專利名稱：制備用于光纖預(yù)制品的芯棒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光纖的玻璃預(yù)制產(chǎn)品的生產(chǎn)，尤其涉及套管(rod-in-tube ) ( RIT )類產(chǎn)品的預(yù)制品的生產(chǎn)。
技術(shù)背景RIT光纖預(yù)制品制造的初始階段包括將一個(gè)或多個(gè)芯棒軸向插入 玻璃全包管的內(nèi)部。通常，芯棒具有一手柄，該手柄從一端延伸，從 而可以手動(dòng)傳送它而不具有污染芯棒的芯材料的危險(xiǎn)。該芯棒手柄也 可以用于產(chǎn)品識(shí)別和跟蹤的目的。在傳統(tǒng)的RIT工藝中，借助芯棒附連到手柄上沿軸向通道將單獨(dú) 的芯棒插入全包管內(nèi)。也可以將犧牲玻璃間隔片插入以填滿管子中的 軸向通道的整個(gè)長(zhǎng)度。手柄保持與芯棒附連，直到最終的全包處理步 驟，這時(shí)移除手柄。還已知使用多個(gè)芯棒，通過(guò)將多個(gè)芯棒首尾相連地焊接在一起形 成一段連續(xù)的芯材料。然而，這是一個(gè)昂貴的附加步驟，由于焊接熱 源引起氫氧基(OH)濃度增加，從而對(duì)從對(duì)應(yīng)焊點(diǎn)的位置處的預(yù)制品 中抽出的光纖的質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。工藝的改進(jìn)，例如將多個(gè)芯棒插入單全包管內(nèi)部或使用機(jī)械組件， 需要在將芯棒的芯材料插入一個(gè)或多個(gè)全包管之前移開(kāi)芯棒的手柄。 為了進(jìn)一步降低成本及保持例如可從美國(guó)OFS Fitel獲得的 ALLWave 光纖的蒸餾水峰值質(zhì)量，必須在將芯棒插入到全包管中之 前用HF酸深度蝕刻芯棒以在VAD工藝中去掉殘留的表面水。于2005年3月23日提交的名稱為"具有全包管的光纖預(yù)制品" 的同時(shí)待審的美國(guó)專利申請(qǐng)第11/088076號(hào)公開(kāi)了這樣一種技術(shù)，其 允許對(duì)沒(méi)有手柄的芯棒進(jìn)行清洗、蝕刻，以及將其插入全包管中，而 不必用手直接與芯棒的材料接觸，該專利被轉(zhuǎn)讓給了本申請(qǐng)的受讓人。
在該公開(kāi)的技術(shù)中，玻璃間隔片、多個(gè)芯棒段和管塞裝栽在細(xì)長(zhǎng)的管 狀?yuàn)A具或套筒內(nèi)。塑料球間隔片設(shè)置在芯棒段的相對(duì)端面之間、玻璃 間隔片和最上面的棒段之間以及管塞和最下面的棒段之間。該抆水允 許玻璃間隔片、棒段和管塞通過(guò)在管狀?yuàn)A具的開(kāi)放前端和后端之間流 過(guò)酸性溶液、之后通過(guò)采用去離子水漂洗而被清洗干凈。 一旦清洗干 凈，夾具的開(kāi)放前端就與全包管中的軸向通道對(duì)齊，接著，通過(guò)經(jīng)過(guò) 夾具的開(kāi)放后端插入推桿而將芯棒段依次推進(jìn)管的通道內(nèi)。因此，可以清洗多個(gè)芯棒(或棒段)且同時(shí)裝載到多個(gè)夾具中的方法可以顯著地減少大量制造RIT預(yù)制品所需的時(shí)間和成本。 發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，清洗與玻璃光纖預(yù)制品相關(guān)的芯棒或其它部件的方 法包括提供多個(gè)笫一套筒，每個(gè)套筒都具有一軸線、 一進(jìn)口端和一與 進(jìn)口端軸向相對(duì)的出口端。 一個(gè)或多個(gè)芯棒裝載到各個(gè)套筒內(nèi)，套筒的進(jìn)口端和出口端被部分地阻塞以保持套筒內(nèi)部的芯棒。