用于精度和熔合質量玻璃管的制造工藝的制作方法

本申請根據35u.s.c.§119，要求2014年9月9日提交的美國臨時申請系列第62/047,879號的優先權，本文以該申請為基礎并將其全文通過引用結合于此。

技術背景

本文涉及用于制造具有高光學透明度的玻璃管的方法和設備，更具體地，涉及配置成制造具有質樸內表面以及在一些實施方式中具有質樸外表面的玻璃管的方法和設備，該質樸表面不含條狀紋缺陷。

技術實現要素：

一個實施方式包括通過如下方式連續制造玻璃管的方法：在轉動的空心心軸的內表面上提供熔融玻璃流以形成管預成形件，然后拉制預成形件以獲得玻璃管。

另一個實施方式包括通過如下方式連續制造玻璃管預成形件的方法：在轉動的空心心軸的內表面上提供熔融玻璃流，以及從轉動的空心心軸的下游部分取出熔融玻璃管預成形件。然后可以拉制玻璃管預成形件以提供玻璃管。

另一個實施方式包括通過如下方式連續制造玻璃管的方法：同時在(a)轉動的空心心軸的內表面上提供熔融玻璃流和在(b)轉動的空心心軸的外表面上提供熔融玻璃流；使兩個流接合到一起以形成預成形件；以及然后拉制預成形件以獲得玻璃管。心軸的內表面上的熔融玻璃和外表面上的熔融玻璃可以具有相同組成或者可以是不同組成。

另一個實施方式包括通過如下方式連續制造玻璃管預成形件的方法：同時在(a)轉動的空心心軸的內表面上提供熔融玻璃流和在(b)轉動的空心心軸的外表面上提供熔融玻璃流；將兩者在心軸的下游部分接合到一起。然后可以拉制玻璃管預成形件以提供玻璃管。心軸的內表面上的熔融玻璃和外表面上的熔融玻璃可以具有相同組成或者可以是不同組成。

另一個實施方式包括通過如下方式連續制造玻璃管的方法：(a)在轉動的空心心軸的內表面上提供熔融玻璃流，(b)在轉動的空心心軸的外表面上提供熔融玻璃流，以及(c)在明顯高于轉動的空心心軸的外表面上的熔融玻璃流處提供熔融玻璃流；使流接合到一起以形成預成形件；以及然后拉制預成形件以獲得玻璃管。心軸的內表面上的熔融玻璃和外表面上的熔融玻璃可以具有相同組成或者可以是不同組成。理想地，明顯高于心軸的外表面上的熔融玻璃處的熔融玻璃的組成不同于心軸外表面上的熔融玻璃。

另一個實施方式包括通過如下方式連續制造玻璃管預成形件的方法：(a)在轉動的空心心軸的內表面上提供熔融玻璃流，(b)在轉動的空心心軸的外表面上提供熔融玻璃流，以及(c)在明顯高于轉動的空心心軸的外表面上的熔融玻璃流處提供熔融玻璃流；以及使流接合到一起以形成預成形件。然后可以拉制玻璃管預成形件以提供玻璃管。心軸的內表面上的熔融玻璃和外表面上的熔融玻璃可以具有相同組成或者可以是不同組成。理想地，明顯高于心軸的外表面上的熔融玻璃處的熔融玻璃的組成不同于心軸外表面上的熔融玻璃。

另一個實施方式包括用于制造玻璃管預成形件的設備，其包括：空心心軸，用于使得空心心軸轉動的裝置，以及用于將熔融玻璃傳遞到空心心軸的內表面的傳遞裝置。設備構造成使得熔融玻璃沿著心軸的內表面縱向流動，從傳遞點流到心軸下游端處的離開點。空心心軸可以是圓柱形或者圓錐形的。

另一個實施方式包括用于制造玻璃管預成形件的設備，其包括：空心心軸，用于使得空心心軸轉動的裝置，用于將熔融玻璃傳遞到空心心軸的內表面的傳遞裝置，以及用于將熔融玻璃傳遞到空心心軸的外表面的傳遞裝置。設備構造成使得熔融玻璃沿著心軸的內表面縱向流動，從傳遞點流到心軸下游端處的離開點。設備還構造成使得熔融玻璃沿著心軸的外表面縱向流動，從傳遞點流到心軸下游端處的離開點。

另一個實施方式包括用于制造玻璃管預成形件的設備，其包括：空心心軸，用于使得空心心軸轉動的裝置，以及用于將熔融玻璃傳遞到空心心軸的外表面的傳遞裝置。設備構造成使得熔融玻璃沿著心軸的外表面縱向流動，從傳遞點流到心軸下游端處的離開點。設備還構造成使得經由如下方式使熔融玻璃傳遞到心軸的內表面：被傳遞到心軸的外表面的一部分熔融玻璃流動通過心軸壁中的一個或多個開口并流入空心心軸內部，在該內部中，其與空心心軸的內表面發生接觸。設備構造成使得熔融玻璃沿著心軸的內表面縱向流動，從傳遞點流到心軸下游端處的離開點。

另一個實施方式包括用于制造玻璃管預成形件的設備，其包括：空心心軸，用于使得空心心軸轉動的裝置，以及用于將熔融玻璃傳遞到空心心軸的內表面的傳遞裝置。設備構造成使得心軸的長軸與水平形成約為45度至約為90度之間的角度，以及其中，熔融玻璃沿著心軸的內表面從傳遞點縱向流動到心軸下游端的離開點。設備還構造成使得熔融玻璃所傳遞到達的心軸的內表面向內傾斜，所提供的相對于水平的角度小于縱軸形成的角度。

