專利名稱：沉積燃燒器及其制造法、用途和用其生產石英玻璃體之法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于一種制造沉積燃燒器的方法，這種沉積燃燒器用于 制造合成石英玻璃。
此外，本發(fā)明涉及一種用于制造合成石英玻璃的石英玻璃沉積燃 燒器，沉積燃燒器包括燃燒器頭部，燃燒器頭部具有近端和遠端。
而且，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的沉積燃燒器的用途。
此外，本發(fā)明關于一種制造合成石英玻璃體的方法，其中工藝介質
被供應到沉積燃燒器，Si02顆粒由工藝介質形成且所述顆粒在載體上逐 層沉積且形成SiO;j坯料。
背景技術：
在根據(jù)所謂的OVD(外部汽相沉積)方法制造石英玻璃體的過程 中，通過使用一個或更多個沉積燃燒器的火焰水解而形成SK)2顆粒， 且Si02顆粒沉積于繞其自身的縱向軸線旋轉的載體的外部或周向表 面上，導致形成透明或多孔石英玻璃的圓柱形坯料。用于這個目的的 沉積燃燒器的組成成分包括石英玻璃或金屬。
為了加速沉積過程，頻繁使用若干沉積燃燒器，這些沉積燃燒器 以聯(lián)排燃燒器的方式沿著坯料來回換向地移動，每個沉積燃燒器僅掃 過部分的坯料長度。特別是在坯料的組成成分包括多孔石英玻璃(所 謂的"粉料體(soot body)")的情況下，特別要注意的是所有沉積 燃燒器示出盡可能均一的沉積特征，因為，否則將會導致局部不規(guī)則 的粉料密度或粉料量，這會導致軸向幾何形狀變化和材料不均勻性、 并且導致特別是在相鄰沉積區(qū)之間的接觸區(qū)域中的干擾。因此，為了 確保為了沉積燃燒器的均勻且可再現(xiàn)地可調整的沉積特征，描述了很 多種措施。
DE 100 18 857 Al(例如)提出一種石英玻璃沉積燃燒器，其包括四 個同心布置的石英玻璃管，形成由總共三個環(huán)形間隙噴嘴所包圍的中
心噴嘴。中心噴嘴被進給SiCl4且外部環(huán)形間隙噴嘴被進給氫氣和氧
氣形式的燃料氣體。在中心噴嘴與外部噴嘴之間設有分離氣體噴嘴，
5氧氣流通過該分離氣體噴嘴傳遞，其將SiCU流對燃料氣體流屏蔽起 來。為了在無需任何大的匹配和調整工作的情況下調換一排燃燒器中 的燃燒器，應注意沉積燃燒器的中每個沉積燃燒器的環(huán)形間隙的精確 尺寸精度，且沉積燃燒器中每個沉積燃燒器配備有單獨的定位單元。
WO 82/03345披露了 一種不同的石英玻璃沉積燃燒器，其用于根 據(jù)VAD方法來制造光纖的預成型件。這種燃燒器由相對于彼此以同 軸方式布置的大量石英玻璃管組成，使得多個環(huán)形間隙噴嘴包圍中心 中部噴嘴。在背離燃燒器口的遠端處，石英玻璃管以臺階方式偏移并 固定于金屬保持器中。在保持器里面，形成環(huán)形腔室，環(huán)形腔室彼此 流體地分隔開，并在外部密封，且與中部噴嘴和環(huán)形間隙噴嘴相連通。 工藝介質經由這些腔室供應到噴嘴。
也從US 4,474,593 A得知用于根據(jù)VAD方法制造預成型件的類 似同軸燃燒器。這種燃燒器具有以下特殊特點內部噴嘴被支承為可 在縱向軸線方向上移位，使得在沉積過程中其位置可相對于其余環(huán)形 噴嘴改變。個體的環(huán)形噴嘴終止于燃燒器口區(qū)域中的接頭平面中或臺 階平面中。
JP-8-059260披露了一種用于制作通用燃燒器的方法。該公告提 出通過拉長石英玻璃管的同軸組件來制造石英玻璃體。所得到的產品 可用作熱電偶的絕緣管，用作傳感器或加熱器的保護管，用作氣體供 應管，用作儀器的構件，用作在制造半導體的過程中用于保持晶圓的 構件，或者用作燃燒器頭部。
在已知的石英玻璃沉積燃燒器中，無需擔心來自噴嘴材料的磨粒 磨損對Si02粉料體的污染。另一方面，個體的石英玻璃管的精確制 作和方位是復雜的，尤其是當必須要采用傳統(tǒng)玻璃吹制方法時。同樣， 通過個別地定位沉積燃燒器來補償燃燒器特征的可能差異也很麻煩。
作為替代，使用組成成分包括特種鋼或鋁的沉積燃燒器。例如從 US 5,599,371 A得知這種金屬燃燒器。沉積燃燒器由可借助于螺釘互 連的大量金屬噴嘴部件組成，并形成彼此流體地分隔開的氣體腔室。
由于在金屬沉積燃燒器中，個體的噴嘴部件可利用已知的機械加 工方法(諸如鉆孔、沖孔、銑削等)以精確且可再現(xiàn)的方式制造，則也 可以用比較容易的方式實現(xiàn)具有窄制造公差的復雜構造。對于批量制 造，通常使用特殊適制的工具，這種工具的生產帶來了相當可觀的成本的因素。復雜的燃燒器構造需要提供大量這樣的工具，但如已示出 的那樣，由于金屬材料的硬度則所述工具經受迅速磨損，由此降低了 制造精度。此外，在金屬燃燒器中必須預料到由于耐高溫金屬材料的 成分所造成的石英玻璃的污染。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種沉積燃燒器，及其制造方法，沉 積燃燒器可以低成本地以較小制造公差制造且同時在其所預期的使 用期間污染風險較小。而且，本發(fā)明的目的在于表示根據(jù)本發(fā)明的沉 積燃燒器的恰當用途、以及通過使用根據(jù)本發(fā)明的火焰水解燃燒器來 做出均質合成石英玻璃體的可再現(xiàn)方法。
關于制造沉積燃燒器的方法，通過包括以下步驟的方法來實現(xiàn)這
個目的
(a) 提供石英玻璃的起始圓柱體，用機械的方法使其具備縱向內
孔；
(b) 拉長該起始圓柱體以形成燃燒器股(burner strand),縱向內 孔被成形為彼此平行地延伸的細長通道；
(c) 將燃燒器股切割成圓柱體石英玻璃塊形式的件，每個圓柱形石 英玻璃塊具備與石英玻璃塊的中心軸線平行地延伸的傳遞管線；以及
(d) 通過使用這種石英玻璃塊中相應的一個作為燃燒器頭部來制 造沉積燃燒器，燃燒器頭部具有近端和遠端，傳遞管線用于從燃燒器 頭部遠端向燃燒器頭部近端供應工藝介質。
以此方式生產的沉積燃燒器用于通過火焰水解或其它沉積方法 (諸如等離子體增強沉積方法)來合成和沉積SK)2顆粒。沉積燃燒器適 用于制造Si02粉料體，和利用同時對SK)2顆粒進行沉積和玻璃化的 手段來制造透明石英玻璃坯料。
為了制造沉積燃燒器，從石英玻璃的起始圓柱體開始。其為中空 圓柱體或實心圓柱體。在達個圓柱體中，用機械的方法形成大量縱向 內孔，所述內孔具有與圓柱體的縱向軸線相平行地延伸的縱向軸線。 在最簡單的情況下，縱向內孔具有圓形截面且它們繞起始圓柱體的圓 柱體軸線對稱地或不對稱地分布。它們從起始圓柱體的前端延伸到相 對端部，或者它們在一側處閉合。將在下文中進一步更詳細地解釋最后提到的實施例在根據(jù)方法步驟(b)拉長基體期間的優(yōu)點。
通過將以此方式制備的起始圓柱體在圓柱體軸線的方向上拉伸 至其原始長度的若干倍來獲得燃燒器股。在這個過程中，縱向內孔并 不塌陷，由此縱向內孔在長度方向延伸，于是它們形成與圓柱體的縱 向軸線平行地延伸的通道。在以此方式獲得的燃燒器股中，因此完全 或部分地預定出成品沉積燃燒器的噴嘴幾何形狀。
通過機械處理或機械加工來產生石英玻璃起始圓柱體中的縱向 內孔。利用諸如鉆孔、銑削等已知的機械加工方法，有可能以精確且 可再現(xiàn)的方式在起始圓柱體石英玻璃中形成內孔、凹槽、通道等，因 此也可比較容易地實現(xiàn)具有窄制造公差的復雜構造。同樣，起始圓柱 體的外部尺寸可通過機械處理來精確地調整。在此方面，根據(jù)本發(fā)明 的方法利用金屬燃燒器在尺寸精度方面的優(yōu)點。此外，與燃燒器股的 長度相比，僅需要在很短的長度上對起始圓柱體做出相應機械處理， 因此，基于最后獲得的燃燒器頭部的數(shù)目，這個操作所需的切割工具 的磨損被保持在 一定范圍內且花費較少時間，且形成于其內的通道路 徑為數(shù)倍長的。
此外，通過拉長而成形的通道包括了在熔體流中所產生的平滑內 壁，這促成了經過通道的工藝介質的層流，其阻礙沉積形成并減小內 壁磨蝕。
