專利名稱：制造光纖預(yù)制棒的燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖。更具體地，本發(fā)明涉及用于制造諸如光纖預(yù)制棒等二氧化硅玻璃的裝置。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，使用氣相沉積方法或溶膠-凝膠方法制造光纖預(yù)制棒。根據(jù)溶膠-凝膠方法，液相原料被輸入模具。模具被加熱，使得液相原料轉(zhuǎn)變?yōu)槟z相材料。然后，凝膠相材料被燒結(jié)成形，制成二氧化硅玻璃。在低溫氣氛下實(shí)施溶膠-凝膠方法，能夠減小二氧化硅玻璃的制造成本。另外，還能夠使二氧化硅玻璃的成分容易地被調(diào)整。
氣相沉積方法包括改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積(MCVD)方法、氣相軸向沉積(VAD)方法以及外部氣相沉積(OVD)方法。根據(jù)氣相沉積方法，在大約1800攝氏度的高溫氣氛下，通過(guò)氣相反應(yīng)制造固體光纖預(yù)制棒。氣相沉積方法需要昂貴的制造設(shè)備來(lái)制造光纖預(yù)制棒，同時(shí)生產(chǎn)率低。然而，氣相沉積方法能夠獲得高質(zhì)量的光纖預(yù)制棒。當(dāng)實(shí)施氣相沉積方法時(shí)，燃燒器被使用，以便促進(jìn)被蒸發(fā)的原料的沉積。
如圖1和2所示，傳統(tǒng)的用于制造光纖預(yù)制棒的燃燒器10和20包括形成有多個(gè)噴射端口12和22的燃燒單元11和21，所述噴射端口以預(yù)定的圖案對(duì)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的燃燒器10和20還包括至少一對(duì)導(dǎo)管13、15、23和25，所述導(dǎo)管連接至燃燒單元11和21，以便將燃料和氧化劑輸送到燃燒單元11和21中。導(dǎo)管13、15、23和25連接至燃料儲(chǔ)存罐和氧化劑儲(chǔ)存罐(未示出)，并且在燃燒器10和20的預(yù)定位置處合成一體。在導(dǎo)管的一體部分中形成混合區(qū)域17和27，以在燃料和氧化劑被輸送到燃燒單元11和21中之前，使燃料和氧化劑混合。由于燃料和氧化劑在被輸送到燃燒單元11和21中之前均勻地混合，因此，燃燒器10和20能夠在相對(duì)較高的高溫下獲得完全的燃燒。
然而，如果混合物的溫度超過(guò)燃燒點(diǎn)，或者如果通過(guò)點(diǎn)火源產(chǎn)生點(diǎn)火，則傳統(tǒng)的燃燒器10和20可能在燃料和氧化劑的混合物被輸送到燃燒單元中之前，在混合區(qū)域中產(chǎn)生爆炸或燃燒。這種現(xiàn)象被稱為“逆火”。為了防止逆火，建議采用的一種方法是抑制混合區(qū)域中發(fā)生的任何溫度升高，并且控制關(guān)斷燃燒器時(shí)燃料和氧化劑的切斷次序，但是仍然存在逆火問(wèn)題。
圖3示出用于制造光纖預(yù)制棒的另一個(gè)傳統(tǒng)燃燒器30。如圖3所示，傳統(tǒng)的燃燒器30包括形成有燃料注射端口33和氧化劑注射端口35的燃燒單元31。燃料和氧化劑通過(guò)燃料注射端口33和氧化劑注射端口35被注射到燃燒單元31中。在這種狀態(tài)下，燃料通過(guò)形成在燃燒單元31中心處的排出端口32被排出，氧化劑在燃料周圍被排出。燃料在形成在燃燒單元31端部處的混合區(qū)域37中與氧化劑混合，以便燃料和氧化劑的混合物在混合區(qū)域37中燃燒。
這種傳統(tǒng)的燃燒器被稱為“分散燃燒器”。根據(jù)分散燃燒器，燃料和氧化劑從燃燒單元分別被排出，并且在燃燒單元端部處彼此混合，這樣爆炸很少發(fā)生。然而，由于即使燃料沒(méi)有與氧化劑充分地混合，燃料和氧化劑也可能燃燒，因此混合氣體的密度不規(guī)則地形成在從傳統(tǒng)燃燒器排出的火焰中。這產(chǎn)生不穩(wěn)定的火焰以及不完全的燃燒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面涉及一種用于制造光纖預(yù)制棒的燃燒器，所述燃燒器能夠防止逆火現(xiàn)象。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于制造光纖預(yù)制棒的燃燒器，所述燃燒器通過(guò)使燃料與氧化劑充分混合而獲得穩(wěn)定的火焰和完全的燃燒。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種用于制造光纖預(yù)制棒的燃燒器。燃燒器包括燃燒器殼體；形成有多個(gè)噴射端口的第一主體，第一主體的至少一部分被容納在燃燒器殼體中；以及沿第一主體的長(zhǎng)度方向?qū)?zhǔn)的第二主體，第二主體的至少一部分被容納在燃燒器殼體中，氧化劑沿著第二主體的外周表面被輸送到第二主體中，燃料沿著第一主體的內(nèi)周表面被輸送到第一主體中。氧化劑在第一主體中與燃料均勻混合，它們的混合物通過(guò)噴射端口被排出至外部。


