光纖拉絲爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光纖拉絲爐，其使用具有與玻璃母材的加熱熔融的下端部對(duì)應(yīng)的縮徑部的爐芯管實(shí)現(xiàn)光纖拉絲，能夠提高玻璃母材的加熱效率，實(shí)現(xiàn)省電化。拉絲爐（10）在爐框體（16）內(nèi)具有：爐芯管（13）；加熱裝置（14），其對(duì)該爐芯管進(jìn)行加熱；以及第1隔熱材料（15a），其將該爐芯管的外側(cè)包圍，該拉絲爐用于將光纖用玻璃母材（11）插入在爐芯管內(nèi)并加熱熔融，拉制出光纖（12）。爐芯管（13）具有：縮徑部（13a），其內(nèi)徑從加熱裝置（14）的中央部開(kāi)始，朝向下端縮徑為錐狀；以及縮徑管部（13b），其處于加熱裝置（14）的下方，外徑也進(jìn)行了縮徑，在該縮徑管部和第1隔熱材料之間產(chǎn)生的爐框體內(nèi)的空間部分中還配置用于抑制散熱的第2隔熱材料（15b）。
【專利說(shuō)明】光纖拉絲爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將光纖用玻璃母材加熱熔融并拉制出光纖的光纖拉絲爐。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖拉絲爐構(gòu)成為，在爐框體內(nèi)配置有:爐芯管，向爐芯管內(nèi)部插入光纖用玻璃母材(以下，稱為玻璃母材)；加熱器等加熱裝置，其對(duì)該爐芯管進(jìn)行加熱；以及隔熱材料，其從外側(cè)將該爐芯管和加熱裝置包圍，抑制熱量向外部釋放。在爐芯管中使用由各向同性石墨等構(gòu)成的熱傳導(dǎo)率較大的碳(carbon)，為了提高隔熱效果，隔熱材料使用多孔質(zhì)的碳。爐框體由耐腐蝕性的金屬形成，形成為水冷構(gòu)造。
[0003]為了防止該爐芯管氧化，而向爐芯管內(nèi)送入氬氣(Ar)、氦氣(He)等稀有氣體或氮?dú)?N2)(以下，稱為惰性氣體等)。另外，為了防止隔熱材料和爐芯管等氧化，也向爐框體內(nèi)送入惰性氣體等。
[0004]如果在處于加 熱熔融狀態(tài)的玻璃母材的下端部附近，爐芯管內(nèi)氣體的氣流絮亂，則可能對(duì)光纖的外徑變動(dòng)等造成影響。在JPS62-162647A (專利文獻(xiàn)1)、JP H8-91862A (專利文獻(xiàn)2)中公開(kāi)了下述內(nèi)容:為了使?fàn)t芯管內(nèi)的氣體沿玻璃母材及光纖而層狀地流動(dòng)，與處于熔融狀態(tài)的玻璃母材的下端部的形狀相對(duì)應(yīng)，將爐芯管的內(nèi)徑縮徑為錐(taper)狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠提高玻璃母材的加熱效率，實(shí)現(xiàn)省電化的光纖拉絲爐。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)目的，提供一種光纖拉絲爐，其在爐框體內(nèi)具有:爐芯管；加熱裝置，其對(duì)該爐芯管進(jìn)行加熱；以及第I隔熱材料，其將該爐芯管的外側(cè)包圍，該光纖拉絲爐用于將光纖用玻璃母材插入在爐芯管內(nèi)并加熱熔融，拉制出光纖，該光纖拉絲爐的特征在于，爐芯管具有:縮徑部，其內(nèi)徑從加熱裝置的中央部開(kāi)始，朝向下端縮徑為錐狀；以及縮徑管部，其處于加熱裝置的下方，外徑也進(jìn)行了縮徑，在縮徑管部和第I隔熱材料之間產(chǎn)生的爐框體內(nèi)的空間部分中還配置有用于抑制散熱的第2隔熱材料。
