專利名稱：用于光纖粉塵預(yù)件玻璃化的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使生產(chǎn)光纖用的粉塵預(yù)件玻璃化的裝置。
光纖或玻璃纖維的光導(dǎo)被用來作為光通訊的傳輸通路。光纖由預(yù)件制作而成。作為一種生產(chǎn)預(yù)件而將該預(yù)件拉伸形成光纖的方法，即所謂的VAD(汽相軸向沉積)法和OVD(管外汽相沉積)法是眾所周知的。
這種VAD法或OVD法是基于火焰水解作用。這種VAD法或OVD法包括下面的步驟，即燒結(jié)玻璃微粒聚合體的粉塵預(yù)件以使之成為多孔的。美國專利No.5，032，079;5，114，338;5，236，482;及4，969，941公開了燒結(jié)上面提到的粉塵預(yù)件的裝置。
本發(fā)明的一個目的是提供一種使光纖粉塵預(yù)件玻璃化的裝置，該裝置能提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率。
本發(fā)明的裝置包括一個主真空腔，一個加熱器，一個隔焰管，一個輔真空腔，一個滑門閥和一個自動傳輸機。
就是說，本裝置包括一個主真空腔，用來設(shè)置預(yù)定壓強的第一個條件;一個隔焰管，裝在主真空腔里面，用來容納粉塵預(yù)件，隔焰管包括一個石墨管作基質(zhì)并且石墨管內(nèi)壁覆蓋一層SiC層;一個加熱系統(tǒng)，用來加熱粉塵預(yù)件，加熱系統(tǒng)在主真空腔里面，放置得使其環(huán)繞隔焰管;一個輔真空管，用來設(shè)置預(yù)定壓強的第二個條件，輔真空腔裝于主真空腔上;以及一個自動輸送機，用來支撐和旋轉(zhuǎn)粉塵預(yù)件，自動輸送機將粉塵預(yù)件從主真空腔輸送到輔真空腔，并且在隔焰管中的粉塵預(yù)件在負(fù)壓情況下經(jīng)過加熱而被玻璃化。
本裝置還包括一個聯(lián)結(jié)粉塵預(yù)件與自動輸送機的桿，這個桿被粉塵預(yù)件所包圍。
主真空腔用來加熱預(yù)件，它包括一個開口，預(yù)件可以通過這個開口放入。加熱系統(tǒng)如電爐，被合裝在主真空腔里面。隔焰管由在其內(nèi)壁覆蓋碳化硅層的石墨管組成，并且其開口向著主真空腔的開口端。石墨是由碳形成的晶體。亦即隔焰管是由含碳的材料組成的。
又，隔焰管位于主真空腔中，周圍環(huán)繞著加熱系統(tǒng)。要注意的是隔焰管完全位于主真空腔內(nèi)，腔內(nèi)壓強通過一個泵抽至低于10Pa。要注意這里“真空”一詞被定義為低于10Pa壓強的情況。
輔真空腔裝于主真空腔上，相對于主真空腔的開口?；T閥在主真空腔和輔真空腔之間?；T閥可以開和關(guān)主真空腔里邊與輔真空腔的通路。
主真空腔內(nèi)和輔真腔內(nèi)的氣壓是分別可控的。
由于使用了滑門閥，主真空腔和輔真空腔可以相互獨立地被抽氣。在主真空腔被抽氣之后，預(yù)件在大氣壓強下被裝入輔真空腔。
在輔真空腔被抽氣后，滑門閥被打開。此后，預(yù)件被轉(zhuǎn)移到主真空腔里面，在其中預(yù)件通過加熱器系統(tǒng)被加熱。當(dāng)預(yù)件通過此加熱而被玻璃化之后，滑門閥被打開，然后預(yù)件在滑門閥被關(guān)閉之前回到輔真空腔里。
當(dāng)輔真空腔的壓力回復(fù)到大氣壓之后，被玻璃化的預(yù)件便可以從輔真空腔中取出。因為預(yù)件在主真空腔中已被加熱至高于1，000℃，因而需要幾個小時使主真空腔自然冷卻至低于100℃。然而，根據(jù)本發(fā)明，預(yù)件可以在主真空腔冷卻之前便被取出。
由于輔真空腔被抽空，包括濕氣的污染物與在大氣壓的情況下相比更容易蒸發(fā)。污染物及被蒸發(fā)的污染物在滑門閥打開的情況下很容易進入主真空腔。組成隔焰管的石墨可以耐1，000℃以上的高溫，并且也可以作為活性碳。根據(jù)本發(fā)明，隔焰管的內(nèi)壁覆蓋有碳化硅層，相應(yīng)地，包括濕氣的污染物都不會被吸收進石墨中。就是說，主真空腔很容易被抽空。
又，由于裝有輔真空腔，預(yù)件可以在主真空腔冷卻之前取出，從而與常規(guī)裝置相比，可以大大提高生產(chǎn)率。
輔真空腔的一個側(cè)面有一個門，使之可開可關(guān)。門密封裝置在門與輔真空腔體之間。門被打開之后，輔真空腔的里面可以很容易地觀察到。由于使用了門密封裝置，氣密性能明顯提高。
自動輸送機(轉(zhuǎn)運機械裝置)用來抵住其周圍環(huán)繞粉塵預(yù)件的桿，就是說，自動輸送機把粉塵預(yù)件從輔真空腔里通過主真空腔的開口轉(zhuǎn)送進隔焰管里。自動輸送機還旋轉(zhuǎn)隔焰管中的粉塵預(yù)件。
自動輸送機裝有一個由石墨作成的夾持器，該夾持器具有這樣的表面，即使在該元件被加熱至超過1，000℃時實際上沒有碳從其表面蒸發(fā)出來，因而，它能夠阻止碳以污染物形態(tài)進入預(yù)件。
