本发明专利技术公开了一种用于拉制玻璃元件的拉制炉，包括：具有上端和下端的炉体。该炉体包括：顶部环形板；A/C感应线圈，该A/C感应线圈能够接收电流并且产生振荡电子信号；圆柱形基座，该圆柱形基座能够产生热输出；圆柱形石英烧杯；绝缘材料，该绝缘材料设置在该基座和该烧杯之间；和底部环形板，该底部环形板容纳并支撑该基座、该烧杯和该绝缘材料中的至少一者，其中该炉体包括中心纵向轴线；通过环形旋转齿轮系统可操作地连接到该底部环形板的旋转驱动系统使该底部环形板与该基座、该烧杯和/或该绝缘材料一起以0.01Hz至10Hz之间的频率旋转。该电流和振荡频率确定该基座的该热输出。出。出。
【技术实现步骤摘要】
用于高精度波导玻璃拉制的具有旋转基座的感应炉
技术介绍
[0001]本公开涉及用于拉制光纤、光纤预制件、光波导基板/套管的炉及其方法，并且具体地涉及用于拉制光纤、光纤预制件、由大玻璃预制件制成的光波导基板/套管、圆柱体
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芯棒组件、圆柱体的感应炉和用于拉制这些玻璃坯体的方法。更具体地，本公开涉及周向均匀地加热基座以最小化或消除拉制管、拉制预制件、拉制纤维中并且特别是中空纤维中的缺陷的装置和方法。
[0002]光纤拉制是通过纤维拉制炉在以高温熔化光纤预制棒之后完成纤维拉制和成形的规程。现有的光纤拉制炉加热装置主要由炉壳体、安装在炉腔中的放热套筒、安装在放热套筒周围的绝热层和感应线圈形成。另一方面，光波导管和预制件拉制具有通常由电阻加热器提供的比光纤拉制大得多的成形区，其需要比光纤拉制高得多的功率。
[0003]采用此类炉的垂直拉制方法用于在没有任何工具的情况下将石英玻璃的中空圆柱体形成为具有任何期望的横截面轮廓的管。这里通常将中空圆柱体以垂直取向从上方供应到加热管，该中空圆柱体在其中逐区地软化并且从软化区域拉制管线材，其中在软化区域中形成拉制球状物。
[0004]一方面，在该成形工艺中不存在工具，产生了抽出线材的低损伤表面。然而，另一方面，出现的问题是，必须在没有任何机械干预的情况下确保抽出线材的尺寸稳定性。由于中空圆柱体已经存在的尺寸变化而使这尤其变得困难，该尺寸变化倾向于在抽出的管线材中继续或者甚至在那里增强。最经常发现的缺陷是在径向横截面轮廓中的高频率直径变化和椭圆度或壁单侧性，即管壁的厚度中的径向不规则性(在专家间也称为“侧倾”)。
[0005]由于在拉制球状物的区中围绕基座的不对称周向温度特征，很大程度上形成了侧倾缺陷。基座的周向温度不对称有许多原因，诸如例如线圈的螺旋形状、基座轴线相对于线圈的未对准，以及基座的不均匀壁厚度。当拉制包括内部几何形状的中空纤维时，周向温度对称性是特别重要的，因为围绕基座的轻微温度变化将转化为拉制纤维中的温度变化，这可使中空纤维的内部几何结构变形或更糟糕的是破坏该内部几何结构。
[0006]具有作为加热元件的基座的感应炉被广泛用作电信光纤行业中的拉制炉。但它很少用作管或预制件拉制炉，这主要是由于其有限的功率、有限的加热区长度以及其可支持的有限拉制生产量。感应加热的最新技术进步已经使得可以实现足够的功率以用于从约200mm OD的圆柱体进行预制或管拉制。然而，对于具有比标准电信光纤拉制长得多的成形区的管(或预制件)拉制，对称几何结构精度(诸如椭圆度、侧倾和偏心率)对感应炉的周向温度对称性更加敏感。此外，在新开发的NANF HCF预制件制造和纤维拉制工艺中，精确管道几何形状和杆内部的相关对称性需要被很好地维持以实现其设计的波导性能。因此，拉制产率也对于烘箱的周向温度不对称性高度敏感。
