CN1039985C - 多重折曲单管玻璃管制造方法和设备 - Google Patents

Abstract

该项发明，是关于多重折曲单管玻璃管14，以有制造多重折曲单管玻璃管14的工艺和设备。该项发明用加热方法，把数目为双数和两端开口并平行放置的玻璃管(3)，连接成多重折曲单管玻璃管144，玻璃管的壁厚和内径极为均匀。该项发明的目的，是要制造特别适合小型灯作为放电管使用的多重折曲单管玻璃管。

Description

多重折曲单管玻璃管制造方法和设备

该项发明是关于多重折曲单管玻璃管，以及关于多重折曲单管玻璃管的制造设备及方法。

小型灯主要用于产生灯光。与白炽灯比较，小型灯的发光效率较高，同时使用寿命也较长。小型灯是靠曲型放电管内的气体放电产生光线。

在已知的小型灯中，放电路径通常是由两条或更多并排的U型管提供，U型管的臂端口之间，通过孔状连接点连接起来(热对接法)。这种技术的缺点甚多。

U型管的制法已出现问题。U型管通常是靠屈曲两端开口的棒状玻璃管制成。这便造成了U型管弯位处管壁厚不均匀。更重要的是，由于弯位处的玻璃材料分布不均匀，因而产生应力，在其后的加工过程中，需要应用到所费不菲的技术处理方法，但始终仍是坏灯的主要原因。

此外，在孔状连接点处，气体放电阳极的电场强度，会发生急剧变化。而小型灯要有高效能，整个阳极区的电场强度，必须维持稳定。电场强度在孔状连接点处出现变化，会导致小型灯的发光效率降低。

DE-OS30,44,058专利中已知的电荧光灯，采用的是多重折曲放电管。放电管U型部分，是靠弯曲棒状玻璃管制成，因此放电管U型部份的壁厚，自然不可能一致。为减小变型，专利中建议注入压缩惰性气体，但这充其量只可矫正放电管的直径，不可矫正弯曲处玻璃分布不均匀的情况。

在GB-PS668,259专利中，提及制管的方法。两条并排的玻璃管在相对著的下端加热，然后作机械连接，玻璃管的内侧，要纵向切割约相等于玻璃管直径两倍的长度。然后用装在侧边的喷燃器为管端加热，制成下面呈椭圆型口的玻璃管。

玻璃管在椭圆型管口，用装在玻璃管两侧的喷燃器封口。喷燃器从外面与玻璃管纵轴线成九十度角，沿一狭窄水平线加热，直至达到熔化温度。该水平线与玻璃管管口的垂直距离，约相等于玻璃管的直径。然后用剪刀将水平线以下的玻璃剪掉，玻璃管至此由一条接缝封闭。另外一个办法，是用装在侧边的喷燃器，将水平线以下的玻璃分割下来，要分割的玻璃聚成料滴，坠落地上，玻璃亦由此封开。封口了的玻璃管然后放入吹模内吹制。

这种方法是最大缺点，是形成玻璃残渣和缩短了玻璃管的长度因此，已知的方法存在一个缺点，便是相对著的玻璃管，要纵向切割约等于玻璃管直径两倍的长度。

必须指出的是，重复使用上述方法，并不可能弯制成有两个并排管口的单管玻璃管重复使用，只可制成沿直线伸展的椭圆型折曲单管玻璃管。

这是因为利用上述方法，每次都要用装在侧边的喷燃器来切割玻璃残渣，喷燃器因此要在椭圆型管口玻璃管两侧，水平地对齐。但这基本上是不可能的，因为若要让单管玻璃管的两个管口彼此靠在一起，其某些部分就需要来回移动。由于这个缘故，椭圆型管口玻璃管，起码有一边要处理的玻璃部份，是被现有的玻璃管部份所遮挡著，因此装在侧边的喷燃器，便无法相应的部份加热，而已知的方法便行不通了。

