專利名稱：玻璃管的處理方法、裝置和玻璃管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種玻璃管的處理方法和裝置，該方法和裝置用于通過在襯底玻璃管(substrate glass tube)的縱向上相對移動襯底玻璃管和熱源進行化學氣相沉積或襯底玻璃管的直徑收縮，還涉及一種玻璃管，化學氣相沉積或直徑收縮在該玻璃管中進行。
背景技術：
在生產(chǎn)光纖預制坯的一個步驟中，要完成在玻璃管內(nèi)部形成玻璃層的化學蒸汽沉積步驟(例如，參見非專利參考文獻1)，或將玻璃管收縮到預期直徑的步驟。在這些步驟中，隨后用設置在玻璃管外部的熱源在玻璃管的縱向上加熱玻璃管。
例如，在一種被稱為化學氣相沉積CVD法的化學氣相沉積步驟中，用于產(chǎn)生玻璃微粒(SiO2)的玻璃原材料氣體被供入到用作化學氣相沉積基體的襯底玻璃管內(nèi)部，并且設置在襯底玻璃管外部的熱源沿著襯底玻璃管的縱向橫向移動，加熱該襯底玻璃管。這樣，通過加熱該襯底玻璃管，供入襯底玻璃管內(nèi)部的玻璃原材料氣體被氧化，并產(chǎn)生玻璃微粒。于是，玻璃微粒沉積在該襯底玻璃管的內(nèi)表面上玻璃原材料氣體流的下游處。此后，沉積的玻璃微粒通過熱源的橫向移動受熱并變得透明，隨后形成玻璃層。
重復進行這樣一種化學氣相沉積步驟，直到該襯底玻璃管的壁厚達到預期厚度為止，形成數(shù)個玻璃層并且能夠形成構成光纖預制坯中間體的玻璃管。
此外，在直徑收縮步驟中，作為用例如塌縮(collapse)方法或內(nèi)桿式塌縮(rod-in collapse)方法進行襯底玻璃管的塌縮(其中，填充玻璃管的中空部分使其變?yōu)椴ＡО?的前一步驟，該襯底玻璃管被沿著襯底玻璃管的縱向加熱并軟化，在類似于塌縮方法的表面張力的作用下，該襯底玻璃管的直徑收縮。
“光纖通訊國際版1991”McGraw-Hill Book Co.，p.66-67順便提一下，作為在這種玻璃處理中使用的熱源，通常使用一種氫氧燃燒器(oxyhydrogen burner)。當使用該氫氧燃燒器時，由于其火焰垂直向上升起，所以通過將火焰設置在襯底玻璃管下方，并使襯底玻璃管繞軸線旋轉，設置在水平方向的襯底玻璃管才能受熱。在這種情況下，火焰沒有直接作用到該襯底玻璃管的上側，從而很難在該襯底玻璃管的圓周方向獲得一致的溫度分布，并且該襯底玻璃管的粘度發(fā)生圓周偏移。
其結果是，出現(xiàn)許多處理過后該玻璃管的形狀發(fā)生變形的情況。并且，還出現(xiàn)了許多由于火焰引起的風壓而使得已軟化的玻璃管局部收縮的情況。
當該玻璃管由于這種處理而發(fā)生變形，其局部形狀變得橢圓時，光纖預制坯就會出現(xiàn)問題。
例如，當用塌縮方法使在化學氣相沉積步驟中形成的玻璃管進行塌縮(其中，填充玻璃管的中空部分使其變?yōu)椴ＡО?來形成玻璃棒時，以及形成光纖預制坯核心部分時，從該預制坯獲得的光纖核心也變得橢圓。于是，由于例如極化方式分散之類現(xiàn)象的發(fā)生，傳輸性能就有所降低。
附帶說明一下，當該襯底玻璃管的直徑較大并且其厚度較薄時，玻璃管的這種橢圓度會明顯增強。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種玻璃管的處理方法和裝置，該方法和裝置在通過加熱襯底玻璃管進行如化學氣相沉積或直徑收縮之類的處理的情況下，能夠抑制玻璃管的橢圓度，并提供一種通過這種處理得到的玻璃管。
能夠實現(xiàn)該目的的本發(fā)明所述的玻璃管的處理方法，其特征在于，在通過沿該襯底玻璃管的縱向相對于該襯底玻璃管相對移動加熱爐，進行化學氣相沉積或襯底玻璃管的直徑收縮的情況下，測量該加熱元件和該襯底玻璃管中的至少一個的溫度，并基于此測量溫度調節(jié)加熱元件的發(fā)熱量，該加熱爐包括用于環(huán)形圍繞該襯底玻璃管圓周的加熱元件，該襯底玻璃管的外徑為30mm或以上，其壁厚在3mm或以上至15mm或以下之間，其橢圓度為1.0％或以下。
