘形頭外表面
106a‧‧‧上半部
106b‧‧‧下半部
107‧‧‧鐘形頭根
108‧‧‧鐘形頭壁
120‧‧‧支撐件
122‧‧‧鐘形軸
124‧‧‧內孔
126‧‧‧外表面
128‧‧‧襯墊
130‧‧‧鐘形軸延伸部分
140‧‧‧熱屏蔽
141‧‧‧遠端
142‧‧‧覆蓋層
143‧‧‧近端
144‧‧‧隔絕層
146‧‧‧間隙
150‧‧‧耦合器
160‧‧‧鐘形軸支撐件
200‧‧‧玻璃輸送罐
202‧‧‧熔融態玻璃
204‧‧‧輸送孔
206‧‧‧底部
210‧‧‧加熱區段
212‧‧‧加熱元件
300‧‧‧玻璃管

第1A圖為根據本文圖示及描述之一或多個實施例之具有熱屏蔽的鐘形組件的側視圖之示意圖；

第1B圖為根據本文圖示及描述之一或多個實施例之在第1A圖中圖示的截面B-B的示意圖，圖示了具有熱屏蔽之鐘形組件的橫截面；

第1C圖為根據本文圖示及描述之一或多個實施例之在第1B圖中圖示的標記為「1C」的圓形區域的示意圖，圖示了鐘形頭、鐘形軸及襯墊之放大圖；

第1D圖為根據本文圖示及描述之一或多個實施例之在第1A圖中圖示的截面D-D的示意圖，圖示了熱屏蔽之橫截面；

第2圖為根據本文圖示及描述之一或多個實施例之具有鐘形組件的玻璃管製造設備的橫截面之示意圖；

第3圖圖解地描述相比於具有「高剛度軸」之鐘形軸，具有「低剛度軸」之鐘形軸的偏轉；

第4圖圖解地描述作為溫度變化及鐘形軸剛度之函數的鐘形頭之偏轉；

第5A圖為跨無熱屏蔽之鐘形軸之溫度差(∆T)橫截面的示意圖；以及

第5B圖為根據本文圖示及描述之一或多個實施例之跨具有熱屏蔽的鐘形軸的溫度變化(∆T)橫截面之示意圖。

無

10‧‧‧鐘形組件

100‧‧‧鐘形頭

120‧‧‧支撐件

122‧‧‧鐘形軸

126‧‧‧外表面

130‧‧‧鐘形軸延伸部分

140‧‧‧熱屏蔽

150‧‧‧耦合器

160‧‧‧鐘形軸支撐件

Claims (39)

