[發明專利]加熱爐

在審

• 申請號: 201410557690.0
• 申請日: 2008-07-24
• 公開（公告）號: CN104445911A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 乙坂哲也
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: C03B37/01
• 分類號: C03B37/01;C03B37/029;G02B6/00
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

本申請是申請人信越化學工業株式會社于2008年7月24日提出的、申請號為200810129961.7、發明名稱為“加熱爐”的發明申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種加熱爐，該加熱爐用在用于透明地玻璃化多孔玻璃預型體(preform)的燒結處理中、用于減小玻璃預型體的直徑的拉絲處理(drawing?process)和用于由玻璃預型體制造光纖的處理中加熱預型體。

背景技術

光纖是通過幾個過程制造出來的。首先，進行將作為原材料的玻璃粒子堆積(deposite)在芯棒上的過程，以制造多孔玻璃預型體。然后，加熱多孔玻璃預型體從而燒結預型體并且制造出透明的玻璃化的玻璃預型體。然后，執行玻璃預型體的加熱和拉絲以減小其外徑從而制造出具有適于拉絲為光纖的外徑的玻璃預型體。最后，加熱并且熔化玻璃預型體的末端以提供預調節的外徑，并且從加熱爐中的該末端拉絲光纖以制造出光纖。

將參照圖1說明拉絲光纖的傳統方法。如圖1所示，在玻璃預型體1懸掛在加熱爐2中的同時，加熱玻璃預型體1。加熱爐2采用感應加熱的加熱方式。也就是說，加熱爐2具有爐芯管4，線圈3纏繞該爐芯管4。通過為線圈3供給高頻電流來感應加熱爐芯管4以加熱玻璃預型體1。這里，隔熱罩5布置在線圈3和爐芯管4之間。玻璃預型體1被加熱至約2000℃的溫度，即，非常高的溫度，所以碳通常用作爐芯管4的材料。為了防止碳由于其氧化而被腐蝕，加熱爐2的內部保持有諸如氬氣、氦氣等惰性體氣體氣氛。

玻璃預型體1經受爐芯管4的輻射熱從而被加熱、熔化然后向下拉制為光纖。拉絲的光纖6由樹脂涂覆裝置20涂覆樹脂，然后由卷取裝置30卷至線軸。

另外，布置在加熱爐2的頂端2t上的玻璃預型體插入口2a與玻璃預型體1之間的間隙被具有內徑稍大于玻璃預型體1的外徑的孔7a的環形密封盤7密封。另一方面，布置在加熱爐2的底端的用于光纖6的插入口2b與光纖6之間的間隙被具有可調整內徑的隔圈(iris)8密封。

將被拉制的光纖6的外徑通常控制在125±1um內，從而光纖6與隔圈8之間的間隙基本上恒定。而在加熱爐2的頂端，環形密封盤7與玻璃預型體1之間的間隙的尺寸可能響應于在拉絲光纖6時玻璃預型體1的外徑的變動而顯著地變化。間隙的尺寸的變動引起了惰性氣體的流動變化，從而使控制光纖6的外徑變得困難。此外，當間隙的尺寸變得大于預定值時，外部空氣流入加熱爐2的內部，并且諸如爐芯管4等高溫下的碳部通過氧化被腐蝕。結果，被腐蝕部分的灰塵粘附到玻璃預型體1的熔化部分上。粘附的灰塵使得光纖5的外徑局部變動并使光纖5局部脆化，并且還會降低加熱爐2中的碳部的壽命。

為了防止這種問題的產生，需要對玻璃預型體1的外徑進行精確的調整以使其在縱向上均一。然而，在通過諸如汽相軸向沉積(VAD)工藝或外部汽相沉積(OVD)工藝等燒結工藝的光纖玻璃預型體的制造方法中，由于在多孔玻璃預型體的縱向上在由燒結引起的收縮力與由其自身質量產生的重力之間缺乏平衡，多孔玻璃預型體的外徑變動經常發生。

為了避免這種問題，日本特開2005-8452號公報(對應的國際公開號為WO2004/110941)公開了一種透明地玻璃化多孔玻璃預型體的方法，該方法包括監控多孔玻璃預型體的膨脹量和收縮量以控制多孔玻璃預型體燒結期間的燒結條件。

然而，在這種方法中，需要作為多孔玻璃預型體的芯的芯棒，其中基于對多孔玻璃預型體的膨脹和收縮的預先考慮，在縱向上預調節芯棒的外徑。另外，當在芯棒的外周上沉積碳黑(soot)時，需要響應沿整個縱向的芯棒的直徑調整沉積在芯棒上的碳黑的量。結果，在通過這種方法制造玻璃預型體時，需要許多工序。

此外，如果以較小直徑拉絲玻璃預型體并且在縱向上玻璃預型體的外徑存在波動，尤其是在接近玻璃預型體的拉絲的開始與結束時，制成的玻璃預型體的外徑可能具有大的波動。玻璃預型體的外徑顯著地波動的部分不能用于拉絲光纖，從而不可避免地將該部分切除并移走。

為了減少玻璃預型體浪費并且能夠使用甚至在縱向上具有相對較大波動的玻璃預型體，提出了一種能夠有效地密封加熱爐與玻璃預型體之間的間隙的方法。

例如，日本特開2006-342030號公報(對應于US2006/290578A1)公開了一種密封方法，其包括將由內環和外環結合而成的密封環推到玻璃預型體的表面上，該內環和外環分別由多個相互連接的密封環段構成，并且彈簧在外環的外圍布置。

然而，在這種方法中，為了響應于玻璃預型體的外徑沿縱向的波動而相等地移動每個密封環段，需要對密封環段進行精加工。