制造玻璃管、棒及纤维的机器设备

制造玻璃管、棒、纤维及玻璃球的设备郭宏伟参考文献1范垂德，黄照柏.玻璃工厂的设备，19652玻璃机械设备7.4制造玻璃管、棒的设备其主要方法介绍如下。1.水平拉制法大批量的仪器用玻璃管、电子管、医药用玻璃管等多用此法拉制。2.垂直引上法拉制较大直径和厚壁的特殊玻璃管时，采用此法。3.垂直引下法这种方法既能拉制大直径厚壁管，又能拉制小直径的薄壁营，兼有水平拉制和垂直引上拉制两者的共同特点。4.转绕法也称辊压法，用来制造大直径、厚壁和外形尺寸要求严格的管。转绕法是将玻璃液绕在一个转筒形的成形轴上，再用滚压轮压平并拉长，来成形内径略此转筒粗的玻璃管。如图所示，玻璃液从熔窑的供料器1均匀地流下绕在耐热钢制的转筒成形轴2上。环形的喷嘴3的火焰将转筒轴上螺旋线的玻璃熔为一体，然后用滚压轮4轻轻压平和挤长，成为一个比转筒轴直径稍大的玻璃管。再用辊5把它推向左边，继续转绕成形，直至玻漓管达到要求的长度后切割下来并送往退火窑退火。5.离心浇注法用离心浇注法可以成形大直径的玻璃管，也可以制造各种铸石管。它的缺点是间歇操作，产量较低。离心浇注法如图所示，将玻璃液注入可拆的模型后，使模型绕其水平轴高速旋转，玻璃液在离心力作用下成为管形并变冷而硬化。7.4.1丹纳法(水平拉制)丹纳法拉管线照片拉管机头拉管机尾1912年美国Danner发明。由供料道供料，经流料槽（可控制流量）流至马弗炉中的旋转管上（金属耐热钢外套耐火材料），旋转管10rpm，且头部吹入空气，玻璃液在其上卷成螺纹状，然后在马弗炉中加热保温，由于玻璃表面张力作用逐渐由螺纹变成平滑玻璃，并沿旋转管下移，此时玻璃粘度为5×104P。到达旋转管尾部的玻璃已成一个管状预成形体，经过牵引机拉引，即成玻璃管。管径、壁厚由吹入空气量，牵引速度，牵引力，玻璃粘度，玻璃流量等控制。玻管外径1～150mm，玻璃流量200～2000kg/h。拉引中玻璃在石墨辊子上滚动，拉引距离30～50m，这一过程玻璃由其自身热量在牵引槽内退火。若不吹入空气则成棒。若抽真空可拉制细孔管（内径0.3～0.8mm）。7.4.2维洛法（Velloprocess）1929年美国专利技术。供料道处玻璃粘度为5×104P流至料碗处，钟罩轴对中料碗口，其上装钟罩。玻液流至钟罩处，钟罩内吹出空气而在保温筒位置形成预成形体，向下拉引逐渐变细成管状。钟罩与料碗口垂直位置可对流量做微调。大流量调整时需改变料碗口径。经气悬浮辊后玻璃转90°，由牵引机拉引。由于转过90°，维洛法不适宜大玻管。管径约1～60mm，流量数1kg/h～3000kg/h。7.4.3引下或引上法引上法除做显象管的电子枪管外，几乎已淘汰。（咸阳彩虹高铅管，PbO33%）引下与维洛法一样，牵引不改变方向，外径280～300mm，壁厚2～10mm。拉太阳能管。它安装于池窑上，玻璃液由料道1流向供料机的料盆2，通过料盆底部的料碗3顺着装在料盆中心的吹气头4往下流。流料量由闸料筒5控制。压缩空气由项部耐热钢管吹入。流下的玻璃被吹成管，经拔管机6引下，再由割管器7截成一定长度的管。7.4.4纤维拉丝（1）单纤维（光纤）炉内局部加热至2000℃，使棒软化（炉为锆或石墨的高频加热炉或石墨电阻炉）被拉成丝后，He-Ne激光器测外径，由直径控制回路控制牵引辊速度，外径变化＜±1μm。丝经过树脂涂层（保证表面不受H2O侵蚀及划伤），树脂为热硬化硅树脂、紫外硬化树脂。光纤内芯为SiO2玻璃或掺杂GeO2玻璃，外皮为折射率高于芯玻璃的玻璃，光线折射在光纤内部。（2）长纤维（长丝）有直接纤维法DM（directmelt）法，即熔融玻璃直接拉丝、再熔融法MM（marblemelt）法，即制球、棒后，再熔融后拉丝。我国大多数厂为MM法，引进的合资厂用DM法。玻璃球自动加料器的作用原理如下：加料器料斗里大约贮备一班用的玻璃球7，加料器底上设有两个或三个同准备槽8相通的孔。由于料斗不断摇动，因此准备槽总是被摇落下来的玻璃球所填满。当坩埚内的玻璃液位低于所需高度时，笔直下垂的铂针9之尖端同玻璃液位之间的电接触点即行断开。结果所产生的信号通过网式电子继电器放大后就传给计量器的执行机构(电磁铁)。这时专门的下料装置就由每一个准备槽往玻璃熔化坩埚内放入一个、两个或三个玻璃球。当玻璃熔化坩埚内的玻璃液位提高后，铂针和玻璃液面之间的电接触点又行闭合。如是就发出信号，关闭计量器。正常拉丝时形成弯液面为凹形。与玻璃表面张力及粘性有关，在此温度范围内表面张力变化甚少为常量，漏嘴流出弯液面主要与其粘度及流出漏嘴后玻璃冷却速度有关。流出漏嘴玻璃粘度约1000泊。拉丝范围在500～1500泊。＜500泊，玻璃粘度过小，而表面张力过大，难以稳定拉丝。＞1500泊，粘度过大，卷绕时张力过大，纤维质量变差。弯液面附近设冷却叶片（翅）对玻璃强制冷却。玻纤为3～25μm。漏板：底有很多漏嘴（800～2000个）。国外4000个。通电控制温度的白金制容器，可取下，以备规格变化或漏嘴修换，玻纤为非加压拉丝，需控制其液面高度，虽漏嘴大（φ2mm，长5mm），但对单丝玻璃量很少，应保证漏板各处温度均一。加热为低压大电流（几伏，几千安培），漏嘴处的玻璃流量：式中，M为玻璃流量，g/min；k为系数；H为漏嘴以上玻璃液高度，cm；D为漏嘴直径，cm；l为漏嘴长，cm；η为玻璃液粘度，泊。lkHDM4冷却叶片：铜、银等传热快的金属。拉丝时卷绕速度达到1000～几千m/min,使周围空气扰动，并传递到弯液面，空气流动变化导致弯液面处的温度变化，使纤维直径变化。由此对冷却叶片采取直接或间接水冷。（3）短丝有DM法及MM法，几乎为DM法。短丝成形机理：将熔融玻璃用离心力或火焰、高压蒸汽，压缩空气将其飞散而纤维化。用超过其粘性力与表面张力的外力作用将玻璃拉丝并吹散为短纤维。须将玻璃冷却至不致于由于其表面张力而成球的状态。玻璃粘度、玻璃供给量、吹散外力三者处于平衡。三者决定了纤维直径或是否成为小球。火焰法：由漏嘴处利用辊子拉引出直径＜1mm的一次纤维，后用高速火焰边熔融边吹散成短丝，可得细短丝，但能耗高。离心法：玻璃由漏板处连续供给，流入高速旋转的侧壁有1mm以下，几千至上万个小孔的偏平圆柱体中，用离心力玻璃由小孔中飞出，圆筒外侧玻璃丝遇到由环形喷嘴喷射出的高温气流，而使其延伸，微细化。离心器直径φ200～600mm，壁高30～40mm，筒上有6000～12000个1mm小孔，转速2000～3000rpm,1000℃以上。材料：具有高温强度，抗蠕变性，抗高温氧化，抗玻璃液冲刷磨损。镍基合金。空气拉丝法制备玻璃棉制造玻璃球的设备供料机自动成形机连续玻璃液流由供料机1的出料孔流出后，被三套筒式剪刀2切割成料滴。剪刀由气动气缸3带动作往复运动。切割后的玻璃料滴顺着硫槽4轮流地流向四对压辊5。压辊的圆柱表面上刻有很多螺旋槽，每对压辊以同一速度(50、55或60转／分)向一个方向回转。刀体1和嵌在其中的硬合金制受料斗2是固定不动的。滑块3带着三个套筒向左右运动，而往每一边运动两次；运动——停止——运动。停止时，料斗2内被加满玻璃液，而运动时将玻璃液切割成料滴。这样一来，每一个循环切割四滴料：边的套管4各一滴，当中的套管4为两滴。