另一個實施方式包括用于制造玻璃管預成形件的設備，其包括：空心心軸，用于使得空心心軸轉動的裝置，用于將熔融玻璃傳遞到空心心軸的內表面的傳遞裝置，以及用于將熔融玻璃傳遞到空心心軸的外表面的傳遞裝置。設備構造成使得熔融玻璃沿著心軸的內表面縱向流動，從傳遞點流到心軸下游端處的離開點。設備還構造成使得熔融玻璃沿著心軸的外表面縱向流動，從傳遞點流到心軸下游端處的離開點。設備構造成使得心軸的長軸與水平形成約為45度至約為90度之間的角度。設備還構造成使得熔融玻璃所傳遞到達的心軸的內側表面向內傾斜，所提供的相對于水平的角度小于縱軸形成的角度。設備還構造成使得熔融玻璃所傳遞到達的心軸的外表面向外傾斜，所提供的相對于水平的角度小于縱軸形成的角度。

在以下的詳細描述中提出了本文的其他特征和優點，其中的部分特征和優點對本領域的技術人員而言，根據所作描述就容易看出，或者通過實施包括以下詳細描述、權利要求書以及附圖在內的本文所述的各種實施方式而被認識。

應理解，上面的一般性描述和下面的詳細描述都僅僅是示例性的，用來提供理解權利要求書的性質和特點的總體評述或框架。所附附圖提供了進一步理解，附圖被結合在本說明書中并構成說明書的一部分。附圖說明了一個或多個實施方式，并與說明書一起用來解釋各種實施方式的原理和操作。

附圖說明

圖1是現有技術玻璃管的圖像，證實由于條狀紋缺陷所導致的圖像變形。

圖2是經受氙光影像的現有技術玻璃管的圖像，證實了條狀紋缺陷。

圖3是根據本文所述方法的實施方式制備的玻璃管經受氙光影像的圖像，證實了不含條狀紋缺陷。

圖4是用于制造玻璃管預成形件的設備實施方式的部分透視圖。

圖5是用于制造玻璃管預成形件的設備實施方式的部分透視圖，其中，熔融玻璃可以在心軸的內側表面上和心軸的外側表面上流動。

圖6是用于制造玻璃管預成形件的設備實施方式的部分透視圖，其中，熔融玻璃可以在心軸的內側表面上和心軸的外側表面上流動。

圖7a是用于制造玻璃管預成形件的設備實施方式的部分透視圖，其中，熔融玻璃被傳遞到心軸的外側表面，并流動通過心軸中的一個或多個開口到達心軸的內側表面。

圖7b是構造成用于例如圖7a所示實施方式的心軸實施方式的透視圖。

圖8是用于制造玻璃管預成形件的設備實施方式的部分透視圖，其中，心軸處于準垂直取向。

圖9是用于制造玻璃管預成形件的設備實施方式的部分透視圖，其中，熔融玻璃可以在心軸的內側表面上和心軸的外側表面上流動，以及其中，心軸處于準垂直取向。

圖10是用于制造具有三層結構的玻璃管預成形件的設備實施方式的部分透視圖。

圖11顯示用于形成玻璃管的方法的實施方式。

具體實施方式

下面詳細參考某些實施方式，這些實施方式的例子在附圖中示出。只要有可能，在所有附圖中使用相同的附圖標記來表示相同或類似的部件。

高質量玻璃管

玻璃管被用于各種應用。例如，玻璃管被用于照明裝置、太陽能集熱器、化學蒸餾系統、流量計、藥物包裝和建筑設計。最值得注意的是，近年來，玻璃管被用于消費者電子器件。當用于消費者電子器件內的顯示器時，重要的是玻璃不造成顯示器上的圖像發生變形。因此，至少對于這些應用，玻璃的光學透明度是極為重要的特性。

常規來說，通常采用edwarddanner于1917年發明和如美國專利第1,219,709號所述的工藝來制造玻璃管，其常被稱為“danner工藝”。在danner工藝中，使熔融玻璃的連續流從傳遞裝置分配到心軸的外表面上，所述心軸放置在繞其縱軸轉動的鋼軸上。心軸相對于水平是傾斜的，從而在重力的作用下，以及由于心軸的轉動運動，熔融玻璃逐漸具有管形狀。隨著玻璃朝向下游端向下流過心軸，其逐漸冷卻。在下游端處離開心軸之后，通過拉制機器水平拉制預成形的管，同時空氣吹過管內側。在danner工藝中，與心軸發生接觸的熔融玻璃(即，心軸與玻璃流的界面處的玻璃)繼續形成玻璃管的內表面。

市售可得的玻璃管存在被稱作是條狀紋(paneling)的光學缺陷。當通過玻璃管或者一部分的玻璃管觀察圖像時，條狀紋引起圖像變形，例如圖1所示類型。不希望受限于理論，認為條狀紋缺陷是在玻璃管的制造過程中，由于熔融玻璃與其上發生熔融玻璃流動的制造設備的表面之間的相互作用所導致的。認為熔融玻璃在工具表面上的流動使得工具表面界面處的玻璃具有粗糙度，其留在最終的玻璃管產品的表面上。這些光學缺陷的去除會是昂貴且困難的，特別是當位于通常難以進行拋光的玻璃管的內表面上時。

通過采用本發明的方法和設備的實施方式來制造玻璃管，可以形成具有高的光學透明度的管。高的光學透明度指的是根據本發明實施方式制造的玻璃管沒有由于條狀紋缺陷所導致的人眼可見的變形。例如，根據本發明制造的玻璃管理想地會不含圖像變形，例如圖1所示的變形。

