专利名称:热处理装置及其运转方法
本发明涉及例如对光纤母材(多孔质体)进行脱水及烧结处理来获得透明的光纤母材等的用途中使用的热处理装置及其运转方法。
以往，对光纤母材等的被处理物进行热处理的热处理装置如第4图所示，具有收容被处理物多孔质的光纤母材1并进行加热的炉芯管2，该炉芯管2的外周用炉体4包围，并利用设于该炉体4内的发热体5，经过炉心管2对光纤母材1进行加热。该场合，由支承棒6支承设置在炉芯管2中央的光纤母材1在该炉芯管2内，被用适当的气体介质进行加热、脱水及烧结，成为透明的预制件。利用具有供气管7的炉芯管气体供给装置8向炉芯管2供应所需的气体，与母材1反应的气体、水分及剩余的气体从具有排气管9的排气装置10，经排出气体处理装置11，由送风机12吸引并排出。一般，在排气装置10的排气管9中，设有调节来自炉芯管2的排气强度用的节流阀13及监视炉芯管内的内部压力用的压力计14。
炉芯管2为了能耐高温且避开对光纤有害的杂质，往往用石英形成。另外在加热炉3中，为能获得足够的高温，作为发热体5及炉体4的内部绝热材料等的材料，往往使用石墨。
然而，在高温下使用石墨时，因为在空气中会因氧化而变形，所以必须制造无氧的环境气氛。其方法采用的是，在炉体4的内侧充满隋性气体。这时，为了防止通过炉体4与炉芯管2等的间隙进入空气及扩散氧气，必须使炉体4内部的压力保持高于炉体4外部的压力。
但是，由石英等构成的炉芯管2因为在炉体4的中心部被加热到高温，所以已软化，处于容易变形的状态，有时会由于炉芯管2内侧与外侧的压力关系而发生膨胀或缩小，发热件5的温度升得越高，越容易因小的压力差而发生上述情况。又，由于母材1趋向增长，因而使炉芯管2的长度做得越长，该炉芯管2也就越容易变形。
也就是，如果暂定炉芯管2的内侧的压力为P1，外侧的压力为P2则P1-P2≥K1时发生膨胀，P1-P2≤K2时发生缩小。
其中，K1和K2是由炉芯管2的尺寸及温度决定的值。
根据上述情况，必须把炉芯管2的内部压力保持在炉芯管2不发生变形的范围内使用装置。还有一个为防止石墨的氧化所需的最小压力P2，对此压力P1既不能太高也不能太低。
然而，由于环境气体的流量或温度的设定变动，上述压力会发生变化，由于排气系统的压力变动，炉芯管2内的压力也会变动。这些压力变化会引起炉芯管2的毁坏或破损，造成不能进行热处理。
本发明的目的在于提供一种能防止炉芯管的变形的热处理装置及该热处理装置的运转方法。
如果对为达到上述目的而采用的本发明的结构，参照与实施例对应的第1图至第3图进行说明，则本发明包括下述部分收容被处理物1的炉芯管2，包围该炉芯管2的加热炉3，向上述炉芯管2内供应气体的炉芯管气体供应装置8，向上述加热炉3的炉体4内供应气体的炉体气体供应装置18，检测上述炉芯管2与上述炉体4内的气体压的压差的差压检测装置23，根据来自上述差压检测装置23的差压信号使上述炉芯管2内的气体压与上述炉体4内的气体压的差压调整到允许范围内的差压调整装置27。再有，一种具有收容被处理物1的炉芯管2、包围该炉芯管2的加热炉3，向上述炉芯管2内供应气体的炉芯管气体供应装置8和向上述加热炉3的炉体4内供应气体的炉体气体供应装置18的热处理装置，其特征在于，对上述炉芯管2内的气体压进行调节，使上述炉芯管2内的气体压与上述炉体4内的气体压的差压处于允许范围之内。
这样，如果检测炉芯管2内的压力与炉体4内的压力的差压，使该差压处于允许范围之内，即能防止因炉芯管2内的差压引起的变形。
以下参照本发明的实施例进行详细说明。又，与上述第4图对应的部分用同一的符号表示。