[0007]对于相关温度范围(通常>2100℃)，感应炉的全温度特征测量具有很大的技术挑战并且非常难以准确进行测量。因此，炉内的温度对称性非常难以通过直接测量来确定。
[0008]因此，在本领域中需要一种用于从玻璃预制件拉制光纤的装置和方法，该装置和方法将在光纤被拉制时向光纤赋予周向温度对称性以基本上消除上述缺陷。
技术实现思路
[0009]本公开通过提供一种用于拉制玻璃元件的拉制炉来满足该需求，该炉包括：炉体，该炉体具有包括开口的上端和包括开口的下端，其中该炉体包括：i.顶部环形板，ii.A/C感应线圈，该A/C感应线圈能够接收一定水平的电流并且产生以一定频率振荡的振荡电子信号，iii.圆柱形基座，该圆柱形基座能够产生一定水平的热输出，iv.圆柱形石英烧杯，v.绝缘材料，该绝缘材料设置在该圆柱形基座和该圆柱形石英烧杯部件之间，和vi.底部环形板，该底部环形板容纳并支撑该圆柱形基座、该圆柱形石英烧杯部件和该绝缘材料中的至少一者，其中该炉体包括中心纵向轴线；和旋转驱动系统，该旋转驱动系统通过环形旋转齿轮系统可操作地连接到该底部环形板，其中当该旋转驱动系统与该环形旋转齿轮系统接合时，使得该底部环形板与该圆柱形基座、该圆柱形石英烧杯部件和该绝缘材料中的至少一者一起围绕该中心轴线以0.01Hz至10Hz的频率旋转，并且其中该电流水平和该振荡频率确定该基座的该热输出水平。
[0010]在另一个方面，本公开提供了一种在玻璃元件的拉制期间围绕炉中的基座沿周向方向均匀地分配热量的方法，该方法包括以下步骤：通过提供A/C电流以感应方式加热拉制炉，该拉制炉包括：炉体，该炉体具有包括开口的上端和包括开口的下端，其中该炉体包括：i.顶部环形板，ii.A/C感应线圈，该A/C感应线圈能够接收一定水平的电流并且产生以一定频率振荡的振荡电子信号，iii.圆柱形基座，该圆柱形基座能够产生一定水平的热输出，iv.圆柱形石英烧杯，v.绝缘材料，该绝缘材料设置在该圆柱形基座和该圆柱形石英烧杯部件之间，和vi.底部环形板，该底部环形板容纳并支撑该圆柱形基座、该圆柱形石英烧杯部件和该绝缘材料中的至少一者，其中该炉体包括中心纵向轴线；和旋转驱动系统，该旋转驱动系统通过环形旋转齿轮系统可操作地连接到该底部环形板；以及接合该旋转驱动系统和该环形旋转齿轮系统以旋转该底部环形板，使得该底部环形板与该圆柱形基座、该圆柱形石英烧杯部件和该绝缘材料中的至少一者一起围绕该中心轴线以0.10Hz至10Hz的频率周向地旋转，并且其中该电流水平和该振荡频率确定该基座的该热输出水平。
[0011]在另一个方面，本公开提供了一种在炉中形成光学玻璃元件的方法，该炉包括炉体，该炉体具有顶部环形板、A/C感应线圈、圆柱形基座、圆柱形石英烧杯、设置在该基座和该烧杯之间的绝缘材料和底部环形板；以及通过环形旋转齿轮系统可操作地连接到该底部环形板的旋转驱动系统，该方法包括：通过该顶部环形板中的开口将玻璃坯体引入到该炉体中；将该旋转驱动系统接合到该环形旋转齿轮系统，并且在通过该炉体拉制该玻璃坯体的同时，使该底部环形板与该圆柱形基座、该圆柱形石英烧杯或该绝缘材料中的至少一者一起围绕该炉体的中心轴线以0.01Hz至10Hz的频率旋转；经由接收电流的该A/C感应线圈产生的磁场来感应加热该基座；在该基座中加热该玻璃坯体；以及通过该底部环形板中的开口来供给所生产的光学玻璃元件。玻璃坯体可以是玻璃预制件、玻璃圆柱体