本项发明以上述方法为基础，其目的之一，是提供前述的多重折曲单管玻璃管，并且让玻璃管具有极为均匀的壁厚和内径。目的之二，是提出有关的制造设备及方法。

为实现上述发明目的，本发明提供下述措施，即提供多重折曲单管玻璃管，起码有四个平行的直段，由U形管段连在一起，其中两个开口端靠在一起。该单管玻璃管的特点在于各部份的壁厚和内径极为均匀。

利用至少四根两端开口的玻璃管制造上述多重折曲单管玻璃管的方法，包括以下步骤：

a)一对平行的玻璃管，它们相对的下端同时被加热；

b)加热后的管端，它们相对的一侧机械地连在一起，同时在它们内侧的连接点以下，纵向地切割大约相等于玻璃管直径的长度；

c)两条玻璃管的切割边，由下用准确有火焰推开，两个管端就此熔合；

d)椭圆形管口用火焰由下逐一熔封，火焰直接喷在管口，基本上笼罩着整个管口，当椭圆形管口熔封时，火焰逐渐集中在U型部份的中央，以及

e)U型部份放入闭合式吹模中吹制。

在第二阶段，所有独立或成对的玻璃管，都同时倒转180转，并按前述方式连接及吹制，两个邻近管端保持开口。

用于实施上述方法的设备，包括用来夹紧待处理玻璃管的夹紧及倒转钳，是每隔一定距离，安装在自动步进式机器上，而供给装置、高度对齐装置、预热喷燃器、切割及挤压装置、各种宽度的熔封喷燃器、吹模装置、倒转装置、高度对齐装置、其他预热喷燃器、切割及挤压装置、各种宽度的熔封喷燃器、吹模装置和卸下装置，则按顺序安装在机器周围的相对步进位置上。

根据该项发明制成的多重折曲单管玻璃管，特点在于壁厚和内径极为均匀，特别是就U型部份而言。这种单管玻璃管，特别适合作小型灯的放电管。由于内径均匀，放电室横截面一致，因此保证发光效率更高。

壁厚均匀，放电管便特别坚固耐用，只有玻璃体本身的少许应力存在，因此使用寿命特长。同时由于壁厚均匀，故此可全面使用薄壁玻璃管，从而大大节省材料。

根据该项发明的优化设计，单管玻璃管相邻部份的距离应为1.6至3毫米，一般是2毫米。单管玻璃管的内径，以介乎5至15毫米之间为合，通常是12毫米。单管玻璃管的适当壁厚，介乎1至2毫米之间。

根据该项方法发明，首先是同时为两条并排的两端开口玻璃管相对着的底端加热。加热后，管端两个相对面机械地连在一起，并在连接点以下，于内侧纵向地切割约等于玻璃管直径的长度，然后从下准确地，把两条玻璃管的切割边推开，从而把两个管端的连接点熔封起来。

然后从下向整个管口加热，将椭圆型管口玻璃管的椭圆型管口熔封。当椭圆型管口熔化时，加热逐渐集中在U型部份的中央。此后，再把U型部份，放入密封的吹模内吹制。这时进入工序的第二阶段，所有玻璃管同时作180度倒转，然后照上述方法连接和吹制，两个相邻的管端仍维持开口。

用这个方法来熔封椭圆型管玻璃管的椭圆型管口，既没有玻璃滴料，又不会产生其他玻璃残渣。此外，进行熔封时无须借助其他机械工具或仪器。

该项发明建议的具体应用，是用四条两端开口的玻璃管，制成有四个直段的多重折曲单管玻璃管。首先，把两条玻璃管下端连接起来，形成一个U型部份，然后把未处理的玻璃管，和已处理的一对玻璃管180度倒转，再将已加工的玻璃管每个直段，和未加工的玻璃管连接起来。