已裝載的第 一套筒一起設(shè)置在第二套筒的內(nèi)部，從而使第一套筒的進(jìn)口端面向第 二套筒的進(jìn)口端。第二套筒的進(jìn)口端與流體輸送系統(tǒng)聯(lián)接，自該流體 輸送系統(tǒng)供應(yīng)的流體進(jìn)入第一套筒，并與芯棒的暴露表面接觸，以清 洗和/或蝕刻芯棒。流體從第一套筒的出口端放出，并直接從第二套筒 的出口端排出。為了更好地理解本發(fā)明，結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求參考下面的說(shuō)明。


附圖中圖l是包括多個(gè)芯棒的RIT光纖預(yù)制品的截面圖； 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的在裝配圖1中的預(yù)制品之前在其中清洗 芯棒的套筒；圖3示出了從圖2中的套筒將清洗過(guò)的芯棒裝栽入圖1的預(yù)制品 的全包管內(nèi)；圖4是一個(gè)外套筒的透視圖，在該外套筒中，在清洗操作之前容
納有多個(gè)圖2的套筒；圖5示出了圖4中的外套筒的進(jìn)口端；圖6示出了在設(shè)置在圖4的外套筒(未示出)內(nèi)部中的三個(gè)囝2 的套筒；圖7是一個(gè)閉合系統(tǒng)的方塊圖，該閉合系統(tǒng)用于通過(guò)容納在圖4 的外套筒內(nèi)的套筒循環(huán)清洗流體；及圖8是圖2中的套筒的流體進(jìn)口端的詳細(xì)視圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了一個(gè)可以通過(guò)本發(fā)明裝配的套管(RIT)光纖預(yù)制品 10。該預(yù)制品10包括多個(gè)圓柱形芯棒(也稱為"棒段")12，該芯棒 12在軸向上首尾相連地堆疊在玻璃全包管14 ( overclad tube)中。棒 12可以由單個(gè)長(zhǎng)包覆芯棒形成，該長(zhǎng)包覆芯棒由已知的改進(jìn)的化學(xué)汽 相沉積(MCVD)法或通過(guò)等效方法，例如汽相軸向沉積(VAD)或 外部汽相沉積(OVD)形成。可替換地，每個(gè)棒12都可以僅包括未 包覆光纖芯材料。優(yōu)選地，棒12的軸向端面可以利用例如金剛石鋸平 坦地切割。例如，可以以商業(yè)上可獲得的石英玻璃圃柱體形式獲得全包管 14。在圖示的實(shí)施例中，如圖中所示，管14的末端或下端16的圓周 形成有截頭圓錐形，并且具有例如大約24度的徑向向內(nèi)的錐度。管 14的頂端形成中空?qǐng)A柱形手柄18,在手柄18內(nèi)的軸向孔22的底部處 設(shè)置有短玻璃間隔片20。間隔片20構(gòu)造并布置成阻擋芯棒12在管14 內(nèi)的向上的運(yùn)動(dòng)。如圖1所示，間隔片20可以從全包管14的底端軸 向插入到一個(gè)位置，在該位置，通過(guò)管14的內(nèi)圓周上的環(huán)狀突出或臺(tái) 階24阻擋間隔片向上滑動(dòng)進(jìn)入手柄孔22。例如，在2002年12月4日提交的名稱為"套管光纖預(yù)制品和方 法"的同時(shí)待審的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/309852號(hào)公開(kāi)了預(yù)制品10的進(jìn) 一步細(xì)節(jié)，該專利轉(zhuǎn)讓給了本申請(qǐng)的受讓人。還可以參考前面提到過(guò) 的2005年3月23日提交的第11/088076號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)，其公開(kāi)了 預(yù)制品10的雙全包方案。本文結(jié)合，852和，076的所有相關(guān)部分作為 參考。