TW201936525A - 用於藉由在藥品零件改造期間產生氣流來最小化玻璃製品中的shr的方法 - Google Patents

用於藉由在藥品零件改造期間產生氣流來最小化玻璃製品中的shr的方法 Download PDF

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康納湯瑪斯 歐莫利
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Abstract

用於由玻璃管生產製品的系統包括改造器,該改造器具有基部及轉塔,該基部具有複數個處理站,該轉塔可相對於該基部移動。轉塔將用於固持玻璃管的複數個固持器連續分度移動通過處理站。該系統更包括:氣流系統或吸取系統,用於在一或更多個加熱、形成、分離、或穿孔操作期間產生氣流通過該玻璃管。由該氣流系統或吸取系統所產生的通過該玻璃管的該氣流可以足以從該玻璃管除清或清洗該玻璃的揮發性成分及/或使在分離期間形成於該玻璃管上的彎月面穿孔,藉此減少該玻璃管及由該玻璃管所製作的製品的內表面的表面水解響應(SHR)。

Description

用於藉由在藥品零件改造期間產生氣流來最小化玻璃製品中的SHR的方法
本案依據專利法主張於2017年11月30日所提出且標題為「Methods for Minimizing SHR in Glass Articles By Producing a Gas Flow During Pharmaceutical Part Converting」的第62/592,712號的美國臨時申請案的優先權權益,其整體內容茲以引用方式併入。
本說明書大致與用於從玻璃管生產玻璃製品的系統及方法相關,詳細而言是與用於減少由改造玻璃管所造成的玻璃製品表面水解響應(SHR)的系統及方法相關。
在歷史上,已因為玻璃相對於其他材料的密封性、光學澄明度及極佳的化學耐久性而將玻璃用作用於包裝藥品的較佳材料。具體而言,藥品包裝中所使用的玻璃必須具有適當的化學耐久性以便不影響玻璃中所容納的藥品配料的穩定性。具有合適化學耐久性的玻璃包括在ASTM標準「IA型」及「IB型」玻璃合成物內的彼等玻璃合成物,該等玻璃合成物具有已證實的化學耐久性歷史。
如本文中所使用的玻璃化學耐久性指的是玻璃在暴露於特定的化學條件之後抵抗降級的能力。玻璃的化學耐久性的一種量度是玻璃的表面水解響應(SHR),可以將SHR視為在玻璃與藥品合成物接觸時的玻璃化學耐久性量度。可依據美國藥典(USP)的標題為「Containers-Glass 1」的第<660>章中所描述的三種分析測試中的一者來評估玻璃的SHR:玻璃顆粒測試、表面玻璃測試及表面蝕刻測試。用來評估玻璃的SHR的其他測試可包括:日期為2001三月且標題為「Testing of glass - Resistance to attack by a boiling aqueous solution of hydrochloric acid - Method of test and classification」的DIN 12116;標題為「Glass -- Resistance to attack by a boiling aqueous solution of mixed alkali -- Method of test and classification」的ISO 695:1991;及標題為「Glass -- Hydrolytic resistance of glass grains at 121 degrees C -- Method of test and classification」的ISO 720:1985。除了上述標準以外,也可以依據ISO 719:1985「Glass -- Hydrolytic resistance of glass grains at 98 degrees C -- Method of test and classification」來評估玻璃的化學耐久性。
可以將玻璃管改造成其他玻璃製品,例如用於藥品應用中的各種玻璃容器,包括但不限於藥瓶(vial)、注射器、安瓿、藥筒(cartridge)及其他玻璃製品。可例如在「改造機」中改造玻璃管。改造機已被使用了超過75年,且目前由各種商業及內部配備供應商所製造。這些改造機一般使用包括火焰加工、旋轉及靜止工具形成、熱分離或刻劃及衝擊切斷步驟的步驟來將長的玻璃管長度重造成複數個玻璃製品。
在改造過程期間發生在改造機中的某些火焰加工操作期間,可以將玻璃管加熱到足以蒸發玻璃合成物的一或更多種揮發性成分的溫度。含氣體的揮發成份在穿孔時被注射到工作管的內部中。來自排氣系統、燃燒器、浮力驅動的煙囪流、及冷卻噴流的效應可移動管子內部中的含揮發物的氣體,使得該等氣體向上、向下移動、或停滯。這些蒸發的化學成分可以凝結在玻璃管的較冷的內表面上,這使得玻璃製品的SHR增加。
因此,存在著系統及方法的需要,該等系統及方法用於將玻璃管改造成玻璃製品(例如藥品包裝),同時維持玻璃製品的表面水解抗性。
在本揭示內容的第一態樣中,一種用於由具有內表面的玻璃管生產製品的方法可以包括以下步驟:將該玻璃管引入到一改造器,該改造器具有包括至少一個加熱站、至少一個形成站、及一分離站的複數個處理站;及在該至少一個加熱站處加熱該玻璃管的近端。鹼在加熱期間從該玻璃管釋放。該方法可以更包括以下步驟:在該至少一個形成站中在該玻璃管的該近端處形成該製品的至少一個特徵;在該分離站處從該玻璃管的該近端分離該製品;及在該玻璃管的該近端附近產生氣流。該氣流可以可操作來移除該玻璃管的內部中的大氣的至少一部分。
本揭示內容的第二態樣可以包括第一態樣,其中可以至少減少了內表面被從該玻璃管所釋放的鹼污染。
本揭示內容的第三態樣可以包括第一態樣或第二態樣中的任一者,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟可以包括以下步驟:從該玻璃管的遠端朝向該近端產生氣流。
本揭示內容的第四態樣可以包括第一態樣到第三態樣中的任一者,其中從該玻璃管分離該製品的步驟可以包括以下步驟:從該玻璃管熱分離該製品,其中可以將玻璃彎月面在熱分離期間形成於該玻璃管的該近端上,且在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟可以更包括以下步驟:開啟該玻璃彎月面。
本揭示內容的第五態樣可以包括第一態樣到第四態樣中的任一者,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟可以包括以下步驟:在該玻璃管的該近端附近與該玻璃管的縱軸正交地產生正向氣流。
本揭示內容的第六態樣可以包括第一態樣到第四態樣中的任一者,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟可以包括以下步驟:在該玻璃管外部且相對於該玻璃管的該縱軸用非零角度產生正向氣流。
本揭示內容的第七態樣可以包括第一態樣或第六態樣中的任一者,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟可以包括以下步驟:將氣體脈衝引入到該玻璃管的該遠端中。
本揭示內容的第八態樣可以包括第七態樣,其中從該玻璃管分離該製品的步驟可以包括以下步驟:從該玻璃管熱分離該製品,及跨該玻璃管的近端形成玻璃彎月面,其中該氣體脈衝可以足以開啟該玻璃管的該彎月面。
本揭示內容的第九態樣可以包括第七態樣或第八態樣中的任一者,其中該氣體脈衝可以具有小於該改造器的停留時間及分度移動時間的總和的持續時間。
本揭示內容的第十態樣可以包括第七態樣到第九態樣中的任一者,更包括以下步驟:響應於管子直徑、壁厚、玻璃類型、改造器操作溫度的改變、或這些項目的組合,控制該氣體脈衝的持續時間、該氣體脈衝的壓力、或該氣體脈衝的體積流速中的至少一者。
本揭示內容的第十一態樣可以包括第一態樣或第四態樣中的任一者,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟可以包括以下步驟:在該玻璃管的該近端處產生負壓。
本揭示內容的第十二態樣可以包括第一態樣或第四態樣中的任一者,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟可以包括以下步驟:在該玻璃管的該近端附近產生負壓脈衝。
本揭示內容的第十三態樣可以包括第十二態樣,其中從該玻璃管分離該製品的步驟可以包括以下步驟:從該玻璃管熱分離該製品,及跨該玻璃管的該近端形成玻璃彎月面,其中該負壓脈衝可以足以開啟該彎月面。
本揭示內容的第十四態樣可以包括第一態樣到第四態樣中的任一者,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟可以包括以下步驟:徑向跨在從該玻璃管熱分離該製品的期間形成於該玻璃管上的玻璃彎月面的表面產生該氣流,其中該氣流可以產生足以開啟該彎月面的負壓。
本揭示內容的第十五態樣可以包括第一態樣到第十四態樣中的任一者,其中可以在該玻璃管被定位在該複數個處理站中的至少一者中時產生該玻璃管的該近端附近的該氣流。
本揭示內容的第十六態樣可以包括第一態樣到第十四態樣中的任一者,更包括以下步驟:將該玻璃管在該複數個處理站中的兩個處理站之間分度移動,其中該玻璃管的該近端附近的該氣流可以是在將該玻璃管在該複數個處理站中的該兩個處理站之間分度移動的同時產生的。
在本揭示內容的第十七態樣中,一種用於由玻璃管生產玻璃製品的系統可以包括:改造器,包括複數個處理站,該複數個處理站包括至少一個加熱站、至少一個形成站、及分離站。該改造器可以可操作來將玻璃管分度移動(index)通過該複數個處理站。該系統可以更包括:氣流系統,可操作來在該玻璃管的近端附近產生氣流。在該玻璃管的該近端處產生氣流可操作來從該玻璃管的內部移除大氣的至少一部分及減少該玻璃管的內表面被從該玻璃管所釋放的鹼污染。
在本揭示內容的第十八態樣中,一種用於由玻璃管生產玻璃製品的系統可以包括:改造器,包括複數個處理站,該複數個處理站可以包括至少一個加熱站、至少一個形成站、及分離站。該改造器可以可操作來將玻璃管分度移動(index)通過該複數個處理站。該系統可以更包括:氣流系統,可操作來在該玻璃管的近端附近產生負壓。該負壓可以可操作來從該玻璃管的內部除清大氣的至少一部分。
在本揭示內容的第十九態樣中,一種用於由玻璃管生產玻璃製品的系統可以包括:改造器,包括複數個處理站,該複數個處理站包括至少一個加熱站、至少一個形成站、及分離站。該改造器可以可操作來將玻璃管分度移動(index)通過該複數個處理站。該系統可以更包括氣流系統,該氣流系統包括:歧管,可流體耦接到氣體源;及複數個玻璃管連接器,每個玻璃管連接器可移除地可耦接到該玻璃管的遠端且藉由導管流體耦接到該歧管。對於該等玻璃管連接器中的至少一者而言,該氣流系統可以可操作來將氣體從該歧管傳遞通過該導管、傳遞通過該玻璃管連接器、及傳遞到該玻璃管的該遠端中,且將該氣體傳遞到該玻璃管的該遠端中的步驟可以在該玻璃管的近端附近產生氣流。該氣流可以可操作來從該玻璃管的內部移除大氣的至少一部分及減少該玻璃管的內表面被從該玻璃管所釋放的鹼污染。
要瞭解到,上述的大致說明及以下的詳細說明兩者描述了各種實施例,且是要用來提供概觀或架構以供瞭解所主張的標的的本質及特性的。包括了附圖以提供各種實施例的進一步瞭解,且將該等附圖併入此說明書且構成此說明書的一部分。該等附圖繪示本文中所述的各種實施例,且與說明書一起用來解釋所主張的標的的原理及操作。
現將詳細參照用於減少從用於將玻璃管改造成玻璃製品的改造過程所生產的玻璃製品的表面水解響應(SHR)的系統及方法的實施例,該等實施例的示例被繪示於附圖中。將儘可能使用相同的參考標號來在繪圖各處指稱相同或類似的部件。可以將玻璃管改造成玻璃製品,詳細而言是用於用在藥品應用中的玻璃製品(可包括但不限於藥瓶、注射器、安瓿、藥筒及其他的玻璃製品)。可使用包括複數個處理站的改造器將玻璃管改造成這些玻璃製品。處理站可包括加熱站、形成站、熱分離站及穿孔站等類型的處理站。
某些處理站(舉例而言,例如加熱站、分離站及穿孔站)可以涉及火焰加工,在火焰加工中,玻璃被加熱到超過玻璃的軟化及/或熔化溫度的溫度,例如超過1500 ℃的溫度。玻璃管被加熱達到的這些高溫可以足以蒸發玻璃的一或更多種揮發性成分。揮發性成分可以在內表面內蒸發且也可以在改造過程期間被輸送到玻璃管的內部容積中。在用於將玻璃管改造成藥瓶的藥瓶改造機中,需要穿孔站。在常規的藥瓶改造器中,穿孔站一般需要穿孔燃燒器以重新開啟工作玻璃管的封閉端(彎月面),彎月面是在先前的熱分離步驟中形成的。在使用常規的藥瓶改造機中所使用的典型穿孔燃燒器的情況下,非常高的玻璃溫度及外部壓力被產生以開啟玻璃彎月面。這些高溫從內部玻璃面將揮發成份釋放到管子的內部中。進一步地,在彎月面開啟時,含有一定濃度的揮發物的氣體被注射到玻璃管的內部容積中,該等揮發物添加到在彎月面開啟之前所釋放的揮發物。在整個改造過程期間,存在著各種交互作用,該等交互作用誘發壓力差且因此在玻璃管的內部容積內在向下或向上的方向上誘發氣流。例如,因為玻璃管在其基部處是最熱的,浮力誘發的效應(煙囪效應)傾向在玻璃管的內部容積內促進向上的氣流。燃燒器可以產生文土里效應(Venturi effect),文土里效應可以在玻璃管的內部容積中誘發向下、向上或中性的氣流。此外,排氣罩的位置、設計及操作可以大大地影響在玻璃管的內部容積內所誘發的氣流方向。進一步地,可以將冷卻氣體噴射器部署於改造過程,且該等冷卻氣體噴射器可以在玻璃管內誘發氣流或有時候可以完全清洗工作玻璃管的內部容積。
在蒸發的揮發性成分存在於玻璃管的內部容積內的時間期間,氣體的揮發性成分將凝結在玻璃管的內表面上,該等內表面一般是較冷的。這些玻璃的揮發性成分凝結到玻璃管的內表面上的作用改變了玻璃管的內表面的表面化學性質,這可以不利地影響由玻璃管製作的玻璃製品的SHR效能。SHR是玻璃表面的化學耐久性的量度且與玻璃成分在各種測試溶液中的溶解度相關。藥品包裝的低SHR需求的目的是維持玻璃成分在藥品合成物中的低溶解度。依據USP <600>,被分類為I型玻璃的玻璃具有高水解抗性,使得它們適合用於容納非口服及口服的合成物。揮發性成分在玻璃製品的內表面上由蒸發的揮發性成分的凝結所造成的沉積可以將玻璃製品的SHR增加到I型分類不可接受的位準。注意,在有硼矽酸合成物的情況下,類似的揮發/沉積物理作用也誘發了產生玻璃分層的條件,這是硼矽酸鹽改造零件內相當大的新興問題。
常規的藥品零件製造商面臨著符合政府機構制定的SHR效能需求及來自其他非政府監管機構的SHR建議的挑戰。已研發了各種策略來符合這些SHR效能需求及建議,該等策略包括:在速率及設置上施加限制以最小化揮發物的產生;實施排氣系統設計及設置以控制內部氣流方向;改變穿孔燃燒器設計及設置以最小化穿孔期間的揮發性蒸氣的注射;及/或將玻璃製品傳遞到下游的退火過程或其他的後改造處理以移除或再合併表面揮發性沉積物。然而,用來符合SHR法規的這些方法實質上限制了改造過程的過程窗口且可以例如將過程往不利於玻璃強度及防止缺陷的方向移動。詳細而言,這些常規的方法限制了可由給定的改造過程所達成的生產速率,造成了改造器的效率降低及玻璃製品的產品品質降低。
確認來自藥品玻璃的揮發性成分及它們的散出速率強烈地取決於玻璃合成物是重要的。進一步地,很清楚的是,來自玻璃的揮發性成分的擴散速率與溫度遵循指數關係(一般是阿瑞尼斯等式)。這意味著,來自玻璃的擴散速率強烈地取決於尖峰溫度。最高溫度的區域產生了最高的揮發速率。擴散速率與溫度的此關係是揮發物產生的過程來源的重大驅力。例如,硼及蘇打用相對快的速率從1B型的硼矽酸鹽玻璃揮發。鋁矽酸鹽玻璃主要揮發蘇打,然而揮發速率在同等的黏度下較1B型的玻璃低得多。硼矽酸鹽擴散曲線相對於較陡的鋁矽酸鹽擴散曲線是相對扁平的,這意味著,對於鋁矽酸鹽玻璃而言,過程中揮發性成分從玻璃釋放的點一般僅包括改造過程中的最高溫度區域(例如熱分離步驟及穿孔步驟)。因為硼矽酸鹽擴散曲線是較扁平的,硼矽酸鹽改造過程在整個硼矽酸鹽改造過程期間展現了較高的揮發性成分產生速率。
此應用專注於藥瓶改造的藥品過程。藥瓶改造器利用產生藥瓶底部的熱分離步驟。一個不合需要、但必要的隱含本質是,上玻璃管的工作端被玻璃的彎月面同時關閉。為了促進形成凸緣,彎月面被穿孔且末端被重新開啟。此穿孔過程的建模及測量顯示,可在短的持續時間(~0.1秒)內達到高達且超過1700 ℃的非常高的溫度。這些高溫在彎月面開啟之前從內表面產生了來自硼矽酸鹽玻璃的非常高的揮發性成分擴散速率。一旦彎月面開啟向內發生,額外的飽含揮發物的氣體就被注射到玻璃管的內部容積中。在工業中大家都知道,因為在穿孔燃燒器處進行的穿孔及注射所需的高溫,藥瓶改造(特別是對於較大的藥瓶而言)在產生揮發物方面是最敏感的(相對於藥筒及注射器改造過程而言)。基於此理由,藥瓶(特別是大型藥瓶(需要最熱的溫度))在硼矽酸鹽玻璃中對於SHR及分層作用而言是最有挑戰性的。應注意,在使用較大玻璃管的情況下,用來開啟彎月面的壓力小於用來在較小的玻璃管上開啟彎月面的壓力,使得在穿孔之前從玻璃管102的熱的內表面146所產生的揮發物的貢獻相較於用穿孔氣體注射來注射到玻璃管102的內部容積中的揮發物而言佔優勢。
應瞭解到,然而,可以將針對SHR的減輕而在藥瓶改造器上展示的這些策略應用於其他的改造過程,例如用於藥筒、注射器、安瓿等等的彼等改造過程。藥筒及注射器改造過程一般利用劃痕及斷裂截斷法(相對於熱分離),所以藥瓶分離及穿孔情況下的高溫及穿孔揮發物注射不是個考慮因素。然而,在彼等過程中,本領域中的技術人員應理解,可容易將此揭示內容中的清洗方法延伸為在最高揮發度(溫度)的區域之後或期間發生。
本揭示內容針對用於減少及/或防止將玻璃的揮發性成分沉積在玻璃管的內表面上的系統及方法。詳細而言,本文中所揭露的系統及方法在玻璃管的近端附近產生氣流。氣流可操作來移除玻璃管的內部中的大氣的至少一部分。例如,氣流可足以抵消煙囪效應,這可以減少或防止蒸發的揮發性成分向上(也即在圖式的座標軸的+Z方向上)行進通過玻璃管、及減少或防止揮發性成分凝結在玻璃管的內表面上。與玻璃管的近端相鄰的氣流減少玻璃管的內表面被在一或複數個改造操作期間從玻璃管所釋放的鹼污染。減少玻璃管的內表面上的玻璃的揮發性成分的沉積物可以改善由玻璃管製作的玻璃製品的SHR效能。
此外,在一些實施例中,系統及方法可以引入氣體脈衝或負壓脈衝,該氣體脈衝或負壓脈衝足以開啟在分離期間形成於玻璃管的近端上的彎月面,這可以允許從改造器消除穿孔燃燒器。消除穿孔燃燒器可以消除揮發改造器上的玻璃的成分的最大原因,且可以使得SHR改善。
用於由玻璃管生產製品的系統的實施例描繪於圖5中。在圖5中所描繪的實施例中,用於由玻璃管生產玻璃製品的系統包括改造器100,該改造器具有包括至少一個加熱站、至少一個形成站、及分離站的複數個處理站。改造器100可操作來將玻璃管102分度移動(index)通過該複數個處理站。系統也可包括氣流系統500,該氣流系統可操作來在玻璃管102的近端152附近產生氣流。在玻璃管102的近端152處產生氣流可操作來從玻璃管102的內部移除大氣的至少一部分及減少玻璃管102的內表面被從玻璃管102所釋放的鹼污染。此揭示內容中也包括了用於從具有內表面的玻璃管102產生製品的方法,該方法至少包括以下步驟:將玻璃管102引入到改造器100,該改造器具有包括至少一個加熱站及至少一個形成站的複數個處理站;在該至少一個加熱站處加熱玻璃管102的近端152,其中鹼在加熱期間從玻璃管102釋放;在該至少一個形成站中在玻璃管102的近端152處形成製品的至少一個特徵;在分離站處從玻璃管102的近端152分離製品;及在玻璃管102的近端152附近產生氣流。氣流可操作來移除玻璃管102的內部中的大氣的至少一部分。本文中所揭露的系統及方法可造成玻璃管102的內表面上的玻璃的揮發性成分的沉積物減少,這可以改善由該玻璃管製作的玻璃製品的SHR效能。將具體參照附圖在本文中描述圖5的實施例以及用於減少使用改造過程來生產的玻璃製品的SHR的系統及方法的各種其他實施例。
如本文中所使用的方向性用語(例如上、下、右、左、前、後、頂、底)是僅參照如所繪製的圖式及與該等圖式一起提供的座標軸而作出的,且不是要暗示絕對的定向。
除非另有明確表明,絕不要將本文中所闡述的任何方法解讀為需要其步驟用特定的順序執行,也不是要在使用任何裝置的情況下需要特定的定向。因此,若一個方法請求項實際上並未記載要由其步驟依循的順序,或任何裝置請求項實際上並未記載個別元件的順序或定向,或在請求項或說明書中未另有具體表明步驟要受限於特定的順序,或未記載裝置的元件的特定順序或定向,則絕不要在任何方面推斷順序或定向。這對於用於解譯的任何可能的非明示基礎都是如此,包括:針對步驟、操作流程、元件順序或元件定向的佈置的邏輯事項;推導自文法組織或標點符號的一般意義,及;說明書中所述的實施例的數量或類型。