例如能够对管端加热，令玻璃材料处于可变形但不太具塑性的状态下则更佳。连接和切割两个玻璃管端的相对面，可同时或一先一后进行。

切割两个玻璃管端相对面，最好是用切刀进行。

这样，单管玻璃管的两个管口，就在隔邻。单管玻璃管的个别部份可来回移动，令单管玻璃管的第一和最后一段，可彼此平行。

椭圆型管口玻璃的椭圆管口，最好是用多点式火焰熔封。只要用特别准确的火焰导向器便可以了。

该项发明包括将两个相连玻璃管的U型部份，代之以圆型、长方型、之字型或波浪型部份，这是取决于闭合式吹模的形状。

在建议的具体应用中，两条最后留有开口的玻璃管，最好长过其馀的玻璃管。这样，管端要处理的开口，便可适当地处于同一水平。当单管玻璃管用作为小型灯的放电管时，电极便可装有凸出玻璃管的管端。

该工序所用的设备，包括一台自动步进式机器。该机器每隔一定距离装上夹紧和倒转钳，以夹紧要处理的玻璃管。供给装置、高度对齐装置、预热喷燃器、切割及挤压装置、各种宽度的熔封喷燃器和吹模装置、顺序安装在自动步进式机器旁的相对位置。再后面，则顺序排列了倒转玻璃管用的倒转装置，以及再安装一个高度对齐装置、预热喷燃器、切割及挤压装置、各种宽度的熔封喷燃器、吹模装置和卸下装置。

在建议的具体设备中，从平面图上看，自动步进式机器大致上呈圆形。各个加工站则分布在圆形周围的相应位置上，由此保证工作循环连续不断。该项发明亦包括平面排列大致上呈椭圆形的自动步进式机器，而各个加工站，则大致上沿一条直线安装。在上述两种情况下，自动步进式机器最好装有气动装置。

在建议的设计中，倒转装置和定位装置，应装在高度对齐的装置和予热喷燃器之间，这样，当玻璃管由夹紧及倒转钳夹紧后，玻璃管可送到适当位置，一对对地按不同的预定高度对齐，以便进行处理。

玻璃管的供给装置，包括一条输送链，以及一个周期式气动传动装置。输送链装有匣子，每个匣子起码可夹紧四条两端开口的玻璃管。

每个切割及挤压装置最好起码装有两块相对的刀片，成剪刀型状，可于进行连接时，从下面插入两条开口玻璃管部份，并按预定长度切割。

熔封喷燃器最好是多孔式喷燃器。多孔式喷燃器具有不同的尺寸，以适合不同的加工阶段。

每个吹模装置具有两个封接喷嘴，以及至少一个吹模。封接喷嘴分别把空气吹进两个管段，把管段吹制成吹模的形状。吹模时最好采用氮气。

在建议的具体设备中，其中一个吹模装置应具有n/2个吹模，其他吹模装置应具有(n/2-1)个吹模，n等于要处理的玻璃管数目。举个例说，在制造具有四个直段的单管玻璃管时，首先使用的吹模装置，应具有一个吹模，以后使用的吹模装置，应具有两个吹模。

现根据图样中的具体设备，解释该项发明：

图1是该项发明的设备平面示意图；

图2是玻璃管供给装置的侧视图；

图3是夹紧四个玻璃管的夹紧及倒转钳的平面图；

图4是图3所指的夹紧及倒转钳的图解，图中夹紧了四个玻璃管；

图5是高度对齐装置的剖面图；

图6是倒转装置的剖面图；

图7是定位装置的剖面图；

图8是切割及挤压装置的剖面图；

图9是吹模装置的剖面图；

图10是吹模装置闭合式吹模的平面示意图；

图11是吹模装置两个闭合式吹模的平面示意图，用来连接180度倒转的玻璃管；

图12是椭圆型管口玻璃管的椭圆型管口，以及三个作业位置熔封喷燃器的平面示意图；

图13是闭合式吹模和吹制成的U型管段的侧面示意图；

图14是180度倒转后的玻璃管的挤压及切割图解；

图15是两个椭圆型管口及两个熔封喷燃器的平面示意图；

图16是该项发明所指具有四个直段的多重折曲单管玻璃管。

该项发明的具体应用，是制造具有四个直段的多重折曲单管玻璃管。

图1所示，为该项发明所述的单管玻璃管的制造设备。图中的设备，包括一台自动步进式机器1，以及代表圆形路径的圆形剖面。自动机器1装有气动装置。用来夹紧玻璃管3的夹紧及倒转钳2，则在机器1外缘等距安装。每个夹紧及倒转钳2可夹四支两端开口的玻璃管30、31、32、33。四支玻璃管30、31、32、33各装在正方形的四个角上。

