DE102017118611A1

DE102017118611A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Rußabscheidungskörpers

Info

Publication number: DE102017118611A1
Application number: DE102017118611.5A
Authority: DE
Inventors: Yusuke KASHIWAGI; Tomihisa YANAGA
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2017-08-15
Publication date: 2018-02-22
Also published as: JP2018027862A; US20180050951A1; US10570050B2; JP6570489B2; CN107759070A

Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Vorrichtung zum Herstellen eines Rußabscheidungskörpers bereitgestellt, mit: einem Hauptbrenner, der Glasmikropartikel auf einer Target-Stange abscheidet, während er sich parallel zu einer Längsrichtung der Target-Stange bewegt, und einem Seitenbrenner, der in einer Bewegungsrichtung des Hauptbrenners außerhalb eines Bewegungsbereichs des Hauptbrenners angeordnet ist und einen Endabschnitt des auf der Target-Stange ausgebildeten Rußabscheidungskörpers befeuert. Der Seitenbrenner weist mehrere Heizbrenner auf, die in der Umfangsrichtung der Target-Stange voneinander beabstandet angeordnet sind. In der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung kann der Hauptbrenner mehrere Abscheidungsbrenner aufweisen, die in der Umfangsrichtung der Target-Stange voneinander beabstandet angeordnet sind.

Description

Hintergrund
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Rußabscheidungskörpers.
2. Stand der Technik
Es gibt eine Technologie, bei der beim Ausbilden eines Rußabscheidungskörpers durch einen Prozess zum Herstellen eines Basismaterials für eine optische Faser ein Ablösen von Ruß verhindert wird, gemäß dem sich ein Teil des Rußabscheidungskörpers ablöst, indem Seitenbrenner in der Nähe der Enden des Abscheidungskörpers angeordnet werden und der Rußabscheidungskörper an diesen Abschnitten befeuert wird, wie beispielsweise in Patentdokument 1 dargestellt ist.
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Nr. 2003-165738
Es gibt Fälle, in denen Mikropartikel, die an Positionen abgeschieden werden, die weiter außen liegen als die Seitenbrenner, sich ablösen und abfallen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Herstellungsvorrichtung zum Herstellen eines Rußabscheidungskörpers bereitgestellt, mit: einem Hauptbrenner, der Glasmikropartikel auf einer Target-Stange abscheidet, während er sich parallel zu einer Längsrichtung der Target-Stange bewegt. Die vorstehend beschriebene Herstellungsvorrichtung kann einen Seitenbrenner aufweisen, der in einer Bewegungsrichtung des Hauptbrenners außerhalb eines Bewegungsbereichs des Hauptbrenners angeordnet ist und einen Endabschnitt des auf der Target-Stange ausgebildeten Rußabscheidungskörpers befeuert. In der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung kann der Seitenbrenner mehrere Heizbrenner aufweisen, die in einer Umfangsrichtung der Target-Stange voneinander beabstandet angeordnet sind.
In der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung kann der Hauptbrenner mehrere Abscheidungsbrenner aufweisen, die in der Umfangsrichtung der Target-Stange von jedem der Abscheidungsbrenner beabstandet angeordnet sind und jeweils Glasmikropartikel auf der Target-Stange abscheiden, während sie sich parallel zur Längsrichtung der Target-Stange bewegen. In der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung kann der Hauptbrenner mindestens zwei und nicht mehr als fünf Abscheidungsbrenner aufweisen.
In der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung können jeweils mehrere Seitenbrenner an Enden des Bewegungsbereichs angeordnet sein. In der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung kann mindestens einer der Seitenbrenner ein Paar Heizbrenner aufweisen, die voneinander beabstandet angeordnet sind. In der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung kann der Hauptbrenner zwischen dem Paar Heizbrennern auf einer Seite angeordnet sein, wo der Abstand dazwischen in der Umfangsrichtung der Target-Stange schmaler ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren zum Herstellen eines Rußabscheidungskörpers bereitgestellt, das das Abscheiden von Glasmikropartikeln auf einer Target-Stange durch einen Hauptbrenner aufweist, der sich parallel zu einer Längsrichtung der Target-Stange bewegt. Das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren kann das Befeuern eines Endabschnitts des auf der Target-Stange ausgebildeten Rußabscheidungskörpers durch einen Seitenbrenner aufweisen, der in einer Bewegungsrichtung des Hauptbrenners außerhalb eines Bewegungsbereichs des Hauptbrenners angeordnet ist. In der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung kann der Seitenbrenner mehrere Heizbrenner aufweisen, die in einer Umfangsrichtung der Target-Stange voneinander beabstandet angeordnet sind.
Die Kurzbeschreibung beschreibt nicht unbedingt alle erforderlichen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Teilkombination der vorstehend beschriebenen Merkmale sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Horizontalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 101 in einer Ebene parallel zur Target-Stange 60;
2 zeigt eine schematische Horizontalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 101 in einer Ebene parallel zur Target-Stange 60;
3 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 101 in einer Ebene senkrecht zur Target-Stange 60;
4 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 102 in einer Ebene senkrecht zur Target-Stange 60;
5 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 103 in einer Ebene senkrecht zur Target-Stange 60;
6 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 104 in einer Ebene senkrecht zur Target-Stange 60;
7 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 105 in einer Ebene senkrecht zur Target-Stange 60;
8 ist eine schematische Vertikalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 106 in einer Ebene senkrecht zur Target-Stange 60;
9 zeigt eine schematische Horizontalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 107 in einer Ebene parallel zur Target-Stange 60;
10 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 107 in einer Ebene senkrecht zur Target-Stange 60;
11 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 108 in einer Ebene senkrecht zur Target-Stange 60.
Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Nachfolgend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsformen beschränken die durch die Ansprüche definierte Erfindung nicht, und alle Kombinationen der Merkmale, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, sind nicht notwendigerweise wesentlich, um die Aspekte der Erfindung zu realisieren.
1 zeigt eine schematische Horizontalschnittansicht einer beispielhaften Herstellungsvorrichtung 101 zum Herstellen eines Rußabscheidungskörpers. Die Herstellungsvorrichtung 101 weist eine Kammer 10, Drehmechanismen 20, Einspannvorrichtungen 30, Seitenbrenner 40 und einen Hauptbrenner 70 auf.
Ein Drehmechanismus 20 und eine Einspannvorrichtung 30 sind in Längsrichtung in der Nähe jedes Endes innerhalb der Kammer 10 angeordnet. Jede Einspannvorrichtung des Paars Einspannvorrichtungen wird derart gehalten, dass sie relativ zur Kammer 10 drehbar ist, und die Einspannvorrichtungen 30 halten die Target-Stange 60 an beiden Enden. Die Drehmechanismen 20 drehen jeweils die Einspannvorrichtungen 30, um die durch die Einspannvorrichtungen 30 gehaltene Target-Stange 60 zu drehen.
Der Hauptbrenner 70 weist einen ersten Abscheidungsbrenner 81 und einen zweiten Abscheidungsbrenner 82 auf. Der erste Abscheidungsbrenner 81 und der zweite Abscheidungsbrenner 82 sind der Target-Stange 60 jeweils an Positionen zugewandt, die zu einer vertikalen Ebene symmetrisch angeordnet sind, die die durch die Target-Stange 60 gehaltenen Einspannvorrichtungen 30 enthält. Der erste Abscheidungsbrenner 81 und der zweite Abscheidungsbrenner 82 weisen jeweils drei Brennerdüsen auf und erzeugen Glasmikropartikel, die auf der durch die Einspannvorrichtungen 30 gehaltene Target-Stange 60 abgeschieden werden sollen, wenn ein Rohmaterialgas zugeführt wird.
Der Hauptbrenner 70 bewegt sich parallel zu der Richtung, in die sich die Target-Stange 60 erstreckt. Daher scheidet der Hauptbrenner 70 die Glasmikropartikel ab, während er sich zwischen den Einspannvorrichtungen 30 entlang der Längsrichtung der Target-Stange 60 bewegt, und erzeugt den Rußabscheidungskörper 50 mit der Target-Stange 60 als Mittelachse.
Dem Hauptbrenner 70 wird ein Rohmaterialgas, wie beispielsweise SiCl₄, zusammen mit beispielsweise H₂-, O₂- und N₂-Gas zugeführt, und die durch eine hydrolytische Reaktion erzeugten Glasmikropartikel werden auf der Target-Stange 60 abgeschieden. Auf diese Weise wird der Rußabscheidungskörper 50 durch Aufdampfen von außen ausgebildet. Der erzeugte Rußabscheidungskörper wird durch Sintern transparent gemacht und wird zu einer Mantelschicht.
Die Seitenbrenner 40 sind jeweils an den Enden des Bewegungsbereichs des Hauptbrenners 70 angeordnet. Jeder Seitenbrenner 40 weist ein Paar Heizbrenner 41 und 42 auf, die bezüglich der vertikalen Ebene symmetrisch angeordnet sind, die die Target-Stange 60 enthält. Die Heizbrenner 41 und 42 erhitzen die Bereiche in der Nähe der beiden Enden des auf der Target-Stange 60 ausgebildeten Rußabscheidungskörpers 50 getrennt vom Hauptbrenner 70.
2 zeigt eine schematische Horizontalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 101 in einer Ebene parallel zur Target-Stange 60. 2 zeigt einen Zustand, in dem die Herstellungsvorrichtung 101 betrieben wird, während die Glasmikropartikel durch den Hauptbrenner 70 auf der Target-Stange 60 abgeschieden werden.
Wie in der Zeichnung dargestellt ist, können sich der erste Abscheidungsbrenner 81 und der zweite Abscheidungsbrenner 82, die im Hauptbrenner 70 vorgesehen sind, unabhängig voneinander parallel zu der Richtung bewegen, in die die Target-Stange 60 sich erstreckt. Daher tritt beispielsweise, indem der zweite Abscheidungsbrenners 82 etwas später als der erste Abscheidungsbrenner 81 bewegt wird, eine Zeitverzögerung in dem Zeitpunkt auf, zu dem die Glasmikropartikel von jedem Brenner auf der Target-Stange 60 abgeschieden werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die durch den ersten Abscheidungsbrenner 81 erzeugte Flamme und die durch den zweiten Abscheidungsbrenner 82 erzeugte Flamme sich gegenseitig stören und eine Abnahme der Abscheidungsgeschwindigkeit verursachen.