可以通過稱作影像法的工藝來觀察和測量條狀紋。在影像法中，亮光穿透樣品到達投射屏上。如果玻璃樣品含有使光發生折射的區域，則這些區域會在投射屏上作為暗色區域是可見的。如圖2所示，條狀紋缺陷可見為一條或多條暗條紋。這些條紋的取向通常是玻璃管的縱向方向。通過將氙燈透射通過市售可得玻璃管的樣品并透射到不透明的白色投射屏上，產生圖2中的圖像。

當通過影像法對玻璃管整體進行測試時，通過外表面、通過內表面的每一側以及通過管的相對側上的外表面來觀察光透射。可以采用上文所述的相同的影像方法，用折射率匹配液體涂覆另一表面(即非測試表面)，來對玻璃管的特定表面的條狀紋缺陷進行測試。折射率匹配液體使得通過經涂覆表面的光幾乎不會有變形或者不會有變形。因此，通過影像法看到的任何變形缺陷都會歸因于未涂覆的表面(即測試表面)。

折射率匹配液體的折射率應該類似于玻璃的折射率。因此，可以將硅油用作折射率匹配液體。將折射率匹配液體沉積到玻璃管的未測試表面上，不希望受限于理論，相信其填充了使得玻璃表面產生粗糙度的小空穴，從而提供了光滑和平滑的表面。

因此，通過用折射率匹配液體涂覆玻璃管的外部，可以對管的內表面進行條狀紋缺陷測試。通常來說，發現通過danner工藝制造的玻璃管的內表面含有條狀紋缺陷。

發現采用本文所揭示的方法和設備實施方式來制造玻璃管可以提供至少內表面基本不含條狀紋缺陷的玻璃管。理想地，玻璃管包括質樸內表面，即當采用影像法觀察時，不含可見的條狀紋缺陷。采用本發明實施方式進行制造，無需額外的加工或拋光來提供高光學質量的內表面。

根據本發明實施方式制造的玻璃管的樣品經受上文所述的影像法。樣品的外表面涂覆了硅油，其起到折射率匹配油的作用，從而對玻璃管的內表面進行了條狀紋缺陷測試。結果如圖3所示。值得注意的是，沒有鑒別到條狀紋缺陷。

本文所揭示的方法和設備的實施方式還可提供內表面基本不含條狀紋缺陷并且外表面基本不含條狀紋缺陷的玻璃管。理想地，玻璃管同時包括質樸內表面(不含條狀紋缺陷的內表面)和質樸外表面(不含條狀紋缺陷的外表面)。以這種方式，本文所揭示的方法和設備的實施方式可以提供基本不含條狀紋缺陷的玻璃管。采用本發明實施方式進行制造，無需額外的加工來提供高光學質量的內表面和外表面。

采用本文所揭示的方法和設備的實施方式制造一些玻璃管，例如特別是可用于消費者電子器件的管材，可以具有如下外直徑：約為1-100mm，或者約為5-80mm，或者約為10-60mm，或者約為10-50mm，或者約為10-40mm，或者約為10-30mm，或者約為10-20mm。這些管材的壁厚可以約為0.2-10mm，或者約為0.5-5mm，或者約為0.5-2mm。

本文所揭示的制造工藝和設備提供了對于玻璃管厚度的高水平控制。厚度控制通常是通過沿其長度在不同區段測量玻璃管壁的厚度并計算相對于所需厚度的變化來確定的。采用本文所揭示的方法和設備制造的玻璃管的厚度相對于所需厚度的變化可以小于5％。或者，采用本文所揭示的方法和設備制造的玻璃管的厚度相對于所需厚度的變化可以小于4％，或者小于3％，或者小于2％，以及，或者小于1％。

用于制造高質量玻璃管的設備

圖4中顯示了用于制造玻璃管預成形件的設備的一個實施方式，一般由附圖標記10指代這種實施方式。設備10包括心軸12，心軸包括空心內部14，其受到心軸16的內表面的限定。心軸12還包括外表面18。在圖4所示的實施方式中，心軸12的形狀是圓柱形，其跨度是縱向地在上游端20和下游端22之間。下游端22有時也稱作根部端。

心軸12是由耐高溫材料制造的。因此，耐火材料，例如適用于構建常規danner工藝中的心軸的那類耐火材料可用作心軸12的材料。例如，心軸12可以由氧化鋁-硅酸鹽制造。在一些實施方式中，心軸12還可在心軸的內表面16上包含鉑包覆或者可在心軸的外表面18上包含鉑包覆，或者同時在心軸的內外表面上包含鉑包覆。

心軸12構造成使得重力會誘發熔融玻璃至少沿著位于心軸的上游端20或靠近心軸的上游端20處的傳遞點30與位于心軸的下游端22處的離開點之間的內表面16流動。因此，心軸12可以是傾斜的，從而使其縱軸28與水平軸形成角度α。角度α優選約為5°-90°。雖然不限于該使用，但是圖4所示的心軸12可以特別適合用于約為5-60°的角度α。例如，在圖4所示的實施方式中，角度α約為20°。

心軸12在根部端22處的直徑對于確定設備上生產的玻璃管的直徑起到關鍵作用。因此，可以對心軸12的直徑，特別是心軸在根部端22處的直徑，進行選擇，以產生具有所需尺寸的玻璃管。在一些實施方式中，心軸在根部端的內直徑(圖4中標記為id)可以約為80-500mm，或者約為100-400mm，或者約為100-300mm，或者約為100-250mm，或者約為100-220mm。