供给装置4、高度对齐装置5、倒转装置6、定位装置7、预热喷燃器8、切割及挤压装置9、各种宽度的熔封喷燃器10、吹模装置11，以及另一套倒转装置6′、高度对齐装置5′、预热喷燃器8′、切割及挤压装置9′、各种宽度的熔封喷燃器10′、吹模装置11′和卸下装置12，则按顺序安装在机器1周围的相对步进位置上。

从图2可见，玻璃管3的供给装置4包括一条输送链41和一台周期式气动传动装置42。输送链装有匣子43，匣子可同时装起四条两端开口和对齐的玻璃管30、31、32、33。

图3所示，为夹有四条玻璃管30、31、32、33的夹紧及倒转钳2。夹紧及倒转钳2由基本元件21、倒转机械装置22，两条钳臂23，一对三棱体24，中心薄金属片25和弹簧26组成。玻璃管3装在两条钳臂23之间。当夹紧及倒转钳2作180度旋转时，处理四条玻璃管3的处理中心仍保持固定。这保证了四条玻璃管3的每一对管端，可在已闭合的夹紧及倒转钳2中处理。图4所示，为四条玻璃管30、31、32、33，在夹紧及倒转钳2中的位置。高度对齐装置5(图5)，是由机架51和装在可调悬臂52上的气动油缸53和接触压力板54组成。接触压力板54同时把四条玻璃管3按预定高度对齐。四条玻璃管3因此可由底至顶或由顶至底对齐高度。

图6所示的倒转装置6，利用倒转机械装置，把夹紧及倒转钳2作180度倒转。如有需要，该装置可同时把钳2轴向旋转90度。倒转装置6具有动力油缸61和提升机械装置62。气动旋转装置63和锥形小齿形连接到提升机械装置62，旋转机械装置22由锥形小齿轮驱动。

定位装置7(图7)是由机架71，气动油缸72和定位头73组成。定位头把玻璃管30、31、32、33这两对管分别在不同高度对齐。举个例说，较为接近自动机器1的两条管32和33，会被微微推高，这样另外两条玻璃管30和31便向下突出，由于没有32和33两条玻璃管阻碍，处理起来便特别容易。

图8所示，为切割及挤压装置9。在顶部装上两块剪刀形的刀片。刀片91和92装在刀架93内，而刀架则装在提升杆94上，提升杆连接到气动提升油缸95。刀片91和92是由气动油缸97的传动接头96驱动。刀架93亦可装上四块刀片91、92、98、99，分别装在长方形的四个角上。两对剪刀片91、92和98、99分别由下伸入两条开口的玻璃管3中，按预定长度进行切割。

从图9中可见，吹模装置11由两个相互作用的元件组成。其中一个元件的组成部分，包括一个弹性支座112，支座装在气动提升油缸111上，支持两个闭合式吹模113和11。不过亦可能只有一个吹模。另一个元件，基本上只有一个气动提升油缸115，一条悬臂116和两个弹性封接喷嘴117和118。

图10所示，为吹模装置11的一个闭合式吹模113的平面图。图11所示，则为吹装置11的两个闭合式吹模113和114的平面图。两个闭合式吹模113和114，便形成了一个双吹模119。

卸下装置12特别装上一个具有压力顶杆的开钳器(没有显示出来)。压力顶杆用力压在钳臂23上，把一对三棱体24打开。

装在夹紧及倒转钳2下面的喷燃器81，和装在侧边的喷燃器82，是用作为预热喷燃器8。狭窄和准确定焦的内部成形喷燃器101，和各种宽度的成型喷燃器102，则用作为熔封喷燃器10。内部成形喷燃器101和成形喷燃器102，都装在夹紧及倒转钳的下面。多孔喷燃器用作为喷燃器101和102。

上述设备，是玻璃管3在机器1的步进式行程中，所经过的各个加工站。

四条玻璃管3在机器1的步进式行程中，所经过的各个加工站。

四条玻璃管30、31、32、33装入供给装置4的匣子3内，然后送到机器1上的夹紧及倒转钳2。对着机器1的两条管32和33，较另外两条玻璃管30和31稍长。平行安放的玻璃管3之间的距离，是取决于要制造的单管玻璃管折曲部份之间所需的距离。

高度对齐装置5从上面对齐玻璃管3的高度，然后倒转装置6会把玻璃管180度倒转。此外，定位装置7会把玻璃管32和33推高。这样玻璃管30和31向下突出，更加方便处理。玻璃管30和31进行连接时，32和33最先会保持在等候位置。

喷燃器81会自下面为两玻璃管30和31预热，然后装在两边的喷燃器82，会为两条管相对的底部加热。

然后，切割及挤压装置9的剪刀型刀片91和92，由下面伸入加热后的玻璃管30和31，刀片的长度，大致上取决于玻璃管3的直径。刀片91和92的压切动作，令玻璃管30和31相对着的内侧管壁连在一起。与此同时，刀片在连接点以下，沿纵向切一个长度约等于玻璃管3直径的切口。

玻璃管30和31因此形成的切割边，由内部形成喷燃器101从下面准确地喷燃推开。玻璃管30和31的连接点亦就此熔封，连接成椭圆形管口的玻璃管。

椭圆形管口玻璃管的椭圆形管口13，这时由不同的成形喷燃器102封口。成形喷燃器102装在椭圆形管口13的下面，而火焰则喷在椭圆形管口13。当椭圆形管口13熔封时，火焰逐渐集中在因此形成的U型部分的中央。管口13的熔封，完全靠对玻璃加热，没有借助任何机械设备。在管口熔封的过程中，并没有产生任何玻璃滴料或其他玻璃残渣。椭圆形管口熔封后，玻璃管30和31便形成了密封的连接。

图12所示为椭圆形管口玻璃管的圆形管口13，以及有三个不同作业位置的成形喷燃器102和喷口103。在熔封过程中，椭圆形管口13愈来愈细，而成形喷燃器102亦随着缩窄，令火焰维持在椭圆形管口位置。

U型管段是由吹模装置11用吹模113吹制的。封接喷嘴117和118装在玻璃管30和31上方的管口位置，用氮气吹制成U型管段。图13所示，为吹制成的U型管段。

然后倒转装置6′会将夹紧及倒转钳倒转180度并旋转90度，让U型管的管口向下，高度对齐装置5′会对齐四条玻璃管30、31、32、33高度，让向下的管口处于同一平面。

再按前述步骤，用两旁的喷燃器82′为四个下方管口加热。刀片91、92和98、99分别将两对管端连在一起。然后在连接点之下，进行纵向切割。这样原来未经处理的玻璃管32和33，便连接到原先制好的一对玻璃管上。图14所示，为180度倒转后玻璃管的压切和分割。

用内部成形喷燃器101′和不同的成形喷燃器102′，按前述方法，封闭椭圆形管口13′，由于要处理两个椭圆形管口13′，喷燃器设计为双联喷燃器。图15所示，为两个椭圆形管口13′和成形喷燃器102′。然后U型管会由吹模装置11′在吹模119中吹制。