被粉塵預(yù)件包圍的桿就是通過這種夾持器所夾持的。如果這種由石墨制成的夾持器涂上碳化硅，則能進一步阻止污染物進入預(yù)件。
夾持器有一個凹口，其大小剛好能容得下桿。夾持器有一個通孔從凹口的內(nèi)壁貫穿通向夾持器的外表面。插入一個栓到這些通孔中，預(yù)件包圍的桿便很容易地與夾持器固定。
自動輸送機還裝有一個撐桿，一個旋轉(zhuǎn)裝置和一個升降器。撐桿附于或聯(lián)結(jié)于夾持器。旋轉(zhuǎn)裝置繞撐桿的軸使得撐桿旋轉(zhuǎn)，且升降器沿隔焰管的軸縱向移動該撐桿。因此，桿及包圍桿的預(yù)件可控制地在主真空腔和輔真空腔之間提升并可在隔焰管中旋轉(zhuǎn)。
自動輸送機裝有一個罩蓋，夾持器穿過罩蓋上的通孔。夾持器限制罩蓋從支撐元件向主真空腔一邊的運動。罩蓋由石墨制成，可以涂上碳化硅。由石墨制成的或者涂有碳化硅的罩蓋，與由玻璃制成的相比，能靠近隔焰管。因而，罩蓋能有效的限制從隔焰管里出來的熱輻射。由于使用了這種罩蓋，能夠限制能耗。
隔焰管由第一圓柱件，第二圓柱件，第三杯形件和一個密封裝置組成。第二圓柱件裝于第一圓柱件以形成一個復(fù)合圓柱形，且第三杯形件裝于第一圓柱件的下面。密封器件為含碳的彈性件，位于第一與第二圓柱件之間。由于使用了此密封器件，在第一與第二圓柱件之間沒有漏熱情況。
涂在隔焰管內(nèi)壁上碳化硅層的厚度為50至250μm。通過涂上此范圍厚度的碳化硅，隔焰管將預(yù)件高質(zhì)量玻璃化的使用壽命可顯著地延長。
本發(fā)明的裝置在主真空腔中的加熱器系統(tǒng)周圍裝有一個由石墨制成的隔熱器。
本發(fā)明的裝置裝有第一排氣裝置和第二排氣裝置。第一排氣裝置從輔真空腔中排氣。輔真空腔中的壓強由第一真空計測量。第二排氣裝置從主真空腔中抽氣?；T閥的開和關(guān)由滑門閥的控制裝置來控制。真空計和滑門閥控制裝置與一個控制滑門控制閥的計算機相連，以便當(dāng)真空計的讀數(shù)達到預(yù)定值時打開滑門閥。
又，本發(fā)明的裝置裝有一個升降器控制裝置來控制升降器，它也與計算機相聯(lián)。計算機控制滑門閥控制裝置以打開滑門閥，而且也控制升降器控制裝置以將預(yù)件移進主真空腔，同時控制旋轉(zhuǎn)裝置以旋轉(zhuǎn)預(yù)件。
本裝置還裝有一個與加熱器系統(tǒng)相連的電源，電源控制裝置連接在電源與加熱器系統(tǒng)之間。電源控制裝置控制從電源供給加熱器系統(tǒng)的電量。本裝置裝有一個測量主真空腔內(nèi)溫度的溫度計。第一真空計，滑門閥控制裝置，升降器控制裝置，旋轉(zhuǎn)裝置，電源控制裝置及溫度計都與計算機相連。
計算機控制滑門閥控制裝置以開啟滑門閥，并且也控制升降器控制裝置，以便當(dāng)真空計所測的真空度達到預(yù)定值時，將預(yù)件移進主真空腔中并同時控制旋轉(zhuǎn)裝置以旋轉(zhuǎn)預(yù)件。計算機控制電源控制裝置以提高供給加熱器系統(tǒng)的電量。計算機控制升降器，以便在主真空腔中由溫度計測量出的溫度達到足夠使預(yù)件玻璃化的程度時開始，經(jīng)過一段時間預(yù)件被玻璃化之后，將預(yù)件返回到輔真空腔中。當(dāng)預(yù)件返回輔真空腔中以后，計算機控制滑門閥控制裝置以便關(guān)閉滑門閥。
對本發(fā)明從下面的詳述并結(jié)合附圖將更清楚明了，這些附圖僅是說明的方式而不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制。
從下面的詳述會明了本發(fā)明更廣泛的應(yīng)用范圍。進而，應(yīng)該理解的是，僅僅只是通過示例的方式作出了本發(fā)明的詳細(xì)說明和具體例子，同時指明了本發(fā)明的最佳實施例，因為在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種變化和改進，通過這種詳細(xì)描述對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。


圖1是本發(fā)明的裝置的透視圖;
圖2是根據(jù)圖1本發(fā)明的裝置的剖透視圖，滑門閥是關(guān)著的。
圖3是夾持器，罩蓋和預(yù)件的透視圖;
圖4是夾持器，罩蓋和預(yù)件的透視圖，其中預(yù)件固定在夾持器上;
圖5是圖1裝置的剖示圖，其中滑門閥打開著;
圖6是夾持器和罩蓋的剖示圖;
圖7是隔焰管局部被破開的透視圖;
圖8是圖7中虛線框區(qū)B的放大圖;
圖9是圖7中虛線框區(qū)B的放大圖;
圖10是說明計算機控制的方框圖;
圖11是說明計算機控制的流程圖;
圖12是說明計算機控制的流程圖;
圖13是圖1中裝置的主真空腔的說明圖;
圖14是碳化硅的厚度與可加工的預(yù)件數(shù)量之間的關(guān)系曲線;