然而，可以理解的是，這里公開(kāi)的創(chuàng)造性方法可以普遍應(yīng)用于各種尺寸和形狀的RIT預(yù)制品，該預(yù)制品具有一個(gè)或多個(gè)全包管。圖2示出了一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的圃柱形套筒40,在該套筒40內(nèi)部設(shè)置有 將要清洗的芯棒12和其它部件。套筒40便于對(duì)芯棒12的清洗和蝕刻， 并且能夠使清洗過(guò)的棒與間隔片20和全包管塞41 一起直接插入圖1 的全包管14中，而沒(méi)有污染的危險(xiǎn)。套筒40可以由例如，聚丙烯、 PTFE或可以抵抗強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液的等效材料形成。根據(jù)要插入全包 管中的芯棒12的數(shù)量，套筒40可以長(zhǎng)3米或更長(zhǎng)。套筒40的內(nèi)部還 可以設(shè)置一個(gè)塑料對(duì)準(zhǔn)塊43,用于如下面說(shuō)明的那樣軸向?qū)R套筒40 和全包管14。在棒插入套筒40以清洗之前，去掉與芯棒12相關(guān)的任何手柄。 因?yàn)槭直湫偷厥鞘褂媒饎偸徢懈畹模允Ｓ嗟男静牧暇陀斜挥?其是切割碎片污染的危險(xiǎn)。因此，必須清洗棒，以消除任何污染和/ 或由前面的加工或處理棒時(shí)產(chǎn)生的表面水，確保所需的產(chǎn)品質(zhì)量(即， 幾乎沒(méi)有斷開(kāi)、高成品率和低衰減率)。套筒40被定尺寸，并形成為 允許一個(gè)或多個(gè)清洗流體從開(kāi)放進(jìn)口端42進(jìn)入套筒40，并允許流體 從套筒的與進(jìn)口端42軸向相對(duì)的開(kāi)放出口端44放出。流體流用于清 洗和/或蝕刻芯棒12的暴露表面，下面詳細(xì)說(shuō)明。流體可以通過(guò)噴嘴46與套筒40的進(jìn)口端42相通，該噴嘴可以是 外部洗滌或流體輸送系統(tǒng)的一部分。如圖8詳細(xì)說(shuō)明的，套筒40內(nèi)的 軸向通道的內(nèi)徑在進(jìn)口端42處縮小了，并且形成進(jìn)口端，以使得當(dāng)噴 嘴46的前端部位于進(jìn)口端42內(nèi)以使流體進(jìn)入套筒中的通道內(nèi)時(shí)，噴 嘴46可以建立對(duì)套筒的流體緊密封。形成套筒40的出口端44以允許在進(jìn)口端42處供應(yīng)的并沿套筒軸 向流動(dòng)的清洗流體從套筒放出并離開(kāi)。出口端44還被定尺寸為允許芯棒12在清洗之前通過(guò)出口端44軸向插入套筒40內(nèi)，并使芯棒隨后從 出口端44抽出。當(dāng)芯棒12可以用手通過(guò)出口端插入以進(jìn)行清洗時(shí)， 出于上面所說(shuō)的理由，必須避免在芯棒插入全包管14之前接觸清洗過(guò) 的棒，以確保適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品質(zhì)量。因此，如圖3所示，塑料推桿60可以
通過(guò)套筒40的進(jìn)口端42插入，以推動(dòng)芯棒12和某些其它部件進(jìn)入出 口端44外部的套筒的內(nèi)部，并將其直接推入圖1中的全包管14的軸 向通道內(nèi)。如圖2所示，首先經(jīng)過(guò)套筒40的出口端44裝載推塊50，推塊50 接近進(jìn)口端42設(shè)置。參見(jiàn)圖8。推塊50可以由例如聚丙烯形成，并 具有軸向通道和/或具有足夠橫截面的槽，以允許清洗流體通過(guò)塊50 從進(jìn)口端42通過(guò)，并與套筒40內(nèi)部的芯棒12接觸。如圖8所示，套 筒通道減小的直徑防止塊50從進(jìn)口端42移出。