如本文中所使用的,單數形式「一個(a)」、「一個(an)」及「該(the)」包括了複數的指涉對象,除非上下文另有清楚指示。因此,例如對於「一個」元件的指稱包括了具有二或更多個此類元件的態樣,除非上下文另有清楚指示。
如本文中所使用的,玻璃管的「近端」是玻璃管相對於固持器朝向改造器的處理站定向的末端,而玻璃管的「遠端」是玻璃管背離處理站定向的末端。
現參照圖1,示意性地描繪了用於由玻璃管102生產玻璃製品的改造器100。改造器100可用來將玻璃管102改造成複數個玻璃製品,例如但不限於藥瓶、注射器、藥筒、安瓿或其他玻璃製品。改造器100包括基部104、主轉塔108及玻璃管裝載轉塔110,該基部具有複數個處理站106,該主轉塔定位在基部104上方且可相對於基部104圍繞中心軸A 旋轉,該玻璃管裝載轉塔定位在主轉塔108上方以供向主轉塔108饋送玻璃管102。改造器100也可包括基部104上的複數個副處理站112及副轉塔114,該副轉塔可相對於基部104旋轉。
如圖1中所示意性描繪,改造器100的基部104是靜止的,且可以將處理站106耦接到基部104的上部105。該複數個處理站106彼此隔開且佈置在主迴路116中。在一或更多個實施例中,主迴路116可為圓形的,使得主轉塔108可藉由圍繞中心軸A 旋轉主轉塔來將玻璃管102分度移動通過該複數個處理站106。或者,在其他的實施例中,主迴路116可以是直線狀的。雖然在本文中是參照圓形形狀的處理站106佈局來描述,據瞭解,本文中所揭露的標的可同等適用於具有其他處理站106佈置的改造器。
要由玻璃管102製作的製品的類型及/或形狀可以影響耦接到基部104的處理站106的數量。主轉塔108的處理站106的數量可以從14到32個處理站106。雖然是在改造器100在主迴路116中具有十六個處理站106的背景脈絡下描述改造器100及改造過程,但據瞭解,改造器100可在主迴路116中具有相較於十六個處理站106更多或更少的處理站。處理站106可包括(藉由示例的方式包括且不限於)一或更多個加熱、形成、拋光、冷卻、分離、穿孔、測量、饋送或卸除站或用於由玻璃管102生產玻璃製品的其他處理站。要由玻璃管102製造的製品的類型及/或形狀也可以影響改造器100的處理站106的類型及/或處理站106的順序。
可以將主轉塔108定位在基部104上方,且可以可旋轉地耦接到基部104,使得主轉塔108可以相對於基部104圍繞中心軸A 而旋轉。驅動馬達(未示出)可用來相對於基部104旋轉主轉塔108。主轉塔108包括複數個固持器130,該複數個固持器被配置為可移除地將各個玻璃管102固定到主轉塔108。固持器130可為夾鉗、卡盤、或其他固持設備、或固持設備的組合。固持器130可以定向每個玻璃管102,使得玻璃管102與主轉塔108的中心軸A 大致平行且與基部104的上部105大致垂直。雖然在此說明書中是在垂直定向的改造器100的背景脈絡下描述改造器100,但應瞭解到,可以水平定向或用一定角度定向改造器100。固持器130中的每一者從主轉塔108的底部部分109在朝向基部104的方向上(也即在相對於圖1中的座標軸的-Z方向上)延伸,且每個固持器130被定向為在主轉塔108圍繞中心軸A 而瞄準移動時將玻璃管102定位在基部104的主迴路116的連續的處理站106中的各者中或附近。玻璃管102的垂直定向允許每個玻璃管102的向下凸出部分逐步循環通過主迴路116的處理站106。在一些實施例中,改造器100可以可操作來將該複數個固持器130中的每一者逐步分度移動通過該複數個處理站106。或者,在其他的實施例中,改造器100可以可操作來將該複數個固持器130連續平移通過改造過程。各個固持器130可圍繞固持器軸D 相對於主轉塔108個別旋轉,該固持器軸可與主轉塔108的中心軸A 大致平行。可以將固持器130中的每一者操作耦接到馬達(未示出)、連續的驅動帶或用於相對於主轉塔108旋轉固持器130中的每一者的其他驅動機構。旋轉固持器130允許相對於靜止的燃燒器、形成工具、冷卻噴嘴或處理站106的其他特徵旋轉玻璃管102。
參照圖1及2,改造器100可以具有複數個副處理站112,該複數個副處理站也被隔開且佈置在副迴路118(圖2)及副轉塔114(圖1)中以供將製品103(圖1)(其已與玻璃管102分離)分度移動通過該複數個副處理站112。副轉塔114可以相對於基部104圍繞第二軸B 而旋轉。第二軸B 可以與主轉塔108的中心軸A 大致平行。副轉塔114也包括複數個固持器130以固持玻璃製品103及連續地將玻璃製品103定位為與副處理站112中的每一者接合。副轉塔114可以從主轉塔108的分離站206(圖2)接收製品103、通過旋轉副轉塔114將製品103分度移動通過該複數個副處理站112及從改造器100卸除完成的製品。
可以將玻璃管裝載轉塔110定位在主轉塔108上方。在實施例中,玻璃管裝載轉塔110可以相對於主轉塔108的中心軸A 偏移。玻璃管裝載轉塔110可以圍繞軸C 而旋轉,該軸可以與主轉塔108的中心軸A 大致平行。可以將玻璃管裝載轉塔110獨立支撐在相對於主轉塔108靜止的位置中,且玻璃管裝載轉塔110的旋轉可以獨立於主轉塔108的旋轉。參照圖1及2,在一些實施例中,玻璃管裝載轉塔110可以包括複數個裝載通道132,該複數個裝載通道被佈置在圓形迴路134中且被配置為固持玻璃管102。可以將玻璃管裝載轉塔110定位為將裝載通道132中的一者定向成與改造器100的主迴路116的處理站106及主轉塔108上的相對應固持器130垂直對準(也即在與主轉塔108的中心軸A 平行及/或與圖1的Z 軸平行的方向上對準),該等固持器分度移動通過主迴路116的處理站106。在一或更多個實施例中,與玻璃管裝載轉塔110對準的處理站106可以是管裝載站214(圖2)。在改造器100已將在特定固持器位置136處的玻璃管102的所有部分或至少一部分改造成一或更多個製品時,在固持器位置136分度移動為與主迴路116的管裝載站214對準時,玻璃管裝載轉塔110可通過主轉塔108的頂部向固持器位置136處的固持器130遞送新的長度的玻璃管102。在替代性的實施例中,改造器100可以包括臂(未示出),該臂可以在主轉塔108與玻璃管裝載轉塔110之間電動機械地移動。在改造器100已改造了特定固持器位置136處的玻璃管102的所有部分或一部分時,臂可以從玻璃管裝載轉塔110或其他的玻璃管分段設備(staging device)抓取新的長度的玻璃管102且將新的長度的玻璃管102遞送到特定固持器位置136處的主轉塔108。用於向主轉塔108遞送新的長度的玻璃管102的其他方法及裝置是被考慮的。
參照圖2,如先前所述,改造器100的該複數個處理站106可包括一或更多個加熱站202、形成站204、分離站206、冷卻站210、穿孔站212、管裝載站214、卸除站216、測量站218、管長度投遞站220或其他站及/或這些站的組合。圖2示意性地描繪改造器100的處理站106的佈置,該改造器具有有著十六個處理站106的主迴路116及有著八個副處理站112的副迴路118。如所述,主迴路116的處理站106均勻地隔開且均勻地圍繞圓形迴路而分佈,而副迴路118的副處理站112也均勻地隔開且均勻地圍繞圓形迴路而分佈。圖2也示意性地描繪具有複數個裝載通道132的玻璃管裝載轉塔110。在圖2中,為了說明的目的,玻璃管裝載轉塔110被圖示為處於與主迴路116隔開的位置中。雖然玻璃管裝載轉塔110被描繪為具有二十四個裝載通道132,但據瞭解,玻璃管裝載轉塔可具有較二十四個裝載通道132更多或更少的裝載通道。
圖2中示意性地描繪的改造器的主迴路116可包括一或更多個加熱站202、分離站206、穿孔站212、一或更多個形成站204、一或更多個冷卻站210、測量站218、管長度投遞站220及管裝載站214。雖然圖2將主迴路116描繪為具有圓形的處理站106佈置,如先前所論述,主迴路116可以具有用其他形狀的佈置(例如直線、多邊形或其他的佈置)來定位的處理站106。相對於主轉塔108的分度移動的方向222,可將加熱站202定位在分離站206以及形成站204中的每一者之前以將玻璃管102的目標區域預熱到目標溫度,在該目標溫度下,玻璃管102的目標區域變得黏滯及可變形且可以有效地被塑形或拉伸及分離。在分離站206處,可以在形成玻璃製品103(圖1)的底部時從玻璃管102(圖1)同時分離所形成的該玻璃製品。分離站206也可以是處理站106,在該處理站處,部分形成的玻璃製品103一旦被分離就被傳輸到副轉塔114(圖1)以分度移動通過副處理站112的副迴路118。可以將穿孔站212在主轉塔108的分度移動方向222上定位在分離站206下游的主迴路116上。在穿孔站212處,玻璃管102的先前形成於分離站206中的彎月面350被穿孔,藉此重新開啟玻璃管102的近端150。
可以將主轉塔108的形成站204在分度移動的方向222上定位在穿孔站212下游。在形成站204處,玻璃管102被迭代地塑形成所需的完成玻璃製品形狀。如上所述,可以將一或更多個加熱站202定位在形成站204中的各者之前以將玻璃管102的目標區域預熱到可以形成玻璃管102的溫度。主轉塔108的形成站204將玻璃管102的近端150(圖3A)塑形以形成玻璃製品103的一端,且副轉塔114的形成站204在玻璃製品103已從玻璃管102分離之後將玻璃製品103的另一端塑形。在一或更多個實施例中,可以使用改造器100來由玻璃管102生產藥瓶,且改造器100的形成站204可以包括一或更多個肩部形成站、一或更多個凸緣形成站及一或更多個凸緣精加工站,其中一或更多個加熱站202被定位在形成站204中的每一者之前及之間。主迴路116可以更包括測量站218,在該測量站處,可以使用尺度測定系統(未示出)來測量玻璃管102的一或更多種尺度(舉例而言,例如直徑及厚度)及由形成站204所形成的特徵的一或更多種尺度。特徵尺度可以包括凸緣厚度、凸緣長度、頸部長度、頸部厚度、整體製品長度、其他特徵尺度、或上述項目的組合。可以將測量站218定位為緊接在最後的形成站204之後,使得在玻璃管102仍然處在高溫下的同時測量尺度。或者,可以將測量站218定位在一或更多個冷卻站210之後以在較低的溫度下測量玻璃管102及/或玻璃製品的尺度。
仍參照圖2,可以將一或更多個冷卻站210在主轉塔108的分度移動的方向222上定位在形成站204之後。可以將管長度投遞站220定位在形成站204之後在形成站204與分離站206之間,以投遞部分形成的玻璃管102,藉此定位玻璃管102以供在分離站206處從玻璃管102分離玻璃製品103。主迴路116也可以包括管裝載站214以供將從玻璃管裝載轉塔110進料的新的長度的玻璃管102裝載到主轉塔108(圖1)。在一或更多個實施例中,可以將管裝載站214合併到冷卻站210中。可以將管裝載站214定位在最後的形成站204與分離站206之間。
主轉塔108的形成站204在玻璃製品103的第一端處形成特徵。例如,形成站204可以在玻璃製品103的頂部(第一端)形成肩部142及凸緣144,該玻璃製品是藥瓶或藥筒。一旦玻璃製品103在分離站206處與玻璃管102分離,玻璃製品103就被傳輸到副轉塔114的副處理站112。副處理站112可以包括一或更多個形成站204以供形成玻璃製品103的第二端,該第二端與玻璃製品103的第一端相反。例如,副處理站112的形成站204可以在玻璃製品103的底部(第二端)處形成一或更多個特徵。
副迴路的副處理站可以包括一或更多個加熱站202、形成站204、拋光站208、冷卻站210、卸除站216、或其他站、或副處理站112的組合。雖然圖2將副迴路描繪為具有圓形的副處理站112佈置,如先前所論述,副迴路可以具有用其他形狀的佈置(例如直線、多邊形或其他的佈置)來定位的副處理站112。在一或更多個實施例中,可以使用副迴路118的副處理站112來在玻璃製品103的與由主轉塔108所形成的末端相反的末端處形成玻璃製品103(舉例而言,例如藥瓶、安瓿、藥筒或注射器)的一或更多個特徵。例如,在一些實施例中,玻璃製品103是藥瓶,而副迴路118的形成站204可以形成藥瓶的底部。其他的特徵也是被考慮的,例如安瓿、藥筒、注射器等等的彼等特徵特性。副迴路118可以包括一或更多個拋光站208以精加工玻璃製品的表面。副迴路118可以更包括複數個冷卻站210及卸除站216,在該卸除站處,可以從改造器100卸除完成的玻璃製品103。
主迴路116的處理站106及副迴路118的副處理站112的先前說明可以表示用於由玻璃管102生產藥瓶的一般改造器100。然而,據瞭解,可以利用更多或更少的處理站106及副處理站112來製造具有不同形狀的藥瓶或其他玻璃製品(例如藥筒、注射器、安瓿或其他玻璃製品)。此外,據瞭解,可以使用許多不同順序及/或配置中的任一者來佈置處理站106及副處理站112以生產不同形狀的玻璃製品。
現參照圖3A,示意性地描繪了改造器100的加熱站202。加熱站202中的每一者可以包括一或更多個加熱構件301。如圖3A中所繪示,在實施例中,加熱構件301可以包括一或更多個燃燒器302,該一或更多個燃燒器用來在形成站204(圖2)處執行的形成操作或在分離站206(圖2)處執行的分離操作之前加熱玻璃管102的目標區域。雖然圖3A描繪單個燃燒器302,但據瞭解,可以在單個加熱站202中採用多於一個的燃燒器302。可以將每個燃燒器302流體耦接到燃料供應器304、氧氣供應器306及(可選地)空氣供應器308。用於燃燒器的燃料的示例可以包括(但不限於)氫氣、碳氫化合物燃料氣體(舉例而言,例如甲烷、丙烷及丁烷)、其他燃料、或這些項目的組合。每個燃燒器302可以包括燃料控制閥310以控制送到燃燒器302的燃料氣的流速。每個燃燒器302也可以包括氧氣控制閥312以控制送到燃燒器302的氧氣的質量流速。每個燃燒器302可以更包括空氣控制閥314以供可選地控制送到燃燒器302的空氣的流速。燃燒器302在存在氧氣及/或空氣的情況下燃燒燃料氣以產生至少加熱玻璃管102的目標區域的火焰。雖然改造器100的加熱站202在本文中被描述為使用燃燒器來加熱玻璃管102,但據瞭解,可以使用燃燒器以外的其他加熱構件或方法來加熱玻璃管102。
現參照圖3B及3C,示意性地描繪了改造器100的形成站204的示例。每個形成站204可以包括一或更多個形成工具324。形成工具324可以相對於基部104(圖1)圍繞工具加工軸E 旋轉,該工具加工軸與主轉塔108(圖1)的中心軸A (圖1)大致平行。在被分度移動到形成站204中時,玻璃管102(其已在先前的加熱站202中被加熱)被固持器130旋轉。形成工具324與玻璃管102的外表面140接合。形成工具324與加熱過的玻璃管102的外表面140接觸將玻璃管102形成成所需的形狀。在接觸時間期滿之後,形成工具致動器326撤除形成工具324與玻璃管102接合的行為。
圖3B示意性地繪示用於形成玻璃藥瓶的肩部142的形成站204的實施例,該玻璃藥瓶是由玻璃管102所形成的。圖3C示意性地描繪用於形成玻璃藥瓶的凸緣144的形成站204'的示例性實施例,該玻璃藥瓶是由玻璃管102所形成的。用於形成凸緣144的形成站204'包括三個形成工具324a、324b及324c。形成工具324a及324b中的兩者接觸玻璃管102的外表面140以形成凸緣144的外輪廓。第三形成工具324c接觸玻璃管102的凸緣144的徑向向內方向上的內表面,以在凸緣144處形成玻璃管102的內徑。第三形成工具324c也接觸玻璃管102的軸端以形成凸緣144的軸面。在實施例中,第三形成工具324c可以是靜止的,而玻璃管102藉由固持器130圍繞第三形成工具324c而旋轉。在實施例中,可以將潤滑劑(舉例而言,例如油)的薄層設置在玻璃管102與第三形成工具324c之間以分離玻璃管102以免與第三形成工具324c接觸。
圖3D示意性地描繪具有一或更多個冷卻噴嘴340的冷卻站210,該一或更多個冷卻噴嘴被定位為朝向玻璃管102引導冷卻流體342(舉例而言,例如冷空氣或惰性氣體)。可以將冷卻噴嘴340中的一或更多者定位為向玻璃管102的特定區域引導冷卻流體342。可以將一或更多個冷卻流體控制閥344流體耦接到冷卻噴嘴340,以控制送到冷卻噴嘴340的冷卻流體342的質量流速,這允許控制玻璃管102的冷卻速率以及玻璃管102的溫度及玻璃管102中的溫度梯度。
現參照圖3E,示意性地描繪了改造器100的分離站206。圖3E中所描繪的分離站206是熱分離站,且在主轉塔108的分度移動方向222上被定位在一或更多個加熱站202之後。定位在分離站206之前的加熱站202加熱玻璃管102以使得玻璃是黏滯地可變形的。分離站206可以包括分離燃燒器348。在玻璃管102(其已被先前的加熱站202變得是黏滯地可變形的)藉由固持器130圍繞固持器軸D 而旋轉的同時,分離燃燒器348可與玻璃管102的外表面140接合以將玻璃管102切割成目標長度,藉此從玻璃管102分離製品103(圖1)。一旦從玻璃管102分離,就可以將製品103傳輸到副轉塔114(圖1)或從改造器100卸除。雖然在圖3E中被示作熱分離站,但分離站206也可以是非熱分離站,例如使用劃痕及斷裂技術的分離站,例如可以用於注射器及藥筒。
現參照圖3F,示意性地描繪了改造器100的典型的穿孔站212。穿孔站212在主轉塔108的分度移動方向222上被定位在分離站206之後。如先前所述,在分離站206中從玻璃管102熱分離製品103的操作可以造成玻璃的彎月面350跨玻璃管102的近端150而形成。穿孔站212可以包括穿孔燃燒器352。可以將穿孔燃燒器352定位在玻璃管102的近端150下方,且可以將該穿孔燃燒器朝向玻璃管102的近端150定向。可以將穿孔燃燒器352流體耦接到燃料氣體供應器304、氧氣供應器306、空氣供應器308中的一或更多者、或這些項目的組合。先前關於圖3A的燃燒器302論述了燃料氣體供應器304、氧氣供應器306及空氣供應器308。在主轉塔108將玻璃管102分度移動到穿孔站212中時,來自穿孔燃燒器352的火焰加熱玻璃的彎月面350且熔化彎月面350以將玻璃的彎月面350穿孔及重新開啟玻璃管102的近端150。來自穿孔燃燒器352的熱在玻璃管102的內部容積中產生煙囪效應。此外,流出穿孔燃燒器352的氣體也可以使得氣體及蒸氣在玻璃管102的內部容積中向上對流。
圖3A-3F包括可以用在改造器100中的處理站106的若干不同示例的示意說明。然而,應瞭解到,可以利用具有不同結構、結構組合或功能的其他處理站106來達成將玻璃管102改造成一或更多個玻璃製品的所需操作。
再次參照圖2,操作時,主轉塔108將固定在固持器130中的玻璃管102分度移動到處理站106中。在處理站106中的每一者處在玻璃管102上執行了特定的操作(例如加熱、形成、穿孔、分離、冷卻、投遞、饋送等等)。如本文中所使用的,改造器100的「停留時間」指的是玻璃管102在被主轉塔108分度移動到下個後續的處理站106之前花費在特定處理站106中的時間。可以將改造器100調諧為使得所有處理站106都在停留時間內完成它們的操作。在停留時間結束時,主轉塔108將玻璃管102分度移動到下個處理站106。如本文中所使用的,「分度移動時間」指的是讓主轉塔108將玻璃管102從一個處理站106分度移動到下個處理站106花費的時間,且是以時間單位來測量。如此揭示內容中所使用的,每站每零件的總時間是停留時間及分度移動時間的總和。
用於將玻璃管102改造成玻璃藥瓶的改造器100的示例包括由AMBEG的J. Dichter GmbH博士所製造的具有自動管饋送器的藥瓶形成機模型RP16,其包括主迴路116中的十六個處理站106以及八個副處理站112。其他示例包括由AMBEG的J. Dichter GmbH博士所製造的藥瓶形成機模型RP32,其具有主迴路116中的三十二個處理站106以及在每個副迴路118中具有八個副處理站112的兩個副迴路118,及由Euromatic S.R.L.所製造的Zeta 098藥瓶形成機,其具有36個處理站。另一示例可包括由Euromatic S.R.L.所製造的Zeta 103藥筒形成機,其是用於將玻璃管改造成藥筒的改造器。藥筒改造器具有與先前所述的藥瓶改造器100類似的特性,但被用來生產具有藥筒而不是藥瓶的形態因子的玻璃製品。
雖然是在用於由玻璃管102生產玻璃藥瓶的改造器100的背景脈絡下描述,但應瞭解到,可藉由改變形成工具324及/或主迴路116中的處理站106或一或更多個副迴路118中的副處理站112的順序或配置,來將改造器100配置為生產一或更多種其他製品,例如藥筒、注射器、安瓿或其他玻璃製品。
在改造過程期間,可以將玻璃管102加熱到可以等於或大於1500 ℃的溫度。將玻璃管102加熱到1500 ℃或更高的溫度可以使得玻璃管102的玻璃合成物的一或更多種揮發性成分蒸發及擴散到大氣中或到玻璃管102的內部容積中。對於一些鋁矽酸鹽玻璃合成物而言,在改造過程期間蒸發的揮發性成分可以包括鈉。對於硼矽酸鹽玻璃合成物而言,除了鈉以外,揮發性成分也可以包括硼。其他的揮發性成分也可以在改造期間從玻璃合成物蒸發。
由於由玻璃管102中上升的加熱氣體所造成的「煙囪效應」,可以將這些揮發性成分向上輸送通過玻璃管102。加熱玻璃管102內部的氣體降低了氣體的密度,這使得加熱氣體通過浮力而上升通過玻璃管102的內部容積。例如,參照圖3F,在穿孔站212處,可以使用穿孔燃燒器352來加熱及開啟在分離站206中形成在玻璃管102的近端150上方的彎月面350。一般可以將穿孔燃燒器352垂直向上(亦即在圖3F中的座標軸的+Z方向上)定向,使得火焰大致垂直向上地從穿孔燃燒器352延伸以衝擊玻璃管102的彎月面350。穿孔燃燒器352的垂直定向可以藉由將熱的燃燒氣體向上引導通過玻璃管102而增加了穿孔站212處的煙囪效應。因此,在穿孔站212中,由於由穿孔燃燒器352所造成的將熱的燃燒氣體向上對流通過玻璃管102的作用,可以進一步增加煙囪效應。對於其他的處理站106(例如分離站206、加熱站202中的一者、及/或形成站204中的一者)而言,煙囪效應可以主要是由於玻璃管102內部的加熱氣體的密度降低所造成的。相較於其他的處理站106而言,由被穿孔燃燒器352造成的對流所引起的穿孔站212中的增加的煙囪效應可以使得蒸發的揮發性成分在凝結在玻璃管102的內表面146上之前向上通過玻璃管102行進得更遠。
在加熱氣體由於煙囪效應向上行進通過玻璃管102時,氣體中的蒸發的揮發性成分冷卻且可以凝在玻璃管102的內表面146(圖4)上。在揮發性成分凝結在玻璃管102的內表面146上時,揮發性成分可以起反應而在玻璃管102的內表面146上形成沉積物。例如,對於包括鈉的玻璃合成物而言,凝結在玻璃管102的內表面146上的鈉蒸氣可以在內表面146處起反應而形成沉積到玻璃管102的內表面146上的一或複數種鈉化合物。來自揮發性成分在玻璃管102的內表面146上的凝結的這些沉積物可以在玻璃管102被多次分度移動通過改造器100的處理站106時持續累積。如先前所論述,這些沉積物累積在玻璃管102的內表面146上可以增加由玻璃管102所生產的玻璃製品103的SHR。
本文中所揭露的系統及方法可以藉由產生從玻璃管102的遠端152到近端150(亦即圖5的座標軸的-Z方向)通過玻璃管102的氣流,來減少或消除沉積物在玻璃管102的內表面146上的形成。產生朝向玻璃管102的近端150通過玻璃管102的氣流可以抵消由加熱玻璃管102內部的氣體所造成的煙囪效應,且可以減少或防止蒸發的揮發性成分向上行進通過玻璃管102及凝結在玻璃管102的內表面146上。附加性或替代性地,在其他的實施例中,本文中所揭露的系統及方法可以藉由使用氣流來穿孔/開啟彎月面350及消除穿孔站212處的穿孔燃燒器352,來減少或消除玻璃管102的內表面146上的沉積物的形成。
參照圖5-7,改造器100可以包括氣流系統500,該氣流系統被配置為在離散的持續時間內將氣流遞送到玻璃管102的遠端152中,藉此產生從遠端152向近端150通過玻璃管102的氣流。由氣流系統500所產生的通過玻璃管102的氣流可以抵消玻璃管102中的煙囪效應。替代性或附加性地,在一些實施例中,氣流系統500可以產生通過玻璃管102的氣流,該氣流足以使形成於玻璃管102的近端150處的彎月面350穿孔,然後在分離站206處從玻璃管102分離玻璃製品103。氣流系統500可以包括氣體源504及至少一個氣體遞送組件502,該至少一個氣體遞送組件被耦接到至少一個處理站106或耦接到主轉塔108的該複數個固持器130中的每一者。來自氣體源504的氣體可以包括壓縮空氣、惰性氣體、其他氣體、或氣體的組合。在一些實施例中,氣體源的氣體可以是惰性氣體(舉例而言,例如氬),這可以進一步減少在玻璃管102的內表面146上形成沉積物的機率。
參照圖5,在一些實施例中,氣體遞送組件502可以包括噴嘴506,該噴嘴被定位為從氣體源504將氣體遞送到可以固定在固持器130中的玻璃管102的遠端152中。氣體遞送組件502也可以包括流體耦接到噴嘴506的閥門508。可以將閥門508流體耦接到氣體源504,使得來自氣體源504的氣體可以在閥門508處於開啟位置時流過閥門508到噴嘴506。可以藉由柔性導管512將閥門508流體耦接到氣體源504,這可以允許氣體遞送組件502的位置相對於氣體源504而移動。氣體遞送組件502可以包括閥門致動器510,該閥門致動器被操作耦接到閥門508以開啟及關閉閥門508以控制流到噴嘴506的氣流。閥門致動器510可以是氣動致動器、電力致動器、液壓致動器、電磁致動器、或其他類型的致動器。在一些實施例中,閥門致動器510可以是螺線管。
噴嘴506可以是任何合適類型的噴嘴。在一些實施例中,噴嘴506可以小到足以契合在玻璃管102的遠端152內部。在一些實施例中,可以將噴嘴506從玻璃管102的遠端152解耦。
氣體遞送組件502可以包括定位器520,該定位器被耦接到噴嘴506且可移動以相對於玻璃管102的遠端152定位噴嘴506。如先前所論述,改造器100的每次循環包括從玻璃管102的長度移除玻璃製品103,藉此減少玻璃管102的長度。玻璃管102的長度隨著玻璃管102的每次循環通過改造器100的處理站106而減少。隨著玻璃管102的長度減少,玻璃管102的遠端152的位置改變(亦即依據圖5中的座標軸在-Z方向上移動)。
參照圖5,為了考慮玻璃管102的減少的長度的遠端152的改變的垂直位置,定位系統520可以可操作來相對於玻璃管102的遠端152在垂直方向(亦即圖5的座標軸的+/-Z方向)上平移噴嘴506。在一些實施例中,定位系統520可以可操作來將噴嘴506定位在玻璃管102的遠端152附近,直到玻璃管102在固持器130的位準下方被消耗為止。一旦玻璃管102在固持器130的位準下方被消耗,在固持器130中可以發生來自噴嘴506的氣體洩漏,使得較少的來自噴嘴506的氣流進入玻璃管102的遠端152。在一些實施例中,定位系統520可以包括軌道522及可沿著軌道522移動的托座524。在一些實施例中,可以將軌道522耦接到改造器100的基部104在特定的處理站106(舉例而言,例如穿孔站212或分離站206)處,使得軌道522是靜止的且不與主轉塔108一起旋轉或用其他方式與玻璃管102一起從處理站106移動到處理站106。或者,在其他的實施例中,可以將軌道522耦接到主轉塔108以供與主轉塔108一起旋轉通過該複數個處理站106。可以將軌道522定向為大致與玻璃管102平行。例如,在一些實施例中,可以大致垂直地(亦即在圖5的座標軸的+/-Z方向上)定向軌道522。
定位系統520可以包括伺服馬達528,該伺服馬達被耦接到托座524且可移動地與軌道522接合以允許托座524藉由伺服馬達528沿著軌道522移動。雖然被描繪及描述為包括軌道及可藉由伺服馬達528沿著軌道移動的托座,據瞭解,可以使用其他類型的定位系統來相對於玻璃管102在垂直方向(亦即圖5中的座標軸的+/-Z方向)上平移噴嘴506。
仍參照圖5,可以將噴嘴506耦接到托座524。在一些實施例中,可以將噴嘴506非剛性地耦接(例如藉由彈簧加壓耦接)到托座524。若在將玻璃管102分度移動進或移動出處理站106的同時使噴嘴506與玻璃管102接觸,則將噴嘴506非剛性耦接到托座524可以防止玻璃管102斷裂。此外,在一些實施例中,也可以將閥門508及/或閥門致動器510耦接到托座524。托座524可以將噴嘴506垂直定位在玻璃管102的遠端152上方,使得噴嘴506向下(亦即圖5中的座標軸的-Z方向)將氣體直接遞送到玻璃管102的遠端152中。托座524沿著軌道522的平移可以在圖5的座標軸的+/-Z方向上移動噴嘴506,以相對於玻璃管102的遠端152定位噴嘴506。
定位系統520可以包括感測器526,該感測器被定位為偵測玻璃管102的遠端152的垂直位置。在一些實施例中,可以將感測器526耦接到托座524。或者,可以將感測器526機械耦接到定位器528、閥門致動器510、閥門508、噴嘴506、或氣體遞送組件502的其他元件。可以將感測器526朝向玻璃管102定向,且該感測器可以決定噴嘴506何時相對於玻璃管102的遠端152被正決定位。感測器的示例可以包括但不限於近接感測器(光電感測器)、光罩、其他感測器、或感測器組合。可以將感測器526通訊耦接到定位器528,該定位器可以可操作來響應於來自感測器526的訊號而相對於玻璃管102的遠端152定位噴嘴506。
定位系統520可以相對於玻璃管102的遠端152定位噴嘴506達距離G1 。從噴嘴506到玻璃管102的遠端152的距離G1 可以是儘可能小的,以允許噴嘴506在最低限度地損失氣體到玻璃管102外部的情況下將氣體遞送到玻璃管102中。減少從噴嘴506到玻璃管102的遠端152的距離G1 可以減少從玻璃管102的內部容積除清蒸發的揮發性成分所需的氣體體積流率及/或使玻璃管102的彎月面350穿孔所需的氣體體積流率。相反地,增加從噴嘴506到玻璃管102的遠端152的距離G1 可以增加從玻璃管102的內部容積除清蒸發的成分所需的氣體體積流率及/或使玻璃管102的彎月面350穿孔所需的氣體體積流率。在一些實施例中,從噴嘴506到玻璃管102的遠端152的距離G1 可以從1毫米(mm)到15 mm或更多。在一些實施例中,可以將氣體遞送組件502耦接到改造器100的基部104或耦接到靜止結構,使得氣體遞送組件502被定位在特定的處理站106處。例如,可以將氣體遞送組件502定位在穿孔站212、分離站206、加熱站202中的一者、及/或形成站204中的一者處。在一些實施例中,氣流系統500可以包括複數個氣體遞送組件502,每個氣體遞送組件被定位在不同的處理站106處。例如,氣流系統500可以包括定位在穿孔站212處的氣體遞送組件502及定位在分離站206處的另一氣體遞送組件。可以將額外的氣體遞送組件502定位在一或更多個加熱站202及/或形成站204處。
圖5繪示定位在改造器100的穿孔站212處的氣體遞送組件502。操作時,改造器100可以將玻璃管102分度移動到具有氣體遞送組件502的穿孔站212(例如圖5的穿孔站212)中。一旦玻璃管102在穿孔站212中處於適當的位置,定位系統520就可以沿著軌道522移動托座524以將噴嘴506定位在玻璃管102的遠端152附近。改造器100可以操作穿孔燃燒器352以使在先前的分離站206中形成在玻璃管102的近端150上方的彎月面350穿孔。緊接在彎月面350的穿孔之後,可以操作閥門致動器510以開啟閥門508,這可以允許來自氣體源504的氣體流過閥門508、通過噴嘴506、及進入玻璃管102的遠端152。進入玻璃管102的遠端152的氣流可以使得氣體向下(亦即在圖5的座標軸的-Z方向上)流動通過玻璃管102,以抵消煙囪效應、及防止蒸發的揮發性成分向上(亦即圖5的座標軸的+Z方向)行進通過玻璃管102及沉積在玻璃管102的內表面146上。在設定的持續時間之後,閥門致動器510可以操作以關閉閥門508,這可以減少及/或停止氣流進入玻璃管102。可以使用閥門致動器510與閥門508的組合來控制通過噴嘴506的氣體的體積流速。
從噴嘴506進入玻璃管102的氣體的體積流速可以足以抵消煙囪效應及產生淨的向下(亦即圖5的座標軸的-Z方向)氣流通過玻璃管102。來自噴嘴506的氣體的流速及/或壓力可以取決於玻璃管102的尺寸,例如玻璃管的內徑ID (圖4)。氣體的體積流速及/或壓力也可以取決於改造器100的其他過程條件,例如過程速率、改造器設置、或玻璃類型。
閥門致動器510可以在離散的持續時間內將閥門508維持在開啟位置以產生氣體脈衝通過玻璃管102。在一些實施例中,氣體脈衝的脈衝持續時間可以小於主轉塔108循環通過所有處理站106一次所需的時間。或者,在其他的實施例中,脈衝持續時間可以小於改造器100的停留時間。在又其他的實施例中,脈衝持續時間可以小於改造器100的分度移動時間。脈衝持續時間可以被玻璃管102的內徑ID 、過程速率、改造器設置、及玻璃類型影響。
雖然是在穿孔站212的背景脈絡下描述,但據瞭解,在氣體遞送組件502被耦接到其他的處理站106(例如分離站206、加熱站202中的一者、或形成站204中的一者)時,氣體遞送組件502可以用類似的方式操作來除清玻璃管102的內部容積。或者,可以將氣體遞送組件502配置為在穿孔站212或分離站206處使玻璃管102的彎月面350穿孔。例如,在氣體遞送組件502被定位在穿孔站212處時,可以將氣體遞送組件502配置為足以使彎月面350穿孔的遞送氣流,這可以允許從穿孔站212移除穿孔燃燒器352。在一些實施例中,可以將氣體遞送組件502定位在分離站206處,且可以將該氣體遞送組件配置為緊接在從玻璃管102分離玻璃製品103之後遞送足以使彎月面350穿孔的氣體脈衝。在這些實施例中,緊接在從玻璃管102分離製品103之後,氣體遞送組件502的閥門致動器510可以操作來開啟閥門508,以在玻璃管102在分離站206中的停留時間結束之前使彎月面350穿孔。藉由用氣體遞送組件502在分離站206中使彎月面350穿孔,可以從改造器100消除穿孔站212或將該穿孔站重新配置成不同類型的處理站,例如加熱站202、形成站204、冷卻站210、測量站218、或其他的處理站106。消除穿孔燃燒器352可以使得由玻璃管102所生產的玻璃製品103的SHR效能實質改善。在一些實施例中,總而言之,消除穿孔站212可以藉由減少處理站106的數量來改善改造器100的效率,藉此允許更快速的改造及增加產量。
在採用氣體遞送組件502來使玻璃管102的彎月面350穿孔時,氣體的體積流速可以足以使玻璃管102的彎月面350穿孔。然而,若通過玻璃管102的氣體的體積流速變得太大,則氣流可以造成彎月面350的破壞性穿孔,這可以產生從玻璃管102的近端150噴射的淬火玻璃粒子。
在一些實施例中,氣流系統500可以包括複數個氣體遞送組件502,其中氣體遞送組件502中的每一者被耦接到固持器130,使得氣體遞送組件502與玻璃管102一起分度移動通過所有處理站106。在這些替代性的實施例中,柔性導管512可以將氣體遞送組件中的每一者耦接到氣體歧管560(參照圖8)。可以將氣體歧管560耦接到氣體源504。在一些實施例中,可以通過旋轉管套接564(圖8)將歧管560耦接到氣體源504,這可以允許氣體歧管560與主轉塔108及耦接到該主轉塔的該複數個氣體遞送組件502一起旋轉。在一些實施例中,可以將氣體遞送組件502耦接到主轉塔108在與固持器130中的每一者對應的位置處。
參照圖6A、6B、及6C,示意性地描繪了氣流系統500的氣體遞送組件502a的替代性實施例。氣體遞送組件502a可以包括圓柱形架座530,且可以將噴嘴506耦接到圓柱形架座530。圓柱形架座530可以可移除地可直接耦接到玻璃管102的遠端152。例如,如圖6A及6B中所示,圓柱形架座530可以包括夾鉗532,該夾鉗被定位為將圓柱形架座530固定到玻璃管102的外表面140且圍繞該外表面而固定。或者,如圖6C中所示,圓柱形架座530可以具有固定螺釘538以將圓柱形架座530固定到玻璃管102的遠端152。本領域中可用於將圓柱形架座530可移除地耦接到玻璃管102的外表面140的其他的方法及結構也被考慮。圓柱形架座530可以將噴嘴506定位在玻璃管102的遠端152附近。例如,在一些實施例中,圓柱形架座530可以將噴嘴506定位為使得噴嘴506與玻璃管102的遠端152隔開達先前關於圖5所描述的距離G1 。如圖6A、6B、及6C中所示,圓柱形架座530也可以包括一或複數個開放式通氣口534。開放式通氣口534可以防止在利用氣流系統500來清洗玻璃管102的內部容積時過度加壓玻璃管102。
仍參照圖6A、6B、及6C,可以藉由轉節連接器536將噴嘴506耦接到柔性導管512。轉節連接器536可以允許圓柱形架座530及噴嘴506相對於柔性導管512旋轉。通過將圓柱形架座530與玻璃管102的遠端152接合,氣流系統500a可以在玻璃管102被分度移動通過改造器100的該複數個處理站106時與玻璃管102一起行進。在玻璃管102在主轉塔108多次旋轉通過該複數個處理站106之後被消耗時,可以從玻璃管102的遠端152移除圓柱形架座530,使得可以將新的玻璃管102裝載在固持器130中。一旦新的玻璃管102被裝載到固持器130中,就可以將圓柱形架座530耦接到新的玻璃管102的遠端152。在一些實施例中,可以從玻璃管102人工地移除圓柱形架座530且在管裝載期間將該圓柱形架座安裝在新的玻璃管102上。因為氣體遞送組件502的圓柱形架座530可直接耦接到玻璃管102的遠端152,圓柱形架座530可以消除在主轉塔108的每次循環之後改變噴嘴506的位置以考慮玻璃管102的減少的長度的需要。
參照圖7,在氣流系統500a的另一個實施例中,氣體遞送組件502可以包括被定位為包圍從固持器130延伸的玻璃管102的遠端152的包殼540。包殼540可以完全圍繞在主轉塔108上方的玻璃管102的遠端152,使得固持器130上方的玻璃管102被包殼540容納。可以將氣體脈衝引入到包殼540的內部容積,且該氣體脈衝可以垂直向下(亦即圖7的座標軸的-Z方向)產生氣流通過玻璃管102。此通過玻璃管102的垂直向下氣流可以抵消玻璃管102中的煙囪效應,以減少或防止蒸發的揮發性成分傳遞上玻璃管102及凝結在玻璃管102的內表面146上。引入到包殼540的氣體脈衝也可以足以使在從玻璃管102分離製品103期間產生的玻璃管102的彎月面350穿孔。此外,包殼540可以防止玻璃管102外部的蒸發的揮發性成分的向上氣流接觸及凝結在玻璃管102的外表面上。因此,包殼540可以防止揮發性成分沉積玻璃管102的外表面上。
參照圖7,包殼540可以具有耦接到固持器130的近端550及延伸於玻璃管102的遠端152上方的遠端552。將包殼540的近端550耦接到固持器130可以使得包殼540藉由主轉塔108的旋轉與固持器130一起行進通過該複數個處理站106。包殼540的近端550可以包括近端550與固持器130之間的密封件(未示出)。密封件可以產生氣密密封以防止引入到包殼540的氣體從遠端552與固持器130之間漏出。包殼540可以是由剛性材料製作的。在實施例中,包殼540的剛性材料可以是不透氣及耐熱的。剛性材料的示例可以包括但不限於金屬(例如鋼、鋁、鉻鎳鐵合金、或其他金屬或金屬合金)、玻璃、耐熱的聚合材料、或其他材料。在一些實施例中,包殼540的形狀可以是大致圓柱形的。雖然被描述為是圓柱形形狀的,但包殼540可以具有任何其他的合宜形狀,只要包殼540完全圍繞固定在固持器130中的玻璃管102。
包殼540可以包括帽542,該帽可以可移除地可耦接到包殼540的遠端552。包殼540可以包括設置在帽542與包殼540的遠端552之間的帽密封件(未示出)。帽密封件可以在帽542與包殼540的遠端552之間產生氣密密封,以防止氣體漏出包殼540。可以藉由鉸鏈543、槓桿、轉節、或能夠允許移動帽542以從包殼540的遠端552卸除且允許在管裝載期間替換該帽的其他耦接裝置,來將帽542耦接到包殼540。在一些實施例中,氣流系統500a可以包括用於在管裝載期間開啟及關閉包殼540的帽542的設備(未示出)。用於開啟及關閉帽542的設備可以是任何機械設備、電機設備、氣動設備 、磁力設備、或能夠將帽542移動為與包殼540接合及從該包殼卸除的其他設備。例如,在一些實施例中,帽542可以是包括兩個零件的分裂帽,該兩個零件是彈簧加壓的,使得在管裝載期間,可以經由臂來電機地展開分裂帽的該兩個零件,且在管裝載之後,彈簧可以將該兩個零件重新組合在一起。在一些實施例中,可以在管裝載期間人工地從包殼540解開帽542。
帽542可以具有垂直(亦即在圖7的座標軸的+/-Z方向上)延伸通過帽542的中心孔腔。帽542可以更包括設置在中心孔腔內且流體耦接到柔性導管546的轉節連接器544。包殼540、帽542、及固持器130可以界定包殼540的內部容積。在玻璃管102在包殼540內部時,包殼540的內部容積可以與玻璃管102的遠端152流體連通。換言之,包殼540可以完全圍繞及包圍玻璃管102的遠端152。
仍參照圖7,氣體遞送組件502可以更包括閥門508。可以將柔性導管546耦接到閥門508,以將閥門508通過帽542的中心孔腔流體耦接到包殼540。轉節連接器544可以允許柔性導管546例如在包殼540與主轉塔108一起旋轉及/或與固持器130一起旋轉時相對於包殼540旋轉。可以將閥門508流體耦接到氣體源504,使得來自氣體源504的氣體可以流過閥門508、通過柔性導管546、及通過轉節連接器544進入包殼540。可以藉由柔性導管512將閥門508流體耦接到氣體源504,這可以允許氣體遞送組件502的位置相對於氣體源504而移動。氣體遞送組件502可以包括閥門致動器510(舉例而言,例如螺線管),該閥門致動器被操作耦接到閥門508以開啟及關閉閥門508以控制流到包殼540的氣流。
現參照圖8,氣流系統500a可以包括複數個氣體遞送組件502。可以將氣體遞送組件502的包殼540耦接到主轉塔108上的每個位置處的固持器130,使得固定在固持器130中的每個玻璃管102被包圍在包殼540中的一者內。氣流系統500a可以包括具有複數個氣體連接件566的歧管560。在一些實施例中,可以相對於主轉塔108將歧管560大致定位在上方(亦即在圖8的座標軸的+Z方向上)。在一些實施例中,可以將歧管560耦接到主轉塔108以供與主轉塔108一起旋轉。雖然歧管560在圖8中被描繪及在本文中被描述為是圓形形狀的,但歧管560在與非圓形的改造器一起使用時也可以是非圓形的。例如,對於直線狀的改造器而言,歧管560可以是直線狀的。可以將包殼540中的每一者的閥門508流體耦接到歧管560的氣體連接件566中的一者。可以通過氣體供應導管562將歧管560流體耦接到氣體源504。在一些實施例中,可以通過旋轉管套接564將氣體供應導管562及/或歧管560流體耦接到氣體源504。對於處理站106是用圓形圖案佈置的實施例而言,旋轉管套接564可以允許歧管560與主轉塔108一起旋轉,同時接收來自氣體源504的氣體及將氣體分佈到氣體遞送組件502。歧管560可以具有複數個連接件(未示出)以供將閥門508中的每一者機械及/或流體耦接到歧管560。
參照回圖7,氣流系統500a可以可操作來在一或更多個處理站106處將氣體脈衝遞送到包殼540,以除清玻璃管102的內部容積以減少或防止揮發性成分的沉積物形成在玻璃管102的內表面146上。圖7繪示耦接到固持器130的氣體遞送組件502,該固持器被定位在改造器100的穿孔站212中。操作時,改造器100可以將玻璃管102分度移動到具有氣體遞送組件502的穿孔站212(例如圖5的穿孔站212)中。一旦玻璃管102在穿孔站212中處於適當的位置,改造器100就可以操作穿孔燃燒器352以開啟在先前的分離站206中形成在玻璃管102的近端150上方的彎月面350。緊接在彎月面350的開啟之後,可以將閥門致動器510操作為開啟閥門508,這可以允許氣體從歧管560流過閥門508、流過柔性導管546、及進入包殼540。進入包殼540的氣流可以使得氣體從包殼540流到玻璃管102的遠端152中。進入玻璃管102的氣流可以使得氣體向下(亦即在圖5的座標軸的-Z方向上)流動通過玻璃管102,以抵消煙囪效應、及防止蒸發的揮發性成分向上(亦即+Z方向)行進通過玻璃管102及沉積在玻璃管102的內表面146上。在設定的持續時間之後,閥門致動器510可以操作以關閉閥門508,這可以減少及/或停止氣流進入玻璃管102。可以使用閥門致動器510與閥門508的組合來控制通過噴嘴506的氣體的體積流速。
從包殼540進入玻璃管102的氣體的體積流速可以足以抵消煙囪效應及產生淨的向下(亦即-Z方向)氣流通過玻璃管102。此外,足以抵消玻璃管102中的煙囪效應的氣體的體積流速可以與玻璃管102的內徑ID(圖4)成比例。氣體的體積流速可以被玻璃管102的內徑ID 、包殼540的尺度、過程速率、改造器設置、及/或玻璃的類型影響。例如,相較於具有較小內徑的玻璃管102而言,具有較大內徑的玻璃管102可以需要較大體積流速的氣體來抵消煙囪效應。
如先前所論述,改造器100的每次循環包括從玻璃管102的長度移除玻璃製品103,而減少玻璃管102的長度。玻璃管102的長度隨著玻璃管102的每次循環通過改造器100的處理站106而減少。具有有著包殼540的氣體遞送組件502的氣流系統500a可以消除針對主轉塔108的每次循環重新定位氣體遞送組件502以考慮玻璃管102的長度減少的需要。然而,隨著玻璃管102的長度減少,用來抵消玻璃管102中的煙囪效應所可以需要的從歧管560到包殼540的氣體的體積流速可以增加。因此,在一些實施例中,閥門致動器510可以可操作來逐步增大閥門508的開啟位置以在玻璃管102的長度減少時增加氣體脈衝期間的氣體體積流速。或者,在其他的實施例中,閥門致動器510可以可操作來致動足以在最短的玻璃管102長度下提供所需的氣體體積流速的開啟位置。
閥門致動器510可以在離散的持續時間內將閥門508維持在開啟位置以產生氣體脈衝通過玻璃管102。可以接著完全關閉閥門508以結束氣體脈衝。在替代性的實施例中,閥門508可以可操作來藉由從低氣流位置轉變到較大的氣流位置向包殼540遞送氣體脈衝。在這些實施例中,低氣流位置可以向包殼540提供恆定的氣流以在包殼540中維持稍微正的壓力。在起動氣體脈衝時,可以進一步開啟閥門508以在脈衝的持續時間內增加進入包殼540的氣體流速來產生氣體脈衝。可以接著將閥門508部分關閉回到低流量位置以結束氣體脈衝。在一些實施例中,脈衝持續時間可以小於改造器的總循環時間。如本文中所使用的總循環時間指的是將單個玻璃管102移動通過改造器100的處理站106(不包括副處理站)所需的總時間。或者,在其他的實施例中,脈衝持續時間可以小於改造器100的停留時間。在又其他的實施例中,脈衝持續時間可以小於改造器100的分度移動時間。在又其他的實施例中,脈衝持續時間可以小於改造器的分度移動時間及停留時間的總和。
雖然是在穿孔站212的背景脈絡下描述,但據瞭解,氣流系統500a可以操作來向包殼540遞送氣體脈衝以除清其他處理站106中的一或更多者(例如分離站206、或形成站204中的一者)處的玻璃管102的內部容積。或者,可以將氣流系統500a配置為向包殼540遞送足以開啟穿孔站212或分離站206處的玻璃管102的彎月面350的氣體脈衝。例如,在玻璃管102被分度移動到穿孔站212處的位置中時,可以將氣流系統500a配置為向包圍穿孔站212處的玻璃管102的包殼540遞送氣流。氣流可以足以開啟彎月面350。使用氣流系統500a來使彎月面350穿孔可以允許從穿孔站212消除穿孔燃燒器352。
在一些實施例中,可以將氣流系統500a配置為向分離站206處的包殼540遞送氣體脈衝以緊接在從玻璃管102分離製品130之後開啟彎月面350。在這些實施例中,緊接在從玻璃管102分離製品103之後,氣體遞送組件502的閥門致動器510可以操作來開啟閥門508,以在玻璃管102在分離站206中的停留時間結束之前開啟彎月面350。藉由用氣體遞送組件502在分離站206中使彎月面350穿孔,可以從改造器100消除定位在分離站206下游的穿孔站212或將該穿孔站重新配置成不同類型的處理站,例如加熱站202、形成站204、冷卻站210、測量站218、或其他的處理站106。消除穿孔燃燒器352可以使得由玻璃管102所生產的玻璃製品103的SHR效能實質改善。
在採用氣流系統500a來使穿孔站212或分離站206處的玻璃管102的彎月面350穿孔/開啟時,氣體的體積流速可以足以開啟玻璃管102的彎月面350。然而,若通過玻璃管102的氣體的體積流速變得太大,則氣流可以造成彎月面350的破壞性穿孔,這可以從玻璃管102的近端150分離熔化玻璃的液滴。如先前所述,在氣體脈衝期間用來使玻璃管102的彎月面350穿孔的所可以需要的氣體體積流速可以隨著玻璃管102的長度通過多次經過改造器100的處理站106減少而增加。
參照圖1、2、及6,在玻璃管102被完全消耗時,可以將新的玻璃管102裝載到管裝載站214處(圖2)的固持器130中。為了適應將玻璃管102裝載到固持器130中的操作,可以將帽542從包殼540的遠端552卸除及樞轉遠離遠端552以允許能夠接取固持器130。一旦將新的玻璃管102裝載到固持器130中,就可以將帽542與包殼540的遠端552接合以密封包殼540。可以在管裝載站214中的管裝載期間人工地或自動地將帽542與包殼540的遠端552接合及卸除。
在一個替代性的實施例中,氣流系統500a可以包括具有包殼540的單個氣體遞送組件502。可以將單個氣體遞送組件502定位在特定的處理站106處,例如穿孔站212、分離站206、加熱站202中的一者、或形成站204中的一者。在操作期間,可以將包殼540與固持器130接合以在固持器130被分度移動到處理站106中時包圍固定在固持器130中的玻璃管102。可以藉由氣體遞送組件502將氣體脈衝通過包圍玻璃管102的包殼540施用於玻璃管102。在氣體脈衝之後,可以將包殼540從固持器130卸除及從處理站106移除。
參照圖9A-15B,本文中所揭露的額外系統及方法可以藉由以下步驟來減少或消除玻璃管102的內表面146上的沉積物的形成:將負壓(例如負壓脈衝或連續吸力)引入到玻璃管102的近端150,以從遠端152向近端150(亦即圖9A的座標軸的-Z方向)產生氣流及/或蒸氣流通過玻璃管102。如此揭示內容中所使用的,用語「負壓」指的是局部壓力,該局部壓力小於環境壓力,藉此產生朝向負壓來源誘發氣流的吸力。藉由向玻璃管102的近端150施加負壓來朝向玻璃管102的近端150產生氣流通過玻璃管102可以抵消由加熱玻璃管102內部的氣體所造成的煙囪效應,且可以減少或防止蒸發的揮發性成分向上(亦即在圖9A的座標軸的+Z方向上)行進通過玻璃管102及凝結在玻璃管102的內表面146上。附加性或替代性地,在其他的實施例中,本文中所揭露的系統及方法可以藉由使用負壓(亦即吸力)開啟彎月面350,來減少或消除玻璃管102的內表面146上的沉積物的形成,藉此消除了穿孔站212處的穿孔燃燒器352。
參照圖9A、9B、10、11、及12,改造器100可以包括氣流系統,該氣流系統可操作來在玻璃管102的近端150處產生負壓。在一些實施例中,氣流系統可以是吸取系統600,在玻璃管102被定位在改造器100的處理站106中的一者中時或在玻璃管102在兩個處理站106之間分度移動時,該吸取系統可定位在玻璃管102的近端150附近。吸取系統600可以可操作來在玻璃管102的近端150處產生負壓,以從玻璃管102的遠端152向近端150在玻璃管的內部容積中產生氣流及/或蒸氣流(例如氣流可以是在圖9A中的座標軸的-Z方向上垂直向下的)。在一些實施例中,可以將吸取系統600定位在特定的處理站106處,例如穿孔站212、分離站206、加熱站202中的一者、形成站204中的一者、或其他的處理站106。或者,在其他的實施例中,可以將吸取系統600定位在處理站106中的兩者之間,以在玻璃管102在兩個處理站106之間分度移動時在玻璃管102的近端150處產生負壓。例如,可以將吸取系統600定位在改造器的分離站206與穿孔站212之間及/或穿孔站212與加熱站202或穿孔站212下游的其他處理站106之間。
在一些實施例中,吸取系統600可以藉由從玻璃管102的內部容積除清氣體及/或蒸氣,來減少由玻璃管102所生產的玻璃製品103的SHR。詳細而言,通過定位在玻璃管102的近端150附近的吸管602由吸取系統600所產生的負壓可以足以克服玻璃管102的內部容積中的煙囪效應,及使得氣體及/或蒸氣朝向玻璃管102的近端150(亦即在圖9A的座標軸的-Z方向)流動及流出玻璃管102。從玻璃管102的內部容積移除氣體及蒸氣可以減少或防止玻璃的蒸發的揮發性成分凝結在玻璃管102的內部容積146上,藉此減少玻璃管102及由該玻璃管所製造的玻璃製品103的SHR。
在其他的實施例中,可以利用由吸取系統600所產生的負壓來使玻璃管102的彎月面350穿孔,該彎月面是在分離站206中從玻璃管102分離玻璃製品103期間形成的。使用吸取系統600來使彎月面350穿孔可以允許消除穿孔站212中的穿孔燃燒器352,這可以進一步減少由玻璃管102製作的玻璃製品103的SHR,且可以允許將穿孔站212重新配置成另一類型的處理站106。此外,在一些實施例中,總而言之,使用吸取系統600來開啟彎月面350可以允許消除穿孔站212,這可以藉由允許更快速地改造及增加產量來增加改造器100的效率。
吸取系統600也可以允許在不需要為了玻璃管102在玻璃管102多次循環通過改造器100的處理站106時逐步縮短而進行調整的情況下,減少玻璃管102的SHR。吸取系統600被定位在玻璃管102的近端150處,該近端在玻璃管102通過使玻璃管102多次經過處理站106而被消耗時不改變位置。
參照圖9A及9B,吸取系統600可以包括吸管602及真空產生器604,該真空產生器藉由導管606流體耦接到吸管602。吸取系統600可以可選地包括將真空產生器604流體耦接到導管606的真空歧管607。在一些實施例中,吸取系統600可以包括複數個吸管602,該複數個吸管被設置在改造器100上的不同位置處,例如在加熱站202、形成站204、分離站206、穿孔站212、或其他處理站106處或該等站的組合之間。在這些實施例中,可選的真空歧管607可以允許真空產生器604同時向該複數個吸管602供應真空。
在一些實施例中,吸取系統600可以可選地包括控制閥614以控制由吸管602向玻璃管102的近端150所施加的負壓量。如本文中所使用的,「控制閥」指的是閥門及致動器的組合,該致動器可操作來控制閥門的位置(例如可以將針對圖5所述的閥門508與致動器510的組合視為控制閥),藉此控制通過閥門的流量。控制閥614也可以控制由吸管602所施加的負壓的持續時間。例如,可以將控制閥614操作為開啟及關閉以向玻璃管102的近端150遞送負壓脈衝(亦即在離散的時間段內施加的負壓)。控制閥614可以包括氣動致動器、電力致動器、液力致動器、電磁致動器、或其他類型的致動器中的一或更多者。在一些實施例中,控制閥614可以包括螺線管。
吸管602可以包括設置在吸管602的近端610中的吸氣口608(圖9B)。如關於吸管602所使用的,近端610是吸管602的朝向玻璃管102的近端150定向的末端。可以將吸管602的遠端612耦接到導管606。吸管602的遠端612指的是吸管602的背向玻璃管102的近端150定向的末端。吸管602的形狀可以是大致圓柱形的,其中橫截面形狀可以是圓形、卵形、方形、矩形、多邊形、或任何其他合宜的形狀。雖然吸管602在本文中被描述為是與導管606分離的結構,但據瞭解,吸管602也可以是導管606的端部,使得吸管602及導管606形成整體的結構。
可以將吸管602定向為與玻璃管102平行,其中吸管602的近端610在玻璃管102的近端150的垂直下方(亦即在圖9A的座標軸的-Z方向上)且面向該玻璃管的該近端,使得在圖9A的座標軸的+/-Z方向上檢視時,吸管602的吸氣口608至少部分地與玻璃管102的近端150中的開口重疊。在一些實施例中,可以將吸管602居中在玻璃管102的旋轉軸D 上,使得吸管602與玻璃管102垂直對準(亦即在圖9A的座標軸的+/-Z方向上),且吸氣口608居中在玻璃管102的近端150中的開口下方。
可以將吸管602定位為吸管602的近端610在圖9A的座標軸的+/-Z方向上與玻璃管102的近端150隔開達距離G2 。在一些實施例中,距離G2 可以小到足以產生負壓,該負壓足以克服玻璃管102的內部容積中的煙囪效應。在其他的實施例中,距離G2 可以小到足以產生負壓,該負壓足以使在分離站206中形成在玻璃管102的近端150上方的彎月面350穿孔。可以減少距離G2 以減少進行以下操作所需的真空量:克服玻璃管102的內部容積中的煙囪效應,及朝向玻璃管102的近端150產生氣流及/或蒸氣流及/或使形成在玻璃管102的近端150上方的彎月面350穿孔。
然而,玻璃管102的近端150可以在玻璃管之間展現尺度可變性,且將吸管602定位得太靠近玻璃管102的近端150可以在將玻璃管102分度移動到處理站106中或在處理站106之間分度移動的期間使得玻璃管102與吸管602接觸。此外,在吸管602被定位在穿孔站212、分離站206、或加熱站202中的一者處時,將吸管602定位得太靠近玻璃管102可以影響燃燒器(例如燃燒器302、分離燃燒器348、或穿孔燃燒器352)的效能。詳細而言,緊鄰加熱站202、分離站206、或穿孔站212處的燃燒器產生負壓可以藉由使火焰遠離玻璃管102朝向吸管602轉向而中斷火焰。並且,將吸管602的近端610定位得太靠近玻璃管102可以減少或消除被抽到吸管602中的室溫空氣量,這可以導致吸管602、導致606、真空歧管607、及/或真空產生器604的損傷。例如,來自玻璃管102的內部容積的加熱氣體及蒸氣以及室溫空氣可以被抽到吸管602中。來自玻璃管102外部的室溫空氣與來自玻璃管102內部的加熱氣體及蒸氣混合且冷卻加熱氣體及蒸氣。來自玻璃管102的內部容積的加熱氣體及蒸氣可以達到大於1000 ℃、1200 ℃、或甚至高達1500 ℃的溫度。在沒有室溫空氣與這些氣體及蒸氣混合及冷卻這些氣體及蒸氣的情況下,通過吸管602將這些加熱氣體及蒸氣抽到吸取系統600中可以導致對吸取系統600的熱應力,以造成吸管602、導管606、真空歧管607、控制閥614、及/或真空產生器604的損傷。
參照圖9A,在一些實施例中,吸管602與玻璃管102之間的距離G2 可以小於或等於25毫米(mm)。例如,在一些實施例中,吸管602與玻璃管102之間的距離G2 可以小於或等於20 mm、小於或等於15 mm、小於或等於10 mm、或小於或等於5 mm。在一些實施例中,吸管602與玻璃管102之間的距離G2 可以被玻璃管102的內徑ID (圖4)、過程速率、改造器設置、及/或玻璃的類型影響。
如先前所述,將吸管602定位在玻璃管102的近端150附近可以使得吸管602接觸具有超過1000 ℃、或甚至超過1200 ℃或1500 ℃的溫度的氣體及/或蒸氣。在一些實施例中,吸管602可以由耐熱材料(例如金屬、陶瓷、其他耐火材料、或上述項目的組合)構成,以最小化吸管602由加熱氣體及蒸氣所造成的損傷。例如,可以由石英、熔融矽石、氧化鋁、鉻鎳鐵合金中的一或更多者、或這些項目的組合製作吸管602。也可以由耐熱材料(例如金屬(例如鋼、鋁、鉻鎳鐵合金、或其他金屬或金屬合金)、陶瓷、其他耐火材料、耐熱聚合物、其他耐熱材料、或上述項目的組合)製作導管606及/或真空歧管607。
真空產生器604可以是用於在吸管602的近端610處產生真空或吸力的任何合適設備。在一些實施例中,真空產生器604可以能夠在吸管602的近端610處產生足以除清來自玻璃管102的內部容積的氣體及/或使玻璃管102的彎月面350穿孔的負壓。真空產生器的示例可以包括但不限於真空泵、文氏管設備(例如真空抽除器)、壓縮空氣真空產生器、真空壓縮機、風扇、能夠產生充足負壓的其他裝置、或這些項目的組合。
在一些實施例中,導管606可以是剛性導管,例如由金屬(例如鋼、鋁、鉻鎳鐵合金、或其他金屬或金屬合金)、玻璃、剛性耐熱聚合物、陶瓷、或其他剛性材料製作的導管。或者,在其他的實施例中,導管606可以是柔性導管,例如橡皮軟管、柔性塑膠導管、或柔性金屬軟管。將柔性導管用於導管606可以允許如此揭示內容中隨後描述地相對於真空產生器604及/或真空歧管607移動吸管602。在一些實施例中,可以用轉節連接器(未示出)將導管606耦接到吸管602以允許吸管602相對於導管606稍微旋轉。
圖9A及9B繪示吸取系統600,該吸取系統定位在穿孔站212與穿孔站212下游的加熱站202之間以在玻璃管102在穿孔站212與加熱站202之間分度移動時產生負壓。雖然被描述為定位在穿孔站212與加熱站202之間,但據瞭解,可以將吸取系統600定位在分離站206與穿孔站212之間或改造器100的任兩個其他處理站106之間。
