TW212165B - - Google Patents

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---- ---- 五、發明説明（1 ) 枝術節面 本發明像闋於加熱伸長之玻璃基體的方法及裝置。 iit w 讀 背 Tw ί 事 項 再 % 太發明：> 背暑 有數種不同技術用來産製供使用於通信中之光纗。一 種此類技術包括：導引反應物和氧的恒定移動流通過具有 通常圓形截面之一支玻璃基體管。將基體玻璃加熱至横過 管的長度之一値移動熱區域以内之反應溫度，而該必然之 反應産生熔合入一連缠層中之摻雜二氧化矽在管的内壁上 。所得之管稱為預成形管。舉例而言，參閲：美國專利案 No. 4, 217, 027。随後，將該管陷縮而産生一 種捍狀預成形，自它來拉伸成光纖。 經濟部屮央橾準而ex工消费合作社印製 一種吹管組合體，它典型是金屬質的，用以加熱一支 玻璃基體管而使利於上述方法中之各反應物的沉積者，舉 例而言，掲示於美國專利案No.4, 231, 777中 。亦參閲：美國專利案No. 4, 401，267。起始 ，將管的一個終端支持在車床的頸座中，並將另外端焊接 至經支持入頂尖座中之一支排氣管上。將可燃之氣髏導引 通過一値外殼及氣體出口，它開向吹管組合體的一値弓形 表面並向著該管（當它環嬈其縱向軸予以旋轉式轉動時） 及當將吹管組合體，沿著它，在一個車架上移動而産生一 個移動之熱區時。將溫度分佈圔産生越過該熱區，它沿箸 在管之表面上而移動，來實現所需要之反應和沉積。參閲 :F. P. Partus.和M. A. Saifi, 光導預成形製造 ει. 2. 20,000 · 本紙張尺度遑用十a B家«毕(CNS)T4規格(210x297公;!t) -β 212165 五、發明説明（2 ) '而方雷氣τ稈1980冬季卷，Ρ. 39起。 典型，被使用於上文所鑑定之方法中，用以製造預成 形之吹管組合膜，包括許多氣體出口，它開向一個弓形表 面，它係環繞一部分的基體管予以配置。一個火焰前鋒， (它是在與每一出口相關連之臭錐和氫護套的前面且它提 供最有效之熱能用以傳送至基體管者），較對於基體管， 大體上更接近於吹管組合體。 使用前述裝置的問題之一即：由於所施加之熱的結果 ，部份的金屬質吹管組合體氣化。此現象導致將金屬氣化 物粒子，自吹管組合體，攜帶並沉積在烷化至基體管的表 面上。此等粒子污染了所得之預成形管，並可能在自該預 成形物，拉伸成光纖的過程期間，産生可厭數目的纖維破 裂。 有一種需要，即消除金屬粒子污染預成形管。此問題 之解決會産生甚大之「股%」，因為消除了此項污染應導 « 致改良之産量以及光纖的(較長拉伸長度。 ’ 經濟部中央樣準而工消贤合作杜印製

先 閲 ifi 背 .而 之 注 意 事 項 填 % “木 I 相似地，較早技藝無對此問題之解決方法。對此問題 之一値可接受之解決包括方法及裝置，它應能連同目前裝 置而予使用，且它應可使用，不僅在沉積過程期間，而且 在使一支預成形管陷縮而産生可拉伸成先纖之預成形的過 程其間。 太發明槪鸱 較早技藝的前述各問題，使用申請專利範圍第1項中 +紙張尺度逍用中a Η家標準(CNS)甲4規格(210x297公龙> S1. 2. 20,000 U 經濟部屮央梂準而Α工消t合作社印91 2 五、發明説明（3 ) 所特舉出之方法予以克服。本發明的裝置在申請專利範圍 第6項中待舉出。 