CN110546112A - 用于干燥和固结光纤预制件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于在包括加热腔室的炉管中干燥和固结光纤预制件的方法和装置，其中，具有构造成容纳预制件的至少一长度部分的延伸腔室的延伸管可移除地接合到炉管上，并且干燥过程开始时预制件不完全插入炉管中且预制件的上部长度部分被接合至炉管的延伸管包入。

Description

用于干燥和固结光纤预制件的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于制造光纤预制件的方法和装置，特别涉及用于制造光传输光纤的玻璃预制件的方法和装置。

背景技术

获得将被拉制成典型直径约125μm的光纤的玻璃预制件的常用过程包括：用于制造实心玻璃芯棒的第一过程；和在芯棒上附加外包层的第二过程，例如，通过在芯棒周围沉积烟灰或通过将芯棒包在玻璃管中(管中棒技术)。

芯棒可以通过外部沉积工艺(例如外部气相沉积(OVD)和气相轴向沉积(VAD))制造，或通过内部沉积工艺(例如改性化学气相沉积或熔炉化学气相沉积(MCVD/FCVD)或等离子体化学气相沉积(PCVD))制造。当通过OVD或VAD制造时，形成烟灰前体，将该烟灰前体干燥以除去水并固结以形成芯玻璃体。拉伸通常在固结之后进行，以便减小玻璃体的直径，然后将玻璃体切割成多个芯棒。

通常采用火焰水解沉积工艺(例如通过OVD)在芯棒上形成包层区域，因为其允许从芯棒生产烟灰光学预制件的相对快速和经济的方法。部分多孔的烟灰预制件随后用干燥剂处理，然后在高于玻璃化转变温度的温度下在炉内被固结成致密的玻璃预制件。

通过在一种或多种干燥气体(如氦气和氯气的混合物)的存在下将预制件加热至约1100℃的典型温度来进行干燥。通过将经干燥的预制件典型地加热到1450℃和1550℃之间的温度来进行固结。

在通常用于脱水和固结的过程中，将多孔或部分多孔的烟灰预制件插入包括柱形马弗炉膛的炉中。然后将预制件在玻璃化后作为透明石英玻璃预制件提起至炉的上方。

鉴于干燥和固结在不同温度下进行，马弗炉膛通常配置成具有用于干燥阶段和固结阶段的不同区域。在一些炉中，在固结期间，预制件被下降通过中央热区，该中央热区设定在引起固结的温度。

专利US 4,906,268观察到，在采用固定的中央“热区”和移动的坯料的烤炉中，为了容纳中央热区和冷却器端区两者，长度约为待处理的最长坯料长度的3至4倍的马弗炉是必要的。该专利承认，随着预制件长度的增加，容纳能够加工长坯料的烤炉所需的物理空间变得令人望而却步。为了克服这个问题，提供了一种方法，该方法包括以下步骤：将多孔玻璃预制件放置在由固定的伸长接受器围绕的固定的伸长腔室中，并且顺序地加热腔室的多个选定部分至高于预制件的烧结温度以固结预制件，所述多个选定部分沿腔室的长度在空间上分布，其中通过移动被供能的感应加热线圈来加热腔室的所述多个选定部分。

专利申请EP0744383A1描述了一种使用US4,906,268的固结炉的方法，该方法旨在提高多孔玻璃预制件的固结速率。除了等温干燥阶段和扫描型烧结阶段(即通过移动线圈)之外，所公开的方法采用等温预烧结阶段，包括使预制件的一端置于热区，该热区的温度足以密集化和净化所述一端；并将热区移向预制件的所述一端。

炉膛通常由盖封闭，并且在脱水和固结期间都可以在炉膛和盖的各个接合部分处设置有凸缘以保持气密性。US 2006/0112733描述了一种用于加热烟灰玻璃沉积体并由此玻璃化预制件的装置，该装置包括其中放置有烟灰玻璃沉积体的炉膛管、用于密封炉膛管的进入开口-出口开口的盖、和用于加热烟灰玻璃沉积体的加热器。在该装置中，炉膛管和盖的各个接合面的表面粗糙度为1.0μm或以下，炉膛管和盖的各接合面的平坦度为30μm或以下，并且接合面上的负载等于或大于98N。

