本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)光纖的多孔玻璃預(yù)制件的制造設(shè)備。

背景技術(shù)：

光纖通過將稱為"光纖預(yù)制件"的玻璃棒拉絲(wire-drawing)來生產(chǎn)，所述玻璃棒通過將具有大直徑的玻璃預(yù)制件的直徑減小至適于拉絲的直徑來獲得。所述具有大直徑的玻璃預(yù)制件通過將借助氣相軸向沉積(vaporphaseaxialdeposition)(vad法)或外氣相沉積(outsidevapordeposition)(ovd法)生產(chǎn)的多孔玻璃預(yù)制件(灰體(sootbody))通過熱處理燒結(jié)從而使其形成為透明玻璃來獲得。

圖1示出借助ovd法的多孔玻璃預(yù)制件的制造設(shè)備的一個實例。多孔玻璃預(yù)制件的制造設(shè)備1包括轉(zhuǎn)動機構(gòu)2、重量檢測器3、反應(yīng)容器4、基材夾持器5、罩子6、燃燒器7和排氣罩8。

反應(yīng)容器4設(shè)置在制造設(shè)備1中，并且也稱為“起始構(gòu)件(startingmember)”的基材玻璃棒11在棒11的兩端由基材夾持器5來支承的狀態(tài)下配置在反應(yīng)容器4中。各基材夾持器5在反應(yīng)容器4中用罩子6覆蓋，以防止夾持器暴露至由用于沉積玻璃細顆粒的燃燒器(下文中稱為"燃燒器")7導(dǎo)致的高溫。設(shè)置各基材夾持器5以致其從反應(yīng)容器4內(nèi)部向反應(yīng)容器4外部突出并且其突出的部分設(shè)置在反應(yīng)容器4外部設(shè)置的轉(zhuǎn)動機構(gòu)2上。轉(zhuǎn)動機構(gòu)2使由基材夾持器5夾持的基材玻璃棒11圍繞棒11的軸旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動機構(gòu)2設(shè)置在進行產(chǎn)品的重量測量的重量檢測器3上。

將使用燃燒器7借助原料的火焰水解反應(yīng)生產(chǎn)的玻璃細顆粒(灰體)吹至旋轉(zhuǎn)的基材玻璃棒11的周面上，并且沿基材玻璃棒11的直徑方向沉積。灰體12以以下方式來形成：燃燒器7沿著基材玻璃棒11的長度方向往復(fù)運動，并且玻璃細顆粒的沉積持續(xù)直至獲得預(yù)定的外徑。使燃燒器7向后退，使得根據(jù)灰體12的直徑的增加來確保在燃燒器7與灰體12之間預(yù)定的間隔。

排氣罩8使通過原料的燃燒產(chǎn)生的廢氣排出至制造設(shè)備1外部。制造設(shè)備1還包括用于供給作為清潔化氣體的清潔空氣的清潔空氣供給裝置(未示出)，并且將清潔空氣供給至反應(yīng)容器4中(參見，例如，jp2003-40626a)。清潔空氣為經(jīng)過能夠捕獲顆粒的過濾器例如hepa過濾器的空氣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

最近，為了降低生產(chǎn)成本，已經(jīng)需要具有高生產(chǎn)性的預(yù)制件的制造方法。例如，較大的灰體可以通過在燃燒器往復(fù)運動時燃燒器移動至基材夾持器的附近而在一次生產(chǎn)中獲得。然而，當(dāng)燃燒器移動至基材夾持器的附近時，以下問題發(fā)生。

當(dāng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛殷w的氧化硅通過火焰水解反應(yīng)來產(chǎn)生時，起始氣體的反應(yīng)式如下：

2h2+o2→2h2o2h2o+sicl4→sio2+4hcl

如上所述，除了產(chǎn)生氧化硅以外，大量的氯化氫氣體作為副產(chǎn)物產(chǎn)生。當(dāng)基材夾持器暴露至氯化氫氣體時，基材夾持器腐蝕或生銹。進一步，由燃燒器的往復(fù)運動導(dǎo)致的熱循環(huán)向基材夾持器提供大的熱應(yīng)力(thermalstress)。

銹和熱應(yīng)力導(dǎo)致基材夾持器的故障。另外，在反應(yīng)容器的基材夾持器設(shè)置的部分上存在間隙，并且氯化氫氣體從該間隙流出導(dǎo)致在轉(zhuǎn)動機構(gòu)上的銹的產(chǎn)生。