匾忒：> 簡Μ敘沭 圖1是用以加熱伸長之玻瑰管之裝置的透視圖，來便 利於被引入管中之蒸汽材料的反應； 圖2是圔1装圖之端視圖； 圔3是一幅前立面圖，係沿著其3-3線所採取之， 圖2的一部份的部份截面； 圖4是圖1裝置之噴嘴部份截面之放大圖； 圖5是圖1的噴嘴之一的詳圖； 圖6是一種噴嘴支持组合體的立體圖； 圖7是圖6的噴嘴支持組合饈之平面圖； 圖8是岐管的部份截面之平面圖； 圖9是本發明的吹管組合體之另外具體實施例的立面 圖，部份截面； 圖1 0是使用於捍和管裝置中之本發明的吹管組合髏 之透視圖；及 圖1 1是圖1 0的吹管組合體的前述視圖。 紡沭 現在述及圖1,顯示有一般經由數字30所指示之裝 置，用以加熱並陷縮一支玻璃管來製造一種固體矽玻璃預 成形坯，由它拉伸成光纖。在一種沉積模式期間，將一支 ih 先 閲 ih 背 之 .注 意 事 項 填 % Ά 本紙張尺度进用中《黷家«毕(CNS)T 4規格(210 x 297公;!t) S1. 2. 20,000 Λ β It 6 212165 五、發明説明（4 ) 閲 背 而 之 注 意 事 項 # 填 % 基體管31加熱，為的是致使被送進管中之氣體及/或摻 雜劑的反應産物予以熔化至其内部壁上而産生一種預成形 管；當隨後予以陷縮並拉伸成光纖時，它具有供通信使用 之一個光學適當外型。在此敘述中，使用數字引來指示基 器[管和預成形管兩者。加熱玻.璃基體管3 1係雷將汽相反 應物輸送至管中時，予以進行。此項輸送之糸統掲示於頒 予F.P. Partus之198 1年6月30日准專利之美國專 利案 No. 276, 243 中。 裝置3 0通常包括具有預座3 3和頂尖座34之車床 32,彼等被使用以支持開始玻璃管31以便環繞其縱軸 36而旋轉。車床32亦包括：一個車架38,它被安裝 來沿著車床軸而往復移動。經安裝在車架3 8上者，是吹 管組合體，它一般經由數字40予以指示。 經濟部中央標準局Εζ工消#合作杜印製 該吹管組合體40適應於致使可燃氣體之流動而産生 水焰，將此火焰導向管3 1。經由局限來自燃燒之氣體之 氣至管的所需要之表面區域，吹管組合體50建立具有溫 度分佈圖在管表面上之一個熱區。安裝吹管组合體40在 車架38上及其相對於管3 1之移動，致使該熱之區域（ 它可被稱為熱璋）沿著管的長度而移動。 該吹吹管組合體4◦包括一値外殼44,具有兩値支 持架45—45被連接至外殼的側壁46—46上。每個 支持架具有一個通道47在其中，通過它，延伸一支柱 48。在柱48 — 48間者是一個噴嘴支持組合體50 ( 參閲：圖2及3),它係被安裝在板51上。亦在圖4中 本紙张尺度遑用中家«毕(CNS)T4規格(210x297公：it) 81. 2. 20,000 t212165 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説%() 所描述之噴嘴支持組合髏5 0適合支持包括許多噴嘴54 一54之至少一排52 (參閲圖2)。 毎一噴嘴54包括具有一個管狀構件58配置在其中 之一個外部管狀部份56 (參閲：圖5)。該内部管狀構 件58適應於導引氧氣流向著預成形管，而管狀構件58 的外表面與外管狀部份5 6的内表面間之環形空間6 ◦適 應於導引氫或其他燃料氣體向著預成形。氧氣像自每一管 狀構件58,以被稱為錐形之形式而流動，以數字53予 以指示（參閲：圖2 )。每一氧錐，條由氫護鞘5 5 ,予 以側向環繞。每一氧錐及其相關聯之氫外鞘被稱為噴口。 *1 將火焰前鋒5 7 (它是於轉移熱能至基體管時，每一嘴口 的最有用部份，且它與每一噴口相關聯）形成在每一氧錐 尖端的前端。 如自圖2與圖3最佳可見，在至少一排52中之各噴 嘴54—54具有一個定向，因此使：各噴嘴導引可燃之 氣體向著預成形管。另外所需要者是：來自各噴嘴之氣錐 的合流，距各噴嘴一段距離，它是夠抑制噴嘴的熱衰化。 換言之，該配置是使：與每一具氧和氫噴口相關聯之火焰 前鋒，對於基體管，較對於噴嘴，大體上更接近。此點與 較早技藝吹管組合體不同，例如，美國專利案4, 231 ,777中者，其中，火焰前鋒大體上較接近氣髏山口至 其上之弓形表面，而非接近管。此種較早技藝配置導致噴 嘴及/或吹管組合髏的熱衰化。為了要如此導引氣體，使 在中線62的一邊上之兩噴嘴之每一者，以對於水平軸 (請先閲讀背面之注意事項再f+fll)