圓柱形石英玻璃塊形式的件從燃燒器股切割成段。在這些石英玻 璃塊中的每個石英玻璃塊中，燃燒器股通道充當傳遞管線，其在兩側 處是敞開的并且與石英玻璃塊的中心軸線相平行地延伸。
以此方式生產的石英玻璃塊還進一步被加工成沉積燃燒器的燃 燒器頭部，傳遞管線的至少部分充當諸如玻璃起始材料、燃料氣體或 氧氣這樣的工藝介質的供應管線。
"燃燒器頭部"在本發(fā)明的情況下表示面對著燃燒器火焰的沉積 燃燒器的部分，其中用于供應工藝介質的傳遞管線延伸并終止于呈噴 嘴孔口形式的燃燒器口處。
以此方式制造的燃燒器頭部的突出特征為高尺寸精度。起始圓柱 體的徑向尺寸大于細長燃燒器股的徑向尺寸數(shù)倍，這使得遵從預定尺 寸較為容易。拉長過程按比例減小了起始圓柱體中可能的大小變化和 角度誤差。因此由燃燒器股制成的石英玻璃塊的突出特征為高尺寸精度，且從同一個燃燒器股獲得的石英玻璃塊幾乎相同。 一般不需要或 甚至是不希望對噴嘴本身進行后期處理。
因此，根據(jù)本發(fā)明的方法使得能低成本地批量生產具有相同或至 少非常類似尺寸的石英玻璃沉積燃燒器。這促成了在燃燒器組件中使 用根據(jù)本發(fā)明所產生的沉積燃燒器來制作石英玻璃，特別是粉料體， 其中沉積燃燒器的相同或類似沉積特征導致在燃燒器組件的來回換 向地移動的轉向點區(qū)域中存在著較小的密度和質量變化。
結杲表明當使用下面這樣的起始圓柱體時是有利的該起始圓柱 體的圓柱形周向表面具備縱向凹槽，縱向凹槽在圓柱體的縱向軸線方 向上延伸并且由包殼管所包圍。
由包殼管包圍的縱向凹槽形成腔體，腔體在拉長期間成形為通 道。在拉長起始圓柱體之前、或者最遲在拉長期間，包殼管和起始圓 柱體彼此融合?？v向凹槽沿著起始圓柱體的縱向軸線延伸，即在其整 個長度上或其部分上延伸。
包殼管包封著凹槽，在這個意義上講，包殼管也可再次被配置為 起始圓柱體，這意味著其護套表面具備有縱向凹槽并且被另一包殼管 所包圍。因此，下面這樣的程序也是優(yōu)選的包殼管的外護套表面設 有縱向凹槽，縱向凹槽在包殼管的縱向軸線的方向上延伸且其被外管 所包圍。
具有中心中部內孔的中空圓柱體也可用作起始圓柱體。在成品沉 積燃燒器中的中心內孔形成了中心中部噴嘴，所述中心中部噴嘴由大 量另外的傳遞管線所包圍，其中的至少某些在拉長之前由中空圓柱體 壁中的內孔或縱向通道(凹槽)產生。另外的噴嘴通常被配置為個體的 噴嘴，也配置為呈噴嘴邊緣(nozzle rim)的形式，和/或配置為包圍著
中心噴嘴的環(huán)形噴嘴。
結果也已表明該方法的一種變型是特別有利的，其中在起始圓柱 體拉長期間，縱向內孔在一側處閉合。
在最簡單的情況下，腔體被配置為盲孔。但是，它們也可由插塞 或通過熔封而閉合。在 一 側閉合使得在拉長期間更易于控制壓力并減 少雜質引入，特別是在初始拉伸過程中減少了雜質引入。
而且，結果表明當制造沉積燃燒器包括以下的一個方法步驟時是 適用的燃燒器頭部遠端處的周圍臺階在側向凹陷，從而使得繞石英玻璃的中心軸線延伸距離相同的那些傳遞管線終止于相同臺階處。
由燃燒器股制成的大塊狀石英玻璃塊可以相對容易的方式和真 實尺寸來進行機械加工，例如通過研磨或切割。在該方法的優(yōu)選變型 中，通過在側向使周圍臺階在不同平面中凹陷到圓柱體護套內、以致 使得這些臺階與各自繞著石英玻璃塊中心軸線延伸相同距離的那些 傳遞管線相交，從而燃燒器頭部遠端呈臺階狀。相對應的傳遞管線是 繞中心軸線形成"噴嘴邊緣"的個體的通道，并且被設計用于供應相 同的工藝介質。工藝介質經由載體供應，栽體被緊固到燃燒器頭部遠 端且其具備通道，通道與傳遞管線成流體連通并另外對環(huán)境密封。
結果表明其中沉積燃燒器的制造包括以下方法步驟的一個程序
是適用的燃燒器頭部近端設有在中心軸線方向上突出的外包殼。 在這個實施例中，最終的沉積燃燒器具備外突出部。已經發(fā)現(xiàn)，
這個突出部可對沉積燃燒器的沉積特征產生有利影響。外包殼粘附到
其余燃燒器頭部的外壁上、或者其被另外接納并固定于載體中，如已
在先前提到的那樣，用于接納燃燒器頭部。