圖15是主真空腔中溫度時間曲線。
下面，結(jié)合本發(fā)明的實施例來說明。注意以下整個敘述中同一數(shù)字表示同一部件，“上面”和“下面”是參照附圖來講的。本發(fā)明的裝置是用于燒結(jié)粉塵預(yù)件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例裝置的透視圖，圖2是圖1所示的裝置的垂直剖示圖。
主真空腔20裝在底座10上面。主真空腔20的上部有一個開口21。輔真空腔(負(fù)載固定腔)30通過開口21的中部裝在主真空腔20上面?；T閥60位于輔真空腔30與主真空腔20之間?；T閥60可以開和閉聯(lián)系主真空腔20內(nèi)部與輔真空腔30內(nèi)部的通道。如圖2所示，當(dāng)滑門閥60關(guān)上后，主真空腔20和輔真空腔30中的氣體被相互隔開，在它們里面的氣體壓強是可控制的，相互獨立的。當(dāng)滑門閥60打開時，主真空腔20與輔真空腔30相互連通，結(jié)果其中的氣體壓強相等。
隔焰管70在主真空腔20里面。隔焰管70朝開口21方向開口。隔焰管70周圍有加熱系統(tǒng)80。加熱器系統(tǒng)周圍有隔熱器90。隔焰管70由石墨形成，其內(nèi)壁涂有碳化硅(SiC)。
本發(fā)明的裝置包括一個自動輸送機300，它夾持預(yù)件PF，且將預(yù)件PF通過主真空腔20的開口21從輔真空腔30內(nèi)部移入隔焰管70里面。自動輸送機300在隔焰管70中旋轉(zhuǎn)預(yù)件PF。
自動輸送機300包括升降器40，旋轉(zhuǎn)裝置50，撐桿51，夾持器52及罩蓋53。
在輔真空腔30的上部，形成垂直穿通的一個通孔34。籽晶桿(吊桿)51穿過通孔34。夾持器52與籽晶桿51的下端相連。電動馬達(旋轉(zhuǎn)裝置)50與籽晶桿51的上端相連。電動馬達50的轉(zhuǎn)軸與籽晶桿51的軸成一線。當(dāng)電動馬達50開啟后，籽晶桿51跟著旋轉(zhuǎn)，預(yù)件PF則相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)。
電動馬達50固定在升降器40上，升降器40裝有支撐元件41及旋轉(zhuǎn)裝置支撐元件42。支撐元件41從底座10向上延伸。支撐元件41沿縱向有一個溝槽41a。旋轉(zhuǎn)裝置支撐元件42具有T形狀。旋轉(zhuǎn)裝置支撐元件42的T形頭部42a能沿溝槽41a上下移動。旋轉(zhuǎn)裝置50由T形旋轉(zhuǎn)裝置支撐元件42的支架部分42b握持，因而，它可以垂直運動。
升降器40的升降由升降器控制裝置43控制。穿過支撐元件41的上下兩端，形成通孔41b，41c。升降器控制裝置43裝有轉(zhuǎn)軸與圖2平面垂直的馬達43a。皮帶44與T形旋轉(zhuǎn)裝置支撐元件42的頭部42a相連。皮帶44經(jīng)過通孔41b，41c，并繞在馬達43a的轉(zhuǎn)軸上。當(dāng)馬達43a開啟時，皮帶44牽引旋轉(zhuǎn)裝置支撐元件42上下移動。
輔真空腔30包括輔真空腔體32和與腔體一個外側(cè)面相連的門31，從而使之可開可關(guān)。門31的一部分與真空腔體32的一部分通過絞鏈35相連，相連的兩部分處于同一高度。由于門31是水平方向開的，這樣當(dāng)打開門31之后操作者很容易觀察到夾持器52，因而，操作者可以很容易地把預(yù)件PF裝到夾持器52上。門密封器33位于門31與輔真空腔體32之間。門密封裝置33由橡膠制成。
第一旋轉(zhuǎn)泵91通過第一氣閥90與輔真空腔30相連。第一氣閥90和第一旋轉(zhuǎn)泵91構(gòu)成第一排氣裝置。輔真空腔30用第一旋轉(zhuǎn)泵91抽氣。第一氣閥90可開可關(guān)以便控制從輔真空泵91中氣體的排出。第一真空計92與輔真空腔30相連。輔真空腔30的絕對氣壓由第一真空計92測量。氣閥130與輔真空腔30相連。當(dāng)氣閥130打開時，輔真空腔30中的壓強與大氣壓相等。
第二旋轉(zhuǎn)泵101通過第二氣閥100與主真空腔20相連。第二氣閥100和第二旋轉(zhuǎn)泵101構(gòu)成第二排氣裝置。
主真空腔20用第二旋轉(zhuǎn)泵抽氣，這樣主真空腔中的氣體便被抽出。第二氣閥100可開可關(guān)，以便控制氣體的排出。第二真空計102與主真空腔20相連。主真空腔20的絕對氣壓由第二真空計102測量。
溫度傳感器110位于加熱器系統(tǒng)80附近。加熱器系統(tǒng)80的溫度由溫度傳感器110測量。就是說，預(yù)件PF的加熱溫度由溫度傳感器110間接測量。
加熱系統(tǒng)80通過電源控制裝置120如變壓器與電源121相連。電源121供給加熱器系統(tǒng)80能量，且電能的供應(yīng)由電源控制裝置120控制。電源121給加熱器系統(tǒng)80供能，而電源控制裝置120則控制供給加熱器系統(tǒng)80的電量。
