KR100448996B1 - 소결용 커플러 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부기상증착 공법으로 제조된 광섬유 모재를 소결로에서 소결하는 커플러장치에 관한 것으로, 일단부가 둥근볼 모양의 회전축로드볼(12)로 형성된 회전축로드(10); 일단부가 둥근볼 모양의 프리폼로드볼(22)로 형성된 프리폼로드(20); 및 상기 회전축로드(10)와 상기 프리폼로드(20)를 연결하는 중공형의 커플러(30);로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 소결용 커플러 장치에 의하면, 종래의 기술에서 발생하는 축정렬 문제를 쉽게 해결할 수 있을 뿐만 아니라 중력에 의한 자동 축정렬이 가능하여 효과적으로 소결작업을 수행할 수 있으며 결과적으로 소결된 프리폼이 소결과정에서 한쪽 방향으로 휘어지는 등의 불량소결을 방지할 수 있다.

Description

소결용 커플러 장치{A coupler device for sintering}
본 발명은 소결용 커플러 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부기상증착 공법으로 제조된 광섬유 모재를 소결로에서 소결하는 장치 중 커플러 장치에 관한 것이다.
광섬유모재를 소결하는 공법으로서는 기상축 증착 공법(VAD; Vapor-phase Axial Deposition), 외부기상증착 공법(OVD; Outside Vapor Deposition) 등이 있는 바, 외부기상증착 공정은 현재 사용되는 광섬유 제조공정의 하나로서 증착율이 높고 모재를 크게 만들 수 있는 장점이 있으며, 토치로부터 분사된 연료인 H2, O2등이 연소하여 이들과 함께 생성 분출된 SiCl4, GeCl4등의 산화 및 가수분해에 의해 발생한 SiO2, GeO2등의 입자를 회전하는 실린더에 부착시키는 공정이다.
광섬유 모재를 생성하는 주입자인 SiO2는 원료물질 SiCl4가 CH4/O2연소생성물인 H2O와의 가수분해 반응을 거쳐 만들어 지거나, 1100℃ 이상에서 운반기체 O2와의 직접적인 산화반응으로 형성되는데 다음과 같은 반응이 일어난다.
SiCl4+ 2H2O →SiO2+ 4HCl (가수분해반응)
SiCl4+ 2O2→SiO2+ 2Cl2(산화반응)
이 때 SiO2, GeO2등은 충돌, 응집 등의 과정을 거쳐 직경 0.2㎛ 정도의 입자가 되며 회전하는 모재에 부착된다.
각 패스(pass)마다 화학가스 SiCl4, GeCl4등의 조성을 변화시켜 원하는 굴절율 분포를 갖도록 하며 원하는 증착두께가 되면 모봉을 입자 부착층으로부터 분리시켜 제거한 후 1400 ~ 1600℃의 온도를 유지하는 로(furnace)에서 건조 및 소결과정을 거쳐 모재상태로 제조한다.
소결과정을 진행할 때는 증착입자 중 SiOH에 의한 흡수손실을 방지하기 위하여 Cl2및 He 가스를 흘려보내면서 소결하게 되는데 다음과 같은 반응이 일어나게 된다.
2H2O + 2Cl2→4HCl + O2
2SiOH + 2Cl2→2SiCl + 2HCl + O2
소결로 상부에 모터가 부착된 회전축은 프리폼과 연결된다. 이러한 회전축이 프리폼을 회전시키고 소결로를 통과시킴으로써 최종의 프리폼을 얻게 된다. 이러한 과정에서 프리폼과 회전축을 연결하는 방법은 소결된 프리폼의 품질에 매우 큰 영향을 미치게 되는데 회전축과 프리폼은 정렬이 되었다고 하더라도 프리폼과 연결 중 축정렬이 어긋나면 소결로와 먼저 접촉하게 되는 부분으로 프리폼이 변형을 일으키기 때문이다.
회전축과 프리폼을 연결하는 기존의 방법으로는 US Pat.4,289,522, US Pat.4,125,388 및 US Pat. 4,950,319 등에서 소개가 되어 있는데 종래의 방법은 회전축과 프리폼을 기계적으로 결합하는 방식으로서 연결부위에서 완벽한 수직을 맞추기가 어렵고, 프리폼로드에 핀홀을 뚫어 와이어(wire)로 결합하는 방식도 소결 중 프리폼의 하중에 의하여 깨어질 우려가 있어 프리폼 대형화가 불가능한 문제점이 있었다.
즉, 상기와 같은 종래기술은 프리폼과 회전축을 연결함에 있어서 정해진 치구 속에 프리폼로드를 끼우는 방식이거나 프리폼로드에 핀홀을 뚫는 등 기계적인 외력을 가하게 되어 소결장치에 장착하는 순간부터 수직도를 정확히 맞추기가 어려우며 프리폼로드에 핀홀을 뚫는 과정에서 발생한 크랙이 소결 중 전파되어 연결부위가 파괴되거나 파괴의 우려 때문에 소결하는 프리폼의 무게에 제한을 가져왔다. 따라서, 이는 원가절감이 강점으로 부각되는 외부기상 증착공법으로 대형프리폼을 제조하는 것이 곤란한 이유가 되어왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 외부기상증착 공법으로 광섬유모재를 제조하기 위하여 필수적인 공정인 소결공정에서 기존의 방법과는 달리 회전축로드와 프리폼로드를 어느 정도의 범위에서 프리폼의 유동을 가능하게 하는 소결용 커플러 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 중력에 의하여 완전한 연직하방으로 정렬할 수 있을 뿐 아니라 정렬이상으로 발생할 수 있는 프리폼의 휨현상을 방지하고 종래의 방법의 단점인 허용하중 제한 문제를 해결할 수 있는 소결용 커플러 장치를 제공하는것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 일단부가 둥근볼 모양의 회전축로드볼(12)로 형성된 회전축로드(10); 일단부가 둥근볼 모양의 프리폼로드볼(22)로 형성된 프리폼로드(20); 및 상기 회전축로드(10)와 상기 프리폼로드(20)를 연결하는 중공형의 커플러(30);로 구성되는 것을 특징으로 하는 소결용 커플러 장치에 의하여 달성된다.
본 발명에서는 상기 프리폼로드(20)와 상기 회전축로드(10)를 상호 연결할 수 있는 특별한 형상의 석영 재질의 커플러(30)를 사용함으로써 종래의 문제점을 해결하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 프리폼로드(20)와 회전축로드(10)의 끝단을 둥글게 처리함으로써 상기 커플러(30)와 상호 유동성을 갖게 하여 축정렬시 발생하는 오차문제를 해결하고자 한다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 이하의 발명의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소결용 커플러 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 커플러를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통형 커플러의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 소결용 커플러 장치의 개략적인 분해도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
10 : 회전축로드
12 : 회전축로드볼
20 : 프리폼로드
22 : 프리폼로드볼
24 : 프리폼
30, 40 : 커플러
32, 42 : 볼삽입구
34, 44 : 상단개구부
34a, 44a : 상부걸림턱
36, 46 : 하단개구부
36a, 46a : 하부걸림턱
이하 본 발명에 따른 소결용 커플러 장치의 구성에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소결용 커플러 장치의 개략적인 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 커플러 장치는 회전축로드(10), 프리폼로드(20) 및 상기 회전축로드(10)와 상기 프리폼로드(20)를 연결하는 커플러(30)로 구성되어 있다.
상기 프리폼로드(20)의 일단부는 둥근모양의 프리폼로드볼(22)이 형성되어 있으며 타단부는 프리폼(24)에 연결되어 있다. 상기 회전축로드(10)의 일단부도 둥근모양의 회전축로드볼(12)이 형성되어 있다. 상기 회전축로드(10)의 끝단과 상기 프리폼로드(20)의 끝단은 약간의 열처리 가공을 통하여 둥근 볼형태로 마무리된다.