對于有利地使用具有可聚焦燃燒器火焰的沉積燃燒器的情況下
的應用，燃燒器頭部可具備錐形近端，這例如通過局部軟化和拉伸而實現(xiàn)。
關于燃燒器頭部，根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)了源于上文所示類型的沉積燃 燒器的上述目的，其中燃燒器頭部包括圓柱形石英玻璃塊，其中用于 供應工藝介質的多個圓形截面的傳遞管線與石英玻璃塊的中心軸線 相平行地延伸、并繞石英玻璃中心軸線延伸相同距離，傳遞管線中的 每一個具有內壁，內壁在熔體流中無需工具而成形，并且，在燃燒器
頭部的遠端處，周圍臺階在側向凹陷從而使得傳遞管線在接頭臺階處 終止于繞石英玻璃塊中心軸線的相同距離處。
沉積燃燒器包括用于供應含硅起始材料的一個或若干個傳遞管 線，使得其能用于通過火焰水解或通過其它沉積方法(諸如等離子體 增強沉積方法)來合成并沉積SK)2顆粒。沉積燃燒器適用于制造Si02 粉料體、和通過同時沉積和玻璃化Si02顆粒來制造透明石英玻璃坯料。
根據(jù)本發(fā)明的沉積燃燒器具備燃燒器頭部，其以下列基本特點為 突出特征。
10(1) 燃燒器頭部的基本部件是大塊狀石英玻璃塊，其內形成有多個 傳遞管線，傳遞管線從燃燒器頭部的遠端延伸到近端并且平行于石英 玻璃塊的中心軸線。在此方面，無需讓單獨的噴嘴部件相對于彼此對 準(如在已知同軸燃燒器中)并且簡>[匕了完全的沉積燃燒器的安裝、定 位和對準。
優(yōu)選地借助于上述方法獲得石英玻璃塊，即，通過將經過機械鉆 孔的起始圓柱體拉長成燃燒器股，其中成品沉積燃燒器的噴嘴幾何形 狀被完全或部分地預定下來，且通過從所述燃燒器股將大量石英玻璃 塊切割成段。這得到高尺寸精度的相同或幾乎相同的燃燒器頭部。
(2) 傳遞管線是圓形截面的個體的通道且它們具有在熔體流中生 成的平滑內表面。這促成了通過通道的工藝介質的層流，避免沉積并 減少磨損。
(3) 燃燒器頭部的遠端呈臺階狀。傳遞管線始于(或止于)徑向周圍 臺階，傳遞管線繞石英玻璃塊的中心軸線延伸相同距離并且形成繞中 心內孔的"噴嘴邊緣"。下端處的臺階配置促成了通過栽體向燃燒器 頭部供應工藝介質，栽體接納臺階端部且載體中形成用于工藝介質的 供應通道。
在此情況下，結果表明當燃燒器頭部的遠端接納于載體中時是特 別適用的，栽體形成用于供應工藝介質的若干環(huán)形腔室，環(huán)形腔室流 體地連接到傳遞管線并對外部密封。
工藝介質經由優(yōu)選地金屬載體而供應到傳遞管線。為此目的，使 載體具備環(huán)形腔室，環(huán)形腔室相對于其余腔室和環(huán)境被密封。
結果表明當石英玻璃塊具有圓形截面時是有利的。圓形截面相對 容易地保持且可對環(huán)境密封。
結果也表明當燃燒器頭部的近端具備在石英玻璃塊的中心軸線 方向上突出的外包殼時是有利的。
外包殼形成外突出部。已經發(fā)現(xiàn)，這種突出部可對沉積燃燒器的 沉積特征產生有利影響。
外包殼要么附連到其余燃燒器頭部的外壁。但優(yōu)選地其接納于并 固定于載體中，用于容納燃燒器頭部。
為了改進沉積燃燒器的聚焦性質，燃燒器頭部可具有錐形近端。
由于與燃燒器股分開，近端可展示表面缺陷。為了移除所述缺陷，
ii燃燒器頭部的近端優(yōu)選地加以火焰拋光。由于火焰拋光，平滑表面減 少了雜質粘附，最小化了對燃燒器口區(qū)域中的氣流的干擾且避免了剝 落。
關于用途，實現(xiàn)了上文所示的目的，其中根據(jù)本發(fā)明的沉積燃燒 器用于生產具有均勻密度分布的合成石英玻璃的粉料體，因為在燃燒 器組件中使用多個沉積燃燒器，所述沉積燃燒器可沿著載體的周向表 面來回換向地移動，所述載體可繞其縱向軸線旋轉。
根據(jù)本發(fā)明的沉積燃燒器各自由大塊狀圓柱形石英玻璃塊制成。 由于石英玻璃塊中的每一個都是作為一件細長燃燒器股而獲得的，所 有石英玻璃塊和因此所有燃燒器頭部具有幾乎相同的幾何形狀，從而 使得燃燒器組件的個體的沉積燃燒器示出相同或類似的沉積特征。
此外，制造石英玻璃塊需要做相對較少的工作來對相對應的起始 圓柱體進行機械處理。
此外，通過拉長而形成的傳遞管線包括了在熔體流中所產生的圓 形截面的平滑內壁，其促成了通過通道的工藝介質的層流。
由于大塊狀石英玻璃塊的原因，無需讓單獨噴嘴部件相對于彼此 對準，如(例如)在已知同軸燃燒器的情況，并且也簡化了完全的沉積 燃燒器的安裝、定位和對準。
因此在接頭燃燒器組件中的這種沉積燃燒器的使用特別適合于 制造具有均勻密度分布的粉料體，其中沉積燃燒器的相同或類似沉積 特征減小了在燃燒器組件來回換向地移動的轉向點區(qū)域中的密度和
質量變化。
考慮到相鄰沉積燃燒器的類似沉積特征，結果表明當這排燃燒器 的所有沉積燃燒器的燃燒器頭部都是由從同一燃燒器股得到的石英 玻璃塊制成時是特別適用的。
從同一燃燒器股得到的石英玻璃塊具有幾乎相同的尺寸。 在這方面，如果相鄰沉積燃燒器的燃燒器頭部是由從燃燒器股的 相鄰接件得到的石英玻璃塊所制成，則可實現(xiàn)進一步的改進。
燃燒器股的相鄰件彼此間僅有非常小的差異。理想地，在燃燒器 組件里的所有沉積燃燒器以相同的次序或順序布置，其中它們從細長 燃燒器股移除。當從細長燃燒器股切割成段的石英玻璃塊在拉伸方向 上的方位使得它們中的每一個具有下端和上端、并且石英玻璃塊以相同方位布置于沉積燃燒器中時，即實現(xiàn)了就沉積燃燒器的沉積特征高 相似性而言的進一步改進。
至于用于制造合成石英玻璃體的方法，根據(jù)本發(fā)明，實現(xiàn)了源于 上文所示類型方法的上文所示目的，其中提供了沉積燃燒器，包括以
下方法步驟
(a) 提供石英玻璃的起始圓柱體，用機械的方法使其具備縱向內
孔；
(b) 拉長起始圓柱體以形成燃燒器股，縱向內孔被成形為彼此平 行地延伸的細長通道；
(c) 將燃燒器股切割成圓柱形石英玻璃塊形式的件，每個圓柱形石 英玻璃塊具備傳遞管線，傳遞管線平行于石英玻璃塊的中心軸線延 伸；以及
(d) 通過使用相應石英玻璃塊作為燃燒器頭部來制造沉積燃燒器， 燃燒器頭部具有近端和遠端，傳遞管線用于從燃燒器頭部遠端向燃燒 器頭部近端供應工藝介質。
由于使用高幾何形狀精度的石英玻璃沉積燃燒器，根據(jù)本發(fā)明的 方法優(yōu)于制造合成石英玻璃的已知方法。
由作為一件燃燒器股獲得的大塊狀圓柱形石英玻璃塊來制造沉 積燃燒器，且繼而通過將包括利用機械方法所產生的大量縱向內孔的 石英玻璃的起始圓柱體拉長而產生所述股。由于大塊狀石英玻璃塊的 原因，無需讓單獨噴嘴部件相對于彼此對準(正如在已知同軸燃燒器 的情況)，并且也簡化了完全的沉積燃燒器的安裝、定位和對準。
除了以此方式獲得的沉積燃燒器的高幾何形狀精度外，所述燃燒 器的突出特征還在于以下方面通過拉長而成形的傳遞管線包括了在 熔體流中所產生的圓形截面的平滑內壁，其促成了通過通道的工藝介
質的層流，這對所獲得的Si02坯料的均勻性產生有利的影響。
特別優(yōu)選以下的一種方法變型,用布置成聯(lián)排燃燒器中的多個 沉積燃燒器，沉積燃燒器沿著載體的周向表面來回換向地移動，載體 繞其縱向軸線旋轉，且借助于沉積燃燒器將Si02顆粒沉積在載體上 并形成多孔SK)2的基本上圓柱形的坯料。
如在上文中進一步地討論，沉積燃燒器能以可再現(xiàn)的方式產生， 且可關于相同或類似的沉積特征來加以優(yōu)化。對于通過使用在燃燒器組件中沿著沉積表面而同步且來回換向地移動的多個沉積燃燒器的
布置、用以在沉積表面上沉積SK)2顆粒的應用，這個特別的特點有助于實現(xiàn)所獲得的SK)2坯料的小的密度和質量變化。特別是在燃燒器組件的來回換向移動的轉向點區(qū)域中，這防止或減少了干擾。


現(xiàn)將參考實施例和附圖更詳細地解釋本發(fā)明，附圖詳細地示出圖1是以縱向截面示出根據(jù)本發(fā)明的沉積燃燒器的實施例中的
燃燒器頭部的遠端；
圖2是根據(jù)圖1的沉積燃燒器的徑向截面；
圖3以縱向截面示出根據(jù)圖1和圖2的沉積燃燒器的組裝圖；及
圖4是解釋根據(jù)本發(fā)明用于產生沉積燃燒器的程序中的過程順
序的示意圖。
圖l和圖2示出用于根據(jù)OVD方法產生Si02粉料體的氧氫燃燒器的燃燒器頭部1的不同視圖。
具體實施例方式
燃燒器頭部1的組成成分包括合成石英玻璃的大塊狀燃燒器基體2,其被配置成基本上關于縱向軸線8成旋轉對稱。大塊狀燃燒器基體2容納中心噴嘴3、內噴嘴邊緣6(見圖2)和外噴嘴邊緣7(見圖2)。噴嘴邊緣6、 7由圓形截面的噴嘴通道4、 5形成，噴嘴通道4、 5平行于中心噴嘴3延伸。內噴嘴邊緣6的噴嘴通道4各距中心噴嘴3相同距離、以及外噴嘴邊緣7的噴嘴通道5各距中心噴嘴3相同的距離，使得噴嘴邊緣6、 7以同軸方式相對于中心噴嘴3和中心軸線8延伸。
中心噴嘴3用于供應諸如SiCl4和氧氣這樣的玻璃起始材料，且氫氣和氧氣經由噴嘴邊緣6、 7供應。
可借助于小制造公差的已知機械處理方法以容易方式和低成本來制造燃燒器基體2外輪廓。圖l示出燃燒器基體2下端呈臺階狀，且兩徑向肩部在側向凹陷(通過磨削)使得帶有中心噴嘴3的銷向下突出，所述銷由兩環(huán)形臺階IO、 ll包圍，環(huán)形臺階IO、 ll在內噴嘴邊緣4和外噴嘴邊緣5終止處的環(huán)形表面12、 13中。兩臺階IO、 11的軸向周向表面被磨削成特定大小并具備凹槽14以容納密封環(huán)(圖3)。
圖3的本發(fā)明沉積燃燒器30的組裝圖基本示出三個子組件，即，燃燒器基體2，其具有形成于其內的噴嘴通道4、 5和中心噴嘴3;和由合成石英玻璃制成的外管20;以及由特種鋼制成的燃燒器栽體21。
燃燒器載體21安裝于燃燒器基體2的遠端處并用于向噴嘴3、4、5供應工藝介質且用于容納和安裝燃燒器頭部1，燃燒器頭部l在此實施例中包括燃燒器基體2和外管20。
每種工藝介質被分配到燃燒器載體21內的環(huán)形腔室23a、 23b、23c、 23d，每個腔室具備氣體連接頭24a、 24b、 24c、 24d。環(huán)形腔室23a、 23b、 23c、 23d能將工藝介質在徑向均勻地供應到相對應的噴嘴3、 4、 5內。
而且，燃燒器載體21包括用于燃燒器基體2的止動件，止動件允許燃燒器基體2的精確軸向定位。用于沉積燃燒器1的未圖示(圖3)的定位機構也作用于燃燒器載體21上。
外管20形成相對于燃燒器口 26的20mm的突出部25和相對于燃燒器基體2的圓柱形周向表面的大約2mm的環(huán)形間隙27。所述環(huán)形間隙27用于供應燃燒氧氣。在燃燒器載體21中的接收區(qū)域中，外管20的外護套具備用于接納O形環(huán)22的徑向周圍凹槽、并且所述外護套被磨削成一定大小以形成與燃燒器載體21中相對應容納部(accommodation)的配合。形成燃燒器口 26的燃燒器基體2的面經受火焰拋光。
燃燒器基體具有19.5mm的外徑和16cm的長度。中心噴嘴3具有2.5mm的直徑。前臺階10具有6mm的外徑。內噴嘴邊緣6終止于前臺階10的區(qū)域中且用于供應氧氣，所述內噴嘴邊緣6由總共十二個噴嘴通道4形成，每個噴嘴通道4各自具有1.5mm的直徑，且噴嘴繞中心軸線8在8mm的直徑上均勻分布。在中心軸線8的方向上的臺階長度為2cm。
后臺階11具有12mm的外徑和3mm的徑向臺階深度，用于供應氫氣的外噴嘴邊緣7的通道終止于后臺階11中。外噴嘴邊緣7由總共20個噴嘴通道5形成，每個噴嘴通道5各自具有1.5mm的直徑，其在圍繞中心軸線8的14mm直徑的包絡圓上延伸。
現(xiàn)將參看實例和圖4來更詳細地解釋根據(jù)本發(fā)明用于制造沉積200880017473.5 燃燒器45的本發(fā)明的方法。
制備了圓形截面的實心圓柱體半成品40，半成品具有100mm的外徑和30cm的長度。半成品40居中地具備直徑為12.5mm的內孔46。另外十二個的內孔47(各具有7.5mm的直徑)置于內孔46的周圍并形成內孔邊緣48,以及另外二十個內孔(在示意圖4中未示出)各自具有7.5mm的直徑，其形成外內孔邊緣。
