JP2018058753A - 線引き炉の封止装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】封止装置の諸部分がガラスプリフォームと接合部を形成せず、不活性ガス流れの漏出を低減できる、光ファイバーの線引き炉の提供。【解決手段】開口部を有する封止材５が線引き炉１の内部を周囲環境から封止するために線引き炉１の最上部に配置され、線引き炉１の最上部に配置されている外環状ブッシング１６と、垂直方向第１端１８及び反対側の垂直方向第２端１９を有する内環状ブッシング１７とを備え、内環状ブッシング１７は、第１端１８を先細部分７の始まりの領域へ位置付けた状態で先細部分７の少なくとも一部を取り囲むように位置付けられることが可能であり、第２端１９は外面に突出部２２を備え、内ブッシング１７が外ブッシング１６に挿入されている時、内ブッシング１７は外ブッシング１６内で動ける様に配置され、突出部２２は内ブッシングの第２端１９を垂直方向中心穴３より上に保持するための支持体を形成する、光ファイバー線引き炉。【選択図】図１
Description
[0001]本発明は線引き炉の封止装置（sealing arrangement）に関する。
[0002]ガラスプリフォームを光ファイバーへ線引きすることができるようにガラスプリフォームを加熱するための炉は以前より知られている。この既知の炉は、垂直方向の炉心管を周囲加熱器と共に備えている。ガラスプリフォームはこの炉の中へ上方から送給され、ガラスプリフォームが加熱されている間にガラスプリフォームの軟化した下端から光ファイバーを線引きすることができる。
[0003]炉は、誘導加熱技法を使用して例えば黒鉛加熱要素を熱するようになっている場合もあれば、抵抗炉である場合もある。黒鉛は、酸素と反応し、高温では石英ガラスの高温分解生成物と反応するので、酸化を防止するために不活性ガス流れが必要である。アルゴン、ヘリウム、又は窒素の様な不活性ガス又は同種物が炉芯管の中へ供給される。
[0004]ガラスプリフォームは、細長の丸い本体部分と、その上端の先細部分と、を有している。上端へは支持ロッドが接続されていて、支持ロッドはガラスプリフォームを吊っている。ガラスプリフォームが炉へ送給されてゆく際、ガラスプリフォームの直径の変化により、不活性ガスが線引き炉から漏出するのを防ぐために封止装置が必要である。支持ロッドの外周を取り囲むようにスリーブ部材を配置し、ガラスプリフォームの先細部分が炉封止材の開口部を通過する際にスリーブ部材に当該開口部を閉鎖させることは知られている。
[0006]本発明の目的は、上述の欠点を解消すること、そして封止装置の諸部分が線引き炉へ進入しガラスプリフォームと接合部を形成しないようにするための及びガラスプリフォーム送給中の線引き炉からの不活性ガス流れの漏出を低減するための単純で効率的な解決策を提供することである。
[0007]この目的は、独立請求項１による線引き炉の封止装置を用いて実現される。
[0008]線引き炉の封止装置は、延伸ロッドへ接続されている先細部分を備えるガラスプリフォームを受け入れるための垂直方向中心穴を周囲加熱要素と共に備える炉と、炉の内部を周囲環境から封止するための、炉の最上部に配置されている開口部を有する封止材と、を備えている。当該装置は、線引き炉の最上部に配置されている外環状ブッシングと、垂直方向第１端及び反対側の垂直方向第２端を有する内環状ブッシングと、を備えており、内環状ブッシングは、第１端を先細部分の始まりの領域へ位置付けた状態で先細部分の少なくとも一部を取り囲むように位置付けられることが可能であり、第２端は外面に突出部を備えている。内ブッシングが外ブッシングに挿入されているとき、内ブッシング及び突出部は外ブッシング内で動けるように配置され、突出部は内ブッシングの第２端を垂直方向中心穴より上に保持するための支持体を形成する。
