玻璃处理方法及用于该方法的玻璃处理设备技术

一种玻璃处理方法根据工件和处理条件调节加热区的范围以及一种实施该方法的玻璃处理设备。该方法包括用热等离子体火焰器加热玻璃体，火焰器包括（ａ）设有多个从其排放材料气体的孔的一主体以及（ｂ）为向送进到主体中的材料气体施加高频电场的装置。该方法包括以下步骤：（１）根据玻璃体的尺寸、处理条件，或二者通过控制送进到每个孔中的材料气体的流量调节垂直于该主体中心轴线的等离子体火焰的大小，和（２）加热玻璃体。该设备包括（ａ）。为加热玻璃体的热等离子体火焰器，该火焰器包括（ａ１）。设有多个从其排放材料气体的孔的一主体和（ａ２）。对送进到该主体中的材料气体施加高频电场的装置，和（ｂ）。为调节送进到每一个孔中的材料气体流量的装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种处理玻璃体诸如光纤预成型体的方法以及用于实施该方法的玻璃处理设备。
技术介绍
生产光纤预成型体的处理包括许多步骤，包括加热玻璃体诸如通过使用改性化学蒸汽沉积处理(MCVD处理)沉积玻璃层，通过使用插入玻璃棒压扁处理的玻璃棒和玻璃管的合一，用作产品的玻璃棒和夹持棒的结合，以及玻璃棒和玻璃管的拉伸。通常，用于加热玻璃体的热源已经使用一种炉子，该炉子燃烧氢(H2)和氧(O2)的混合材料气体或者丙烷(C3H8)和氧(O2)的混合材料气体2但是，当使用前述热源时，诸如H2和氢氧根(OH根)的物质有时要渗入玻璃体并在那里扩散。此现象恶化了由玻璃体产生的光纤的传输损耗。另一方面，为了满足大容量传输的要求，最近的光纤具有宽的带复杂折射率分布的光传播区域。为形成这样一种区域，就需要通过应用延长时间的MCVD处理在初始玻璃管的内表面上沉积细微的玻璃颗粒。在这种情况中，当使用一个燃烧诸如氢氧材料气体的材料气体的炉子时，延长的加热促使H2或OH根渗入和扩散到初始玻璃管子中。这使得传输损耗恶化。为了防止H2或OH根扩散到光传播区域，使用二种方法；一种方法是使沉积细微玻璃颗粒的时间最小化同时另一方法是增加初始玻璃管的厚度。当采用前一方法时，光纤预成型体的上尺寸定位具有一个不希望的上限。当采用后一方法时，妨碍对初始玻璃管的热传导，降低细微玻璃颗粒的形成与沉积率。为解决前述问题，研究人员和工程师们曾建议用热等离子体火焰器加热玻璃体，该热等离子体火焰器不使用氢原子。该等离子体火焰器具有一向其中送进高频电流的螺旋线圈。例如用石英玻璃制成的火焰器的管状主体插入到螺旋线圈的中心内。当诸如氩(Ar)和空气的材料气体送进到主体内时，根据主体的尺寸可以产生一等离子体火焰。美国专利5397372以及相应的日本专利2818735曾经公开一种通过在MCVD处理中使用等离子体火焰器生产光纤预成型体的方法。根据所公开的内容，预成形体可以生产出一种仅包含少量杂质诸如H2和OH根的光纤。在MCVD处理中二个因素影响微小玻璃颗粒沉积率；一个因素是形成微小玻璃颗粒的产量，另一因素是由蓄热效应确定的在玻璃管上的细微玻璃颗粒的效率。为增加速率，重要的是形成一最佳加热区域以便增加细微玻璃颗粒的形成产量和沉积效率。此外，也需要通过形成一个最佳加热区域同时防止H2和OH根在玻璃棒与玻璃管结合、玻璃棒与夹持杆连接、以及玻璃棒和玻璃管延伸的步骤中侵入玻璃体内。然而，在上述等离子体火焰器中，产生等离子体火焰的强度仅仅通过集合的材料气体流量的调节与由螺旋线圈产生的高频电场的功率调节来控制。
技术实现思路
本专利技术的一个目的就是提供一种根据工件和/或处理条件调节加热区域的范围的方法以及提供为实施该方法的玻璃处理设备。根据本专利技术，通过提供以下玻璃处理方法达到前述目的。该方法包括通过使用热等离子体火焰器加热玻璃体，该火焰器包括(a)设置有多个从其排放材料气体的孔的一主体；以及(b)对送进到主体内的材料气体施加高频电场的一装置。该方法包括以下步骤(1)通过根据玻璃体的尺寸、处理条件或二者控制送进到每个孔中的流量来调节由垂直于火焰器主体的中心轴线的火焰器产生的等离子体火焰的大小；和(2)加热玻璃体。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供以下玻璃处理设备。该设备包括(a)用于加热玻璃体的热等离子体火焰器，其包括 (a1)设有多个从其排放材料气体的孔的一主体；以及(a2)对送进到主体内的材料气体施加高频电场的装置；以及(b)用于调节送进到每个孔内的材料气体的流量的一装置。附图说明在附图中说明本专利技术以示出一些例子，并不表示限制。在附图中相同的标号表示类似的元件。在附图中图1是表示在本专利技术的处理方法中使用的热等离子火焰器的一个实施例的示意图。图2是构成图1所示的热等离子体火焰器的主体的正视图。图3是表示在本专利技术的处理方法中使用的热等离子火焰器的另一个图4是构成热等离子体火焰器的主体的另一实施例的正视图。图5还是构成热等离子体火焰器的主体的另一实施例的正视图。图6是设有图7所示的玻璃处理车床的侧视图。图7是表示本专利技术的玻璃处理设备的一个实施例的示意图。图8是说明作为本专利技术玻璃处理方法的一个实施例的沉积玻璃层的一个例子的示意图。图9是说明作为本专利技术玻璃处理方法的一个实施例的沉积玻璃层的另一例子的示意图。图10是说明作为本专利技术玻璃处理方法的一个实施例的沉积玻璃层的另一例子的示意图。图11是说明作为本专利技术的玻璃处理方法的另一实施例的玻璃棒结合的示意图。图12是说明作为本专利技术的玻璃处理方法的另一实施例的玻璃棒延伸的示意图。图13是说明作为本专利技术的玻璃处理方法的另一实施例的玻璃棒的火焰抛光的示意图。图14是构成热等离子火焰器的主体的另一实施例的垂直剖视图。具体实施例方式图1是一示意图，表示在本专利技术的玻璃处理方法中使用的热等离子体火焰器的一个实施例。图2是图1所示的构成热等离子体火焰器的主体的正视图。热等离子体火焰器10包括一个设有多个孔P1、P2、P3和P4的火焰器的主体5，从这些孔排放材料气体，还有一个对送进到火焰器的主体5中的材料气体施加一高频电场的装置。在该火焰器的主体5中有一个多管结构，在该结构中具有不同直径的多个圆柱管1、2、3和4被同轴地设置。管1和其它管之间的间隙分别构成孔P1、P2、P3和P4。火焰器的主体5由螺旋线圈7包围，该线圈与高频电源6连接。该螺旋线圈7和高频电源构成用于施加高频电场的装置8。输入螺旋线圈7的高频电流具有例如13.56MHz的频率。虽然在图中未表示，但材料气体送进管线连接到在火焰器主体5另一端的每一个孔P1、P2、P3和P4上。该材料气体送进管线向每个孔内至少送进氩(Ar)、氧(O2)、氮(N2)、氦(He)和空气的一种材料气体。材料气体送进管线可以向上述孔内送进包括至少Ar、O2、N2、He和空气中的二种材料气体的混合材料气体。当动力源6向螺旋线圈7送进高频电流时、高频电场施加到被送进到孔P1、P2、P3和P4的材料气体上。该高频电场将材料气体转变成等离子体。该等离子体从至少一个孔排放出，形成等离子体火焰F。因为热等离子体火焰器10设有多个孔P1、P2、P3和P4，材料气体是否送进到孔中可以个别地确定，并且材料气体送进的量可以个别地调节。这一个别的操作能使等离子体火焰F的大小可调节。例如，通过仅向中央孔1送进材料气体产生最小的等离子体火焰因此孔1能产生等离子体火焰。如上面说明，热等离子体火焰器10能够容易地调节产生的等离子体火焰F的大小。因而，根据要加热的工件以及处理条件该等离子体火焰器能够形成具有适当范围的加热区域。如图1所示，当加热长的玻璃体G时，材料气体是否要送进到每一个个别的孔根据玻璃体G的直径以及需要纵向加热的长度来调节。因此，可以产生具有最优尺寸的等离子体火焰F。因而，可以形成所要的加热区域以完成一种满意的玻璃处理。图3是表示在本专利技术的玻璃处理方法中使用的热等离子体火焰器的另一实施例的示意图。在一个热等离子体火焰器10a中，该火焰器的主体被一个环形谐振器7a包围，该谐振器构成施加高频电场的装置的一部分(图3表示环形谐振器的一半)。该谐振器7a连接到能产生微波的动力源6a上。微波在谐振器7a的谐振能使它向火焰器的主体5辐射微波。因为通用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃处理方法，包括通过用热等离子体火焰器加热玻璃体，该火焰器包括：（ａ）．设有多个从其排放材料气体的孔的一主体；以及（ｂ）．用于对送进到该主体内的材料气体施加高频电场的装置；该方法包括以下步骤：（１）．根 据（１ａ）．玻璃体的尺寸以及（１ｂ）．处理的条件的至少一个通过控制送进到每个孔的材料气体的流量调节由火焰器产生的垂直于火焰器的主体中心轴线的等离子体火焰的大小；以及（２）．加热该玻璃体。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：大西正志，平野正晃，中西哲也，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]