制造玻璃管棒纖維及玻璃球的設(shè)備

1、郭宏偉郭宏偉l1范垂德，黃照柏.玻璃工廠的設(shè)備，1965l2 玻璃機(jī)械設(shè)備l其主要方法介紹如下。其主要方法介紹如下。l 1.水平拉制法水平拉制法 大批量的儀器用玻璃管、大批量的儀器用玻璃管、電子管、醫(yī)藥用玻璃管等多用此法拉制。電子管、醫(yī)藥用玻璃管等多用此法拉制。l 2.垂直引上法垂直引上法 拉制較大直徑和厚壁的特拉制較大直徑和厚壁的特殊玻璃管時(shí)，采用此法。殊玻璃管時(shí)，采用此法。l 3.垂直引下法垂直引下法 這種方法既能拉制大直徑這種方法既能拉制大直徑厚壁管，又能拉制小直徑的薄壁營(yíng)，兼有厚壁管，又能拉制小直徑的薄壁營(yíng)，兼有水平拉制和垂直引上拉制兩者的共同特點(diǎn)。水平拉制和垂直引上拉制兩者的共同特點(diǎn)

2、。l l4.轉(zhuǎn)繞法也稱(chēng)輥壓法，用來(lái)制造大直徑、厚壁和外形尺寸要求嚴(yán)格的管。l 轉(zhuǎn)繞法是將玻璃液繞在一個(gè)轉(zhuǎn)筒形的成形軸上，再用滾壓輪壓平并拉長(zhǎng)，來(lái)成形內(nèi)徑略此轉(zhuǎn)筒粗的玻璃管。l l如圖所示，玻璃液從熔窯的供料器1均勻地流下繞在耐熱鋼制的轉(zhuǎn)筒成形軸2上。環(huán)形的噴嘴3的火焰將轉(zhuǎn)筒軸上螺旋線(xiàn)的玻璃熔為一體，然后用滾壓輪4輕輕壓平和擠長(zhǎng)，成為一個(gè)比轉(zhuǎn)筒軸直徑稍大的玻璃管。再用輥5把它推向左邊，繼續(xù)轉(zhuǎn)繞成形，直至玻漓管達(dá)到要求的長(zhǎng)度后切割下來(lái)并送往退火窯退火。l 5.離心澆注法離心澆注法 用離心澆注法可以成形大直徑的玻璃管，也可以制造各種鑄石管。它的缺點(diǎn)是間歇操作，產(chǎn)量較低。l 離心澆注法如圖所示，將玻璃

3、液注入可拆的模型后，使模型繞其水平軸高速旋轉(zhuǎn)，玻璃液在離心力作用下成為管形并變冷而硬化。 7.4.1 7.4.1 丹納法丹納法( (水平拉制水平拉制) ) 丹納法拉管線(xiàn)照片丹納法拉管線(xiàn)照片拉管機(jī)頭拉管機(jī)頭拉管機(jī)尾拉管機(jī)尾19121912年美國(guó)年美國(guó)DannerDanner發(fā)明。由供料道供料，發(fā)明。由供料道供料，經(jīng)流料槽（可控制流量）流至馬弗爐中的經(jīng)流料槽（可控制流量）流至馬弗爐中的旋轉(zhuǎn)管上（金屬耐熱鋼外套耐火材料），旋轉(zhuǎn)管上（金屬耐熱鋼外套耐火材料），旋轉(zhuǎn)管旋轉(zhuǎn)管1010rpmrpm，且頭部吹入空氣，玻璃液且頭部吹入空氣，玻璃液在其上卷成螺紋狀，然后在馬弗爐中加熱在其上卷成螺紋狀，然后在馬弗爐

4、中加熱保溫，由于玻璃表面張力作用逐漸由螺紋保溫，由于玻璃表面張力作用逐漸由螺紋變成平滑玻璃，并沿旋轉(zhuǎn)管下移，此時(shí)玻變成平滑玻璃，并沿旋轉(zhuǎn)管下移，此時(shí)玻璃粘度為璃粘度為5 510104 4P P。到達(dá)旋轉(zhuǎn)管尾部的玻到達(dá)旋轉(zhuǎn)管尾部的玻璃已成一個(gè)管狀預(yù)成形體，經(jīng)過(guò)牽引機(jī)拉璃已成一個(gè)管狀預(yù)成形體，經(jīng)過(guò)牽引機(jī)拉引，即成玻璃管。引，即成玻璃管。管徑、壁厚由吹入空氣量，牽引速度，牽引管徑、壁厚由吹入空氣量，牽引速度，牽引力，玻璃粘度，玻璃流量等控制。玻管外徑力，玻璃粘度，玻璃流量等控制。玻管外徑1150mm，玻璃流量玻璃流量2002000kg/h。拉引中玻璃在石墨輥?zhàn)由蠞L動(dòng)，拉引距離拉引中玻璃在石墨輥?zhàn)由蠞L

5、動(dòng)，拉引距離3050m，這一過(guò)程玻璃由其自身熱量在牽這一過(guò)程玻璃由其自身熱量在牽引槽內(nèi)退火。引槽內(nèi)退火。若不吹入空氣則成棒。若抽真空可拉制細(xì)孔若不吹入空氣則成棒。若抽真空可拉制細(xì)孔管（內(nèi)徑管（內(nèi)徑0.30.8mm）。）。 7.4.2 7.4.2 維洛法（維洛法（VelloVello process process） 1929年美國(guó)專(zhuān)利技術(shù)。年美國(guó)專(zhuān)利技術(shù)。供料道處玻璃粘度為供料道處玻璃粘度為5104P流至料碗處，流至料碗處，鐘罩軸對(duì)中料碗口，其上裝鐘罩。玻液流鐘罩軸對(duì)中料碗口，其上裝鐘罩。玻液流至鐘罩處，鐘罩內(nèi)吹出空氣而在保溫筒位至鐘罩處，鐘罩內(nèi)吹出空氣而在保溫筒位置形成預(yù)成形體，向下拉引逐漸

6、變細(xì)成管置形成預(yù)成形體，向下拉引逐漸變細(xì)成管狀。狀。 鐘罩與料碗口垂直位置可對(duì)流量做微調(diào)。鐘罩與料碗口垂直位置可對(duì)流量做微調(diào)。大流量調(diào)整時(shí)需改變料碗口徑。經(jīng)氣懸浮大流量調(diào)整時(shí)需改變料碗口徑。經(jīng)氣懸浮輥后玻璃轉(zhuǎn)輥后玻璃轉(zhuǎn)90，由牽引機(jī)拉引。由于轉(zhuǎn)，由牽引機(jī)拉引。由于轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)90，維洛法不適宜大玻管。管徑約，維洛法不適宜大玻管。管徑約160mm，流量數(shù)流量數(shù)1kg/h3000kg/h。7.4.3 引下或引上法引下或引上法引上法除做顯象管的電子槍管外，幾乎引上法除做顯象管的電子槍管外，幾乎已淘汰。（咸陽(yáng)彩虹高鉛管，已淘汰。（咸陽(yáng)彩虹高鉛管，PbO 33%）引下與維洛法一樣，牽引不改變方向，引下與維洛法

7、一樣，牽引不改變方向，外徑外徑280300mm，壁厚壁厚210mm。拉拉太陽(yáng)能管。太陽(yáng)能管。l 它安裝于池窯上，玻璃液由料道1流向供料機(jī)的料盆2，通過(guò)料盆底部的料碗3順著裝在料盆中心的吹氣頭4往下流。流料量由閘料筒5控制。壓縮空氣由項(xiàng)部耐熱鋼管吹入。流下的玻璃被吹成管，經(jīng)拔管機(jī)6引下，再由割管器7截成一定長(zhǎng)度的管。 7.4.4 纖維拉絲纖維拉絲 （1）單纖維（光纖）單纖維（光纖）爐內(nèi)局部加熱至爐內(nèi)局部加熱至2000，使棒軟化（爐為，使棒軟化（爐為鋯或石墨的高頻加熱爐或石墨電阻爐）被鋯或石墨的高頻加熱爐或石墨電阻爐）被拉成絲后，拉成絲后，He-Ne激光器測(cè)外徑，由直徑激光器測(cè)外徑，由直徑控制回路

8、控制牽引輥速度，外徑變化控制回路控制牽引輥速度，外徑變化1m。 絲經(jīng)過(guò)樹(shù)脂涂層（保證表面不受絲經(jīng)過(guò)樹(shù)脂涂層（保證表面不受H2O侵侵蝕及劃傷），樹(shù)脂為熱硬化硅樹(shù)脂、紫蝕及劃傷），樹(shù)脂為熱硬化硅樹(shù)脂、紫外硬化樹(shù)脂。外硬化樹(shù)脂。光纖內(nèi)芯為光纖內(nèi)芯為SiO2玻璃或摻雜玻璃或摻雜GeO2玻璃，玻璃，外皮為折射率高于芯玻璃的玻璃，光線(xiàn)外皮為折射率高于芯玻璃的玻璃，光線(xiàn)折射在光纖內(nèi)部。折射在光纖內(nèi)部。（2）長(zhǎng)纖維（長(zhǎng)絲）長(zhǎng)纖維（長(zhǎng)絲）有直接纖維法有直接纖維法DMDM（direct meltdirect melt）法，即法，即熔融玻璃直接拉絲、再熔融法熔融玻璃直接拉絲、再熔融法MMMM（marble marb