[0008]線引き炉の封止装置は、延伸ロッドへ接続されている先細部分を備えるガラスプリフォームを受け入れるための垂直方向中心穴を周囲加熱要素と共に備える炉と、炉の内部を周囲環境から封止するための、炉の最上部に配置されている開口部を有する封止材と、を備えている。当該装置は、線引き炉の最上部に配置されている外環状ブッシングと、垂直方向第１端及び反対側の垂直方向第２端を有する内環状ブッシングと、を備えており、内環状ブッシングは、第１端を先細部分の始まりの領域へ位置付けた状態で先細部分の少なくとも一部を取り囲むように位置付けられることが可能であり、第２端は外面に突出部を備えている。内ブッシングが外ブッシングに挿入されているとき、内ブッシング及び突出部は外ブッシング内で動けるように配置され、突出部は内ブッシングの第２端を垂直方向中心穴より上に保持するための支持体を形成する。
[0009]発明の利点は、延伸ロッドを取り囲む内ブッシングが線引き炉へ進入しガラスプリフォームと接合部を形成する危険性が排除されることである。更に、先細部分が封止材を通過する際、炉を出て上向きに流れてゆく不活性ガスのための形成される流れチャネルの形状は実質的に同じままであり、しかも不活性ガス流れに乱流を生じさせず、線引き炉内のプリフォームの加熱プロセスは乱されない。
[0010]発明の好適な実施形態は従属請求項に開示されている。
[0011]以下に添付図面を参照しながら本発明を好適な実施形態によって更に詳細に説明してゆく。
[0011]以下に添付図面を参照しながら本発明を好適な実施形態によって更に詳細に説明してゆく。
[0012]図１は、プリフォーム線引き中の線引き炉の封止装置を示している。線引き炉１は、ガラスプリフォーム２を光ファイバーへ線引きすることができるようにガラスプリフォーム２を加熱する。ガラスプリフォーム２は線引き炉１の垂直方向中心穴３の中へ上方から挿入される。ガラスプリフォーム２が加熱され溶融している間に光ファイバーを線引きし、当該ファイバーを中心穴３の下部分の出口を通して引き出すことによって、光ファイバーは製造される。図には線引き炉１の上部分しか示されていない。
[0013]中心穴３は、ガラスプリフォームを加熱し溶融させるための１つ又はそれ以上の加熱要素４、例えば黒鉛加熱要素、によって取り囲まれている。アルゴン、ヘリウム、又は窒素の様な不活性ガスが、線引き炉１での酸化を防止するために中心穴３の中へ供給される。
[0014]開口部を有する封止材５が、炉の内部を周囲環境から封止するために線引き炉１の最上部に配置されている。封止材５は、例えばＯリングシールであってもよい。Ｏリングの内径は、ガラスプリフォーム２の外径に概ね対応する寸法であり、一方、リングの外部分は線引き炉１の表面に沿って密着に配置されている。
[0015]また、線引き炉の最上部に配置されている開口部を有する封止材５は、欧州特許第２６６４５９３Ｂ１号に開示されている様に、複数の封止要素を中心開口部の周りに略リング構成に配置させたものであってもよい。各封止要素は中心開口部に面する封止面を備えている。封止要素の諸部分を受け入れるための少なくとも１つのチャンバが設けられており、また、少なくとも１つのチャンバに流体を提供して、少なくとも１つのチャンバに受け入れられている封止要素の諸部分へ作用する過剰圧力を生成させるために、そして封止要素の封止面を押圧し中心開口部に向かって動かすために、流体源への入口が設けられている。複数の封止要素を用いた封止は、内ブッシングが当該複数の封止要素との封止状態に至ったときにその傷つきやすい部分を保護するために作動しないように制御されている。
[0016]ガラスプリフォーム２は、細長の丸い本体部分６と、その垂直ｙ方向上端の先細部分７と、を有している。先細部分７は延伸ロッド８へ接続されている。延伸ロッド８は、その第１端１１にガラスプリフォーム２のハンドル部分１０を受け入れるための円筒形穴９を備える細長の丸い本体を備えている。ガラスプリフォーム２のハンドル部分１０は延伸ロッド８へ取り付け手段を用いて、例えばピン１２によって、取り付けられている。第２端１３は垂直方向内腔１４を備え、当該第２端１３の外面には１つ又はそれ以上の溝１５が形成されている。第２端１３は更に中実部分を備え、当該中実部分の外面には少なくとも１つの溝１５が形成されていてもよい。ガラスプリフォーム２は、延伸ロッドの第２端１３から懸下されていて、ガラスファイバー線引きが進行するにつれ下向きに動かされる。
[0017]当該装置は外環状ブッシング１６を備えている。外環状ブッシング１６は円筒形部分を備えている。図では、外ブッシング１６は線引き炉１の最上部に配置されている封止材５へ固定されている。外ブッシング１６は更に線引き炉１へ固定されていてもよい。同様に外ブッシング１６をガラスプリフォーム２へ取り付けることも実施可能であり、その場合、外ブッシング１６はガラスプリフォーム２と一体に線引き炉１に向けて下向きに動く。外ブッシング１６は石英ガラスを備えているのが望ましい。
[0018]当該装置は、垂直方向第１端１８及び反対側の垂直方向第２端１９を有する内環状ブッシング１７を備えている。内ブッシング１７と外ブッシング１６は同軸に配置されている。内環状ブッシング１７は先細部分７の少なくとも一部を取り囲むように配置されている。内ブッシング１７はガラスプリフォーム２へ締結されているのではなく、内ブッシング１７は先細部分７の表面に載っている。内環状ブッシングの第１端１８は、ガラスプリフォーム２の先細部分７の始まりの領域へ位置付けられている。ガラスプリフォーム２の表面の湾曲は先細部分７が始まる点で途切れており、垂直方向中心穴３の中でガラスプリフォーム２の表面に沿って流れる不活性ガス２０に摂動を生じさせる。内環状ブッシング１７は、実質的に一定した外径を備えることで、不活性ガス流れ２０のための連続した面を提供する。内ブッシング１７の外径は、プリフォーム２の外径より僅かに小さいことが望ましい。
[0019]内ブッシングの第１端１８の内縁２１はテーパ面を作成するために面取りされていてもよい。面取り角は５度から１５度であるのが望ましい。面取りされた縁は、内ブッシングの第１端１８の内面とガラスプリフォーム２の外面の形状をより似通わせることで、それらの面の間での不活性ガス漏出２０ａを少なくする。
[0020]内ブッシングの第２端１９は、垂直ｙ方向に第１端１８よりも上部の位置にあって、第１端よりも更にハンドル部分１０に近接している。内ブッシングの第２端１９は外面に突出部２２を備えている。
[0021]当該装置の垂直ｙ方向には内ブッシング１７より上に、中間ブッシング２３が内ブッシング１７と同軸に設けられている。中間ブッシング２３はガラスプリフォーム２へ締結されているのではなく、中間ブッシング２３は内ブッシング１７に載っている。延伸ロッド８及びガラスプリフォーム２は中間ブッシング２３が横倒しにならないようにしている。中間ブッシング２３は、その垂直ｙ方向上端に突出部例えばフランジ２４を有する円筒形部分を備えている。中間ブッシングの最上部には１つ又はそれ以上の封止部材２５が設置されており、封止部材２５は例えばリング封止材である。封止部材２５は中間ブッシング２３の内面と延伸ロッド８の外面の間の間隙を減少させる。
[0022]中間ブッシング２３の円筒形部分は、外ブッシング１６内に嵌るように、そして外ブッシング１６内で動けるように、寸法を定められている。突出部例えばフランジ２４は、中間ブッシング２３が外ブッシング１６を滑り抜けてしまわないよう外ブッシング１６の内径を超えるように寸法を定められている。
[0023]ガラスプリフォーム２の線引きが進んで行ってガラスプリフォーム２がその最終位置に近づくと、内ブッシング１７は外ブッシング１６のレベルに達する。内ブッシング１７及びその突出部２２は、外ブッシング１６内に嵌るように、そして外ブッシング内で動けるように、寸法を定められている。
[0024]図１に示されている線引き段階では、内ブッシングの第１端１８は、線引き炉１の最上部に配置されている封止材５の開口部の中へ到達しつつある。支持用突出部２２を有する中間ブッシング２３は、突出部２２によって外ブッシング１６の最上部に置かれている。中間ブッシング２３は封止部材２５と一体に外ブッシング１６の垂直ｙ方向上部開口部を封止している。外ブッシング１６の垂直ｙ方向上部開口部が閉じられていることで、ガラスプリフォーム２と中心穴３の間の間隙を通過してゆく不活性ガス２０又はガラスプリフォーム２と内ブッシング１７の間の間隙を通過してゆく不活性ガス２０ａは、大気へ脱出することができず、外ブッシング１６内に留まる。
[0025]図２は、プリフォーム線引きの終了段階での線引きの封止装置を示している。明快さを期して、図２には延伸ロッドの第２端１３及び封止部材２５は示されていない。
[0026]突出部２２は、内ブッシングの第２端１９を中心穴３より上に保持するための支持体を形成している。中心穴３を上方から封止している封止材５は内ブッシング１７のための支持面を形成している。また、外ブッシング１６を、内ブッシング１７の突出部２２のための支持面を備えるように構成することも実施可能である。図では、突出部２２は、内ブッシング１７の半径ｒ方向へ突き出ている、第２端１９の外面を取り囲むフランジである。支持面に接触する突出部２２は延伸ロッド８を取り囲む内ブッシング１７が線引き炉２に進入するのを防いでいる。
[0026]突出部２２は、内ブッシングの第２端１９を中心穴３より上に保持するための支持体を形成している。中心穴３を上方から封止している封止材５は内ブッシング１７のための支持面を形成している。また、外ブッシング１６を、内ブッシング１７の突出部２２のための支持面を備えるように構成することも実施可能である。図では、突出部２２は、内ブッシング１７の半径ｒ方向へ突き出ている、第２端１９の外面を取り囲むフランジである。支持面に接触する突出部２２は延伸ロッド８を取り囲む内ブッシング１７が線引き炉２に進入するのを防いでいる。
[0027]内ブッシング１７を支持する支持面と加熱要素４の間の距離ｈ１は、内ブッシング１７の高さｈ２より長い。内ブッシング１７は垂直方向中心穴３の中を加熱要素４の領域までは延びていないので、ガラスプリフォーム２との接合部の形成は排除される。
[0028]内ブッシング１７は、その第２端１９に、半径ｒ方向内向きに突き出ている縮径継手２６を備えていてもよい。内方縮径継手２６は、ガラスプリフォーム２と内ブッシングの第１端１８の間の間隙を通過してゆく不活性ガス２０ａに流れ抵抗を生じさせる覆いの無い断面の量を小さくする。縮径継手２６は内ブッシングの中心合わせも支援する。
[0029]実質的に円筒形の内ブッシング１７によって覆われている先細部分７が封止材５を通過する際、炉１を出て上向きに流れてゆく不活性ガス２０のための形成される流れチャネルの形状は実質的に環状のままである。それが不活性ガス流れ２０の乱流を低減するので、線引き炉１内でのガラスプリフォーム２の加熱プロセスは乱されない。
[0030]当業者には自明であろうが、本発明の概念は技術が進歩するにつれ様々なやり方で実装することができる。本発明及びその実施形態は以上に説明されている実施例に限定されるものではなく特許請求の範囲の内で変えることができる。
１ 線引き炉
２ ガラスプリフォーム
３ 穴
４ 加熱要素
５ 封止材
６ 本体部分
７ 先細部分
８ 延伸ロッド
９ 円筒穴
１０ ハンドル部分
１１ 延伸ロッドの第１端
１２ ピン
１３ 延伸ロッドの第２端
１４ 内腔
１５ 溝
１６ 外ブッシング
１７ 内ブッシング
１８ 内ブッシングの第１端
１９ 内ブッシングの第２端
２０、２０ａ 不活性ガス流れ
２１ 内縁
２２ 突出部
２３ 中間ブッシング
２４ フランジ
２５ 封止部材
２６ 縮径継手
ｈ１ 距離
ｈ２ 内ブッシングの高さ
ｒ 半径方向
ｙ 垂直方向
２ ガラスプリフォーム
３ 穴
４ 加熱要素
５ 封止材
６ 本体部分
７ 先細部分
８ 延伸ロッド
９ 円筒穴
１０ ハンドル部分
１１ 延伸ロッドの第１端
１２ ピン
１３ 延伸ロッドの第２端
１４ 内腔
１５ 溝
１６ 外ブッシング
１７ 内ブッシング
１８ 内ブッシングの第１端
１９ 内ブッシングの第２端
２０、２０ａ 不活性ガス流れ
２１ 内縁
２２ 突出部
２３ 中間ブッシング
２４ フランジ
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ｙ 垂直方向
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- 線引き炉の封止装置であって、延伸ロッド（８）へ接続されている先細部分（７）を備えるガラスプリフォーム（２）を受け入れるための垂直方向中心穴（３）を周囲加熱要素（４）と共に備える線引き炉（１）と、前記線引き炉（１）の内部を周囲環境から封止するために当該線引き炉（１）の最上部に配置されている開口部を有する封止材（５）と、を備えている封止装置において、当該装置は、前記線引き炉（１）の最上部に配置されている外環状ブッシング（１６）と、垂直方向第１端（１８）及び反対側の垂直方向第２端（１９）を有する内環状ブッシング（１７）と、備えており、前記内環状ブッシング（１７）は、前記第１端（１８）を前記先細部分（７）の始まりの領域へ位置付けた状態で当該先細部分（７）の少なくとも一部を取り囲むように位置付けられることが可能であり、前記第２端（１９）は外面に突出部（２２）を備えており、前記内ブッシング（１７）が前記外ブッシング（１６）に挿入されているとき、前記内ブッシング（１７）及び前記突出部（２２）は前記外ブッシング（１６）内で動けるように配置され、前記突出部（２２）は前記内ブッシング（１９）の前記第２端を前記垂直方向中心穴（３）より上に保持するための支持体を形成する、ということを特徴とする封止装置。
- 請求項１に記載の線引き炉の封止装置において、前記突出部（２２）は、前記内ブッシング（１７）の半径方向（ｒ）へ突き出ている前記第２端（１９）を取り囲むフランジである、ということを特徴とする封止装置。
- 請求項１から請求項２の何れか一項に記載の線引き炉の封止装置において、前記封止装置は前記内ブッシング（１７）より上に同軸に配置されている中間ブッシング（２３）を備えている、ということを特徴とする封止装置。
- 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の線引き炉の封止装置において、前記外ブッシング（１６）は前記封止材（５）へ取り付けられている、ということを特徴とする封止装置。
- 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の線引き炉の封止装置において、前記外ブッシング（１６）は前記ガラスプリフォーム（２）へ取り付けられている、ということを特徴とする封止装置。
- 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の線引き炉の封止装置において、前記内ブッシングの前記第１端（１８）の内縁（２１）が面取りされており、面取り角度は５度から１５度である、ということを特徴とする封止装置。
- 請求項１から請求項６の何れか一項に記載の線引き炉の封止装置において、前記線引き炉（１）の最上部に配置されている前記の開口部を有する封止材（５）は前記突出部（２２）のための支持面を備えている、ということを特徴とする封止装置。
- 請求項１から請求項６の何れか一項に記載の線引き炉の封止装置において、前記外ブッシング（１６）は前記突出部（２２）のための支持面を備えている、ということを特徴とする封止装置。
- 請求項７から請求項８の何れか一項に記載の線引き炉の封止装置において、前記支持面と前記加熱要素の間の距離（ｈ１）は前記内ブッシングの高さ（ｈ２）より長い、ということを特徴とする封止装置。
- 請求項１から請求項９の何れか一項に記載の線引き炉の封止装置において、前記延伸ロッド（８）は、その第１端（１１）に、前記ガラスプリフォーム（２）のハンドル部分（１０）を受け入れるための円筒形穴（９）を備える細長の円い本体を備えている、ということを特徴とする封止装置。
- 請求項１０に記載の線引き炉の封止装置において、前記延伸ロッド（８）は、その第２端（１３）に、少なくとも１つの溝（１５）が外面に形成されている中実部分を備えている、ということを特徴とする封止装置。
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