專(zhuān)利名稱(chēng)：多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將多孔質(zhì)預(yù)成形坯進(jìn)行脫水·燒結(jié)且玻化，以制造光纖母材用的多孔質(zhì)預(yù)成形坯玻化裝置背景技術(shù)為了將用VAD法(Vapor-phase Axial Deposition)或OVD法(Outsaid VaporDeposition)等制造的多孔質(zhì)預(yù)成形坯進(jìn)行脫水、燒結(jié)并?；缘玫焦饫w母材，一般是在氦氣中混合氯氣、氧氣、一氧化碳等，在這樣的規(guī)定環(huán)境氣體(以下稱(chēng)“處理氣體”)中將多孔質(zhì)預(yù)成形坯進(jìn)行加熱處理。
用于這種多孔質(zhì)預(yù)成形坯加熱處理的多孔質(zhì)預(yù)成形坯玻化裝置如圖1所示，由收納多孔質(zhì)預(yù)成形坯1的爐心管2和包圍該爐心管2外周的加熱爐5構(gòu)成，從爐心管2的下部，用導(dǎo)入管3導(dǎo)入已用氣體供給量控制裝置(Ma)17控制成一定供給量的處理氣體，廢氣則經(jīng)過(guò)排氣管4所連接的廢氣吸引泵21和廢氣處理裝置32而向大氣中散發(fā)。排氣管4上設(shè)有壓力計(jì)(Pa)11和壓力控制閥(Ba)15。
廢氣處理裝置32用于除去向爐心管供給的處理氣體中的氯等有害氣體。
多孔質(zhì)預(yù)成形坯的脫水、燒結(jié)處理需要1400℃左右的高溫，故加熱爐5的發(fā)熱體6通常使用碳。碳一旦在空氣中用高溫加熱，就會(huì)氧化消耗，故為了延長(zhǎng)碳發(fā)熱體的壽命，必須在加熱爐爐體內(nèi)形成氬氣或氮?dú)獾榷栊原h(huán)境氣體。惰性氣體經(jīng)過(guò)氣體供給量控制裝置(Mb)18導(dǎo)入加熱爐爐體中。
另外，為了保持多孔質(zhì)預(yù)成形坯的純度，爐心管2的材料一般為石英制，但一旦加熱到1400℃左右的高溫，石英易發(fā)生軟化、變形，故在多孔質(zhì)預(yù)成形坯的脫水、燒結(jié)處理過(guò)程中，必須使?fàn)t心管2的內(nèi)外壓力平衡、防止?fàn)t心管2變形。
為此，要用壓力計(jì)(Pa)11檢測(cè)爐心管內(nèi)的壓力，用壓力計(jì)(Pb)12檢測(cè)加熱爐爐體內(nèi)壓力，并將其檢測(cè)信號(hào)導(dǎo)入差壓檢測(cè)器13，用該差壓信號(hào)使?fàn)t心管廢氣的壓力控制閥15和針對(duì)加熱爐爐體的氣體供給量控制裝置(Mb)18這兩個(gè)控制裝置工作，以平衡爐心管內(nèi)外的壓力。
然而，在進(jìn)行多孔質(zhì)預(yù)成形坯的脫水、燒結(jié)處理時(shí)，若只是使?fàn)t心管內(nèi)外的壓力平衡還不夠，還必須將爐心管內(nèi)處理氣體的壓力變動(dòng)控制在極小范圍。
這是因?yàn)?，在多孔質(zhì)預(yù)成形坯的脫水、燒結(jié)處理過(guò)程中，雖然要根據(jù)爐心管內(nèi)多孔質(zhì)預(yù)成形坯與長(zhǎng)度方向的加熱帶的位置關(guān)系及脫水、燒結(jié)的進(jìn)行狀態(tài)來(lái)變化加熱溫度和爐內(nèi)環(huán)境氣體的處理氣體的供給量，但此時(shí)如果爐心管內(nèi)的處理氣體壓力發(fā)生變化，則在用脫水、燒結(jié)處理得到的光纖母材上會(huì)殘留微小的未燒結(jié)部分。
從而，為了得到高質(zhì)量的光纖母材，必須將爐心管內(nèi)的處理氣體的壓力變動(dòng)控制在極小范圍。
另外，如果脫水、燒結(jié)處理自始至終都是在處理氣體中進(jìn)行，就會(huì)在光纖母材內(nèi)部殘留處理氣體，故為了防止這種情況，必須在脫水、燒結(jié)處理即將結(jié)束前，將爐心管內(nèi)的環(huán)境氣體從處理氣體轉(zhuǎn)換成氮?dú)?。然而，在有多個(gè)?；b置并列運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，還必須防止并列運(yùn)轉(zhuǎn)的其他?；b置的爐心管內(nèi)的處理氣體發(fā)生壓力變動(dòng)。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明的目的在于提供一種制造高質(zhì)量光纖母材所需的技術(shù)，不僅能使多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置爐心管內(nèi)外的壓力平衡，還能有效地控制爐心管內(nèi)的壓力變動(dòng)。
