專利名稱：在圓周方向具有波狀凸起的管結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由PGM材料制造的圓周方向具有波狀凸起的管結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)方法，該方法通過對光滑管壁的管件進行成型而制造上述管結(jié)構(gòu)件。
背景技術(shù)：
由珍貴金屬材料例如PGM材料制造的結(jié)構(gòu)件被用于玻璃器皿工業(yè)，具體地說，被應用在熔化和熱成型特殊眼鏡的工廠內(nèi)。
當考慮它們高熔化點時，PGM材料(鉑系金屬)的特性是具有高的耐熱阻力和高的機械強度和高的耐腐蝕性，特別適合于制造與熔化玻璃接觸的工廠或工廠裝置中的結(jié)構(gòu)件。合適的材料是鉑和鉑合金和/或別的PGM材料，其可以包含少量的非珍貴金屬作為合金成分或氧化物添加劑。典型材料是精練的鉑、PtRh10(具有10％的銠的鉑-銠合金)或包含少量細分散的耐熔的金屬氧化物的鉑，例如氧化鋯(所謂的細小顆粒穩(wěn)定的鉑)，以便改善機械強度和高溫蠕變阻力。
這種熔化技術(shù)工廠元件用于融化玻璃的熔化、精練、輸送、勻化和裝料。
這種結(jié)構(gòu)元件基本上是珍貴金屬板型結(jié)構(gòu)，經(jīng)常被制造成薄壁管系統(tǒng)。溫度為1000℃～1700℃的融化玻璃流過這種管系統(tǒng)。作為規(guī)律，這些管系統(tǒng)被絕緣和支承陶瓷材料所包圍，其反過來又被支承金屬結(jié)構(gòu)例如金屬盒所保持。
PGM結(jié)構(gòu)件在室溫下被制造并被安置在相應的裝置內(nèi)。然而，上述裝置在1000℃～1700℃的溫度范圍內(nèi)被操作。
薄壁板型金屬構(gòu)件僅有低的尺寸剛性，特別是在高溫下。為了克服這個缺陷，材料厚度必須被增加，或必須通過加固成型方法例如形成彎曲、邊緣、起皺或波浪形褶皺使構(gòu)件穩(wěn)定。
此外，當設計和建造相應裝置時，必須考慮PGM構(gòu)件高的熱膨脹性和裝置內(nèi)別的所有被涉及材料(珍貴金屬、陶瓷、鋼等等)的熱膨脹性。當溫度是1500℃時，鉑的平均熱膨脹系數(shù)是112×10-6K-1。這意味著室溫下長1米的鉑構(gòu)件在1500℃下增長了16.6毫米。
由于在結(jié)構(gòu)中各種材料具有不同熱膨脹系數(shù)和結(jié)構(gòu)固定點(structural securement point)，系統(tǒng)的自由膨脹是不可能的。因此，彎曲或均勻彎曲可能出現(xiàn)在PGM板結(jié)構(gòu)的弱點上，從而導致不希望出現(xiàn)的系統(tǒng)過早的失效。在由PGM材料制造的與融化玻璃接觸的設備或設備元件中，構(gòu)件必須能夠補償線性膨脹。
圓周方向上具有波形凸起的管形斷面例如波形管或波紋管可以被用作管形設備元件內(nèi)的結(jié)構(gòu)元件，給予所述構(gòu)件一定程度的徑向強化，以便補償線性膨脹。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，將光滑壁管件成形為起皺管被稱作輥軋皺縮或輥軋成形。此時，光滑壁管件被一卷曲工具拉入成形模具的波形凹槽中然后從所述模具凹槽內(nèi)被壓出。在輥軋皺縮中，每個單獨的波形被一步一步地軋出。
用此方式形成的并因此在徑向上被強化的管在軸向上更具有彈性，可以被用于在長度上補償。
然而，用于生產(chǎn)由PGM材料制成的并被用于玻璃工業(yè)內(nèi)的融化設備的波形結(jié)構(gòu)件的輥軋皺縮具有一些缺點，使用上受到一定限制。
因此，僅僅相對小形狀的變化例如在正弦波輪廓區(qū)域內(nèi)的變化可以被輥軋皺縮所實現(xiàn)。高的波峰、尖的波浪形褶皺或任意的均勻的輪廓形狀在實際中不能被形成。為此原因，由于相應的波形幾何形狀僅能補償適當?shù)木€性膨脹，用輥軋皺縮所生產(chǎn)的波形管僅僅有限地適用于補償線性熱膨脹。
此外，輥軋皺縮并不適用于小直徑的管子。
由于材料在輥軋皺縮中的延伸，在波形區(qū)域內(nèi)不可避免地出現(xiàn)變薄(壁厚的減少)。結(jié)構(gòu)件因此被顯著地削弱，因此，在與融化玻璃接觸而產(chǎn)生的熱應力和磨損應力下，結(jié)構(gòu)件過早地失效。
本發(fā)明簡述本發(fā)明的目的是提供一種由PGM材料制成的結(jié)構(gòu)件，作為與融化玻璃相接觸的裝置內(nèi)的線性膨脹補償件或裝置元件，也提供一種生產(chǎn)這種結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)方法，能夠避免上述缺點。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)利用一種生產(chǎn)方法可以實現(xiàn)這些目的，其中利用液體內(nèi)壓力，通過擠壓而實現(xiàn)成形。
