CN1621869A - 用于制造光纤预成型件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用来制造光纤预成型件的方法和装置。所述方法通过将经过化学反应而生成的烟灰沉积在反应管的内壁上来制造光纤预成型件。所生成的烟灰被充以第一预定电荷，以将未沉积在管侧壁上的烟灰附着在被与第一预定电荷相反的第二预定电荷充电的带电体上。带电体适于将未使用的烟灰传递到反应管外部的运动。带电体被与烟灰第一预定电荷相同的电荷激发，从而将附着在带电体上的烟灰排至反应管的外部。

Description

用于制造光纤预成型件的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于制造光纤预成型件的方法和装置。本发明尤其涉及通过改进的气相沉积过程制造光纤预成型件的方法和装置。

背景技术

在用于制造光纤的传统过程中，有四个基本步骤：预成型件制造步骤、拉拔步骤、护套涂敷步骤以及卷绕步骤。具体来说，预成型件制造步骤是用来形成基本预成型件的，以便拉拔光纤。可以根据多种方法制造基本预成型件，包括：气相沉积方法、外部化学气相沉积方法、等离子化学气相沉积方法以及改进的化学气相沉积方法。

特别是，根据改进的化学气相沉积方法，原料气体和氧气被注入中空管中，以便形成光纤预成型件。在这种状态中，容纳原料气体和氧气的中空管被加热，以便在中空管中发生热氧化反应，从而将透明玻璃层沉积在中空管的内壁上。

图1示出采用改进的化学气相沉积方法制造光纤预成型件的装置。参考图1，用于制造光纤预成型件的传统装置包括在制造过程的一部分中以恒定的速度转动的石英反应管140、以及可转动地支撑石英反应管140的两端的一对夹盘130a和130b。工作台110允许在各个侧壁112a和112b处支撑夹盘130a和130b，并且允许支撑可滑动地沿工作台110的基面在左和右方向上移动的滑动件123。设置在滑动件上的炉子150加热石英反应管140的外壁，同时沿石英反应管140的纵轴线在左和右方向上移动。丝杠121穿过滑动件123，与丝杠形成在一起的是电动机122，所述电动机122将驱动力传递至丝杠121。氮气管160以原料气体和烟灰(soot)平滑流入石英反应管140中的方式将氮气注入石英反应管140。

当诸如SiCl₄和GeCl₄等原料气体和氧气注入石英反应管140中时，石英反应管140被夹盘130a和130b转动。

炉子150沿石英反应管140的纵轴线在左和右两个方向上移动，以便在原料气体也注入石英反应管140中时加热石英反应管140的外壁。

当炉子150将石英反应管140的内侧保持在高温下时，由于石英反应管140的内部温度增加，注入石英反应管140的原料气体和氧气发生氧化反应。由此，通过氧化反应形成的烟灰，诸如SiCl₄和GeCl₄，可能沉积在石英反应管140的内壁处。

然而，作为形成在石英反应管140中的一种氧化物的烟灰以低沉积效率沉积在石英反应管140的内壁上，这样只有大约百分之40到50的烟灰沿石英反应管140的内壁沉积。剩余的烟灰在光纤预成型件的制造过程中留在装置中，从而中断光纤制造过程或者使光纤预成型件中产生缺陷。

为了将未被沉积在石英反应管140内壁上的烟灰排出，通风管连接至石英反应管的一端并且将烟灰排至光纤预成型件的外部。氮气被注入石英反应管中，以便通过通风管更容易地将残留在石英反应管中的烟灰排出。

换言之，氮气管160将氮气注入石英反应管140中，以便漩涡方式流人工地形成在石英反应管140的内部。形成在石英反应管140的内部中的漩涡流将过剩的烟灰和残留的生料气体排至石英反应管140的外部。

然而，本发明的发明人发现在将氮气注入石英反应管以减少烟灰的上述传统方法中存在一个问题：即氮气沿与生料气体的注入方向相反的方向注入石英反应管中。氮气的相反方向会产生问题，这是因为氮气形成的漩涡流沿与生料气体的注入方向相反的方向流动，会阻碍相当一部分烟灰顺利地排至外部。

发明内容

由此，研制本发明以部分地解决上述问题中的至少某些问题。本发明的一方面是提供一种用于制造光纤预成型件的方法，所述方法能容易地将形成在石英反应管中的烟灰排至石英反应管的外部。

为了实现本发明的以上和其他方面，提供一种通过将经化学反应而产生的烟灰沉积在石英反应管内壁上来制造光纤预成型件的方法，所述方法包括步骤：向所产生的烟灰充以第一预定电荷；使未沉积在石英管内壁上的烟灰附着在充有第二预定电荷的带电体上，其中所述第二预定电荷与第一预定电荷相反；将具有附着在其上的烟灰的带电体移至石英反应管的外部；以及通过对带电体充以与烟灰的第一预定电荷相同的电荷来将附着在带电体上的烟灰排至石英反应管的外部。