Im Hinblick auf die Vermeidung von Störungen zwischen den Flammen kann die Zufuhr des Rohmaterialgases während der Rücklaufpfade der Abscheidungsbrenner gestoppt werden, so dass die Störung zwischen Flammen von Brennern, die aneinander vorbeilaufen, vermieden werden kann. Wenn eine derartige Steuerung ausgeführt wird, kann ferner die Bewegungsgeschwindigkeit eines Abscheidungsbrenners auf dem Rücklaufpfad höher gemacht werden als die Bewegungsgeschwindigkeit auf dem Vorlaufpfad, wodurch die Abnahme der Abscheidungsgeschwindigkeit begrenzt wird.
3 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 101, betrachtet von einer Endseite in Längsrichtung der Kammer 10. Wie in der Figur dargestellt ist, sind die Heizbrenner 41 und 42 des Seitenbrenners 40 und auch der erste Abscheidungsbrenner 81 und der zweite Abscheidungsbrenner 82 des Hauptbrenners 70 mit einem Abstand dazwischen in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 angeordnet. Ferner sind der Satz von Heizbrennern 41 und 42 des Seitenbrenners 40 und der Satz des ersten Abscheidungsbrenners 81 und des zweiten Abscheidungsbrenners 82 des Hauptbrenners 70 jeweils derart angeordnet, dass sie bezüglich einer durch die Target-Stange 60 verlaufenden vertikalen Linie symmetrisch sind.
In der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung 101 ist es möglich, die Glasmikropartikel im Wesentlichen gleichmäßig in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 abzuscheiden und den Rußabscheidungskörper 50 zu erzeugen, indem die durch den Hauptbrenner 70 erzeugten Glasmikropartikel abgeschieden werden, während die durch die Einspannvorrichtungen 30 gehaltene Target-Stange 60 unter Verwendung der Drehmechanismen 20 gedreht wird. Ferner ist es möglich, den Hauptbrenner 70 in der Längsrichtung der Target-Stange 60 zu bewegen, um die Glasmikropartikel im Wesentlichen gleichmäßig in der Längsrichtung der Target-Stange 60 abzuscheiden und auch den Rußabscheidungskörper 50 im Wesentlichen gleichmäßig in der Längsrichtung der Target-Stange 60 zu erzeugen, wie vorstehend beschrieben wurde, während die Glasmikropartikel durch den Hauptbrenner 70 abgeschieden werden.
In der Herstellungsvorrichtung 101 sind der erste Abscheidungsbrenner 81 und der zweite Abscheidungsbrenner 82 in dem Bereich angeordnet, in dem der Abstand zwischen den Heizbrennern 41 und 42 in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 schmal ist. Auf diese Weise führen die Seitenbrenner 40 durch Anordnen des von den Seitenbrennern 40 zu umschließenden Hauptbrenners 70 eine Aufheizung ohne einen Temperaturabfall der durch den Hauptbrenner 70 erzeugten und auf der Target-Stange 60 anhaftenden Glasmikropartikel aus, so dass die Endabschnitte des Rußabscheidungskörpers 50 effizient befeuert werden.
Wenn der Rußabscheidungskörper 50 an den Endabschnitten des auf der Target-Stange 60 abgeschiedenen Rußabscheidungskörpers 50, d. h. an den Grenzen zwischen dem Segment, in dem der Rußabscheidungskörper 50 vorhanden ist, und den Segmenten, wo der Rußablagerungskörper 50 auf der Target-Stange 60 nicht vorhanden ist, einen Abschnitt mit geringer Dichte aufweist, treten Fälle auf, in denen sich Ruß ablöst und ein Teil des Rußabscheidungskörpers 50 sich ablöst. Wenn eine transparente Vitrifizierung durch Sintern des Rußabscheidungskörpers 50 in einem Zustand ausgeführt wird, in dem ein Ablösen von Ruß aufgetreten ist, tritt Rissbildung von dem Abschnitt ausgehend auf, wo das Ablösen von Ruß aufgetreten ist, so dass es unmöglich wird, den Rußabscheidungskörper 50 als ein Basismaterial für eine optische Faser zu verwenden. Indem die Endabschnitte des Rußabscheidungskörpers 50 durch die Seitenbrenner 40 befeuert werden, ist es jedoch möglich, die Dichte an den Endabschnitten des Rußabscheidungskörpers 50 zu erhöhen und das Auftreten des Ablösens von Ruß zu begrenzen.
Die Seitenbrenner 40 emittieren Flammen zum Aufheizen durch das Paar Heizbrenner 41 und 42, die derart angeordnet sind, dass sie die Target-Stange 60 an jedem Endabschnitt des Rußabscheidungskörpers 50 sandwichartig umschließen. Daher fangen, weil die Heizflammen den gesamten Umfangs der Target-Stange 60 umschließen, die durch den Hauptbrenner 70 erzeugten Glasmikropartikel die Glasmikropartikel ab, die versuchen, von der Position der Seitenbrenner 40 weiter nach außen zu strömen, so dass die Glasmikropartikel daran gehindert werden können, an der Target-Stange 60 anzuhaften. Auf diese Weise wird in der Herstellungsvorrichtung 101 außerdem verhindert, dass Glasmikropartikel, die an der Target-Stange 60 außerhalb der Position des Seitenbrenners 40 anhaften, abfallen.