通過(guò)結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他方面、特征和實(shí)施例將變得更明顯，其中圖1是用于制造光纖預(yù)制棒的傳統(tǒng)燃燒器的側(cè)剖視圖；圖2是用于制造光纖預(yù)制棒的另一個(gè)傳統(tǒng)燃燒器的側(cè)剖視圖；圖3是用于制造光纖預(yù)制棒的另一個(gè)傳統(tǒng)燃燒器的側(cè)剖視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于制造光纖預(yù)制棒的燃燒器的側(cè)剖視圖；圖5是圖4所示燃燒器的平面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于制造光纖預(yù)制棒的燃燒器的側(cè)剖視圖；以及圖7是圖6所示燃燒器的平面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。為了清楚和簡(jiǎn)化，這里包括的已知功能和構(gòu)造的詳細(xì)描述將被省略，因?yàn)閷?duì)它們的詳細(xì)描述可能會(huì)使本發(fā)明的主題變得不清楚。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于制造光纖預(yù)制棒的燃燒器10的側(cè)剖視圖，圖5是圖4所示燃燒器100的平面圖。
如圖4和5所示，燃燒器100包括燃燒器殼體101、第一主體102、第二主體103和中心插塞104。
燃燒器殼體101將第一和第二主體102和103容納在其中，并且包括在側(cè)壁處的至少一對(duì)注射端口113和115。燃料和氧化劑通過(guò)注射端口113和115被輸送到燃燒器殼體101中。
第一主體102的一端形成有多個(gè)噴射端口121。第一主體102的內(nèi)部形成有具有預(yù)定尺寸的腔，所述腔連接至噴射端口121。
第二主體103被容納在燃燒器殼體101中，同時(shí)沿第一主體102的長(zhǎng)度方向被對(duì)準(zhǔn)。第一主體102與第二主體103間隔開(kāi)預(yù)定的距離，以便在兩者之間形成氧化劑端口123。氧化劑端口123沿著第二主體103的外圓周部分被形成。第二主體103的外周表面和燃燒器殼體101的內(nèi)周表面之間形成有通道，以便使注射端口113和115中的一個(gè)與氧化劑端口123連接。氧化劑通過(guò)注射端口之一被輸送到燃燒器100中。然后，氧化劑沿著第二主體103的外周表面移動(dòng)，并且通過(guò)氧化劑端口123流入第一主體102。連接至氧化劑端口123的注射端口113被稱為“氧化劑注射端口”。氧化劑端口123朝向第一主體102傾斜。
另一個(gè)注射端口115延伸入第二主體103中，以使燃料注射到第二主體103中。另一個(gè)注射端口115被稱為“燃料注射端口”。通過(guò)燃料注射端口115注射到第二主體103中的燃料通過(guò)第二主體103被輸送到第一主體102中。
中心插塞104插入第二主體103中，以便第二主體103的一端被中心插塞104封閉。中心插塞104在其外周部分處形成有具有預(yù)定尺寸的槽，以便在中心插塞104已經(jīng)被容納在第二主體103中時(shí)，腔141形成在中心插塞104與第二主體103之間。腔141連接至燃料注射端口115，這樣燃料能夠通過(guò)腔141被輸送到第一主體102中。燃料排出端口143形成在腔141與第二主體103的端部之間。排出端口143與第二主體103的端部間隔開(kāi)。
當(dāng)氧化劑被輸送到燃燒器100中時(shí)，氧化劑通過(guò)氧化劑端口123在產(chǎn)生高速流體通量的同時(shí)被引入第一主體102中。通過(guò)將氧化劑引入第一主體102而產(chǎn)生的這種高速流體通量可以在燃料排出端口143與第二主體103的端部之間形成低壓區(qū)域131。由于該低壓區(qū)域，設(shè)置在腔141中的燃料通過(guò)燃料排出端口143被輸送到第一主體102中。由于低壓區(qū)域131與腔141之間的壓力差，燃料通過(guò)燃料排出端口143和低壓區(qū)域131被輸送到第一主體102中。氧化劑在形成在第一主體102中的混合區(qū)域129中與燃料混合。當(dāng)氧化劑和燃料連續(xù)輸送到燃料器100中時(shí)，混合區(qū)域129的壓力可能升高，從而由于混合區(qū)域129與外部之間的壓力差，使混合氣體被排出至外部。