將以此方式具備內孔的半成品41拉伸到其長度的25倍，得到外徑為20mm且標稱長度為7.5m的燃燒器股42。燃燒器股42被切割成16mm的長度的件，從而使得減去最終的損失之后，獲得大約40個坯料43用于每個燃燒器基體2。此處的坯料43被連續(xù)編號，并分別標記坯料后端49，坯料43在后端49處從燃燒器股42切下。
坯料43隨后被磨削成19.5mm的外徑，且長度各為2cm且外徑分別為12mm和6mm的兩個臺階50在標記的后端49處凹陷。而且，提供用于接納密封環(huán)的凹槽，如在上文中參考根據(jù)本發(fā)明的燃燒器的描述進一步解釋。
最后，燃燒器頭部表面51被火焰拋光且燃燒器基體44和外管52被插入到燃燒器載體53內。
現(xiàn)將參考實例來更詳細地解釋根據(jù)本發(fā)明的方法，實例示出使用根據(jù)本發(fā)明的沉積燃燒器來根據(jù)OVD方法制造Si02粉料體作為光纖預成型件的前體。
十個沉積燃燒器以距離15cm安裝于聯(lián)排燃燒器上，沉積燃燒器以它們在從燃燒器股移除時的編號而順序排列。沉積燃燒器朝向基板主體的圓柱形周向表面定向，該基板主體繞其縱向軸線旋轉。
該排燃燒器沿著基板主體以來回換向的方式以15cm的運動振幅而移動。為了點燃氧氫火焰和為了在基板主體的圓柱形周向表面上形成和沉積Si02顆粒，沉積燃燒器被進給玻璃起始材料和燃料，如下
32,5 g/min SiCU和2.0 1/min載氣氧氣穿過中心噴嘴3，總共4.51/min的分離氣體氧氣各穿過分離氣體噴嘴4，總共46.0 1/min的氫氣穿過氫氣噴嘴4,且總共6.2 1/min的氧氣穿過氧氣噴嘴27。
在移除了載體后，獲得Si02粉料體且所述粉料體根據(jù)通常已知
的方法清潔并隨后在含氧氣氛中在氧化條件下經受后處理，且之后經燒結以獲得石英玻璃的中空圓柱體。
權利要求
1.一種用于制造沉積燃燒器的方法，所述沉積燃燒器用于制造合成石英玻璃，所述方法包括以下步驟(a)提供石英玻璃的起始圓柱體，用機械的方法使其具備縱向內孔；(b)拉長起始圓柱體并形成燃燒器股，縱向內孔被成形為彼此平行地延伸的細長通道；(c)將燃燒器股切割成圓柱形石英玻璃塊形式的件，每個圓柱形石英玻璃塊具備傳遞管線，傳遞管線平行于石英玻璃塊的中心軸線延伸；以及(d)通過使用這種石英玻璃塊中的相應一個作為燃燒器頭部來制造沉積燃燒器，燃燒器頭部具有近端和遠端，所述傳遞管線用于從燃燒器頭部遠端到燃燒器頭部近端供應工藝介質。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，使用起始圓柱體， 所述起始圓柱體在其外周向表面上具備縱向凹槽，所述縱向凹槽在所 述圓柱體的縱向軸線的方向上延伸且其由包殼管包圍。
3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述包殼管的外周 向表面具備縱向凹槽，所述縱向凹槽在所述包殼管的所述縱向軸線的 方向上延伸且其由外管包圍。
4. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述 起始圓柱體的拉長期間，所述縱向內孔在一側處閉合。
5. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，制造所 述沉積燃燒器包括以下方法步驟其中，使在燃燒器頭部遠端處的周 圍臺階在側向凹陷，從而使得繞所述石英玻璃塊的中心軸線延伸相同 距離的那些傳遞管線終止于相同臺階處。
6. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，制造所 述沉積燃燒器包括以下方法步驟其中，使所述燃燒器頭部的近端具 備在所述中心軸線的方向上突出的外包殼。