因此，本發(fā)明提供一種方法，通過對光滑壁管件成形，用于生產(chǎn)由PGM材料制成的圓周方向上具有波形凸起的管形結(jié)構(gòu)件，其特征是光滑壁管件被插入圓柱形成形模具，所述模具的內(nèi)徑基本上等于管件的外徑，所述模具具有徑向波形凹槽，在軸向上，模具的兩端設置緊密地封閉管端的施壓工具，由此形成的空間內(nèi)充滿液體，利用施壓工具用這樣的方式進行軸向擠壓，產(chǎn)生內(nèi)部液體壓力，即在成形模具的凹槽被縮短的同時，管件凸起被形成在管件的管壁上。
在本發(fā)明的方法中，由PGM材料制成的、圓形或多邊形橫截面的、具有任意半徑的無縫或光滑壁管件可以被用作初始管件。最好優(yōu)先選擇精練鉑、PtRh10或FKS鉑作為PGM材料。在一成形裝置內(nèi)，在液體內(nèi)壓力下，利用推擠，在對管端實行軸向擠壓時，使管件成形。為實現(xiàn)這個目的，要被成形的光滑壁管件被插入成形模具，所述模具的內(nèi)徑基本上等于管件的外徑。施壓工具被設置在管件的軸向兩端，并緊密地封閉所述管端。由此形成的空間內(nèi)充滿液體，最好使用本領(lǐng)域中經(jīng)常使用的水或普通的液壓油作為所述液體。為了實際成形工序，利用施壓工具在管端施加軸向壓縮，所述施壓工具彼此相向運動。用這樣方式，通過液體，產(chǎn)生作用在管壁上的液體內(nèi)壓力，迫使管壁進入成形工具的凹槽內(nèi)，對應于管件的縮短程度的凸起因此被形成在所述管件上。


圖1利用一個優(yōu)選實施例示意性顯示了本發(fā)明的方法；圖2顯示了典型的波形輪廓；圖3示意性顯示了由PGM材料制成的用于壓力減少的精練腔的管結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選實施方式的描述圖1利用一個優(yōu)選實施例示意性顯示了本發(fā)明的方法，右半側(cè)(A)顯示了初始狀態(tài)，左半側(cè)(B)顯示了成形加工結(jié)束后的狀態(tài)。
光滑壁初始管件(1)位于圓柱形成形模具(2)內(nèi)，所述模具內(nèi)徑基本上等于所述管件的外徑。成形模(2)具有徑向波形凹槽(3，3′)，施壓工具(4，5)被設置在管端并精密地封閉由此形成的內(nèi)部空間。被施壓工具(4，5)和管件所形成的空間充滿液壓流體(6)。利用施壓工具(4，5)，例如液壓機的爪(圖中未示)，進行軸向壓縮。用此方式，施壓工具(4，5)和管端彼此相向運動，因此，在成形模(2)的凹槽(3)縮短的同時，在管件的管壁上產(chǎn)生管件凸起(7)。
在一個具體的示例中，利用拉桿(8)進行軸向壓縮，所述拉桿被導向地通過施壓工具(4，5)的中心孔(9，10)，迫使被可移動設置的施壓工具(4)向固定的施壓工具(5)移動。
在一個優(yōu)選實施例中，圓柱形成形模具(2)包括可移動地安裝在軸向方向的靠模(11)，在初始狀態(tài)下，所述靠模彼此間隔分布，在受軸向壓縮時，所述靠模被壓縮在一起(11′)，如果波形凹槽(12，12′)的最大高度位于靠模(11)的軸向接觸表面(13，13′)區(qū)域內(nèi)，成形工具的這種設計特別優(yōu)異。擠壓過程因此被促進，成形平穩(wěn)地進行，用此方式保護了材料。
具體地說，使用PGM材料，無論初始管件的直徑和管的幾何形狀，利用本發(fā)明的方法，任何希望形狀的波形可以在單獨一個工序中被生產(chǎn)。
圖2顯示了典型的波形輪廓。例如利用徑向斷面上的具有基本上正弦波形狀的凹槽的成形模，稍微平緩波形(14)可以被形成。利用徑向斷面上的具有明顯波形起伏(pronounced undulating)輪廓或七弦琴形狀(lype-shaped)輪廓的凹槽的成形模，具有高峰值(15，16)的波形可以被形成。
與輥軋皺縮相比，本發(fā)明的方法的優(yōu)點是，一方面可以獲得更高的成形程度，另一方面，波形輪廓的內(nèi)、外側(cè)的壁厚沒有區(qū)別或僅有微小的區(qū)別。因此，例如利用本發(fā)明的工藝，由PGM材料制成的典型的七弦琴形狀的波紋管的厚度差異最多為10％。對于適當明顯的(粗糙的正弦波)波形管，壁厚變化最多為1％。合適地形成的結(jié)構(gòu)件更穩(wěn)定，具有更強的機械強度、耐熱性和抗腐蝕性。
利用本發(fā)明方法使用PGM材料制成的圓周方向上具有波形凸起的管形結(jié)構(gòu)件更適于作為與融化玻璃接觸的裝置內(nèi)的線性膨脹補償件或裝置元件。在這種連接中，稍微平緩的波形形狀(14，圖2)最適合于用在需要高徑向尺寸穩(wěn)定性并需要適當?shù)挠糜诰€性膨脹的熱補償?shù)那闆r。更明顯的波形或七弦琴輪廓輪廓(15，16，圖2)在軸向上非常有彈性，因此可以被使用，以便補償短長度的波形管件上的較大的線性膨脹。
