光纖用玻璃預(yù)制體的燒結(jié)設(shè)備及燒結(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖用玻璃預(yù)制體的燒結(jié)。本發(fā)明涉及防止在芯管內(nèi)包含的氣體泄漏至室內(nèi)及大氣侵入芯管的光纖用多孔玻璃預(yù)制體的燒結(jié)設(shè)備和燒結(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為光纖用玻璃預(yù)制體的制造方法有稱(chēng)作VAD法和OVD法的方法。這些方法中，首先，在火焰中燃燒玻璃原材料以生產(chǎn)玻璃細(xì)顆粒。將玻璃細(xì)顆粒沿軸方向或直徑方向附著至待旋轉(zhuǎn)的目標(biāo)棒上，以制造多孔玻璃預(yù)制體。在稱(chēng)作燒結(jié)爐的設(shè)備中將由此制造的多孔玻璃預(yù)制體加熱到1400°C至1600°C，以生產(chǎn)透明玻璃預(yù)制體。在將多孔玻璃預(yù)制體玻璃化為透明玻璃之前，可在1000°C至1250°C下進(jìn)行脫水處理。
[0003]在稱(chēng)作芯管并由石英玻璃制成的容器內(nèi)加熱多孔玻璃預(yù)制體。將加熱爐設(shè)置在芯管的中央部的周?chē)孕纬杉訜釁^(qū)。將用于把多孔玻璃預(yù)制體插入芯管的開(kāi)口部和用于關(guān)閉開(kāi)口部的上蓋設(shè)置在芯管的上端部。吊起多孔玻璃預(yù)制體的桿(shaft)貫穿上蓋。為了密封芯管與上蓋之間的間隙，在芯管開(kāi)口部的凸緣與上蓋之間夾持密封構(gòu)件。
[0004]在加熱多孔玻璃預(yù)制體以使多孔玻璃預(yù)制體玻璃化為透明玻璃的燒結(jié)工序中，該工序在主要包含氦的氣氛中進(jìn)行。必要時(shí)，將減少玻璃中的OH基的脫水氣體如氯氣或用于減少玻璃中結(jié)合缺陷的氧氣添加至氣氛中。燒結(jié)工序期間將氣氛加熱至1400°C至1600°C。使用氦的原因?yàn)槠錈醾鲗?dǎo)性高且在玻璃中的溶解度高，且氣泡留在玻璃中的可能性小。
[0005]多孔玻璃預(yù)制體在旋轉(zhuǎn)和升降時(shí)通過(guò)加熱區(qū)，借此從端部順次地?zé)崽幚矶嗫撞ＡьA(yù)制體以生產(chǎn)光纖用預(yù)制體。
[0006]通過(guò)玻璃預(yù)制體升降機(jī)構(gòu)將熱處理后的光纖用預(yù)制體從芯管的上開(kāi)口部取出。然而，當(dāng)光纖用預(yù)制體通過(guò)開(kāi)口部的凸緣的附近時(shí)，通過(guò)光纖用預(yù)制體的熱輻射將芯管和芯管的凸緣加熱至300°C以上。此時(shí)，因?yàn)椴迦肷仙w和芯管之間的密封構(gòu)件如O環(huán)具有圓環(huán)形狀，密封構(gòu)件無(wú)法從芯管的開(kāi)口部縮回(retracted)，且為其中密封構(gòu)件仍設(shè)置在凸緣上的狀態(tài)。因此，當(dāng)取出預(yù)制體時(shí)密封構(gòu)件也暴露在高溫中。
[0007]在許多情況下，對(duì)于用于高溫地方的密封構(gòu)件通常使用金屬襯墊(gasket)。然而，當(dāng)脫水氣體如氯氣在芯管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，可能腐蝕金屬襯墊，且可能損害由石英玻璃制成的芯管的凸緣，難以重復(fù)使用金屬襯墊。然后將耐熱樹(shù)脂如Viton或PTFE用作密封構(gòu)件。然而，耐熱溫度至多為約300°C。當(dāng)取出預(yù)制體時(shí)通過(guò)伴有高溫暴露的重復(fù)使用而使密封構(gòu)件固化和收縮變形，引起密封性下降。