附帶說明一下，當襯底玻璃管的任意圓周處外徑的最大值為a，最小值為b，平均值為c時，該外徑的橢圓度能夠由下述公式(1)定義((a-b)/c)×100 ………(1)并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，與相對于襯底玻璃管縱向上的100mm或以上的區(qū)域的相對移動一起，至少調節(jié)一次發(fā)熱量。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，最好用設置在該加熱元件外部的溫度測量裝置，通過設置在加熱元件中的空隙部分測量該襯底玻璃管的外表面溫度。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，在進行化學蒸汽沉積或直徑收縮的情況下，最好將從該玻璃管的最高溫度位置處到溫度比最高溫度低30℃的位置處的沿該襯底玻璃管縱向的距離設置在20mm或以上。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，在進行化學蒸汽沉積或直徑收縮的情況下，最好將加熱元件的相對移動速度設置為10mm/min或以上。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，在進行化學蒸汽沉積或直徑收縮的情況下，最好將襯底玻璃管圓周方向上最高溫度與最低溫度之間的差值設置在200℃或以下。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，在進行化學氣相沉積或直徑收縮的情況下，該襯底玻璃管最好以10rpm或更高至150rpm或較低的速度繞其中心軸旋轉。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，在進行化學氣相沉積或直徑收縮的情況下，相對于襯底玻璃管縱向上長度在100mm或以上的區(qū)域，與該相對運動一起測量襯底玻璃管的外徑，并且基于該測量的外徑，最好至少調節(jié)一次襯底玻璃管的內(nèi)部壓力。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，最好用從激光型監(jiān)視器(laser light type monitor)、CCD攝象機(電荷耦合掐攝象機)和X射線攝像機所組成的組中選出的外徑測量裝置來進行外徑測量。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，最好用設置在加熱元件外部的外徑測量裝置，通過設置在加熱元件中的空隙部分來進行外徑測量。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，在進行化學氣相沉積或直徑收縮的情況下，最好將襯底玻璃管內(nèi)部和外部之間的壓力差調節(jié)在1500Pa或以下。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，最好將襯底玻璃管的外徑Od與加熱元件的內(nèi)徑ID之間的比率ID/Od設置在1.1至5.0之間的范圍內(nèi)。
并且，本發(fā)明所述的玻璃管處理方法，其特征在于，用本發(fā)明的玻璃管處理方法來處理該玻璃管，并且外徑的橢圓度在0.5％或以下。
并且，本發(fā)明所述的玻璃管處理方法，其特征在于，包括加熱爐，該加熱爐具有用于環(huán)形圍繞襯底玻璃管圓周的加熱元件，該襯底玻璃管為受熱物體，還包括供氣部件，用于將氣體供入襯底玻璃管內(nèi)部，還包括一個排氣部件，用于從襯底玻璃管內(nèi)部排出氣體，還包括移動裝置，用于在襯底玻璃管的縱向上相對移動襯底玻璃管和加熱爐，以及溫度測量裝置，用于測量加熱元件和襯底玻璃管中的至少一個的溫度，以及發(fā)熱量調節(jié)裝置，用于調節(jié)加熱元件的發(fā)熱量。