由燃燒器導(dǎo)致的熱應(yīng)力可以通過用罩子覆蓋基材夾持器來降低。然而，當(dāng)用罩子覆蓋基材夾持器時，在罩子與起始構(gòu)件之間留有小的間隙，這是因為起始構(gòu)件需要是可旋轉(zhuǎn)的。氯化氫氣體從間隙流入，由此即使用罩子覆蓋基材夾持器，基材夾持器依然暴露至氯化氫氣體。此外，在其中起始構(gòu)件通過基材夾持器本身的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造中，在反應(yīng)容器與基材夾持器之間也留有小的間隙，這是因為基材夾持器需要是可旋轉(zhuǎn)的。結(jié)果，當(dāng)氯化氫氣體流動至罩子內(nèi)部時，氯化氫氣體從間隙流動至反應(yīng)容器外部，由此配置在反應(yīng)容器外部的轉(zhuǎn)動機構(gòu)也暴露至氯化氫氣體。

本發(fā)明的目的在于提供一種多孔玻璃預(yù)制件的制造設(shè)備，其在生產(chǎn)多孔玻璃預(yù)制件時可以抑制在基材夾持器或轉(zhuǎn)動機構(gòu)上的銹的產(chǎn)生。

本發(fā)明的多孔玻璃預(yù)制件的制造設(shè)備是通過如下形成的多孔玻璃預(yù)制件的制造設(shè)備，通過將使用燃燒器借助火焰水解反應(yīng)產(chǎn)生的玻璃細顆粒沉積在反應(yīng)容器中的由基材夾持器夾持的起始構(gòu)件上，其中所述基材夾持器用罩子覆蓋，并且包括將氣體供給至所述罩子內(nèi)部從而使所述氣體從所述罩子內(nèi)部流動至所述反應(yīng)容器內(nèi)部的機構(gòu)。通過形成從罩子內(nèi)部至反應(yīng)容器內(nèi)部的氣體的流動，可以防止通過火焰水解反應(yīng)產(chǎn)生的氯化氫氣體流入罩子內(nèi)部，并且可以防止由基材夾持器和轉(zhuǎn)動機構(gòu)暴露至氯化氫氣體導(dǎo)致的銹的產(chǎn)生。另外，本發(fā)明可以僅通過用罩子覆蓋基材夾持器，并且添加將氣體供給至罩子內(nèi)部的機構(gòu)來實現(xiàn)，由此不需要顯著地改變反應(yīng)容器的結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明可以容易地和便宜地實現(xiàn)。

從有效防止氯化氫氣體的流入并且獲得產(chǎn)品的強度的觀點，期望的是，將從罩子內(nèi)部流動至反應(yīng)容器內(nèi)部的氣體的線速度v調(diào)節(jié)至0.001m/秒<v<1m/秒，

供給至罩子內(nèi)部的氣體是在基材夾持器和轉(zhuǎn)動機構(gòu)上不產(chǎn)生銹并且不影響反應(yīng)容器中的火焰水解反應(yīng)的氣體。優(yōu)選使用，例如，每立方英尺內(nèi)具有100個以下的直徑為0.3μm以下的顆粒的清潔空氣。

附圖說明

圖1是示出傳統(tǒng)的多孔玻璃預(yù)制件的生產(chǎn)設(shè)備的示例性構(gòu)造的圖；

圖2是示出本發(fā)明的多孔玻璃預(yù)制件的生產(chǎn)設(shè)備的示例性構(gòu)造的圖；

圖3是示出每線速度下罩子內(nèi)部的氯化氫濃度的測量結(jié)果的圖；和

圖4是示出每線速度下反應(yīng)容器外部的氯化氫濃度的測量結(jié)果的圖。

具體實施方式

參考以下圖來說明本發(fā)明的實施方案。將相同的符號應(yīng)用于包括用于背景技術(shù)的圖的圖中的共同構(gòu)成部件。

本發(fā)明的多孔玻璃預(yù)制件的制造設(shè)備具有其中將使氣體供給至罩子6內(nèi)部的氣體供給管9添加至圖1中示出的傳統(tǒng)的多孔玻璃預(yù)制件的制造設(shè)備1的構(gòu)造。圖2示出與傳統(tǒng)構(gòu)造不同的本發(fā)明的多孔玻璃預(yù)制件的制造設(shè)備的部分。

當(dāng)罩子6放在基材夾持器5上時，通常在基材夾持器5與罩子6之間設(shè)置空間。當(dāng)基材夾持器5用罩子6覆蓋時，如圖2中示出，在罩子6與起始構(gòu)件11之間必須留有小的間隙，這是因為起始構(gòu)件11需要是可旋轉(zhuǎn)的。另外，在其中起始構(gòu)件11通過基材夾持器本身的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造中，如圖2中示出，在反應(yīng)容器4與基材夾持器5之間也需要留有小的間隙，這是因為基材夾持器5需要是可旋轉(zhuǎn)的。