燃燒器100的內(nèi)部形成有混合區(qū)域129，在所述混合區(qū)域129中燃料與氧化劑混合。燃料和氧化劑的混合物通過(guò)噴射端口121噴射到外部，這樣逆火現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生。此外，由于燃料與氧化劑在被排出燃燒器100之前在燃料器100中充分地混合，因此能夠獲得穩(wěn)定的火焰和完全的燃燒。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于制造光纖預(yù)制棒的燃燒器200的側(cè)剖視圖，圖7是圖6所示的燃燒器200的平面圖。
如圖6和7所示，燃燒器200包括燃燒器殼體201、第一主體202、第二主體203、中心插塞204以及引導(dǎo)殼體205。
燃燒器殼體201將第一和第二主體102和103容納在其中，并且包括在側(cè)壁上的至少一對(duì)注射端口113和115。氧化劑通過(guò)注射端口213被引入燃燒器殼體201中。注射端口213被稱為“第一氧化劑注射端口”。
多個(gè)噴射端口221a和221b形成在第一主體202的一端處，它們與燃燒器殼體201連接。第一主體202在其內(nèi)部包括具有預(yù)定尺寸的腔，其中噴射端口221a和221b與所述腔連通。與第一主體102的一端封閉的第一實(shí)施例相反，在第二實(shí)施例中，第一主體202的一端被沿著燃燒器殼體201在縱長(zhǎng)方向延伸的中心插塞204封閉。噴射端口221a和221b形成在中心插塞204的端部處。此外，形成在第一主體202中的腔位于第一主體202的內(nèi)周表面與中心插塞204的外周表面之間。
第二主體203在沿第一主體202的長(zhǎng)度方向被對(duì)準(zhǔn)的同時(shí)被插入燃燒器殼體201中。第一主體202與第二主體203間隔開(kāi)預(yù)定的距離，以便在兩者之間形成氧化劑端口223。氧化劑端口223沿著第二主體103的外圓周部分被形成。第二主體203的外周表面和燃燒器殼體201的內(nèi)周表面之間形成有通道，以便使第一氧化劑注射端口213與氧化劑端口223連接。氧化劑通過(guò)第一氧化劑注射端口213被輸送到燃燒器200中，然后，氧化劑沿著第二主體203的外周表面移動(dòng)，并且通過(guò)氧化劑端口223流入第一主體202。氧化劑端口223向著第一主體202傾斜。
第一燃料注射端口215形成在第二主體203的外周表面上，并且連接至第二主體203的內(nèi)部。通過(guò)第一燃料注射端口215引入第二主體203中的燃料通過(guò)第二主體203被輸送到第一主體202中。
中心插塞204插入第二主體203中，以便封閉第二主體203的一個(gè)端部。中心插塞204的外周表面上設(shè)有凸肋，所述凸肋沿中心插塞204的圓周方向延伸。當(dāng)中心插塞204已經(jīng)被插入第二主體203中時(shí)，腔241形成在中心插塞204與第二主體203之間。腔241與第一燃料注射端口215連接，從而燃料通過(guò)腔241被輸送到第一主體202中。燃料排出端口243形成在腔241與第二主體203的端部之間，其中燃料排出端口243與第二主體203的端部間隔開(kāi)。
如上所述，中心插塞204沿著燃燒器殼體201在縱長(zhǎng)方向上延伸，并且中心插塞204的端部封閉第一主體202的端部。此外，多個(gè)噴射端口221a和221b形成在中心插塞204的端部處，以使形成在第一主體202中的腔連接至外部。
此外，噴射端口221a和221b之一沿著中心插塞204的中心線性地延伸，使得該噴射端口(這里為噴射端口221b)對(duì)準(zhǔn)多個(gè)注射端口的中心。形成在中心插塞204的中心處的噴射端口221b連接至形成在中心插塞204的外周表面處的第二燃料注射端口245。
同時(shí)，引導(dǎo)殼體205將燃燒器殼體、第一主體、第二主體和中心插塞容納在其中。引導(dǎo)殼體205形成有穿孔，所述穿孔連接至第一和第二燃料注射端口215和245以及第一氧化劑注射端口213。此外，引導(dǎo)殼體205具有第二氧化劑注射端口219。氧化劑能夠通過(guò)第二氧化劑注射端口219被輸送到燃燒器中，其中第二氧化劑注射端口219與第一氧化劑注射端口213分離開(kāi)。通過(guò)第二氧化劑注射端口219輸送到燃燒器中的氧化劑在沿著燃燒器殼體201的外周表面流動(dòng)的同時(shí)被引入形成在燃燒器殼體201的內(nèi)周表面與第一主體202的外周表面之間的腔中。第一主體202形成有多個(gè)引導(dǎo)孔221c，它們連接至形成在燃燒器殼體201與第一主體202之間的腔。參考圖7，引導(dǎo)孔221c排成圍繞噴射端口221a和221b的圖案。在該實(shí)施例中，所述圖案是圓形的。
當(dāng)氧化劑通過(guò)第一氧化劑注射端口213被輸送到燃燒器200中時(shí)，氧化劑通過(guò)氧化劑端口223在產(chǎn)生高速流體通量的同時(shí)被引入第一主體102中。通過(guò)引入到第一主體202中的氧化劑所產(chǎn)生的高速流體通量可以在燃料排出端口243與第二主體203的端部之間形成低壓區(qū)域231。由于低壓區(qū)域231，在腔241中提供的燃料通過(guò)燃料排出端口243被輸送到第一主體202中。由于低壓區(qū)域231與腔241之間的壓力差，燃料通過(guò)燃料排出端口243以及低壓區(qū)域231被輸送到第一主體202中。氧化劑在形成在第一主體202中的混合區(qū)域229中與燃料混合。當(dāng)氧化劑和燃料連續(xù)輸送到燃燒器200中時(shí)，混合區(qū)域229的壓力會(huì)增高，從而由于混合區(qū)域229與外部之間的壓力差，混合氣體被排出至外部。
燃燒器200的內(nèi)部形成有混合區(qū)域229。燃料與氧化劑混合，并且燃料和氧化劑的混合物通過(guò)噴射端口221a和221b被噴射到外部，這樣不會(huì)發(fā)生逆火現(xiàn)象。此外，由于燃料與氧化劑在排出燃燒器100之前在燃燒器200中充分混合，因此能夠獲得穩(wěn)定的火焰和完全的燃燒。
此外，通過(guò)第二燃料注射端口245和第二氧化劑注射端口219被輸送到燃燒器200中的燃料和氧化劑通過(guò)形成在第一主體202的中心處的噴射端口221b和引導(dǎo)孔221c被排出至外部。通過(guò)第二燃料注射端口245被輸送到燃燒器200中的燃料在與形成在第一主體202中的混合氣體一起燃燒的同時(shí)被排出第一主體202。此外，通過(guò)引導(dǎo)孔221c被排出至外部的氧化劑可以沿著混合氣體的外圍區(qū)域流動(dòng)，以使混合氣體穩(wěn)定地燃燒。氧化劑的一部分能夠與混合氣體混合，以便調(diào)整混合氣體的混合比。
如上所述，燃料和氧化劑被分別地輸送到燃燒器中，并且在燃燒器中彼此混合，從而防止逆火現(xiàn)象。此外，由于就在混合氣體從燃燒器噴射至外部之前，燃料在燃燒器中與氧化劑混合，因此逆火現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生。并且，由于在燃料已經(jīng)充分地與氧化劑在燃燒器中混合之后，燃料和氧化劑的混合物被噴射至外部，因此，能夠獲得混合氣體的完全燃料。
盡管已經(jīng)參考了本發(fā)明的特定實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，在不偏離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上做出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于制造光纖預(yù)制棒的燃燒器，所述燃燒器包括燃燒器殼體；形成有多個(gè)噴射端口的第一主體，第一主體的至少一部分被容納在燃燒器殼體中；以及沿第一主體的長(zhǎng)度方向?qū)?zhǔn)的第二主體，第二主體的至少一部分被容納在燃燒器殼體中，其中，氧化劑可沿著第二主體的外周表面被輸送到第二主體中，燃料可沿著第一主體的內(nèi)周表面被輸送到第二主體中；以及其中氧化劑在第一主體中與燃料均勻混合，它們的混合物通過(guò)多個(gè)噴射端口中的至少一個(gè)被排出至外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其中，所述氧化劑通過(guò)形成在第一主體的端部與第二主體的端部之間的注射端口被引入第一主體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其中，氧化劑注射端口形成在燃燒器殼體的側(cè)壁上，并且在燃燒器殼體的內(nèi)周表面與第二主體的外周表面之間形成通道，以使氧化劑通過(guò)氧化劑注射端口被輸送到第一主體中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其中，還包括燃料注射端口，所述燃料注射端口形成用于將燃料朝向第二主體的內(nèi)周表面輸送的通路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃燒器，其中，還包括中心插塞，所述中心插塞插入第二主體中，使得連接至燃料注射端口的腔形成在第二主體與中心插塞之間，其中燃料排出端口形成在所述腔與第二主體的端部之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃燒器，其中，當(dāng)氧化劑被輸送到第一主體中時(shí)，在燃料排出端口與第二主體的端部之間形成真空區(qū)域，使得所述腔中的燃料通過(guò)燃料排出端口被排放至真空區(qū)域中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其中，還包括中心插塞，所述中心插塞插入第二主體中，并且沿著燃燒器殼體在縱長(zhǎng)方向上延伸，其中，第一主體的端部被中心插塞的端部封閉，所述噴射端口形成在中心插塞的端部處。