US 2008/0011019涉及一种制造光纤预制件的方法，包括通过使多孔玻璃预制件通过脱水气体气氛中的加热区域来使包括多孔玻璃层的多孔玻璃预制件脱水。脱水包括根据ρ、T和L将Pcl和V设定为满足0.0773·e^7.4873·ρ≤Pcl·T·L/V，其中Pcl(MPa)是脱水气体中氯气的分压，T(℃)是加工温度，L(mm)是其中温度为1150℃或更高的加热区域中的区域的长度，V(mm/h)是多孔玻璃预制件相对于加热区域的移动速度，并且ρ(g/cm³)是多孔玻璃层的平均堆密度。

US 2016/0130173描述了一种光纤玻璃基材制造装置，包括：炉芯管，其容纳多孔玻璃基材；移动机构，该移动机构使多孔玻璃基材在其长度方向上移动到炉心管中；第一加热部分，用于加热和脱水在炉心管中的多孔玻璃基材；第二加热部分，其沿多孔玻璃基材的移动方向设置在第一加热部分的下游，并通过在纵向方向上加热多孔玻璃基材的一部分来烧结多孔玻璃基材。第一加热部分的总长度大于或等于多孔玻璃基材的总长度。第一加热部分包括沿炉芯管的纵向方向布置的多个加热器，每个加热器的长度小于多孔玻璃基材的长度，并且其中每个加热器的加热温度可以独立设定。

发明内容

对于长度增加(例如长度为2.5至3.5米)的光纤预制件的处理存在着越来越大的兴趣。

申请人已经观察到，在US 4,906,268和EP0744383 A1中描述的装置构造复杂，并且预制件通过外部移动部件相对于加热元件的相对运动可能是麻烦的。

申请人已经考虑了用于脱水和固结的炉管，该炉管具有用于玻璃烟灰预制件的脱水的第一加热区和用于经干燥的玻璃烟灰预制件的固化以获得固体玻璃预制品的第二加热区。这种炉管通常包括放置在第二加热区下方的冷却器区，用于在将固结的预制件从炉管中取出之前冷却固结的预制件。为了在不同温度下容纳这三个区域，容纳预制件的炉管腔室的长度通常需要为预制件长度的至少约2.5倍。

申请人已经观察到，通过使预制件移动通过相对有限长度(即比预制件的长度短)的第一加热区，可以实现预制件的脱水。申请人已经认识到，如果干燥过程可以从预制件未完全插入炉管开始，则炉管的总长度可以相对于预制件的长度保持相对较短。根据本发明，提供了一种用于容纳预制件的至少一长度部分的腔室，其中腔室可以连接到炉管的加热腔室，以便形成加热腔室的竖直延伸部分。通过使用长度相对于预制件的长度相对较短的炉管，可以进行对预制件的干燥和固结。

本公开涉及一种制造光纤预制件的方法，该方法包括：

-提供炉，该炉包括炉管，该炉管具有构造成容纳预制件的伸长的加热腔室，该加热腔室具有用于插入预制件的上部进入开口；

-提供延伸管，该延伸管包括具有下部开口的延伸腔室，该延伸腔室构造成容纳预制件的至少一长度部分；

-将多孔光纤预制件的下部长度部分插入加热腔室中，使得多孔预制件的上部长度部分位于炉管外；

-将光纤预制件的上部长度部分包入在延伸管中；

-将炉管与延伸管连接，使延伸腔室的下部开口与加热腔室的上部进入开口连通，以形成单个腔室；

-通过将所述下部长度部分暴露于炉管的设定在脱水温度的第一加热区，使预制件的下部长度部分脱水，和

-使预制件逐渐降低通过第一加热区，以使光纤预制件的上部长度部分脱水。

优选地，炉管具有位于第一加热区下方并设定在固结温度的第二加热区，其中，使预制件逐渐降低还包括将预制件的连续长度部分暴露于第一加热区并随后暴露于第二加热区，直到整个预制件通过第一加热区。

优选地，该方法还包括，在预制件已通过第一加热区之后，继续使预制件逐渐降低通过第二加热区，直到整个预制件通过第二加热区，从而固结整个预制件。

优选地，在将预制件的上部长度部分包入在延伸管中之前，将该管保持悬挂成与预制件水平对齐，从而使得延伸管在被降低到预制件上时围绕预制件。

优选地，脱水包括使干燥气体流过延伸的伸长腔室。

优选地，该方法还包括，在插入多孔光纤预制件的下部长度部分之前，通过连接到第一提升机构的支撑构件将多孔预制件保持悬挂，以竖直地移动预制件。

优选地，该方法还包括，在提供延伸管之后并且在包入预制件的上部长度部分之前，将延伸管保持悬挂在预制件上方并降低延伸管直到其围绕并包入预制件的上部长度部分为止。

优选地，延伸管连接到第二提升机构，以独立于预制件的竖直运动进行竖直运动。

优选地，第一加热区竖直地定位在靠近上部进入开口的位置，使得预制件在插入炉管后立即进入第一加热区。优选地，第一加热区的上端距炉管的上部进入开口的距离不小于30cm，更优选距炉管的上部进入开口的距离为30cm至60cm。

优选地，第一加热区的长度为50cm至100cm。

优选地，预制件的逐渐降低的下送速率为4mm/min至7mm/min。

本发明还涉及一种用于干燥多孔光纤预制件的装置，包括：

-炉，该炉包括炉管，该炉管包括伸长的加热腔室，以用于在竖直方向上容纳和移动预制件，其中，加热腔室具有用于插入预制件的上部进入开口，该炉还包括围绕炉管的第一加热器，以加热加热腔室的限定第一加热区的第一纵向部分，和

-延伸管，包括具有下部开口的延伸腔室，延伸管可移除地连接到炉管，以闭合上部进入开口，其中，当延伸管连接到炉管时，下部开口与上部进入开口连通，以形成单个腔室，延伸腔室构造成容纳预制件的至少一长度部分。

优选地，炉管和延伸管由玻璃制成，以便将炉管与延伸管接合为玻璃-玻璃密封。

优选地，炉管包括定位在上部进入开口径向外侧的第一凸缘，并且延伸管包括定位在下部开口的径向外侧的第二凸缘，第一凸缘和第二凸缘包括相应的接合表面，其中通过接合第一凸缘和第二凸缘的接合表面而实现接合。

优选地，该装置用于干燥和固结多孔预制件，并且炉还包括第二加热器，该第二加热器放置在第一加热器下方并围绕炉管，以用于加热加热腔室的限定第二加热区的用于固结预制件的第二纵向部分。

优选地，该装置还包括用于将预制件保持悬挂的支撑构件，所述支撑构件可操作地连接到用于使所述预制件在纵向方向上上下平移的第一提升机构，其中，所述支撑构件包括用于保持预制件的保持部分和用于与第一提升机构连接的支撑杆。

优选地，加热腔室和延伸腔室两者都具有大致柱形的形状。优选地，加热腔室的内径基本上等于延伸腔室的内径，并且当加热腔室和延伸腔室连接时形成延伸的中空柱形腔室。

在一些实施例中，延伸管的长度被选择为围绕预制件总长度的30％至50％的上部长度部分。

优选地，延伸管的长度在0.5米到2.5米之间。

优选地，该装置包括可操作地连接到延伸管的第二提升机构，其中，第二提升机构构造成当延伸管未连接到炉管时保持延伸管悬挂在预制件上方，并且用于使延伸管独立于支撑构件上下移动。

优选地，延伸管包括与下部开口相对的盖板，并且具有支撑杆穿过其中的通孔。

优选地，第一加热区的长度短于光纤预制件的长度。

尽管本发明可以设想一种长度等于或甚至长于待处理的预制件的长度的延伸管，但是优选地，延伸管的长度被选择为使得预制件的仅部分长度被延伸管包入。对于延长管的长度的适当选择可部分取决于炉的结构，特别是取决于用于脱水的第一加热区的大小。

申请人已经注意到，在需要在同一炉中处理具有明显不同长度的预制件的情况下，可以采用不同长度的延伸管。在不显著增加制造成本的情况下，可以容易地更换延伸管。

附图说明

现在将在下文中参考附图更详细地描述本发明，附图中示出了本发明的一些但非全部实施例。示出实施例的附图是非按比例的示意性表示。

为了本说明书和所附权利要求的目的，除非另有说明，否则表示量、数量、百分比等的所有数字应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。而且，所有范围包括所公开的最大和最小点，并且包括其中的任何中间范围，其可以在本文中具体或不具体列举。

图1是根据本发明的实施例的用于干燥和固结预制件的装置在初始工艺阶段中的侧视图。

图1A示出图1的由圆圈A指示的放大部分。

图1B示出图1的由圆圈B指示的放大部分。

图2是图1的装置的前视图。

图3是根据本发明的实施例的延伸管的立体图。

图4是图3的延伸管的剖视图。

图5是图1的装置在其中预制件部分地插入炉管中的后续工艺阶段的侧视图。

图6是图1的装置的侧视图，示出了图5所示工艺阶段之后的工艺阶段。

图6A示出图6的由圆圈A指示的放大部分。

图7是装置在图6的工艺阶段的剖视图。

具体实施方式

图1和2分别是根据本发明的实施例的用于干燥和固结光纤预制件的装置的侧视图和正视图。装置10包括可以是常规类型的炉9，所述炉包括沿纵向方向延伸的中空的伸长的炉管11，在图中用轴20表示。炉管形成伸长的腔室，称为加热腔室。加热腔室配置成用于容纳光纤预制件。如图1B中更详细地所示，加热腔室具有上部进入开口15，以用于将预制件插入炉管中。优选地，加热腔室具有基本上柱形的形状。加热腔室的长度大于预制件的长度，使得预制件可以在纵向方向上在加热腔室内上下移动。

优选地，炉管11由玻璃制成，更优选地由石英制成。通常，用于加工用于生产光学传输纤维的二氧化硅基预制件的炉管由高纯度石英制成，以避免在加热期间在预制件中的污染。

炉管11还包括第一凸缘14，该第一凸缘放置在上部进入开口15的径向外侧上。第一凸缘14具有上表面(图中不可见)，该上表面在下文中用第一接合表面表示。在一个实施例中，第一凸缘是环形凸缘。

炉9包括围绕炉管11的第一加热器13。第一加热器限定第一加热区，该第一加热区在炉管的第一长度上延伸，因此在加热腔室的第一长度上延伸。在操作中，第一加热区设定在适于对预制件的多孔层进行脱水的第一温度。

申请人已经观察到，通过以适当的下送速率移动预制件通过相对有限的纵向延伸的加热区，可以实现完全干燥。申请人已经认识到，如果第一加热区在下送方向上的尺寸减小，则通过将第一加热区定位在炉管的上部可以实现炉管长度的显著减小。

优选地，第一加热器13围绕炉管11。优选地，第一加热器具有环形形状，其可包括一个或多个环形加热元件。

位于第一加热器13下方的第二加热器12围绕炉管11。第二加热器限定在炉管的第二长度上延伸的第二加热区，第二加热区位于第一加热区下方。在操作中，将第二加热区设定在用于将多孔预制件固结成固体玻璃预制件的第二温度。第二温度高于第一温度，并且通常为1450℃至1550℃。在一个实施例中，第二温度为1500℃。

优选地，第二加热器12具有环形形状，其可包括一个或多个环形加热元件。例如，第一加热器13和第二加热器12附接到炉管的外周上。

装置10还包括在图3和4中更详细地示出的中空延伸管19。延伸管19包括伸长的腔室21，称为延伸腔室，以用于容纳预制件的至少一长度部分。优选地，延伸腔室具有大致柱形的形状。

优选地，加热腔室的内径基本上等于延伸管的内径，以便在两个室接合时形成延伸的中空柱形腔室。

优选地，延伸管的长度使得当延伸管包入预制件时，预制件的上部长度部分包含在延伸管中。在一个优选实施例中，延伸管的长度选择为等于预制件长度和炉的脱水区的长度之间的差值。在一些实施例中，延伸管的长度选择为围绕预制件总长度的30％至50％的上部长度部分。优选地，延伸管的长度在0.5到2.5米之间。例如，延长管的长度为1.2米。

延伸腔室21在其一端设置有下部开口24，以用于插入预制件。与下部开口24相对地，延伸管包括具有通孔23的盖板22，所述通孔优选地位于所述盖板22的中心。第二凸缘25位于下部开口24处并从下部开口径向向外延伸。第二凸缘25具有面向外的表面25a，当延伸管19放置在用于干燥和固结的装置中时，所述面向外的表面对应于下表面。表面25a称为第二接合表面。延伸管19优选为单件式。优选地，延伸管由石英制成。

再次参考图1和2，在所示实施例中，第一凸缘14放置在炉管的顶部，使得第一接合表面面向延伸管19的凸缘的第二接合表面25a。

当延伸管19放置在炉管的顶部上时，相应凸缘14、25的第一接合表面和第二接合表面是配合表面，以使加热腔室与延伸腔室连通并形成延伸的伸长的腔室。由于炉管和延伸管由玻璃、优选由石英制成，炉管与延伸管的连接为玻璃-玻璃密封。第一接合表面和第二接合表面是平坦表面，优选地被抛光以减小表面粗糙度，从而防止表面之间的气体泄漏。合适的表面粗糙度例如是0.8Ra。用于降低石英接合表面的粗糙度和改善石英接合表面的平整度的表面精加工可以以本身已知的方式进行。

通过使预制件移动通过相对有限长度(即比预制件的长度短)的第一加热区，实现预制件的脱水。第一加热器并且因此第一加热区沿炉的纵向方向延伸第一长度。优选地，第一加热区的第一长度为50cm至100cm。例如，第一长度是60cm。

通过提供用于容纳预制件的一长度部分的延伸腔室，可以在具有布置在炉管顶部的第一加热区的炉中进行干燥。在优选实施例中，用于干燥预制件的第一加热区靠近炉管的进入开口放置。

当提到第一加热器/加热区的布置时，炉管的“靠近进入开口”是指最上方的可能的竖直位置，同时考虑到实际考虑因素，例如围绕加热元件的炉壳以及隔离。在一些实施例中，第一加热器13布置成形成第一加热区，该第一加热区的上端距炉管的进入开口15的距离不小于30cm，优选地距炉管11的进入开口30cm至60cm。

在第一加热器13布置在靠近炉管的进入开口15的竖直位置处的情况下，预制件在插入炉管后立即位于第一加热区中。

第二加热区沿炉的纵向方向延伸第二长度。优选地，第二加热区的第二长度为30cm至50cm。

在一些实施例中，预制件的长度为2.0至3.5米。

在一些实施例中，炉管的加热腔室在第二加热区下方延伸一段长度，该长度构造成容纳整个预制件。加热腔室的位于第二加热区下方的纵向部分未被加热，并且限定了冷却区，以允许预制件冷却，优选地同时使惰性气体流过炉。

优选地，炉管的长度是待在炉中被处理的最长预制件的长度的两倍。

炉9包括连接到炉管11的加热腔室的气体进入开口26，以用于供应一种或多种干燥气体，例如氦和氯的混合物。进入气体进入开口26的气体通过多孔玻璃以除去杂质并降低玻璃的水含量。通常，气体从位于炉体的相对于气体进入开口的相对侧处的气体排放口排出，例如，从下到上。根据优选实施例，当两个腔室接合时，用于将气体从炉管和延伸管带走的元件被连接到延伸管。

参考图1B，排气管35放置在炉管顶部上方的一定高度处，用于在延伸管接合到炉管时与延伸管连接(图6A)。在图中所示的实施例中，用于与排气管35连接的排气罩37放置在延伸管19的顶部上，优选地固定在盖板22上。排气罩37具有与盖板22上共轴的通孔。可以设置有风扇的排气罩37具有作为排气开口的端口(不可见)，当延长管与炉管连接时，该端口与排气管35连接。

轴36放置在炉管的入口附近，以用于将管保持在适当位置，以便连接到排气罩37的排气口。应该理解，用于保持排放管的机构的存在是可选的，因为可以设想其他构造以用于在脱水过程和固结过程中从包入预制件的延伸腔室排出气体。

装置10还包括用于预制件16和延伸管19的平移运动的移动系统27。在图中的实施例中，下送塔33用作支撑结构，移动系统27固定到该支撑结构上。下送塔33竖立在底座32上，该底座可以是具有用于与炉管连通的开口的上底板，该炉管竖立在下底板(未示出)上。在该实施例中，炉管的上部进入开口15和周围凸缘14位于上底板32上。