Auf diese Weise sind in der Herstellungsvorrichtung 101 die Seitenbrenner 40, die jeweils mehrere Heizbrenner 41 und 42 aufweisen, derart angeordnet, dass ein Erhitzen beider Enden des Rußabscheidungskörpers 50 in der Längsrichtung ermöglicht wird. Daher ist es möglich, ein Ablösen von Ruß zu verhindern, indem die Dichte an beiden Enden des Rußabscheidungskörpers 50 erhöht wird, und außerdem möglich, das Anhaften von Glasmikropartikeln an den durch die Seitenbrenner 40 aufgeheizten Bereichen der Target-Stange 60 zu begrenzen. Auf diese Weise ist es möglich, ein Basismaterial für eine optische Faser herzustellen, das keine Risse aufweist und bei dem Rissbildung erschwert ist.
4 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Konfiguration einer anderen Herstellungsvorrichtung 102, betrachtet aus dem gleichen Blickwinkel wie in 3. Die Herstellungsvorrichtung 102 in dieser Figur hat die gleiche Struktur wie die in den 1 und 2 dargestellte Herstellungsvorrichtung 101, mit Ausnahme der nachstehend beschriebenen Abschnitte. Daher werden die in diesen Figuren gemeinsam dargestellten Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht wiederholt beschrieben.
Die Herstellungsvorrichtung 102 hat eine Struktur, die sich von derjenigen der Herstellungsvorrichtung 101 dadurch unterscheidet, dass dem Hauptbrenner 70 ein dritter Abscheidungsbrenner 83 hinzugefügt ist. Der hinzugefügte dritte Abscheidungsbrenner 83 ist in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 zwischen dem ersten Abscheidungsbrenner 81 und dem zweiten Abscheidungsbrenner 82 angeordnet. Daher werden im Hauptbrenner 70 die Abstände zwischen dem ersten Abscheidungsbrenner 81, dem zweiten Abscheidungsbrenner 82 und dem dritten Abscheidungsbrenner 83 in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 enger, und die Menge an Glasmikropartikeln, die durch den Hauptbrenner 70 pro Zeiteinheit zugeführt werden können, ist erhöht.
Auch in der Herstellungsvorrichtung 102 ist der Hauptbrenner 70 zwischen den Heizbrennern 41 und 42 des Seitenbrenners 40 in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 sandwichartig angeordnet. Auf diese Weise wird der Rußabscheidungskörper 50, der durch den Hauptbrenner 70 auf der Target-Stange 60 abgeschieden wird, an beiden Enden davon durch die Seitenbrenner 40 befeuert, und das Ablösen von Ruß wird begrenzt. Darüber hinaus verhindern die Flammen der Seitenbrenner 40 an den Bereichen in der Nähe der beiden Enden der Target-Stange 60, dass sich die Glasmikropartikel weiter außerhalb von der Position der Seitenbrenner 40 abscheiden.
5 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Konfiguration einer anderen Herstellungsvorrichtung 103, betrachtet aus dem gleichen Blickwinkel wie in 4. Die Herstellungsvorrichtung 103 in dieser Figur hat die gleiche Struktur wie die in 4 dargestellte Herstellungsvorrichtung 102, mit der Ausnahme, dass ein vierter Abscheidungsbrenner 84 hinzugefügt ist. Daher werden die in diesen Figuren gemeinsam dargestellten Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht wiederholt beschrieben.
Der hinzugefügte vierte Abscheidungsbrenner 84 ist zusammen mit dem dritten Abscheidungsbrenner 83 in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 zwischen dem ersten Abscheidungsbrenner 81 und dem zweiten Abscheidungsbrenner 82 angeordnet. Daher werden in dem Hauptbrenner 70 der Herstellungsvorrichtung 103 die Abstände zwischen dem ersten Abscheidungsbrenner 81, dem zweiten Abscheidungsbrenner 82, dem dritten Abscheidungsbrenner 83 und dem vierten Abscheidungsbrenner 84 in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 noch enger als diejenigen in der Herstellungsvorrichtung 102, und die Menge an Glasmikropartikeln, die durch den Hauptbrenner 70 pro Zeiteinheit zugeführt werden können, ist ebenfalls erhöht.
Auch in der Herstellungsvorrichtung 103 ist der Hauptbrenner 70 zwischen den Heizbrennern 41 und 42 des Seitenbrenners 40 in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 sandwichartig angeordnet. Auf diese Weise wird der Rußabscheidungskörper 50, der durch den Hauptbrenner 70 auf der Target-Stange 60 abgeschieden wird, an beiden Enden durch die Seitenbrenner 40 befeuert, und das Ablösen von Ruß wird begrenzt. Ferner blockieren die Flammen der Seitenbrenner 40 an den Bereichen in der Nähe der beiden Enden der Target-Stange 60 die Glasmikropartikel und wird verhindert, dass die Glasmikropartikel weiter außerhalb von den Positionen der Seitenbrenner 40 abgeschieden werden.
6 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Konfiguration einer anderen Herstellungsvorrichtung 104, betrachtet aus dem gleichen Blickwinkel wie in 5. Die Herstellungsvorrichtung 104 in dieser Figur hat die gleiche Struktur wie die in 5 dargestellte Herstellungsvorrichtung 103, mit der Ausnahme, dass ein fünfter Abscheidungsbrenner 85 hinzugefügt ist. Daher werden die in diesen Figuren gemeinsam dargestellten Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht wiederholt beschrieben.