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芯棒组件、玻璃圆柱体等中的一者。光学玻璃元件可以是光纤(特别是中空光纤)或光纤预制件、光波导、管等中的一者。旋转频率可更特别地为0.05Hz至0.15Hz，并且更特别地为0.1Hz。
[0012]本专利技术的实施方案可单独使用或彼此组合使用。
附图说明
[0013]图1示出了通过根据本公开的用于拉制光纤的炉的直径的平面上的高级示意性剖
视图；
[0014]图2示出了通过根据本公开的炉的直径的平面上的详细剖视图；
[0015]图3示出了将设置在炉内的感应线圈的实施方案；
[0016]图4示出了磁场密度规范图；
[0017]图5示出了来自实施例1的基座本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于拉制玻璃元件的拉制炉，所述炉包括：炉体，所述炉体具有包括开口的上端和包括开口的下端，其中所述炉体包括：i.顶部环形板，ii.A/C感应线圈，所述A/C感应线圈能够接收一定水平的电流并且产生以一定频率振荡的振荡电子信号，iii.圆柱形基座，所述圆柱形基座能够产生一定水平的热输出，iv.圆柱形石英烧杯，v.绝缘材料，所述绝缘材料设置在所述圆柱形基座和所述圆柱形石英烧杯部件之间，和vi.底部环形板，所述底部环形板容纳并支撑所述圆柱形基座、所述圆柱形石英烧杯部件和所述绝缘材料中的至少一者，其中所述炉体包括中心纵向轴线；和旋转驱动系统，所述旋转驱动系统通过环形旋转齿轮系统可操作地连接到所述底部环形板，其中当所述旋转驱动系统与所述环形旋转齿轮系统接合时，使得所述底部环形板与所述圆柱形基座、所述圆柱形石英烧杯部件和所述绝缘材料中的至少一者一起围绕所述中心轴线以0.01Hz至10Hz的频率旋转，并且其中所述电流水平和所述振荡频率确定所述基座的所述热输出水平。2.根据权利要求1所述的拉制炉，其中所述底部环形板包括同心凹槽以至少容纳所述圆柱形基座和所述圆柱形石英烧杯。3.根据权利要求1所述的拉制炉，其中所述基座包括石墨。4.根据权利要求1所述的拉制炉，其中所述玻璃元件是选自由光学预制件、玻璃圆柱体
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芯棒组件和玻璃圆柱体组成的组中的一者。5.根据权利要求1所述的拉制炉，其中所述底部环形板包括石英。6.根据权利要求1所述的拉制炉，其中所述顶部环形板包括石英。7.根据权利要求1所述的拉制炉，其中所述旋转频率为0.05Hz至0.15Hz。8.根据权利要求1所述的拉制炉，其中所述频率为0.1Hz。9.一种在玻璃元件的拉制期间围绕炉中的基座沿周向方向均匀地分配热量的方法，所述方法包括以下步骤：通过提供A/C电流以感应方式加热拉制炉，所述拉制炉包括：炉体，所述炉体具有包括开口的上端和包括开口的下端，其中所述炉体包括：i.顶部环形板，ii.A/C感应线圈，所述A/C感应线圈能够接收一定水平的电流并且产生以一定频率振荡的振荡电子信号，iii.圆柱形基座，所述圆柱形基座能够产生一定水平的热输出，iv.圆柱形石英烧杯，v.绝缘材料，所述绝缘材料设置在所述圆柱形基座和所述圆柱形石英烧杯部件之间，和vi.底部环形板，所述底部环形板容纳并...
【专利技术属性】
技术研发人员：马秋林，章凯慧，
申请(专利权)人：贺利氏石英北美有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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