設備10還包括配置成使得心軸轉動的裝置24。轉動裝置24可包括本領域已知適合用于轉動心軸的任意裝置，例如可用于常規danner工藝的那些。在一些實施方式中，例如如圖4所示，裝置24可以配置成使得熔融玻璃通過裝置，之后被傳遞到心軸的空心內部14。在該情況下，裝置24通常可包括傳遞管，其圍繞有絕熱材料，防止對裝置的余下部分造成熱損壞。理想地，裝置24構造成使得心軸轉動的速度至少約2rpm，更理想地，高至至少約20rpm。

設備10還包括傳遞裝置26，其配置成將熔融玻璃傳遞到空心心軸的內側表面。傳遞裝置26可以是本領域已知適合用于傳遞熔融玻璃的任意裝置，例如用于常規danner工藝中將熔融玻璃傳遞到心軸外表面的那些。如上文所述，傳遞裝置26可以配置成使其通過一部分的轉動裝置24。傳遞裝置26在傳遞點30(其理想地位于心軸的上游端20或靠近心軸的上游端20)將熔融玻璃沉積到心軸的空心內部14中。心軸12配置成使得心軸的轉動引起將熔融玻璃傳遞到心軸的內部14，以涂覆心軸的內表面16的圓周，理想地，這是緊接傳遞點30之后。

設備10還可包括外套或套筒32，其沿著心軸12的長度圍繞其。在一些實施方式中，套筒32可以包括冷卻元件34，冷卻元件構造成當熔融玻璃沿著心軸12的長度向下游流動時對其進行冷卻。冷卻元件34可以包括例如熱交換器或者一系列的熱交換器。但是，對于一些應用，套筒內單獨的熱交換器可能不足以對在心軸的內表面16上流動的玻璃進行冷卻，因為心軸壁自身會起到隔熱作用阻礙冷卻元件34的作用。

心軸12的實施方式可以包括心軸內(例如，心軸的壁內)的冷卻元件36。該冷卻元件36可以替代套筒的冷卻元件34，或者可以與套筒的冷卻元件34一前一后進行作用。冷卻元件36配置成對心軸的內表面16提供一定程度的溫度控制。如圖4所示，冷卻元件36可以提供冷卻液體(例如水)或冷卻氣體(例如空氣)在心軸12的壁中的循環。當采用高流量玻璃和/或心軸具有短長度時，冷卻元件36可能對于玻璃流的冷卻是特別有利的。

設備10還可包括裝置42，其配置成將加壓氣體傳遞到心軸的空心內部14。氣體傳遞裝置42可以是本領域已知適合用于傳遞氣體的任意裝置，例如用于常規danner工藝中將氣體傳遞到心軸外表面的那些。如同將熔融玻璃傳遞到心軸的空心內部14，氣體傳遞裝置42可以配置成使其通過一部分的轉動裝置24，如圖4所示。例如，裝置42可以包括一個或多個孔，其位置相對于熔融玻璃傳遞裝置26是徑向向外的。

用于連續制造玻璃管預成形件的設備的另一個實施方式如圖5所示。如圖5所示，設備還可包括傳遞裝置38，其配置成將熔融玻璃傳遞到心軸的外表面18。傳遞裝置38可以是本領域已知適合用于傳遞熔融玻璃的任意裝置，例如用于常規danner工藝中將熔融玻璃傳遞到心軸外表面的那些。傳遞裝置38在傳遞點40(其理想地位于心軸的上游端20或靠近心軸的上游端20)將熔融玻璃沉積到心軸的外表面18上。心軸12配置成使得心軸的轉動引起將熔融玻璃傳遞到心軸的外表面18，以涂覆外表面18的圓周，理想地，這是緊接傳遞點40之后。

心軸12構造成使得重力會誘發熔融玻璃至少沿著傳遞點40(理想地，其位于心軸的上游端20或靠近心軸的上游端20處)與位于心軸的下游端22處的離開點之間的外表面18流動。在構造成使得熔融玻璃同時在心軸的內表面16和心軸的外表面18上流動的實施方式中，心軸的下游端22可以構造成在兩個玻璃流離開心軸的那個點使得它們接合。例如，如圖5所示，心軸的下游端或者根部端22可以配置成在尖端44終止。同時使得內表面16上的玻璃流與外表面18上的玻璃流在尖端44匯合，設備可以增強兩個玻璃流的熔合在一起。

用于連續制造玻璃管預成形件的設備10的另一個實施方式如圖6所示。如圖6所示，心軸12可以構造成具有圓錐形形狀，其中，心軸在上游端20處的直徑大于心軸在下游端22處的直徑。圓錐形構造可以通過如下心軸12來實現，其中，心軸壁厚沿其縱軸向下游移動降低。當設備構造成使得玻璃同時流動在心軸的內表面16和外表面18上的時候，具有圓錐形構造的心軸12可能是特別希望的。通過提供具有圓錐形構造的心軸12，能夠使得心軸的內表面16和外表面18上的玻璃流朝向心軸22的下游端更為靠近在一起，從而降低產生尖端44所述的傾斜的尖銳度。

當心軸12是圓錐形時，有時可以以角度β的方式來描述收窄程度。可以通過確定心軸12在根部端22處的直徑、心軸在傳遞點30處的直徑以及這兩點之間的心軸長度，來測量角度β。采用這些信息，然后可以采用如下等式來計算角度β：