滑門閥60的開和關(guān)由滑門閥控制裝置61控制。滑門閥控制裝置61，第一氣閥90，第二氣閥100，旋轉(zhuǎn)裝置50，升降器控制裝置43，第一真空計91，第二真空計102，電源控制裝置120及溫度傳感器110通過接口220與計算機200相連。
接下來，參照圖3和圖4來說明圖1和圖2中預(yù)件PF如何固定在裝置上。
當(dāng)輔真空腔30上的門31如圖1所示打開時，可以看到如圖3所示的夾持器52，罩蓋53和撐桿51。罩蓋53和夾持器52由石墨制成。罩蓋53的外表面和夾持器52可以涂上碳化硅。
亞微玻璃細(xì)粒沉積在芯棒，桿，靶桿或籽晶桿400上面，粉塵球或預(yù)件PF由玻璃細(xì)粒制成。桿400周圍環(huán)繞預(yù)件PF。夾持器52有一凹進部分52a，其大小剛好能容納桿400。夾持器52上有一通孔52b，它從凹口52a的內(nèi)壁面穿到夾持器52的外壁面。桿400的與其縱向正交的方向有一通孔54。凹口52a下部到通孔52b閥的距離a與通孔54到桿400的上端間的距離b相等。當(dāng)粉塵預(yù)件PF插入凹口52a中時，通孔52b很容易與通孔54對準(zhǔn)，因為距離a和b相等。如圖4所示，栓52c插入對準(zhǔn)的通孔52b，54里面，從而將粉塵預(yù)件PF固定在夾持器52上。
粉塵預(yù)件PF固定在夾持器51上之后，圖1所示門31被關(guān)閉。估計主真空腔20中的氣體被第二旋轉(zhuǎn)泵101排出。輔真空腔30中的氣體被第一旋轉(zhuǎn)泵91排出。如圖5所示，當(dāng)輔真空腔30中的壓強達到10Pa時，滑門閥60由滑門控制裝置61操動并打開。升降器控制裝置43控制升降器40的運動而將預(yù)件PF移入主真空腔20。然后，罩蓋53被主真空腔20上面開口21的周邊擋住。
圖6是圖5中虛線區(qū)域A的放大圖。罩蓋53的大小能蓋住開口21。罩蓋53沿厚度方向有一穿透罩蓋53的通孔53a。夾持器52穿過通孔53a。又，夾持器52有兩個部分52e和52d，且兩個部分52e和52d分別具有垂直于縱向的直徑c和d。
通孔53a的直徑e要比夾持器52中的直徑c大但比直徑d小。夾持器52中，具有直徑d的52d部分位于具有直徑c的52e部下面。注意20的上端設(shè)置為一個參考面。當(dāng)夾持器52從參考面沿箭頭+Z方向移動時，罩蓋53被52d部分擋住，因而，罩蓋53也隨夾持器52一起沿+Z箭頭方向移動。當(dāng)夾持器52從參考面沿箭頭-Z方向移動時，53e部分沒有擋住罩蓋53，因而罩蓋53不從參考面沿-Z方向運動。撐桿51和夾持器52通過栓55結(jié)合在一起。
接下來，將說明附圖2和圖5中的隔焰管70。
圖7是隔焰管一部分被破開的透視圖。隔焰管70內(nèi)徑為300mm，高為600mm。
隔焰管70由第一圓柱件71，第二圓柱件72和第三杯形件73構(gòu)成。第二圓柱件72裝在第三杯形件73上，且第一圓柱件71裝在第二圓柱件72上。
第三杯形件73的開口端具有階梯形載面，如圖7所示。如圖7所示，第二圓柱件72的上下兩端也分別具有階梯形載面。第三杯形件73的開口端正好與第二圓柱件72的下面吻合。第二圓柱件72的上端與第一圓柱件71的下端正好吻合。
圖8是圖7中虛線區(qū)B的放大圖，隔焰管70由石墨70b組成，其內(nèi)壁涂有碳化硅層70a。本發(fā)明的裝置中，隔焰管70位于真空腔內(nèi)。如圖1所示輔真空腔30中諸如濕氣之類的污染物，與在大氣壓條件下相比易于蒸發(fā)。污染物和被蒸發(fā)的污染物當(dāng)滑門閥60打開時進入主真空腔20。
組成隔焰管70的石墨能耐1000℃的高溫，且也能作為活性碳。本發(fā)明的隔焰管70中，石墨的外表面涂有碳化硅，因而，如濕氣之類的污染物不會被吸入石墨里面。利用本發(fā)明的裝置，沒有污染物進入石墨，主真空腔20里面便很容易抽空。
含碳彈性件74位于第一和第二圓柱件71、72之間作為密封裝置。彈性件74的厚度為0.5mm。圖9是第一和第二圓柱件71，72的剖示圖，它們是相互分開表示的。彈性件74插在第一圓柱件71和第二圓柱件72的階梯形外側(cè)部分之間。該彈性件74由耐熱材料制成，這種材料在此預(yù)件PF在主真空腔20中加工過程中更高的溫度下都不會被融化。
由于使用了該彈性件74，可以大大減少第一和第二圓柱件間的漏熱。與不用彈性件74的情況相比，使用彈性件后還可降低供給加熱器系統(tǒng)80的能耗，而且由于隔焰管74沒有漏熱現(xiàn)象，粉塵預(yù)件PF可以均勻受熱。
當(dāng)通過加熱預(yù)件PF玻璃化之后，滑門閥60再度打開。預(yù)件PF返回輔真空腔30中，然后關(guān)上滑門閥60。