T 裝. 訂· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） Λ 6 Η 6 212165 五、發明説明（6 ) 6 3成一個銳而在中線另一邊上之兩値噴 ik L· Μ) 讀 背 之 注 意 事 項 堝 寫 嘴亦以對它成一個銳角α予以配置。 需要者，可以將各噴嘴，闋於其距管31之距離予以 諏整。就較小直經管而論，將各噴口移動較近。箱要將各 噴口的氣錐保持與管31相間隔，但仍獲得所需要之熱強 度。在較佳具體實施例中，將各噴口的尖端距管31的外 表面相間隔，自大約5至8 cm的逋離距離之範圍。此與 較早技蕤的金屬吹管，大約3. 8cm相對比。如果就在 具有重要性之範圍内的氣體流動而言，該距離小於或大於 該範圍，則在管的表面上，獲得適當熱能童時，可能遇到 困難。大部份之混合發生在火焰氣錐的前部，它是火焰的 高速度部份。如果增加流動而不增加逮離距離，則可將預 成形管以未起反應之氧予以冷卻。 嘖口54—54的安裝排列描述於圖4中。如圃中可 見，毎一個内部管狀構件58的每一通道64,通過一個 管狀部份65而延伸；管狀部份65係被連接至一支供應 < 經濟部屮央標準局KX工消费合作社印製 導管66 (它係被配置在支持組合體50的通路68中， (亦參閲圖6及圖7)。將供應導管6 6連接至氣氣源上 。管狀構件的侧面延伸，並連接至在其中間之環形室60 者一支導管70 (它被連接至經連接至氫氣供應之一支供 應導管72上。將每支供應導管72配置在噴口支持組合 體5 0的通道74以内。將每支供應導管6 0與7 2緊阽 配合在噴口支持组合體中之其相蘭通道之内。 每一噴口54—54的傾斜角，及各嘴口的自由端距 本紙張疋度遑用+ ·Β家樣季(CNS)T4規格(210 x297公《) S1. 2. 20,000 212165 五、發明説明（7 ) 請 先 閲 ih 背 之 注 意 事 項 存 % _*本 η 基體管31的間隔是如此而竟致致使每一噴口的相互作用 之氣《的火焰5 7前鋒皤合基體管。每一喷口的火焰前鋒 57,通常是一値藍色部份，它是在氣錐53前面以外。 氣錐的尖端低於基體管3 1 ;然而，應控制距氣錐尖端之 距離。如果該距離太大，則産生不充分之熱能’。 如自圖3中可見，自各噴口54—54之各導管66 —66,延伸至一支岐管，它通常以數字80予以指示。 將此岐管80經由一支供應線管82連接至氣氣來源。另’ 外，為了提供氫氣外鞘環繞每一個氣錐，使每支供應導管 72 — 72延伸至一支岐管（通常，由數字84予以指示 )。經連接至岐管84上者是延伸至氫氣供應源之一個供 應管線8 6。 該吹管組合體40宜亦包括第三排90的噴口91一 91 (參閲圖3)。毎一噴口 91 一 91亦具有延伸至氧 氣岐管80之一支導管92,及延伸至氫氣岐管84之一 支導管9 6。 經濟部屮央櫺準局β工消费合作杜印31 如在圖3中應見到，噴口 9 1—91具有縱軸，此等 軸傾斜至一値平面中之吹管的垂直軸，此平面平行於包括 預成形之軸3弓的一個平面。此種排列與噴口54—54 之排列不同，其各縱軸是垂直，如圖3中所見。然而，相 似於噴口 54 — 54,噴口 91—91是使：吹管組合體 40的中線62之一側的兩個噴口91一91,以一個方 向而傾斜，如圖2中，關於噴口 54 — 54所見，而排 9 0的其他兩噴口則以對吹管組合體的垂直軸之相反方向 本ΛΛ尺度遑用中《國家«平(CHS)T4規格(210 X 297公*) S1. 2 . 20,000 Α6 Β6 21216ο 五、發明説明g ) 而傾斜。進行在平行於預成形管31的縱軸之平面中之噴 口 9 1 一9 1的傾斜，為的是獲得各噴口之會聚。如果各 噴口 9 1 一 9 1亦垂直在平行於預成形管3 1之縱軸的平 面中，則可能建立熱的顯著雙區。所需要者是具有相當高 強度之熱能量的熱之大體上單區。 有利地，可將每一個噴嘴54 — 54及91—91由 大體上，不會熱衰化之一種材料所造成。此種材料（它具 有高抗熱衰化性）是（舉例而言），一種透明熔凝矽石。 如所指之矽石，每一者是耐熱且另外，沒有可能變成埋入 基體管之表面部中的粒子絮片。另外，不需要冷卻各噴嘴 0 亦屬重要者是各自岐管8◦與84中的氧和氫等氣體 之分佈至延伸至噴口支持組合體而因此至噴嘴的各導管。 如在圖8中可見，岐管9◦包括具有一個開口以便容纳供 應線82之一個壁部份95。供應線管82通向室96, 它通過兩個開孔97 — 97而連通至兩98 — 98。每室 98,通過而開孔而連通至室99 一 99，導管66 — 66延伸入其中，導管66—66供應氧至各噴口。岐管 84具有相似構造。由於此種構造之結果，氣體的流動大 體上均化在延伸至各噴口之導管間。 迄今所述之排列能提供充分熱能至預成形，而當將汽 態材料送進其中時，可致使反應發生在基體管以内，産生 所需要之反應産物的沉積。然而，為了繼沉積後，陷縮所 産生之預成形，將在陷縮期間之裝置配以一個套筒構件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） (請先閲$面之注意事項再場寫本頁) 丨裝· 訂i 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 -10 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 212163 五、發明説明（9 ) 100 (參閲：圖 1一3)。 該套筒構件100與吹管組合體的各噴口相會作而産 生充分之熱能來致使預成形管陷縮。如在圖1, 2與3中 可見，該套筒構件之截面是圓形，附以移去一部份，而容 許它變成環繞管31而配置並被安裝在由柱48—48予 以支持之托架102-102上。將宜由一種陶瓷材料所 造成之套筒構件予以支持，因此使：將它以縱方向，沿箸 預成形管，環繞（各）排的吹管噴口予以定中心，並璟繞 預成形管，略呈同中心式而予配置。 有利地，宜由R0T0SIL®不透明矽石所造成之套筒構 件1 00提供熱能的再輻射，並創造一個均勻壓力場。另 外，該套筒構件，對於預成形管具有一個集中效果來維持 它在中心。 前述之排列有利，因為它具有自動定心效果。它保持 預成形直的。其結果是，不再需要一具接觸式整直棍，如 上文中所鑑定之美國專利案4, 477，273中所掲示 。自各噴口所放出之噴射，有效提供管的升力並防止下垂 。因為避免了預成形管與锟相接觸之必要，所以獲得較高 品質的預成形管。 因為經陷縮之預成形管的優良平直度，獲得了經沉積 部份與基體管的大體上同中心性。且，可更迅速造成預成 形。另外，本發明的吹管組合體40使用較少之氧和氫， 因為陷縮預成形管，需要較少時間。 所需要者及所獲得者是溫度控制及環繞管子之均匀壓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） (請先閲f面之注意事項再塡寫本頁) 丨裝_ 訂· -11 - Α6 Β6 212165 五、發明説明（1()) 力場，以致：不需使用棍而獲得平直度。吹管組合體之流 速大於在「本發明之背景中」所述及之各型的金屬吹管者 。然而，就預成形沆積而言，總操作時間減少大約1. 5 小時，且無由成片剝落之粒子所造成之污染。 本發明的吹管組合體之另外優點即：不須將噴嘴，水 冷卻。如眾所周知及如上文中所述及者，較早技越的金屬 吹管需要水冷卻。 雖然該套筒構件100特別適合使用在預成形管31 的陷縮步驟期間，但是亦可將它使用在沉積期間，來有效 地減少沉積所需要之時間。又，就比較厚之沉積層而論， η 供應氣體之控制糸統可能需要太多之氫。該項需要較多之 氫可能伴隨以較多的氣，它可能致使氣錐的尖端，可厭地 觸及，而因此，冷卻預成形管。又當使較多之氣流動時， 與每一噴射所關聯之火焰前鋒，經由預成形管予以截住， 而導致降低所施加之熱能。 現在參閲圔9,顯示：本發明的噴口排列之另種具體 實施例。經支持在柱48_48間者是：一般由數字 105所示之一具噴嘴支持組合體，它可以由金屬所造成 。噴嘴組合體105包括：一個外殼107具有四個噴嘴 排列1 09 - 1 09配置環繞中線62。每一噴嘴配置包 括一個内部管狀構件110,它開向一個較低室112。 與管狀構件110—110相關連之室112—112像 由各導管1 1 3 — 1 1 3予以連接至一處氧來源1 1 5上 。環繞每一個管狀構件11◦一110的上部份所配置者 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. *1Τ. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -12 - A6 B6

21216S 五、發明説明（） 11 是一個環狀通路116,使各環狀通路與經連接至氫來源 117上之四個噴嘴相關聯。亦經設置在噴嘴組合體 10 5中者，是經連接至一處冷卻劑來源之導管1 1 8 _ 118。 在圖9中之具體實施例中，如在較佳具體實施例中， 噴嘴排列是如此，而使與每一氧/氫噴射相關聯之火焰前 鋒，較對噴嘴支持組合體，大體上更接近基體管3 1。經 由冷卻噴嘴組合體105予以補充之此種排列，防止了吹 管組合體的各部份之熱衰化。 亦可將本發明使用於一種方法中，其中，將一支管陷 縮在一支桿上，而産生預成形坯。此方法，一般稱為桿與 管方法，掲示於美國專利案4， 820, 322中。在此 項具體實施例（它顯示在圔1 0中）中，應見到：不須套 筒構件。 供使用於桿與管方法中之吹管組合體1 2 0描述於圖 1 0中。如在吹管組合體40中，該吹管組合體1 20包 括：一排：122 (亦參見圖11)的噴嘴124 — 124。將噴嘴124—124,如同噴嘴54—54— 樣予以排列，使其軸各在垂直於桿126和管128之軸 —値平面中。在此平面中，兩値噴嘴1 24 — 1 24僳 以對於該排的吹管之中央線的一個方向而傾斜，而在中央 線的另外邊上之各噴嘴則以相反方向而傾斜。將各噴嘴安 裝在一個車架130上，它被安裝，以便沿著兩個經垂直 配置之導桿1 32 - 1 32而移動。_ “罐用中國國家標準⑽s)甲娜⑽讀― ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝_ 訂 經濟部中央標準局R工消費合作社印製 A6 B6 212165 五、發明説明（） 12 該吹管組合髏120亦包括另外之兩噴嘴134— 1 34 (參閲圖1 1);使用彼等來預熱該排1 22的噴 嘴前面之管128和捍126。