在這些實施方式中，角度β可以約為0.5-5度，或者約為0.5-4度，或者約為0.5-3度。

用于連續制造玻璃管預成形件的設備10的另一個實施方式如圖7所示。如圖7所示，設備10構造成使得：傳遞裝置26構造成將熔融玻璃傳遞到心軸的空心內部14，從而傳遞到心軸的內表面16，包括與如下傳遞裝置的組合，該傳遞裝置構造成將熔融玻璃傳遞到空心心軸的外表面38以及心軸壁中的一個或多個開口46，所述一個或多個開口構造成使得熔融玻璃從心軸的外表面18流動通過心軸12的壁并流到心軸的內表面16。理想地，所述一個或多個開口46位于傳遞點40或者緊接傳遞點40之后。一些實施方式包括多個開口46，其繞著心軸12的圓周基本均勻地間隔開。可以對開口的尺寸和間距進行選擇，從而提供所需的玻璃流動進入心軸的空心內部14，進而提供所需的內表面16上的玻璃流，以及心軸的外表面18上所需的玻璃流。

可以特別適用于以現有常規danner系統執行該構造。例如，采用該構造，能夠通過簡單地替換心軸12，將常規danner系統升級成包含內表面16上的熔融玻璃流。

用于連續制造玻璃管預成形件的設備10的另一個實施方式如圖8所示。如圖8所示，設備10可構造成使得心軸的傾斜是準垂直的。例如，可以包含心軸12，使得心軸的縱軸28與水平之間形成的角度α約為55-90°，或者約為60-90°。心軸12傾斜成這些范圍內的角度可能對于生產厚玻璃管和/或具有大直徑的玻璃管是特別有用的。當采用低流量玻璃通過心軸12時，這可能也是特別有用的。

當角度α高于某一閾值時，變得難以實現心軸的內表面16的整個圓周上的一致和連續涂覆。因此，在一些實施方式中，特別是當高角度α時，心軸12可以包括內表面16，其包括第一部分(或傳遞部分)48和第二部分(或流動部分)50。

傳遞部分48向內朝向心軸的中心傾斜，從而為第一部分提供的相對于水平的角度ω低于角度α。傳遞部分48構造成使得角度ω低于閾值角度，在該閾值角度，通過熔融玻璃流對內表面16進行涂覆變得不一致和/或不連續。例如，在一些實施方式中，角度ω相對于水平小于60°，或者相對于水平小于55°。設備10構造成使得傳遞裝置26將熔融玻璃傳遞到內表面的第一部分48。因此，隨著熔融玻璃流沿著內表面的第一部分48移動，心軸12的轉動導致熔融玻璃產生心軸的內表面16的圓周的一致和均勻涂覆。

流動部分50可以是傾斜的，以提供相對于水平的角度大于或等于角度α，從而提供準垂直心軸構造的益處。例如，流動部分50可以是傾斜的，以提供相對于水平的角度，其高于閾值角度，在該閾值角度，通過熔融玻璃流對內表面16進行涂覆變得不一致和/或不連續。這是因為內表面16的圓周已經由于第一部分48上的熔融玻璃的流動提供了一致和均勻的熔融玻璃涂層。例如，在一些實施方式中，通過內表面的第二部分50形成的角度相對于水平大于55°，或者相對于水平大于60°。如圖8所示，包含內表面的第二部分50的心軸部分可以是圓柱形的。但是，在一些實施方式中，包含內表面的第二部分50的心軸部分也可以是圓錐形的。

用于連續制造玻璃管預成形件的設備10的另一個實施方式如圖9所示。如上文關于心軸的內表面16的涂覆所述，當角度α高于某一閾值時，變得難以實現心軸的外表面18的整個圓周上的一致和連續涂覆。因此，在一些實施方式中，特別是當高角度α時，心軸12可以包括外表面18，其包括第一部分52(或傳遞部分)和第二部分54(或流動部分)。

第一部分52向外遠離心軸的中心傾斜，從而為第一部分提供的相對于水平的角度γ低于角度α。第一部分52構造成使得角度γ低于閾值角度，在該閾值角度，通過熔融玻璃流對外表面18進行涂覆變得不一致和/或不連續。例如，在一些實施方式中，角度γ相對于水平小于60°，或者相對于水平小于55°。設備構造成使得傳遞裝置38將熔融玻璃傳遞到外表面的第一部分52。因此，隨著熔融玻璃流沿著外表面的第一部分52移動，心軸12的轉動導致熔融玻璃產生心軸的外表面18的圓周的一致和均勻涂覆。

第二部分54可以是傾斜的，以提供相對于水平的角度大于或等于角度α，從而提供準垂直心軸構造的益處。例如，第二部分54可以是傾斜的，以提供相對于水平的角度，其高于閾值角度，在該閾值角度，通過熔融玻璃流對外表面18進行涂覆變得不一致和/或不連續。這是因為外表面18的圓周已經由于第一部分52上的熔融玻璃的流動提供了一致和均勻的熔融玻璃涂層。例如，在一些實施方式中，通過外表面的第二部分54形成的角度相對于水平大于55°，或者相對于水平大于60°。如圖9所示，包含外表面的第二部分54的心軸部分可以是圓錐形的。但是，在一些實施方式中，包含外表面的第二部分54的心軸部分也可以是圓柱形的。

用于連續制造玻璃管預成形件的設備10的另一個實施方式如圖10所示。如圖10所示，設備10還可包括傳遞裝置56，其配置成將額外的熔融玻璃流傳遞到心軸的外表面18。傳遞裝置56可以是本領域已知適合用于傳遞熔融玻璃的任意裝置，例如用于常規danner工藝中將熔融玻璃傳遞到心軸外表面的那些。傳遞裝置56構造成在傳遞點58傳遞熔融玻璃。如圖10所示，傳遞點58位于傳遞點40的下游，在該處，傳遞裝置38配置成向心軸的外表面18提供熔融玻璃流。因此，傳遞裝置56配置成在心軸18的外表面上流動的熔融玻璃的表面上方傳遞和提供熔融玻璃流。