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，該玻璃管處理裝置最好包括外徑測量裝置，用于測量襯底玻璃管的外徑，以及壓力調節(jié)裝置，用于調節(jié)襯底玻璃管的內(nèi)部壓力。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，該加熱元件最好具有一個穿過加熱元件的內(nèi)圓周側和外圓周側的空隙部分。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，該空隙部分為孔，并形成有數(shù)個孔，各個孔在加熱元件的同一圓周方向或同一徑向中的任何一個方向上都不對齊排列。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，加熱爐為感應爐，該感應爐在加熱元件的圓周上具有感應線圈，空隙部分為孔，每一個設置在感應線圈內(nèi)部的孔的內(nèi)圓周側的開口面積為1000mm2或以下，并且設置在感應線圈內(nèi)部的孔的內(nèi)圓周側總開口面積為位于感應線圈內(nèi)部的加熱元件的內(nèi)圓周側面積的50％或以下。
附圖的簡要描述附

圖1是能夠實現(xiàn)本發(fā)明所述玻璃管處理方法的玻璃管處理裝置整體示意圖。
附圖2是顯示附圖1所示加熱爐的示意圖。
附圖3是顯示用于控制襯底玻璃管內(nèi)部壓力的裝置的示意圖。
附圖4是顯示另一加熱元件例子的透視圖。
附圖5是在本發(fā)明所述玻璃管處理方法中，進行直徑收縮情況的示意圖。
附圖6是顯示例子結果的曲線圖。
優(yōu)選實施例的詳細描述本發(fā)明所述的玻璃管處理方法、玻璃管處理裝置和玻璃管的實施例將在下面參照附圖進行描述。
附圖1中示出了能夠實現(xiàn)本發(fā)明所述玻璃管處理方法的玻璃管處理裝置。
附圖1中所示的玻璃管處理裝置1是通過所謂的化學氣相沉積法(化學氣相沉積CVD法)在襯底玻璃管內(nèi)部產(chǎn)生玻璃微粒，然后將玻璃微粒沉積在襯底玻璃管內(nèi)部，并形成玻璃膜的設備。
該玻璃管處理裝置1具有底座12，支承部件11位于底座上兩端部附近。支承部件11上分別具有旋轉卡盤13，這些卡盤分別抓住襯底玻璃管G的末端，襯底玻璃管G被水平地支撐。
用于加熱襯底玻璃管G的加熱爐20設置在兩支承部件11之間。具有環(huán)形圍住襯底玻璃管G的加熱元件的加熱爐都能作為該加熱爐20來使用，例如，可以使用感應爐或電阻加熱爐。在本實施例中，將描述使用感應爐的情況。
該加熱爐20相對于設置在底座12上的支承部件11之間的承規(guī)(移動裝置)14進行安裝，并能沿承規(guī)14的縱向移動。該承規(guī)14平行于卡盤13所夾持的襯底玻璃管G的中心軸設置，并且加熱爐20平行于襯底玻璃管G的中心軸移動。
并且，供氣管(供氣部件)15連接到支承部件11的一側(附圖中的左側)上，緩沖罐16和排氣管(氣體排出部件)17連接到支承部件11的另一側(附圖中的右側)上。這些供氣管15、緩沖罐16和排氣管17形成了與襯底玻璃管G的內(nèi)部空間相連續(xù)的氣體流動通路。
并且，用于將氣體導入襯底玻璃管G內(nèi)部空間的氣體導入裝置(未示出)連接到供氣管15上。該氣體導入裝置能夠被構造成使得四氯化硅(SiCl4)、氧氣(O2)、氦氣(He)、四氯化鍺(GeCl4)等均作為單一氣體或適當混合氣體導入。
下面將描述附圖1中所示的加熱爐20。如附圖2中所示，本實施例中的加熱爐20是一種高頻感應加熱法的爐子，通過讓交流電流經(jīng)過感應線圈23來使加熱元件21產(chǎn)生熱量。加熱元件21為環(huán)形圍住襯底玻璃管G圓周的圓柱形，并且其材料為石墨或鋯石。該加熱元件21產(chǎn)生高于或等于玻璃軟化點的溫度來加熱或軟化襯底玻璃管G。附帶說明一下，當襯底玻璃管G為用VAD等方法制成的高純度玻璃時，其軟化點大約為1700℃。
感應線圈23被設置使得加熱該加熱元件21的軸向中心部分，并且應適當設置感應線圈的匝數(shù)。