[0007]第2隔熱材料的內(nèi)徑優(yōu)選與爐芯管的沒(méi)有縮徑的部位的外徑相比較小，且具有不會(huì)由于加熱時(shí)的熱膨脹而與縮徑管部接觸的大小。
[0008]發(fā)明的效果
[0009]根據(jù)本發(fā)明所涉及的光纖拉絲爐，能夠高效地抑制由加熱裝置加熱后的爐芯管的熱量向爐框體散熱，能夠提高光纖拉絲爐的加熱效率，實(shí)現(xiàn)省電化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是表示本發(fā)明所涉及的光纖拉絲爐的實(shí)施方式的概念圖。
[0011]圖2是表示現(xiàn)有技術(shù)的光纖拉絲爐的概念圖。
[0012]圖3是表示現(xiàn)有技術(shù)的光纖拉絲爐的概念圖。【具體實(shí)施方式】
[0013]圖2是表示專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)的拉絲爐20的概念圖。拉絲爐20具有爐芯管23、以及對(duì)該爐芯管進(jìn)行加熱的加熱器4，通過(guò)將光纖用玻璃母材I向爐芯管23內(nèi)插入并加熱熔融，從而拉制出光纖2。光纖2從位于加熱器4的中央部且處于熔融狀態(tài)的玻璃母材的下端部Ia垂下并向下方引出。爐芯管23具有:縮徑部23a，其內(nèi)徑以沿玻璃母材的下端部Ia的形狀的方式縮徑為錐狀；以及縮徑管部23b，其由縮徑后的均勻內(nèi)徑和外徑未縮徑的均勻外徑構(gòu)成。
[0014]根據(jù)拉絲爐20，能夠使?fàn)t芯管23內(nèi)的惰性氣流形成為層流，能夠抑制光纖外徑的變動(dòng)。根據(jù)拉絲爐20，可以認(rèn)為能夠通過(guò)爐芯管下方的縮徑部23a將輻射熱隔斷，均勻且高效地對(duì)玻璃母材I進(jìn)行加熱，但由于縮徑管部23b形成為管的壁厚較厚，熱阻較小的形狀，因此，存在由于熱傳導(dǎo)而使熱量容易向爐芯管外部釋放，加熱效率降低的問(wèn)題。
[0015]圖3是表示專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的拉絲爐30的概念圖。拉絲爐30與拉絲爐20同樣地，在爐框體6內(nèi)具有爐芯管33、對(duì)該爐芯管進(jìn)行加熱的加熱器4、以及將該加熱器包圍的隔熱材料5，將光纖用玻璃母材I向爐芯管33內(nèi)插入并加熱熔融，拉制出光纖2。但是，爐芯管33的不同點(diǎn)在于，具有:縮徑部33a，其內(nèi)徑以沿玻璃母材的下端部Ia的形狀的方式縮徑為錐狀；以及縮徑管部33b，其與縮徑后的內(nèi)徑相匹配，也使外徑進(jìn)行了縮徑。
[0016]拉絲爐30具有縮徑管部33a，該縮徑管部33a具有將拉絲爐20的縮徑管部23b的管的壁厚變薄的形狀，能夠抑制熱量由于熱傳導(dǎo)而向爐框體6釋放。然而，在縮徑管部33b與加熱器4及隔熱材料5下部之間產(chǎn)生空間，來(lái)自加熱器的熱量的一部分直接向爐框體6側(cè)輻射，與拉絲爐20同樣地存在加熱效率降低的問(wèn)題。
[0017]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式即光纖拉絲爐10的概念圖。下面，以通過(guò)加熱器對(duì)爐芯管進(jìn)行加熱的電阻爐為例進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明也可適用于向線圈施加高頻電源，對(duì)爐芯管進(jìn)行感應(yīng)加熱的感應(yīng)爐。