在通常的方式中，预制件16悬挂在支撑构件18上，在图1A中更详细地示出，图1A是图1中如圆圈A所示的放大部分。通常，预制件由石英手柄17悬挂，该石英手柄与预制件连接或成一体。例如，在具有烟灰外包层的多孔预制件的情况下，手柄通常在外包层沉积之前被熔合到芯棒上。在本实施例中，预制件16的竖直悬挂利用了柱形手柄17的容纳在支撑构件18中的扩大宽度部分17a，例如球形部分。支撑构件18包括：支撑部分18a，其上放置有扩大宽度部分17a；以及支撑杆18b，用于将支撑构件连接到移动系统27。优选地，支撑构件18由石英制成。支撑构件18可以是单件式结构。

移动系统包括第一提升机构和第二提升机构。第一提升机构构造成将预制件降低到炉管11中并在干燥和固结过程完成时将预制件从炉管提起。在该实施例中，第一提升机构沿着平行于炉管11的纵向轴线布置的一对导轨28、28’升高和降低马达驱动的滑架29以进行竖直运动。例如，导轨28、28’竖立在底板32上(如图1所示)或者固定至下送塔33。支撑构件18、特别是支撑杆18b连接到滑架29上，从而使得滑架的平移运动被传递给预制件16。

延伸管19通过第二提升机构上下移动，该第二提升机构移动缆线30和30’，所述缆线缠绕在联接在一起并安装在滑架29上的一对卷轴38、38’上。惰轮39可用于保持缆线30、30’的张力。卷轴38、38’由安装在滑架29上的马达(未示出)驱动，以用于卷绕和展开缆线30、30’。缆线30和30’与延伸管19连接，以用于实现延伸管的通过控制卷轴的马达来执行的上下运动。

支撑杆18b的水平位置(即，在垂直于纵向轴线20的平面中)使得允许支撑构件18的支撑杆18b能够穿过延伸管19的通孔23和排气罩37的相应的通孔，而不发生相互干扰。例如，支撑杆和通孔23的横向尺寸(例如直径)使得在支撑杆和延伸管之间存在横向间隙。本身已知且未示出的对准系统可用于调节预制件和/或延伸管的水平位置。

能够使得滑架29和缆线30、30’独立移动的自动控制能够以本身已知的方式实现，例如通过运动控制器软件平台实现，该运动控制器软件平台逻辑地连接到滑架和缆线卷轴的马达，以用于控制预制件和延伸管沿纵向轴线20的竖直位置。

应当理解，可以设想移动系统27的其他构造，只要提供延伸管和预制件的独立竖直运动即可。

在第一初始阶段，如图1和2所示，预制件16位于炉管上方，而延伸管19位于预制件上方。延伸管水平布置成在被降低到预制件上时包入预制件。

然后将预制件16下降到炉管11中。图5示出了后续工艺阶段，其中预制件部分地被插入炉管中。特别地，预制件的较低长度部分被插入炉管中以被定位在第一加热区中。如果第一加热区靠近炉管的入口放置，则预制件的插入的下部的长度大致对应于第一加热区的第一长度。预制件的上部位于炉管外部，如图5所示。延伸管19位于预制件上方，例如位于图1和2的初始阶段的相同竖直位置处或位于较低的竖直位置处。在这个阶段，第一加热器13和第二加热器12保持在相对低的温度，即1000℃至1300℃。

图6示出了图5的工艺阶段之后的工艺阶段。图7是图6的工艺阶段中的装置的剖视图。预制件处于与图5所示的竖直位置相同的位置，即，滑架29的竖直位置没有改变，而延伸管向下移动。延伸管围绕并包含预制件的位于炉管外部的上部长度部分。

优选地，在预制件部分地插入炉中之后，延伸管下降。然而，应当理解，当预制件未进入炉时，例如在图1和2中所示的阶段，可以执行将延伸管下降到以便围绕预制件的上部长度部分的竖直位置。

