[发明专利]用于制造光纤预制体的燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过在火焰中水解玻璃原料气体来产生玻 璃微珠(particle)并且将玻璃微珠沉积在旋转生长棒(start rod) 上来制造光纤预制体时使用的燃烧器。

背景技术

迄今为止，提出了用于制造光纤预制体的各种方法。在这 些方法之中，由于外汽相沉积(Outside Vapor Phase Deposition， OVD)法可以相对容易地制造具有期望折射率分布的光纤预制 体并且能够批量生产大直径的光纤预制体，因此，广泛使用该 外汽相沉积法，在该外汽相沉积法中，在使燃烧器和旋转生长 棒相对往复移动的同时将在燃烧器火焰中产生的玻璃微珠附着 并沉积在旋转生长棒上，从而合成多孔质预制体，并且在电炉 中使该多孔质预制体脱水和烧结。

图1示意性示出了用于制造光纤预制体的设备的一个例 子。在图1中，通过在芯棒1的两端焊接空棒(dummy rod)2 来构成生长棒，玻璃微珠将沉积在该生长棒上。由夹具和旋转 机构4保持生长棒的两端。各夹具和旋转机构4均被安装在支撑 构件7上并且使生长棒绕其轴线旋转。在由燃烧器移动机构6使 燃烧器3沿绕轴线旋转的生长棒的长度方向往复移动的同时， 燃烧器3向生长棒上喷出如SiCl₄等光纤原料的蒸汽和可燃气体 (氢气和氧气)。结果，在氧氢焰中水解产生的玻璃微珠被沉积 在生长棒上，从而形成多孔质光纤预制体。这里，附图标记5 表示用于蒸汽和可燃气体的排出罩(exhaust hood)。

为了合成玻璃微珠并且在生长棒上沉积玻璃微珠，传统上 使用具有同轴线多管路结构的燃烧器。然而，在具有这种结构 的燃烧器中，因为玻璃原料气体、可燃气体和燃烧辅助气体不 能充分地彼此混和，因此，不能获得充分高的玻璃微珠合成效 率。结果，不能提高产量，难以高速合成多孔质光纤预制体。

为了解决上述问题，日本专利No.1773359(与欧洲专利No. 0237183和美国专利No.4810189对应)提出了一种多喷嘴型燃烧 器，在该燃烧器中，在可燃气体口中包围中央原料气体口地配 置小直径燃烧辅助气体喷嘴(以下简称为小直径喷嘴)。

对于这种类型的燃烧器，已经提出了用于进一步提高沉积 效率的一些方法。例如，日本专利申请No.2003-206154号公报、 No.2004-331440号公报和No.2006-182624号公报(与美国专利 申请No.2006137404号公报对应)以及日本专利No.3744350公开 了小直径喷嘴的配置；日本专利申请No.05-323130号公报、日 本专利No.3543537和日本专利申请No.2003-226544号公报公开 了用于使小直径喷嘴的会聚长度(focal length)最优化的结构， 该会聚长度是燃烧器的前端与小直径喷嘴的中心轴线和燃烧器 的中心轴线相交的点之间的距离，该点是来自小直径喷嘴的气 体实质上的会聚点；日本专利No.3591330、日本专利申请 No.2003-165737号公报和No.2003-212555号公报以及日本专利 No.3653902公开了用于使气流量和气体线速度最优化的结构。

传统上，存在以下问题：由于气流的干扰而漂浮的玻璃微 珠在附着进行时易于附着到位于玻璃原料气体口的外侧的喷出 口的前端从而封闭燃烧器前端。特别地，在设置有小直径喷嘴 的燃烧器中，多个小直径喷嘴被配置在中央玻璃原料气体口附 近的部分中，从而，该燃烧器被构造成使得玻璃微珠易于附着 到小直径喷嘴的前端。

为了解决上述问题，中央玻璃原料气体口的前端和小直径 喷嘴的前端被设定成在径向上彼此分开，从而避免玻璃微珠的 附着。然而，必须使覆盖小直径喷嘴的可燃气体口的直径大， 这导致流路面积的增大从而产生了可燃气体的必要流量增加的 新问题。另外，燃烧器尺寸的增大使燃烧器在沉积设备中的设 置变困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在不增大燃烧器直径的情况 下抑制玻璃微珠附着并沉积到燃烧器前端的用于制造光纤预制 体的燃烧器。