吸取系統600可以包括平移系統620,該平移系統可操作來在穿孔站212與加熱站202之間移動吸管602,以在玻璃管102從穿孔站212分度移動到加熱站202時將吸管602維持與玻璃管102對準。在一些實施例中,平移系統620可以包括軌路(track)622及吸管臺架624,該吸管臺架與軌路622接合且可沿著軌路622平移。可以將軌路622塑形為在玻璃管102在兩個處理站106之間分度移動時依循該玻璃管的路徑。例如,在一些實施例中,軌道622的形狀可以是弓形的,以依循玻璃管102被分度移動通過用圓形圖案佈置的處理站106的弓形路徑。或者,在其他的實施例中,改造器100可以具有直線狀的處理站106佈置,且軌路622可以是直線狀的。取決於改造器100的處理站106的空間佈置,軌路622的其他形狀是被考慮的。可以將吸管602耦接到吸管臺架624,使得在吸管602被定位在玻璃管102下方時,吸管602的近端610與玻璃管102的近端150隔開達先前所述的距離G2 。可以利用各種設備來沿著軌路622平移吸管臺架624。這些設備的示例可以包括但不限於伺服馬達、液壓缸、或能夠沿著軌路622移動吸管臺架624的其他設備。
操作時,在玻璃管102在穿孔站212中的停留時間結束時,平移系統620可以將吸管602定位在軌路622最靠近穿孔站212的末端處。在停留時間截止時,可以將玻璃管102從穿孔站212分度移動到緊接在穿孔站212下游(亦即在主轉塔108的旋轉方向上)的加熱站202。在玻璃管102移出穿孔站212時,平移系統620可以將吸管602定位在玻璃管102的近端150下方(亦即在圖9A的座標軸的-Z方向上),且與玻璃管102一齊地移動吸管602以將吸管602維持與玻璃管102對準及在該玻璃管下方,直到玻璃管102到達加熱站202為止。在玻璃管102下方移動吸管602的同時,吸管602可以在玻璃管102的近端150處產生負壓,這可以克服玻璃管102的內部容積中的煙囪效應且使得玻璃管102的內部容積中的加熱氣體及蒸氣(包括在穿孔站212中蒸發的揮發性成分)向下(亦即圖9A的座標軸的-Z方向)流過玻璃管102且通過玻璃管102的近端150流出。產生向下通過玻璃管102的加熱氣體及蒸氣流可以減少或防止揮發性成分凝結在玻璃管102的內表面146上。在吸取系統600被定位在分離站206與穿孔站212之間時,來自吸管602的吸力可以足以使在分離站206中形成於玻璃管102的近端150處的彎月面350穿孔。
參照圖9A,吸取系統600的控制閥614可以操作來開啟及關閉以在吸管602被定位在玻璃管102下方的同時遞送負壓脈衝。例如,在一些實施例中,控制閥614可以在吸管602被定位玻璃管102下方在軌路622的分離站206端處時開啟,且在吸管602到達軌路622的穿孔站212端時關閉。或者,在其他的實施例中,可以操作控制閥614來在較沿著整個軌路622移動吸管602所需的時間為短的持續時間內開啟。在分度移動時間結束時,在玻璃管102處於後續處理站(亦即圖9A及9B的加熱站202)中的適當位置時,平移系統620可以將吸管沿著軌道622回向移動到上游處理站106(亦即圖9A及9B中的穿孔站212),以為了在處理站106之間分度移動下個玻璃管102而定位吸管602。
雖然平移系統620被描述為包括軌路622及吸管臺架624,但平移系統620也可以包括圍繞樞轉點而樞轉的臂、或其他機械設備、電機設備、或磁力設備以在玻璃管102的分度移動期間將吸管602維持與玻璃管102對準。
參照圖10,在一個替代性的實施例中,可以將吸取系統600定位在特定的處理站106(例如圖10中所示的穿孔站212)處,且平移系統620可以可操作來在玻璃管102被定位在穿孔站212中時在改造器100的停留時間期間將吸管602移動進及移動出玻璃管102的近端150下方的適當位置。如先前所述,平移系統620可以包括軌路622及吸管臺架624,該吸管臺架可沿著軌路622移動以將吸管602移動進及移動出玻璃管102下方的適當位置。可以將吸管602耦接到吸管臺架624,使得在吸管602被定位在玻璃管102下方時,吸管602的近端610與玻璃管102的近端150隔開達先前所述的距離G2
平移系統620也可以包括吸管致動器625以沿著軌路622移動吸管臺架624,以將吸管602分度移動進及分度移動出玻璃管102的近端150下方的適當位置。平移系統620也可以包括燃燒器臺架626,該燃燒器臺架耦接到穿孔燃燒器352、或其他的燃燒器或形成工具且可沿著軌路622移動。平移系統620可以包括燃燒器致動器628以沿著軌路622移動燃燒器臺架626以將穿孔燃燒器352分度移動進及分度移動出穿孔站212中的適當位置。吸管致動器625及燃燒器致動器628可以是能夠沿著軌路622分別平移吸管臺架624及燃燒器臺架626的任何類型致動器。可以適用於吸管致動器625、燃燒器致動器628、或兩者的致動器示例可以包括但不限於氣動致動器、電力致動器、液壓致動器、磁力致動器、伺服馬達、齒輪系統、或其他致動器。
操作時,可以將穿孔燃燒器352分度移動到穿孔站212中的適當位置中以供在玻璃管102被分度移動於穿孔站212中時使玻璃管102的彎月面350穿孔。一旦穿孔燃燒器352使彎月面350穿孔,就可以操作燃燒器致動器628來將穿孔燃燒器352移動出穿孔站212中的適當位置,且可以操作吸管致動器625來將吸管602移動到玻璃管102的近端150下方的適當位置中及移動為與玻璃管102對準。吸管602可以在玻璃管102的近端150處產生負壓,以將加熱氣體及蒸氣向下(亦即圖10的座標軸的-Z方向)抽過玻璃管102的內部容積及抽出玻璃管102的近端150。在一些實施例中,控制閥614可以操作來開啟及關閉吸管602以在吸管602處於玻璃管102下方的適當位置時向玻璃管102的近端150遞送負壓脈衝。例如,可以操作控制閥614來在吸管602首先被定位在玻璃管102下方時開啟及在停留時間結束時關閉。或者,可以操作控制閥614來在吸管602被定位在玻璃管102下方時開啟、及在停留時間結束之前或在停留時間結束之後關閉。在停留時間結束時,改造器100將玻璃管102分度移動到下個處理站106。平移系統620接著可以操作來將吸管602移動出穿孔站212中的適當位置,且將穿孔燃燒器352回向移動到穿孔站212中的適當位置中以使被分度移動到穿孔站212中的下個玻璃管102穿孔。
或者,在一些實施例中,吸管致動器625可以可操作來將吸管602垂直(亦即在圖10的座標軸的+/-Z方向上)平移進及垂直平移出玻璃管102的近端150附近的適當位置。
雖然吸取系統600在圖10中被描繪為被定位在改造器100的穿孔站212處,但據瞭解,可以將吸取系統600定位在改造器100的其他處理站106中的任一者處。例如,可以將吸取系統600定位在改造器100的分離站206處,且平移系統620可以可操作來將分離燃燒器348及吸管602移動進及移動出分離站206中的適當位置。也可以將吸取系統600定位在加熱站202中的一者、形成站204中的一者、或改造器100的其他處理站106中的一者處。
參照圖11,可以將吸管602耦接到穿孔站212或其他處理站106在相對於改造器100的基部104的固定位置處,使得在玻璃管102被分度移動到穿孔站212中時,吸管602的近端610與玻璃管102的近端150隔開達距離G2 。在一些實施例中,如圖11中所描繪,可以相對於玻璃管102的中心線(亦即軸D )用角度α 將吸管602安裝在固定位置中。在一些實施例中,角度α 可以大於零且小於90°。或者,在其他的實施例中,可以將吸管602定向為與軸D 實質平行且定位為吸管602的中心線相對於玻璃管102的軸D 偏移。在這些實施例中,在吸管602與軸D 實質平行時,角度α 可以小於或等於5°、小於或等於3°、小於或等於1°、或約為0°。雖然在圖11中被示為被耦接到改造器100的穿孔站212,但據瞭解,可以將吸管602耦接到任何其他的處理站106,舉例而言,例如分離站206中的一者、加熱站202、或形成站204。
操作時,具有耦接在固定位置處的吸管602的吸取系統600可以可操作來在吸管602的近端610處提供連續的負壓。或者,在一些實施例中,吸取系統600可以可操作來在玻璃管102的近端150處產生負壓脈衝。例如,控制閥614可以操作來在離散的持續時間內開啟以遞送負壓脈衝,且接著可以關閉來結束負壓脈衝。在一些實施例中,負壓脈衝的持續時間可以小於改造器100的停留時間。例如,在一些實施例中,可以將吸管602定位在穿孔站212中,且可以將吸取系統600配置為開啟控制閥614來產生負壓脈衝以在用穿孔燃燒器352使彎月面350穿孔之後從玻璃管102的內部容積除清加熱氣體及蒸氣。
參照圖21A及21B,在一些實施例中,可以使用吸取系統600,而不是穿孔燃燒器352,來在穿孔站212中使玻璃管102的彎月面350穿孔。在這些實施例中,可以將吸管602耦接到改造器100的穿孔站212處的基部104。可以將吸管602耦接在固定位置中,使得吸管602與玻璃管102垂直(亦即圖11的座標軸的+/-Z方向)對準(亦即吸管602的中心線與玻璃管102的軸D 對準)。吸取系統600可以可操作來在玻璃管102的近端150處遞送足以使在分離站206中形成於玻璃管102的近端150處的彎月面350穿孔的負壓脈衝。
如圖21A及21B中所示,在一些實施例中,吸管602的近端610可以具有大於玻璃管102的寬度W 的內徑IDS 。吸取系統600可以包括致動器616,該致動器可操作來朝向玻璃管102的近端150向上垂直(亦即在圖21A的座標軸的+Z方向上)致動吸管602。在一些實施例中,致動器616可以將吸管602向上垂直移動到吸管602的近端610圍繞玻璃管102的近端150的適當位置中。致動器616可以是任何類型的機械致動器、電機致動器、氣動致動器、液壓致動器、磁力致動器、或能夠向上朝向玻璃管102的近端350分度移動吸管602其他類型致動器。
參照圖21A及21B中的實施例,操作時,主轉塔108可以將玻璃管102分度移動到穿孔站212中。在玻璃管102處於穿孔站212中的適當位置時,致動器616可以致動以朝向玻璃管102的近端150移動吸管602,使得吸管602的近端610圍繞玻璃管102的近端150,如圖21A中所示。吸管602可以向玻璃管102的近端150處的彎月面350施加負壓。負壓可以足以使玻璃管102的彎月面350穿孔,如圖21B中所示。在一些實施例中,吸管602可以在使彎月面350穿孔之後持續產生負壓,以從玻璃管102的內部容積進一步除清氣體及蒸氣。可以接著再次致動致動器616以將吸管602向下垂直(亦即在圖21的座標軸的-Z方向上)移動遠離玻璃管102,以從玻璃管102的近端150卸除吸管602。在改造器100的停留時間結束時,主轉塔108可以接著將玻璃管102(該玻璃管的彎月面350被吸管602穿孔)從穿孔站212分度移動到下游的處理站106。
在一些實施例中,吸取系統600可以包括複數個吸管602,且可以將吸管602中的每一者耦接到固持器130中的一者,使得可以將吸管602中的每一者與玻璃管102一起分度移動通過處理站106中的每一者。在一些實施例中,可以將真空歧管607定位在主轉塔108上方且可以通過旋轉管套接(例如圖8中所描繪的旋轉管套接560)將該真空歧管流體耦接到真空產生器604。在一些實施例中,可以將吸取系統600配置為在整個改造過程期間連續向玻璃管102的近端150遞送吸力。或者,在其他的實施例中,可以將吸取系統600配置為向一或更多個特定處理站106(例如加熱站202、形成站204、分離站206、穿孔站212、或其他處理站106中的一者)處的玻璃管102的近端150遞送負壓脈衝。
參照圖12A及12B,在一些實施例中,改造器100的穿孔站212可以包括穿孔噴射器630,該穿孔噴射器被定位為跨玻璃管102的彎月面350引導氣流以使彎月面350穿孔。跨玻璃管102的彎月面350氣體流可以通過伯努利效應抵著彎月面350產生真空或吸力。吸力可以足以開啟穿孔站212處的玻璃管102的彎月面350。跨玻璃管102的彎月面350氣流速度可以被玻璃管102的內徑ID、過程速率、改造器設置、及/或玻璃類型影響。穿孔噴射器630可以是氣體噴射器、燃燒器、或能夠跨玻璃管102的彎月面350遞送高速空氣流的任何其他合適類型噴嘴。例如,在一些實施例中,穿孔噴射器630可以是多孔口刨床燃燒器。可以將穿孔噴射器630流體耦接到一或更多個氣體源632,例如燃料氣、氧氣、壓縮空氣、氮氣、惰性氣體、其他氣體、或氣體組合。可以將控制閥636定位在氣體源632與穿孔噴射器630之間以控制穿孔噴射器630的操作。例如,可以將控制閥636配置為開啟及關閉以跨玻璃管102的近端150處的彎月面350遞送一陣氣流(亦即氣體脈衝)。控制閥636可以包括氣動致動器、電力致動器、液力致動器、電磁致動器、或其他類型的致動器中的一或更多者。在一些實施例中,控制閥636可以包括螺線管。
如圖12A及12B中所示,可以將穿孔噴射器630耦接到改造器100的基部104,且可以將該穿孔噴射器定向為產生與玻璃管102的軸D 大致垂直且與玻璃管102的彎月面350平行(亦即大致在圖12A及12B的座標軸的X-Y平面上)的氣流。圖12B中的比例為了說明起見是誇大的。參照圖12B,可以將穿孔噴射器630與玻璃管102徑向向外隔開,使得穿孔噴射器630的尖端634與玻璃管102的外表面140徑向隔開達距離G3 。穿孔噴射器630的尖端634與玻璃管102的外表面140之間的距離G3 可以小到足以提供具有跨彎月面350的表面的氣體速度的氣流,該氣體速度足以產生能夠開啟彎月面350的吸力。然而,若距離G3 太小,則穿孔噴射器630的尖端634可以在玻璃管102被分度移動進及分度移動出穿孔站212時接觸玻璃管102。在一些實施例中,可以將穿孔噴射器630耦接到致動器(未示出),該致動器可以可操作來將穿孔噴射器630相對於玻璃管102的近端150移動進及移動出適當位置。在一些實施例中,穿孔噴射器630的尖端634與玻璃管102的外表面140之間的距離G3 可以小於或等於10 mm。然而,在一些實施例中,距離G3 可以被玻璃管102的內徑ID (圖4)、過程速率、改造器設置、及/或玻璃的類型影響。
參照圖12B,可以垂直(亦即在圖12B的座標軸的+/-Z方向上)定位穿孔噴射器630,使得來自穿孔噴射器630的氣流跨玻璃管102的彎月面350流動,以沿著彎月面350的表面產生足以開啟彎月面350的真空。在一些實施例中,可以將穿孔噴射器630定位為使得穿孔噴射器630的尖端634的中心與由玻璃管102的彎月面350所界定的X-Y平面垂直對準。或者,可以將穿孔噴射器630在垂直方向上定位得較玻璃管102的近端150為低(亦即在圖12B的座標軸的-Z方向上),使得穿孔噴射器630的尖端634在圖12B的座標軸的+/-Z方向上與玻璃管102的近端150隔開達距離G4 。距離G4 可以小到足以允許來自穿孔噴射器630的氣流抵著彎月面350產生充足的吸力/真空以開啟彎月面350。若距離G4 太大而使得穿孔噴射器630與玻璃管102的彎月面350垂直隔開太遠,則來自穿孔噴射器630的空氣流可以不足以產生使彎月面350穿孔所需的吸力量。距離G4 可以被玻璃管102的內徑ID (圖4)、過程速率、改造器設置、及/或玻璃的類型影響。
參照回圖12A,穿孔站212也可以包括吸取系統600的定位在玻璃管102的近端150垂直下方的吸管602。在一些實施例中,吸管605可以與玻璃管102的軸D 垂直(亦即在圖12A的座標軸的+/-Z方向上)對準,以將吸管602的近端610居中在玻璃管102的近端150正下方。在一些實施例中,可以將吸管602的近端610與玻璃管102的近端150垂直隔開達先前於此揭示內容中所述的距離G2 。或者,在其他的實施例中,可以在穿孔噴射器630使彎月面350穿孔之後將吸管602向上朝向玻璃管102的近端150分度移動。
參照圖12A,操作時,主轉塔108將玻璃管102從分離站206分度移動到穿孔站212。一旦玻璃管102處於穿孔站212內的適當位置,控制閥636就可以開啟以跨玻璃管102的近端150處的彎月面350起動氣流以開啟彎月面350。在彎月面350已被開啟時,控制閥636可以部分或完全關閉以減少或停止跨玻璃管102的近端150的氣流。在一些實施例中,可以將控制閥636維持在開啟或部分開啟的位置中以繼續在玻璃管102的近端150處施加吸力。在一些實施例中,由穿孔噴射器630及控制閥636所產生的氣體脈衝可以具有小於改造器100的停留時間的持續時間。在又其他的實施例中,氣體脈衝可以具有小於改造器100的停留時間與分度移動時間的總和的持續時間。由穿孔噴射器630所產生的氣體脈衝的持續時間可以取決於玻璃管102的內徑ID(圖4)、過程速率、改造器設置、及/或玻璃的類型。吸取系統600的控制閥614可以接著操作以將負壓脈衝遞送通過吸管602到玻璃管102的近端150。在一些實施例中,可以在穿孔之後及在控制閥614操作來向玻璃管102的近端150遞送氣體脈衝之前將吸管602分度移動到適當位置中。負壓脈衝可以使得玻璃管102的內部容積中的氣體及蒸氣向下(亦即在圖12A的座標軸的-Z方向上)流動及通過玻璃管102的近端150流出玻璃管102。使用穿孔噴射器630來開啟玻璃管102的在分離站206中所形成的彎月面350可以藉由消除穿孔站212中的穿孔燃燒器352來減少或防止在玻璃管102的內表面146上沉積玻璃的蒸發的揮發性成分。將吸取系統600與穿孔噴射器630整合在一起來在用穿孔噴射器630使彎月面350穿孔之後除清來自玻璃管102的內部容積的氣體及蒸氣可以進一步減少玻璃的蒸發的揮發性成分在玻璃管102的內表面146上的沉積。減少玻璃的蒸發的揮發性成分在玻璃管102的內表面146上的沉積可以減少由玻璃管102所生產的玻璃製品103的SHR。
參照圖12C,在一個替代性的實施例中,可以將穿孔噴射器630定位在改造器100的分離站206處。可以將穿孔噴射器630配置為在從玻璃管102分離玻璃製品103及跨玻璃管102的近端150形成彎月面350之後立即跨彎月面350遞送氣體脈衝。可以如先前關於圖12A及12B所述地相對於玻璃管102的近端150定位及定向穿孔噴射器630。
參照圖12C,操作時,改造器100將玻璃管102分度移動到分離站206中。在玻璃管102處於分離站206中的適當位置時,分離燃燒器348操作來加熱玻璃管102及從玻璃管102的近端150分離玻璃製品103。一旦玻璃製品103已從玻璃管102分離,控制閥636就可以開啟以在分離期間將氣體脈衝遞送通過穿孔噴射器630及跨過形成於玻璃管102的近端150處的彎月面350。氣體脈衝可以跨彎月面350流動,且可以在彎月面350上產生吸力。彎月面350上的吸力可以足以使彎月面350穿孔以開啟玻璃管102的近端150。如上文所論述,將穿孔噴射器630合併到分離站206中來在分離站206中開啟彎月面350可以藉由消除穿孔燃燒器352來減少玻璃的蒸發的揮發性成分在玻璃管102的內表面146上的沉積。消除穿孔燃燒器352可以允許將改造器100的穿孔站212重新配置成不同類型的處理站106,舉例而言,例如加熱站202。將穿孔站212用於額外的處理站106的能力可以藉由減少處理時間及增加產量來改善改造器100的效率。
現參照圖13A及13B,吸取系統600可以包括環形燃燒器640、燃燒氣體源642、及控制閥646。可以將環形燃燒器640配置為圍繞玻璃管102的近端150產生向下的(亦即在圖31A的座標軸的-Z方向上)錐形火焰。向下定向的錐形火焰可以產生下降氣流,該下降氣流在玻璃管102的近端150處產生負壓。在一些實施例中,由環形燃燒器640所產生的負壓可以足以克服玻璃管102的內部容積中的煙囪效應,以產生氣流及/或蒸氣流向下通過玻璃管102及流出玻璃管102的近端150。替代性或附加性地,在其他的實施例中,由環形燃燒器640所產生的負壓可以足以使在分離站206中形成於玻璃管102的近端150處的彎月面350穿孔。
圖13B繪示從圖13A中的參考線13B的觀點所截取的環形燃燒器640的示例性實施例的仰視圖。參照圖13B,環形燃燒器640可以包括環形或U形的燃燒器歧管648,該燃燒器歧管具有界定在燃燒器歧管648的內部徑向壁652中的複數個噴射器650。在一些實施例中,噴射器650可以包括內部徑向壁652中的開口。或者,在其他的實施例中,噴射器650可以更包括耦接到內部徑向壁652中的開口中的每一者的噴嘴。可以用背向玻璃管102的近端150的方向定向該複數個噴射器650。例如,可以稍微向下地(亦即在圖13的座標軸的-Z方向上)定向噴射器650中的每一者。參照圖13C,每個噴射器650可以具有中心線656,該中心線從噴射器650向下延伸且朝向玻璃管102的軸D 延伸。噴射器650的中心線656可以與玻璃管102的軸D相交以在中心線656與軸D之間形成角度β 。在一些實施例中,角度β 可以大於0°且小於90°,例如從10°到80°、從20°到70°、或從30°到60°。在一些實施例中,環形燃燒器640的噴射器650可以產生在背向玻璃管102的近端150的方向上垂直向下引導的大致錐形的火焰。
如圖13B中所示,可以將環形燃燒器640定位為居中在玻璃管102的軸D 上,使得環形燃燒器640圍繞玻璃管102的近端150。燃燒器歧管648可以具有大於玻璃管102的寬度W (亦即玻璃管102的外徑)的內徑IDR ,使得在仰視圖中檢視時(亦即在圖13A的座標軸的+Z方向上檢視時),燃燒器歧管648的內部徑向壁652與玻璃管102的外表面140徑向隔開達徑向距離R
參照回圖13A,可以將環形燃燒器640垂直(亦即在圖13A的座標軸的+/-Z方向上)定位在玻璃管102的近端150下方。可以在垂直方向(亦即圖13A的座標軸的+/-Z方向)上將環形燃燒器640的燃燒器歧管648與玻璃管102的近端150隔開達距離F 。在一些實施例中,距離F 可以小到足以允許環形燃燒器640產生足以克服玻璃管102中的煙囪效應及/或開啟形成在玻璃管102的近端150上方的彎月面350的負壓。然而,在玻璃管102在站點之間分度移動時,環形燃燒器640與玻璃管102的近端150之間的距離F 不應小到使得環形燃燒器640接觸玻璃管102的近端150,玻璃管的近端可以在管子之間展現尺度可變性。在一些實施例中,距離F 可以小於或等於25 mm。例如,在一些實施例中,距離F 可以小於或等於20 mm、小於或等於15 mm、小於或等於10 mm、或甚至小於或等於5 mm。距離F 可以被玻璃管102的內徑ID、過程速率、改造器設置、及/或玻璃的類型影響。
在一些實施例中,環形燃燒器640可以相對於玻璃管102的近端150可在垂直方向上(亦即在圖13A的座標軸的+/-Z方向上)或在水平方向上(亦即在圖13A的座標軸的X-Y平面上)平移。例如,在一些實施例中,可以將環形燃燒器640相對於玻璃管102移動進及移動出處理站106中的適當位置。
可以藉由導管654將燃燒氣體源642流體耦接到環形燃燒器640。燃燒氣體源642可以包括燃料氣、氧氣、壓縮空氣、富含氧氣的空氣、其他氣體、或氣體組合中的一或更多者。雖然圖13A的燃燒氣體源642作為單個氣體源,但據瞭解,燃燒氣體源642可以包括多個氣體源,例如燃料氣、氧氣源、及燃燒空氣源(例如參照關於圖3A中的燃燒器302描述的燃料氣體供應器304、氧氣供應器306、及燃燒空氣供應器308)。參照圖13A,可以將控制閥646定位在氣體源642與環形燃燒器640之間,以控制環形燃燒器640的操作。控制閥646可以包括氣動致動器、電力致動器、液力致動器、電磁致動器、或其他類型的致動器中的一或更多者。在一些實施例中,控制閥646可以包括螺線管。雖然圖13A描繪單個控制閥646,但據瞭解,可以在氣體源642包括多個氣體源時在吸取系統600中利用多個控制閥646。例如,在氣體源642包括燃料氣體源、氧氣源、及燃燒空氣源時,吸取系統600可以包括多個控制閥646,燃料氣、氧氣、及燃燒空氣中的每一者有一個控制閥(例如與針對圖3A中的燃燒器302所描述的燃料氣控制閥310、氧氣控制閥312、空氣控制閥314類似)。其他的配置是被考慮的。可以操控控制閥646的位置以將環形燃燒器640在待用模式及吸取模式之間(亦即在引燃火焰模式與全火焰模式之間)轉變。
可以將具有環形燃燒器640的吸取系統600耦接到特定處理站106(例如分離站206、穿孔站212、加熱站202中的一者、形成站204中的一者、或另一處理站106)處的固定位置。在一些實施例中,可以將吸取系統600的環形燃燒器640定位在改造器100的穿孔站212中。環形燃燒器640可以在玻璃管102的近端150處產生充足的負壓,以在穿孔站212中使玻璃管102的彎月面350穿孔。使用環形燃燒器640來使玻璃管102的彎月面350穿孔可以從穿孔站212消除穿孔燃燒器352。消除穿孔燃燒器352可以藉由減少玻璃管102的內部容積中的煙囪效應,來減少蒸發的揮發性成分在玻璃管102的內表面146上的沉積。在用來使彎月面350穿孔時,可以在彎月面350被穿孔之後操作環形燃燒器640以繼續產生負壓以向下(亦即圖13A的座標軸的-Z方向)產生氣流及蒸氣流通過玻璃管102的內部容積及流出玻璃管102的近端150。
或者,在其他的實施例中,穿孔站212可以包括用於使玻璃管102的彎月面350穿孔的穿孔燃燒器352。在這些實施例的操作中,主轉塔108將玻璃管102分度移動到穿孔站212中。在玻璃管102處於穿孔站212內的適當位置時,穿孔燃燒器352可以操作來使玻璃管102的彎月面350穿孔。在彎月面350被穿孔之後,可以關掉穿孔燃燒器352,且吸取系統600的環形燃燒器640可以可操作來在玻璃管102的近端150處產生負壓。負壓可以向下(亦即在圖13A的座標軸的-Z方向上朝向玻璃管102的近端150)產生氣流及蒸氣流通過玻璃管102的內部容積及流出玻璃管102的近端150。在使玻璃管102的彎月面350穿孔之後立即用環形燃燒器640從玻璃管102的內部容積除清氣體及蒸氣可以減少玻璃的蒸發的揮發性成分在玻璃管102的內表面146上的沉積。
現參照圖14A及14B,吸取系統600可以包括排氣系統670,該排氣系統可以包括藉由風道676流體耦接到空氣處置器674的至少一個入氣口672。空氣處置器674可以能夠將空氣抽到入氣口672中及通過風道676。將空氣抽過入氣口672中可以在玻璃管102的近端150的區域中產生局部負壓。此負壓可以足以克服由穿孔站212中的穿孔燃燒器352、或加熱站202中的一者的燃燒器302中的一者所產生的煙囪效應。負壓藉由克服煙囪效應可以在玻璃管102的內部容積中產生氣流及蒸氣流朝向玻璃管102的近端150及流出玻璃管102,藉此從玻璃管102的內部容積除清氣體及/或蒸氣。如先前所論述,除清氣體及/或蒸氣可以減少或防止玻璃的蒸發的揮發性成分凝結在玻璃管102的內表面146上,藉此減少玻璃管102及由該玻璃管製作的玻璃製品103的SHR。
參照圖14A及14B,入氣口672可以具有入口開口678,可以相對於玻璃管102的近端150處的玻璃管102的外表面140將該入口開口定位達距離M 。在一些實施例中,可以將入氣口672定位在處理站106與主轉塔108之間且定向為使得入氣口672的入口開口678與處理站106中的玻璃管102徑向隔開達距離M 。或者,在其他的實施例(未示出)中,可以將入氣口672定位在玻璃管102的近端150正下方且定向為使得入口開口678垂直地面朝上(亦即在圖14A及14B的座標軸的+Z方向上)。在這些實施例中,可以將入氣口672與玻璃管102的近端150軸向隔開達距離M
距離M 可以小到足以允許排氣系統670在玻璃管102的近端150處產生足以克服玻璃管102的內部容積中的煙囪效應的負壓。然而,由於玻璃管102及/或改造器100的輕微尺度變化,若距離M 太小,則入氣口672可以在玻璃管102被分度移動進及分度移動出處理站106時接觸玻璃管102的近端150。此外,若距離M 太小,則入氣口672可以干擾燃燒器(例如穿孔站212的穿孔燃燒器352、或加熱站202中的一者的燃燒器302)的效能。在一些實施例中,距離M 可以小於或等於25 mm。例如,在一些實施例中,距離M 可以小於或等於20 mm、小於或等於15 mm、小於或等於10 mm、或小於或等於5 mm。在其他的實施例中,距離M 可以從2 mm到25 mm、從2 mm到20 mm、從2 mm到15 mm、從2 mm到10 mm、從2 mm到5 mm、從5 mm到25 mm、從5 mm到20 mm、從5 mm到15 mm、或從5 mm到10 mm。
空氣處置器674可以包括但不限於吹風機、風扇、泵、真空泵、其他真空設備或空氣處置裝置中的一或更多者、或這些項目的組合。將空氣處置器674耦接到入氣口672的風道676可以包括剛性風道、柔性風道、或兩者的組合。柔性風道可以提供入氣口672相對於玻璃管102的近端150的位置的調整。因為入氣口672及風道676與處理站106的鄰近度,在一些實施例中,入氣口672及風道676可以由能夠耐得住處理站106中的玻璃管102附近所產生的加熱氣體及蒸氣的溫度的耐熱材料構成。耐熱材料的示例可以包括金屬、陶瓷、耐火材料、耐熱塑膠、其他耐熱材料、或這些項目的組合。
在一些實施例中,排氣系統670可以可選地包括定位在風道676中、風道676與空氣處置器674之間、或風道676與入氣口672之間的風門680。風門680可以可調整以控制通過排氣系統670的空氣流,藉此控制由排氣系統670在玻璃管102的近端150處所產生的負壓。風門680可以包括氣動致動器、電力致動器、液力致動器、電磁致動器、或其他類型的致動器中的一或更多者。在一些實施例中,風門680可以包括螺線管。
參照圖14A及14B,可以將入氣口672定位在處理站106(例如分離站206、穿孔站212、加熱站202中的一者、形成站204中的一者、或這些項目的組合)處。在一些實施例中,吸取系統600可以包括複數個通氣口672,其中通氣口672中的每一者被定位在處理站106中的一者處。操作時,可以如先前所述地將入氣口672定位在玻璃管102的近端150旁邊或下方。空氣處置器674可以產生空氣流從入氣口672朝向空氣處置器674通過風道676。來自玻璃管102的近端150旁邊的空氣被通過風道676的空氣流抽到入氣口672中,藉此在玻璃管102的近端150旁邊產生負壓。該負壓可以克服煙囪效應且使得玻璃管102內部的氣體及蒸氣朝向玻璃管102的近端150流動及流出玻璃管102。
參照圖15A及15B,在一些實施例中,可以將入氣口672定位在處理站106之間(舉例而言,例如分離站206與穿孔站212之間、或穿孔站212與下游的處理站106之間)。圖15A描繪定位在穿孔站212與穿孔站212下游的加熱站202之間的入氣口672。可以將入氣口672塑形為反映玻璃管102在玻璃管102在兩個處理站106之間分度移動時所採用的路徑。例如,在一些實施例中,入氣口672可以是狹長及彎曲的,以在玻璃管102在處理站106之間分度移動時與該玻璃管的弓形行進路徑重合。如圖15A及15B中所示,可以將入氣口672塑形得像是狹長的弓形通風道,其中開口678被定向為垂直向上(亦即在圖15A的座標軸的+Z方向上)面向玻璃管102的近端150。或者,在其他的實施例中,改造器100可以具有直線狀的處理站106佈置,且入氣口672在俯視圖中檢視時可以是矩形的以依循玻璃管102在處理站106之間的直線狀路徑。可以將入氣口672與玻璃管102的近端150垂直(亦即在圖15A的座標軸的+/-Z方向上)隔開達先前所述的距離M
參照圖15B,操作時,在停留時間結束時,改造器100可以將玻璃管102從穿孔站212分度移動到穿孔站212下游的加熱站202。排氣系統670可以連續操作來在入氣口672上方的區域中產生連續的負壓。在玻璃管102在分度移動時間期間離開穿孔站212時,玻璃管102的近端150可以跨越及沿著排氣系統670的入氣口672行進,藉此在入氣口672上方使玻璃管102的近端150經受負壓。如先前所論述,在玻璃管102沿著入氣口672行進時,由排氣系統670所產生的負壓可以克服玻璃管102中的煙囪效應且使得玻璃管102中的氣體及蒸氣朝向玻璃管102的近端150流動及流出玻璃管102。在玻璃管102在旋轉的最後一個部分期間進入分離站206時,玻璃管102可以前進超過入氣口672且離開入氣口672上方所產生的負壓區域。
參照圖5-8,一種用於由具有內表面146的玻璃管102生產製品103的方法可以包括以下步驟:將玻璃管102引入到改造器100,該改造器具有複數個處理站106,該複數個處理站包括至少一個加熱站202及至少一個形成站204;及在該至少一個加熱站202處加熱玻璃管102的近端150,其中鹼在加熱期間從玻璃管102釋放。該方法更包括以下步驟:在該至少一個形成站204中在玻璃管102的近端150處形成製品103的至少一個特徵;在分離站206處從玻璃管102的近端150分離製品103;及在玻璃管102的近端150附近產生氣流。氣流可操作來移除玻璃管102的內部中的大氣的至少一部分。在一些實施例中,至少減少了內表面146所受到從玻璃管102釋放的鹼的污染。
在一些實施例中,在玻璃管102的近端150附近產生氣流的步驟可以包括以下步驟:從玻璃管102的遠端152朝向近端150產生氣流。在一些實施例中,從玻璃管102分離製品103的步驟可以包括以下步驟:從玻璃管102熱分離製品103,使得在熱分離期間在玻璃管102的近端150上形成了玻璃彎月面350。在一些實施例中,在玻璃管102的近端150附近產生氣流可以開啟玻璃的彎月面350。在一些實施例中,在玻璃管102的近端150附近產生氣流的步驟可以包括以下步驟:在玻璃管102的近端150附近產生與玻璃管102的縱軸正交的正向氣流。替代性或附加性地,在一些實施例中,在玻璃管102的近端150附近產生氣流的步驟可以包括以下步驟:在玻璃管102外部且相對於玻璃管102的縱軸用非零的角度產生正向氣流。
在一些實施例中,在玻璃管102的近端150附近產生氣流的步驟可以包括以下步驟:將氣體脈衝引入到玻璃管102的遠端152中。在這些實施例中的一些實施例中,從玻璃管102分離製品103的步驟可以包括以下步驟:從玻璃管102分離製品103及跨玻璃管102的近端150形成玻璃的彎月面350。氣體脈衝可以足以開啟玻璃管102的彎月面350。在一些實施例中,氣體脈衝可以具有小於改造器100的停留時間及/或分度移動時間的總和的持續時間。在一些實施例中,該方法可以更包括以下步驟:響應於玻璃管102的長度的改變,調整氣體脈衝的流速或體積。
在一些實施例中,在玻璃管102的近端150附近產生氣流的步驟可以包括以下步驟:在玻璃管102的近端150處產生負壓。在玻璃管102的近端150處產生負壓的步驟可以包括以下步驟:在玻璃管102的近端150附近產生負壓脈衝。在一些實施例中,負壓脈衝可以足以開啟在熱分離期間形成於玻璃管102的近端150處的彎月面350。在一些實施例中,在玻璃管102的近端150附近產生氣流的步驟可以包括以下步驟:徑向跨在從玻璃管102熱分離製品103的期間形成於玻璃管上的玻璃彎月面350的表面產生氣流,其中氣流產生足以開啟彎月面350的負壓。在一些實施例中,可以在玻璃管102被定位在該複數個處理站106中的至少一者中時產生玻璃管102的近端150附近的氣流。或者,在其他的實施例中,該方法可以更包括以下步驟:將玻璃管102在該複數個處理站106中的兩者之間分度移動,且可以在將玻璃管102在該複數個處理站106中的該兩者之間分度移動的同時產生玻璃管102的近端150附近的氣流。
現參照圖16A-20,揭露了氣流系統900及用於在改造過程期間使用氣流系統900來減少及/或防止沉積物形成在玻璃管102的內表面146上的方法的實施例。這些系統及方法可以藉由將氣流或氣體脈衝(亦即有限持續時間內的氣流)引入通過玻璃管102以開啟在分離站206中或在穿孔站212中形成在玻璃管102的近端150處的玻璃彎月面350,來減少及/或防止玻璃的揮發性成分的沉積物形成在玻璃管102的內表面146上。由氣流系統900所遞送的氣流或氣體脈衝可以足以開啟彎月面350,而不是使用穿孔燃燒器352來開啟該彎月面。由氣流系統900所引入的氣體脈衝可以從玻璃管102的遠端152向近端150(亦即圖16A的座標軸的-Z方向)穿過玻璃管102。因此,氣流系統900可以允許消除穿孔燃燒器352及/或消除改造器100的穿孔站212。從改造器100消除穿孔燃燒器352可以減少煙囪效應,該煙囪效應可以使得玻璃的揮發性成分沉積在玻璃管102的內表面146上。此外,移除穿孔燃燒器352可以允許將穿孔站212改造成另一類型的處理站106,舉例而言,例如加熱站202。
參照圖16A-16B,改造器100可以包括氣流系統900,該氣流系統可操作來將氣流或氣體脈衝遞送到玻璃管102的遠端152中,藉此產生從遠端152向近端150通過玻璃管102的氣流。在一些實施例中,氣流系統900可以可操作來緊接在分離站206中從玻璃管102分離玻璃製品103之後將氣體脈衝引入通過玻璃管102。在一些實施例中,通過玻璃管102的氣流或氣體脈衝可以足以開啟在分離站206處從玻璃管102分離玻璃製品103之後形成於玻璃管102的近端150處的彎月面350。在又其他的實施例中,氣流系統900可以可操作來將氣體脈衝遞送通過其他處理站106(舉例而言,例如加熱站202或形成站204)處的玻璃管102,以抵消玻璃管102中的煙囪效應、及減少或防止玻璃的揮發性成分沉積到玻璃管102的內表面146上。
參照圖16A及17,對於改造器100的固持器130位置中的每一者而言,氣流系統900可以包括可與玻璃管102的遠端152接合的玻璃管連接器902。在一些實施例中,玻璃管連接器902可以是由彈性材料(舉例而言,例如橡膠)製作的塞子。在一些實施例中,玻璃管連接器902可以包括聚四氟乙烯(由Chemours公司販售的TeflonTM )、矽膠、氟化橡膠、腈橡膠(Buna N)、其他氟聚合物中的一或更多者、或這些項目的組合。在一些實施例中,玻璃管連接器902可以是被批準用於與藥品合成物接觸的彈性材料。在一些實施例中,玻璃管連接器902可以通過與玻璃管102的內表面146過盈契合而可與玻璃管102的遠端152接合。可以將玻璃管連接器902的至少一部分設置在玻璃管102內部,其中玻璃管連接器902的外表面的一部分接觸玻璃管102的內表面146以在玻璃管連接器902與玻璃管102的內表面146之間產生氣密密封。或者,玻璃管連接器902可以是可與玻璃管102的遠端152的外表面接合(例如藉由帽的內表面與玻璃管102的外表面140之間的過盈契合來接合)的帽。
參照圖17,玻璃管連接器902可以包括縱向(亦即在圖17的座標軸的+/-Z方向上)延伸通過玻璃管連接器902的中心孔腔914。可以將轉節連接器904耦接到玻璃管連接器902且耦接到柔性導管906。在一些實施例中,可以將轉節連接器904的一部分設置在玻璃管連接器902的中心孔腔914內。轉節連接器904可以回轉或旋轉以允許玻璃管連接器902相對於柔性導管906旋轉,這可以允許玻璃管連接器902在玻璃管102被一或更多個處理站106中的固持器130旋轉時與玻璃管102一起旋轉。
參照圖16A,可以將每個柔性導管906耦接到閥門908以將閥門908流體耦接到玻璃管連接器902及玻璃管102的遠端152。閥門908可以是適於控制氣流的任何類型的閥門。適用於閥門908的閥門示例可以包括但不限於球閥、閘閥、球形閥、蝶形閥、或其他類型的閥門。也可以將閥門908中的每一者操作耦接到閥門致動器910,該閥門致動器被配置為開啟及關閉閥門908以控制送到玻璃管連接器902的氣流。閥門致動器910可以是氣動致動器、電子致動器、液壓致動器、電機致動器、電磁致動器、或其他類型的致動器。在一些實施例中,閥門致動器910可以是螺線管。
參照圖18及19,可以將玻璃管連接器902中的每一者的閥門908流體耦接到歧管920。在一些實施例中,可以將歧管920機械耦接到主轉塔108以供在改造器100的操作期間與主轉塔108一起旋轉。可以通過氣體供應導管922及旋轉管套接924將歧管920流體耦接到氣體源504。雖然歧管920在圖18及19中被描繪為具有圓形的形狀,但歧管920可以具有其他的形狀。例如,在一些實施例中,改造器100可以具有直線狀的處理站106佈置,且歧管920可以具有與玻璃管102在該玻璃管被分度移動通過處理站106時的直線狀路徑對應的直線狀佈置。
參照圖19,在一些實施例中,氣流系統900可以包括流量計918。流量計918可以是質量流量計、質量流量控制器、或體積流速計。在一些實施例中,可以將流量計918設置在閥門908與歧管920之間。或者,在其他的實施例中,可以將流量計918定位在閥門908下游(例如閥門908與玻璃管連接器902之間)。在又其他的實施例中,可以將流量計918定位在歧管920上游(例如歧管920與氣體源504之間)。
參照回圖18及19,歧管920可以包括複數個分佈端口921。每個分佈端口921可以包括連接器923,該連接器可以可移除地可耦接到該複數個閥門908中的一者。或者,在其他的實施例中,可以將閥門908中的每一者定位在連接器923與分佈端口921中的一者處的分佈端口921之間。在這些實施例中,可以將每個連接器923直接耦接到柔性導管906中的一者。
