光纤的拉丝装置及拉丝方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光纤的拉丝装置和拉丝方法，其即使使炉框体内的气体从炉管下端部形成的间隙向炉管内漏出，也不会使烟灰沿内径方向堆积。在将流入炉管（13）内并朝下流动的惰性气体的体积流量设为Q1，将从炉框体（14）内向炉管内漏出的惰性气体的体积流量设为Q2，将炉管下端的内径设为2D，将炉管（13）和延长管（17）之间的接合部的气体漏出口（19）的出口部分的间隙宽度设为H，将体积流量Q1和Q2各自相对于壁面的剪切力的比设为R时，将接合部的所述气体漏出口的出口部分的间隙宽度H设定为满足“R=（3D2Q2）/（4H2Q1）≤3”。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，其将光纤用的玻璃母材加热熔融并拉丝，从而形成光纤。
技术介绍
光纤以下述方式制造，S卩，使用专用的拉丝炉对光纤用的玻璃母材(下面称为光纤母材)进行加热熔融并拉丝而得到玻璃光纤，在其外表面上形成保护包覆层。在光纤母材的拉丝时使光纤母材插入的炉管使用具有耐热性的碳。并且，在实际进行拉丝时，为了防止玻璃母材、炉管氧化等而向炉管内送入惰性气体。此外，也向收容有对炉管进行加热的加热器或线圈等加热单元的炉框体内送入惰性气体，以用于防止由碳形成的加热器或隔热部件氧化、以及抑制对加热状态进行监视的窗ロ部产生雾气等。作为上述惰性气体，使用氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)等气体。 此外，例如在专利文献I中公开了ー种技术，即，在炉管的下端设置圆筒状的分隔壁(也称为下烟筒或延长管)，以用于使从光纤母材的下端下垂且被拉丝而形成的处于软化状态的玻璃光纤，在移动至拉丝炉的外侧之前成为使温度降低一定程度而硬化的状态。此外，在专利文献2中公开了ー种技木，S卩，以沿着光纤母材下端的软化形状(缩颈(NeckDown)形状)的方式，使炉管的下端部以锥状缩径，在缩径后的炉管的下方设置延长筒(也称为下烟筒或延长管)。由此，玻璃母材下端部的惰性气体的流动变得稳定，进一歩抑制玻璃光纤的外径变动。专利文献I :日本专利第2787983号公报专利文献2 :日本特开平8-91862号公报
技术实现思路
由于拉丝炉所使用的惰性气体的使用量会影响光纤的制造成本，因此希望尽可能減少使用量。因此，提出了一种技术，即，将送入炉框体内的惰性气体并不就此排出，而是送入炉管内，以减少炉管内的惰性气体的使用量。此外，在专利文献1、2中公开的炉管和延长管等之间的接合部处存在间隙，因此，存在炉框体侧的气体从该间隙部分向炉管内漏出的情況。由于炉管和延长管等之间的接合部位于远离加热单元的位置的下方位置，因此温度以一定程度降低。此外，由于在炉管内惰性气体从上方向下方流动，因此，成为在从接合部开始向下方的管内壁上容易粘附烟灰的状态，该烟灰是由熔融后的光纤用母材生成的SiO2等渣滓。如果在该状态下，从炉管的上方流入的炉管内的气流和从炉框体侧沿水平方向流入的气流碰撞，则烟灰并不会均匀地粘附在管内壁上，而是以在炉管内的局部向内径方向凸出的方式堆积烟灰。在该情况下，有可能该堆积的烟灰与玻璃光纤接触而使玻璃光纤的强度降低、或玻璃光纤断线。因此，如上述所示堆积在炉管的管内壁上的烟灰成为导致光纤特性降低的ー个原因。本专利技术就是鉴于上述实际情况而提出的，其目的在于，提供一种光纤的拉丝装置和拉丝方法，其即使使炉框体内的气体从炉管下端部的与延长管等之间的接合部附近的间隙流入炉管内，也不会使烟灰沿内径方向堆积。本专利技术所涉及的光纤拉丝装置及拉丝方法，其将惰性气体独立地向炉管和炉框体内流入，使流入炉框体内的惰性气体从炉管下端部形成的间隙向炉管内漏出，其中，该炉管内部插入光纤用玻璃母材，该炉框体收容有配置在炉管的外部的加热单元及隔热部件。而且，本专利技术所涉及的光纤拉丝装置及拉丝方法，在将流入 炉管且在所述炉管内向下流动的惰性气体的体积流量设为Q1，将从炉框体内向炉管内漏出的惰性气体的体积流量设为Q2，将炉管的内径设为2D，将炉管下端部的气体漏出ロ的出口部分的间隙宽度设为H，将体积流量Q1和Q2各自相对于壁面的剪切力的比设为R吋，将所述接合部的气体漏出ロ的出ロ部分的间隙宽度H设定为满足“R= GD2Q2VGH2Q1)彡 3”。另外，优选炉管下端部的内径小于炉管上部的内径。此外，优选气体漏出ロ的间隙宽度从径向中途至出ロ部分为止扩宽，此外，从径向中途进行扩宽的位置开始至所述出ロ部分为止的径向距离L形成为，大于或等于出ロ部分的间隙宽度H的1/2。此外，也可以在炉管下端部处，炉管与由石英或碳构成的环状部件接合。专利技术的效果根据上述本专利技术，即使从炉管下端部形成的间隙将炉框体内的气体送入炉管内，也可以抑制烟灰在漏出ロ以沿内径方向凸出的方式堆积。其结果，在玻璃光纤上不会粘附堆积的烟灰，不会导致光纤的特性降低。附图说明图I是概略地说明本专利技术的实施方式所涉及的光纤拉丝装置具有的光纤拉丝炉的结构的图。图2是说明在光纤拉丝炉的炉管内的惰性气体的流动的图。图3A是表示在图2的间隙宽度H改变时的剪切力比R、烟灰的堆积状态等的图。图3B是对图3A的实例I、2的气流进行模拟的图。图3C是对图3A的实例3 5的气流进行模拟的图。图4是说明炉管下端部中的气体漏出ロ的间隙宽度H和径向距离L所引起的气体的流动的图。图5是说明光纤拉丝炉中的炉管下部的接合部的实施方式的图。图6是说明光纤拉丝炉中的炉管下部的接合部的其它实施方式的图。具体实施例方式參照图1，概略地说明本专利技术的实施方式所涉及的光纤拉丝装置具有的光纤拉丝炉的结构，參照图2，说明在光纤拉丝炉的炉管内的惰性气体的流动。此外，下面将利用加热器对炉管进行加热的电阻炉作为例子进行说明，但对于向线圈施加高频电源而对炉管进行感应加热的感应炉，也可以应用本专利技术。在图中，10表示光纤拉丝炉，11表示光纤母材，Ila表示光纤母材的下端部，12表示玻璃光纤，13表示炉管，13a表示缩径部，13b表示缩径管部，13c表示炉管下端部，14表示炉框体，15表示加热器，16表示隔热部件，17表示延长管，18表示环状部件，19表示气体漏出口。如图I所示，在光纤的拉丝中，首先对被吊挂支撑的光纤母材11的下部进行加热。然后，从由于加热熔融而成为缩颈形状的光纤母材11的下端部Ila使玻璃光纤12熔融下垂，并以成为规定外径的方式进行拉丝。在该拉丝时所使用的光纤拉丝炉10中，以围绕将光纤母材11插入供给的炉管13的方式配置有加热器15。并且，该加热器15被隔热部件16围绕，以使得所产生的热不会向外部释放，隔热部件16的外侧整体被炉框体14覆盖。光纤母材11由母材吊挂机构(省略图示)吊挂支撑，随着光纤拉丝的进行，一边控制移动量一边顺序向下方移动。炉框体14由不锈钢等耐腐蚀性优异的金属形成，在中心部配置有后述的圆筒状的炉管13，该炉管由高纯度的碳形成。为了防止炉管13的氧化·劣化，向炉管13内流入氮气、氩气、氦气等惰性气体。该惰性气体通过光纤母材11与炉管13之间的间隙，其大部分从炉管13的下方经由延长管17向外部释放。 此外，同样地，向炉框体14中也流入氮气、氩气、氦气等惰性气体，以防止碳制的加热器15及隔热部件16氧化 劣化。在本实施方式中，流入炉框体14的惰性气体使用与流入炉管13内的惰性气体相同种类的气体，但流量等被分别单独控制。另外，在炉框体14的下方，也被称为下烟筒的延长管17与炉管13的下端部13c连结。延长管17具有下述功能，即，对加热软化的玻璃光纤12的急速冷却进行缓和，同时使玻璃光纤12以一定程度冷却硬化而抑制外径变动。另外，有时也在延长管17的下端设置闸门等。从制作成本等方面出发，该延长管17与炉管13是可分割地形成的，与炉管的下端通过接合而连结。炉管13与延长管17之间的接合部使用具有耐热性的石英、碳等环状部件18，特别地，如果使用具有电气绝缘性的石英，则可以将炉管13和炉框体14之间进行电气绝缘，因此，可以防止发生大型短路事故。但是，有时也不使用环状部件18，而是将炉管和延长管直接接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤的拉丝装置，其将惰性气体独立地向炉管和炉框体内流入，将流入所述炉框体内的惰性气体从所述炉管下端部形成的间隙向所述炉管内漏出，其中，该炉管的内部插入光纤用玻璃母材，该炉框体收容配置于所述炉管的外部的加热单元及隔热部件，该光纤的拉丝装置的特征在于，在将流入所述炉管且在所述炉管内朝下流动的惰性气体的体积流量设为Q1，将从所述炉框体内向所述炉管内漏出的惰性气体的体积流量设为Q2，将所述炉管的内径设为2D，将所述炉管下端部的气体漏出口的出口部分的间隙宽度设为H，将所述体积流量Q1和Q2各自相对于壁面的剪切力的比设为R时，将所述气体漏出口的出口部分的间隙宽度H设定为满足R=（3D2Q2）/（4H2Q1）≤3。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：榎本正，冈崎岩，山崎卓，早川正敏，盐崎学，上之山宪博，古庄胜，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：