當(dāng)輔真空腔30中的壓強回到大氣壓時，已玻璃化的預(yù)件PF便可從輔真空腔30中取出。由于預(yù)件已在主真空腔20中被加熱至1，000℃以上，在主真空腔20中需幾個小時才能冷卻至低于100℃。然而，使用本發(fā)明的裝置，由于有輔真空腔30，在主真空腔20冷卻之前便可取出已玻璃化的預(yù)件。
接下來，要說明如圖1中所示利用計算機200來控制本發(fā)明的裝置。由于該裝置使用了計算機200，預(yù)件可自動燒結(jié)。圖10是由計算機200構(gòu)成的控制系統(tǒng)的方框圖。圖1沒有清晰地示出第三氣閥130，第一旋轉(zhuǎn)泵91和第二旋轉(zhuǎn)泵101未與計算機200相連，是為簡潔起見。然而，從圖10可看出，第三氣閥130，第一旋轉(zhuǎn)泵91和第二旋轉(zhuǎn)泵101與計算機200相連。
計算機200控制本發(fā)明的裝置，使得自動燒結(jié)預(yù)件PF。計算機200由主控制器210，以及由主控制器210控制的溫度控制器211，輸送控制器212，輔真空腔排氣控制器213和主真空腔排氣控制器214組成。
溫度控制器211(以下簡稱“控制器211”)，通過溫度傳感器110監(jiān)控主真空腔20內(nèi)部的溫度。
電源控制器120控制電源121供給加熱器系統(tǒng)80的電量。根據(jù)主控制器210的指令，控制器211可以使主真空腔20里面達到預(yù)定溫度。就是說，當(dāng)溫度傳感器110測出的溫度低于主控制器210的指示的溫度時，控制器211則控制電源控制器120增加從電源121供給加熱器系統(tǒng)80的電量。反之，當(dāng)溫度傳感器110測出的溫度高于主控制器210的指示的溫度時，則控制器211便控制電源控制器120減少從電源121供給加熱器系統(tǒng)80的電量。
傳輸控制器212(以下簡稱“控制器212”)控制滑門閥60以開和關(guān)滑門閥60?？刂破?12控制升降器控制器43以使升降器上下移動?？刂破?12控制旋轉(zhuǎn)裝置以旋轉(zhuǎn)預(yù)件PF。
輔真空腔控制器213(以下簡稱“控制器213”)控制第一旋轉(zhuǎn)泵91?？刂破?13通過真空計92監(jiān)控輔真空腔30中的氣壓，并控制氣閥90的開和關(guān)。
主真空腔控制器214(下簡稱“控制器214”)控制第二旋轉(zhuǎn)泵101。控制器214也通過真空計102監(jiān)控主真空腔20中的氣壓，并控制氣閥100的開和關(guān)。
參照附圖11和12的流程圖，可以說明通過計算機200的控制。
圖11所示為從主真空腔20開始的流程圖。在初始條件下，粉塵預(yù)件PF放在輔真空腔30中，門31閉合而滑門閥60打開。這時，閥90，100，130是關(guān)著的，旋轉(zhuǎn)泵91，101是停止的，而加熱器系統(tǒng)80也未供電。
第一步，根據(jù)主控制器210的指令，滑門閥控制器61關(guān)閉滑門閥60。第二步，根據(jù)主控制器210的指令，控制器214啟動第二旋轉(zhuǎn)泵101。由于閥100是關(guān)著的，那么從第二旋轉(zhuǎn)泵101到閥100之間的氣體被抽走。第三步，根據(jù)主控制器210的指令，第二氣閥100被打開，那么主真空腔20中的氣體被第二旋轉(zhuǎn)泵101抽走。
第4步，根據(jù)主控制器210的指令，控制器214通過第二真空計102監(jiān)控主真空腔20中的真空度。第5步，控制器214決定由第二真空計102測的真空度是否達到了第一預(yù)定值(10Pa)。當(dāng)由第二真空計測到的真空度達到第一預(yù)定值時，主控制器210指示裝置211，真空度達到了第一預(yù)定值，并指示給控制器211主真空腔20中加熱應(yīng)達到的溫度。
第6步，根據(jù)主控制器210的指令，控制器211控制電源控制器120以增加從電源121供給加熱器系統(tǒng)80的電量。因為溫度傳感器110監(jiān)控主真空腔20中的溫度，如上所述，主真空腔20里面的溫度可按主控制器210的指令設(shè)置(如800℃)。
第7步，根據(jù)主控制器210的指令，控制器214通過第二真空計102監(jiān)控主真空腔20中的真空度。第8步，控制器212決定由第二真空計102所測的真空度是否達到第二預(yù)定值(如0.1Pa)，就是說，第一預(yù)定值大于第二預(yù)定值。
當(dāng)?shù)诙婵沼?02測得的真空度達到第二預(yù)定值時，主控制器210指示控制器213，主真空腔20中的真空度達到了第二預(yù)定值。因此，主真空腔20按以上所述啟動。
圖12為從主真空腔20啟動之后到預(yù)件燒結(jié)完畢為止的流程圖。
第11步，根據(jù)主控制器210的指令，控制器213開啟第一旋轉(zhuǎn)泵91。由于閥90是關(guān)著的，第一旋轉(zhuǎn)泵91抽走從第一旋轉(zhuǎn)泵91到氣閥90之間的氣體。第12步，根據(jù)主控制器210的指令，控制器213打開閥90，那么，第一旋轉(zhuǎn)泵91抽走輔真空腔30中的氣體。