接著，經(jīng)過(guò)出口端44裝載塑料球62，隨后是管塞41、塑料球62、 第一芯棒或棒段12以及另一個(gè)球62。第二，然后可以經(jīng)過(guò)出口端44 裝載第三及附加的芯棒12，塑料球62用于分隔每個(gè)棒12。塑料球62 設(shè)置在芯棒12的軸向端面之間，用于當(dāng)最低限度地接觸端面從而使后 者基本暴露于套筒40內(nèi)部的清洗流體時(shí)，緩沖并保護(hù)端面不受刮擦。經(jīng)過(guò)套筒40的出口端44插入可拆卸的橫向銷64，以足夠地部分 阻塞出口端，從而使銷64與套筒進(jìn)口端42處的減小直徑的通道一起 保持裝載在套筒內(nèi)部的部件，并使清洗流體在清洗操作期間流經(jīng)套筒。 如果需要，出于產(chǎn)品辨別和跟蹤目的，可以在套筒40的外表面上刻劃 標(biāo)記。如圖3所示，在清洗操作及抽出銷64之后，設(shè)置套筒40的出口 端44例如距離全包管14的底端大約5cm。經(jīng)過(guò)套筒40的進(jìn)口端42 軸向插入推桿60,并如圖3向左移動(dòng)推塊50,以及因此朝向全包管 14將對(duì)準(zhǔn)塊43推出套筒的出口端44。然后，相對(duì)于全包管14設(shè)置套 筒40的位置，使塊43與全包管中的軸向通道對(duì)齊。接著，套筒40 和管14在軸向足夠地分離，以使對(duì)準(zhǔn)塊43離開(kāi)或以別的方式被移除。在圖3中，推桿60被再次推向左側(cè)，從而使清洗間隔片20、芯 棒12和塞41被移出套筒的出口端44，并直接進(jìn)入管14的軸向通道， 而不用手動(dòng)接觸已清洗部分。當(dāng)芯棒12插入到管通道內(nèi)時(shí)，使塑料球 62離開(kāi)或以別的方式設(shè)置。圖4到7示出了一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許同時(shí)使用多個(gè)套筒40清洗4立于套筒內(nèi)部的芯棒，同時(shí)套筒包含在大直徑的外管或套筒70的內(nèi) 部，由此提高生產(chǎn)率。圖示的系統(tǒng)適應(yīng)三個(gè)套簡(jiǎn)40,每個(gè)套筒都可以 裝載將要清洗的芯棒12。套筒40的進(jìn)口端42面向外套筒70的進(jìn)口 端74。套筒70中的軸向通道的內(nèi)徑漸縮，從而在進(jìn)口端74的內(nèi)部減 小。該進(jìn)口端74形成為對(duì)流體供應(yīng)噴嘴75建立流體緊密封?？梢岳?解的是，根據(jù)例如單個(gè)套筒40的直徑和外套筒70的內(nèi)徑，可以在外 套筒70內(nèi)同時(shí)設(shè)置兩個(gè)、三個(gè)或多個(gè)套筒40。在外套筒70的進(jìn)口端74內(nèi)部設(shè)置有大致圓柱形的端塊72，減小 直徑的通道阻塞端塊72進(jìn)一步向下移動(dòng)。端塊72具有這樣的軸向通 道和/或槽，以確保經(jīng)過(guò)噴嘴75供應(yīng)給套筒的進(jìn)口端74的清洗流體穿 過(guò)塊72，并且被均勻地分配到各個(gè)套筒40的進(jìn)口端42，并與在套筒 40內(nèi)部的芯棒接觸。因此，對(duì)于各個(gè)套筒40,圖4-7的系統(tǒng)可以省略 使用圖2和8中的噴嘴46。外套筒70的出口端76優(yōu)選包含環(huán)形的反浮動(dòng)環(huán)78和可拆卸的橫 向銷79，形成所述環(huán)78的尺寸并設(shè)置該環(huán)78以放在各個(gè)套筒40的 頂部，所述橫向銷79經(jīng)過(guò)套筒70的出口端76插入，正位于環(huán)78之 上。環(huán)78和銷79 —起用于限制單個(gè)裝載的套筒40在清洗操作期間向 上移動(dòng)或浮動(dòng)，如下面所述。