9、le meltmelt）法，即制球、棒后，再熔融后拉絲。法，即制球、棒后，再熔融后拉絲。我國(guó)大多數(shù)廠為我國(guó)大多數(shù)廠為MMMM法，引進(jìn)的合資廠用法，引進(jìn)的合資廠用DMDM法。法。 玻璃球自動(dòng)加料器的作用原理如下：加料器料斗里大約貯備一班用的玻璃球7，加料器底上設(shè)有兩個(gè)或三個(gè)同準(zhǔn)備槽8相通的孔。由于料斗不斷搖動(dòng)，因此準(zhǔn)備槽總是被搖落下來(lái)的玻璃球所填滿(mǎn)。當(dāng)坩堝內(nèi)的玻璃液位低于所需高度時(shí)，筆直下垂的鉑針9之尖端同玻璃液位之間的電接觸點(diǎn)即行斷開(kāi)。結(jié)果所產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)網(wǎng)式電子繼電器放大后就傳給計(jì)量器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電磁鐵)。這時(shí)專(zhuān)門(mén)的下料裝置就由每一個(gè)準(zhǔn)備槽往玻璃熔化坩堝內(nèi)放入一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)玻璃球。當(dāng)玻璃熔

10、化坩堝內(nèi)的玻璃液位提高后，鉑針和玻璃液面之間的電接觸點(diǎn)又行閉合。如是就發(fā)出信號(hào)，關(guān)閉計(jì)量器。正常拉絲時(shí)形成彎液面為凹形。正常拉絲時(shí)形成彎液面為凹形。與玻璃表面張力及粘性有關(guān)，在此溫度與玻璃表面張力及粘性有關(guān)，在此溫度范圍內(nèi)表面張力變化甚少為常量，漏嘴范圍內(nèi)表面張力變化甚少為常量，漏嘴流出彎液面主要與其粘度及流出漏嘴后流出彎液面主要與其粘度及流出漏嘴后玻璃冷卻速度有關(guān)。玻璃冷卻速度有關(guān)。流出漏嘴玻璃粘度約流出漏嘴玻璃粘度約10001000泊。拉絲范圍泊。拉絲范圍在在50050015001500泊。泊。500500泊，玻璃粘度過(guò)小，而表面張力泊，玻璃粘度過(guò)小，而表面張力過(guò)大，難以穩(wěn)定拉絲。過(guò)大，難

11、以穩(wěn)定拉絲。15001500泊，粘度過(guò)大，卷繞時(shí)張力過(guò)大，泊，粘度過(guò)大，卷繞時(shí)張力過(guò)大，纖維質(zhì)量變差。纖維質(zhì)量變差。彎液面附近設(shè)冷卻葉片（翅）對(duì)玻璃強(qiáng)彎液面附近設(shè)冷卻葉片（翅）對(duì)玻璃強(qiáng)制冷卻。玻纖為制冷卻。玻纖為3 32525mm。 漏板：底有很多漏嘴（漏板：底有很多漏嘴（80080020002000個(gè)）。個(gè)）。國(guó)外國(guó)外40004000個(gè)。通電控制溫度的白金制容器，個(gè)。通電控制溫度的白金制容器，可取下，以備規(guī)格變化或漏嘴修換，可取下，以備規(guī)格變化或漏嘴修換，玻纖為非加壓拉絲，需控制其液面高度，玻纖為非加壓拉絲，需控制其液面高度，雖漏嘴大（雖漏嘴大（2mm2mm，長(zhǎng)長(zhǎng)5 5mmmm），），但對(duì)單

12、絲玻但對(duì)單絲玻璃量很少，應(yīng)保證漏板各處溫度均一。加璃量很少，應(yīng)保證漏板各處溫度均一。加熱為低壓大電流（幾伏，幾千安培），熱為低壓大電流（幾伏，幾千安培）， 漏嘴處的玻璃流量：漏嘴處的玻璃流量：式中，式中，M M為玻璃流量，為玻璃流量，g/ming/min；k k為系為系數(shù)；數(shù)；H H為漏嘴以上玻璃液高度，為漏嘴以上玻璃液高度，cmcm；D D為漏嘴直徑，為漏嘴直徑，cmcm；l l為漏嘴長(zhǎng)，為漏嘴長(zhǎng)，cmcm；為玻璃液粘度，泊。為玻璃液粘度，泊。lkHDM4冷卻葉片：銅、銀等傳熱快的金屬。拉絲冷卻葉片：銅、銀等傳熱快的金屬。拉絲時(shí)卷繞速度達(dá)到時(shí)卷繞速度達(dá)到1000幾千幾千m/min,使周?chē)怪?/p>

13、圍空氣擾動(dòng)，并傳遞到彎液面，空氣流動(dòng)變空氣擾動(dòng)，并傳遞到彎液面，空氣流動(dòng)變化導(dǎo)致彎液面處的溫度變化，使纖維直徑化導(dǎo)致彎液面處的溫度變化，使纖維直徑變化。由此對(duì)冷卻葉片采取直接或間接水變化。由此對(duì)冷卻葉片采取直接或間接水冷。冷。（3）短絲）短絲 有有DM法及法及MM法，幾乎為法，幾乎為DM法。法。短絲成形機(jī)理：將熔融玻璃用離心力或短絲成形機(jī)理：將熔融玻璃用離心力或火焰、高壓蒸汽，壓縮空氣將其飛散而火焰、高壓蒸汽，壓縮空氣將其飛散而纖維化。用超過(guò)其粘性力與表面張力的纖維化。用超過(guò)其粘性力與表面張力的外力作用將玻璃拉絲并吹散為短纖維。外力作用將玻璃拉絲并吹散為短纖維。須將玻璃冷卻至不致于由于其表面張

14、力須將玻璃冷卻至不致于由于其表面張力而成球的狀態(tài)。而成球的狀態(tài)。玻璃粘度、玻璃供給量、吹散外力三者玻璃粘度、玻璃供給量、吹散外力三者處于平衡。三者決定了纖維直徑或是否處于平衡。三者決定了纖維直徑或是否成為小球。成為小球?；鹧娣ǎ河陕┳焯幚幂?zhàn)永鲋睆交鹧娣ǎ河陕┳焯幚幂佔(zhàn)永鲋睆?mm的一次纖維，后用高速火焰邊熔融邊的一次纖維，后用高速火焰邊熔融邊吹散成短絲，可得細(xì)短絲，但能耗高。吹散成短絲，可得細(xì)短絲，但能耗高。離心法：玻璃由漏板處連續(xù)供給，流入高離心法：玻璃由漏板處連續(xù)供給，流入高速旋轉(zhuǎn)的側(cè)壁有速旋轉(zhuǎn)的側(cè)壁有1mm1mm以下，幾千至上萬(wàn)個(gè)以下，幾千至上萬(wàn)個(gè)小孔的偏平圓柱體中，用離心

15、力玻璃由小孔的偏平圓柱體中，用離心力玻璃由小孔中飛出，圓筒外側(cè)玻璃絲遇到由環(huán)小孔中飛出，圓筒外側(cè)玻璃絲遇到由環(huán)形噴嘴噴射出的高溫氣流，而使其延伸，形噴嘴噴射出的高溫氣流，而使其延伸，微細(xì)化。微細(xì)化。 離心器直徑離心器直徑200200600mm600mm，壁高壁高30304040mmmm，筒上有筒上有600060001200012000個(gè)個(gè)1 1mmmm小孔，小孔，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速2000200030003000rpm,1000rpm,1000以上。以上。材料：具有高溫強(qiáng)度，抗蠕變性，抗高材料：具有高溫強(qiáng)度，抗蠕變性，抗高溫氧化，抗玻璃液沖刷磨損。鎳基合金。溫氧化，抗玻璃液沖刷磨損。鎳基合金。 供料機(jī)自動(dòng)成形機(jī)l連續(xù)玻璃液流由供料機(jī)連續(xù)玻璃液流由供料機(jī)1的的出料孔流出后，被三套筒出料孔流出后，被三套筒式剪刀式剪刀2切割成料滴。剪刀切割成料滴。剪刀由氣動(dòng)氣缸由氣動(dòng)氣缸3帶動(dòng)作往復(fù)運(yùn)帶動(dòng)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。切割后的玻璃料滴順動(dòng)