在氣流系統900的操作期間,氣體可以從氣體源504流動且流到歧管920中。歧管920可以將氣流分佈到分佈端口921中的每一者。在致動閥門致動器910之後,氣體就流過閥門908、柔性導管906、及玻璃管連接器902,以將氣體脈衝遞送到玻璃管102的遠端152中。來自氣體源504的氣體可以包括壓縮空氣、氮氣、惰性氣體、反應氣體、其他氣體、或氣體的組合。在一些實施例中,氣體源的氣體可以是惰性氣體(例如氬),這可以進一步減少在玻璃管102的內表面146上形成沉積物的機率。
在一些實施例中,氣體脈衝可以具有可以小於主轉塔108循環通過所有處理站106一次所需的時間的脈衝持續時間。或者,在其他的實施例中,脈衝持續時間可以小於改造器100的停留時間。在又其他的實施例中,脈衝持續時間可以小於改造器100的分度移動時間。在又其他的實施例中,脈衝持續時間可以小於改造器的停留移動時間及分度移動時間的總和。在一些實施例中,脈衝持續時間可以小於改造器100的分度移動時間及停留時間的總和。脈衝持續時間可以被玻璃管102的內徑ID (圖4)、過程速率、改造器設置、及/或玻璃類型影響。
在新的玻璃管102被裝載到改造器100的固持器130中的一者中時,可以從被消耗的玻璃管102的遠端152移除來自該固持器位置的玻璃管連接器902,可以將新的玻璃管102裝載到固持器130中,且可以將玻璃管連接器902安插到玻璃管102的遠端152中。在一些實施例中,可以由改造器100的操作員從一個玻璃管移除玻璃管連接器902且將該玻璃管連接器安插到新的玻璃管中。在其他的實施例中,可以使用安插設備960來移除玻璃管連接器902且將玻璃管連接器902安插在新的玻璃管中。安插設備960可以是能夠移除玻璃管連接器902及將該玻璃管連接器安插到玻璃管102的遠端152中的氣動設備 、液壓設備、電機設備、或電磁設備。例如,安插設備960可以是如圖18中所繪示的機器手臂。其他類型的安插設備960是被考慮的。
參照圖16A-16B,可以利用氣流系統900來在分離站206中從玻璃管102分離製品103之後立即將氣體脈衝引入到玻璃管102中以在分離之後立即開啟彎月面350。參照圖16A,在分離站206中,分離燃燒器348加熱玻璃管102的分離區域346以從玻璃管102分離製品103。參照圖16B,緊接在從玻璃管102分離製品103之後,與分離站206對應的閥門致動器910可以啟動以部分或完全開啟閥門908,以允許氣體從氣體源504流過閥門908及流到分離站206處的玻璃管102的遠端152中。通過玻璃管102的氣流可以足以開啟形成在玻璃管102的近端150上方的彎月面350。在一些實施例中,閥門致動器910可以在彎月面350被開啟之後在一定的時間段內將閥門908維持在開啟或部分開啟的位置中,以從玻璃管102的內部容積進一步除清蒸發的揮發性成分。在該時間段期滿時,閥門致動器910可以操作來關閉閥門908以結束進入玻璃管102的遠端152的氣體脈衝。
在一些實施例中,可以將氣流系統900配置為向分離站206以外的一或更多個處理站106處的玻璃管102的遠端152遞送氣體脈衝。例如,可以將氣流系統900配置為向一或更多個加熱站202、形成站204、冷卻站210、其他處理站106、或處理站組合處的玻璃管102的遠端152遞送氣體脈衝。
在一些實施例中,引入到玻璃管102的遠端152的氣體脈衝可以在氣體脈衝期間具有足以在從玻璃管102分離玻璃製品103之後開啟玻璃管102的彎月面350的氣體體積流速。在又其他的實施例中,氣體脈衝期間的氣體體積流速可以足以從玻璃管102的內部容積除清氣體及蒸氣。然而,若氣體脈衝期間的氣體體積流速太高,則可以使得玻璃管102不合需要地冷卻。氣體脈衝期間的氣體體積流速可以被玻璃管102的內徑ID (圖4)、過程速率、改造器設置、及/或玻璃類型影響。
隨著通過玻璃管102多次循環通過改造器100的處理站106從玻璃管102分離每個玻璃製品103,玻璃管102的長度減少,這減少了玻璃管102的內部容積。隨著玻璃管102的內部容積減少,足以防止彎月面350的形成、在分離之後使彎月面350穿孔、或從玻璃管102的內部容積除清蒸氣的氣體體積流速或質量流速也可以減少。類似地,隨著玻璃管102的內部容積減少,足以在分離之後開啟彎月面350或從玻璃管102的內部容積除清蒸氣的氣體脈衝的壓力也可以減少。在一些實施例中,將改造器100與氣流系統900一起操作的步驟可以包括以下步驟:響應於玻璃管102的長度的改變,更改氣體脈衝的持續時間、氣體脈衝的壓力、或氣體脈衝的體積流速(或質量流速)中的至少一者。在一些實施例中,可以隨著玻璃管102的長度的每次減少而減少氣體脈衝期間的氣體的體積流速及/或壓力。可以藉由改變閥門908開啟的持續時間來更改引入到玻璃管102的氣體脈衝的體積。也可以藉由利用質量流量控制器或質量流量計來改變氣體脈衝的體積或質量流速。或者,在其他的實施例中,可以將氣體脈衝期間的氣體的體積流速及/或壓力設定為對於在從新的玻璃管102分離玻璃製品之前具有最大長度的新的玻璃管102而言足以在分離之後開啟彎月面350或從玻璃管102的內部容積除清蒸氣的體積流速。
藉由緊接在從玻璃管102熱分離製品103之後在分離站206中開啟彎月面350,氣流系統900可以從穿孔站212消除穿孔燃燒器352。從穿孔站212消除穿孔燃燒器352可以減少沉積於玻璃管102的內表面146上的蒸發的揮發性成分量,這可以減少由玻璃管102製作的玻璃製品103的SHR。也可以利用氣流系統900來將氣體脈衝引入到其他的處理站106(例如加熱站202及形成站204)中以除清玻璃管102的內部容積,這可以進一步減少或防止蒸發的揮發性成分沉積在玻璃管102的內表面146上。進一步地,從穿孔站212消除穿孔燃燒器352可以允許將穿孔站212重新配置成另一類型的處理站106,例如加熱站202或形成站204。例如,可以將穿孔站212重新配置成形成站204,以在下游的形成站204之前進一步累積玻璃管102的近端150的厚度。在一些實施例中,總而言之,可以移除穿孔站212以減少改造器100上的處理站106的數量,藉此藉由增加產量來增加改造器100的效率。此外,氣體脈衝可以在分離操作、或其他的加熱或形成操作之後向玻璃管102的內表面140提供冷卻。例如,氣體脈衝可以在從玻璃管102分離玻璃製品103之後繼續一定的持續時間以向玻璃管102的內表面140提供冷卻,藉此減少玻璃管102暴露於足以蒸發玻璃的揮發性成分的溫度的時間量。
如先前關於圖18及19所描述,對於玻璃管連接器902中與改造器100的固持器130中的每一個固持器對應的每一個玻璃管連接器而言,氣流系統900可以包括閥門908及閥門致動器910。或者,在一些實施例中,氣流系統900可以包括單個閥門908a及操作耦接到閥門的單個致動器910a,如圖20中所繪示。參照圖20,氣流系統900可以包括歧管920a,該歧管具有內環930及外環940,該外環被定位為圍繞內環930且可相對於內環930旋轉。在圖20中用分解圖示意性地描繪了氣流系統900的歧管920a以較佳地繪示內環930及外環940。在安裝時,可以將內環930定位在外環940內,使得內環930的外表面936可以與外環940的內表面946可滑動地接觸。內環930可以具有從內環930的中心區域934向內環930的外表面936延伸的氣體供應通道932。可以將氣體供應通道932流體耦接到入口耦接器935。入口耦接器935可以通過氣體供應導管922與單個閥門908a流體連通。可以將內環930剛性耦接到一或更多個固定支撐物938,使得內環930可以在改造器100的操作期間保持靜止且不與主轉塔108一起旋轉。可以將固定支撐物938耦接到靜止物體,舉例而言,例如牆壁、天花板、地板、或改造器的基部。
在一些實施例中,內環930可以具有單個氣體供應通道932。可以將內環930定向為使得可以朝向特定的處理站106引導單個氣體供應通道932。在一些實施例中,可以將單個氣體供應通道932定位為與改造器100的分離站206對應。在其他的實施例中,可以將單個氣體供應通道932定位為與穿孔站212對應。或者,在一些實施例中,內環930可以具有複數個氣體供應通道932,使得可以將氣體同時引入到複數個處理站106,例如加熱站202、形成站204、分離站206、穿孔站212、或處理站106的組合。
參照圖20,可以藉由一或更多個外環支撐物948將外環940耦接到主轉塔108,使得外環940可以與主轉塔108一起旋轉且相對於內環930旋轉。外環940可以具有複數個氣體遞送通道942,該複數個氣體遞送通道從外環940的內表面946向外表面947延伸通過外環940。外環940可以包括耦接到外環940的複數個連接器923。連接器923中的每一者可以與氣體遞送通道942中的一者流體連通。可以通過柔性導管906(圖19)中的一者將連接器923中的每一者流體耦接到玻璃管連接器902(圖19)中的一者。
參照圖20,操作時,分度移動主轉塔108可以使得外環940旋轉。在分度移動時間結束時,在主轉塔108將玻璃管102中的每一者定位在下個處理站106中時,內環930的氣體供應通道932可以與外環940的氣體遞送通道942中的一者對準,藉此在單個閥門908a與氣體遞送通道942之間建立流體連通。閥門致動器910可以接著致動以開啟閥門908以允許來自氣體源504的氣體流過氣體供應導管922、氣體供應通道932、及氣體遞送通道942、且流到與處理站106對應的分佈端口921中,其中想要將氣體脈衝向玻璃管102遞送到該處理站。氣體脈衝穿過連接器923及柔性導管906到定位在處理站106中的玻璃管102的遠端152。在停留時間結束時,主轉塔108可以旋轉以將玻璃管102分度移動到下個處理站106。在外環940與主轉塔108一起旋轉時,氣體遞送通道942旋轉成與氣體供應通道932失準,而後續的氣體遞送通道942旋轉成與氣體供應通道932對準。
參照圖16A,在一些實施例中,氣流系統900可以僅包括定位在特定處理站106(例如分離站206)處的單個玻璃管連接器902。柔性導管906可以將單個玻璃管連接器902流體耦接到閥門908以供控制氣體從氣體源504到單個玻璃管連接器902的流動。在分離站206處,可以將玻璃管連接器902安插到被分度移動到分離站206中的玻璃管102的遠端152中。一旦玻璃管連接器902被安插,就可以開始從玻璃管102分離玻璃製品103。在分離完成且彎月面350被開啟之後,可以從玻璃管102移除玻璃管連接器902,且可以將玻璃管102分度移動到下個處理站106。在一些實施例中,可以由改造器100的操作員人工地從玻璃管102移除玻璃管連接器902。在其他的實施例中,可以使用安插設備960(圖18)來移除玻璃管連接器902且將玻璃管連接器902安插在新的玻璃管102中。安插設備可以是能夠移除玻璃管連接器902及將該玻璃管連接器安插到玻璃管102的遠端152中的氣動設備 、液壓設備、電機設備、或電磁設備。例如,可以使用機器手臂來移除玻璃管連接器902及將該玻璃管連接器安插到玻璃管102中。
參照圖16A-20,一種用於由具有內表面的玻璃管102生產製品103的方法可以包括以下步驟:將玻璃管102引入到改造器100,該改造器具有複數個處理站106,該複數個處理站包括至少一個加熱站202及至少一個形成站204;及在該至少一個加熱站202處加熱玻璃管102的近端150。鹼在加熱期間從玻璃管102釋放。該方法可以更包括以下步驟:在該至少一個形成站204中在玻璃管102的近端150處形成製品103的至少一個特徵;在分離站206處從玻璃管102的近端150分離製品103;及藉由氣流系統900將氣流引入到玻璃管102的遠端152。氣流系統900可以包括可流體耦接到氣體源504及複數個玻璃管連接器902的歧管920。每個玻璃管連接器902可以可移除地可耦接到玻璃管102的遠端152且藉由導管906流體耦接到歧管920。對於玻璃管連接器902中的至少一者而言,氣流系統900可以可操作來將氣體從歧管920傳遞通過導管906、傳遞通過玻璃管連接器902、且傳遞到玻璃管102的遠端152中。將氣體傳遞到玻璃管102的遠端152中可以在玻璃管102的近端150附近產生氣流。氣流可以可操作來從玻璃管102的內部移除大氣的至少一部分及減少玻璃管102的內表面146被從玻璃管102所釋放的鹼污染。
在一些實施例中,從玻璃管102分離製品103的步驟可以包括跨玻璃管102的近端150產生玻璃彎月面350的熱分離,且玻璃管102的近端150附近的氣流可以足以開啟彎月面350。在一些實施例中,引入氣流的步驟可以包括以下步驟:將氣體脈衝引入到玻璃管102的遠端152。在一些實施例中,氣體脈衝可以具有小於改造器的停留時間與分度移動時間的總和的持續時間。在一些實施例中,氣體脈衝可以足以開啟在從玻璃管102熱分離製品103的期間形成的彎月面350。
在一些實施例中,該方法可包括以下步驟:將複數個氣體脈衝引入到玻璃管102的遠端152。在一些實施例中,該方法可以更包括以下步驟:響應於玻璃管102的長度的改變,控制氣體脈衝的持續時間、氣體脈衝的壓力、或氣體脈衝的體積流速中的至少一者。可以在玻璃管102被定位在該複數個處理站106中的一者中時將氣流引入到玻璃管102的遠端152。在一些實施例中,可以在玻璃管102被定位在改造器100的分離站206或穿孔站212中時將氣流引入到玻璃管102的遠端152。
示例
以下的示例說明所揭露的用於減少在改造器中由玻璃管製造的玻璃製品的SHR的系統及方法的操作。以下示例說明所揭露的用於減少由鋁矽酸鹽玻璃管(例如由康寧公司製造及販售的VALORTM 玻璃)製造的玻璃製品的SHR的系統及方法的用法。可以藉由在改造之後退火及/或離子交換玻璃管來進一步處理鋁矽酸鹽玻璃管。對於一些鋁矽酸鹽玻璃合成物(例如VALORTM 玻璃)而言,在改造之後進行的退火及/或離子交換過程顯著地減少了玻璃製品的SHR。以下示例說明了所揭露的系統及方法的僅在由改造過程所造成的玻璃管的SHR上的效果,且不包括後續的退火及/或離子交換過程的效果。因此,在以下示例中所呈現的SHR資料反映來自改造過程的SHR且並不表示最終的玻璃製品的SHR。所揭露的系統及方法的操作可以對於不同類型的玻璃(例如硼矽酸鹽玻璃及鈉鈣玻璃,這些玻璃常規上用來生產藥品包裝)產生不同的結果。硼矽酸鹽玻璃及鈉鈣玻璃的揮發行為與鋁矽酸鹽玻璃的揮發行為不同。相較於鋁矽酸鹽玻璃,對於硼矽酸鹽玻璃及鈉鈣玻璃而言,退火過程中的SHR交互作用也可以是不同的。因此,應瞭解到,相較於鋁矽酸鹽玻璃,對於硼矽酸鹽玻璃合成物及鈉鈣玻璃合成物而言,由所揭露的系統及方法所產生的SHR結果及減輕SHR最有效的改造器過程區域預期是不同的。
示例 1
鋁矽酸鹽玻璃管是使用改造器來改造成玻璃藥瓶的。鋁矽酸鹽玻璃管是由康寧公司所製造的VALORTM 玻璃管。所使用的改造器是由AMBEG的J. Dichter GmbH博士所製造的具有自動管饋送器的型號RP16的藥瓶形成機,該藥瓶形成機中包括了主迴路中的十六個處理站及副迴路中的八個副處理站。下文的表格1中提供了用於示例1的改造器的主迴路的處理站的說明。
表格 1 示例 1 的改造器的處理站的說明
改造器配備有依據圖5所述的氣流系統。圖5的設備可配置為允許將連續氣流送到改造器上的所有管子或將氣流進行打開或關掉的循環以向玻璃管遞送氣流脈衝。進一步地,可以連接設備以向僅一個管子遞送氣體以測試在改造器上的特定位置處遞送氣流的效力。應注意,在不遞送氣流時的時間期間,端帽是存在的,因此管子的頂部被遞送設備有效地封鎖。在此示例中,改造器被設置為用每分鐘31個零件(31 ppm)的改造器速率使用具有16.75 mm的外徑、1.1 mm的壁厚的玻璃管來生產趨近ISO 2R的藥瓶。
使用沒有安裝氣流系統的改造器來生產藥瓶的控制組(試樣1A),以提供相對於常規處理方法的基準比較。在使用氣流系統來在選定的處理站處的玻璃管的遠端處引入氣體脈衝的改造器上生產額外的藥瓶(試樣1B、1C、1D、1E、及1G)。最後,在具有氣流系統的改造器上生產一組藥瓶(試樣1F),該氣流系統被安裝在選定的處理站處但不用來向玻璃管的遠端遞送氣體脈衝(亦即,管子的頂部在整個過程中被有效地封頂了)。以下的表格2提供了試樣編號與處理站的交叉參照,氣體脈衝被遞送到該等處理站中。
表格 2 處理站的交叉參照,在該等處理站處,氣體脈衝被遞送到示例 1 中的玻璃管
依據USP <660>中所描述的表面玻璃測試估算了示例1的試樣藥瓶中的每一者的SHR。SHR評估是在試樣藥瓶上執行的,該等試樣藥瓶並未退火,而是處於該等試樣藥瓶在任何後改造過程之前的改造時的狀態。在圖22中用每100毫升分析物的毫升HCl(ml/100 ml分析物)的單位提供了示例1的試樣中的每一者的SHR估算結果。如圖22中所示,試樣1A表示在玻璃管的遠端處不引入氣體脈衝的情況下製造的改造玻璃藥瓶的基準SHR。
在情況1F中,安裝了氣流系統,但不使用氣流來在改造過程期間向玻璃管的遠端遞送氣體脈衝。反而,氣流系統充當插塞,該插塞藉由阻擋玻璃管的一個開放端來防止氣流及蒸氣流向上通過玻璃管的內部容積。此用於情況1F的方法提供了與在玻璃管的一端被關閉(亦即玻璃管的遠端被關閉)的情況下由玻璃管製作玻璃製品的常規改造技術類似的示例。如圖22中所示,如試樣1F中地阻擋或堵塞玻璃管的一端將玻璃藥瓶的SHR減少到約1.5 ml/100 ml分析物。如先前所論述,最高位準的蒸發的揮發性成分是在改造過程的最熱部分(亦即造成最高的玻璃溫度的過程部分)中產生的,該等部分包括熱分離及穿孔操作。雖然不希望被理論束縛,但一旦產生,蒸發的揮發性成分就可以在玻璃管逐步通過改造過程時在玻璃管的內部容積內被向上或向下傳導。傳導蒸發的揮發性成分的方向(亦即向上或向下)可以被環境因素影響,例如但不限於通風排氣罩的定位;來自在玻璃管中上升的熱氣的煙囪效應浮力;由燃燒器加熱所造成的文氏管類型氣流,這誘發玻璃管內的內部氣流;或這些項目的組合。可以理解到,這些效應可以隨著改造環境的設計及操作而變化很大。此示例1F是藉由關閉玻璃管的遠端來減輕通過玻璃管的內部容積的蒸發的揮發性成分的向上輸送氣流所隱含的此玻璃上的SHR含意的說明。
對於示例1B-1D而言,氣體脈衝是在穿孔步驟之後被引入到玻璃管的。玻璃在穿孔步驟中到達其最大溫度,該最大溫度僅稍微大於在熱分離期間所經歷的玻璃溫度。如先前所論述,增加玻璃溫度增加了揮發性成分從玻璃蒸發的速率。因此,據瞭解,揮發性成分的最大揮發速率發生在穿孔及熱分離步驟期間,在該等步驟期間,玻璃溫度是最大的。示例1B-1E展示了逐出或清洗受處理的玻璃管的內部容積中的飽含蒸發的揮發性成分的氣體的SHR影響。示例1E及1G與示例1F的比較顯示,相較於如示例1F中地僅將玻璃管的遠端封頂而言,在分離站A5中的管分離期間在玻璃管的遠端處遞送氣體脈衝的操作提供了藥瓶的SHR的額外減少。在穿孔期間對玻璃管進行氣體清洗在SHR效能上的影響被顯示為超過可以作用的其他效應,例如會影響在此步驟被注射到管子內部中的揮發物的程度及量的穿孔動力性質。
注意,對於試樣1E及1G而言,在分離站A5處引入氣體脈衝造成了玻璃藥瓶的SHR的進一步減少。吾人可以看到,在分離時進行清洗的情況下顯示了約1.0的SHR。這些示例顯示了逐出在熱分離及穿孔時產生的飽含揮發物的氣體的空氣脈衝的有益效果。注意,在試樣1E中,穿孔燃燒器如常作用,使得SHR的益處可歸因於清洗脈衝的效力。這是清洗掉管子內部的揮發物的益處的另外的證據。
示例1G提供了有趣及未預期到的結果。在示例1G中,氣流脈衝是在整個熱分離過程步驟期間遞送的。發現到,在某些清洗流量(亦即氣體的體積流速)下,氣流會同時開啟在分離之後仍然存在的玻璃彎月面且消除在下個處理站處進行穿孔的需要。消除在藥瓶改造過程中進行穿孔的需求可以具有藉由消除過程的最高溫度區域來減少SHR的重大益處,且也可以簡化過程及潛在地允許更快速的零件製作速率。此發現允許另外研究其他方法來消除或最小化對穿孔燃燒器的依賴,該研究被涵蓋在以下示例中的一些中。
示例 2
對於示例2而言,玻璃藥瓶是使用由AMBEG的J. Dichter GmbH博士所製造的具有自動管饋送器的型號RP18的藥瓶形成機來製作的,該藥瓶形成機中包括了主迴路中的十八個處理站及副迴路中的九個副處理站。依據圖5所述的氣流系統被安裝在RP18改造器的穿孔站處且被配置為僅在穿孔站處向玻璃管的遠端遞送氣流脈衝。改造器被設置為用31 ppm的改造速率用具有16.75mm OD的管子、1.1mm的壁厚來製作大致等效的ISO 2R藥瓶。