[0008]另一方面，將熱處理預(yù)制體時(shí)加熱爐的溫度增加至如上所述的1600°C。由石英制成的芯管具有約1.5的折射率，并用作由加熱爐附近的熱輻射生成的熱射線(紅外線等)的光波導(dǎo)。由于這個(gè)原因，在預(yù)制體的熱處理期間加熱爐的輻射熱向上開(kāi)口部的凸緣傳遞。隨著預(yù)制體的大型化，加熱器的所需發(fā)熱量增加，且區(qū)加熱的熱處理時(shí)間也增加。因此，在預(yù)制體的熱處理期間，上開(kāi)口部的凸緣附近總是暴露在高溫中，且通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的重復(fù)熱處理使樹(shù)脂密封構(gòu)件熱變形，引起氣密性(airtightness)下降。
[0009]本發(fā)明的目的為提供光纖用玻璃預(yù)制體的燒結(jié)設(shè)備和燒結(jié)方法，其可防止密封燒結(jié)設(shè)備的芯管凸緣部的密封材料的劣化、外部氣體的吸入和燒結(jié)氣氛氣體向外部的泄漏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明解決上述問(wèn)題。根據(jù)第一方面的發(fā)明為在高溫下熱處理光纖用多孔玻璃預(yù)制體以燒結(jié)所述玻璃預(yù)制體的燒結(jié)設(shè)備。所述燒結(jié)設(shè)備包括:玻璃預(yù)制體升降機(jī)構(gòu)；要將所述玻璃預(yù)制體通過(guò)所述升降機(jī)構(gòu)插入其中的、上部具有開(kāi)口部并由石英玻璃制成的芯管；設(shè)置在所述芯管的外周上的加熱爐；用于關(guān)閉所述芯管的所述開(kāi)口部的上蓋；和包括在所述上蓋中并配置為保持所述開(kāi)口部和所述上蓋之間放入的密封構(gòu)件的密封構(gòu)件保持機(jī)構(gòu)。
[0011]優(yōu)選的是所述密封構(gòu)件保持機(jī)構(gòu)為形成在所述上蓋中的槽；所述槽為燕尾槽；且所述上蓋由透明石英玻璃制成。優(yōu)選的是所述密封構(gòu)件為由樹(shù)脂制成的O環(huán)；所述密封構(gòu)件具有白色表面；且所述密封構(gòu)件由硅橡膠、氟化物橡膠和聚四氟乙烯的任一種制成。
[0012]根據(jù)第二方面的發(fā)明為光纖用多孔玻璃預(yù)制體的燒結(jié)方法。所述方法包括:在要將所述玻璃預(yù)制體插入其中的、上部具有開(kāi)口部并由石英玻璃制成的芯管中插入玻璃預(yù)制體；通過(guò)上蓋和在所述開(kāi)口部與所述上蓋之間放入的密封構(gòu)件關(guān)閉所述開(kāi)口部；通過(guò)設(shè)置在所述芯管的外周的加熱爐熱處理儲(chǔ)存的玻璃預(yù)制體；和在通過(guò)包括在所述上蓋中的密封構(gòu)件保持機(jī)構(gòu)使所述密封構(gòu)件保持在所述上蓋上的狀態(tài)下，使加熱的玻璃預(yù)制體通過(guò)所述開(kāi)口部并取出。
[0013]根據(jù)第三方面的發(fā)明為在高溫下熱處理光纖用多孔玻璃預(yù)制體以燒結(jié)所述玻璃預(yù)制體的燒結(jié)設(shè)備。所述燒結(jié)設(shè)備包括:玻璃預(yù)制體升降機(jī)構(gòu)；要將所述玻璃預(yù)制體通過(guò)所述升降機(jī)構(gòu)插入其中的、上部具有開(kāi)口部并由石英玻璃制成的芯管；設(shè)置在所述芯管的外周上的加熱爐；用于關(guān)閉所述芯管的所述開(kāi)口部的上蓋；為了將所述上蓋置于所述開(kāi)口部上而設(shè)置的凸緣；密封在所述凸緣和所述上蓋之間的間隙的密封構(gòu)件，和設(shè)置在所述芯管的所述開(kāi)口部下方的熱輻射機(jī)構(gòu)。