本發(fā)明第1方案的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置具有容納多孔質(zhì)預(yù)成形坯的爐心管；包圍該爐心管且對(duì)爐心管加熱的加熱爐；用于該爐心管的以氦氣為主要成分的氣體的供給裝置、供給量控制裝置、排出裝置、排出量控制裝置；用于該加熱爐的惰性氣體的供給裝置、供給量控制裝置、排出裝置、排出量控制裝置，其特點(diǎn)是，在連接該爐心管和廢氣吸引泵的排氣管中途連接供氣支管，從設(shè)在該供氣支管前端的供氣裝置供給氮?dú)饣蚩諝狻?br> 本發(fā)明第2方案是在第1方案的多孔質(zhì)預(yù)成形坯玻化裝置中，在從供氣裝置連接到排氣裝置的供氣支管上設(shè)有泄放管。
本發(fā)明第3方案是在第1及第2方案的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置中，設(shè)有如下機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)對(duì)爐心管內(nèi)壓力和加熱爐爐體內(nèi)壓力之間的差壓進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)以爐心管內(nèi)壓力為基準(zhǔn)的差壓信號(hào)，對(duì)向爐心管的以氦氣為主要成分的供氣量、來(lái)自爐心管的廢氣排出量、向加熱爐爐體內(nèi)的惰性氣體供給量、來(lái)自加熱爐爐體內(nèi)的廢氣排出量、向供氣支管供給的氮?dú)獾葰怏w的供給量、以及廢氣吸引泵的排氣量進(jìn)行綜合控制。
本發(fā)明第4方案是在第1～第3方案的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置中，將從氮?dú)獾裙庵Ч芄┙o的氮?dú)饣蚩諝獾墓┙o量控制在向爐心管供給的以氦氣為主要成分的處理氣體量的15～50％。
本發(fā)明第5方案多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置群，其特點(diǎn)是，將第1～第4方案的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置多臺(tái)并列配置，在每臺(tái)多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置上都設(shè)有廢氣吸引泵，并在該廢氣吸引泵的排出側(cè)設(shè)有共同的廢氣處理裝置。
通過(guò)采用上述本發(fā)明的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置，能夠穩(wěn)定地制造高質(zhì)量的光纖母材。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是傳統(tǒng)的多孔質(zhì)預(yù)成形坯玻化裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置的結(jié)構(gòu)圖。
圖3說(shuō)明廢氣吸引泵的排氣能力與廢氣成分之間的關(guān)系。
圖4是本發(fā)明又一實(shí)施形態(tài)的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置群的結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)以下結(jié)合


本發(fā)明。
圖2是表示本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2中所用的符號(hào)與圖1的傳統(tǒng)多孔質(zhì)預(yù)成形坯玻化裝置的對(duì)應(yīng)部分相同。
圖2所示的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置由容納多孔質(zhì)預(yù)成形坯1的爐心管2和包圍該爐心管2外周的加熱爐5構(gòu)成，從爐心管2的下部，用導(dǎo)入管3導(dǎo)入已用氣體供給量控制裝置(Ma)17控制成一定供給量的處理氣體，為了防止碳發(fā)熱體在加熱爐5內(nèi)氧化消耗，向加熱爐爐體6內(nèi)導(dǎo)入已用氣體供給量控制裝置(Mb)18控制成一定供給量的惰性氣體。以上結(jié)構(gòu)與圖1所示裝置相同。