7. —種用于制造合成石英玻璃的石英玻璃沉積燃燒器，其包括燃 燒器頭部，所述燃燒器頭部具有近端和遠端且包括圓柱形石英玻璃 塊，其中用于供應工藝介質的多個圓形截面的傳遞管線平行于所述石 英玻璃塊的中心軸線并繞所述中心軸線在相同的距離處延伸，所述傳遞管線中的每一個具有內壁，所述內壁在熔體流中無需工具而成形， 且在所述燃燒器頭部遠端處所述周圍臺階在側向凹陷使得傳遞管線 在接頭臺階處繞所述石英玻璃塊的中心軸線終止于相同距離處。
8. 根據(jù)權利要求7所述的沉積燃燒器，其特征在于，所述燃燒器 頭部的遠端容納于載體中，載體形成有多個環(huán)形腔室用于供應工藝介 質，所述環(huán)形腔室流體地連通到所述傳遞管線并對外部密封。
9. 根據(jù)權利要求7或8所述的沉積燃燒器，其特征在于，所述石 英玻璃塊具有圓形截面。
10. 根據(jù)權利要求7至9中任一項所述的沉積燃燒器，其特征在 于，所述燃燒器頭部的近端具備在所述石英玻璃塊的中心軸線方向上 突出的外包殼。
11. 根據(jù)權利要求9和10中任一項所述的沉積燃燒器，其特征在 于，所述外包殼形成為固定到所述載體上的外管。
12. —種根據(jù)權利要求7至11中任一項所述的沉積燃燒器、或根 據(jù)權利要求1至6中任一項的方法所獲得的沉積燃燒器，用于制造合 成石英玻璃粉料體的用途，所述合成石英玻璃粉料體展示出均勻密度 分布，其中在燃燒器組件中使用多個沉積燃燒器，所述沉積燃燒器可 沿著載體的周向表面來回換向地移動，所述載體可繞其縱向軸線旋轉。
13. 根據(jù)權利要求12所述的用途，其特征在于，成排的燃燒器中 的所有沉積燃燒器的燃燒器頭部是由從同一燃燒器股得到的石英玻 璃塊所制成的。
14. 根據(jù)權利要求12或13所述的用途，其特征在于，相鄰沉積 燃燒器的燃燒器頭部是由從相鄰燃燒器股件得到的石英玻璃塊所制 成的。
15. —種制造合成石英玻璃體的主體的方法，其中提供沉積燃燒 器，所述沉積燃燒器被供給工藝介質，Si02顆粒由工藝介質制成，且 所述顆粒在載體上逐層沉積并形成Si02坯料，其特征在于，提供所述沉積燃燒器包括以下方法步驟(a) 提供石英玻璃的起始圓柱體，用機械的方法使其具備縱向內孔；(b) 拉長所述起始圓柱體以形成燃燒器股，縱向內孔被成形為彼此平行地延伸的細長通道；(c) 將燃燒器股切割成圓柱形石英玻璃塊形式的件，每個圓柱形石 英玻璃塊具備傳遞管線，傳遞管線平行于石英玻璃塊的中心軸線延 伸；以及(d) 通過使用所述石英玻璃塊中相應一個作為燃燒器頭部來制造 沉積燃燒器，所述燃燒器頭部具有近端和遠端，所述傳遞管線用于從 遠燃燒器頭端向近燃燒器的頭端供應工藝介質。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，使用布置于聯(lián)排 的燃燒器中的多個沉積燃燒器，所述沉積燃燒器沿著載體的周向表面來回換向地移動，所述載體繞其縱向軸線旋轉，且Si02顆粒借助于所述沉積燃燒器在載體上逐層沉積并形成多孔Si02的基本上圓柱形 坯料。
全文摘要
為了提供以較小制造公差低成本地制造用于合成石英玻璃的沉積燃燒器的方法，且其中，而且，當沉積燃燒器按預期使用時，將要生產的石英玻璃污染的風險較低，本發(fā)明提供以下方法步驟(a)提供石英玻璃的起始圓柱體(40)，用機械的方法使其具備縱向內孔(46，47)；(b)拉長該起始圓柱體以形成燃燒器股(42)，縱向內孔被成形為彼此平行延伸的細長通道；(c)將燃燒器股切割成圓柱形石英玻璃塊(43)形式的件，每個圓柱形石英玻璃塊(43)具備與石英玻璃塊的中心軸線平行延伸的傳遞管線；以及(d)通過將這些使用玻璃塊中相應的一個用作燃燒器頭部來制造沉積燃燒器，燃燒器頭部具有近端和遠端，該傳遞管線用于從燃燒器頭部遠端到燃燒器頭部近端供應工藝介質。
文檔編號C03B19/00GK101679099SQ200880017473
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月21日 優(yōu)先權日2007年5月25日
發(fā)明者M·休納曼 申請人:赫羅伊斯石英玻璃股份有限兩合公司