第1图是图示本发明的第1实施例的附图。在本实施例中，为了对从炉芯管2引出支承棒6的引出部分进行密封，在炉芯管2的端部设置密封箱5，从有供气管16的密封箱气体供应装置17接受密封用气体的供应。炉体4通过有供气管30的炉体气体供应装置18供给气体，并从排气口19排出气体。在节流阀13的进口侧的排气管9与炉体4上，分别连接着导压管20和21，进行炉芯管2内与炉体4内的气体压的检测。用这导压管20和21检测出的气体压被输入差压检测器，对炉芯管2内与炉体4内的气体的差压、即炉芯管2的内外的差压进行检测。由这导压管20、21及差压检测器22构成差压检测装置23。由差压检测装置23输出的差压信号(电信号或空气压信号)被输入调节计24，在此与来自设定器25的设定信号水准作比较，再向能根据偏差进行调节的电动阀等所构成的自动调节阀26A送出动作信号。调节阀26A在节流阀13的出口侧与排气管9相连接，通过其开关调节可以改变外部空气的导入量，以此来进行节流阀13的出口侧的压力调节。用这些调节计24、设定器25及调节阀26A构成差压调节装置27，该装置通常调节到炉芯管2的内压比炉体4的内压高0～6mm水柱。
在该实施例中，假定来自炉芯管气体供应装置8、炉体气体供应装置18及密封箱气体供应装置17的气体的注入量是一定的，而且送风机12的吸引量也是一定的。在该状态下，经过导压管20、21，由差压检测器22对炉芯管2内与炉体4内的气体压的差压进行检测。对检测出的差压信号与来自设定器25的设定信号的偏差用调节计24进行检测，根据其偏差自动地使调节阀26A的开度发生变化。一旦使调节阀26A的开度发生变化，节流阀13的出口侧的压力即发生变化，根据其变化，炉芯管2内的压力被调节，调节到差压进入允许范围。
在这种热处理装置中，来自炉芯管气体供应装置8的气体流量发生变化，发热体5的温度发生变化，排气系统的压力发生变化，从而使炉芯管2内的压力P1与炉体4的压力P2的差压(P1-P2)减小或增大的场合，其控制如下。
一旦差压(P1-P2)减小，即进行控制使调节阀26A的开度增加，于是，来自送风机12侧的吸引力减弱，节流阀13的出口侧的压力上升，炉芯管2内的压力P1增加，差压(P1-P2)增加，其值被控制到进入允许范围。
相反，一旦差压(P1-P2)增加，即进行控制使调节阀26A的开度减小，于是，来自送风机12侧的吸引力增大，节流阀13的出口侧压力减小，其结果，炉芯管2内的压力P1减小，差压(P1-P2)减小，其值被控制到进入允许范围。
这样进行控制，即能使炉芯管2的内外的差压经常保持在允许范围的值或适当的值，因此，石墨的氧化及炉芯管2的变形都不会发生，能稳定地进行光纤母材1的热处理。
第2图是图示本发明的第2实施例的附图。在本实施例中，节流阀13的出口侧的排气管9上设有手动调节阀26B，其开度被固定。密封气体供应装置17，是在供气管16的中途设置流量控制器28，密封气体是通过该流量控制器28进行供应的。另外，调节计24的输出，是作为流量设定信号被输入到流量控制器28的。作为流量控制器28，可以使用例如市售的质量流量控制器。其他与第1图的构成相同。
在本实施例中，把来自炉体气体供应装置18的气体流量与阀13和26B的开度设定为一定值，用差压检测器22对差压(P1-P2)的测定值与来自设定器25的设定值间的偏差进行检测，并根据其偏差使流量控制器28的流量设定值发生变化，由此使流入密封箱15的气体流量变化。通过该变化调节炉芯管2的内部压力，控制差压(P1-P2)使其进入允许范围或成为适当的值(通常使P1提高0～6mm水柱)。
在这样的热处理装置中，来自炉芯管气体供应装置8的气体流量发生变化，发热体5的温度发生变化，排气系统的压力发生变化，从而使差压(P1-P2)减小或增加的场合，其控制如下一旦差压(P1-P2)减小，即进行控制使流量控制器28的设定流量增加，从而，炉芯管2的压力P1上升，差压(P1-P2)增加，其值进入允许范围内。
一旦差压(P1-P2)增加，即进行控制使流量控制器28的设定流量减少，从而，炉芯管2的压力P1下降，差压(P1-P2)减小，其值进入允许范围之内。