单管玻璃管制成品冷却后，会由卸下装置12从夹紧及倒转钳2卸下来。

多重折曲单管玻璃管14(图16)制成品的内径和壁厚极为均匀，在U型管段尤其如此。

在另一套具体设备中，自动步进式机器1不是圆形而是直线形机器。各个加工站，亦大致上是沿一条直线布置。夹紧及倒转钳2，是个一直线依次运行至各加工站，再从最后一个加工站，返回第一个加工站。

该项发明，在设计上并不只限于前述的具体设备，而是可作多种变动；虽然仍采用所解说的解决方法，但设计上有基本的分别。

Claims (16)

1.利用至少四根两端开口的玻璃管制造多重折曲单管玻璃管的方法，其特征在于：

a)一对平行的玻璃管，它们相对的下端同时被加热；

b)加热后的管端，它们相对的一侧机械地连在一起，同时在它们内侧的连接点以下，纵向切割大约相等于玻璃管直径的长度；

c)两条玻璃管的切割边，由下用准确的火焰推开，两个管端就此熔合；

d)椭圆形管口用火焰由下逐一熔封，火焰直接喷在管口，基本上笼罩着整个管口，当椭圆形管口熔封时，火焰逐渐集中在U型部份的中央，以及

e)U型部份放入闭合式吹模中吹制，

在第二阶段，所有独立或成对的玻璃管，都同时倒转180转，并按前述方式连接及吹制，两个邻近管端保持开口。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于头两支玻璃管在下端连接，形成一个U字形部分，然后尚未处理的玻璃管，连同相连的一对玻璃管，一起作180度翻转，再将已连成一对的玻璃管各直段，分别与未处理的玻璃管相接。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于椭圆形管口，是由多点式火粉熔封。

4.根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于两条保持开口的玻璃管，要选用较其他玻璃管稍长的玻璃管。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于经处理的管口，必须处于同一高度。

6.根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于U字形部分可以是圆形、长方形、波浪形或之字形，全视闭合式吹模的形状而定。

7.用实施权利要求1所述方法的设备，其特征在于用来夹紧待处理玻璃管(3)的夹紧及倒转钳(2)，是每隔一定距离，安装在自动步进式机器(1)上，而供给装置(4)、高度对齐装置(5)、预热喷燃器(8)、切割及挤压装置(9)、各种宽度的熔封喷燃器(10)、吹模装置(11)、倒转装置(6′)、高度对齐装置(5′)、其他预热喷燃器(8′)、切割及挤压装置(9′)、各种宽度的熔封喷燃器(10′)、吹模装置(11′)和卸下装置(12)，则接顺序安装在机器(1)周围的相对步进位置上。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于自动步进式机器(1)的平面图大致上呈圆形，而各个加工站，因而亦大致上绕圆形安装。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于自动步进式机器(1)的平面图大致上呈长椭圆形，而各个加工站，因而亦大致上沿直线安装。

10.根据权利要求7至9之一所述的设备，其特征在于自动步进式机器(1)装有气动装置。

11.根据权利要求7至9之一所述的设备，其特征在于待处理玻璃管(3)的倒转装置(6)及定位装置(7)，是装在高度对齐装置(5)和预热喷燃器(8)之间。

12.根据权利要求7至9之一所述的设备，其特征在于待处理玻璃管(3)的供给装置(4)，是由输送链(14)和往复式气动传动系统(42)组成，而传动链(41)配备匣子(43)，可装载至少四条两端开口的玻璃管(3)。

13.根据权利要求7至9之一所述的设备，其特征在于每个切割及挤压装置(9)，至少具有两片相对的切割刀片(91、92)。

14.根据权利要求7至9之一所述的设备，其特征在于熔封喷燃器(10)为多点式喷燃器。

15.根据权利要求7至9之一所述的设备，其特征在于每个吹模装置(11)，具有两个封接喷嘴(117，118)和至少一个吹模(113)。

16.根据权利要求7至9之一所述的设备，其特征在于其中一个吹模装置(11)，具有n/2个吹模，而其他吹模装置(11′)，具有(n/2-1)个吹模，而n等于要处理的玻璃管(3)的数目。

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