第13步，在主控制器210的控制之下，控制器213通過第一真空計92監(jiān)控輔真空腔30中的真空度。第14步，控制器213決定通過第一真空計92所測的真空度是否達到第一預(yù)定值(10Pa)。
當(dāng)?shù)谝徽婵沼?2測到的真空度達到第一預(yù)定值時，主控制器210指示控制器212，輔真空腔30中的真空度達到第一預(yù)定值。
第15步，根據(jù)主控制器210的指令，控制器212控制滑門閥控制器61以打開滑門閥60。第16步，啟動自動輸送機300以將預(yù)件PF移入主真空腔。根據(jù)主控制器210的指令，控制器212控制升降器控制器43以使升降器下降。于是，粉塵預(yù)件PF被從輔真空腔30引入到主真空腔20中的隔焰管70，然后被加熱。
第17步，根據(jù)主控制器210的指令，控制器212控制旋轉(zhuǎn)裝置50以旋轉(zhuǎn)預(yù)件PF。在隔焰管70中，粉塵預(yù)件PF在旋轉(zhuǎn)的同時被加熱。于是，預(yù)件PF被熱凈化，以便使粉塵預(yù)件PF中的不必要的潮氣和無用雜質(zhì)被去掉。在熱凈化過程中，主真空腔20的氣壓升高。
第18步，根據(jù)主控制器210的指令，控制器214通過第二真空計102監(jiān)控主真空腔的真空度。第19步，控制器214決定由第二真空計102測得的真空度是否達到第三預(yù)定值(如0.3Pa)。
當(dāng)由第二真空計102測到的真空度達到第三預(yù)定值時，主控制器210指示控制器211，主真空腔20中的真空度達到了第三預(yù)定值，并指示主真空腔應(yīng)該加熱達到的溫度。第20步，根據(jù)主控制器210的指令，控制器211控制電源控制器120以增加從電源121供給加熱器系統(tǒng)80的電量。
由于溫度傳感器211監(jiān)控主真空腔20里面的溫度，主真空腔20中的溫度可根據(jù)主控制器210的指令而設(shè)置(如1，500℃)。這個指示溫度足夠使粉塵預(yù)件PF玻璃化，那么粉塵預(yù)件PF則被玻璃化。
第22步，根據(jù)主控制器210的指令，自動輸送機中的升降器控制器43被控制以提升升降器40。因此，粉塵預(yù)件PF被從主真空腔20中取出移至輔真空腔30中。
第23步，根據(jù)主控制器210的指令，滑門閥控制器61被控制來關(guān)閉滑門閥60。第25步，根據(jù)主控制器210的指令，第三漏閥130被打開以使輔真空腔30中的壓強與大氣壓相等。第26步，打開門31，然后從輔真空腔30中取出預(yù)件PF。
接下來，根據(jù)下面的實驗來說明本發(fā)明裝置的優(yōu)點。
圖13是圖1中裝置主真空腔20及周圍部件的示意說明圖。
本實驗中所用預(yù)件PF由VAD(汽相軸向沉積)法生產(chǎn)。多孔玻璃制成的粉塵預(yù)件PF直徑為250mm，長500mm。
此多孔粉塵晶塊或預(yù)件PF引入隔焰管70，并在1，300℃溫度下預(yù)燒結(jié)23小時，如圖15所示。然后，粉塵預(yù)件PF在1，550℃溫度下加熱15分鐘。粉塵預(yù)件PF的多孔玻璃部分則被玻璃化，從而得到致密玻璃預(yù)件PF。重復(fù)上述步驟，可獲得多個致密玻璃預(yù)件PF。
圖14所示為涂在隔焰管70上碳化硅的厚度與所能生產(chǎn)合格質(zhì)量并由SiC層覆蓋的隔焰管70得到的玻璃化的預(yù)件PF個數(shù)之間的關(guān)系曲線。從圖14可清楚地看出，隔焰管70涂碳化硅層厚度在50至250μm時生產(chǎn)預(yù)件PF的能力在200件以上。注意具有合格質(zhì)量的預(yù)件是這樣定義的，即光纖的傳輸是損失在1.3μm時小于0.360dB/Km。
如果隔焰管70具有高純度石墨及其內(nèi)壁涂以厚度為100μm的碳化硅層，則可生產(chǎn)240件合格的預(yù)件。然而，如果預(yù)件生產(chǎn)數(shù)超過240件，則在預(yù)件PF的玻璃化體的外表面會有諸如黑點或氣泡之類的異常，檢查隔焰管70則顯示SiC(碳化硅)層用完了。
當(dāng)隔焰管70具有高純度石墨及內(nèi)壁涂以厚度為300μm的碳化硅層時，則可生產(chǎn)100件合格預(yù)件。預(yù)件被玻璃化的表面是經(jīng)過檢查的。如果生產(chǎn)100件后繼續(xù)生產(chǎn)，則在預(yù)件PF的被玻璃化體外表面上會發(fā)現(xiàn)黑點或氣泡，檢查隔焰管70則發(fā)現(xiàn)SiC(碳化硅)涂層有幾處脫落。