도 2는 도 1의 커플러(30)를 확대하여 나타낸 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 커플러(30)는 상단부와 하단부로 갈수록 지름이 작아지고 각각 상단개구부(34)와 하단개구부(36)를 갖는 중공의 럭비공 모양으로 형성되어 있다. 또한, 일측면에는 수직방향으로 절단개구된 볼삽입구(32)가 형성되어 있다. 상기 볼삽입구(32)를 통하여 상기 회전축로드볼(12)과 상기 프리폼로드볼(22)이 조립된다. 상기 상단개구부(34)와 상기 하단개구부(36)에는 상기 회전축로드볼(12)과 상기 프리폼로드볼(22)이 걸리도록 상부걸림턱(34a)과 하부걸림턱(36a)이 각각 형성되어 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통형 커플러(40)의 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 커플러(40)는 상단부와 하단부에 각각 상단개구부(44)와 하단개구부(46)가 형성된 원통형의 모양으로 어루어져 있다. 또한, 일측면에는 수직방향으로 절단개구된 볼삽입구(42)가 형성되어 있다. 상기 볼삽입구(42)를 통하여 상기 회전축로드볼(12)과 상기 프리폼로드볼(22)이 조립된다. 상기 상단개구부(44)와 상기 하단개구부(46)에는 상기 회전축로드볼(12)과 상기 프리폼로드볼(22)이 걸리도록 상부걸림턱(44a)과 하부걸림턱(46a)이 각각 형성되어 있다.
도 4는 본 발명에 따른 소결용 커플러 장치의 개략적인 분해도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 프리폼로드볼(22)이 화살표 방향으로 커플러(30)에 결합되며 이는 회전축로드볼(12)의 경우도 마찬가지이다.
이하 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 소결용 커플러 장치의 결합 및 작용에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에서는 회전축로드볼(12)과 프리폼로드볼(22)이 둥글게 처리되어 있고 상기 회전축로드볼(12)과 상기 프리폼로드볼(22) 사이의 간격이 이격되어 있는 바, 이는 상호결합된 커플러(30)와의 유동성이 생기도록 하여 소결작업시 약간의 축정렬의 오차가 발생하더라도 곧바로 프리폼 자체의 자중으로 인하여 연직하방으로 자동정렬하게 됨으로써 종래의 장치에서 발생하는 프리폼의 변형문제를 원천적으로 방지하는 작용을 한다.
또한, 본 발명에 따른 소결용 커플러 장치에 의하면 상기 커플러(30)는 상기 회전축로드(10) 및 프리폼로드(20)와 동일한 재질을 사용하였는 바, 본 발명에서는 범용되는 석영재질을 사용함으로써 상호간에 기계적 강도 및 열팽창계수의 차이가 없도록 하여, 이는 정렬이상으로 발생할 수 있는 소결장치의 파손현상을 방지할 수 있는 역할을 한다.
상기 언급한 바와 같은 본 발명에 따른 소결용 커플러 장치에 의하면, 종래의 기술에서 발생하는 축정렬 문제를 중력에 의한 자동정렬이 가능도록 하여 이를 해결할 수 있으며, 프리폼로드에 핀홀을 뚫는 과정에서 발생하기 쉬운 기계적 강도저하 문제를 함께 해결할 수 있으며 결과적으로 소결된 프리폼이 소결과정에서 한쪽 방향으로 휘어지는 등의 불량소결을 방지할 수 있는 효과가 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.

Claims (5)

  1. 일단부가 둥근볼 모양의 회전축로드볼(12)로 형성된 회전축로드(10);
    일단부가 둥근볼 모양의 프리폼로드볼(22)로 형성된 프리폼로드(20); 및
    상기 회전축로드(10)와 상기 프리폼로드(20)를 연결하는 중공형의 커플러(30);로 구성되는 것을 특징으로 하는 소결용 커플러 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 커플러(30)는 상단부와 하단부로 갈수록 지름이 작아지고 각각 상단개구부(34)와 하단개구부(36)를 갖는 럭비공 모양으로 형성되어 있으며, 일측면이 수직방향으로 절단개구된 볼삽입구(32)를 갖는 중공형의 커플러(30)인 것을 특징으로 하는 소결용 커플러 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 커플러(30)는 일측면이 수직방향으로 절단개구된 볼삽입구(42)를 갖는 원통형 모양으로 형성되어 있으며, 상단부와 하단부에는 각각 상부걸림턱(44a)과 하부걸림턱(46a)을 갖는 상단개구부(44)와 하단개구부(46)가 형성된 커플러(40)인 것을 특징으로 하는 소결용 커플러 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플러(30,40)는 상기 프리폼로드(20) 및 상기 회전축로드(10)와 동일한 재질을 사용하는 것을 특징으로 하는 소결용 커플러 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 커플러(30,40)의 재질은 석영재질인 것을 특징으로 하는 소결용 커플러 장치.
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