专利名称：多孔质预成形坯玻化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将多孔质预成形坯进行脱水·烧结且玻化，以制造光纤母材用的多孔质预成形坯玻化装置背景技术为了将用VAD法(Vapor-phase Axial Deposition)或OVD法(Outsaid VaporDeposition)等制造的多孔质预成形坯进行脱水、烧结并玻化，以得到光纤母材，一般是在氦气中混合氯气、氧气、一氧化碳等，在这样的规定环境气体(以下称“处理气体”)中将多孔质预成形坯进行加热处理。
用于这种多孔质预成形坯加热处理的多孔质预成形坯玻化装置如图1所示，由收纳多孔质预成形坯1的炉心管2和包围该炉心管2外周的加热炉5构成，从炉心管2的下部，用导入管3导入已用气体供给量控制装置(Ma)17控制成一定供给量的处理气体，废气则经过排气管4所连接的废气吸引泵21和废气处理装置32而向大气中散发。排气管4上设有压力计(Pa)11和压力控制阀(Ba)15。
废气处理装置32用于除去向炉心管供给的处理气体中的氯等有害气体。
多孔质预成形坯的脱水、烧结处理需要1400℃左右的高温，故加热炉5的发热体6通常使用碳。碳一旦在空气中用高温加热，就会氧化消耗，故为了延长碳发热体的寿命，必须在加热炉炉体内形成氩气或氮气等惰性环境气体。惰性气体经过气体供给量控制装置(Mb)18导入加热炉炉体中。
另外，为了保持多孔质预成形坯的纯度，炉心管2的材料一般为石英制，但一旦加热到1400℃左右的高温，石英易发生软化、变形，故在多孔质预成形坯的脱水、烧结处理过程中，必须使炉心管2的内外压力平衡、防止炉心管2变形。
为此，要用压力计(Pa)11检测炉心管内的压力，用压力计(Pb)12检测加热炉炉体内压力，并将其检测信号导入差压检测器13，用该差压信号使炉心管废气的压力控制阀15和针对加热炉炉体的气体供给量控制装置(Mb)18这两个控制装置工作，以平衡炉心管内外的压力。
然而，在进行多孔质预成形坯的脱水、烧结处理时，若只是使炉心管内外的压力平衡还不够，还必须将炉心管内处理气体的压力变动控制在极小范围。
这是因为，在多孔质预成形坯的脱水、烧结处理过程中，虽然要根据炉心管内多孔质预成形坯与长度方向的加热带的位置关系及脱水、烧结的进行状态来变化加热温度和炉内环境气体的处理气体的供给量，但此时如果炉心管内的处理气体压力发生变化，则在用脱水、烧结处理得到的光纤母材上会残留微小的未烧结部分。
从而，为了得到高质量的光纤母材，必须将炉心管内的处理气体的压力变动控制在极小范围。
另外，如果脱水、烧结处理自始至终都是在处理气体中进行，就会在光纤母材内部残留处理气体，故为了防止这种情况，必须在脱水、烧结处理即将结束前，将炉心管内的环境气体从处理气体转换成氮气。然而，在有多个玻化装置并列运转的场合，还必须防止并列运转的其他玻化装置的炉心管内的处理气体发生压力变动。
发明的公开本发明的目的在于提供一种制造高质量光纤母材所需的技术，不仅能使多孔质预成形坯玻化装置炉心管内外的压力平衡，还能有效地控制炉心管内的压力变动。
本发明第1方案的多孔质预成形坯玻化装置具有容纳多孔质预成形坯的炉心管；包围该炉心管且对炉心管加热的加热炉；用于该炉心管的以氦气为主要成分的气体的供给装置、供给量控制装置、排出装置、排出量控制装置；用于该加热炉的惰性气体的供给装置、供给量控制装置、排出装置、排出量控制装置，其特点是，在连接该炉心管和废气吸引泵的排气管中途连接供气支管，从设在该供气支管前端的供气装置供给氮气或空气。
本发明第2方案是在第1方案的多孔质预成形坯玻化装置中，在从供气装置连接到排气装置的供气支管上设有泄放管。
本发明第3方案是在第1及第2方案的多孔质预成形坯玻化装置中，设有如下机构，该机构对炉心管内压力和加热炉炉体内压力之间的差压进行检测，并根据以炉心管内压力为基准的差压信号，对向炉心管的以氦气为主要成分的供气量、来自炉心管的废气排出量、向加热炉炉体内的惰性气体供给量、来自加热炉炉体内的废气排出量、向供气支管供给的氮气等气体的供给量、以及废气吸引泵的排气量进行综合控制。
本发明第4方案是在第1～第3方案的多孔质预成形坯玻化装置中，将从氮气等供气支管供给的氮气或空气的供给量控制在向炉心管供给的以氦气为主要成分的处理气体量的15～50％。
本发明第5方案多孔质预成形坯玻化装置群，其特点是，将第1～第4方案的多孔质预成形坯玻化装置多台并列配置，在每台多孔质预成形坯玻化装置上都设有废气吸引泵，并在该废气吸引泵的排出侧设有共同的废气处理装置。
通过采用上述本发明的多孔质预成形坯玻化装置，能够稳定地制造高质量的光纤母材。
对附图的简单说明图1是传统的多孔质预成形坯玻化装置的结构图。
图2是本发明一实施形态的多孔质预成形坯玻化装置的结构图。
图3说明废气吸引泵的排气能力与废气成分之间的关系。
图4是本发明又一实施形态的多孔质预成形坯玻化装置群的结构图。
实施发明的最佳形态以下结合
本发明。
图2是表示本发明一实施形态的多孔质预成形坯玻化装置的结构的示意图。图2中所用的符号与图1的传统多孔质预成形坯玻化装置的对应部分相同。
图2所示的多孔质预成形坯玻化装置由容纳多孔质预成形坯1的炉心管2和包围该炉心管2外周的加热炉5构成，从炉心管2的下部，用导入管3导入已用气体供给量控制装置(Ma)17控制成一定供给量的处理气体，为了防止碳发热体在加热炉5内氧化消耗，向加热炉炉体6内导入已用气体供给量控制装置(Mb)18控制成一定供给量的惰性气体。以上结构与图1所示装置相同。
本发明的第1特征在于将炉心管2内部的气体压力变动控制在极小范围。
即，在从炉心管2的上部排出处理气体用的排气管4上，从炉心管一侧起依次设有压力计(Pa)11、压力控制阀(Ba)15，在压力控制阀(Ba)15之后，连接从加热炉炉体内排出的惰性气体排出管23，还连接供气支管20，然后连接废气吸引泵31、废气处理装置32。
压力计(Pa)11用于检测炉心管2内的压力，压力控制阀(Ba)15是控制炉心管内压力用的装置。压力计(Pa)11也可不连接排气管4，而直接与炉心管2连接。
供气支管20将氮气或空气从压入鼓风机21经过气体供给量控制装置(Me)19而向处理气体的排气管4中供给，并作为炉心管内压力控制的一个装置，其效果将在后面说明。
加热炉炉体上连接压力计(Pb)12，对加热炉炉体内压力进行检测，同时在来自加热炉炉体的惰性气体排出管23的中途设有压力控制阀(Bb)16，作为加热炉炉体内压力控制装置。
不过，在图2中，来自加热炉炉体的惰性气体排出管23与来自炉心管的处理气体排气管4连接，并用共用的废气吸引泵排气，当然也可以利用另外的小型废气吸引泵排气。
把从压力计(Pa)11和压力计(Pb)12检测的压力信号引入差压检测器13，并利用从此输出的差压信号对压力控制阀(Ba)15和(Bb)16、气体供给量控制装置(Ma)17、(Mb)18及(Mc)19、以及废气泵31的转速进行控制，由此将炉心管内处理气体的压力变动控制在极小范围，同时使炉心管内压力与包围炉心管的加热炉炉体内压力平衡。
不过，在脱水、烧结处理工序的进程中要使炉心管内的处理气体供给量发生变化，而该变化是按照另外的运转程序、通过气体供给量控制装置(Ma)17的控制来进行。
这里说明从供气支管20供给处理气体排气管4的氮气或空气的效果。
炉心管环境气体(处理气体)是在氦气中混合了氯气、氧气、一氧化碳后形成的混合气体，由于其主要成分、即氦气的分子量较小，故整个混合气体的比重较小，因而，废气吸引泵31无法发挥预定的排气能力。为此，在使炉心管内的处理气体供给量发生变化时，为了能用较高的敏感度抑制炉心管内产生的压力变动，只靠压力控制阀(Ba)16的作用是不够的。
在这种场合，一旦从本发明的供气支管20将氮气或空气向连接炉心管的处理气体排气管4供给，分子量较大的氮气和空气就与分子量较小的处理气体混合，使整个废气的分子量增大，使废气吸引泵31能够发挥预定的排气能力。因此，如果根据来自差压检测器13的信号对各压力控制阀、气体供给量控制阀、废气泵转速进行综合控制，就能用较高的敏感度将炉心管内处理气体的压力变动控制在极小范围。
采用本结构的多孔质预成形坯玻化装置运转时，炉心管内处理气体的压力变动幅度为15(Pa)左右，比图1装置的50(Pa)明显减少(炉心管内环境气体的压力略为100,000(Pa))。
供气支管20的作用如上所述，而如果在供气支管20上连接前端向大气敞开的泄放管22，则其效果更佳。
即，由于炉心管内处理气体的压力设定为略高于大气压，故作为抑制炉心管内处理压力的压力变动的系统之一，使气体供给量控制装置(Mc)19工作，当供给供气支管20的氮气等气体的供给量变化时，即使有过多的气体供给时，也由于多余部分向大气中放出，使炉心管内处理气体的压力变动幅度比不设泄放管22的场合更小。即，炉心管内处理气体的压力变动部分被泄放管22泄放了。
向大气中排出的气体为氮气或空气，而没有有害气体排出。
不过，在本实施形态中所用的多孔质预成形坯玻化装置的炉心管2的上部，如图2所示，设有供惰性气体流入的密封箱7，以防止混有氯气等有害气体的处理气体从多孔质预成形坯的支承轴8与炉心管上部之间的间隙泄漏到大气中，图3表示废气吸引泵31的排气能力(炉心管内处理气体的排气能力)与气体成分(氮气在处理气体中所占的比率)之间的关系。排气能力随着氮气比率增加而上升，但当该比率超过30％就呈下降趋势。这是因为，向炉心管内供给的处理气体量大致一定，故如从供气支管20供给处理气体排出管4的氮气量比率高，整个排气量就相应增加，且废气吸引泵的负荷增大。
从图3所示的结果可知，如果从供气支管20向处理气体排气管4供给的氮气比率为15～50％，则废气吸引泵31就能充分发挥排气能力，可将炉心管内处理气体的压力变动控制在极小范围。
废气吸引泵31适用定量泵，在进行标准的脱水、烧结处理时，即，在供给炉心管内的处理气体供给量没有太大变化时，废气吸引泵即使以标准的转速运转，也能实现预定目标，而当脱水、烧结处理结束时，即，当将环境气体从处理气体转换成氮气时，由于气体成分明显改变，故也可按照另外的程序进行转速控制。
图4是另一实施形态的多孔质预成形坯玻化装置群的结构图。
图2所示的实施形态涉及一套多孔质预成形坯玻化装置，而为了提高生产效率，必须将本装置并排，进行并列运转。在这种场合，废气处理装置是共同的，而废气吸引泵之前的装置的结构则只是将图2的装置并排设置。必要时，在废气处理装置32之前附加共同的诱导泵。
如将多套多孔质预成形坯玻化装置做成上述结构，由于各套装置是以独立的控制系统进行运转的，故各套装置都可将脱水、烧结处理过程中炉心管内处理气体的压力变动控制在极小范围，不仅如此，在脱水、烧结处理结束时转换气体时，或处理结束后从炉心管2取出处理材料时，一套装置的处理作业也不会影响其他装置的运转状态。
从而，全套装置能稳定运转，因此可以很高的产品合格率制造出高质量的光纤母材，而且可避免炉心管压坏等造成的故障。
如上所述，采用本发明的多孔质预成形坯玻化装置或装置群，不仅可以很高的产品合格率制造出高质量的光纤母材，而且可防止炉心管压坏等故障，便于装置的维修管理。作为附加的效果，还能节约以氦气为主体的高价处理气体。即，采用图1的装置时，需要氦气100SLM(Standard Liter per minute at 0℃,1atm)、氯气2～4SLM，而使用本发明的多孔质预成形坯玻化装置时，氦气可减少到20～30SLM，氯气可减少到0.7～1.2SLM。
工业上利用的可能性本发明的多孔质预成形坯玻化装置可用于制造光纤所需的多孔质预成形坯的玻化。
权利要求
1．一种多孔质预成形坯玻化装置，具有容纳多孔质预成形坯的炉心管；包围该炉心管且对炉心管加热的加热炉；用于该炉心管的以氦气为主要成分的气体的供给装置、供给量控制装置、排出装置、排出量控制装置；用于该加热炉炉体内的惰性气体的供给装置、供给量控制装置、排出装置、排出量控制装置，其特征在于，在连接该炉心管和废气吸引泵的排气管中途连接供气支管，从设在该供气支管前端的供气装置供给氮气或空气。
2．根据权利要求1所述的多孔质预成形坯玻化装置，其特征在于，在从供气装置连接到排气管的供气支管上设有泄放管。
3．根据权利要求1或2所述的多孔质预成形坯玻化装置，其特征在于，设有如下机构，该机构对炉心管内压力和加热炉炉体内压力之间的压力差进行检测，并根据以炉心管内压力为基准的差压信号，对供给炉心管的以氦气为主要成分的供气量、来自炉心管的废气排出量、供给加热炉炉体内的惰性气体供给量、来自加热炉炉体内的废气排出量、向供气支管供给的氮气等气体的供给量、以及废气吸引泵的排气量进行综合控制。
4．根据权利要求1～3中任一项所述的多孔质预成形坯玻化装置，其特征在于，将从供气支管供给的氮气或空气的供给量控制在向炉心管供给的以氦气为主要成分的处理气体量的15～50％。
5．一种多孔质预成形坯玻化装置群，其特征在于，将权利要求1～4中任一项所述的多孔质预成形坯玻化装置多台并列配置，在每台多孔质预成形坯玻化装置上设有废气吸引泵，并在该废气吸引泵的排出侧设有共同的废气处理装置。
全文摘要
本发明的多孔质预成形坯玻化装置为了使容纳多孔质预成形坯的炉心管和包围该炉心管的加热炉炉体间的压力平衡,同时将炉心管内的压力变动控制在极小范围,设有强制性地向来自炉心管的排气管供给氮气等的装置,且根据炉心管内压力与加热炉炉体内压力之间的差压信号,对供给炉心管和加热炉炉体内的气体供给量、排出量进行控制,同时控制对炉心管的排气管的氮气供给量。
文档编号G02B6/00GK1320105SQ00801704
公开日2001年10月31日 申请日期2000年8月22日 优先权日1999年8月26日
发明者香村幸夫 申请人:古河电气工业株式会社