又，如果用圖7所示的彈性件74生產(chǎn)預(yù)件PF，如上述實驗?zāi)菢?，則與普通不使用彈性件74時相比，隔焰管70生產(chǎn)合格預(yù)件的使用壽命可延長至1.2倍。又，隔焰管70中使用彈性件74后，該裝置的功耗相當(dāng)于隔焰管70不使用彈性件74時功耗的0.9倍。
從本發(fā)明的這些描述看出，很顯然本發(fā)明可以多種方式改變。這些變化不被認(rèn)為是違背本發(fā)明的精神和范圍，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說所有那樣的改變都顯而易見，都應(yīng)包括在以下權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種使用于光纖的粉塵預(yù)件玻璃化的裝置，該裝置包括一個用于設(shè)置第一預(yù)定壓強條件的主真空腔；一個隔焰管，位于主真空腔中，用來裝粉塵預(yù)件，該隔焰管以石墨作基質(zhì)并在所述石墨管內(nèi)壁涂SiC(碳化硅)層；一個加熱所述粉塵預(yù)件的加熱器系統(tǒng)，該加熱器系統(tǒng)在主真空腔中并包圍隔焰管；一個用于設(shè)置第二預(yù)定壓強條件的輔真空腔，該輔真空腔與所述主真空腔相連；一個支撐并旋轉(zhuǎn)粉塵預(yù)件的自動輸送機，該自動輸送機將所述粉塵預(yù)件從所述主真空腔中移入所述輔真空腔中，其中，放于該隔焰管中的該粉塵預(yù)件在負(fù)壓情況下通過加熱被玻璃化。
2.權(quán)利要求1所述裝置，還包括連接所述粉塵預(yù)件與所述自動輸送機的支撐桿，該桿被所述粉塵預(yù)件所包圍。
3.權(quán)利要求1所述裝置，其中所述輔真空腔包括輔真空腔體和門，該門安在所述輔真空腔體的一個面上以便可開可關(guān)。
4.權(quán)利要求3所述裝置，其中該輔真空腔還包括在所述門與該輔真空腔體之間的門密封裝置。
5.權(quán)利要求2所述裝置，其中自動輸送機包括石墨作成的夾持器用來持住該桿。
6.權(quán)利要求5所述裝置，其中所述夾持器具有剛好能與該桿配合的凹口。
7.權(quán)利要求6所述裝置，其中該夾持器表面涂在碳化硅。
8.權(quán)利要求6所述裝置，其中該夾持器有從所述凹口內(nèi)壁面穿過該夾持器外壁面的通孔。
9.權(quán)利要求5所述裝置，其中該自動輸送機還包括一個與所述夾持器相連的撐桿，一個繞其軸旋轉(zhuǎn)所述撐桿的旋轉(zhuǎn)裝置，以及一個沿所述隔焰管的縱向移動所述撐桿的升降器。
10.權(quán)利要求5所述裝置，其中所述自動輸送機還包括一個具有夾持器從延伸穿過的通孔的罩蓋。
11.權(quán)利要求10所述裝置，其中該夾持器具有這樣的形狀，其形狀限制了該罩蓋從所述夾持器到所述主真空腔的運動。
12.權(quán)利要求11所述裝置，其中該夾持器具有這樣的形狀，即柱的一部分的直徑比所述罩蓋的所述通孔直徑大，而一部分直徑則比所述罩蓋的所述通孔直徑小，這兩部分是結(jié)合在一起的。
13.權(quán)利要求10所述裝置，其中所述罩蓋由石墨制成。
14.權(quán)利要求10所述裝置，其中所述罩蓋由石墨制成且涂有碳化硅。
15.權(quán)利要求1所述裝置，其中該隔焰管包括一個第一圓柱件，一個裝在第一圓柱件上的第二圓柱件和一個插入兩圓柱件之間的密封裝置，該兩圓柱件構(gòu)成一個圓柱。
16.權(quán)利要求14所述裝置，其中該密封裝置由含碳彈性件構(gòu)成。
17.權(quán)利要求15所述裝置，其中隔焰管還包括一個第三杯形件，該杯形件裝于所述第一圓柱件下面。
18.權(quán)利要求1所述裝置，其中該碳化硅涂層厚度為50至250μm。
19.權(quán)利要求1所述裝置，還包括一個裝在主真空腔中圍繞所述加熱器系統(tǒng)的隔熱裝置。
20.權(quán)利要求19所述裝置，其中該隔熱裝置由石墨制成。
21.權(quán)利要求5所述裝置，還包括從所述輔真空腔中抽氣的第一排氣裝置，及從所述主真空腔中抽氣的第二排氣裝置。
22.權(quán)利要求21所述裝置，還包括一個位于所述主真空腔和所述輔真空腔之間的滑門閥;一個控制該滑門閥開和關(guān)的滑門閥控制器;一個測量輔真空腔中真空度的第一真空計;一個與所述第一真空計和所述滑門閥控制器相連的計算機。
23.權(quán)利要求22所述裝置，其中該計算機控制該滑門閥控制器，在由所述第一真空計所測的所述輔真空腔中真空度達到第一預(yù)定值時打開所述滑門閥。
24.權(quán)利要求9所述裝置，還包括一個抽排所述輔真空腔中氣體的第一排氣裝置;一個抽排所述主真空腔中氣體的第二排氣裝置;一個位于所述主真空腔與所述輔真空腔之間的滑門閥;一個控制所述滑門閥開和關(guān)的滑門控制器;一個測量所述輔真空腔中真空度的第一真空計;一個控制所述升降器升降的升降器控制器;一個與所述第一真空計，所述滑門閥控制器，所述升降器控制器和所述旋轉(zhuǎn)裝置相連的計算機。