第3图是图示本发明的第3实施例的附图。在本实施例中，仿佛覆盖着密封箱15似地设置着罩子31，该罩子31与密封箱15及支承棒6的间隙是固定的。与上述第2图的场合一样，密封气体供应装置17在其供气管16的中途，设有流量控制器28，通过该流量控制器28供应密封气体。又，调节计24的输出，作为流量设定信号被输入流量控制器28。上述罩子31上连接着排气管9，而且与第1图及第2图一样，该排气管9上连接着排出气体处理装置11及送风机12。在该实施例的场合，外界气体是通过罩子31与密封箱15、支承棒6间的间隙引进的，其控制基本上与第2实施例一样，根据差压(P1-P2)的值，通过流量控制器28控制供给密封箱15的气体流入量，使该密封箱15内的压力变化，由此而使炉芯管2内的压力变化，使差压(P1-P2)进入允许范围或达到适当的值。
另外还有下述方法，在上述第1实施例中的方法是，除节流阀13外，再固定调节阀26A，仅仅改变送风机12的吸引力;在上述第2实施例中的方法是，除节流阀3和调节阀26B外，再把通过流量控制器28的密封气体供应量也固定下来，与上述一样，仅仅控制送风机12的吸引力;在上述第3实施例中的方法是，除罩子31与密封箱15及支承棒6的间隙外，再把通过流量控制器28的密封气体供应量也固定下来，仅仅改变送风机12的吸引力。该场合的送风机12，用那种通过转速控制来改变吸引力的较合适。
如上所述，如本实施例那样，如果在调节阀26A、26B及流量控制器28侧进行差压控制，则有如下优点供给炉芯管2内的气体能确保热处理所要求的量，而且能稳定地进行微妙的控制。
另外，控制也能通过观察差压，每隔适当的时间用手动进行。作为被处理物1，不限于光纤母材，也可以是半导体等。
如以上所说过的，因为本发明是检测炉芯管内的气体压与包围该炉芯管的炉体内的压力的差压，并控制差压使其纳入允许范围之内，所以能防止由差压引起的炉芯管的变形，能稳定地进行热处理。
关于附图的简单说明。第1图至第3图是本发明涉及的装置的第1、第2和第3实施例的概略构成图，第4图是以往装置的概略构成图。
图中，1……被处理物，2……炉芯管，3……加热炉，4……炉体，5……发热体，6……支承棒，8……炉芯管气体供应装置，9……排气管，10……排气装置，13……节流阀，15……密封箱，17……密封箱气体供应装置，18……炉体气体供应装置，20、21……导压管，23……差压检测装置，26A、26B……调节阀，27……差压调节装置，28……流量控制器，31……罩子。
权利要求
1.一种热处理装置，它包括如下部分收容被处理物的炉芯管，包围该炉芯管的加热炉，向上述炉芯管内供应气体的炉芯管气体供应装置，向上述加热炉的炉体内供应气体的炉体气体供应装置，检测上述炉芯管内与上述炉体内的气体压的差压的差压检测装置，根据来自上述差压检测装置的差压信号进行调节，使上述炉芯管内的气体压与上述炉体内的气体压的差压处于允许范围之内的差压调节装置。
2.一种热处理装置的运转方法，该热处理装置包括收容被处理物的炉芯管、包围该炉芯管的加热炉、向上述炉芯管内供应气体的炉芯管气体供应装置、向上述加热炉的炉体内供应气体的炉体气体供应装置，其特征在于，调节上述炉芯管内的气体压，使上述炉芯管内的气体压与上述炉体内的气体压的差压处于允许范围之内。
专利摘要
本发明涉及一种热处理装置及其操作方法，该装置除炉芯管、加热炉、炉芯管气体供应装置及炉体气体供应装置外，还设有差压检测装置及差压调节装置，该装置根据上述差压检测装置测出的炉芯管内和炉体内气体压的差压来调节炉芯管中的气压，使炉芯管中的气压和炉体中的气压之间的差压保持在允许范围之内。因此，该装置能防止炉芯管变形。
文档编号F27D11/00GK86103451SQ86103451
公开日1986年12月3日 申请日期1986年5月21日
发明者吉海照直 申请人:古河电气工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan