在制造光纤中使用的加热纵长的氧化硅筒的方法、加热装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于加热纵长的氧化硅筒以形成光纤用芯棒的装置、系统和方法。该方法包括设置加热装置，其中加热装置具有纵长的腔、限定腔并在相反的端部处连接到装置的框架的纵长的内衬、加热元件空间中的围绕将加热元件空间与腔分开的内衬的加热元件以及用于实现气体的流至少通过加热元件空间的气体冲洗装置。该方法包括：以使筒延伸通过腔的方式设置筒；局部加热筒超过软化温度；以及在加热期间实现气体的流，其中气体至少包括氩气和氮气。

Methods, heating devices and systems for heating lengthwise silica cylinders for use in the manufacture of optical fibers

【技术实现步骤摘要】
在制造光纤中使用的加热纵长的氧化硅筒的方法、加热装置和系统
本专利技术涉及在制造光纤中使用的加热纵长的(elongate)氧化硅筒的方法、装置和系统。该方法优选地用于使纵长中空的氧化硅筒(诸如管)收缩(collapse)以形成光纤用芯棒，其中该氧化硅筒在其内表面的至少一部分上包括氧化硅的沉积层。本教导涉及借助于化学气相沉积(CVD)制造光纤的领域，在化学气相沉积中，氧化硅的层沉积于基板；其示例为改良化学气相沉积(MCVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD或PCVD)以及外气相沉积(OVD)。诸如借助于PCVD的具有氧化硅的沉积层的管可以被转移到借助于加热氧化硅管来形成芯棒的加热装置。这种装置还被称为收缩机床或玻璃加工机床。收缩的功能在于由管形成芯棒。具有氧化硅的沉积层的管仍然具有中心通孔，但是芯棒不具有中心通孔。这是将管局部加热超过其熔化温度的结果。当氧化硅开始熔化时，管由于表面张力而采用较小的直径。执行该局部加热过程直到管中的中心孔被完全封闭；然后完成芯棒的形成。在加热期间，装置和管以往复的方式沿着彼此移动，使得装置局部地加热管，但是随着时间推移而沿着管的全部长度加热管。
技术介绍
US2002/0097774A1涉及一种用于制造预成型件的装置，其中承载管被收缩为预成型件。该装置包括形成筒状外壳的加热元件、在外壳内的承载管以及用于将非氧化气体供给到承载管与外壳之间的空间的部件，，加热元件可以在轴向上相对于承载管移动。在装置的使用中，利用非氧化气体冲洗外壳与承载管之间的空间。US2003/0209039A1涉及一种用于生产光纤用预成型件的方法。一个或多个石英层沉积在石英玻璃支撑管的内表面上。炉子相对于支撑管轴向移动。在石英层已经被沉积之后，支撑管在被加热的同时收缩成棒状预成型件，其中支撑管转动。在支撑管收缩期间，利用惰性气体清洗转动的支撑管与炉子之间的空间。US2002/0088253A1涉及一种将大尺寸的光学预成型件抽拉成光纤或抽拉成较小直径的预成型件的方法，该方法包括通过连接到所述炉子的顶部烟囱将所述光学预成型件引入牵引式炉(drawingfurnace)；机械密封所述顶部烟囱的上部；将所述预成型件的进入炉子的底部加热到其软化温度；将调节气体的流引入到所述顶部烟囱。US2011/0100064A1涉及一种用于制造光纤芯棒的方法，其包括：设置筒状的氧化硅玻璃预成型件，该预成型件具有沿着其长度延伸的中心孔；封闭预成型件的中心孔的一端；在引导烧结气体通过预成型件的中心孔的同时烧结氧化硅玻璃预成型件；并且在预成型件的中心孔被抽真空的同时延长烧结的氧化硅玻璃预成型件，以产生适于在制造光纤中使用的致密芯棒。US2005/0000253A1涉及一种用于制造低水峰单模纤维(lowwaterpeaksinglemodefiber)的降低光纤预成型件的羟基含量的方法，其中借助于调节工艺参数以及控制原材料和环境因素的等离子体化学气相沉积来生产光纤预成型件。