并且，一個絕緣體22設置在加熱元件21和感應線圈23之間。
并且，該加熱爐20包括一個測量加熱元件21溫度的溫度測量裝置25，和一個測量襯底玻璃管G溫度的溫度測量裝置24。溫度測量裝置25可以是接觸型的或者是非接觸型的，溫度測量裝置24為非接觸型的輻射溫度計。襯底玻璃管G上被加熱元件21所加熱區(qū)域的溫度由溫度測量裝置24來測量，并且最好是能夠測量出位于感應線圈23內(nèi)部部分的外表面溫度。為了實現(xiàn)該目的，穿過內(nèi)圓周側和外圓周側的空隙部分被構造成孔21a、22a的形式，這些孔分別位于絕緣體22和設置在感應線圈內(nèi)部的加熱元件21中。
通過這種構造，襯底玻璃管G的加熱區(qū)域外表面的溫度能夠用設置在感應線圈23外部的溫度測量裝置24，穿過孔21a、22a直接測量出來。
并且，溫度測量裝置24、25與電流控制部件26相連接，并將測量值分別傳送給該電流控制部件26。該電流控制部件26是基于溫度測量裝置24、25所測量的溫度，來調節(jié)通過感應線圈23的電流幅度的裝置。能夠通過調節(jié)經(jīng)過感應線圈23的電流幅度，來調節(jié)加熱元件21所產(chǎn)生熱量的數(shù)量。也就是，該電流控制部件26能夠起到加熱元件21的發(fā)熱量調節(jié)裝置的作用。也可以通過調節(jié)施加在感應線圈23上的電壓幅度來調節(jié)發(fā)熱量。
并且，為了測量襯底玻璃管G多點處的溫度，可以設置數(shù)個用于測量襯底玻璃管G溫度的溫度測量裝置24。
附帶說明一下，在本發(fā)明中能夠測量出加熱元件21和襯底玻璃管G中至少任何一個的溫度。
并且，加熱爐20包括一個能夠測量襯底玻璃管G外徑的外徑測量裝置27。任何一種激光型監(jiān)視器、電荷耦合掐攝象機和X射線攝像機都能夠用作外徑測量裝置27。并且，該外徑測量裝置27能夠優(yōu)選測量緊鄰被加熱部分之后的位置處的外徑，或者在襯底玻璃管G中被加熱位置處的外徑。在該實施例中，該外徑測量裝置27設置在感應線圈23外部，受熱位置處的外徑能夠通過分別形成在絕緣體22和加熱元件21上以進行上述溫度測量的孔21a、22a測量出來。并且，該外徑測量裝置27與一個流速控制部件28相連接，并將測量值傳送給該流速控制部件28。該流速控制部件28是基于外徑測量裝置27測量出的外徑值，調節(jié)襯底玻璃管G的內(nèi)部壓力的裝置。
接下來，將參照附圖3中示出的示意圖，對用于調節(jié)襯底玻璃管G內(nèi)部壓力的結構進行描述。
如附圖3所示，氣體從襯底玻璃管G內(nèi)部的一個末端側(附圖中的左側)供入，從另一末端側(附圖中的右側)排出。緩沖罐16設置在襯底玻璃管G和排出氣體的排氣管17之間，并且氣體在排出之前在該緩沖罐16中靜滯。一氣體管31與該緩沖罐相連接，并且經(jīng)流速調節(jié)裝置(MFC)30調節(jié)過流速的氣體被適當?shù)厮腿氲骄彌_罐16內(nèi)部。緩沖罐內(nèi)部的壓力和相應的襯底玻璃管G的內(nèi)部壓力隨著從氣體管31供入的氣體數(shù)量變化。
并且，緩沖罐16中設置有用于測量緩沖罐16內(nèi)部壓力的壓力計29。并且，該壓力計29與流速控制部件28相連接，并將測量值傳送給該流速控制部件28。
采用這樣一種結構，基于外徑測量裝置27所測量的外徑值和壓力計29所測量的緩沖罐16的內(nèi)部壓力，流速控制部件28控制該流速調節(jié)裝置30來調節(jié)緩沖罐16的內(nèi)部壓力。通過調節(jié)緩沖罐16的內(nèi)部壓力，可以調節(jié)襯底玻璃管G的內(nèi)部壓力，并且也能調節(jié)已軟化的襯底玻璃管G的外徑。
并且，由于孔21a形成在加熱元件21上，從而襯底玻璃管G上與孔21a相面對的區(qū)域的溫度可能會比周邊溫度低。因此，如附圖2所示，在加熱元件21上形成的數(shù)個孔21a最好在加熱元件21的同一圓周方向或同一縱向中的任一方向上都不對齊設置。
此外，通過將設置在感應線圈23內(nèi)部的每一個孔21a的內(nèi)圓周側的開口面積設置在1000mm2或以下，可以減小因孔21a的形成而導致的對加熱的影響，以保持一致的加熱條件。并且，為了使加熱元件21保持較高的加熱效率，理想的是減小設置在感應線圈23內(nèi)部的所有孔21a的內(nèi)圓周側上的總開口區(qū)域。例如，孔21a的內(nèi)圓周側的總開口區(qū)域為位于感應線圈23內(nèi)部的加熱元件21的內(nèi)圓周側區(qū)域的50％或以下。
并且，上述加熱元件21具有圓柱體外形，孔21a在其上形成為空隙部分，但是發(fā)熱體的外形可以是與襯底玻璃管被環(huán)繞的圓周一樣長的其它形式。
例如，作為另一加熱元件，可以是具有圓柱體外形的形式，總體上處于在附圖4所示的襯底玻璃管G的縱向上彎曲的狀態(tài)。在這種形式中，彎曲間隙是裂縫形的空隙部分36，它沿著襯底玻璃管G的縱向形成并穿過加熱元件的內(nèi)圓周側和外圓周側。這樣，通過該孔隙部分36可以測量襯底玻璃管G的外徑或溫度。
并且，如附圖4所示，電極與周向上不連續(xù)位置的兩側相連接，并且可以用電阻法使加熱元件35產(chǎn)生熱量。在這種情況下，就不再需要附圖2中所示的感應線圈了。
并且，作為另一加熱元件，可以是被分成兩個或多個圓柱形的加熱元件，其間隙形成為空隙部分。
附帶說明一下，在本發(fā)明中，為了從加熱元件的徑向外側測量襯底玻璃管的溫度或外徑，空隙部分不必形成為實際空間。例如，可以使用溫度測量裝置或外徑測量裝置的傳感光線(紅外線等)能夠穿過的任何材料。
接下來，將描述用附圖1至3中所示的玻璃管處理裝置1在襯底玻璃管G中實施化學氣相沉積的方法。
附帶說明一下，在本發(fā)明所使用的襯底玻璃管G中，外徑為30mm或以上，壁厚為3mm或以上，但小于15mm，并且該外徑的橢圓度為1.0％或以下。最好是，內(nèi)徑在24mm以上。在這種使用大直徑的薄壁襯底玻璃管的情況下，本發(fā)明能夠明顯地具有橢圓抑制效果。
并且，作為襯底玻璃管G的長度，最好使用具有例如600mm左右的襯底玻璃管。
此外，通過正確設置所使用的襯底玻璃管G的外徑，使得襯底玻璃管的外徑Od和加熱元件的內(nèi)徑ID之間的比率ID/Od，最好設置在1.1至5.0之間的范圍內(nèi)。通過這種設置，加熱元件21和襯底玻璃管G之間的間隙L3變窄，襯底玻璃管G能夠被有效加熱，并且能夠提高通過處理所獲得的玻璃管的圓度。并且，加熱元件21和襯底玻璃管G之間的空隙變小，并能夠減小在施加到襯底玻璃管G上的外部壓力作用下的變化。
在實施化學氣相沉積的情況下，包括四氯化硅和氧氣的玻璃原材料氣體首先通過氣體導入裝置被導入襯底玻璃管G的內(nèi)部。為了調節(jié)玻璃原材料氣體中四氯化硅的分壓力，可以在玻璃原材料氣體中加入氦氣。并且，四氯化硅的分壓力能夠由氧氣的數(shù)量來調節(jié)。
當氣體被適當?shù)貙氲揭r底玻璃管G內(nèi)部時，襯底玻璃管G繞襯底玻璃管的中心軸旋轉。旋轉速度被設置在例如10rpm或以上至150rpm或以下之間。通過將旋轉速度設置在10rpm或以上，能夠減小襯底玻璃管G的周向溫度差值。例如，加熱區(qū)域的周向最高溫度和最低溫度之間的差值可以被輕易地設置在200℃或以下。其結果是，能夠減小襯底玻璃管G圓周方向上粘度之間的差值，以防止橢圓化。此外，最好是在加熱區(qū)域中周向的最高溫度和最低溫度之間的差值被設置在50℃或以下。
并且，通過將旋轉速度設置在150rpm或以下，能夠抑制由于過度的離心力而產(chǎn)生的襯底玻璃管回轉。
接下來，加熱元件21通過使電流經(jīng)過感應線圈23來產(chǎn)生熱量，從而襯底玻璃管G的外部表面溫度達到預期的溫度范圍，例如，大約在1900℃至2100℃之間。
