光纖的拉絲裝置及拉絲方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種光纖的拉絲裝置和拉絲方法，其即使使爐框體內的氣體從爐管下端部形成的間隙向爐管內漏出，也不會使煙灰沿內徑方向堆積。在將流入爐管（13）內并朝下流動的惰性氣體的體積流量設為Q1，將從爐框體（14）內向爐管內漏出的惰性氣體的體積流量設為Q2，將爐管下端的內徑設為2D，將爐管（13）和延長管（17）之間的接合部的氣體漏出口（19）的出口部分的間隙寬度設為H，將體積流量Q1和Q2各自相對于壁面的剪切力的比設為R時，將接合部的所述氣體漏出口的出口部分的間隙寬度H設定為滿足“R=（3D2Q2）/（4H2Q1）≤3”。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種，其將光纖用的玻璃母材加熱熔融并拉絲，從而形成光纖。
技術介紹
光纖以下述方式制造，S卩，使用專用的拉絲爐對光纖用的玻璃母材(下面稱為光纖母材)進行加熱熔融并拉絲而得到玻璃光纖，在其外表面上形成保護包覆層。在光纖母材的拉絲時使光纖母材插入的爐管使用具有耐熱性的碳。并且，在實際進行拉絲時，為了防止玻璃母材、爐管氧化等而向爐管內送入惰性氣體。此外，也向收容有對爐管進行加熱的加熱器或線圈等加熱單元的爐框體內送入惰性氣體，以用于防止由碳形成的加熱器或隔熱部件氧化、以及抑制對加熱狀態進行監視的窗ロ部產生霧氣等。作為上述惰性氣體，使用氮氣(N2)、氬氣(Ar)、氦氣(He)等氣體。 此外，例如在專利文獻I中公開了ー種技術，即，在爐管的下端設置圓筒狀的分隔壁(也稱為下煙筒或延長管)，以用于使從光纖母材的下端下垂且被拉絲而形成的處于軟化狀態的玻璃光纖，在移動至拉絲爐的外側之前成為使溫度降低一定程度而硬化的狀態。此外，在專利文獻2中公開了ー種技木，S卩，以沿著光纖母材下端的軟化形狀(縮頸(NeckDown)形狀)的方式，使爐管的下端部以錐狀縮徑，在縮徑后的爐管的下方設置延長筒(也稱為下煙筒或延長管)。由此，玻璃母材下端部的惰性氣體的流動變得穩定，進一歩抑制玻璃光纖的外徑變動。專利文獻I :日本專利第2787983號公報專利文獻2 :日本特開平8-91862號公報
技術實現思路
由于拉絲爐所使用的惰性氣體的使用量會影響光纖的制造成本，因此希望盡可能減少使用量。因此，提出了一種技術，即，將送入爐框體內的惰性氣體并不就此排出，而是送入爐管內，以減少爐管內的惰性氣體的使用量。此外，在專利文獻1、2中公開的爐管和延長管等之間的接合部處存在間隙，因此，存在爐框體側的氣體從該間隙部分向爐管內漏出的情況。由于爐管和延長管等之間的接合部位于遠離加熱單元的位置的下方位置，因此溫度以一定程度降低。此外，由于在爐管內惰性氣體從上方向下方流動，因此，成為在從接合部開始向下方的管內壁上容易粘附煙灰的狀態，該煙灰是由熔融后的光纖用母材生成的SiO2等渣滓。如果在該狀態下，從爐管的上方流入的爐管內的氣流和從爐框體側沿水平方向流入的氣流碰撞，則煙灰并不會均勻地粘附在管內壁上，而是以在爐管內的局部向內徑方向凸出的方式堆積煙灰。在該情況下，有可能該堆積的煙灰與玻璃光纖接觸而使玻璃光纖的強度降低、或玻璃光纖斷線。因此，如上述所示堆積在爐管的管內壁上的煙灰成為導致光纖特性降低的ー個原因。本專利技術就是鑒于上述實際情況而提出的，其目的在于，提供一種光纖的拉絲裝置和拉絲方法，其即使使爐框體內的氣體從爐管下端部的與延長管等之間的接合部附近的間隙流入爐管內，也不會使煙灰沿內徑方向堆積。本專利技術所涉及的光纖拉絲裝置及拉絲方法，其將惰性氣體獨立地向爐管和爐框體內流入，使流入爐框體內的惰性氣體從爐管下端部形成的間隙向爐管內漏出，其中，該爐管內部插入光纖用玻璃母材，該爐框體收容有配置在爐管的外部的加熱單元及隔熱部件。而且，本專利技術所涉及的光纖拉絲裝置及拉絲方法，在將流入 爐管且在所述爐管內向下流動的惰性氣體的體積流量設為Q1，將從爐框體內向爐管內漏出的惰性氣體的體積流量設為Q2，將爐管的內徑設為2D，將爐管下端部的氣體漏出ロ的出口部分的間隙寬度設為H，將體積流量Q1和Q2各自相對于壁面的剪切力的比設為R吋，將所述接合部的氣體漏出ロ的出ロ部分的間隙寬度H設定為滿足“R= GD2Q2VGH2Q1)彡 3”。另外，優選爐管下端部的內徑小于爐管上部的內徑。此外，優選氣體漏出ロ的間隙寬度從徑向中途至出ロ部分為止擴寬，此外，從徑向中途進行擴寬的位置開始至所述出ロ部分為止的徑向距離L形成為，大于或等于出ロ部分的間隙寬度H的1/2。此外，也可以在爐管下端部處，爐管與由石英或碳構成的環狀部件接合。專利技術的效果根據上述本專利技術，即使從爐管下端部形成的間隙將爐框體內的氣體送入爐管內，也可以抑制煙灰在漏出ロ以沿內徑方向凸出的方式堆積。其結果，在玻璃光纖上不會粘附堆積的煙灰，不會導致光纖的特性降低。附圖說明圖I是概略地說明本專利技術的實施方式所涉及的光纖拉絲裝置具有的光纖拉絲爐的結構的圖。圖2是說明在光纖拉絲爐的爐管內的惰性氣體的流動的圖。圖3A是表示在圖2的間隙寬度H改變時的剪切力比R、煙灰的堆積狀態等的圖。圖3B是對圖3A的實例I、2的氣流進行模擬的圖。圖3C是對圖3A的實例3 5的氣流進行模擬的圖。圖4是說明爐管下端部中的氣體漏出ロ的間隙寬度H和徑向距離L所引起的氣體的流動的圖。圖5是說明光纖拉絲爐中的爐管下部的接合部的實施方式的圖。圖6是說明光纖拉絲爐中的爐管下部的接合部的其它實施方式的圖。具體實施例方式參照圖1，概略地說明本專利技術的實施方式所涉及的光纖拉絲裝置具有的光纖拉絲爐的結構，參照圖2，說明在光纖拉絲爐的爐管內的惰性氣體的流動。此外，下面將利用加熱器對爐管進行加熱的電阻爐作為例子進行說明，但對于向線圈施加高頻電源而對爐管進行感應加熱的感應爐，也可以應用本專利技術。在圖中，10表示光纖拉絲爐，11表示光纖母材，Ila表示光纖母材的下端部，12表示玻璃光纖，13表示爐管，13a表示縮徑部，13b表示縮徑管部，13c表示爐管下端部，14表示爐框體，15表示加熱器，16表示隔熱部件，17表示延長管，18表示環狀部件，19表示氣體漏出口。如圖I所示，在光纖的拉絲中，首先對被吊掛支撐的光纖母材11的下部進行加熱。然后，從由于加熱熔融而成為縮頸形狀的光纖母材11的下端部Ila使玻璃光纖12熔融下垂，并以成為規定外徑的方式進行拉絲。在該拉絲時所使用的光纖拉絲爐10中，以圍繞將光纖母材11插入供給的爐管13的方式配置有加熱器15。并且，該加熱器15被隔熱部件16圍繞，以使得所產生的熱不會向外部釋放，隔熱部件16的外側整體被爐框體14覆蓋。光纖母材11由母材吊掛機構(省略圖示)吊掛支撐，隨著光纖拉絲的進行，一邊控制移動量一邊順序向下方移動。爐框體14由不銹鋼等耐腐蝕性優異的金屬形成，在中心部配置有后述的圓筒狀的爐管13，該爐管由高純度的碳形成。為了防止爐管13的氧化·劣化，向爐管13內流入氮氣、氬氣、氦氣等惰性氣體。該惰性氣體通過光纖母材11與爐管13之間的間隙，其大部分從爐管13的下方經由延長管17向外部釋放。 此外，同樣地，向爐框體14中也流入氮氣、氬氣、氦氣等惰性氣體，以防止碳制的加熱器15及隔熱部件16氧化 劣化。在本實施方式中，流入爐框體14的惰性氣體使用與流入爐管13內的惰性氣體相同種類的氣體，但流量等被分別單獨控制。另外，在爐框體14的下方，也被稱為下煙筒的延長管17與爐管13的下端部13c連結。延長管17具有下述功能，即，對加熱軟化的玻璃光纖12的急速冷卻進行緩和，同時使玻璃光纖12以一定程度冷卻硬化而抑制外徑變動。另外，有時也在延長管17的下端設置閘門等。從制作成本等方面出發，該延長管17與爐管13是可分割地形成的，與爐管的下端通過接合而連結。爐管13與延長管17之間的接合部使用具有耐熱性的石英、碳等環狀部件18，特別地，如果使用具有電氣絕緣性的石英，則可以將爐管13和爐框體14之間進行電氣絕緣，因此，可以防止發生大型短路事故。但是，有時也不使用環狀部件18，而是將爐管和延長管直接接本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光纖的拉絲裝置，其將惰性氣體獨立地向爐管和爐框體內流入，將流入所述爐框體內的惰性氣體從所述爐管下端部形成的間隙向所述爐管內漏出，其中，該爐管的內部插入光纖用玻璃母材，該爐框體收容配置于所述爐管的外部的加熱單元及隔熱部件，該光纖的拉絲裝置的特征在于，在將流入所述爐管且在所述爐管內朝下流動的惰性氣體的體積流量設為Q1，將從所述爐框體內向所述爐管內漏出的惰性氣體的體積流量設為Q2，將所述爐管的內徑設為2D，將所述爐管下端部的氣體漏出口的出口部分的間隙寬度設為H，將所述體積流量Q1和Q2各自相對于壁面的剪切力的比設為R時，將所述氣體漏出口的出口部分的間隙寬度H設定為滿足R=（3D2Q2）/（4H2Q1）≤3。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：榎本正，岡崎巖，山崎卓，早川正敏，鹽崎學，上之山憲博，古莊勝，
申請(專利權)人：住友電氣工業株式會社，
類型：發明
國別省市：