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃燒器，其中，還包括第二注射端口，用于通過(guò)噴射端口的中心將輸送到中心插塞中的燃料排出至外部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃燒器，其中，當(dāng)氧化劑被輸送到第一主體中時(shí)，真空區(qū)域形成在中心插塞的外周表面與第二主體的內(nèi)周表面之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃燒器，其中，當(dāng)氧化劑被輸送到第一主體中時(shí)，氧化劑在形成在中心插塞的外周表面與第一主體的內(nèi)周表面之間的區(qū)域中與燃料混合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其中，還包括用于將燃燒器殼體、第一主體和第二主體容納在其中的引導(dǎo)殼體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃燒器，其中，還包括形成在引導(dǎo)殼體的側(cè)壁處的第二氧化劑注射端口，其中，被引入引導(dǎo)殼體中的氧化劑通過(guò)形成在噴射端口周圍的多個(gè)引導(dǎo)孔被排出至外部。
13.一種用于制造光纖預(yù)制棒的燃燒器，所述燃燒器包括燃燒器殼體；包括多個(gè)噴射端口的第一主體，該第一主體的至少一部分被容納在燃燒器殼體中；沿第一主體的長(zhǎng)度方向?qū)?zhǔn)的第二主體，該第二主體的至少一部分被容納在燃燒器殼體中，其中，第一主體與第二主體分隔開(kāi)預(yù)定的距離，以便在兩者之間形成氧化劑端口；以及燃料注射端口，所述燃料注射端口延伸入第二主體中，以允許燃料通過(guò)第二主體被注射并被輸送到第一主體中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃燒器，其中，氧化劑端口沿著第二主體的外圓周部分形成，從而，在第二主體的外周表面與燃燒器殼體的內(nèi)周表面之間形成通道，以便將注射端口連接至氧化劑端口。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃燒器，其中，還包括插入第二主體中的中心插塞，從而，連接至燃料注射端口的腔被形成在第二主體與中心插塞之間，其中，燃料排出端口形成在所述腔與第二主體的端部之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃燒器，其中，當(dāng)氧化劑被輸送到第一主體中時(shí)，真空區(qū)域形成在燃料排出端口與第二主體的端部之間，使得提供到所述腔中的燃料通過(guò)燃料排出端口被排入真空區(qū)域中。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃燒器，其中，還包括插入第二主體中的中心插塞，所述中心插塞沿燃燒器殼體在縱長(zhǎng)方向上延伸，其中，第一主體的端部被中心插塞的端部封閉，噴射端口形成在中心插塞的端部處。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于制造光纖預(yù)制棒的燃燒器。所述燃燒器包括燃燒器殼體；形成有多個(gè)噴射端口的第一主體；以及沿第一主體的長(zhǎng)度方向?qū)?zhǔn)的第二主體。第一主體的至少一部分被容納在燃燒器殼體中。第二主體的至少一部分被容納在燃燒器殼體中。氧化劑沿著第二主體的外周表面被輸送到第二主體中，燃料沿著第一主體的內(nèi)周表面被輸送到第二主體中。氧化劑在第一主體中與燃料均勻混合，它們的混合物通過(guò)噴射端口被排出至外部。燃料和氧化劑被分別地輸送到燃燒器中，并且在燃燒器中彼此混合，從而防止逆火現(xiàn)象。由于燃料和氧化劑的混合物在燃料已經(jīng)在燃燒器中與氧化劑充分混合之后被噴射至外部，因此能夠獲得混合氣體的完全燃燒。
文檔編號(hào)F23D14/46GK1815083SQ200510099250
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2005年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者姜求永, 李永燮 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社