当延伸管19与炉管接合时，第二加热器13的温度升高到适于固结的温度，例如，1500℃。如图6A中更详细所示，延伸管下降到炉管上，从而以第二凸缘25与第一凸缘14接合，并形成由延伸腔室和加热腔室形成的密封腔室。排气管35连接到排气罩37的排气口(未示出)，并且干燥气体通过进入开口26被引入炉中以流过烟灰预制件。脱水过程通过干燥位于第一加热区中的预制件的部分开始。优选地，插入炉管中的预制件部分位于第二加热区上方，以防止预制件的最下部在其发生干燥之前固结。优选地，第一加热区的温度为1000℃至1200℃。将预制件保持在该位置一段时间，所述一段时间优选60至90分钟。

沿着炉管的用于脱水和固结的示例性温度分布40示于图7中。

随后，预制件以给定的速率逐渐被下降通过第一加热区，以便当整个预制件长度已通过第一加热区时使整个预制件脱水。优选地，下送速率为4mm/min至7mm/min。例如，下送速率为5mm/min。

当预制件被向下驱动通过第一加热区13时，预制件的连续纵向部分暴露于第一加热区13并随后暴露于第二加热区12。

优选地，设定在适于使经干燥的烟灰材料玻璃化的温度的第二加热区12位于距第一加热区相对较短的距离处，以便在预制件的下降期间，预制件的两个不同部分分别暴露于第一加热区和第二加热区，直到整个预制件离开第一加热区。然后，经干燥的预制件的剩余上部通过穿过第二加热区进行固结，以使预制件从底部到顶部完全固结。当整个预制件从第二加热区离开时，干燥和固结过程结束。

在一些实施例中，在脱水和固结期间，预制件围绕其纵向轴线旋转，以改善轴对称性。以本身已知的方式，联接到支撑杆18b的旋转传动机构(未示出)将旋转传递到预制件。

在完成整个预制件的玻璃化之后，降低第二加热器的温度。将预制件降低到冷却区进行冷却，优选在流过炉管的惰性气体的存在下进行冷却。

冷却后，通过向上提升延伸管打开炉管，并且预制件从炉管中被取出。

应该理解，参考例如腔室壳体的开口、预制件以及参考预制件的纵向部分，术语“下部”或“下方”和“上部”或“上方”用于表示在预制件加工过程中元件在所述例如腔室壳体的开口、预制件以及参考预制件的纵向部分的定向上的相互之间的相对位置。

在本申请中，“多孔预制件”是指完全多孔预制件(例如用于形成玻璃芯棒)和包括用于在芯棒上形成外包层的多孔烟灰层的部分多孔预制件两者。

根据本公开的装置和方法特别适用于干燥和固结具有围绕芯棒形成的多孔外包层的最终预制件。以本身已知的方式，在固结之后，可以将固体玻璃预制件拉制成光纤。

优选地，多孔玻璃烟灰预制件是二氧化硅基多孔玻璃预制件，用于制造用于电信系统中的低衰减的二氧化硅基光纤。

多孔烟灰层可以通过二氧化硅基烟灰的火焰水解工艺形成，例如通过外部气相沉积(OVD)和气相轴向沉积(VAD)。

Claims (15)

1.一种用于制造光纤预制件的方法，包括：

-提供炉(9)，所述炉包括炉管(11)，所述炉管具有构造成容纳预制件的伸长的加热腔室，所述加热腔室具有用于插入所述预制件的上部进入开口(15)；

-提供延伸管(19)，所述延伸管包括具有下部开口(24)的延伸腔室(21)，所述延伸腔室构造成容纳预制件的至少一长度部分；

-将多孔光纤预制件(16)的下部长度部分插入所述加热腔室中，使得所述多孔光纤预制件的上部长度部分位于所述炉管(11)的外面；

-将所述多孔光纤预制件(16)的所述上部长度部分包入在所述延伸管(19)中；

-将所述炉管(11)与所述延伸管(19)接合，使所述延伸腔室(21)的下部开口(24)与所述加热腔室的上部进入开口(15)连通以形成单个腔室；

-通过将所述下部长度部分暴露于所述炉管(11)的设定在脱水温度的第一加热区(13)来使所述多孔光纤预制件的所述下部长度部分脱水，和

-逐渐降低所述多孔光纤预制件通过所述第一加热区(13)，以使所述多孔光纤预制件的上部长度部分脱水。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述炉管具有位于所述第一加热区(13)下方并设定在固结温度下的第二加热区(12)，其中，逐渐降低所述多孔光纤预制件还包括将所述多孔光纤预制件的连续的长度部分暴露于所述第一加热区并随后暴露于所述第二加热区，直到整个所述多孔光纤预制件通过所述第一加热区。