本發(fā)明的第1特征在于將爐心管2內(nèi)部的氣體壓力變動(dòng)控制在極小范圍。
即，在從爐心管2的上部排出處理氣體用的排氣管4上，從爐心管一側(cè)起依次設(shè)有壓力計(jì)(Pa)11、壓力控制閥(Ba)15，在壓力控制閥(Ba)15之后，連接從加熱爐爐體內(nèi)排出的惰性氣體排出管23，還連接供氣支管20，然后連接廢氣吸引泵31、廢氣處理裝置32。
壓力計(jì)(Pa)11用于檢測(cè)爐心管2內(nèi)的壓力，壓力控制閥(Ba)15是控制爐心管內(nèi)壓力用的裝置。壓力計(jì)(Pa)11也可不連接排氣管4，而直接與爐心管2連接。
供氣支管20將氮?dú)饣蚩諝鈴膲喝牍娘L(fēng)機(jī)21經(jīng)過(guò)氣體供給量控制裝置(Me)19而向處理氣體的排氣管4中供給，并作為爐心管內(nèi)壓力控制的一個(gè)裝置，其效果將在后面說(shuō)明。
加熱爐爐體上連接壓力計(jì)(Pb)12，對(duì)加熱爐爐體內(nèi)壓力進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)在來(lái)自加熱爐爐體的惰性氣體排出管23的中途設(shè)有壓力控制閥(Bb)16，作為加熱爐爐體內(nèi)壓力控制裝置。
不過(guò)，在圖2中，來(lái)自加熱爐爐體的惰性氣體排出管23與來(lái)自爐心管的處理氣體排氣管4連接，并用共用的廢氣吸引泵排氣，當(dāng)然也可以利用另外的小型廢氣吸引泵排氣。
把從壓力計(jì)(Pa)11和壓力計(jì)(Pb)12檢測(cè)的壓力信號(hào)引入差壓檢測(cè)器13，并利用從此輸出的差壓信號(hào)對(duì)壓力控制閥(Ba)15和(Bb)16、氣體供給量控制裝置(Ma)17、(Mb)18及(Mc)19、以及廢氣泵31的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，由此將爐心管內(nèi)處理氣體的壓力變動(dòng)控制在極小范圍，同時(shí)使?fàn)t心管內(nèi)壓力與包圍爐心管的加熱爐爐體內(nèi)壓力平衡。
不過(guò)，在脫水、燒結(jié)處理工序的進(jìn)程中要使?fàn)t心管內(nèi)的處理氣體供給量發(fā)生變化，而該變化是按照另外的運(yùn)轉(zhuǎn)程序、通過(guò)氣體供給量控制裝置(Ma)17的控制來(lái)進(jìn)行。
這里說(shuō)明從供氣支管20供給處理氣體排氣管4的氮?dú)饣蚩諝獾男Ч?br> 爐心管環(huán)境氣體(處理氣體)是在氦氣中混合了氯氣、氧氣、一氧化碳后形成的混合氣體，由于其主要成分、即氦氣的分子量較小，故整個(gè)混合氣體的比重較小，因而，廢氣吸引泵31無(wú)法發(fā)揮預(yù)定的排氣能力。為此，在使?fàn)t心管內(nèi)的處理氣體供給量發(fā)生變化時(shí)，為了能用較高的敏感度抑制爐心管內(nèi)產(chǎn)生的壓力變動(dòng)，只靠壓力控制閥(Ba)16的作用是不夠的。
在這種場(chǎng)合，一旦從本發(fā)明的供氣支管20將氮?dú)饣蚩諝庀蜻B接爐心管的處理氣體排氣管4供給，分子量較大的氮?dú)夂涂諝饩团c分子量較小的處理氣體混合，使整個(gè)廢氣的分子量增大，使廢氣吸引泵31能夠發(fā)揮預(yù)定的排氣能力。因此，如果根據(jù)來(lái)自差壓檢測(cè)器13的信號(hào)對(duì)各壓力控制閥、氣體供給量控制閥、廢氣泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行綜合控制，就能用較高的敏感度將爐心管內(nèi)處理氣體的壓力變動(dòng)控制在極小范圍。
采用本結(jié)構(gòu)的多孔質(zhì)預(yù)成形坯玻化裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，爐心管內(nèi)處理氣體的壓力變動(dòng)幅度為15(Pa)左右，比圖1裝置的50(Pa)明顯減少(爐心管內(nèi)環(huán)境氣體的壓力略為100,000(Pa))。
供氣支管20的作用如上所述，而如果在供氣支管20上連接前端向大氣敞開(kāi)的泄放管22，則其效果更佳。