這樣，加熱爐20從襯底玻璃管G的一個末端向另一末端橫向(即沿著縱向)移動。此時，橫向移動的起始位置設置在玻璃原材料氣體供入的供氣管15一側。附帶說明一下，橫移速度設置在10mm/min或以上。通過設置這樣一個橫移速度，如附圖2所示，能夠增大從襯底玻璃管G達到最高溫度的位置T1至溫度比最高溫度低30℃的位置T2之間的距離L2，并且能夠降低在襯底玻璃管G縱向上的粘度變化速率。因此，能夠抑制襯底玻璃管G的外徑在縱向上的變化。
并且，距離L2根據(jù)感應線圈23設置的距離L1發(fā)生變化，從而通過預先增大感應線圈23的距離L1可以輕易地使距離L2增大。附帶說明一下，距離L2可以為例如20mm或以上。
此外，在本實施例中，受熱襯底玻璃管G的外表面溫度通過孔21a、22a用溫度測量裝置24可以測量出來，感應線圈23的電流由電流控制部件26控制，并且可以調節(jié)加熱元件21的發(fā)熱量從而使得測量值達到預期值。其結果是，對襯底玻璃管G的溫度進行控制使得在縱向上保持恒定，并且襯底玻璃管G的形狀在縱向上保持一致。
除此之外，預先分析加熱元件21的溫度和襯底玻璃管G的溫度之間的關系，并且可以調節(jié)加熱元件21的發(fā)熱量，從而使襯底玻璃管G的溫度達到基于由溫度測量裝置24測出的加熱元件21的溫度的預期值。
并且，當用加熱元件21溫度和襯底玻璃管G溫度兩者的測量值調節(jié)加熱元件21的發(fā)熱量時，襯底玻璃管G的溫度能夠以更高的精度被控制。
附帶說明一下，在至少一個橫動行程中，相對于襯底玻璃管G縱向上100mm或以上的區(qū)域，該加熱元件21的發(fā)熱量能夠進行連續(xù)調節(jié)。
并且，用外徑測量裝置27通過孔21a、2a來測量受熱的襯底玻璃管G外徑，并基于該外徑測量裝置27所測量的外徑值和壓力計29所測量的緩沖罐16內(nèi)部壓力值，用流速控制部件28來控制流速調節(jié)裝置30，從而使測量值達到預期值。其結果是，襯底玻璃管G的內(nèi)部壓力與緩沖罐16的內(nèi)部壓力一起進行調節(jié)，并且已軟化的襯底玻璃管G的外徑被調節(jié)并能保持在一個預期值。因此，襯底玻璃管G的形狀在縱向上能夠一致。
并且，在調節(jié)壓力的情況下，襯底玻璃管G內(nèi)部和外部的壓力差可以被調節(jié)至1500Pa或以下。通過將襯底玻璃管G的內(nèi)部和外部壓力差保持在1500Pa或以下，能夠防止襯底玻璃管G的突然變形，以抑制其橢圓度。
附帶說明一下，在至少一個橫動行程中，相對于襯底玻璃管G縱向上100mm或以上的區(qū)域中，可以連續(xù)調節(jié)該壓力。
如附圖2所示，當加熱爐20帶有導入的玻璃原材料氣體在襯底玻璃管G的縱向上橫向移動時，四氯化硅在襯底玻璃管G內(nèi)部的受熱區(qū)域中被氧化，并且產(chǎn)生玻璃微粒(稱之為煙炱(soot))G1，即二氧化硅(SiO2)。于是，通過熱泳，該玻璃微粒G1沉積在襯底玻璃管內(nèi)部的玻璃原材料氣體流(稱之為熏黑(sooting))的下游側。于是，多孔的玻璃微粒沉積物G2形成在玻璃顆粒G1沉積的位置處，并且由于加熱爐20的橫向移動，該沉積物受到加熱并變得透明，隨后形成玻璃層G3。
在玻璃層G3沉積和加熱爐20橫向移動到襯底玻璃管G的另一末端(排氣管17一側)之后，加熱爐20的溫度降低到襯底玻璃管G中不再產(chǎn)生玻璃微粒G1的溫度(例如，襯底玻璃管G的表面溫度大約變?yōu)?00℃)。于是，通過使加熱爐20橫向移動到熏黑開始的供氣管15的一側，將溫度已經(jīng)降低的加熱爐20返回。
此外，通過上述的橫向移動重復進行數(shù)次往復運動，可以形成預期厚度的玻璃層G3。其結果是，能夠形成構成光纖預制坯中間體的預期玻璃管。附帶說明一下，通過將用于折射率調節(jié)的諸如四氯化鍺之類的氣體包含在供入到襯底玻璃管G內(nèi)部的氣體中，能夠形成折射率已被調節(jié)的玻璃層G3。
并且，在本發(fā)明所述的玻璃管處理方法中，通過進行類似于上述襯底玻璃管的化學氣相沉積的控制，也能夠進行襯底玻璃管的直徑收縮。
