制造玻璃管、棒及纖維的機(jī)器設(shè)備

1、制造玻璃管、棒、纖維及玻璃球的設(shè)備,郭宏偉,參考文獻(xiàn),1范垂德，黃照柏.玻璃工廠的設(shè)備，19652 玻璃機(jī)械設(shè)備,7.4  制造玻璃管、棒的設(shè)備,其主要方法介紹如下。 1.水平拉制法 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。 2.垂直引上法 拉制較大直徑和厚壁的特殊玻璃管時(shí)，采用此法。 3.垂直引下法 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)，兼有水平拉制和

2、垂直引上拉制兩者的共同特點(diǎn)。,4.轉(zhuǎn)繞法也稱輥壓法，用來(lái)制造大直徑、厚壁和外形尺寸要求嚴(yán)格的管。 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。,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

3、求的長(zhǎng)度后切割下來(lái)并送往退火窯退火。,5.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。 離心澆注法如圖所示，將玻璃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 丹納法(水平拉制),丹納法拉管線照片,拉管機(jī)頭,拉管機(jī)尾,1912年美國(guó)Danner發(fā)明。由供料道供料，經(jīng)流料槽（可控制流量）流至馬弗爐中的旋轉(zhuǎn)管上（金屬耐

4、熱鋼外套耐火材料），旋轉(zhuǎn)管10rpm，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)玻璃粘度為5×104P。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)拉引，即成玻璃管。,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1～150mm，玻璃流量200～2000kg/h。拉引中玻璃在石墨輥?zhàn)由蠞L動(dòng)，拉引距離30

5、～50m，這一過(guò)程玻璃由其自身熱量在牽引槽內(nèi)退火。若不吹入空氣則成棒。若抽真空可拉制細(xì)孔管（內(nèi)徑0.3～0.8mm）。,7.4.2 維洛法（Vello process）,1929年美國(guó)專利技術(shù)。供料道處玻璃粘度為5×104P流至料碗處，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置形成預(yù)成形體，向下拉引逐漸變細(xì)成管狀。,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)氣懸浮輥后

6、玻璃轉(zhuǎn)90°，由牽引機(jī)拉引。由于轉(zhuǎn)過(guò)90°，維洛法不適宜大玻管。管徑約1～60mm，流量數(shù)1kg/h～3000kg/h。,7.4.3 引下或引上法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，PbO 33%）引下與維洛法一樣，牽引不改變方向，外徑280～300mm，壁厚2～10mm。拉太陽(yáng)能管。,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

7、。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 （1）單纖維（光纖）爐內(nèi)局部加熱至2000℃，使棒軟化（爐為鋯或石墨的高頻加熱爐或石墨電阻爐）被拉成絲后，He-Ne激光器測(cè)外徑，由直徑控制回路控制牽引輥速度，外徑變化＜±1μm。,絲經(jīng)過(guò)樹(shù)脂涂層（保證表面不受H2O侵蝕及劃傷），樹(shù)脂為熱硬化硅樹(shù)脂、紫外硬化樹(shù)

8、脂。光纖內(nèi)芯為SiO2玻璃或摻雜GeO2玻璃，外皮為折射率高于芯玻璃的玻璃，光線折射在光纖內(nèi)部。,（2）長(zhǎng)纖維（長(zhǎng)絲）有直接纖維法DM（direct melt）法，即熔融玻璃直接拉絲、再熔融法MM（marble melt）法，即制球、棒后，再熔融后拉絲。我國(guó)大多數(shù)廠為MM法，引進(jìn)的合資廠用DM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

9、此準(zhǔn)備槽總是被搖落下來(lái)的玻璃球所填滿。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。與玻璃表面張力及粘性有關(guān)，在

10、此溫度范圍內(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玻璃冷卻速度有關(guān)。,流出漏嘴玻璃粘度約1000泊。拉絲范圍在500～1500泊。＜500泊，玻璃粘度過(guò)小，而表面張力過(guò)大，難以穩(wěn)定拉絲。＞1500泊，粘度過(guò)大，卷繞時(shí)張力過(guò)大，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)制冷卻。玻纖為3～25μm。,漏板：底有很多漏嘴（800～2000個(gè)）。國(guó)外4000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

11、漏嘴修換，玻纖為非加壓拉絲，需控制其液面高度，雖漏嘴大（φ2mm，長(zhǎng)5mm），但對(duì)單絲玻璃量很少，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），,漏嘴處的玻璃流量：,式中，M為玻璃流量，g/min；k為系數(shù)；H為漏嘴以上玻璃液高度，cm；D為漏嘴直徑，cm；l為漏嘴長(zhǎng)，cm；η為玻璃液粘度，泊。,,冷卻葉片：銅、銀等傳熱快的金屬。拉絲時(shí)卷繞速度達(dá)到1000～幾千m/min,使周圍空氣擾動(dòng)，并傳遞到彎液面，空氣流動(dòng)變化導(dǎo)致

12、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冷。,（3）短絲 有DM法及MM法，幾乎為DM法。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。須將玻璃冷卻至不致于由于其表面張力而成球的狀態(tài)。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成為小球。,火焰法：由漏嘴處利用輥?zhàn)永鲋睆剑?mm的一次纖維，

13、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。,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1mm以下，幾千至上萬(wàn)個(gè)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)形噴嘴噴射出的高溫氣流，而使其延伸，微細(xì)化。,離心器直徑φ200～600mm，壁高30～40mm，筒上有6000～12000個(gè)1mm小孔，轉(zhuǎn)速2000～3000rpm,1000℃以上。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

14、損。鎳基合金。,空氣拉絲法制備玻璃棉,制造玻璃球的設(shè)備,,,供料機(jī),自動(dòng)成形機(jī),連續(xù)玻璃液流由供料機(jī)1的出料孔流出后，被三套筒式剪刀2切割成料滴。剪刀由氣動(dòng)氣缸3帶動(dòng)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。切割后的玻璃料滴順著硫槽4輪流地流向四對(duì)壓輥5。壓輥的圓柱表面上刻有很多螺旋槽， 每對(duì)壓輥以同一速度(50、55或60轉(zhuǎn)／分)向一個(gè)方向回轉(zhuǎn)。,,刀體1和嵌在其中的硬合金制受料斗2是固定不動(dòng)的?；瑝K3帶著三個(gè)套筒向左右運(yùn)動(dòng)，而往每一邊運(yùn)動(dòng)兩次；運(yùn)動(dòng)——停止——