兩噴嘴134 — 134像 沿著通經排122的噴嘴124_124的中心之一條線 予以排列，此線亦平行於管1 2 8和桿1 2 6的縱軸。 第81102411號申請專利案 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i裝· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -14 -

Claims (1)

1. A7 B7 C7 D7 娌濟邾中央樣準局R工消费合作社印S 六' 申請專利範園 附件三：第8 1 1 0 2 4 11號申請專利案 中文申請專利範圍修正本 民國82年7月修正 1 ·—種加熱伸長玻璃基體之方法，該方法包含以下 步驟： 支撑一玻璃管以備沿該玻璃管之縱軸作旋轉； 提供一吹管組件，此吹管組件包括有一列，列中包含 許多噴嘴，各噴嘴之縱軸係被配置在垂直於玻璃管之縱軸 的一個平面中，該列具有一條與縱軸交叉的中央線，中央 線的每一邊上之各噴嘴朝向中央線傾斜，而致使各噴嘴指 向玻璃管，並致使來自各噴嘴之各部份的可燃氣體流動合 流，以藉由使各噴嘴所產生之火陷前鋒較接近玻璃管而距 相對應之噴嘴較遠，來抑制吹管組件的熱衰化： 使玻璃管沿其縱軸轉動； 將來自吹管組件之各噴嘴的可燃氣體導向玻璃管的一 個長度部分，藉此加熱玻璃管的外表面，該長度部分與吹 管組件相對準而構成一熱區； 使熱區以多個路徑來橫越玻璃管。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中在可燃氣體 流經其中之步驟期間將各噴嘴冷卻。 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該列噴嘴是 第一列的噴嘴；提供吹管組件之步驟亦包括提供第二列的 噴嘴，其縱軸配置在一個平面中（該平面相對於配置有第 一列噴嘴之平面呈傾斜），以使通經各噴嘴並導向玻璃管 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --5 T % 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 213165 A7 B7 C7 D7 娌濟部中央樣準局員工消費合作社印发 六、申請專利範園 的部份可燃氣體噴射流會合在玻璃管上，該第二列中每一 噴嘴之軸朝向第二列的中央軸而傾斜，該第二列之中央軸 與玻璃管之縱軸交叉。 4 .如申請專利範圍第3項之方法，更包括下列步驟 :沿著接鄰該列噴嘴的每一邊之一部份的玻璃管長度來限 定一實質部份的實子圓周，藉以界定一實質部份的熱區。 5 .如申請專利範圍第1項之方法，其中各噴嘴係以 實質不會熱衰化的材料來製成。 6 .如申請專利範圍第5項之方法，其中各噴嘴係以 石英材料來製成。 7 .如申請專利範圍第1項之方法，其中放射氣體之 各噴嘴端距離玻璃管外表面5至8 cm。 8 ·如申請專利範圍第3項之方法，其中放射氣體之 各噴嘴端距離玻璃管外表面5至8 cm。- 9 . 一種製造光纖之方法，該方法包括如申請專利範 圍第1項所述之方法步驟，並另包括以下步驟： 在加熱玻璃管時使氣體流入玻璃管中以形應 物 ，並使其沈積在管的內壁上； 在獲得所需之反應產物沈積後，使管溶合而成爲_預 成形桿；及 由桿拉伸出光纖。 (請先閲背面之注意事項再填寫本頁) i裝· *1T· 丨線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公贫