為了實(shí)踐本發(fā)明的方法，盡管不需要，但還是可以如圖7所示封 閉或覆蓋外套筒70的出口端76，從而形成一個(gè)封閉的流體輸送系統(tǒng)， 并提高安全性和效率。在圖7中，管道80的一端與套筒70的出口端 76連通，并被布置成將從出口端76放出的清洗流體返回到管道80的 相對(duì)端處的流體循環(huán)系統(tǒng)82。當(dāng)流體流進(jìn)套筒40、 70內(nèi)時(shí)，圖7的 結(jié)構(gòu)防止了酸性和其它潛在有害的液體逸出。如果允許液體從套筒70的出口端76自由排出以收集到外部的返回盆中，則該結(jié)構(gòu)顯著地減少 了否則必須的清洗液體的量。包含在套筒40內(nèi)的芯棒12 (或其它玻璃預(yù)制品部分)可以通過(guò) 4吏供應(yīng)給外套筒70的進(jìn)口端74的各種流體進(jìn)入套筒40的進(jìn)口端42， 并流過(guò)包含的棒的暴露表面而被洗滌和清洗。例如，洗滌和清洗操作
可以如下進(jìn)4亍1、通過(guò)使高純度的去離子水流動(dòng)幾分鐘來(lái)漂洗棒12。2 、通過(guò)使液體表面活性刑或清潔劑流動(dòng)未溶解棒上的表面灰塵和油脂。3、 通過(guò)去離子水的流動(dòng)再次漂洗棒。4、 根據(jù)棒表面的條件(例如，OH含量)，通過(guò)使25到49%HF 的酸性溶液流動(dòng)幾分鐘到幾小時(shí)的時(shí)間來(lái)對(duì)棒進(jìn)行蝕刻。5、 通過(guò)去離子水的流動(dòng)第三次漂洗棒。6、 流動(dòng)惰性干燥氣體例如N2或清潔空氣，以干燥棒。當(dāng)套筒如圖7所示垂直地定向時(shí)，循環(huán)系統(tǒng)82可以保持足夠克服 套筒40、 70的高度的供給壓力。就是說(shuō)，該供給壓力應(yīng)該超過(guò)當(dāng)套筒 被垂直支撐以及被液體注滿時(shí)在套筒的進(jìn)口端處生成的液體靜壓力， 這樣系統(tǒng)82就可以在整個(gè)清洗操作期間保持液體循環(huán)。注意，套筒40、 70也可以用于使用與上述洗滌和清洗玻璃棒12 相同的步驟清洗其它玻璃預(yù)制品部件，例如全包管或完成的預(yù)制品。 一旦清洗結(jié)束，就可以(例如通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)的清潔棒)將部件推出套筒 40、 70，直接進(jìn)入清潔的存儲(chǔ)袋或其它不受污染的容器中。如這里所述，本發(fā)明的方法可以使芯棒或其它與光纖預(yù)制品相關(guān) 的部件被安全傳送、識(shí)別、清洗、蝕刻、存儲(chǔ)，然后裝配生成光纖預(yù) 制品。基本上減少或消除了在先處理的污染危險(xiǎn)。如果不是所有當(dāng)前 的RIT預(yù)制品制造工藝都適用，那么本方法與大多數(shù)方法兼容，并且 適用于由已知MCVD、 VAD、 JVD或OVD技術(shù)生產(chǎn)的芯棒。盡管前面描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理 解，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，可以做各種改進(jìn)和變化， 本發(fā)明包括所有在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1、清洗與光纖預(yù)制品相關(guān)的玻璃部件的方法，特征在于提供多個(gè)第一套筒，每個(gè)套筒都具有一軸線、一進(jìn)口端和一與進(jìn)口端軸向相對(duì)的出口端；將一個(gè)或多個(gè)玻璃預(yù)制品部件裝載入各個(gè)第一套筒內(nèi)；部分地阻塞各個(gè)第一套筒的進(jìn)口端和出口端，以將裝載的部件保持在第一套筒的內(nèi)部；提供第二套筒，其具有一軸線、一進(jìn)口端和一與第二套筒的進(jìn)口端軸向相對(duì)的出口端；將已裝載的第一套筒一起放入第二套筒內(nèi)，從而第一套筒的進(jìn)口端面向第二套筒的進(jìn)口端；將第二套筒的進(jìn)口端與流體傳送系統(tǒng)聯(lián)接；從傳送系統(tǒng)向第二套筒的進(jìn)口端供應(yīng)一種或多種流體，從而流體流進(jìn)第一套筒的進(jìn)口端，并與第一套筒內(nèi)部的部件的暴露表面接觸，從而對(duì)該部件進(jìn)行清洗或蝕刻；以及從第一套筒的出口端放出流體，并使放出的流體流出第二套筒的出口端。
2、 如權(quán)利要求l的方法，其特征在于流體供應(yīng)步驟包括使液體 表面活性劑或清潔劑流動(dòng)，以清洗部件。
3、 如權(quán)利要求l的方法，其特征在于流體供應(yīng)步驟包括使HF 酸性溶液流動(dòng)，以蝕刻部件。
4、 如權(quán)利要求l的方法，其特征在于流體供應(yīng)步驟包括使水流 動(dòng)，以漂洗部件。
5、 如權(quán)利要求l的方法，其特征在于流體供應(yīng)步驟包括使干燥 氣體流動(dòng)，以干燥部件。
6、 如權(quán)利要求1的方法，其特征在于將第二套筒的出口端覆蓋， 并使從第二套筒的出口端放出的流體流向流體循環(huán)系統(tǒng)。
7、 如權(quán)利要求l的方法，其特征在于在流體供應(yīng)步驟期間，垂 直地支撐第一和第二套筒。
8、 如權(quán)利要求l到7任一項(xiàng)的方法，其特征在于要清洗的玻璃部件包括用于光纖預(yù)制品的芯棒，將芯棒裝載八備個(gè)笫一套筒內(nèi)。
9、 如權(quán)利要求8的方法，其特征在于在依次裝栽入各個(gè)第一套 筒內(nèi)的芯棒的軸向端面之間設(shè)置分離元件。
10、 在光纖預(yù)制品中裝配芯棒的方法，其特征在于 根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9的方法清洗芯棒；及通過(guò)下面的方法將清洗過(guò)的芯棒插入光纖預(yù)制品的全包管中 在清洗步驟之后，將指定的一個(gè)已裝載的第一套筒的第一端與全包管中的通道軸向?qū)R；及經(jīng)過(guò)第一套筒的與第一端軸向相對(duì)的第二端插入推桿，以將清洗過(guò)的芯棒推出第一套筒的笫一端，并推進(jìn)全包管的通道中。
全文摘要
通過(guò)將與光纖預(yù)制品相關(guān)的芯棒或其它玻璃部件裝載入多個(gè)第一套筒中并部分地阻塞套筒的進(jìn)口端和出口端以保持部件，來(lái)清洗該芯棒或其它玻璃部件。套筒包含在第二套筒內(nèi)，從而第一套筒的進(jìn)口端面對(duì)第二套筒的進(jìn)口端。流體傳送系統(tǒng)向第二套筒的進(jìn)口端供應(yīng)清洗流體，從而流體進(jìn)入第一套筒，并與裝載的部件的暴露表面接觸。流體從第一套筒的出口端離開(kāi)，并從第二套筒的出口端被放出。在第一套筒內(nèi)的部件之間可以設(shè)置分離器以提高清洗效果，并對(duì)部件的相鄰端面起到緩沖作用?？蓪⑶逑催^(guò)的部件從第一套筒卸出而沒(méi)有被污染的危險(xiǎn)。
文檔編號(hào)C03B37/012GK101164937SQ20061016858
公開(kāi)日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月17日
發(fā)明者L·馬茲盧特, M·佩特, 約瑟夫·P·弗萊徹三世 申請(qǐng)人:古河電子北美公司