氣體脈衝被增加到每分鐘2500立方呎(2500 cfm),這被顯示為足以開啟形成於玻璃管的近端處的熔化玻璃彎月面,因此展示了使用氣體脈衝來使彎月面穿孔的可行性,如一開始在先前所論述的示例1中所發現到的。可以理解到,開啟管子的熔化端所需的氣流取決於玻璃管與外部的內射設備之間的距離、注射器噴嘴的特定幾何形狀、玻璃溫度、彎月面厚度、及會預期在改造環境中有所不同的其他過程條件而改變。
依據USP <660>中所描述的表面玻璃測試估算了示例2中所生產的玻璃藥瓶的SHR。SHR評估是在試樣藥瓶上執行的,該等試樣藥瓶並未退火,而是處於該等試樣藥瓶在任何後改造過程之前的改造時的狀態。圖23中提供了示例2的隨機選定的藥瓶的SHR的結果。圖23中的SHR結果(這是使用外部注射的空氣清洗流來獲得的)是與圖22中所示的示例1E及1G的SHR結果類似的,在示例1E及1G中,氣體脈衝是在另外封閉端的環境中遞送的。示例2是在改造期間從玻璃管的內部容積逐出蒸發的揮發性成分在改造後的玻璃製品的SHR上的益處的另外的證據。示例2也展示了可以在熱分離期間使用空氣流脈衝來開啟形成於玻璃管的近端上的彎月面的發現,且此發現可以被表現為超越示例1的封閉耦接的歧管而達到更實用的外部注射表現。
示例 3
示例3說明了藉由使用吸取設備來誘發清洗流以在改造過程期間減少玻璃管的SHR的益處。用於示例3的改造器是由AMBEG的J. Dichter GmbH博士所製造的具有自動管饋送器的型號RP16的藥瓶形成機,該藥瓶形成機中包括了主迴路中的十六個處理站及副迴路中的八個副處理站。改造器配備有具有複數個吸管的吸取系統,與圖12A類似。穿孔站下游的每個加熱站配備有吸管中的一者。此配置用來展示藉由藉著外部吸力而不是如示例1中地藉著向玻璃管正向引入氣流誘發向下氣流來誘發內部空氣清洗的效果。參照上文中的表格1,配備有吸管的站點包括了站點A7、A8、A9、A11、及A13。對於此示例3而言,氧化鋁吸管被定向在玻璃管端下方,其中吸管的近端與玻璃管的近端隔開達7 mm到10 mm。對於此說明而言,氣流是通過通往吸泵的歧管管道系統來調節的。在此實驗的此情況下,將氣流位準限制為不過熱到超過實驗管道系統溫度限值是重要的,然而可以在生產類型的環境中直接展現更高溫排氣的工程解決方案。
至於其他的示例,改造器被設置為用31 ppm的改造速率用具有16.75mm OD的管子、1.1mm的壁厚來製作大致等效的ISO 2R藥瓶。依據USP <660>中所描述的表面玻璃測試估算了示例3的試樣藥瓶的SHR。SHR評估是在試樣藥瓶上執行的,該等試樣藥瓶並未退火,而是處於該等試樣藥瓶在任何後改造過程之前的改造時的狀態。作為基準(亦即試樣3A),試樣玻璃藥瓶是在不在處理站中的任一者處施加吸力的情況下使用改造器由玻璃管生產的。對於試樣3B而言,在改造器上生產了試樣藥瓶,且在穿孔站之後向加熱站中的每一者處的每個玻璃管的近端施加了真空。
圖24示出了試樣3A及3B的SHR(滴定100 ml的溶液所需的0.1莫耳的HCl的ml數)的結果。藉由將吸管施用於後穿孔燃燒器位置針對試樣3B將由不具有SHR減輕的改造過程所製作的試樣3A的每100毫分析物的4.44毫升的基準SHR值減少到了3.12。在施用吸管的情況下所達成的SHR結果因此表示了所有形成步驟的總貢獻的70%的減少。應注意,此情況下的基準SHR在此示例中顯著高於其他示例。雖然不希望被理論束縛,但相信,較高溫的玻璃過程條件及不適宜的排氣流可能已經增加了此示例3中的基準SHR。示例3結果說明了藉由藉著外部施加的吸力所誘發的氣流來清洗玻璃管內部所造成的玻璃製品的SHR效能的益處。也應注意到,另外的實驗顯示,揮發性氣體雲傾向於主要在分度移動期間(亦即在改造器轉塔正在處理站之間移動玻璃管時的時間)向上移動通過玻璃管的內部容積。從示例3的結果所預期的是,吸取方法(例如此揭示內容中所述的彼等方法)會產生清洗流效果,該清洗流效果造成與針對正向空氣流實施例的示例1及2中所展示的彼等改善類似的SHR效能改善。
雖然已經在本文中描述了改造器100以及用於在改造過程期間減少玻璃管102的SHR的系統及方法的各種實施例,但應瞭解到所考慮的是,可以將這些實施例及技術中的每一者單獨地或與一或更多個實施例及技術結合來使用。
本領域中的技術人員將理解到,可在不脫離所主張的標的的精神及範圍的情況下對本文中所述的實施例作出各種更改及變化。因此,所要的是,本說明書涵蓋本文中所述的各種實施例的變體及變化,若是此類變體及變化落於隨附請求項及它們等效物的範圍內的話。
100‧‧‧改造器
102‧‧‧玻璃管
103‧‧‧玻璃製品
104‧‧‧基部
105‧‧‧上部
106‧‧‧處理站
108‧‧‧主轉塔
109‧‧‧底部部分
110‧‧‧玻璃管裝載轉塔
112‧‧‧副處理站
114‧‧‧玻璃製品
116‧‧‧主迴路
118‧‧‧副迴路
130‧‧‧旋轉固持器
132‧‧‧裝載通道
134‧‧‧圓形迴路
136‧‧‧固持器位置
140‧‧‧圓形迴路
142‧‧‧肩部
144‧‧‧凸緣
146‧‧‧內表面
150‧‧‧近端
152‧‧‧遠端
202‧‧‧加熱站
204‧‧‧形成站
204'‧‧‧形成站
206‧‧‧分離站
208‧‧‧拋光站
210‧‧‧冷卻站
212‧‧‧穿孔站
214‧‧‧管裝載站
216‧‧‧卸除站
218‧‧‧測量站
220‧‧‧管長度投遞站
301‧‧‧加熱構件
302‧‧‧燃燒器
304‧‧‧燃料供應器
306‧‧‧氧氣供應器
308‧‧‧空氣供應器
310‧‧‧燃料控制閥
312‧‧‧氧氣控制閥
314‧‧‧空氣控制閥
324‧‧‧形成工具
324a‧‧‧形成工具
324b‧‧‧形成工具
324c‧‧‧形成工具
326‧‧‧形成工具致動器
340‧‧‧冷卻噴嘴
342‧‧‧冷卻流體
344‧‧‧冷卻流體控制閥
346‧‧‧分離區域
348‧‧‧分離燃燒器
350‧‧‧彎月面
352‧‧‧穿孔燃燒器
500‧‧‧氣流系統
500a‧‧‧氣流系統
502‧‧‧氣體遞送組件
502a‧‧‧氣體遞送組件
504‧‧‧氣體源
506‧‧‧噴嘴
508‧‧‧閥門
510‧‧‧閥門致動器
512‧‧‧柔性導管
520‧‧‧定位器
522‧‧‧軌道
524‧‧‧托座
526‧‧‧感測器
528‧‧‧定位器
530‧‧‧圓柱形架座
532‧‧‧夾鉗
534‧‧‧開放式通氣口
536‧‧‧轉節連接器
538‧‧‧固定螺釘
540‧‧‧包殼
542‧‧‧帽
543‧‧‧鉸鏈
544‧‧‧轉節連接器
546‧‧‧柔性導管
550‧‧‧近端
552‧‧‧遠端
560‧‧‧歧管
562‧‧‧氣體供應導管
564‧‧‧旋轉管套接
566‧‧‧氣體連接件
600‧‧‧吸取系統
602‧‧‧吸管
604‧‧‧真空產生器
606‧‧‧導管
607‧‧‧真空歧管
608‧‧‧吸氣口
610‧‧‧近端
612‧‧‧遠端
614‧‧‧控制閥
616‧‧‧致動器
620‧‧‧平移系統
622‧‧‧軌路
624‧‧‧吸管臺架
625‧‧‧吸管致動器
626‧‧‧燃燒器臺架
628‧‧‧燃燒器致動器
630‧‧‧穿孔噴射器
632‧‧‧氣體源
634‧‧‧尖端
636‧‧‧控制閥
640‧‧‧環形燃燒器
642‧‧‧燃燒氣體源
646‧‧‧控制閥
648‧‧‧燃燒器歧管
650‧‧‧噴射器
652‧‧‧內部徑向壁
654‧‧‧導管
656‧‧‧中心線
670‧‧‧排氣系統
672‧‧‧入氣口
674‧‧‧空氣處置器
676‧‧‧風道
678‧‧‧開口
680‧‧‧風門
900‧‧‧氣流系統
902‧‧‧玻璃管連接器
904‧‧‧轉節連接器
906‧‧‧柔性導管
908‧‧‧閥門
908a‧‧‧閥門
910‧‧‧閥門致動器
910a‧‧‧致動器
914‧‧‧中心孔腔
918‧‧‧流量計
920‧‧‧歧管
920a‧‧‧歧管
921‧‧‧分佈端口
922‧‧‧氣體供應導管
923‧‧‧連接器
924‧‧‧旋轉管套接
930‧‧‧內環
932‧‧‧氣體供應通道
934‧‧‧中心區域
935‧‧‧入口耦接器
936‧‧‧外表面
938‧‧‧固定支撐物
940‧‧‧外環
942‧‧‧氣體遞送通道
946‧‧‧內表面
947‧‧‧外表面
948‧‧‧外環支撐物
960‧‧‧安插設備
A‧‧‧中心軸
A1‧‧‧站點
A2‧‧‧站點
A3‧‧‧站點
A4‧‧‧站點
A5‧‧‧站點
A6‧‧‧站點
A7‧‧‧站點
A8‧‧‧站點
A9‧‧‧站點
A10‧‧‧站點
A11‧‧‧站點
A12‧‧‧站點
A13‧‧‧站點
A14‧‧‧站點
A15‧‧‧站點
A16‧‧‧站點
B‧‧‧第二軸
C‧‧‧軸
D‧‧‧軸
E‧‧‧工具加工軸
F‧‧‧距離
G1‧‧‧距離
G2‧‧‧距離
G3‧‧‧距離
ID‧‧‧內徑
IDR‧‧‧內徑
M‧‧‧距離
R‧‧‧徑向距離
W‧‧‧寬度
α‧‧‧角度
β‧‧‧角度
圖1示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的用於由玻璃管生產玻璃製品的改造器的實施例;
圖2示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖1的改造器的主轉塔、副轉塔及饋送轉塔的俯視圖;
圖3A示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖1的改造器的加熱站;
圖3B示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖1的改造器的形成站;
圖3C示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖1的改造器的形成站的另一實施例;
圖3D示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖1的改造器的冷卻站;
圖3E示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖1的改造器的分離站;
圖3F示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖1的改造器的穿孔站;
圖4示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的在圖1的改造器中改造之前的玻璃管的透視圖;
圖5示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的定位在圖1的改造器的穿孔站處的氣流系統;
圖6A示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例用於與圖1的改造器一起使用的氣流系統的另一實施例;
圖6B示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖6A的氣流系統的圓柱形支座的側視圖;
圖6C示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖6A的氣流系統的圓柱形支座的另一實施例;
圖7示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的氣流系統的另一實施例,該氣流系統具有定位在圖1的改造器的穿孔站處的包殼;
圖8示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖7的氣流系統,該氣流系統具有耦接到圖1的改造器的主轉塔的每個固持器的包殼;
圖9A示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的定位在圖1的改造器的兩個處理站之間的吸取系統;
圖9B示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖9A的吸取系統的俯視圖;
圖10示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖9A的吸取系統的另一實施例,該吸取系統定位在圖1的改造器的單個處理站處;
圖11示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖9A的吸取系統的又另一實施例;
圖12A示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖1的改造器的穿孔站的實施例;
圖12B示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的定位在圖12A的穿孔站中的穿孔噴射器;
圖12C示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的合併到圖1的改造器的分離站中的圖12A及12B中所描繪的穿孔噴射器;
圖13A示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的吸取系統的另一實施例,該吸取系統具有設置在圖1的改造器的處理站處的環形燃燒器;
圖13B示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖13A的吸取系統的環形燃燒器的仰視圖;
圖13C示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖13A的吸取系統的環形燃燒器的側視圖;
圖14A示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖1的改造器的吸取系統的又另一實施例,該吸取系統包括排氣系統;
圖14示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖14A中所描繪的排氣系統的入氣口的替代定向;
圖15A示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的吸取系統的另一實施例,該吸取系統包括排氣系統,該排氣系統具有定位在圖1的改造器的兩個處理站之間的入氣口;
圖15B示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖15A的吸取系統的俯視圖;
圖16A示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖1的改造器的氣流系統的另一實施例;
圖16B示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖16A的氣流系統的另外的操作;
圖17示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖16A的氣流系統的玻璃管連接器;
圖18示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖16A的氣流系統的另一實施例;
圖19示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖18的氣流系統的歧管的實施例;
圖20示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖18的氣流系統的歧管的另一實施例;
圖21A示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖1的改造器的吸取系統的另一實施例;
圖21B示意性地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的圖21A的吸取系統的操作;
圖22圖表地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的在圖1的改造器上製作的玻璃藥瓶試樣的SHR(y軸),該改造器具有使用氣流系統的不同的配置(x軸),圖22繪示了在改造過程中的各種點處遞送氣流的影響;
圖23圖表地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的在圖1的改造器上生產的玻璃藥瓶(x軸)的SHR(y軸),在該改造器中,在穿孔站處添加外部注射的空氣且用相同的氣體脈衝開啟玻璃管的彎月面;及
圖24圖表地描繪依據本文中所示出及描述的一或更多個實施例的在有及沒有在穿孔之後在燃燒站處誘發的吸力誘發的向下氣流的情況下由圖1的改造器所生產的玻璃藥瓶的SHR(y軸)。
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Claims (16)

  1. 一種用於由具有一內表面的一玻璃管生產一製品的方法,該方法包括以下步驟: 將該玻璃管引入到一改造器,該改造器具有包括至少一個加熱站、至少一個形成站、及一分離站的複數個處理站; 在該至少一個加熱站處加熱該玻璃管的一近端,其中鹼在該加熱步驟期間從該玻璃管釋放; 在該至少一個形成站中在該玻璃管的該近端處形成該製品的至少一個特徵; 在該分離站處從該玻璃管的該近端分離該製品;及 在該玻璃管的該近端附近產生一氣流,其中該氣流可操作來移除該玻璃管的一內部中的大氣的至少一部分。
  2. 如請求項1所述的方法,其中至少減少了內表面被從該玻璃管所釋放的鹼污染。
  3. 如請求項1所述的方法,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟包括以下步驟:從該玻璃管的一遠端朝向該近端產生一氣流。
  4. 如請求項1所述的方法,其中從該玻璃管分離該製品的步驟包括以下步驟:從該玻璃管熱分離該製品,其中一玻璃彎月面在熱分離期間被形成於該玻璃管的該近端上,且在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟更包括以下步驟:開啟該玻璃彎月面。
  5. 如請求項1所述的方法,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟包括以下步驟:在該玻璃管的該近端附近與該玻璃管的一縱軸正交地產生一正向氣流。
  6. 如請求項1所述的方法,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟包括以下步驟:在該玻璃管外部且相對於該玻璃管的該縱軸用一非零角度產生一正向氣流。
  7. 如請求項1所述的方法,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟包括以下步驟:將一氣體脈衝引入到該玻璃管的該遠端中。
  8. 如請求項7所述的方法,其中從該玻璃管分離該製品的步驟包括以下步驟:從該玻璃管熱分離該製品,及跨該玻璃管的一近端形成一玻璃彎月面,其中該氣體脈衝足以開啟該玻璃管的該彎月面。
  9. 如請求項7所述的方法,其中該氣體脈衝具有小於該改造器的一停留移動時間及一分度移動時間的一總和的一持續時間。
  10. 如請求項7所述的方法,更包括以下步驟:響應於管子直徑、壁厚、玻璃類型、改造器操作溫度的改變、或這些項目的組合,控制該氣體脈衝的一持續時間、該氣體脈衝的一壓力、或該氣體脈衝的一體積流速中的至少一者。
  11. 如請求項1所述的方法,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟包括以下步驟:在該玻璃管的該近端處產生一負壓。
  12. 如請求項1所述的方法,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟包括以下步驟:在該玻璃管的該近端附近產生一負壓脈衝。
  13. 如請求項12所述的方法,其中從該玻璃管分離該製品的步驟包括以下步驟:從該玻璃管熱分離該製品,及跨該玻璃管的該近端形成一玻璃彎月面,其中該負壓脈衝足以開啟該彎月面。
  14. 如請求項1所述的方法,其中在該玻璃管的該近端附近產生該氣流的步驟包括以下步驟:徑向跨在從該玻璃管熱分離該製品的期間形成於該玻璃管上的一玻璃彎月面的一表面產生該氣流,其中該氣流產生足以開啟該彎月面的一負壓。
  15. 如請求項1所述的方法,其中該玻璃管的該近端附近的該氣流是在該玻璃管被定位在該複數個處理站中的至少一者中時產生的。
  16. 如請求項1所述的方法,更包括以下步驟:將該玻璃管在該複數個處理站中的兩個處理站之間分度移動,其中該玻璃管的該近端附近的該氣流是在將該玻璃管在該複數個處理站中的該兩個處理站之間分度移動的同時產生的。
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