[发明专利]加热炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种加热炉，该加热炉用在用于透明地玻璃化多孔玻璃预型体(preform)的烧结处理中、用于减小玻璃预型体的直径的拉丝处理(drawing process)和用于由玻璃预型体制造光纤的处理中加热预型体。

背景技术

光纤是通过几个过程制造出来的。首先，进行将作为原材料的玻璃粒子堆积(deposite)在芯棒上的过程，以制造多孔玻璃预型体。然后，加热多孔玻璃预型体从而烧结预型体并且制造出透明的玻璃化的玻璃预型体。然后，执行玻璃预型体的加热和拉丝以减小其外径从而制造出具有适于拉丝为光纤的外径的玻璃预型体。最后，加热并且熔化玻璃预型体的末端以提供预调节的外径，并且从加热炉中的该末端拉丝光纤以制造出光纤。

将参照图1说明拉丝光纤的传统方法。如图1所示，在玻璃预型体1悬挂在加热炉2中的同时，加热玻璃预型体1。加热炉2采用感应加热的加热方式。也就是说，加热炉2具有炉芯管4，线圈3缠绕该炉芯管4。通过为线圈3供给高频电流来感应加热炉芯管4以加热玻璃预型体1。这里，隔热罩5布置在线圈3和炉芯管4之间。玻璃预型体1被加热至约2000℃的温度，即，非常高的温度，所以碳通常用作炉芯管4的材料。为了防止碳由于其氧化而被腐蚀，加热炉2的内部保持有诸如氩气、氦气等惰性体气体气氛。

玻璃预型体1经受炉芯管4的辐射热从而被加热、熔化然后向下拉制为光纤。拉丝的光纤6由树脂涂覆装置20涂覆树脂，然后由卷取装置30卷至线轴。

另外，布置在加热炉2的顶端2t上的玻璃预型体插入口2a与玻璃预型体1之间的间隙被具有内径稍大于玻璃预型体1的外径的孔7a的环形密封盘7密封。另一方面，布置在加热炉2的底端的用于光纤6的插入口2b与光纤6之间的间隙被具有可调整内径的隔圈(iris)8密封。

将被拉制的光纤6的外径通常控制在125±1um内，从而光纤6与隔圈8之间的间隙基本上恒定。而在加热炉2的顶端，环形密封盘7与玻璃预型体1之间的间隙的尺寸可能响应于在拉丝光纤6时玻璃预型体1的外径的变动而显著地变化。间隙的尺寸的变动引起了惰性气体的流动变化，从而使控制光纤6的外径变得困难。此外，当间隙的尺寸变得大于预定值时，外部空气流入加热炉2的内部，并且诸如炉芯管4等高温下的碳部通过氧化被腐蚀。结果，被腐蚀部分的灰尘粘附到玻璃预型体1的熔化部分上。粘附的灰尘使得光纤5的外径局部变动并使光纤5局部脆化，并且还会降低加热炉2中的碳部的寿命。

为了防止这种问题的产生，需要对玻璃预型体1的外径进行精确的调整以使其在纵向上均一。然而，在通过诸如汽相轴向沉积(VAD)工艺或外部汽相沉积(OVD)工艺等烧结工艺的光纤玻璃预型体的制造方法中，由于在多孔玻璃预型体的纵向上在由烧结引起的收缩力与由其自身质量产生的重力之间缺乏平衡，多孔玻璃预型体的外径变动经常发生。

为了避免这种问题，日本特开2005-8452号公报(对应的国际公开号为WO2004/110941)公开了一种透明地玻璃化多孔玻璃预型体的方法，该方法包括监控多孔玻璃预型体的膨胀量和收缩量以控制多孔玻璃预型体烧结期间的烧结条件。

然而，在这种方法中，需要作为多孔玻璃预型体的芯的芯棒，其中基于对多孔玻璃预型体的膨胀和收缩的预先考虑，在纵向上预调节芯棒的外径。另外，当在芯棒的外周上沉积碳黑(soot)时，需要响应沿整个纵向的芯棒的直径调整沉积在芯棒上的碳黑的量。结果，在通过这种方法制造玻璃预型体时，需要许多工序。

此外，如果以较小直径拉丝玻璃预型体并且在纵向上玻璃预型体的外径存在波动，尤其是在接近玻璃预型体的拉丝的开始与结束时，制成的玻璃预型体的外径可能具有大的波动。玻璃预型体的外径显著地波动的部分不能用于拉丝光纤，从而不可避免地将该部分切除并移走。

为了减少玻璃预型体浪费并且能够使用甚至在纵向上具有相对较大波动的玻璃预型体，提出了一种能够有效地密封加热炉与玻璃预型体之间的间隙的方法。

例如，日本特开2006-342030号公报(对应于US2006/290578A1)公开了一种密封方法，其包括将由内环和外环结合而成的密封环推到玻璃预型体的表面上，该内环和外环分别由多个相互连接的密封环段构成，并且弹簧在外环的外围布置。

然而，在这种方法中，为了响应于玻璃预型体的外径沿纵向的波动而相等地移动每个密封环段，需要对密封环段进行精加工。

此外，在结合内环和外环时，单个密封环的高度太小以至于不能提供足够的密封效果。为了改善密封效果，需要叠起多个密封环。