Der hinzugefügte fünfte Abscheidungsbrenner 85 ist zusammen mit dem dritten Abscheidungsbrenner 83 und dem vierten Abscheidungsbrenner 84 in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 zwischen dem ersten Abscheidungsbrenner 81 und dem zweiten Abscheidungsbrenner 82 angeordnet. Daher werden im Hauptbrenner 70 der Herstellungsvorrichtung 104 die Abstände zwischen dem ersten Abscheidungsbrenner 81, dem zweiten Abscheidungsbrenner 82, dem dritten Abscheidungsbrenner 83, dem vierten Abscheidungsbrenner 84 und dem fünften Abscheidungsbrenner 85 in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 noch kleiner als diejenigen der Herstellungsvorrichtung 102, und die Menge an Glasmikropartikeln, die durch den Hauptbrenner 70 pro Zeiteinheit zugeführt werden können, ist größer.
Auch in der Herstellungsvorrichtung 103 ist der Hauptbrenner 70 zwischen den Heizbrennern 41 und 42 des Seitenbrenners 40 in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 sandwichartig angeordnet. Auf diese Weise wird der Rußabscheidungskörper 50, der durch den Hauptbrenner 70 auf der Target-Stange 60 abgeschieden wird, an seinen beiden Enden durch die Seitenbrenner 40 befeuert, und das Ablösen von Ruß wird begrenzt. Ferner werden die Flammen der Seitenbrenner 40 in den Bereichen in der Nähe der beiden Enden der Target-Stange 60 blockiert, und es wird verhindert, dass die Glasmikropartikel außerhalb von den Positionen der Seitenbrenner 40 abgeschieden werden.
6 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Konfiguration einer anderen Herstellungsvorrichtung 104, betrachtet aus dem gleichen Blickwinkel wie in 5. Die Herstellungsvorrichtung 104 in dieser Figur hat die gleiche Struktur wie die in 5 dargestellte Herstellungsvorrichtung 103, mit der Ausnahme, dass ein fünfter Abscheidungsbrenner 85 hinzugefügt ist. Daher werden die in diesen Figuren gemeinsam dargestellten Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht wiederholt beschrieben.
Der hinzugefügte fünfte Abscheidungsbrenner 85 ist zusammen mit dem dritten Abscheidungsbrenner 83 und dem vierten Abscheidungsbrenner 84 in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 zwischen dem ersten Abscheidungsbrenner 81 und dem zweiten Abscheidungsbrenner 82 angeordnet. Daher werden im Hauptbrenner 70 der Herstellungsvorrichtung 104 die Abstände zwischen dem ersten Abscheidungsbrenner 81, dem zweiten Abscheidungsbrenner 82, dem dritten Abscheidungsbrenner 83, dem vierten Abscheidungsbrenner 84 und dem fünften Abscheidungsbrenner 85 in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 noch kleiner als diejenigen in der Herstellungsvorrichtung 103, und die Menge an Glasmikropartikeln, die durch den Hauptbrenner 70 pro Zeiteinheit zugeführt werden können, ist ebenfalls erhöht.
Auch in der Herstellungsvorrichtung 104 ist der Hauptbrenner 70 zwischen den Heizbrennern 41 und 42 des Seitenbrenners 40 in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 sandwichartig angeordnet. Auf diese Weise wird der Rußabscheidungskörper 50, der durch den Hauptbrenner 70 auf der Target-Stange 60 abgeschieden werden soll, an seinen beiden Enden durch die Seitenbrenner 40 befeuert, und das Ablösen von Ruß wird begrenzt. Ferner werden die Flammen der Seitenbrenner 40 an den Bereichen in der Nähe der beiden Enden der Target-Stange 60 blockiert, und es wird verhindert, dass die Glasmikropartikel weiter außerhalb von den Positionen der Seitenbrenner 40 abgeschieden werden.
Auf diese Weise ist es durch Erhöhen der Anzahl von Abscheidungsbrennern 81, 82, 83, 84 und 85, die den Hauptbrenner 70 bilden, möglich, die Abscheidungsgeschwindigkeit der Glasmikropartikel zu erhöhen und die Herstellbarkeit des Rußabscheidungskörpers 50 zu verbessern. Außerdem ist es, selbst wenn die Anzahl von Abscheidungsbrennern, die den Hauptbrenner 70 bilden, erhöht wird, durch Ausbilden der Seitenbrenner 40 mit den Heizbrennern 41 und 42, die derart angeordnet sind, dass sie den Hauptbrenner 70 sandwichartig umschließen, möglich, beide Enden des auf der Target-Stange 60 ausgebildeten Rußabscheidungskörpers 50 effizient zu befeuert und das Ablösen von Ruß zu begrenzen. Außerdem wird, weil die Flammen der Heizbrenner 41 und 42 von beiden Seiten der Target-Stange 60 emittiert werden, verhindert, dass sich die durch den Hauptbrenner 70 auf der Target-Stange 60 abgeschiedenen Glasmikropartikel weiter außerhalb von der Position der Flammen der Seitenbrenner 40 abscheiden.
Auf die vorstehend beschriebene Weise wird durch Ausbilden jedes Paares der Heizbrenner 41 und 42 in jedem Seitenbrenner 40 die Wirkung zum Begrenzen des Abblätterns von Ruß realisiert, und ferner kann, wenn der hergestellte Rußabscheidungskörper 50 großformatig ist, die Anzahl der Heizbrenner, die die Seitenbrenner 40 bilden, weiter erhöht werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Target-Stange 60 leichter zu erweichen ist, wenn eine übermäßige Erwärmung durch die Heizbrenner erzielt wird, dies geht jedoch mit einem erhöhten Brennstoffverbrauch einher, so dass eine Erhöhung der Anzahl von Heizbrennern nicht bevorzugt ist.
7 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Konfiguration einer anderen Herstellungsvorrichtung 105, betrachtet von dem gleichen Blickwinkel wie in 6. Die Herstellungsvorrichtung 105 in dieser Figur hat die gleiche Struktur wie die in 6 dargestellte Herstellungsvorrichtung 104, mit der Ausnahme, dass ein dritter Heizbrenners 43, der dem Seitenbrenner 40 hinzugefügt ist, vorgesehen ist, und dass der fünfte Abscheidungsbrenner 85 im Hauptbrenner 70 nicht vorgesehen ist. Daher werden die in diesen Figuren gemeinsam dargestellten Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht wiederholt beschrieben.
Mit der vorstehend beschriebenen Struktur ist in der Herstellungsvorrichtung 105 das Verhältnis zwischen den Heizbrennern 41, 42 und 43 und den Abscheidungsbrennern (81, 82, 83 und 84), die den Hauptbrenner 70 bilden, relativ erhöht. Daher ist es möglich, beide Enden des ausgebildeten Rußabscheidungskörpers 50 effizient zu erhitzen und zu befeuern. Da die Abstände zwischen den Heizbrennern 41, 42 und 43 schmaler werden, kann ferner eine Abscheidung von Glasmikropartikeln weiter außerhalb von der Position des zwischen den Seitenbrennern 40 in der Längsrichtung der Target-Stange 60 sandwichartig eingeschlossenen Segments wirkungsvoller verhindert werden.
8 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Konfiguration einer anderen Herstellungsvorrichtung 106, betrachtet vom gleichen Blickwinkel wie in den 3 bis 6. Die Herstellungsvorrichtung 106 in dieser Figur hat die gleiche Struktur wie jede der Herstellungsvorrichtungen 101, 102, 103 und 104, die in den 3 bis 6 dargestellt sind, mit Ausnahme eines Hauptbrenners 70, der durch einen einzelnen ersten Abscheidungsbrenner 81 gebildet wird, und, wie aus dem Blickwinkel der Figur zu sehen ist, eines Seitenbrenners 40, der durch ein Paar Heizbrenner 41 und 42 gebildet wird, die symmetrisch zum ersten Abscheidungsbrenner 81 als Mitte angeordnet sind. Daher werden die in diesen Figuren gemeinsam dargestellten Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht wiederholt beschrieben.
Mit der vorstehend beschriebenen Struktur ist es in der Herstellungsvorrichtung 106 möglich, die Glasmikropartikel, die durch den Hauptbrenner 70 erzeugt werden und auf der Target-Stange 60 abgeschieden werden, mit einer extrem hohen Effizienz zu erhitzen. Darüber hinaus ist es möglich, die durch den Hauptbrenner 70 erzeugten schwebenden Glasmikropartikel zuverlässig einzufangen und zuverlässig zu verhindern, dass diese Glasmikropartikel an der Target-Stange 60 weiter außerhalb von der Position des Segments abgeschieden werden, das durch die Seitenbrennern 40 sandwichartig eingeschlossen ist.
8 zeigt ein Beispiel einer Kombination aus einem einzelnen ersten Abscheidungsbrenner 81 und einem Paar Heizbrenner 41 und 42, es können jedoch mehrere solcher Kombinationen vorgesehen sein, um die Herstellungsvorrichtung 106 zu bilden. Auf diese Weise ist es möglich, durch den Seitenbrenner 40 hohe Standards für die Abscheidungseffizienz des Hauptbrenners 70 zu realisieren und Rissbildung zu verhindern.
9 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht einer Herstellungsvorrichtung 107, die als ein Vergleichsbeispiel dient, aus dem gleichen Blickwinkel wie in 1. Für einen Vergleich mit den Herstellungsvorrichtungen 101, 102, 103 und 104, die die Ausführungsformen der Erfindung darstellen, hat die Herstellungsvorrichtung 107 die gleiche Struktur wie die in den 1, 2 und 3 dargestellte Herstellungsvorrichtung 101, außer dass jeder Seitenbrenner 40 durch einen einzelnen Heizbrenner 41 gebildet wird. Daher erden die in diesen Figuren gemeinsam dargestellten Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht wiederholt beschrieben.
10 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht der Herstellungsvorrichtung 107, betrachtet aus dem gleichen Blickwinkel wie in 3. Wie in der Figur dargestellt ist, wird in der Herstellungsvorrichtung 107 der Seitenbrenner 40 aus einem einzelnen Heizbrenner 41 gebildet. Andererseits weist der Hauptbrenner 70 ein Paar Brenner auf, d. h. den ersten Abscheidungsbrenner 81 und den zweiten Abscheidungsbrenner 82.
In der Herstellungsvorrichtung 107 ist an der in der Figur dargestellten Endfläche der einzelne Heizbrenner 41 in der Nähe des ersten Abscheidungsbrenners 81 angeordnet. Mit anderen Worten ist der Heizbrenner 41 an einer vom zweiten Abscheidungsbrenner 82 beabstandeten Position angeordnet. Auf diese Weise werden, wenn die durch den ersten Abscheidungsbrenner 81 erzeugten Glasmikropartikel auf der Target-Stange 60 abgeschieden werden, der Heiz- und Befeuerungsvorgang durch den Heizbrenner 41 effizient ausgeführt. Ferner werden die Glasmikropartikel, die durch den ersten Abscheidungsbrenner 81 erzeugt werden und sich nicht auf der Target-Stange 60 abscheiden, in der Flamme des Heizbrenners 41 eingefangen und daran gehindert, sich weiter außerhalb von der Position des Seitenbrenner 40 auf der Target-Stange 60 abzuscheiden.
In der Herstellungsvorrichtung 107 ist der Heizbrenner 41 jedoch weit entfernt von den durch den zweiten Abscheidungsbrenner 82 erzeugten Glasmikropartikeln angeordnet, so dass die Heizeffizienz für die durch den ersten Abscheidungsbrenner 81 erzeugten Glasmikropartikel relativ niedriger ist. Weiterhin wird in der Herstellungsvorrichtung 107, weil der Heizbrenner 41 vom zweiten Abscheidungsbrenner 82 beabstandet ist, wenn der zweite Abscheidungsbrenner 82 den Endabschnitt des Bewegungsbereiches erreicht, sich ein Teil der Flamme, der die Glasmikropartikel enthält, bezüglich der Position des Seitenbrenners 40 weiter nach außen ausbreiten, ohne durch die Flamme des Heizbrenners 41 blockiert zu werden, so dass ein Rußabscheidungskörper 90 mit geringer Dichte, der nicht befeuert wird, am Endabschnitt der Target-Stange 60 ausgebildet wird.
11 zeigt eine schematische Vertikalschnittansicht einer anderen Herstellungsvorrichtung 108 in einer Ebene senkrecht zur Target-Stange 60. Die Herstellungsvorrichtung 108 hat die gleiche Struktur wie die in den 9 und 10 dargestellte Herstellungsvorrichtung 107, außer dass der Heizbrenner 41 der erste Abscheidungsbrenner 81 und der zweite Abscheidungsbrenner 82 die in der Zeichnungsebene dargestellte Positionsbeziehung haben.
In der Herstellungsvorrichtung 108 ist der einzelne Heizbrenner 41 im Wesentlichen in der Mitte zwischen dem ersten Abscheidungsbrenner 81 und dem zweiten Abscheidungsbrenner 82 angeordnet. Daher sind die Abstände zwischen dem Heizbrenner 41 und dem ersten Abscheidungsbrenner 81 und dem zweiten Abscheidungsbrenners 82 im Wesentlichen gleich und werden die durch jeden der beiden Abscheidungsbrenner erzeugten Glasmikropartikel durch den Heizbrenner 41 im Wesentlichen im gleichen Maß erhitzt.
Die durch einen unter dem ersten Abscheidungsbrenner 81 und dem zweiten Abscheidungsbrenners 82 erzeugten Glasmikropartikel werden jedoch durch den Seitenbrenner innerhalb einer relativ kurzen Zeit erhitzt, wenn sie an der Target-Stange 60 anhaften. Die durch den anderen unter dem ersten Abscheidungsbrenner 81 und dem zweiten Abscheidungsbrenner 82 erzeugten und an der Target-Stange 60 anhaftenden Glasmikropartikel werden jedoch durch den Seitenbrenner 40 erhitzt, nachdem sich die Target-Stange 60 etwa einmal gedreht hat. Aufgrund dieser unterschiedlichen Bedingungen wird die Dichte in der Nähe der Endabschnitte des auf der Target-Stange 60 ausgebildeten Rußabscheidungskörpers 50 ungleichmäßig.
Außerdem bewegt sich bei Betrachtung von dem in 11 dargestellten Blickwinkel mit dem einzelnen Heizbrenner 41, obwohl eine Seite der Umfangsfläche der Target-Stange 60 erhitzt wird, die Flamme nicht in ausreichendem Maß zur Rückseite dieser Umfangsfläche. Daher schweben einige der durch den Hauptbrenner 70 erzeugten Glasmikropartikel über das Segment hinausgehend nach außen, das durch die Seitenbrenner 40 in der Längsrichtung des Zielstabes 60 sandwichartig umschlossen ist, und werden auf der Target-Stange abgeschieden. Daher wird in der Nähe der beiden Enden der Target-Stange 60 ein Rußabscheidungskörper 90 mit einer geringen Dichte ausgebildet.
Der Rußabscheidungskörper 90 mit geringer Dichte selbst hat eine geringe Dichte und eine schwache Haftkraft bezüglich der Target-Stange 60. Ferner wird der Rußabscheidungskörper 90 mit geringer Dichte durch den Seitenbrenner 40 nach seiner Ausbildung nicht gebrannt. Daher tritt ein Ablösen von Ruß auf, wenn die Abscheidungsmenge erhöht und das Gewicht größer wird.
Daher ist es, wenn eine Kombination von Seitenbrennern 40, die aus einzelnen Heizbrennern 41 gebildet werden, für einen Hauptbrenner 70 mit mehreren Abscheidungsbrennern verwendet wird, unvermeidbar, Abscheidungsbrenner in großen Abständen von den Seitenbrennern 40 anzuordnen, wenn der Hauptbrenner 70 die Endabschnitte des Bewegungsbereichs erreicht. Daher treten Fälle auf, in denen das Befeuern durch die Seitenbrenner 40 an den Endabschnitten des Rußabscheidungskörpers 50 unzureichend ist. Ferner wird ein Teil der Glasmikropartikel weiter außerhalb von der Position der Seitenbrenner 40 in der Längsrichtung der Target-Stange 60 abgeschieden, und der Rußabscheidungskörper 90 mit geringer Dichte wird ausgebildet, ohne dass diese Bereiche durch die Seitenbrenner 40 befeuert werden.
Mit anderen Worten ist es durch Ausbilden der Seitenbrenner 40 derart, dass mehrere Heizbrenner 41 und 42 in der Umfangsrichtung der Target-Stange 60 voneinander beabstandet angeordnet sind, möglich, das Ablösen von Ruß auch dann zu begrenzen, wenn die Anzahl von Abscheidungsbrennern, die den Hauptbrenner 70 bilden, erhöht wird. Daher ist es möglich, die Herstellbarkeit des Basismaterials für eine optische Faser zu verbessern, indem die Abscheidungsgeschwindigkeit der Glasmikropartikel aufgrund der Erhöhung der Anzahl von Abscheidungsbrennern verbessert wird.
Wie oben beschrieben wurde, traten bei der Herstellung mit der Herstellungsvorrichtung 108, bei der die Seitenbrenner 40 durch Anordnen eines Heizbrenners 41 an jedem der beiden Enden des Rußabscheidungskörpers 50 gebildet werden, Risse im Rußabscheidungskörper 50 auf, der durch Abscheiden von 80 bis 100 Masse-% der Produktmasse ausgebildet wird. In den Rußabscheidungskörpern 50, die unter Verwendung der in den 1 bis 3 dargestellten Herstellungsvorrichtung 101 hergestellt wurden, traten absolut keine der vorstehend beschriebenen Risse auf.
Obgleich vorstehend die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist der technische Umfang der Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es ist für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Verbesserungen an den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können. Anhand des Schutzumfangs der Ansprüche ist außerdem ersichtlich, dass Ausführungsformen, an denen derartige Änderungen oder Verbesserungen vorgenommen wurden, ebenfalls innerhalb des technischen Umfang der Erfindung liegen.
Die Betriebsweisen, Prozeduren, Schritte und Stufen jedes Prozesses, der durch eine Vorrichtung, ein System, ein Programm und ein Verfahren ausgeführt wird, die in den Ansprüchen, in den Ausführungsformen oder in den Diagrammen dargestellt sind, können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden, solange die Reihenfolge nicht durch ”vor”, ”bevor” oder dergleichen festgelegt ist, und solange die Ausgabe eines vorangehenden Prozesses nicht in einem nachfolgenden Prozess verwendet wird. Selbst wenn der Prozessablauf in den Ansprüchen, Ausführungsformen oder Diagrammen durch Ausdrücke wie ”zuerst” oder ”nächste” beschrieben wird, bedeutet dies nicht notwendigerweise, dass der Prozess in dieser Reihenfolge ausgeführt werden muss.
Bezugszeichenliste

10: Kammer, 20: Drehmechanismus, 30: Einspannvorrichtung, 40: Seitenbrenner, 41, 42, 43: Heizbrenner, 50: Rußabscheidungskörper, 60: Target-Stange, 70: Hauptbrenner, 81: erster Abscheidungsbrenner, 82: zweiter Abscheidungsbrenner, 83: dritter Abscheidungsbrenner, 84: vierter Abscheidungsbrenner, 85: fünfter Abscheidungsbrenner, 90: Rußabscheidungskörper mit geringer Dichte, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108: Herstellungsvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003-165738 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Herstellen eines Rußabscheidungskörpers, mit: einem Hauptbrenner, der Glasmikropartikel auf einer Target-Stange abscheidet, während er sich parallel zu einer Längsrichtung der Target-Stange bewegt; und einem Seitenbrenner, der außerhalb eines Bewegungsbereichs des Hauptbrenners in einer Bewegungsrichtung des Hauptbrenners angeordnet ist und einen Endabschnitt des auf der Target-Stange ausgebildeten Rußabscheidungskörpers befeuert, wobei der Seitenbrenner mehrere Heizbrenner aufweist, die in der Umfangsrichtung der Target-Stange voneinander beabstandet angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Hauptbrenner mehrere Abscheidungsbrenner aufweist, die in der Umfangsrichtung der Target-Stange von jedem der Abscheidungsbrenner beabstandet angeordnet sind und die jeweils Glasmikropartikel auf der Target-Stange abscheiden, während sie sich parallel zur Längsrichtung der Target-Stange bewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Hauptbrenner mindestens zwei und nicht mehr als fünf Abscheidungsbrenner aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jeweils mehrere Seitenbrenner an Enden des Bewegungsbereichs angeordnet sind; und mindestens einer der Seitenbrenner ein Paar Heizbrenner aufweist, die voneinander beabstandet angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Hauptbrenner zwischen dem Paar Heizbrenner auf derjenigen Seite angeordnet sind, wo der Abstand dazwischen in der Umfangsrichtung der Target-Stange schmaler ist.
Verfahren zum Herstellen eines Rußabscheidungskörpers, mit den Schritten: Abscheiden von Glasmikropartikeln auf einer Target-Stange durch einen Hauptbrenner, der sich parallel zu einer Längsrichtung der Target-Stange bewegt; und Befeuern eines Endabschnitts des auf der Target-Stange ausgebildeten Rußabscheidungskörpers durch einen Seitenbrenner, der in einer Bewegungsrichtung des Hauptbrenners außerhalb eines Bewegungsbereichs des Hauptbrenners angeordnet ist, wobei der Seitenbrenner mehrere Heizbrenner aufweist, die in der Umfangsrichtung der Target-Stange voneinander beabstandet angeordnet sind.