[0014]所述芯管可具有涂布有吸光涂料的外表面作為所述熱輻射機(jī)構(gòu)。所述芯管可具有不透明外表面作為所述熱輻射機(jī)構(gòu)。優(yōu)選的是所述凸緣由不透明石英制成。所述上蓋裝備有O環(huán)。優(yōu)選的是所述密封構(gòu)件具有白色表面，且將所述密封構(gòu)件設(shè)置為不橫切所述芯管內(nèi)壁的上方延長(zhǎng)面。
_5] 發(fā)明的效果
[0016]使用本發(fā)明的光纖用玻璃預(yù)制體的燒結(jié)設(shè)備和燒結(jié)方法，由此本發(fā)明顯示出以下優(yōu)良的效果?？煞乐雇獠繗怏w吸入至芯管內(nèi)和燒結(jié)氣氛氣體泄漏至外部，且可抑制光纖用預(yù)制體的特性的劣化。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為示出本發(fā)明的燒結(jié)設(shè)備中芯管的開(kāi)口部與上蓋之間的密封狀態(tài)的局部截面示意圖；
[0018]圖2為示出芯管的凸緣使用不透明石英的實(shí)例的局部截面示意圖；
[0019]圖3為示出其中芯管的外周部涂黑的燒結(jié)設(shè)備的局部截面示意圖；
[0020]圖4為示出其中芯管的外周部的表面通過(guò)粗化制成不透明的燒結(jié)設(shè)備的局部截面示意圖；
[0021]圖5為示出使用白色密封構(gòu)件的實(shí)例的局部截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明的燒結(jié)設(shè)備中，為了密封上蓋與芯管的開(kāi)口部之間的間隙，將上蓋裝備有保持密封構(gòu)件的密封構(gòu)件保持機(jī)構(gòu)。保持機(jī)構(gòu)的實(shí)例包括形成在上蓋中的槽。因此，將密封構(gòu)件附著至上蓋側(cè)，從而當(dāng)在燒結(jié)工序結(jié)束之后將上蓋提起以移動(dòng)光纖用預(yù)制體時(shí)，在高溫條件下的光纖用預(yù)制體和密封構(gòu)件可以一定的距離相互分離。密封構(gòu)件未暴露在高溫中，其可抑制密封構(gòu)件的熱劣化。
[0023]來(lái)自加熱爐加熱器的輻射熱通過(guò)芯管向上傳遞到達(dá)密封構(gòu)件，并加熱密封構(gòu)件。福射熱使密封構(gòu)件變形(transform)并劣化。然而，芯管的凸緣由不透明石英制成，因此福射熱分散在凸緣部上并福射至外部，其可抑制密封構(gòu)件的變質(zhì)(transmutat1n)和劣化。密封構(gòu)件制成白色，由此增加密封構(gòu)件對(duì)熱射線的反射率，其可抑制密封構(gòu)件的熱吸收。由樹(shù)脂制成的O環(huán)用作密封構(gòu)件。所述密封構(gòu)件由硅橡膠、氟化物橡膠或聚四氟乙烯等制成。
[0024]熱輻射機(jī)構(gòu)設(shè)置在芯管的開(kāi)口部下方。熱輻射機(jī)構(gòu)使通過(guò)芯管向上傳遞的熱射線變?nèi)?，并減少到達(dá)上凸緣部的熱射線，其可抑制密封構(gòu)件的溫度增加。將黑色涂料等涂布至芯管的上凸緣與由加熱爐加熱的區(qū)之間的外壁上作為熱輻射機(jī)構(gòu)，由此輻射熱通過(guò)芯管的石英玻璃構(gòu)件傳遞的同時(shí)逐漸被涂層吸收。輻射熱從涂層部輻射至外部?？蓽p少向上傳遞的輻射熱。此外，芯管的外壁的表面通過(guò)粗化制成不透明，從而還可減少上蓋側(cè)的輻射熱。
[0025]上蓋可裝備有O環(huán)，且可將密封構(gòu)件設(shè)置為不橫切