EP-A1-2727888涉及一种用于玻璃基材的炉子。玻璃预成型件加热炉配备有：承载件，玻璃预成型件被供给到该承载件；狭缝加热器，其中在筒状构件中切割狭缝，该筒状构件交替地从筒状构件的上端和下端包围承载件；绝缘体，其包围狭缝加热器的外部；以及炉体，其包围整体。在这种加热装置或加热炉中，如氩气或氦气的非活性气体被用于冲洗炉子，以便保护如承载件或内衬的炉元件避免燃烧或腐蚀。为了限制能量损失，优选的是，加热元件(通常为电阻型)被置于靠近内衬。加热筒状-石英-玻璃管所需的高温和加热元件所需的电流可能引起冲洗气体的电离以及加热元件与内衬之间的拱起(arching)。这引起了能量泄漏(该能量泄漏可能是显著的)，并且引起了加热元件和内衬的腐蚀，该腐蚀改变了加热装置的能量平衡并引起过程的漂移(drifting)。此外，在发生这种电离和/或拱起的位置处，可能发生装置的元件损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供上述问题的解决方案。本专利技术的目的在于提供用于在制造光纤中使用的用于加热纵长的氧化硅筒的改善的加热方法和装置。本专利技术的目的在于提供一种在制造光纤中使用的用于加热纵长的氧化硅筒的加热方法和装置，该方法和装置随着时间推移稳定且可靠，和/或该方法和装置具有增加的效率。在一个方面中，本专利技术涉及在制造光纤中使用的用于加热纵长的氧化硅筒的方法，该方法优选地用于使纵长中空的氧化硅筒(诸如管)收缩以形成光纤用芯棒，该纵长中空的氧化硅筒在其内表面的至少一部分上包括氧化硅的沉积层；该用于加热的方法包括：-设置加热装置，所述加热装置包括：*纵长的腔，其在所述装置的轴向上延伸，所述腔被配置为在使用中允许所述筒延伸通过所述腔，*纵长筒状的内衬，其具有筒状壁，所述内衬由碳制成，所述内衬在所述轴向上延伸并且利用所述筒状壁限定所述腔，*加热元件，其用于在使用中加热所述纵长的氧化硅筒，所述加热元件设置于环状加热元件空间，所述加热元件围绕所述内衬的至少一部分，所述内衬的所述筒状壁将所述加热元件空间与所述腔分开，所述加热元件空间在外侧由所述装置的框架部的另一围绕壁部限定，*气体冲洗装置，其用于实现至少通过所述加热元件空间的气体的流，-以使所述纵长的氧化硅筒延伸通过所述加热装置的所述腔的方式设置所述纵长的氧化硅筒，-借助于使用所述加热装置的所述加热元件产生热来局部加热所述纵长的氧化硅筒超过软化温度，-在所述加热步骤期间借助于所述气体冲洗装置实现至少通过所述加热元件空间的所述气体的流，其中所述气体的流至少包括氩气和氮气。在另一方面中，本专利技术分别涉及用于加热这种纵长的氧化硅筒的加热装置和系统，该加热装置和系统优选地用于根据本专利技术的上述方法。根据本专利技术的方法的效果是，本专利技术人已经发现，通过在加热步骤期间借助于气体冲洗装置提供至少通过加热元件空间的气体的流(其中气体的流至少包括氩气和氮气)，特别是当向氩气冲洗气体加入如下限定的相对少量的氮气时，消除或至少显着地减少了包括加热元件与内衬之间的拱起和漏电流的上述问题。在一个实施方式中，氧化硅是玻璃化氧化硅。在另一实施方式中，氧化硅是非玻璃化的。在另一实施方式中，纵长的氧化硅筒包括玻璃化氧化硅层和非玻璃化氧化硅层两者。氮气的量优选地小于5％，以防止商业级氮气中的污染物沉积在加热装置部件上。为了局部加热氧化硅筒的目的，筒和加热装置可以在筒的轴向上以往复的方式相对于彼此移动。为此目的，在一个实施方式中，加热装置可以具有移动装置，该移动装置具有用于保持筒的两个相反的端部的两个保持元件。移动装置还可以被构造为使加热装置在轴向上以往复的方式移动，使得加热装置在执行该方法期间沿着筒运动。这样，筒仅被局部加热，其中筒的加热区域由于往复运动而沿着筒的长度移动。在加热步骤中，借助于使用加热装置的加热元件产生热而使纵长的氧化硅筒被局部加热超过软化温度，这意味着，被局部地加热到至少软化温度的温度或加热到大于软化温度的温度。...

【技术保护点】
1.一种在制造光纤中使用的加热纵长的氧化硅筒的方法，优选地，所述方法用于使纵长中空的氧化硅筒收缩以形成光纤用芯棒；/n用于加热的所述方法包括：/n-设置加热装置，所述加热装置包括：/n*纵长的腔，其在所述装置的轴向上延伸，所述腔被配置为在使用中允许所述筒延伸通过所述腔；/n*纵长筒状的内衬，其具有筒状壁，所述内衬由碳制成，所述内衬在所述轴向上延伸并且利用所述筒状壁限定所述腔；/n*加热元件，其用于在使用中加热所述纵长的氧化硅筒，所述加热元件设置于环状加热元件空间，所述加热元件围绕所述内衬的至少一部分，所述内衬的所述筒状壁将所述加热元件空间与所述腔分开，所述加热元件空间在外侧由所述装置的框架部的另一围绕壁部限定；以及/n*气体冲洗装置，其用于实现至少通过所述加热元件空间的气体的流；/n-以使所述纵长的氧化硅筒延伸通过所述加热装置的所述腔的方式设置所述纵长的氧化硅筒；/n-借助于使用所述加热装置的所述加热元件产生热来局部加热所述纵长的氧化硅筒超过软化温度；以及/n-在所述加热步骤期间借助于所述气体冲洗装置实现至少通过所述加热元件空间的所述气体的流，其中所述气体的流至少包括氩气和氮气。/n

【技术特征摘要】
20180903 NL 20215431.一种在制造光纤中使用的加热纵长的氧化硅筒的方法，优选地，所述方法用于使纵长中空的氧化硅筒收缩以形成光纤用芯棒；
用于加热的所述方法包括：
-设置加热装置，所述加热装置包括：
*纵长的腔，其在所述装置的轴向上延伸，所述腔被配置为在使用中允许所述筒延伸通过所述腔；
*纵长筒状的内衬，其具有筒状壁，所述内衬由碳制成，所述内衬在所述轴向上延伸并且利用所述筒状壁限定所述腔；
*加热元件，其用于在使用中加热所述纵长的氧化硅筒，所述加热元件设置于环状加热元件空间，所述加热元件围绕所述内衬的至少一部分，所述内衬的所述筒状壁将所述加热元件空间与所述腔分开，所述加热元件空间在外侧由所述装置的框架部的另一围绕壁部限定；以及
*气体冲洗装置，其用于实现至少通过所述加热元件空间的气体的流；
-以使所述纵长的氧化硅筒延伸通过所述加热装置的所述腔的方式设置所述纵长的氧化硅筒；
-借助于使用所述加热装置的所述加热元件产生热来局部加热所述纵长的氧化硅筒超过软化温度；以及
-在所述加热步骤期间借助于所述气体冲洗装置实现至少通过所述加热元件空间的所述气体的流，其中所述气体的流至少包括氩气和氮气。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述气体的流中，所述氮气以体积量的范围为0.2％至20％存在，优选地，所述氮气以体积量的范围为0.25％至10％存在，更优选地，所述氮气以体积量的范围为0.25％至5％存在。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述加热步骤期间，所述筒被至少局部地加热到大于1800℃的温度。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述内衬在所述筒状壁中包括多个通孔，在实现所述气体的流的步骤期间，所述气体经由所述多个通孔从所述加热元件空间流向所述腔。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括装置预加热步骤，在所述装置预加热步骤期间，所述加热元件被加热到适于进行所述加热步骤的温度，其中，在所述装置预加热步骤期间，借助于所述气体冲洗装置实现所述气体的流，所述气体的流至少包括氩气和氮气，在所述气体的流中，所述氩气的体积流量以范围为50至400的倍数大于所述氮气的体积流量，优选地，所述氩气的体积流量以范围为75至250的倍数大于所述氮气的体积流量。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述加热元件为电阻型，通过向所述加热元件供电进行加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·米莉瑟维克，G·克拉比希斯，M·J·N·范·斯特劳伦，
申请(专利权)人：德拉克通信科技公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL