專利名稱：制造光纖維預(yù)制棒的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖維和光纖維預(yù)制棒的制造。
在可用于大量應(yīng)用場合的同時(shí)，本發(fā)明在光纖維制造領(lǐng)域中發(fā)生并得到了進(jìn)一步開發(fā)。光纖維是細(xì)玻璃絲，它可以遠(yuǎn)距離傳送含有大量信息的光波信號而損失很小。光纖維一般由一玻璃制的內(nèi)圓柱體外包以折射率較低的玻璃或塑料的圓柱殼組成，前者常稱之為纖心，后者常稱之為包層。
光纖維的傳統(tǒng)制造方法是首先構(gòu)造一組分合適的預(yù)制棒然后由該預(yù)制棒拉制纖維。典型的預(yù)制棒通常采取同心的實(shí)體玻璃棒的形式，其長度約為1米、常用的直徑為10～100mm。預(yù)制棒的纖心棒為高純度、低損失的玻璃，例如直徑約為1～40mm的硅化鍺玻璃。包層是一層包裹所述纖心棒的玻璃，它比纖心棒具有較低的折射率。
在現(xiàn)今的應(yīng)用中存在許多用于制造這樣的預(yù)制棒的制造方法。在美國專利NO.3711262和NO.3876560中描述的、通常稱為側(cè)向粉塵沉積法的一種方法中，玻璃顆粒物質(zhì)和摻雜的鹵化物被形成在一水解燃燒器中并且沉積在原料元件如玻璃棒上。包括包層的附加玻璃層被沉積在纖心棒上并且其組合物通過在惰性環(huán)境中加熱固結(jié)在透明纖心棒上。這種方法需要許多熱粉塵流用的通道(多達(dá)200個(gè))，因此成本高又費(fèi)時(shí)間。此外，在粉塵被沉積以后，必須將預(yù)制棒在可控的惰性氣氛如氦氣中燒結(jié)，氦的成本也是很高的。并且，這些附加的要求需要擴(kuò)大的過程控制，這甚至可能進(jìn)一步延誤生產(chǎn)和提高成本。
另一制造方法通常稱之為改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積(MCVD)技術(shù)。在該技術(shù)中，玻璃母體物蒸氣定向流過一空心玻璃圓柱體，將該玻璃圓柱體加熱到足以在其內(nèi)部產(chǎn)生均勻的反應(yīng)。在這個(gè)反應(yīng)的過程中，形成沉積在玻璃圓柱體內(nèi)側(cè)的玻璃顆粒物質(zhì)，接著通過來回移動熱源使其熔合成圓柱體。這種技術(shù)也存在涉及沉積率不足和需要原料管子的問題，這又對制造經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)進(jìn)程產(chǎn)生負(fù)面影響。
還有一種制造纖維預(yù)制棒的技術(shù)是氣相軸向沉積法，或更一般地說VAD。描述于美國專利NO.4062665中的這種方法包括將纖心棒和包層的粉塵的同時(shí)火焰沉積物覆蓋在一轉(zhuǎn)動的熔融石英媒劑棒上。當(dāng)多孔的微粉體坯棒生長時(shí)，將其慢慢地拉過一石墨電阻爐(碳加熱器)，在爐中通過分區(qū)燒結(jié)使其固結(jié)成一透明的玻璃預(yù)制棒。這種方法具有與含有摻雜的鹵化物的火焰水解燃燒器相關(guān)的全部缺點(diǎn)和問題，如在上述的側(cè)向粉塵沉積技術(shù)中所出現(xiàn)的，只是在這種情況下有兩個(gè)需要控制的水解燃燒器。完成預(yù)制棒的過程控制和兩燃燒器的控制必須是精確的。
在另一種制造光纖維預(yù)制棒的方法中，纖心棒用一摻雜有石英的內(nèi)實(shí)體玻璃棒和一個(gè)或多個(gè)套管制成。在這種方法中，如美國專利NO.4154591和NO.4596589中所描述的，將一纖心棒放在一套管中。然后通過沿套管全長慢慢來回移動熱源使套管燒縮到纖心棒上。由于在實(shí)際拉制纖維以前套管和纖心棒要被完全燒縮成一實(shí)體多層的圓柱體，這是一個(gè)緩慢而化費(fèi)又大的過程。
將套管燒縮到玻璃棒上的另一種方法公開于日本專利申請中，其公告號為63-170235。在該專利中提出將套管的第一端燒縮到纖心棒上，然后向套管內(nèi)部施加負(fù)壓并最后將套管的另一端燒縮到纖心棒上。
據(jù)本申請人所觀察到的，當(dāng)套管燒縮到纖心棒上時(shí)，應(yīng)當(dāng)特別注意在制造和/或預(yù)制棒燒縮成一實(shí)體的過程中不要引起預(yù)制棒幾何上的不對稱性，這種不對稱性會反映在所得到的纖維的截面中，結(jié)果對纖維的傳送性能產(chǎn)生負(fù)面影響。特別是，當(dāng)通過將一套管燒縮到一纖心棒上來制造簡單的雙層預(yù)制棒時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意在過程開始時(shí)將套管和纖心棒正確地對中并且在燒縮的全過程中保持套管的中心對準(zhǔn)纖心棒的中心，以便避免這樣的不對稱性。在這方面，本申請人已注意到，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的方法，套管與內(nèi)纖心棒的對中直接在為進(jìn)行將套管燒縮到纖心棒上用的車床上來實(shí)現(xiàn)。然而這樣的操作是特別困難的，因?yàn)檐嚧惨话闾幱诖怪蔽恢貌⑶姨坠芘c纖心棒的正確對中一般要求采用特殊的玻璃加工技藝。此外，本申請人還觀察到用于燒縮套管的熱源溫度應(yīng)當(dāng)在燒縮的全過程中加以精確控制。特別是，當(dāng)只將套管的兩端燒縮到纖心棒的相應(yīng)兩端上時(shí)，應(yīng)當(dāng)特別注意套管的非燒縮區(qū)的發(fā)熱，以便使組裝好的預(yù)制棒中的熱應(yīng)力區(qū)域減至最小，同時(shí)避免在該區(qū)域中不希望有的燒縮。
因此，本發(fā)明涉及利用改進(jìn)的直接成套技術(shù)制造光纖維用的方法與裝置，該技術(shù)基本上排除了本申請人對現(xiàn)有技術(shù)中的方法所觀察到的一個(gè)或多個(gè)問題。
本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述中闡明，并且部分地由描述中將顯而易見，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)踐得知。本發(fā)明的目的和其他的優(yōu)點(diǎn)將通過在文字描述和其權(quán)利要求以及附圖中詳細(xì)指出的方法和裝置來實(shí)現(xiàn)和獲得。
為了獲得這些和其他的優(yōu)點(diǎn)并且按照本發(fā)明所體現(xiàn)的和大致描述的目的，本發(fā)明提供一光纖維預(yù)制棒和制作預(yù)制棒的方法，該方法是，通過將一纖心棒對中地定位于一套管內(nèi)，借此在纖心棒的外表面與套管的內(nèi)表面之間形成環(huán)形間隙，加熱使套管的兩末端燒縮到纖心棒的兩相應(yīng)末端上同時(shí)保持環(huán)形間隙沿套管大部分長度上不燒縮。優(yōu)選一力例如真空用來使套管向內(nèi)偏壓向纖心棒，將該力施加于所述環(huán)形間隙以便于套管燒縮到纖心棒上。
然后將完成的預(yù)制棒插入拉絲塔中，在塔中對預(yù)制棒的一端加熱以使套管的未燒縮部分在由該同一燒縮端的末端拉出纖維時(shí)可燒縮到纖心棒上。
特別是，本發(fā)明的一個(gè)方面涉及制造光纖維預(yù)制棒的方法，該方法是，通過將一玻璃棒插入一玻璃管內(nèi)，借此在棒的外表面與管的內(nèi)表面之間形成環(huán)形間隙，并且加熱使管的兩末端燒縮到棒的相應(yīng)兩末端上同時(shí)沿管的大部分長度上保持不燒縮的環(huán)形間隙，這包括以下步驟·將一棒對中地定位于一管中，在棒的外表面與管的內(nèi)表面之間形成環(huán)形間隙；·在所述管與棒的一端之間形成機(jī)械式密封，同時(shí)使管與棒關(guān)于它們的縱向軸線對中；·通過沿管的第一分段以預(yù)定的燒縮速度來回移動熱源使管的該第一分段熱燒縮到棒上，該分段位于管的另一未密封端，從而密封式封閉管與棒的該另一端。
·施加使管向內(nèi)偏壓向棒的力；·通過以預(yù)定的移動速度移動熱源使該熱源移至位于管的已密封端鄰近的管的第二分段，以便避免在兩分段之間管向棒的任何燒縮并且避免預(yù)制棒的任何熱裂紋；·通過沿所述管的第二分段基本上以所述的預(yù)定燒縮速度來回移動熱源使管的該第二分段熱燒縮到棒上。
優(yōu)選地，借助機(jī)械式密封將環(huán)形間隙抽成真空來獲得使管向內(nèi)偏壓向棒的力。
按照本發(fā)明優(yōu)選的方面，所述熱源的預(yù)定移動速度比所述預(yù)定燒縮速度高約一倍至約七倍。
按照本發(fā)明優(yōu)選的方面，上述方法包括·將棒對中地定位于管內(nèi)并形成如所述的機(jī)械式密封與對中；·通過沿所述管的第一分段的第一部分以預(yù)定的燒縮速度來回移動熱源使管的該第一部分熱燒縮以便將管的該第一部分密封式封閉到所述棒上；·抽真空；·以第一預(yù)定移動速度移動熱源使該熱源移至管的第二分段并且退到第一部分；·通過沿管的所述第一分段的其余部分基本上以所述預(yù)定燒縮速度來回移動熱源使管的該第一分段的其余部分熱燒縮；·以第二預(yù)定的移動速度移動熱源使該熱源移至管的第二分段；·通過沿所述管的第二分段基本上以所述預(yù)定燒縮速度來回移動熱源使管的該第二分段熱燒縮到棒上。
按照優(yōu)選的方面，所述被燒縮的第一分段的第一部分為待燒縮的管的總分段的約10％至約30％。
所述第一和第二預(yù)定移動速度都可以比所述預(yù)定燒縮速度高約一倍至約七倍，或者優(yōu)選地是，第一預(yù)定移動速度比預(yù)定燒縮速度高約一至五倍，而第二預(yù)定移動速度比預(yù)定燒縮速度高約三至七倍。
按照另一優(yōu)選的方面，使管與棒的一端之間形成機(jī)械式密封同時(shí)使棒在管內(nèi)對中的方法是通過采用一裝置來實(shí)現(xiàn)的，從而形成包括該裝置和對中的棒與管的一個(gè)裝置，然后將該裝置安裝在一玻璃加工車床上。
按照本發(fā)明的又一方面，使棒在管內(nèi)對中和在所述管與棒的一端之間形成機(jī)械式密封的裝置包括一螺紋體(37)、螺紋環(huán)(38、39和40)、O形密封圈(12、13和14)和相配合的開口環(huán)32、33，通過螺紋環(huán)38、40的轉(zhuǎn)動來保證棒與管的對準(zhǔn)中心和機(jī)械式密封。
按照一個(gè)優(yōu)選的方面，所述開口環(huán)是開通的、沿它們的周邊設(shè)有間隙。
本發(fā)明中實(shí)施的新成套技術(shù)的主要成果在于，與傳統(tǒng)的成套方法相反，在制造過程的拉絲階段以前套管/包層的全長不燒縮到纖心棒上。因?yàn)閷?shí)際成套是在纖維拉制過程中完成的，因此本發(fā)明大大降低了預(yù)制棒和纖維的生產(chǎn)時(shí)間和成本。本發(fā)明還在組裝好的預(yù)制棒的對中方面和在纖維幾何上提供了較好的控制，以及減少了組裝好的預(yù)制棒內(nèi)的熱應(yīng)力區(qū)域。
應(yīng)當(dāng)理解以上概述和以下詳述都是示范性的和說明性的并且擬作為權(quán)利要求對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
所附的附圖對本發(fā)明提供進(jìn)一步的理解，附圖引入本申請文件中并構(gòu)成它的一部分，圖示出本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方案，并且與說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。附圖中

圖1為體現(xiàn)本發(fā)明的預(yù)制棒的示意圖；圖2為由實(shí)施圖1的方法得到的預(yù)制棒的頸縮區(qū)的示意圖；圖3為制備的纖心棒的示意圖；圖4為插入一套管內(nèi)的圖3纖心棒的示意圖；圖5為制備按圖1的預(yù)制棒用的組裝裝置的剖視圖；圖6為體現(xiàn)本發(fā)明的預(yù)制棒的示意圖；圖7為用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選裝置的示意圖；圖8為包括在圖5的組裝裝置中的開口環(huán)的頂視圖。
現(xiàn)在將詳細(xì)參照發(fā)明的實(shí)施方案，其實(shí)例示于附圖中。大凡可能，將在所有附圖中對同樣的或類似的元件采用同樣的標(biāo)號。
如圖1所示，本發(fā)明的光纖維預(yù)制棒很概括地說是通過下述方式來組裝(1)首先將纖心棒和套管對中地安裝在玻璃加工車床上和(2)將套管的兩末端熱燒縮到纖心棒上。
在預(yù)制棒制造過程的第一步中，纖心棒1經(jīng)火焰拋光以使清潔并插入(至少在其兩端和內(nèi)表面)經(jīng)火焰拋光的套管8。纖心棒可以是完全同軸的或優(yōu)選地修改成包括在兩端處的焊接柄部3，如圖3中所示。優(yōu)選地，如在美國專利NO.5685363中所公開的，引入本文作為參考，纖心棒的一端的焊接柄部改成包括一徑增部分或環(huán)形棱21，如圖3中所示。徑增部分21的尺寸應(yīng)當(dāng)能接合套管8的內(nèi)壁；以這種方式減小纖心棒與套管內(nèi)壁之間的間隙并且便于套管以后的燒縮。然后將纖心棒插入套管內(nèi)使得套管的一端與纖心棒的大直徑部分21接觸，借此使該纖心棒端在套管內(nèi)對中。纖心棒和套管的尺寸經(jīng)優(yōu)選以便使套管的內(nèi)徑與纖心棒的外徑之間的差值為約0.5mm至約1.5mm，優(yōu)選為約1.0mm，從而形成一徑向約為0.5mm的優(yōu)選的環(huán)形間隙。一般來說，纖心棒的直徑可以從約11至約25mm間變化。套管的外徑一般為約20至約80mm，其壁厚優(yōu)選為約4至約30mm。纖心棒和預(yù)制棒的長度一般為約800mm至約1m。
下一步，如圖4中所示，需要向纖心棒和套管的頂端安裝一裝置22。如圖5中所示，該裝置包括開口環(huán)32、33和O形密封圖12、13和14，它們不僅使內(nèi)預(yù)制棒的頂端在套管內(nèi)對中，而且也在套管與內(nèi)纖心棒之間形成氣密密封。這使得在下一步可以將環(huán)形間隙抽成真空。
特別是，圖5所示裝置包括用優(yōu)質(zhì)不銹鋼制成的螺紋體(37)和螺紋環(huán)(38、39和40)。O形密封圈(12、13和14)優(yōu)選用彈體材料，特別是氟彈體，例如Viton(聚偏氟乙烯·氟丙烯)來制造。開口環(huán)(32和33)優(yōu)選用塑性材料制造，這種材料應(yīng)當(dāng)充分光滑和柔軟以免在對中過程中對套管造成任何劃痕和裂紋。例如，氟烴聚合物，如聚四氟乙烯(PTFE)可有利地用作開口環(huán)的材料。
裝置中的密封和對中的機(jī)理通過由開口環(huán)壓縮O形密封圈來形成。例如，金屬環(huán)38的轉(zhuǎn)動迫使開口環(huán)32向上并對O形密封圈14產(chǎn)生壓縮直到在組件與套柄部之間獲得密封為止，該套柄部耐得住要求的真空，同時(shí)將套管在裝置內(nèi)對中。同樣，環(huán)40的轉(zhuǎn)動將開口環(huán)33壓到O形密封圈12上，從而對著預(yù)成型纖心棒形成足夠的密封，同時(shí)使所述纖心棒與套管和組件同心地對中。
圖8詳細(xì)示出開口環(huán)33的頂視圖。如圖中所示，開口環(huán)的外表面與其內(nèi)表面相比優(yōu)選為楔形。此外，這些環(huán)優(yōu)選為不是完整的環(huán)而是開口的，在它們的周邊80設(shè)有幾個(gè)毫米的間隙81，一般該間隙為約2mm至約4mm。這個(gè)間隙使得同一個(gè)開口環(huán)可用來適應(yīng)不同的直徑變化不大(一般約為1～3mm)的套管或纖心棒，而勿需按棒或管的不同尺寸來改換開口環(huán)。事實(shí)上，在將開口環(huán)裝在棒或管的外表面上時(shí)如果開口環(huán)上的間隙被增大了，該裝置的尺寸使得仍能達(dá)到很好的密封和對中的機(jī)理。因此本裝置提供了將棒和套管相互同軸地牢固固定的方法。利用開口環(huán)和O形密封圈形成密封的作用，如上所述，使得棒和套管不可能移動。因此，機(jī)械組件的對稱性將為棒與套管相互間提供要求的對中性。繞棒和套管周圍的緊固由環(huán)(32和33)和O形密封圖(12和14)形成。
然后將包括上述帶有對中的棒和管的裝置之組件安裝在可調(diào)速的車床上，該車床優(yōu)選為具有垂直定向的同步旋轉(zhuǎn)的卡盤的玻璃加工車床以便支承端不會受到大的扭矩和組件不會因發(fā)熱而下垂。圖7示意地示出這樣一臺車床，其中可安裝纖心棒和套管組件70。為了更詳細(xì)地了解這種車床還參考美國專利NO.5221306和US 5578106，這些專利在此引入作為參考。
圖5中詳細(xì)示出的裝置22安裝在預(yù)制棒的頂端并用作為穿過卡盤之一中的中心開口的柄部，該卡盤被修改成使纖心棒與套管之間的環(huán)形間隙11可被部分地抽真空。一同心的通道經(jīng)由轉(zhuǎn)動式密封36延伸至墊圈的中心開口，借此使環(huán)形間隙11通過“快速配合”接頭35與真空泵連通。該組件可以用一C形槽(未示出)鎖定在一旋轉(zhuǎn)盤34上，然后連接于車床。組件用金屬環(huán)38鎖定就位。該組件在最后鎖定就位以前可以轉(zhuǎn)動，以便使其在車床上具有最準(zhǔn)確的垂直定向。一管子(未示出)連接于接頭(35)以供采用真空泵之用。
預(yù)成型棒的下端用安裝在車床的下卡盤上的夾爪(未示出)來固定。
可調(diào)速車床包括噴燈71或可與相比的熱源，它安裝在以與車床同樣的床身(未示出)為基礎(chǔ)的、三軸定位的臺架72上以便在操作過程中可以精確控制噴燈的位置?？商峁┮慌_計(jì)算機(jī)(未出出)以協(xié)調(diào)和控制物體70通過車床的轉(zhuǎn)動和熱源71的移動。計(jì)算機(jī)還控制物體70繞Z軸的轉(zhuǎn)速和熱源71沿Z軸的移動速度。提供幾個(gè)步進(jìn)電機(jī)(未示出)以驅(qū)動定位臺架的三坐示軸而控制熱源71的位置和移動速度。在操作過程開始時(shí)，將噴燈定位在套管的下端、與套管同纖心棒的徑增部分21的接觸點(diǎn)相一致的位置。
在下一步中，如圖6中所示，熱源(未示出)形成套管8的下端和纖心棒2之間的密封25。燒縮的分段應(yīng)當(dāng)具有足夠的長度以便使預(yù)制棒在其后的拉絲階段的過程中容易處理，在拉絲階段一開始將預(yù)制棒的端部加熱以便拉成光纖維。因此，密封25優(yōu)選具有約5至10mm的長度。
熱源一般為一燃燒器，例如氫/氧燃燒器，它可以使預(yù)制棒的燒縮區(qū)處在比通常用于拉絲階段的溫度稍低的溫度下，該燒縮溫度優(yōu)選為1800℃至2000℃，特別是為約1900℃。
其他可以用于本方法的熱源是小型爐子，例如石墨電阻爐或感應(yīng)電爐?；蛘撸梢圆捎玫入x子噴燈。
這樣，熱源沿套管8按預(yù)定的燒縮速度來回移動，使套管的一分段在套管的下端23處燒縮到纖心棒上。在燒縮階段的過程中，熱源的移動速度優(yōu)選為約5至約30mm/min。特別是，根據(jù)所使用的熱源的溫度，這樣的燒縮速度應(yīng)保持足夠高以免對燒縮區(qū)產(chǎn)生不必要的過熱；不過，該速度也不應(yīng)過高，以便使套管在要求的區(qū)域可以完全和較快速地?zé)s。決定在燒縮階段的過程中熱源移動速度的另一參數(shù)是待燒縮的套管的尺寸，特別是其厚度。一般來說，較厚的套管將需要較慢的熱源移動，以便能充分地加熱玻璃。例如，據(jù)本申請人的經(jīng)驗(yàn)，對同樣的燃燒裝置壁厚增大一倍使得燒縮速度要降低1/2。
然后加上真空泵(未示出)以將纖心棒2與套管8之間的環(huán)形間隙11部分地抽成真空以便其余的時(shí)間將預(yù)制棒在車床上制備。通常，為了便于套管的燒縮，采用比環(huán)境氣壓稍低的真空是足夠的，例如真空為約0.95巴。然而本申請人觀察到，增加真空，例如增至約0.01巴或更低，可以進(jìn)一步方便于套管的燒縮，從而可以提高生產(chǎn)率。
在組件的下端燒縮以后，提高熱源的移動速度直到它到達(dá)套管的頂部分段為止。熱源在預(yù)制棒的中間部分的移動應(yīng)當(dāng)足夠地快以避免套管在纖心棒上有任何燒縮，借此保證環(huán)形間隙11保持基本上不變。但本申請人注意到，如果該移動速度過快，預(yù)制棒可能產(chǎn)生熱裂縫。事實(shí)上，如果熱源的移動速度過快，燒縮區(qū)域中的熔融石英會過快地變冷并且在應(yīng)力邊界產(chǎn)生裂紋。本申請人注意到，通過采用一預(yù)定的移動速度，可以防止預(yù)制棒的所述熱裂紋。特別是，該速度應(yīng)當(dāng)足夠低以便避免預(yù)制棒中的這種裂紋，但是還應(yīng)當(dāng)足夠快以便避免套管的中間區(qū)域產(chǎn)生任何燒縮。因此，本申請人注意到，熱源在方法的這一步中的移動速度應(yīng)當(dāng)為用于燒縮階段的移動速度的約二倍至約八倍，優(yōu)選為約二倍至約六倍。因此，根據(jù)熱源的溫度和待燒縮的套管的尺寸，熱源在兩燒縮區(qū)域之間優(yōu)選地以約30至約150mm/min的移動速度移動。
當(dāng)熱源到達(dá)預(yù)制棒的頂部時(shí)，再次降低熱源的速度，以便燃燒器將套管的上分段在位置24處燒縮到纖心棒上并密封之。為燒縮該第二分段所用的熱源的燒縮速度基本上與用于第一分段的是相同的。但是，該燒縮的第二分段的長度可以小于另一燒縮分段的長度，因?yàn)檫@個(gè)分段不經(jīng)受拉絲階段的開始熔化階段。一般，其長度包括約2至約5mm。環(huán)形間隙在該處應(yīng)當(dāng)被完全密封，以便在整個(gè)拉絲過程中在預(yù)制棒內(nèi)部保持真空狀態(tài)。
然后將燃燒器降至下柄部3并使其可以燒穿預(yù)制棒的密封區(qū)23以下的柄部以便使最后的預(yù)制棒較短并可更便于運(yùn)送。然后可將完成的預(yù)制棒從車床上卸下并垂直安裝在拉絲塔中。
在整個(gè)的過程中，優(yōu)選保持車床約2至約10r.p.m.的轉(zhuǎn)速，特別是約5r.p.m.(轉(zhuǎn)/分)。
按照另一實(shí)施方案，不是在套管的下端形成全部的密封，而是對相當(dāng)于密封25的最后長度的約10～30％的長度上將套管只部分地密封到纖心棒上。特別是，使下分段的下部分燒縮。然后抽真空并且使熱源以第一預(yù)定移動速度首先向上移到套管的另一端，以便可除去粘附于套管或在纖心棒上的任何殘留的揮發(fā)化合物。然后將熱源沿套管以大致第一移動速度移回下端。接著完成下分段的密封并且繼續(xù)上述過程，使熱源以第二移動速度移向套管的另一端并使套管的第二分段燒縮。
所述第一和第二預(yù)定移動速度比所述預(yù)定的燒縮速度都可高約一倍至七倍。優(yōu)選地，該第一預(yù)定移動速度比所述預(yù)定的燒縮速度高約一至五倍，而該第二預(yù)定移動速度比所述預(yù)定的燒縮速度高約三至七倍。
本申請人觀察到，采用這種熱源沿套管全長的雙程移動，可從纖心棒/套管的界面更好地除去揮發(fā)性成分，同時(shí)為預(yù)制棒提供附加的熱處理，這改善了由這樣的預(yù)制棒得到光纖維的決定性特性。特別是，通過只部分地?zé)s套管的下分段的下部分，可在燒縮的區(qū)域中更好地除去這樣的揮發(fā)物。揮發(fā)物排除的這種改善減小在其后的拉絲階段中，特別是在預(yù)制棒的密封端的區(qū)域有氣泡形成的危險(xiǎn)。
如由以上所述可以理解的，本發(fā)明提供了簡易而快速的方法以用于在將套管與纖心棒安裝在玻璃加工車床上以前使套管與纖心棒正確地對中，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)為了直接在車床上對中套管與纖心棒所需要的困難操作。此外，熱源沿待燒縮的套管的相對運(yùn)動的控制減小了最后的預(yù)制棒中產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)，以及減小了在其后的拉絲階段中氣泡形成的危險(xiǎn)。
圖2為定位于拉絲塔(未示出)中按圖3組裝好的預(yù)制棒的示意圖。暴露于熱源16的預(yù)制棒下端19被熔化掉以便形成頸縮區(qū)17，在這里套管8被燒縮到纖心棒2上從而可以可控的方式拉出實(shí)體的光纖維。在纖維的拉制階段中，該預(yù)制棒下端仍然是燒縮的和密封的，同時(shí)拉制纖維18，從而保證環(huán)形間隙11仍然是密封的和處于真空下。
權(quán)利要求
1.一種制作光纖維預(yù)制棒的方法，包括以下步驟·將一棒對中地定位于一管內(nèi)，在棒的外表面與管的內(nèi)表面之間形成環(huán)形間隙；·在所述棒與管的一端之間形成機(jī)械式密封，同時(shí)使管與棒關(guān)于它們的縱向軸線對中；·通過沿所述管的第一分段以預(yù)定的燒縮速度來回移動一熱源使管的該第一分段熱燒縮到棒上，該分段位于管的另一未密封端，從而密封式封閉管和棒的另一端；·施加使管向內(nèi)偏壓向棒的力；·通過以預(yù)定的移動速度移動熱源使該熱源移至位于管的已密封端鄰近的管的第二分段，以便避免在兩分段之間管向棒的任何燒縮并且避免預(yù)制棒的任何熱裂紋；·通過沿所述管的第二分段基本上以所述的預(yù)定燒縮速度來回移動熱源使管的該第二分段熱燒縮到棒上。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使管向內(nèi)偏壓向棒的力通過借助機(jī)械式密封將環(huán)形間隙抽真空來獲得。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱源的預(yù)定移動速度比所述第一預(yù)定燒縮速度高約一倍至約七倍。