25.權(quán)利要求24所述裝置，其中所述計算機控制所述滑門閥控制器，使得在由所述第一真空計測出的所述輔真空腔中的真空度達到預(yù)定值時，打開所述滑門閥;也控制所述升降器控制器使得將所述預(yù)件移入所述主真空腔;還控制所述旋轉(zhuǎn)裝置以便旋轉(zhuǎn)所述預(yù)件。
26.權(quán)利要求9所述裝置，還包括一個從所述輔真空腔排氣的第一排氣裝置;一個從所述主真空腔排氣的第二排氣裝置;一個位于所述主真空腔與所述輔真空腔之間的滑門閥;一個控制所述滑門閥開和關(guān)的滑門閥控制器;一個測量所述輔真空腔中真空度的第一真空計;一個控制所述升降器升降的升降器控制器;一個與該加熱器系統(tǒng)相連的電源;一個連在所述電源和所述加熱器系統(tǒng)之間的電源控制器，以控制從所述電源供給所述加熱器系統(tǒng)的電量;一個測量所述主真空腔中溫度的溫度傳感器;一個與所述第一真空計，所述滑門閥控制器，所述升降器控制器和所述旋轉(zhuǎn)裝置，所述電源控制器和所述溫度傳感器相連的計算機。
27.權(quán)利要求26所述裝置，其中所述計算機控制所述滑門閥控制器，在通過所述第一真空計所測輔真空腔中真空度達到預(yù)定值時，打開所述滑門閥;也控制所述升降器控制器將所述預(yù)件移入所述主真空腔;又控制所述旋轉(zhuǎn)裝置以旋轉(zhuǎn)所述預(yù)件;控制所述電源控制器增加給所述加熱器系統(tǒng)的供電量;控制所述升降器在經(jīng)溫度傳感器測出的的主真空腔中溫度足以使預(yù)件玻璃化開始經(jīng)過一段時間使預(yù)件玻璃化后，從所述主真空腔中移出預(yù)件至所述輔真空腔中;并控制所述滑門閥控制器以關(guān)閉所述滑門閥。
28.一種使用于光纖的粉塵預(yù)件玻璃化的裝置，該裝置包括一個用于設(shè)置第一預(yù)定壓強條件的主真空腔;一個位于所述主真空腔中裝所述粉塵預(yù)件的隔焰管;一個加熱所述粉塵預(yù)件的加熱器系統(tǒng)，該加熱器系統(tǒng)裝在所述主真空腔中并其位置包圍著所述隔焰管;一個用于設(shè)置第二預(yù)定壓強條件的輔真空腔，該輔真空腔與所述主真空腔相連;一個在所述主真空腔和所述輔真空腔之間的滑門閥，以便使所述主真空腔和所述輔真空腔間的通道可開可關(guān);一個控制所述滑門閥開和關(guān)的滑門閥控制器;一個從所述輔真空腔中排氣的第一排氣裝置;一個測量所述輔真空腔中真空度的第一真空計;一個連接所述第一真空計和所述滑門閥控制器的計算機，用來控制所述滑門閥控制器在由所述第一真空計所測所述輔真空腔中真空度達到預(yù)定值時打開所述滑門閥。
29.一種使用于光纖的粉塵預(yù)件玻璃化的裝置，該裝置包括一個用于設(shè)置第一預(yù)定壓強條件的主真空腔;一個位于所述主真空腔中裝所述粉塵預(yù)件的隔焰管;一個加熱所述粉塵預(yù)件的加熱器系統(tǒng)，該加熱器系統(tǒng)裝在所述主真空腔中并包圍所述隔焰管;一個用于設(shè)置第二預(yù)定壓強條件的輔真空腔，該輔真空腔與所述主真空腔相連;一個位于所述主真空腔與所述輔真空腔之間的滑門閥，以便使所述主真空腔與所述輔真空腔間的通道可開可關(guān);一個控制所述滑門閥開和關(guān)的滑門閥控制器;一個從所述輔真空腔中排氣的第一排氣裝置;一個從所述主真空腔中排氣的第二排氣裝置;一個包圍和支撐所述預(yù)件的桿;一個持住所述桿的夾持器;一個與所述夾持器相連的撐桿;一個與所述撐桿連接的旋轉(zhuǎn)裝置，以繞其軸旋轉(zhuǎn)所述撐桿;一個使所述撐桿沿隔焰管縱向移動的升降器;一個控制所述升降器提升的升降器控制器;一個測量所述輔真空腔中真空度的第一真空計;一個連接所述第一真空計，所述滑門閥控制器，所述升降器控制器，和所述旋轉(zhuǎn)裝置的計算機，用于控制所述滑門閥控制器在所述第一真空計所測所述輔真空腔中真空度達到預(yù)定值時打開所述滑門閥，控制所述升降器控制器以將所述預(yù)件移入主真空腔，并用于控制所述旋轉(zhuǎn)裝置以旋轉(zhuǎn)所述預(yù)件。
全文摘要
一種使粉塵預(yù)件玻璃化的裝置(光纖通過拉伸該預(yù)件而產(chǎn)生)，包括一個主真空腔20，其中有使粉塵預(yù)件PF玻璃化的隔焰管70，還包括一個有通道與主真空腔20相連且裝在其上的輔真空腔30，以及包括一個開和關(guān)該通道的滑門閥60。隔焰管70的內(nèi)表面具有碳化硅涂層70a。
文檔編號C03B20/00GK1108623SQ9410654
公開日1995年9月20日 申請日期1994年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月8日
發(fā)明者伊藤真澄, 土屋一郎, 彈冢俊雄, 大賀裕一, 星野壽美夫 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社