即，由于爐心管內(nèi)處理氣體的壓力設(shè)定為略高于大氣壓，故作為抑制爐心管內(nèi)處理壓力的壓力變動(dòng)的系統(tǒng)之一，使氣體供給量控制裝置(Mc)19工作，當(dāng)供給供氣支管20的氮?dú)獾葰怏w的供給量變化時(shí)，即使有過(guò)多的氣體供給時(shí)，也由于多余部分向大氣中放出，使?fàn)t心管內(nèi)處理氣體的壓力變動(dòng)幅度比不設(shè)泄放管22的場(chǎng)合更小。即，爐心管內(nèi)處理氣體的壓力變動(dòng)部分被泄放管22泄放了。
向大氣中排出的氣體為氮?dú)饣蚩諝猓鴽](méi)有有害氣體排出。
不過(guò)，在本實(shí)施形態(tài)中所用的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置的爐心管2的上部，如圖2所示，設(shè)有供惰性氣體流入的密封箱7，以防止混有氯氣等有害氣體的處理氣體從多孔質(zhì)預(yù)成形坯的支承軸8與爐心管上部之間的間隙泄漏到大氣中，圖3表示廢氣吸引泵31的排氣能力(爐心管內(nèi)處理氣體的排氣能力)與氣體成分(氮?dú)庠谔幚須怏w中所占的比率)之間的關(guān)系。排氣能力隨著氮?dú)獗嚷试黾佣仙?，但?dāng)該比率超過(guò)30％就呈下降趨勢(shì)。這是因?yàn)?，向爐心管內(nèi)供給的處理氣體量大致一定，故如從供氣支管20供給處理氣體排出管4的氮?dú)饬勘嚷矢?，整個(gè)排氣量就相應(yīng)增加，且廢氣吸引泵的負(fù)荷增大。
從圖3所示的結(jié)果可知，如果從供氣支管20向處理氣體排氣管4供給的氮?dú)獗嚷蕿?5～50％，則廢氣吸引泵31就能充分發(fā)揮排氣能力，可將爐心管內(nèi)處理氣體的壓力變動(dòng)控制在極小范圍。
廢氣吸引泵31適用定量泵，在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的脫水、燒結(jié)處理時(shí)，即，在供給爐心管內(nèi)的處理氣體供給量沒(méi)有太大變化時(shí)，廢氣吸引泵即使以標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，也能實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)，而當(dāng)脫水、燒結(jié)處理結(jié)束時(shí)，即，當(dāng)將環(huán)境氣體從處理氣體轉(zhuǎn)換成氮?dú)鈺r(shí)，由于氣體成分明顯改變，故也可按照另外的程序進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制。
圖4是另一實(shí)施形態(tài)的多孔質(zhì)預(yù)成形坯玻化裝置群的結(jié)構(gòu)圖。
圖2所示的實(shí)施形態(tài)涉及一套多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置，而為了提高生產(chǎn)效率，必須將本裝置并排，進(jìn)行并列運(yùn)轉(zhuǎn)。在這種場(chǎng)合，廢氣處理裝置是共同的，而廢氣吸引泵之前的裝置的結(jié)構(gòu)則只是將圖2的裝置并排設(shè)置。必要時(shí)，在廢氣處理裝置32之前附加共同的誘導(dǎo)泵。
如將多套多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置做成上述結(jié)構(gòu)，由于各套裝置是以獨(dú)立的控制系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的，故各套裝置都可將脫水、燒結(jié)處理過(guò)程中爐心管內(nèi)處理氣體的壓力變動(dòng)控制在極小范圍，不僅如此，在脫水、燒結(jié)處理結(jié)束時(shí)轉(zhuǎn)換氣體時(shí)，或處理結(jié)束后從爐心管2取出處理材料時(shí)，一套裝置的處理作業(yè)也不會(huì)影響其他裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
從而，全套裝置能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，因此可以很高的產(chǎn)品合格率制造出高質(zhì)量的光纖母材，而且可避免爐心管壓壞等造成的故障。