用于連續制造玻璃管的設備60的一個實施方式如圖11所示。如圖11所示，設備60包括根據任意上文所述實施方式連續制造玻璃管預成形件10的設備。設備60還包括構造成對離開心軸12的玻璃管預成形件進行拉制的裝置64。拉制裝置64可以包括本領域已知的適用于拉制玻璃管的任意裝置。例如，在圖11中，裝置64顯示為輪拉制機器。設備60還可包括裝置66，其配置成將玻璃管預成形件從心軸12的離開處遞送到拉制裝置64。遞送裝置可以包括本領域已知的適用于遞送玻璃管預成形件的任意裝置。例如，在圖11中，裝置66顯示為包括一系列的石墨輥。理想地，拉制裝置64和遞送裝置66的位置和構造提供了距離62，離開心軸12的玻璃管預成形件通過該距離62具有懸鏈線布置。

本文所述的設備不限于上文具體所述的實施方式。相反地，可以包括、排除和組合上文所述實施方式的某些特征，以通過額外的未示出的實施方式，這會是本領域技術人員能夠理解的。

用于制造高質量玻璃管的方法

本發明的另一個實施方式是用于連續制造具有高的光學透明度的玻璃管的方法。采用例如上文所述的那些設備并且小心地控制各種工藝參數，本發明的實施方式可以提供具有質樸內表面的玻璃管。此外，采用例如上文所述的設備并且小心地控制各種工藝參數，本發明的實施方式可以提供具有質樸內表面和質樸外表面的玻璃管。

在一些實施方式中，制造玻璃管的方法包括：形成玻璃管預成形件，以及拉制預成形件以獲得玻璃管。形成玻璃管預成形件包括：在轉動的空心心軸12的內表面16上提供熔融玻璃流，以及從心軸22的下游部分去除玻璃預成形件。

拉制玻璃管預成形件以獲得玻璃管的工藝是本領域技術人員通常能夠理解的。例如，在一些方法中，離開心軸12的玻璃管預成形件可以移動通過預成形件具有懸鏈線構造62的區域。在其傳遞通過該懸鏈線階段期間，玻璃預成形件冷卻至接近其軟化點的溫度。在懸鏈線階段62之后，可以通過拉制機器64(例如，輪拉制機器)來遞送玻璃管預成形件，在其中，玻璃被進一步冷卻以提供固態玻璃管。在一些實施方式中，可以以約為3-10的拉制比來進行拉制。但是，應理解的是，通過本文所述實施方式的方法生產的玻璃管預成形件可以通過本領域技術人員已知的任意方法進行拉制從而獲得玻璃管，例如用于常規danner工藝或其變化形式的那些。

本發明的一些實施方式僅涉及形成玻璃管預成形件。應理解的是，這些實施方式的玻璃管預成形件可以通過本領域技術人員已知的任意方法進一步拉制從而獲得玻璃管，包括但不限于上文大致描述的那些。

用于制造玻璃管預成形件的方法包括：在轉動的空心心軸12的內表面16上提供熔融玻璃流，以及從心軸22的下游部分去除玻璃預成形件。將熔融玻璃流傳遞到轉動的空心心軸12的內部14。

心軸12的轉動導致熔融玻璃流以圓周狀涂覆心軸的內側表面16。整個過程中，心軸12的轉動還避免了圓周熱異常和/或流異常。如上文所述，心軸12的縱軸28相對于水平的傾斜角度為α。因此，由于重力，熔融玻璃流還縱向向下流過心軸12的內表面16，呈現管的形狀。

為了提供具有高質量玻璃內表面的玻璃管，理想地，是將熔融玻璃流以低粘度傳遞到心軸的內表面16。理想地，提供到心軸內表面16的玻璃物流的粘度小于30kp，或者小于10kp。例如，提供到心軸內表面16的玻璃物流的粘度可以約為1-30kp，或者約為1-25kp，或者約為1-20kp，或者約為1-15kp，或者約為1-10kp，以及或者約為1-5kp。不希望受限于理論，相信使用低粘度流提供的玻璃流動可以愈合任意表面缺陷，從而提供高質量的光學表面。

當玻璃流沿著轉動的心軸內側表面16縱向流動時，其還發生冷卻。隨著玻璃在其向下流動過程中發生冷卻，玻璃流的粘度增加。理想地，隨著玻璃沿著心軸12縱向移動，逐漸地發生該過程。例如，玻璃的冷卻速率可以是約為0.1-0.8℃/毫米心軸長度。可以通過圍繞心軸的冷卻元件34和/或通過位于心軸內的冷卻元件36來對玻璃進行冷卻。例如，位于心軸壁內的冷卻元件36可以起到冷卻心軸12的作用，從而當玻璃流向下流過壁的內表面16時，對其進行冷卻。

玻璃流在心軸的根部端22的粘度必須足夠高，以提供在從心軸12去除之后以及在后續拉制工藝期間具有穩定性的玻璃流。例如，當其離開心軸的根部端22時，玻璃物流的粘度可以約為80-500kp(千泊)，或者約為80-300kp，或者約為100-300kp，或者約為100-200kp。

還可以控制心軸12的轉動速率，從而提供具有高光學質量表面的玻璃管。在一些實施方式中，理想地，心軸的轉動速率約為2-20rpm(轉每分鐘)，或者約為2-15rpm，或者約為2-12rpm，或者約為2-10rpm，以及或者約為2-8rpm。