附图简述

结合附图，通过以下的详细描述，本发明的以上和其他方面、特征和优点将变得更加清楚，其中：

图1是示出用于制造光纤预成型件的传统装置示意图；以及

图2是示出根据本发明第一方面的用于制造光纤预成型件的装置的示意图。

具体实施方式

以下，将参考附图描述本发明的优选方面。在以下描述和附图中，相同的标号用来表示相同或类似的部件，并且将省略对相同或类似部件的重复描述，以便防止不必要的细节描述使本发明不清楚。

根据制造光纤预成型件的方法，通过化学气相沉积过程形成的烟灰的第一部分被沉积在石英反应管的内壁。烟灰的第二部分包括未沉积在石英反应管内壁上的剩余部分。烟灰的剩余部分被充以正电荷。用正电荷向烟灰充电之后，一些烟灰附着在具有负极的金属棒上。在本发明的另一种变化中，所有的烟灰都能被充以正电荷。

一旦金属棒具有聚集在其上的烟灰，那么所述棒被移至石英反应管的外部，从而允许所述棒被正电极充电，以便使附着在棒上的烟灰排至外部。

图2是示出根据本发明一方面的用来制造光纤预成型件的装置的视图。参考图2，根据本发明的用来制造光纤预成型件的装置可以包括：具有带电体263的烟灰排放装置260；工作台210，所述工作台210具有形成在工作台210底部表面上的引导凹槽；炉子250；滑动件223；以及一对夹盘230a和230b。

由此，本发明所述的用来制造光纤预成型件的装置还包括石英反应管240，以便在反应管被加热、从而使石英反应管240的内部达到高温的同时形成光纤预成型件。此外，在温度高的状态下原料气体(诸如SiCl₄和GeCl₄，以及O₂)被注入石英反应管240中，从而通过化学反应将烟灰形成在石英反应管240中。有一部分烟灰通过热泳现象沉积在石英反应管的内壁上，以便形成光纤预成型件。

夹盘230a和230b通过工作台210的各个侧壁212a和212b，以便可转动地将石英反应管240固定至工作台210。

工作台210支撑经过工作台210的各个侧壁212a和212b的夹盘230a和230b，并且引导凹槽211a形成在工作台210的底部表面211，以允许滑动件223沿石英反应管240的长轴线在左和右方向上往复移动。

炉子250以炉子250能加热石英反应管的外表面、同时沿石英反应管240的长轴线在左和右方向上移动的方式设置在滑动件223的一侧上。

滑动件223位于工作台210的引导凹槽211a上，并且螺纹丝杠221通过滑动件223的中心部分。滑动件223通过由电动机222提供的丝杠221的转动而沿石英反应管240的长轴在左和右方向上往复移动。

滑动件223的上表面设有炉子250和带电体263，以便炉子250和带电体263沿石英反应管240的长轴在左和右方向上往复移动。

烟灰排放装置260包括用来向形成在石英反应管240中的过剩烟灰充以正电荷的带电体263、插入石英反应管240内部或者至少部分地从石英反应管240内部排斥出的第二带电体261、以及用来控制第二带电体261的极性和位置的控制器262。

根据本发明，形成在石英反应管中的过剩烟灰首先通过第一带电体263被充以正电荷。

然后，在控制器262的控制下第二带电体261相对于石英反应管240反复移动。换言之，当第二带电体261插入在石英反应管240中时，控制器262将第二带电体262的极性改变为负极，以便第二带电体261吸收充有正电荷的烟灰。此外，吸收烟灰的第二带电体261移至石英反应管240的外部。同时，第二带电体261的极性变为正极，使得附着在也被正电荷充电的第二带电体261上的烟灰排至石英反应管240的外部。第二带电体261包括金属棒。

因此，未沉积在石英反应管240侧壁上的烟灰通过烟灰排放装置260被排至石英反应管240的外部。

通过在对烟灰充以正电荷之后使用具有负极的金属棒，根据本发明所述的用来制造光纤预成型件的装置将形成在石英反应管中的过剩烟灰排出。由此，过剩烟灰容易被排出，并且在制造光纤预成型件的过程中由于过剩烟灰而引发的缺陷能被减少或者几乎消除。