在本發(fā)明中，如圖2中示出設(shè)置使氣體供給至罩子6內(nèi)部的氣體供給管9，從其氣體供給至罩子6內(nèi)部。以此方式，如由圖2中的實線箭頭所示，供給至罩子6內(nèi)部的氣體從在罩子6與起始構(gòu)件11之間的間隙流動至反應(yīng)容器4中。如上所述，通過形成從罩子6內(nèi)部至反應(yīng)容器4內(nèi)部的氣體的流動，可以防止通過火焰水解反應(yīng)產(chǎn)生的氯化氫氣體流入罩子6內(nèi)部，并且可以防止基材夾持器5暴露至氯化氫氣體。除了氯化氫氣體不流動至罩子6內(nèi)部的事實以外，因為供給至罩子6內(nèi)部的氣體形成了從在反應(yīng)容器4與基材夾持器5之間的間隙至反應(yīng)容器4外部的氣體的流動，也可以防止反應(yīng)容器4外部的轉(zhuǎn)動機構(gòu)2暴露至氯化氫氣體。

為了有效防止氯化氫氣體的流入，必要的是使氣體以一定程度的線速度從罩子6內(nèi)部流動至反應(yīng)容器4內(nèi)部。另一方面，如果線速度太快，則由于由從罩子6內(nèi)部流動至反應(yīng)容器4內(nèi)部的氣體導(dǎo)致的燃燒器7的火焰的紊亂，使沉積變得不均勻。因此，所得產(chǎn)品容易裂紋。由于這些原因，在考慮可使得流動至罩子6內(nèi)部的氯化氫的濃度和期望的產(chǎn)品的產(chǎn)率的同時，可以確定氣體從罩子6內(nèi)部流動至反應(yīng)容器4內(nèi)部的線速度。

供給至罩子6內(nèi)部的氣體是在基材夾持器5和轉(zhuǎn)動機構(gòu)2上不產(chǎn)生銹的氣體并且不影響反應(yīng)容器4中的火焰水解反應(yīng)的氣體。優(yōu)選使用，例如，每立方英尺內(nèi)具有100個以下的直徑為0.3μm以下的顆粒的清潔空氣。

如上所述，通過形成從罩子內(nèi)部至反應(yīng)容器外部的氣體的流動，可以防止通過火焰水解反應(yīng)產(chǎn)生的氯化氫氣體流入罩子內(nèi)部，并且可以防止由基材夾持器和轉(zhuǎn)動機構(gòu)暴露至氯化氫氣體導(dǎo)致的銹的產(chǎn)生。此外，本發(fā)明可以僅通過用罩子覆蓋基材夾持器，并且添加將氣體供給至罩子內(nèi)部的機構(gòu)來實現(xiàn)，由此不需要顯著地改變反應(yīng)容器的結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明可以容易地和便宜地實現(xiàn)。

本發(fā)明的多孔玻璃預(yù)制件的制造設(shè)備中的各構(gòu)成部件可以按需要組合或分開。另外，各實施方案僅是示例，并且可以在本發(fā)明中表現(xiàn)的技術(shù)思想的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)刈龀鲂薷摹恼讬?quán)利要求的記載清楚的是，具有此類修改和改善的實施方案也涵蓋在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。

[實施例]

在測試氣體從罩子6內(nèi)部流動至反應(yīng)容器4內(nèi)部的線速度(m/秒)的變化和在各線速度下獲得的產(chǎn)品是否裂紋的同時，測量反應(yīng)容器4外部的氯化氫濃度(ppm)和罩子6內(nèi)部的氯化氫濃度(ppm)。

描述產(chǎn)品的制造方法。作為基材玻璃棒11，使用直徑為55mm的石英棒。玻璃細顆粒使用燃燒器7通過原料的火焰水解反應(yīng)來生產(chǎn)，將該顆粒吹至旋轉(zhuǎn)著的基材玻璃棒11的周面上從而沿直徑方向沉積該顆粒，并且燃燒器7沿著基材玻璃棒11的長度方向往復(fù)運動，由此形成了灰體12。持續(xù)沉積直至灰體12的重量達到130kg。燃燒廢氣從排氣罩8排出至制造設(shè)備1外部。預(yù)制件的生產(chǎn)時間是約40小時。