還可以控制沿著轉動的心軸的內側表面16縱向流動的玻璃流量，以提供穩定流動進而提供高質量的玻璃管。在一些實施方式中，玻璃流量約為20-800kg/h(千克每小時)，或者約為20-700kg/h，或者約為20-600kg/h，或者約為20-500kg/h，或者約為20-400kg/h，或者約為20-300kg/h，或者約為20-200kg/h，或者約為20-100kg/h。

在一些實施方式中，還可以通過向轉動的心軸的內部空心處14提供氣體，來控制玻璃管預成形件的壁厚，因而控制玻璃管的壁厚。通過在心軸的空心處內側14提供氣壓，可以調節離開心軸12的玻璃管預成形件的壁厚，因而可以調節拉制的玻璃管的壁厚。在一些實施方式中，取決于所需的玻璃管厚度，氣壓可以約為1-1000pa(帕斯卡)，或者約為1-500pa，或者約為0-300pa，或者約為1-200pa。對于氣體特性，很少(如果存在的話)有限制。例如，由于其低成本，氣體可以是壓縮空氣。

通過提供對于轉動的心軸的內側表面16上的熔融玻璃的流動進行控制，可以以連續方式生產具有不含條狀紋缺陷的內表面的玻璃管。采用上文所述實施方式生產的玻璃管還可具有一致厚度，變化小于5％或者小于2％。

在另一個實施方式中，還向轉動的空心心軸的外表面18提供了熔融玻璃。類似于空心心軸的內側表面16上的玻璃，心軸12的轉動導致玻璃物流以圓周方式涂覆心軸的外表面16。認為轉動還避免了圓周熱異常和/或流異常。通過心軸12的角度所產生的重力還提供了縱向向下流過心軸的外表面18的玻璃流，從而玻璃呈現管形狀。

當兩個流離開心軸的下游端22時，在心軸的外表面18上流動的玻璃與在心軸的內表面16上流動的玻璃接合在一起。理想地，心軸12構造成使得流相互匯聚并在心軸的尖端44會接合到一起。

提供到心軸的外表面18的玻璃組成可以與提供到心軸的內表面16的玻璃組成是相同的。在其他實施方式中，提供到心軸的外表面18的玻璃組成可以與提供到心軸的內表面16的玻璃組成是不同的。內玻璃物流和外玻璃物流使用不同玻璃組合物，可以產生在其內表面和外表面之間具有不同性質的玻璃管。

例如，對于一些應用，心軸的外表面18上的玻璃(其形成玻璃管的外表面)的熱膨脹系數可以低于心軸的內表面16上的玻璃(其形成玻璃管的內表面)。對于其他應用，心軸的外表面18上的玻璃(其形成玻璃管的外表面)的熱膨脹系數可以高于心軸的內表面16上的玻璃(其形成玻璃管的內表面)。

提供使用不同熱膨脹系數的玻璃僅僅是作為舉例。可以對供給到心軸的內表面和外表面的單獨玻璃進行單獨的選擇，從而提供任意性質組合，這會是本領域技術人員所能夠理解的。例如，取決于應用，可能希望選擇為玻璃管的內表面提供所需的與化學惰性相關性質的玻璃。對于其他應用，可能希望選擇為玻璃管的外表面提供耐劃痕性質的玻璃。

為了提供具有高質量玻璃外表面的玻璃管，理想地，是將熔融玻璃流以低粘度傳遞到心軸的外表面18。理想地，提供到心軸外表面18的玻璃物流的粘度小于30kp，或者小于10kp。例如，提供到心軸外表面18的玻璃物流的粘度可以約為1-30kp，或者約為1-25kp，或者約為1-20kp，或者約為1-15kp，或者約為1-10kp，以及或者約為1-5kp。

當玻璃流沿著轉動的心軸外表面18縱向流動時，其還發生冷卻。隨著玻璃在其向下流動過程中發生冷卻，玻璃流的粘度增加。理想地，隨著玻璃沿著心軸12縱向移動，逐漸地發生該過程。例如，玻璃的冷卻速率可以是約為0.1-0.8℃/毫米心軸長度。可以通過圍繞心軸的冷卻元件34和/或通過位于心軸內的冷卻元件36來對玻璃進行冷卻。例如，位于心軸壁內的冷卻元件36可以起到冷卻心軸12的作用，從而當玻璃流向下流過壁的外表面18時，對其進行冷卻。

玻璃流在心軸的根部端22的粘度必須足夠高，以提供在從心軸12去除之后以及在后續拉制工藝期間具有穩定性的玻璃流。例如，當其離開心軸的根部端22的外表面18時，玻璃物流的粘度可以約為80-500kp，或者約為80-300kp，或者約為100-300kp，或者約為100-200kp。

還可以控制沿著轉動的心軸的外表面18縱向流動的玻璃流量，以提供穩定流動進而提供高質量的玻璃管。在一些實施方式中，玻璃流量約為20-800kg/h(千克每小時)，或者約為20-700kg/h，或者約為20-600kg/h，或者約為20-500kg/h，或者約為20-400kg/h，或者約為20-300kg/h，或者約為20-200kg/h，或者約為20-100kg/h。

在一些實施方式中，沿著轉動的心軸的外表面18的玻璃流量可以與沿著轉動的心軸的內表面16的玻璃流量基本相同。在其他實施方式中，可能希望沿著心軸的外表面18的流量大于心軸的內表面16的流量或者沿著心軸的外表面18的流量小于心軸的內表面16的流量。