如附圖5所示，在進行襯底玻璃管G的直徑收縮的情況下，通過進行直徑收縮，而用玻璃管處理裝置1(參見附圖1至3)進行類似的溫度控制或壓力控制能夠獲得橢圓率小的玻璃管。附帶說明一下，如氮或氬之類的惰性氣體可以用作供入到襯底玻璃管G內(nèi)部的氣體。并且，通過將襯底玻璃管G內(nèi)部的壓力相對于襯底玻璃管G外部設置為負壓能夠輕易地進行直徑收縮，并且通過將襯底玻璃管G的內(nèi)部壓力相對于襯底玻璃管G的外部設置為稍微正壓能夠繼續(xù)降低橢圓率。
根據(jù)上述的玻璃管處理方法和玻璃管處理裝置，能夠有效抑制所獲得的玻璃管的橢圓度，從而得到外徑橢圓度在0.5％或以下的玻璃管。
下面，將描述本發(fā)明所述的一個例子。
當用上述玻璃管處理裝置1進行上述溫度控制或壓力控制時，在襯底玻璃管G中進行化學氣相沉積。將外徑為35mm，內(nèi)徑為27mm，橢圓度為0.3％的襯底玻璃管用作襯底玻璃管G。并且，化學氣相沉積時，加熱爐20的橫移速度為100mm/min，襯底玻璃管G的旋轉速度設置為40rpm。并且化學氣相沉積時，襯底玻璃管G的內(nèi)部壓力設置為相對于外部大氣壓力高出80Pa的壓力。此外，受熱的襯底玻璃管G的外表面最高溫度為2100℃。
此外，為了與本例子的結果相比較，用氫氧燃燒器作為加熱源來類似地用襯底玻璃管G進行化學氣相沉積。
于是，在分別用氫氧燃燒器和用加熱爐20作為加熱源的情況下，在縱向任意位置處沿圓周方向測量所獲得的各玻璃管外徑。該結果的曲線圖如附圖6所示。
如附圖6所示，在用加熱爐20進行的化學氣相沉積的本發(fā)明所述例子中，外徑變化小并且其橢圓度大約為0.2％。相反，在用氫氧燃燒爐進行化學氣相沉積的比較例子中，外徑變化大并且其橢圓度大于0.5％。
根據(jù)本發(fā)明所述的玻璃管處理方法和玻璃管處理裝置，我們知道可以得到外徑橢圓率較小的玻璃管。
根據(jù)本發(fā)明，在通過加熱襯底玻璃管進行諸如化學氣相沉積或直徑收縮之類處理的情況下，能夠提供一種玻璃處理方法和能夠抑制玻璃管橢圓度的裝置以及由此處理得到的玻璃管。
權利要求
1.用于進行化學氣相沉積或襯底玻璃管直徑收縮的玻璃管處理方法，包括如下步驟在襯底玻璃管的縱向上相對于襯底玻璃管相對移動加熱爐，該加熱爐具有環(huán)形圍繞襯底玻璃管的圓周的加熱元件，該襯底玻璃管的外徑為30mm或以上，其壁厚在3mm或以上，但小于15mm，并且其外徑橢圓度為1.0％或以下，測量加熱元件和襯底玻璃管中的至少一個的溫度，以及基于所測量的溫度調節(jié)加熱元件的發(fā)熱量。
2.根據(jù)權利要求1所述的玻璃管處理方法，其特征在于與相對于襯底玻璃管的縱向上的100mm或以上的區(qū)域的相對移動一起，至少調節(jié)一次發(fā)熱量。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的玻璃管處理方法，其特征在于用設置在加熱元件外部的溫度測量裝置，通過設置在加熱元件中的空隙部分來測量襯底玻璃管的外表面的溫度。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的玻璃管處理方法，其特征在于在進行化學氣相沉積或直徑收縮的情況下，將從玻璃管的最高溫度位置處到溫度比最高溫度低30℃的位置處的沿襯底玻璃管的縱向的距離設置為20mm或更長。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的玻璃管處理方法，其特征在于在進行化學氣相沉積或直徑收縮的情況下，將加熱爐的相對移動速度設置在10mm/min或更高。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的玻璃管處理方法，其特征在于在進行化學氣相沉積或直徑收縮的情況下，將襯底玻璃管的圓周方向上的最高溫度與最低溫度之間的差值設置在200℃或更低。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的玻璃管處理方法，其特征在于在進行化學氣相沉積或直徑收縮的情況下，所述襯底玻璃管繞其中心軸以10rpm或以上至150rpm或以下的速度旋轉。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的玻璃管處理方法，其特征在于在進行化學氣相沉積或直徑收縮的情況下，相對于襯底玻璃管的縱向上的長度在100mm或以上的區(qū)域，與該相對運動一起測量襯底玻璃管的外徑，并且基于該測量的外徑測至少調節(jié)一次襯底玻璃管的內(nèi)部壓力。