虽然已经描述了本发明的优选方面以作解释，然而本领域技术人员可以了解，在不偏离所附权利要求所公开的本发明的精神和范围的情况下，可以有各种修改、添加和替换。

例如，在本实施例中是通过将带电体暴露在与烟灰的极性相匹配的电荷之下以将烟灰从带电体上排除来将烟灰从带电体上去除的，然而代替这种方式可以使用具有预定电荷(或被充电)的清洁体(未示出)，所具有的预定电荷的极性与第二预定电荷相等、并且电荷量较大足以将带电体上的烟灰吸引到清洁体上，其中移动带电体使它紧挨着清洁体，从而在较大量的电荷作用下，使烟灰离开带电体并附着在清洁体上。还应该理解，虽然本发明的所述方面示出了充以正电的烟灰和充以负电的带电体，但是在本发明的精神以及所述权利要求的范围内极性可以颠倒，尤其是如果化合物被用来产生与以上例子所公开的化合物的磁吸引不同的烟灰的情况下。并且，虽然使用了所述的石英管，但是能经受得了加热过程并且能用于纤维光学预成型件得任何管子均可以使用。此外，带电体可以包括电磁铁、螺线管、电荷电晕(charge corona)等。

Claims (18)

1.一种方法，用来去除在通过将经化学反应而产生的烟灰沉积在反应管内壁上来制造光纤预成型件时的未使用烟灰，所述方法包括如下步骤：

(a)向未沉积在管内壁上的未使用烟灰充以第一预定电荷；

(b)使未使用的烟灰附着在充有第二预定电荷的带电体上，其中所述第二预定电荷的极性与第一预定电荷的极性相反；

(c)将具有附着在其上的烟灰的带电体移至石英反应管的外部；以及

(d)将附着在已被移至反应管外部的带电体上的烟灰去除。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(d)还包括：

(i)随后用与烟灰的第一预定电荷相同的电荷对带电体充电，以排放附着在带电体上的烟灰。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

在步骤(a)中的第一预定电荷包括正电荷，以及

在步骤(b)中的第二预定电荷包括负电荷。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中的带电体被移动紧挨着具有预定电荷的清洁体，所具有的预定电荷的极性等于第二预定电荷并且电荷量较大足以将带电体上的烟灰吸引到清洁体上。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应管包括石英。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：在光纤预成型件的至少一部分形成过程中加热石英管。

7.一种方法，用来去除在通过将经化学反应而产生的烟灰沉积在反应管内壁上来制造光纤预成型件时的未使用烟灰，所述方法包括步骤：

(a)通过化学反应在管中生成烟灰，其中所生成的烟灰的第一部分沉积在反应管的内壁上；

(b)向反应管中的烟灰充以第一预定电荷；

(c)通过使烟灰的剩余部分附着到能在反应管内部和外部之间移动的带电体上来去除烟灰的剩余部分。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(c)中的去除包括：

(i)首先向带电体充以第二预定电荷，其中所述第二预定电荷的极性与第一预定电荷的极性相反；

(ii)将带电体移至反应管外部的区域；以及

(iii)随后向带电体充以与烟灰的第一预定电荷相同的电荷，以将附着到带电体上的烟灰排出。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述反应管包括石英。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述烟灰通过化学气相沉积在步骤(a)中生成并且通过热泳沉积在管上，其中，多个预定原料插入在反应管中并且被加热。

11.一种装置，用于通过沉积经过化学反应而由注入反应管中的原料气体产生的烟灰来制造光纤预成型件，所述装置包括：

烟灰排放装置，用于去除形成在石英反应管中的过剩烟灰，所述烟灰排放装置包括：

第一带电体，适于沿反应管的长轴在左和右方向上往复移动以便用第一预定电荷为形成在反应管中的的过剩烟灰充电；

第二带电体，在所述第二带电体插入石英反应管中时，所述第二带电体通过充以第二预定电荷来吸收烟灰，其中所述第二预定电荷的极性与第一预定电荷的极性相反，并且在第二带电体回退到石英反应管外部之后，通过用与烟灰的第一预定电荷一致的电荷对第二带电体充电来将烟灰排放至石英反应管的外部；以及

用来控制第二带电体的运动和导电状态的控制器。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

工组台，所述工作台在其每一侧壁处可转动地支撑反应管的两侧端，并且在其底部表面具有引导凹槽；

加热反应管外表面的炉子；

滑动件，所述滑动件的上表面设有炉子和第一带电体，所述炉子和第一带电体以彼此分离开的方式设置，并且所述滑动件适于沿平行于反应管主轴的引导凹槽在左和右方向上往复移动；以及

一对夹盘，每个夹盘通过工作台的各个侧壁，以便可转动地将反应管固定至所述工作台。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述反应管包括石英。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述滑动件的中心部分具有螺纹，并且具有适于与所述滑动件中的螺纹结合的丝杠，以及适于转动丝杠的电动机，这样所述滑动件适于沿滑动凹槽在纵向上移动。

15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一带电体和第二带电体包括电磁铁。

16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一带电体包括电荷电晕。

17.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述成对夹盘中的第一夹盘包括用来使原料气体移入反应管中的通路。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述成对夹盘中的第二夹盘包括用来使第二带电体移动通过的通路。

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