如上所述，采用本發(fā)明的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置或裝置群，不僅可以很高的產(chǎn)品合格率制造出高質(zhì)量的光纖母材，而且可防止?fàn)t心管壓壞等故障，便于裝置的維修管理。作為附加的效果，還能節(jié)約以氦氣為主體的高價(jià)處理氣體。即，采用圖1的裝置時(shí)，需要氦氣100SLM(Standard Liter per minute at 0℃,1atm)、氯氣2～4SLM，而使用本發(fā)明的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置時(shí)，氦氣可減少到20～30SLM，氯氣可減少到0.7～1.2SLM。
工業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置可用于制造光纖所需的多孔質(zhì)預(yù)成形坯的?；?。
權(quán)利要求
1．一種多孔質(zhì)預(yù)成形坯玻化裝置，具有容納多孔質(zhì)預(yù)成形坯的爐心管；包圍該爐心管且對(duì)爐心管加熱的加熱爐；用于該爐心管的以氦氣為主要成分的氣體的供給裝置、供給量控制裝置、排出裝置、排出量控制裝置；用于該加熱爐爐體內(nèi)的惰性氣體的供給裝置、供給量控制裝置、排出裝置、排出量控制裝置，其特征在于，在連接該爐心管和廢氣吸引泵的排氣管中途連接供氣支管，從設(shè)在該供氣支管前端的供氣裝置供給氮?dú)饣蚩諝狻?br> 2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置，其特征在于，在從供氣裝置連接到排氣管的供氣支管上設(shè)有泄放管。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置，其特征在于，設(shè)有如下機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)對(duì)爐心管內(nèi)壓力和加熱爐爐體內(nèi)壓力之間的壓力差進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)以爐心管內(nèi)壓力為基準(zhǔn)的差壓信號(hào)，對(duì)供給爐心管的以氦氣為主要成分的供氣量、來(lái)自爐心管的廢氣排出量、供給加熱爐爐體內(nèi)的惰性氣體供給量、來(lái)自加熱爐爐體內(nèi)的廢氣排出量、向供氣支管供給的氮?dú)獾葰怏w的供給量、以及廢氣吸引泵的排氣量進(jìn)行綜合控制。
4．根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置，其特征在于，將從供氣支管供給的氮?dú)饣蚩諝獾墓┙o量控制在向爐心管供給的以氦氣為主要成分的處理氣體量的15～50％。
5．一種多孔質(zhì)預(yù)成形坯玻化裝置群，其特征在于，將權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置多臺(tái)并列配置，在每臺(tái)多孔質(zhì)預(yù)成形坯玻化裝置上設(shè)有廢氣吸引泵，并在該廢氣吸引泵的排出側(cè)設(shè)有共同的廢氣處理裝置。
全文摘要
本發(fā)明的多孔質(zhì)預(yù)成形坯?；b置為了使容納多孔質(zhì)預(yù)成形坯的爐心管和包圍該爐心管的加熱爐爐體間的壓力平衡,同時(shí)將爐心管內(nèi)的壓力變動(dòng)控制在極小范圍,設(shè)有強(qiáng)制性地向來(lái)自爐心管的排氣管供給氮?dú)獾鹊难b置,且根據(jù)爐心管內(nèi)壓力與加熱爐爐體內(nèi)壓力之間的差壓信號(hào),對(duì)供給爐心管和加熱爐爐體內(nèi)的氣體供給量、排出量進(jìn)行控制,同時(shí)控制對(duì)爐心管的排氣管的氮?dú)夤┙o量。
文檔編號(hào)G02B6/00GK1320105SQ00801704
公開(kāi)日2001年10月31日 申請(qǐng)日期2000年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月26日
發(fā)明者香村幸夫 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社