使用包括具有第1至5管的多路管的燃燒器7，其中8個小噴嘴配置在第2管與第3管之間。將sicl4和o2分別以18l/分鐘和18.7l/分鐘供給至第1管。將n2以16l/分鐘供給至第2管。將h2以630l/分鐘供給至第3管。將o2以88l/分鐘供給至噴嘴。將空氣以20l/分鐘供給至第4管。將o2以170l/分鐘供給至第5管。此時，h2和o2反應(yīng)從而產(chǎn)生h2o。同時，h2o和sicl4反應(yīng)從而產(chǎn)生sio2。將sio2沉積在基材玻璃棒11上從而獲得灰體12。n2和空氣用于防止由燃燒反應(yīng)導(dǎo)致的燃燒器7的燃燒。在該試驗中，沉積在上述氣體條件下進行，并且將氣體供給至罩子6內(nèi)部。此時，作為氣體，使用通過使用hepa過濾器以致將直徑為0.3μm以下的顆粒的數(shù)量調(diào)節(jié)至每立方英尺為100個以下的顆粒來制備的清潔空氣。此時，將氣體從罩子內(nèi)部流動至反應(yīng)容器內(nèi)部的線速度通過調(diào)節(jié)清潔空氣的供給量來調(diào)節(jié)。

在其中將線速度調(diào)節(jié)至0.01m/秒的實施例1中生產(chǎn)了一個產(chǎn)品，在其中將線速度調(diào)節(jié)至0.1m/秒的實施例2中生產(chǎn)了一個產(chǎn)品，在其中將線速度調(diào)節(jié)至0.5m/秒的實施例3中生產(chǎn)了一個產(chǎn)品，在其中將線速度調(diào)節(jié)至0m/秒(沒有供給氣體)的比較例1中生產(chǎn)了一個產(chǎn)品，在其中將線速度調(diào)節(jié)至0.001m/秒的比較例2中生產(chǎn)了一個產(chǎn)品，并且在其中將線速度調(diào)節(jié)至1.0m/秒的比較例3中生產(chǎn)了一個產(chǎn)品。氯化氫濃度測量裝置設(shè)置在罩子6內(nèi)部和反應(yīng)容器4外部，其在圖2中沒有示出；并且測量各實施例中的氯化氫(hcl)濃度。在開始生產(chǎn)之后10小時，進行測量。試驗結(jié)果在表1、圖3和圖4中示出。

[表1]

在實施例1中，罩子內(nèi)部的氯化氫濃度是145ppm，反應(yīng)容器外部的氯化氫濃度是117ppm，并且產(chǎn)品沒有裂紋。在實施例2中，罩子內(nèi)部的氯化氫濃度是10ppm，反應(yīng)容器外部的氯化氫濃度是4ppm，并且產(chǎn)品沒有裂紋。在實施例3中，罩子內(nèi)部的氯化氫濃度是7ppm，反應(yīng)容器外部的氯化氫濃度是2ppm，并且產(chǎn)品沒有裂紋。在比較例1中，罩子內(nèi)部的氯化氫濃度是571ppm，反應(yīng)容器外部的氯化氫濃度是478ppm，并且產(chǎn)品沒有裂紋。在比較例2中，罩子內(nèi)部的氯化氫濃度是265ppm，反應(yīng)容器外部的氯化氫濃度是231ppm，并且產(chǎn)品沒有裂紋。在比較例3中，罩子內(nèi)部的氯化氫濃度和反應(yīng)容器外部的氯化氫濃度都是0ppm，并且產(chǎn)品裂紋。

從試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)從罩子內(nèi)部至反應(yīng)容器內(nèi)部的清潔空氣的線速度v是0.01m/秒至1.0m/秒時，罩子內(nèi)部和反應(yīng)容器外部的氯化氫濃度可以抑制至可能抑制銹的產(chǎn)生的200ppm以下。當(dāng)線速度是1.0m/s時，產(chǎn)品裂紋。這說明，當(dāng)清潔空氣的線速度太慢時，不能充分抑制氯化氫氣體流入罩子內(nèi)部和反應(yīng)容器內(nèi)外部，并且氯化氫濃度變高且容易產(chǎn)生銹。另一方面，當(dāng)清潔空氣的線速度太快時，從罩子內(nèi)部流動至反應(yīng)容器內(nèi)部的清潔空氣擾亂燃燒器7的火焰從而導(dǎo)致不均勻的沉積，由此導(dǎo)致容易裂紋的產(chǎn)品的形成。發(fā)現(xiàn)，通過適當(dāng)?shù)鼐S持從罩子內(nèi)部至反應(yīng)容器內(nèi)部的清潔空氣的線速度，可以防止在夾持部分和轉(zhuǎn)動機構(gòu)上的銹，并且難以使產(chǎn)品裂紋。