[0018]光纖的拉絲是通過(guò)下述方式進(jìn)行拉絲的，即，對(duì)懸掛支撐的玻璃母材11的下部進(jìn)行加熱，使光纖(玻璃光纖)12從熔融的下端部Ila熔融垂下，并形成為規(guī)定的外徑。用于進(jìn)行拉絲的光纖拉絲爐10構(gòu)成為，以將用于插入供給玻璃母材I的爐芯管13包圍的方式配置加熱裝置(以下，稱為加熱器)14，以不使加熱器14的熱量向外部散失的方式利用第I隔熱材料15a將加熱器14包圍，并由爐框體16包圍它們的外側(cè)整體。
[0019]玻璃母材11通過(guò)母材懸掛機(jī)構(gòu)(省略圖示)懸掛支撐，隨著光纖拉絲的進(jìn)行，受到控制而向下方依次移動(dòng)。爐框體16由不銹鋼等耐腐蝕性優(yōu)異的金屬形成，在中心部配置由高純度的碳形成的圓筒狀的爐芯管13。為了防止?fàn)t芯管13氧化、劣化，而向爐芯管13內(nèi)導(dǎo)入Ar,He氣體等稀有氣體或N2氣體(以下,稱為惰性氣體等)。該惰性氣體等通過(guò)玻璃母材和爐芯管13的間隙，其大部分經(jīng)由設(shè)置在爐芯管13下方的延長(zhǎng)管17而向外部釋放。
[0020]另外，為了防止碳制的加熱器14和第I隔熱材料15a的氧化、劣化，與上述相同地，也向爐框體16內(nèi)流入Ar、He、N2氣體等惰性氣體等。流入爐框體16的氣體，與流入爐芯管13內(nèi)的氣體獨(dú)立進(jìn)行控制，但通常使用相同的氣體。
[0021]爐芯管13優(yōu)選以 經(jīng)由由石英等耐熱電絕緣材料構(gòu)成的爐芯管承載部件18而載置在爐框體16的下壁上的方式進(jìn)行支撐。通過(guò)配置作為絕緣體的爐芯管承載部件18，從而將爐芯管13和爐框體16電氣絕緣，在加熱器14和爐芯管13之間發(fā)生了發(fā)電時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致短路事故發(fā)生。但是，爐芯管承載部件18不限于石英，有時(shí)也使用碳，或者不經(jīng)由爐芯管承載部件18而是將爐芯管13直接載置在爐框體16上。
[0022]在本發(fā)明中，爐芯管13由玻璃母材收容部(上方部)13c、縮徑部13a和縮徑管部13b構(gòu)成?？s徑部13a與上方部13c鄰接設(shè)置，其內(nèi)徑以沿光纖母材11的下端部Ila的縮徑形狀的方式，隨著遠(yuǎn)離上方部13c，從加熱器14的中央部開(kāi)始朝向下端縮徑成錐(taper)狀。由此，使流向下方的惰性氣體等氣流穩(wěn)定化，并且，實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱器14向下方的散熱的抑制，提高了加熱效率。作為提高加熱效率的具體的方法，其構(gòu)成為，在位于縮徑部13a的下方(與上方部連接一側(cè)的相反側(cè))且與加熱器14的下端相比靠下方處，設(shè)置外徑比上方部的外徑小的縮徑管部13b，向由于外徑的縮徑而產(chǎn)生的空間部中填充第2隔熱材料15b而抑制散熱。
[0023]所謂縮徑部13a，是指相對(duì)于從加熱溫度上升得最高的加熱器14的中央部區(qū)域開(kāi)始至加熱器下端14a附近為止，使內(nèi)徑朝向下方以錐狀逐漸縮徑的范圍的部位?？s徑部13a是通過(guò)加熱器14直接進(jìn)行加熱，有助于玻璃母材的加熱熔融的區(qū)域，通過(guò)使得該部分的爐芯管外徑均一而沒(méi)有從爐芯管13的上方開(kāi)始縮徑，從而能夠維持爐芯管和加熱器之間的距離較短，能夠提高來(lái)自加熱器的加熱 效率。另外，爐芯管外徑均一時(shí)也易于進(jìn)行加工。
[0024]另外，所謂縮徑管部13b，是指與縮徑部13a連通，具有與上方部13c的內(nèi)徑相比縮徑后的均勻內(nèi)徑的管部，是從加熱器下端14a附近開(kāi)始朝向下方且處于爐框體內(nèi)的范圍?？s徑管部13b的外徑與該縮徑后的內(nèi)徑相匹配，縮徑至均勻的直徑。另外，在本實(shí)施方式中，縮徑管部13b與爐芯管的上方部13C及縮徑部13a分別形成，但也可以一體地形成。另外，對(duì)于縮徑管部13b的外徑，也可以使外徑縮徑為錐狀。