4.按照權(quán)利要求1所述制作光纖維預(yù)制棒的方法，包括以下步驟·將棒對中地定位于管內(nèi)并形成如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式密封；·通過沿所述管的第一分段的第一部分以預(yù)定的燒縮速度來回移動熱源使管的該第一部分熱燒縮，以便使管的該第一部分密封式封閉到所述棒上；·抽真空；·以第一預(yù)定移動速度移動熱源使該熱源移至管的第二分段并且退到第一部分；·通過沿管的所述第一分段的其余部分基本上以所述預(yù)定的燒縮速度來回移動熱源使管的該第一分段的其余部分熱燒縮；·以第二預(yù)定的移動速度移動熱源使該熱源移至管的第二分段；·通過沿所述管的第二分段基本上以所述預(yù)定的燒縮速度來回移動熱源使管的該第二分段熱燒縮到棒上。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述被燒縮的第一分段的第一部分為待燒縮的管的總分段的約10％至約30％。
6.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一預(yù)定移動速度比所述預(yù)定燒縮速度高約一至五倍，而所述第二預(yù)定移動速度比所述預(yù)定燒縮速度高約三至七倍。
7.按照以上權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述管與棒的一端之間形成機(jī)械式密封同時(shí)使管與棒關(guān)于它們的縱向軸線對中的方法，是通過采用一裝置來實(shí)現(xiàn)的，從而形成包括該裝置和對中的棒與管的一個(gè)裝置，然后將該裝置安裝在一玻璃加工車床上。
8.用于按照權(quán)利要求6所述方法中使棒在管內(nèi)對中和機(jī)械式密封所述管與棒的一端的裝置，包括一螺紋體(37)、螺紋環(huán)(38、39和40)、O型密封圈(12、13和14)以及開口環(huán)(32和33)，該O形密封圈12、14和開口環(huán)32、33協(xié)同工作，通過螺紋環(huán)38、40的轉(zhuǎn)動形成棒與管的對中和機(jī)械式密封。
9.按照權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述開口環(huán)是開口的、沿它們的周邊設(shè)有小的間隙。
全文摘要
光纖維通過直接套管技術(shù)來生產(chǎn),該技術(shù)可以直接在光纖維制造的拉絲階段中達(dá)到使外包層管燒縮到內(nèi)纖心棒上。在光纖維制造過程的過程中,生產(chǎn)一具有密封的環(huán)形間隙/內(nèi)腔的預(yù)制棒。該預(yù)制棒首先通過采用一對中裝置將一棒在一套管內(nèi)對中來生產(chǎn),該對中裝置還能形成氣密密封。在這個(gè)裝置的環(huán)形間隙/內(nèi)腔內(nèi)可保持一定的真空。然后施加熱源以便使所述管的兩末端燒縮到棒的相應(yīng)兩末端上,該熱源從一端移至另一端的移動速度是可控的以便避免在最后的預(yù)制棒中產(chǎn)生任何裂紋。然后將得到的預(yù)制棒安裝在拉絲塔中,在塔中拉制纖維同時(shí)將管的其余部分燒縮到棒上。還公開了將一棒在一管內(nèi)對中的裝置,例如用在預(yù)制棒制造過程中對中,該裝置包括一螺紋體、螺紋環(huán)、O形密封圈和開口環(huán)。
文檔編號G02B6/00GK1267369SQ98808272
公開日2000年9月20日 申請日期1998年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月19日
發(fā)明者加克莫·斯蒂凡諾·羅巴, 謝里爾·珍·格恩哈姆, 安那·茲林克 申請人:皮雷利·卡維系統(tǒng)有限公司