[发明专利]通过拉伸制备圆柱形玻璃构件的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种在利用过程控制下通过拉伸原始圆柱体来制备圆柱形玻璃构件的方法，该过程控制包括多个控制回路，其中一个温度-控制回路，该方法中将原始圆柱体从一端开始以推进速度v_f供入加热区-温度为T_炉的加热区中，并在该加热区中发生区域性软化，由该软化区连续地以抽出速度v_s在拉伸轴方向上拉出构件-段并形成拉伸球茎，并由此按尺寸截出该构件。

在这类例如用于制备管、棒、空心纤维和实心纤维和经常随之出现该原始圆柱体的高变形度的拉伸工艺中，其目的主要是用于制造尺寸精确的构件。在采用简单的控制回路的过程控制中，例如该构件-段的直径用作受控量和该构件的抽出速度作为调节量。但在对构件的精确度有高要求的情况下却需要具有多个相互嵌套的控制回路的复杂的控制过程。

特别是对直径控制的高准确度，在所谓的“拉伸球茎（Ziehzwiebel）”的区域中的近似恒定的粘度是绝对必要的。

背景技术

为实现此目的，按JP 03-037129 A的用于制备光学纤维的方法中提出，要尽可能保持该拉伸球茎中的温度恒定。将玻璃-预成形体从上方供入环形的电加热部件中并在其中软化，由软化区抽出该光学纤维并形成该拉伸球茎。该纤维穿过直径-测量仪，由该测量仪连续测量纤维直径。对纤维抽出配置有测量该纤维的拉应力的设备。将该纤维直径和拉应力的测量值供入调节装置。该拉应力用作该拉伸球茎中玻璃温度的量度，并用于控制该加热部件的温度。

通常该加热部件的温度对相应的温度控制器的变化作出快速反应。但由于玻璃的低的导热性和其热容量，该加热部件的温度变化(也与该拉伸球茎的质量有关)对玻璃粘度只在长的滞后才产生影响。由于随之产生的测量死时间，该已知的控制方法是缓慢的且易产生过调。

由DE 19536960 A1已知的拉伸方法降低了该过程固有的测量死时间的缺点。其中由在拉伸球茎区域的直径检测借助于近真实的模型模拟预报该最终构件-直径的待期望值，并且用该无死时间的计算值作为直径控制的受控值。

此外，借助于高温计测量该拉伸球茎的温度，并在级联控制中用该温度作为主受控量和用该加热设备的温度作为辅助受控量。由此，一方面获得用于高度恒定地控制加热设备温度的具有短的积分时间的控制线路，并且另一方面获得可用于拉伸球茎区域的粘度调节的具有长积分时间的控制线路。

该基于测量在拉伸球茎区域的直径和温度与用于预报该最终构件-直径的模型相组合的己知的控制过程在拉伸过程的平稳期中得到该经拉出的构件的也可满足高要求的精确度。

在拉伸球茎区域中显著展现出该表面温度的位置相关性。此外，该拉伸球茎在加热区内可移位。在拉伸球茎区域中的表面温度的局部测量对拉伸球茎区域中玻璃的平均粘度仅产生预测性不强的唯一的温度值。

因此，尤其在会导致加热区中过强的温度变化的过程参数改变时就产生困难，如该情况在实践中可能在待拉伸的原始圆柱体或待处理件的间断时出现。

技术问题

借助于该已知方法的基于过程模型的控制原理不可完全排除该构件的直径波动。

本发明的目的在于进一步改进该已知方法的过程控制，以致在拉伸过程中出现温度引起的干扰部位时也可拉伸出具有高的尺寸精确度的构件段。

发明内容

该目的是由开头所提及的按本发明通过在温度-控制回路中提供下列措施而实现的：

· 持续测量原始圆柱体-表面的上测量部位的第一温度值T_上，

· 持续测量下测量部位的第二温度值T_下，该下测量部位在拉伸轴向上与上测量部位间隔开，该拉伸球茎在上测量部位和下测量部位之间延伸或至少其一部分延伸，

· 计算在第一温度值T_上和第二温度值T_下的测量部位之间的区域中的原始圆柱体的温度分布，并在考虑以该第一温度值和第二温度值作为模型输入量的情况下按算法模型确定模拟的变形温度T_模型，

· 使用模拟的变形温度T_模型作为温度-控制回路的受控量和使用该加热区-温度T_炉作为温度-控制回路的调节量。

温度-控制的目的是在拉伸过程中尽可能保持变形区(这里称为“拉伸球茎”)中该玻璃的粘度恒定。“拉伸球茎”或“变形区”意指该原始圆柱体经历塑性变形的软化区域。