例如，當心軸外表面上的玻璃組成不同于心軸內表面上的玻璃組成時，使用在心軸的外表面18上的流量不同于心軸的內表面16上的流量可能是特別有用的。通過選擇和控制心軸的外表面18和心軸的內表面16上的玻璃流量，可以控制生產的玻璃管中的不同層的厚度。

在一些實施方式中，還可以通過向繞著轉動的心軸的外表面18提供氣體，來控制玻璃管預成形件的壁厚，因而控制玻璃管的壁厚。提供繞著心軸的外表面18提供氣壓，可以調節最終玻璃管的壁厚。在一些實施方式中，取決于所需的玻璃管壁厚，氣壓可以約為1-1000pa，或者約為1-500pa，或者約為0-300pa，或者約為1-200pa。

通過提供對于轉動的心軸的外表面18上的熔融玻璃的流動進行控制，可以以連續方式生產具有不含條狀紋缺陷的外表面的玻璃管。通過提供對于轉動的心軸的內表面16和外表面18這兩者上的熔融玻璃的流動進行控制，可以以連續方式生產不含條狀紋缺陷的玻璃管。采用上文所述實施方式生產的玻璃管還可具有一致厚度，變化小于5％或者小于2％。

在另一個實施方式中，還向轉動的心軸的外表面18提供了額外的熔融玻璃流。該額外的熔融玻璃流配置成為玻璃管提供外包覆層。因此，該額外的熔融玻璃流是在位于心軸的外表面18上的初始玻璃流的下游提供的，并且配置成保持明顯地位于心軸的外表面上的初始玻璃流的頂部上。

該額外的熔融玻璃流至少與心軸的外表面18上的初始玻璃流的組成是不同的。該額外的熔融玻璃流也可以與心軸的內表面16上的玻璃流的組成是不同的。采用該實施方式，可以連續地生產具有三層結構的玻璃管。可以通過控制心軸12上的各個玻璃流的流量來控制構成管材的三層的相對厚度，如上文所述。

實施例

通過以下實施例進一步闡述各個實施方式。

實施例1

采用設備10(例如如圖4所示)，包含相對于水平呈約為20度角度的圓柱形管的空心心軸12以約為5rpm的速率轉動。將熔融玻璃的連續流傳遞到轉動的空心心軸的內部14，從而使得熔融玻璃接觸并涂覆心軸的內側表面16。在傳遞點30的玻璃粘度約為4.4kp。在傳遞點30的熔融玻璃的粘度約為1100℃。玻璃以約為30kg每小時的流量縱向向下流過心軸的內側表面16。從心軸的根部端22取出管預成形件，并采用上文所述的常規工藝進行拉制以產生玻璃管。然后通過影像法對玻璃管的內側表面進行測試，在管的外側表面上使用折射率匹配油，顯示沒有條狀紋缺陷。

實施例2

采用設備10(例如如圖4所示)，相對于水平呈約為45度角度的空心心軸12以約為5rpm的速率轉動。將熔融玻璃的連續流傳遞到轉動的空心心軸的內部14，從而使得熔融玻璃接觸并涂覆心軸的內側表面16。在傳遞點30的玻璃粘度約為4.4kp。在傳遞點30的熔融玻璃的溫度約為1100℃。玻璃以約為30kg每小時的流量縱向向下流過心軸的內側表面16。從心軸的根部端22取出管預成形件，并采用上文所述的常規工藝進行拉制以產生玻璃管。然后通過影像法對玻璃管的內側表面進行測試，在管的外側表面上使用折射率匹配油，顯示沒有條狀紋缺陷。

實施例3

采用設備10(例如如圖8所示)，相對于水平呈約為60度角度的空心心軸12以約為5rpm的速率轉動。將熔融玻璃的連續流傳遞到轉動的空心心軸的內部14，從而使得熔融玻璃接觸并涂覆心軸的內側表面16。在傳遞點30的玻璃粘度約為4.4kp。在傳遞點30的熔融玻璃的溫度約為1100℃。玻璃以約為30kg每小時的流量縱向向下流過心軸的內側表面16。從心軸的根部端22取出管預成形件，并采用上文所述的常規工藝進行拉制以產生玻璃管。然后通過影像法對玻璃管的內側表面進行測試，在管的外側表面上使用折射率匹配油，顯示沒有條狀紋缺陷。

實施例4

采用設備10(例如如圖5所示)，包含直徑約為160mm和壁厚約為2mm的圓柱形管的空心心軸12會相對于水平呈約為45度角度，并且以約為5rpm的速率轉動。會將熔融玻璃的連續流傳遞到轉動的空心心軸的內部14，從而使得熔融玻璃接觸并涂覆心軸的內側表面16。在達到心軸內側表面的傳遞點30處的玻璃粘度會是約為5kp。

同時，會將熔融玻璃的連續流傳遞到轉動的空心心軸的外表面18，從而使得熔融玻璃接觸并涂覆心軸的外側表面。在達到心軸外側表面的傳遞點40處的玻璃粘度也會是約為5kp。

玻璃會以約為60kg每小時的流量縱向向下流過心軸的內側表面16和心軸的外側表面18。從心軸的根部端22會連續地流出管預成形件，所處的粘度約為150kp。會采用上文所述的常規工藝連續地拉制預成形件，以產生玻璃管。會經由影像法測試玻璃管，并且預期在內表面或外表面中的任一者上都沒有條狀紋缺陷。

對本領域的技術人員而言，顯而易見的是可以在不偏離本發明的范圍或精神的情況下對本發明進行各種修改和變動。