[0025]通過(guò)使縮徑管部13b的外徑與內(nèi)徑相匹配地進(jìn)行縮徑，從而使管部的厚度變薄，能夠使熱阻變大。其結(jié)果，與爐芯管20的縮徑管部相比，能夠減少由于熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的向爐框體的散熱。另一方面，通過(guò)將縮徑管部13b的外徑縮徑，從而在第I隔熱材料15a和縮徑管部13b之間產(chǎn)生空間(space)。該空間如圖3中說(shuō)明所示，由于加熱器14的熱量經(jīng)由爐芯管進(jìn)行輻射，因此熱量易于向爐框體16散失。因此，在本發(fā)明中，向該空間部分中填充第2隔熱材料15b，抑制了熱量的散失。
[0026]填充至上述空間部分的第2隔熱材料15b，可以是與填充至爐框體16內(nèi)的第I隔熱材料15a相同的材質(zhì)。但是，第2隔熱材料15b的內(nèi)徑D優(yōu)選形成為，與爐芯管13沒(méi)有縮徑的非縮徑部分的外徑A相比較小，且為不會(huì)由于加熱時(shí)的熱膨脹而與縮徑管部13b接觸的大小。另外，第2隔熱材料15b既可以是與第I隔熱材料15a—體的構(gòu)造，也可以是分離構(gòu)造，第I隔熱材料15a本身也可以是分割成多個(gè)部位的構(gòu)造。此外，爐芯管13通常使用各向同性石墨，體積密度高，其熱傳導(dǎo)率為200W/ (πι.Κ)數(shù)量級(jí)。另一方面，在爐框體內(nèi)使用的碳隔熱材料的體積密度小，其熱傳導(dǎo)率在N2氣體和Ar氣體氣氛中小于IW/ Cm -K),為爐芯管的1/200，極其小。
[0027]在本發(fā)明所涉及的拉絲爐中，作為供給至爐框體內(nèi)的氣體使用Ar氣體的情況的一個(gè)例子，能夠?qū)榱双@得加熱器的中心溫度2200°C所需的爐電力減少大約30%。另外，即使在供給至爐框體內(nèi)的氣體使用與N2氣體和Ar氣體相比熱傳導(dǎo)率為8倍左右的He氣體的情況下，作為一個(gè)例子，能夠?qū)榱双@得加熱器的中心溫度2200°C所需的爐電力減少大約10%
【權(quán)利要求】
1.一種光纖拉絲爐，其在爐框體內(nèi)具有:爐芯管；加熱裝置，其對(duì)該爐芯管進(jìn)行加熱；以及第I隔熱材料，其將該爐芯管的外側(cè)包圍，該光纖拉絲爐用于將光纖用玻璃母材插入在所述爐芯管內(nèi)并加熱熔融，拉制出光纖， 該光纖拉絲爐的特征在于， 所述爐芯管具有:縮徑部，其內(nèi)徑從所述加熱裝置的中央部開(kāi)始，朝向下端縮徑為錐狀；以及縮徑管部，其處于所述加熱裝置的下方，外徑也進(jìn)行了縮徑，在所述縮徑管部和所述第I隔熱材料之間產(chǎn)生的所述爐框體內(nèi)的空間部分中還配置有用于抑制散熱的第2隔熱材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖拉絲爐，其特征在于， 所述第2隔熱材料的內(nèi)徑與所述爐芯管的沒(méi)有縮徑的部位的外徑相比較小，且具有不會(huì)由于加熱時(shí)的熱膨脹而與所述縮徑管部接觸的大小。
【文檔編號(hào)】C03B37/029GK103979789SQ201410049032
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月12日
【發(fā)明者】岡崎巖, 山崎卓, 小西達(dá)也 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社