[發明專利]由預成型坯拉制光纖的爐子的底部的密封方法和裝置

無效

• 申請號: 00804039.7
• 申請日: 2000-02-10
• 公開（公告）號: CN1341082A
• 公開（公告）日: 2002-03-20
• 發明（設計）人: S·C·鮑爾;老J·M·巴納德;J·A·斯奈普斯
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C03B37/029
• 分類號: C03B37/029
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 王宏祥

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1.發明領域

本發明總的涉及一種用于密封拉制爐的方法和組件，更具體地說是涉及一種用于密封光波導拉制爐的底部的密封組件和方法。

2.技術背景

從高氧化硅含量的光波導纖維預成型坯或毛坯來拉制高強度、低損耗光波導纖維，需要溫度相對較高的熱源。用于拉制這種光纖的兩種主要的熱源是氧化鋯爐和石墨爐。光纖拉制爐通常在高于1900℃的溫度下工作，一般可高達2050℃。

氧化鋯感應爐的一個缺點在于，長期使用和因較差的抗熱沖擊能力造成的熱機械應力會導致爐膛和基座破裂。這種破裂會造成氧化鋯顆粒從爐子的內表面轉移到預成型坯和/或由預成型坯拉制的光纖上，從而導致光纖強度顯著減弱，并導致不可接受的產品損耗。此外，氧化鋯感應爐對溫度的快速變化很敏感。因此，需要大量的時間來升高和降低爐內的溫度。使爐子快速加熱和冷卻會導致氧化鋯爐膛破裂，從而需要更換爐膛，并造成相當長的爐子停機時間。

這種弊病導致了石墨感應爐的開發。石墨感應爐通常具有一石墨爐膛，它對溫度的快速變化不敏感，因而不易破裂。然而，人們發現，石墨爐在接近約450℃的溫度下容易氧化，并且在石墨暴露于用來拉制光波導纖維的高溫時氧化問題尤為顯著。因此，重要的是，最好在拉制爐內維持惰性環境。當來自外界環境的氣體與固態碳爐膛在高溫下反應時，按以下反應發生氧化：

(1)；以及

(2)。

對于拉制爐所使用的石墨級，反應(1)的通常開始溫度約為700℃。反應(2)則更高，在900℃以上。馬弗爐膛與氧和二氧化碳的這些反應會造成馬弗爐膛的耗損，尤其是在升高的光纖拉制溫度下，它們通稱為CO現象。

石墨爐膛材料是由碳粘合填充料結合于一起的石墨顆粒的復合物。人們認為，粘合材料比石墨顆粒更容易氧化。因此，當兩種材料的復合物暴露于空氣并因而暴露于溫度在氧化開始溫度以上的氧氣時，填充粘合材料會先氧化。沒有了將其保持在適當位置的粘合材料，石墨顆粒便會自由地從復合結構上掉落下來。人們認為，正是這種機理使石墨顆粒從爐膛壁轉移到光纖預成型坯和/或拉制過程中的光纖上。

在拉制過程中結合入光纖的石墨顆粒因點缺陷而造成不可接受的產品損耗。點缺陷表現為，通過光纖傳遞的信號的銳衰減增加。由拉制爐的石墨顆粒引起的點缺陷產品損耗可大于約5％，這是一個過高的損耗。在拉制過程中粘附于光纖的石墨顆粒還會導致光纖破裂。

為了減少由石墨爐膛材料氧化產生的石墨顆粒，并因而減少所造成的點缺陷，通常對爐子的內部提供惰性氣體，以防止外界空氣和其它氣體進入爐子。然而，在光波導纖維拉制過程中有許多操作使得外界空氣和其它氣體有機會進入爐子，即使對爐子送入最高流量的惰性氣體也無濟于事。當在這些拉制操作過程中因人為失誤或機械故障而產生過失時，往往使外界空氣和/或其它氣體進入爐子，從而產生CO現象。

許多CO現象是在裝卸毛坯和停機期間、在目前用來關閉拉制爐底部開口的底部門組件的移動或操作過程中造成的。通常的底部門組件僅有一單個密封圈，在上述任一過程中，該密封圈是用肉眼來檢查，看在底部門組件與爐子底部相接合時是否形成適當的密封。密封的目的在于防止空氣進入爐子。通常，在光纖破裂后，有多余的光纖從光纖毛坯上垂下，或者在底部門組件關閉時在密封圈與爐子底部之間夾有其它的外部碎屑。這進而會產生間隙，有礙于形成適當的密封。而且，由于反復和連續的使用，作用于組件各構件上的機械應力造成底部門組件產生偏斜，這也將導致密封失效。遺憾的是，在肉眼檢查密封時，這往往無法檢查出來。如果在這種情況下或在毛坯取出過程中從拉制爐拆下頂部密封件，則空氣會通過密封中的任何間隙而被很快吸入爐子。同樣，如果操作者忘記關閉底部門組件或者不適當地固定底部門組件和拆下頂蓋，則空氣也會迅速地進入爐子。這種現象通常稱作煙囪效應，它會導致許多CO現象。

鑒于上述和其它缺點，需要一種可防止空氣和其它不希望有的氣體進入拉制爐的、密封光波導拉制爐的改進的組件和方法。

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