相應的結(jié)構(gòu)件可以被有利地用作控制玻璃融化的設備元件例如輸送管和精練腔內(nèi)的線性膨脹補償件，或涉及傳送、均勻和計量融化玻璃的設備元件，例如攪拌器、柱塞和攪拌裝置。
圖3示意性顯示了由PGM材料制成的用于壓力減少的精練腔(17)的管結(jié)構(gòu)。精練部分管具有用本發(fā)明方法所成形的波形輪廓(18)部分(用放大的比例顯示的斷面)，用于補償保障點(19)之間部分出現(xiàn)的線性熱膨脹。用于玻璃流動的供給管路和派放管路(20，21)具有不同尺寸(22)的波形區(qū)域(用放大的比例顯示的斷面)。
權(quán)利要求
1.利用光滑壁管件生產(chǎn)由PGM(鉑系金屬)材料制成的圓周上具有波形凸起的管形結(jié)構(gòu)件的方法，其特征在于光滑壁管件(1)被插入圓柱形成形模具(2)中，所述模具的內(nèi)徑基本上等于管件的外徑，所述模具具有徑向波形凹槽(3)，在軸向上，模具的兩端設置緊密地封閉管端的施壓工具(4，5)，由此形成的空間內(nèi)充滿液體(6)，利用施壓工具用這樣的方式進行軸向擠壓，以產(chǎn)生內(nèi)部液壓，即在成形模具(2)的凹槽(3)被縮短的同時，管件凸起(7)被形成在管件的管壁上。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于利用拉桿(8)進行軸向壓縮，所述拉桿被導向地穿過施壓工具(4，5)的中心孔(4，5)，迫使可移動設置的施壓工具(4)向固定的施壓工具(5)移動。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于成形模具(2)包括可移動地安裝在軸向上的靠模(11)，在初始狀態(tài)下，所述靠模彼此間隔分布，當受到軸向擠壓時，所述靠模彼此相靠(11′)。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于波形凹槽(12，12′)的最大高度位于靠模(11)的軸向接觸表面(13，13′)區(qū)域內(nèi)。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1～4之一所述方法，其特征在于成形模具的波形凹槽具有基本上為正弦波輪廓(14)的徑向斷面。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1～4所述工藝，其特征在于成形模具的波形凹槽具有明顯波形輪廓(15)的徑向斷面。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1～4所述工藝，其特征在于成形模具的波形凹槽具有七弦琴輪廓(16)的徑向斷面。
8.利用權(quán)利要求1～7之一所述方法所生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)件的用途，它被用作與融化玻璃接觸的裝置內(nèi)的線性補償件或與融化玻璃接觸的裝置元件。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的用途，其特征在于它被用作控制融化玻璃的設備元件例如供給管和精練腔內(nèi)的線性補償件。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的用途，其特征在于它被用作涉及融化玻璃傳送、均勻或計量的設備元件內(nèi)的線性補償件。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過對光滑壁管件成形而生產(chǎn)由PGM材料制造的圓周方向具有波形起伏的凸出部分的管結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)方法,其特征在于:光滑壁管件(1)被插入圓柱形成形模具(2),所述模具的內(nèi)徑基本上等于管件的外徑,所述模具具有徑向波形凹槽(3),在軸向上,模具的兩端設置緊密地封閉管端的施壓工具(4,5),由此形成的空間內(nèi)充滿液體(6),利用施壓工具用這樣的方式進行軸向擠壓,產(chǎn)生內(nèi)部液壓,即在成形模具(2)的凹槽(3)被縮短的同時,管件凸起(7)被形成在管件的管壁上。
文檔編號F16L9/00GK1349866SQ0113650
公開日2002年5月22日 申請日期2001年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月19日
發(fā)明者魯?shù)婪颉ば粮? 胡貝圖斯·格利茨爾 申請人:Omg股份兩合公司