9.根據(jù)權利要求8所述的玻璃管處理方法，其特征在于使用從激光型監(jiān)視器、CCD攝象機和X射線攝像機所組成的組中選出的外徑測量裝置來進行外徑測量。
10.根據(jù)權利要求8所述的玻璃管處理方法，其特征在于用設置在加熱元件外部的外徑測量裝置，通過設置在加熱元件中的空隙部分來進行外徑測量。
11.根據(jù)權利要求1或2所述的玻璃管處理方法，其特征在于在進行化學氣相沉積或直徑收縮的情況下，將襯底玻璃管的內(nèi)部和外部之間的壓力差調節(jié)為1500Pa或以下。
12.根據(jù)權利要求1或2所述的玻璃管處理方法，其特征在于將襯底玻璃管的外徑Od與加熱元件的內(nèi)徑ID之間的比率ID/Od設置在1.1至5.0之間的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權利要求1或2所述的玻璃管處理方法，其特征在于外徑的橢圓度為0.5％或以下。
14.一種玻璃管處理裝置，包括加熱爐，具有用于環(huán)形圍繞襯底玻璃管的圓周的加熱元件，所述襯底玻璃管為受熱物體，供氣部件，用于將氣體供入襯底玻璃管的內(nèi)部，排氣部件，用于從襯底玻璃管的內(nèi)部排出氣體，移動裝置，用于在襯底玻璃管的縱向上相對移動襯底玻璃管和加熱爐，溫度測量裝置，用于測量加熱元件和襯底玻璃管中的至少一個的溫度，以及發(fā)熱量調節(jié)裝置，用于調節(jié)加熱元件的發(fā)熱量。
15.根據(jù)權利要求14所述的玻璃管處理裝置，其特征在于，還包括外徑測量裝置，用于測量襯底玻璃管的外徑，以及壓力調節(jié)裝置，用于調節(jié)襯底玻璃管的內(nèi)部的壓力。
16.根據(jù)權利要求14或15所述的玻璃管處理裝置，其特征在于所述加熱元件具有一穿過加熱元件的內(nèi)圓周側和外圓周側的空隙部分。
17.根據(jù)權利要求16所述的玻璃管處理裝置，其特征在于所述空隙部分為孔，并且形成有多個孔，該多個孔在加熱元件的同一圓周方向或同一縱向中的任何一個方向上都不對齊排列。
18.根據(jù)權利要求16所述的玻璃管處理裝置，其特征在于所述加熱爐為感應爐，該感應爐在加熱元件的圓周上具有感應線圈，所述空隙部分為孔，每一個設置在感應線圈內(nèi)部的孔的內(nèi)圓周側的開口面積為1000mm2或以下，以及設置在感應線圈內(nèi)部的孔的內(nèi)圓周側總開口面積為位于感應線圈內(nèi)部的加熱元件的內(nèi)圓周側面積的50％或以下。
全文摘要
在本發(fā)明所述的玻璃處理方法中，在進行化學氣相沉積或襯底玻璃管G的直徑收縮的情況下，通過用玻璃處理裝置1在襯底玻璃管G的縱向上相對于襯底玻璃管相對移動加熱爐20來測量加熱元件21和襯底玻璃管G中的至少一個的溫度，并基于該測量溫度來調節(jié)所述加熱元件21的發(fā)熱量，所述加熱爐包括用于環(huán)形圍繞襯底玻璃管圓周的該加熱元件21，所述襯底玻璃管的外徑在30mm或以上，其壁厚在3mm或以上，但小于15mm，并且其外徑橢圓度在1.0％或以下。
文檔編號C03B23/043GK1618746SQ200410095328
公開日2005年5月25日 申請日期2004年11月19日 優(yōu)先權日2003年11月20日
發(fā)明者中西哲也, 大西正志, 橫川知行, 平野正晃, 平信行 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社