[发明专利]玻璃预型体拉伸装置

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃预型体拉伸装置，用于通过在加热炉内加热诸如光纤预型体锭等玻璃预型体，然后拉伸加热的预型体至所希望的外径，从而生产具有均匀外径的玻璃棒。

背景技术

在通过加热和拉伸由光纤预型体锭等所代表的玻璃预型体而生产具有所希望外径的玻璃棒的装置中，根据日本专利申请公布号11-147731、11-060259、06-256034和11-209137的记载，一些装置在装置上部包括被称为顶部室的玻璃预型体收容部。

图2是包括顶部室的玻璃预型体拉伸装置的示意图。

玻璃预型体101由设置在加热炉102内部的加热器103加热。在玻璃预型体101经进给机构104给进加热炉的同时，玻璃预型体101被提取机构105提取，提取机构105以高于给进速度的速度向下移动。因此，所获得的玻璃棒110的直径小于玻璃预型体101的直径。

由于加热温度相当高，约为2300K左右，所以设置在加热炉102内部的加热器103和加热器103周围的绝热材料(图中省略)通常由碳系材料形成。然而，当碳系材料(例如各向同性石墨、碳成型的绝热材料和CC复合物)暴露在770K以上高温下的含氧气氛中，会因氧化而消耗。因此，加热炉102的内部要保持在诸如氮气或氩气等不活泼气体的气氛。

玻璃预型体101包括位于其上端部的锥形部107和直径也有变化的直体部106。基于这个原因，需要一种特殊密封装置以阻止气体从加热炉102的上部泄漏。存在如下方法，即，作为一种密封手段，在加热炉102的上部设置顶部室108，顶部室108也兼用作玻璃预型体101的收容部。

在该方法中，用于支撑玻璃预型体101的轴109具有均匀外径。这有助于缩小轴109与设置在顶部室108的上部中央的轴插入孔之间的空隙。通过适当地保持供给到加热炉102内的不活泼气体的量，可以阻止外部空气通过轴插入孔的空隙流入，从而保持加热炉内的氧气浓度足够低。

包括顶部室108的玻璃预型体拉伸装置不可避免地需要轴109的长度比顶部室108的长度要长，并且需要进给机构104具有长冲程，以放入或取出玻璃预型体101。因此，这使得装置的高度非常高，导致装置成本增加等问题。为克服这些问题，提出了具有不同结构并由不同材料制成的顶部室。

在日本专利申请公布号11-147731中，顶部室108在其前面的中部左、右打开。玻璃预型体101通过顶部室108的前面放入或取出。因此，用于将玻璃预型体放入加热炉102的进给机构104的冲程缩短。这里，作为顶部室108的材料，提出的有属于不透明材料的不锈钢。

在日本专利申请公布号11-060259中，顶部室108由若干可滑动的圆筒构成，因此它可以伸缩。这样，缩短了轴109的长度和进给机构104的冲程，并且装置高度也降低了。这里，作为顶部室108的材料，提出的有属于不透明材料的不锈钢。

在日本专利申请公布号06-256034中，顶部室108具有可伸缩的折叠式结构。作为顶部室108的材料，使用属于不透明材料的通过用硅树脂涂覆涂铝碳纤维的外部所获得的材料。

在日本专利申请公布号11-209137所公开的顶部室108中，水冷式伸缩的炉芯管被设置在折叠式双管的内部。每个折叠管的材料是耐热的绝热片材，该水冷式伸缩的炉芯管由金属制成，上述两种材料均由不透明材料制成。

玻璃预型体被加热器加热到约2100～2500K。在加热步骤中产生的辐射光通过玻璃预型体全反射，从而向上传播，并从玻璃预型体上部的锥形部横向辐射。玻璃预型体更大的外径或加热器更高的加热温度会增加辐射的光的强度。此外，横向光辐射很难从玻璃预型体的直体部发生，这是因为通过加热所产生的光被全反射并向上传播。

近年来，为了提高生产性，增大了玻璃预型体的尺寸和拉伸速度。为了提高拉伸速度，加热器的设定温度倾向于较高。此外，从锥形部辐射的光被辐射到顶部室的内表面上，并且由于日本专利申请公布号11-147731、11-060259、06-256034和11-209137中记载的顶部室由不透明材料制成，所以顶部室反射或吸收辐射光。反射的光被再次朝向玻璃预型体辐射，从而提高了锥形部的温度。同时，吸收的光提高了顶部室的温度。因此，在这种情况下，锥形部的温度也可被提高。

非常少量的光从玻璃预型体的直体部横向辐射。因此，直体部的温度上升速率很慢。由于这种机制，玻璃预型体上部的锥形部的温度可被增加到高于直体部的温度。