1. 一種玻璃管製造設備，包含： 一玻璃輸送罐，用於容納熔融態玻璃，該玻璃輸送罐包含穿過該玻璃輸送罐之一底部延伸之一輸送孔； 一鐘形頭，經配置以將熔融態玻璃形成為玻璃管，該鐘形頭至少部分地定位在該玻璃輸送罐之該輸送孔下面； 一支撐件，連接至該鐘形頭，該支撐件包含： 一鐘形軸，具有一內孔及一外表面，該鐘形軸自該鐘形頭穿過該玻璃輸送罐之該輸送孔延伸至一鐘形軸支撐件；以及 一熱屏蔽，定位在該鐘形軸之該外表面之至少一部分周圍，該熱屏蔽穿過該玻璃輸送罐延伸。
2. 如請求項1所述之玻璃管製造設備，其中該鐘形頭包含：具有一內部通道之一主體、一鐘形頭外表面及一壁，該壁由一固體金屬材料製成，該固體金屬材料在該內部通道與該鐘形頭外表面之間延伸。
3. 如請求項1所述之玻璃管製造設備，其中該鐘形軸自該鐘形頭向上延伸穿過該玻璃輸送罐。
4. 如請求項2所述之玻璃管製造設備，其中該鐘形頭及該鐘形軸之該壁由鉑或一鉑合金製成。
5. 如請求項1所述之玻璃管製造設備，進一步包含定位在該鐘形軸之該內孔中的一襯墊。
6. 如請求項5所述之玻璃管製造設備，其中該襯墊由一耐火材料製成。
7. 如請求項6所述之玻璃管製造設備，其中該耐火材料大體上不含有機化合物。
8. 如請求項7所述之玻璃管製造設備，其中該襯墊由氧化鋁製成。
9. 如請求項1所述之玻璃管製造設備，其中該熱屏蔽包含一外覆層及一隔絕層，該隔絕層定位在該外覆層與該鐘形軸之該外表面之間。
10. 如請求項9所述之玻璃管製造設備，其中該外覆層由鉑或一鉑合金製成。
11. 如請求項9所述之玻璃管製造設備，其中該隔絕層由一耐火材料製成。
12. 如請求項11所述之玻璃管製造設備，其中該耐火材料大體上不含有機化合物。
13. 如請求項1所述之玻璃管製造設備，其中該熱屏蔽與該鐘形軸之該外表面間隔開。
14. 如請求項1所述之玻璃管製造設備，進一步包含在該鐘形軸之該外表面與該熱屏蔽之間的一氣隙。
15. 如請求項1所述之玻璃管製造設備，其中該熱屏蔽在該輸送孔上方之該玻璃輸送罐內終止。
16. 如請求項1所述之玻璃管製造設備，進一步包含位於該玻璃輸送罐上方之一加熱區段，該加熱區段經配置以加熱該玻璃輸送罐中之該熔融態玻璃。
17. 如請求項16所述之玻璃管製造設備，其中該熱屏蔽延伸穿過該加熱區段。
18. 一種用於製造玻璃管之方法，該方法包含以下步驟： 將熔融態玻璃引導進一玻璃輸送罐中，該玻璃輸送罐包含延伸穿過該玻璃輸送罐之一底部的一輸送孔； 圍繞一鐘形頭拉動該熔融態玻璃進而形成玻璃管，該鐘形頭至少部分地位於該玻璃輸送罐之該輸送孔下方，該鐘形頭連接至一支撐件，該支撐件包含： 一鐘形軸，具有一內孔及一外表面，該鐘形軸自該鐘形頭延伸穿過該玻璃輸送罐至一鐘形軸支撐件；以及 一熱屏蔽，穿過該玻璃輸送罐圍繞該鐘形軸之該外表面之至少一部分延伸。
19. 如請求項18所述之方法，其中該熱屏蔽具有帶有一隔絕層之一外覆層，該隔絕層定位於該外覆層與該鐘形軸之該外表面之間，及該熱屏蔽在該輸送孔上方之該玻璃輸送罐內終止。
20. 如請求項18所述之方法，進一步包含使用一加熱區段加熱該熔融態玻璃，該加熱區段至少部分地位於該玻璃輸送罐上方，其中該熱屏蔽延伸穿過該加熱區段。
21. 如請求項20所述之方法，進一步包含以下步驟：該熱屏蔽將跨該加熱區段內之該鐘形軸之一寬度的一平均溫度變化維持至小於跨該熱屏蔽之該外覆層之一寬度的一平均溫度變化的20%。
22. 如請求項18所述之方法，進一步包含以下步驟：定位在該鐘形軸之該內孔內之一襯墊，該襯墊自該鐘形頭向上延伸穿過該玻璃輸送罐。
23. 如請求項22所述之方法，其中該襯墊由一耐火材料製成。
24. 如請求項23所述之方法，其中該耐火材料大體上不含有機化合物。
25. 如請求項24所述之方法，其中該襯墊由氧化鋁製成。
26. 如請求項22所述之方法，進一步包含以下步驟：該襯墊減輕該鐘形軸之該內孔之退化。
27. 如請求項22所述之方法，其中該襯墊為防止顆粒物質接觸在該鐘形頭上方拉出之玻璃管及被包含在該玻璃管中之一阻障，該顆粒物質由減輕該鐘形軸之該內孔而產生。
28. 一種用於一玻璃管製造設備之鐘形組件，包含： 一鐘形頭，經配置以用於將熔融態玻璃形成玻璃管； 一支撐件，連接至該鐘形頭，該支撐件包含： 一鐘形軸，包含一內孔及一外表面； 一襯墊，定位在該鐘形軸之該內孔中；以及 一熱屏蔽，沿該鐘形軸之該外表面延伸。
29. 如請求項28所述之鐘形組件，其中該鐘形頭包含：具有一內部通道之一主體、一鐘形頭外表面及一壁，該壁由一固體金屬材料製成，該固體金屬材料在該內部通道與該鐘形頭外表面之間延伸。
30. 如請求項29所述之鐘形組件，其中該鐘形頭之該壁由鉑或一鉑合金製成。
31. 如請求項28所述之鐘形組件，其中該鐘形軸由鉑或一鉑合金製成。
32. 如請求項28所述之鐘形組件，其中該襯墊由一耐火材料製成。
33. 如請求項32所述之鐘形組件，其中該耐火材料大體上不含有機化合物。
34. 如請求項28所述之鐘形組件，其中該襯墊由氧化鋁製成。
35. 如請求項28所述之鐘形組件，其中該熱屏蔽包含一覆蓋層及一隔絕層，該隔絕層定位在該覆蓋層與該鐘形軸之該外表面之間。
36. 如請求項35所述之鐘形組件，其中該覆蓋層由鉑或一鉑合金製成。
37. 如請求項35所述之鐘形組件，其中該隔絕層由一耐火材料製成。
38. 如請求項35所述之鐘形組件，其中該熱屏蔽與該鐘形軸之該外表面間隔開。
39. 如請求項35所述之鐘形組件，進一步包含定位在該熱屏蔽與該鐘形軸之該外表面之間的一氣隙。