3.如权利要求2所述的方法，还包括：在所述多孔光纤预制件通过所述第一加热区(13)之后，继续逐渐降低所述多孔光纤预制件通过所述第二加热区(12)直到整个所述多孔光纤预制件通过所述第二加热区，以便固结整个所述多孔光纤预制件。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在插入多孔光纤预制件的下部长度部分之前，通过连接到用于竖直移动多孔光纤预制件的第一提升机构(29、28、28’)的支撑构件(18)将所述多孔光纤预制件(16)保持悬挂。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在提供延伸管(19)之后并且在包入所述多孔光纤预制件的上部长度部分之前，将所述延伸管保持悬挂在所述多孔光纤预制件上方并降低所述延伸管直到所述延伸管围绕和包入所述多孔光纤预制件的上部长度部分为止。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述延伸管连接到第二提升机构(38、38’、39、30、30’)，以用于独立于所述多孔光纤预制件的竖直运动进行竖直运动。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一加热区(13)靠近所述上部进入开口(15)竖直地定位，使得所述多孔光纤预制件在插入所述炉管(11)后立即进入所述第一加热区。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使所述多孔光纤预制件逐渐降低的下送速率为4mm/min至7mm/min。

9.一种用于干燥多孔光纤预制件的装置，所述装置包括：

炉(9)，所述炉包括炉管(11)，所述炉管包括伸长的加热腔室，以用于在竖直方向(20)上容纳和移动预制件，其中，所述加热腔室具有用于插入所述预制件的上部进入开口(15)，所述炉(9)还包括围绕所述炉管(11)的第一加热器(13)，以用于加热所述加热腔室的限定第一加热区的第一纵向部分，和

延伸管(19)，所述延伸管包括具有下部开口(24)的延伸腔室(21)，所述延伸管可移除地接合到炉管(11)，以闭合所述上部进入开口(15)，其中，当所述延伸管(19)接合到所述炉管(11)时，所述下部开口(24)与所述上部进入开口(15)连通以形成单个腔室，所述延伸腔室(21)构造成容纳所述预制件的至少一长度部分。

10.如权利要求9所述的装置，其中，所述炉管和所述延伸管由玻璃制成，从而使得所述炉管与所述延伸管的接合为玻璃-玻璃密封。

11.如权利要求9或10所述的装置，其中，所述炉管(11)包括位于所述上部进入开口(15)径向外侧的第一凸缘(14)，所述延伸管(19)包括位于所述下部开口(24)的径向外侧的第二凸缘(25)，所述第一凸缘和第二凸缘包括相应的接合表面，其中，通过接合所述第一凸缘和第二凸缘的所述接合表面来实现接合。

12.如权利要求9至11中任一项所述的装置，其中，所述装置用于干燥和固结多孔预制件，所述炉(9)还包括放置在所述第一加热器(13)下方的第二加热器(12)，并且所述第二加热器围绕所述炉管(11)以用于加热所述加热腔室的限定第二加热区的第二纵向部分，以用于固结所述多孔预制件。

13.如权利要求9至12中任一项所述的装置，还包括用于将预制件(16)保持悬挂的支撑构件(18)，所述支撑构件(18)可操作地连接到第一提升机构(29、28、28’)以用于所述预制件在纵向方向(20)上的上下平移运动，其中，所述支撑构件包括用于保持所述预制件的保持部分(18a)和用于与所述第一提升机构连接的支撑杆(18b)。

14.如权利要求9至14中任一项所述的装置，其中，所述延伸管(19)可操作地连接到第二提升机构(38、38’、39、30、30’)，以用于在所述延伸管未接合到所述炉管(11)时将所述延伸管保持悬挂在所述预制件上方，并且用于使所述延伸管独立于所述支撑构件(18)上下移动。

15.如权利要求14所述的装置，当从属于权利要求13时，其中，所述延伸管(19)包括与所述下部开口(24)相对的盖板(22)，并且所述盖板具有所述支撑杆(18b)穿过其中的通孔(23)。