專利名稱：用于制造多孔玻璃預(yù)制體的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過將玻璃粒沉積到沉積基材上來制造多孔玻璃預(yù)制體的設(shè)備，其中用燃燒器通過火焰水解或氧化反應(yīng)生成玻璃粒，更特別地，本發(fā)明涉及用于合成玻璃粒的反應(yīng)容器的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
通過將大直徑玻璃預(yù)制體的直徑減小到具有適于纖維-拉絲的直徑的玻璃棒然后對該玻璃棒進行拉絲來制造光纖。大直徑玻璃預(yù)制體通過對采用VAD(氣相軸向沉積) 法或OVD (外氣相沉積)法制成的多孔玻璃預(yù)制體進行熱處理以使玻璃燒結(jié)并使玻璃透明而獲得。近年來，較大的多孔玻璃預(yù)制體要求較大的制造裝置和制造預(yù)制體所需的大量氣體。較大的制造裝置進而要求較大的安裝面積，導(dǎo)致較高的成本。如果不將裝置制為較大， 可以獲得較低的裝備成本和較小的安裝面積，并且能夠控制制造成本，但是反應(yīng)容器的熱負(fù)荷的增大將成問題。由增大多孔玻璃預(yù)制體引起的熱增加會增大反應(yīng)容器的熱應(yīng)力，損壞反應(yīng)容器， 并且對反應(yīng)容器壽命產(chǎn)生嚴(yán)重影響。當(dāng)反應(yīng)容器被損壞時，構(gòu)成反應(yīng)容器的板材和絕熱材料的小碎片可能會在反應(yīng)容器中的氣氛中漂浮并且混合到灰體(soot bodies)，導(dǎo)致傳輸損耗的增大和最終產(chǎn)品、即光纖的破壞。為了延長反應(yīng)容器壽命，必須減少反應(yīng)容器受到的熱。然而，為了減少熱而削減燃燒氣體導(dǎo)致灰體密度的降低，導(dǎo)致制造過程或運輸期間灰體的損壞。而且，密度的降低將使灰體的外徑變厚并且在后續(xù)處理中要求更大的裝置。日本特開第2001-010823號公報公開了一種作為防止反應(yīng)容器損壞而不增大反應(yīng)容器的途徑的水冷反應(yīng)容器用的方法。然而，該方法要求水冷機構(gòu)并且可能導(dǎo)致下述新問題由于額外的冷卻水器材導(dǎo)致的高成本和由于裝置的增大導(dǎo)致的額外的空間。日本專利No. 3674315公開了一種通過對反應(yīng)容器自身添加釋放應(yīng)力集中用的部分而用于防止反應(yīng)容器的損壞的方法。日本特開第2003-192356號公報公開了另一種通過將容器的一部分緊固在地板上并且使反應(yīng)容器的其他部分能滑動以釋放由于裝置的熱膨脹導(dǎo)致的應(yīng)力集中而用于防止反應(yīng)容器的損壞的方法。最后一種方法對于構(gòu)件彼此不被焊接的反應(yīng)容器是有效的。然而，利用該方法，當(dāng)包括通過焊接多個金屬構(gòu)件而制成的構(gòu)件的反應(yīng)容器被固定在一個位置并且大范圍地伸縮時，該反應(yīng)容器可能在最弱的焊縫處破裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于制造多孔玻璃預(yù)制體的設(shè)備，其中能夠在不增大容器的情況下控制反應(yīng)容器的歸因于多孔玻璃預(yù)制體的增大而導(dǎo)致的反應(yīng)容器的熱負(fù)荷增大的任何損壞。本發(fā)明提供一種通過將玻璃粒沉積到沉積基材來制造多孔玻璃預(yù)制體的設(shè)備，其中使用燃燒器通過火焰水解或氧化反應(yīng)來合成所述玻璃粒，所述設(shè)備包括用于形成多孔玻璃預(yù)制體的反應(yīng)容器，所述反應(yīng)容器的壁包括多個矩形內(nèi)壁金屬板，所述內(nèi)壁金屬板具有限定所述反應(yīng)容器的內(nèi)側(cè)壁的至少一部分的表面，多個所述內(nèi)壁金屬板之中的相鄰內(nèi)壁金屬板在它們的邊緣被焊接結(jié)合；和多個金屬框架構(gòu)件，所述框架構(gòu)件具有比所述內(nèi)壁金屬板高的剛性，并且沿著多個所述內(nèi)壁金屬板中的每一個的與內(nèi)側(cè)壁相反的表面的各邊緣區(qū)域配置，并且通過緊固或焊接手段被固定到所述邊緣區(qū)域，其中所述內(nèi)壁金屬板的所述內(nèi)側(cè)壁面向所述反應(yīng)容器的內(nèi)側(cè)。優(yōu)選地，所述多個框架構(gòu)件包括沿著相鄰內(nèi)壁金屬板的焊縫配置的框架構(gòu)件，并且沿著各相鄰內(nèi)壁金屬板的焊縫的邊緣區(qū)域被固定于所述框架構(gòu)件。參照附圖，本發(fā)明的其他特征從下面的對示例性實施方式的說明將變得清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性制造設(shè)備的概略圖；圖2是概略地示出反應(yīng)容器的側(cè)壁的結(jié)構(gòu)的圖；圖3是概略地示出框架和金屬板之間關(guān)系的圖；圖4是示出反應(yīng)容器的側(cè)壁的截面結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖5是示出熱屏蔽構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的概略圖示；圖6是示出具有熱屏蔽構(gòu)件的另一反應(yīng)容器的側(cè)壁的截面結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖7是示出在制造預(yù)制體時反應(yīng)容器的焊接線的溫度變化的圖表，用于比較具有熱屏蔽構(gòu)件和不具有熱屏蔽構(gòu)件的反應(yīng)容器。
具體實施例方式下文中將參照

根據(jù)本發(fā)明的實施方式。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于通過OVD法制造多孔玻璃預(yù)制體的設(shè)備的示例。在該設(shè)備的反應(yīng)容器1中，起始基材的基料玻璃棒2在其兩端被基材夾具3可轉(zhuǎn)動地支撐。玻璃粒沉積用燃燒器4 (下文中，簡稱為“燃燒器”)通過火焰反應(yīng)產(chǎn)生粒(灰)并且圍繞基料玻璃棒2的表面噴射粒。由此，粒沿徑向被沉積到棒2上，形成灰體5。燃燒器4借助于馬達7的轉(zhuǎn)動保持沿著棒2的長度方向水平前后移動，基料玻璃棒2借助于轉(zhuǎn)動馬達6保持轉(zhuǎn)動以將粒沉積到棒2上，直到灰體5的直徑達到預(yù)定的外徑。在該處理期間，通過馬達9 的轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)灰體5和燃燒器4之間的距離，并且經(jīng)由排氣罩8將廢氣排到容器1的外部。容器1的內(nèi)側(cè)壁的表面溫度最初大約為室溫，但是歸因于來自灰體5的輻射在制造中達到300攝氏度以上。此外，內(nèi)側(cè)壁反復(fù)遭受到熱循環(huán)的影響，在該熱循環(huán)中，燃燒器4 通過在棒2的長度方向上沿著基料玻璃棒2移動而接近和移離所述壁。結(jié)果，反應(yīng)容器1由于這樣的溫度變化而反復(fù)脹縮并且有時候在弱點處破裂，尤其在金屬構(gòu)件的焊縫處破裂。第一實施方式在第一實施方式中，反應(yīng)容器1具有用于防止上述的在焊縫處的破裂的結(jié)構(gòu)，將參照圖2至圖4說明該結(jié)構(gòu)。反應(yīng)容器1的壁結(jié)構(gòu)包括內(nèi)壁構(gòu)件10、外壁構(gòu)件20、多個框架構(gòu)件30以及多個絕熱構(gòu)件40，其中內(nèi)壁構(gòu)件10由多個內(nèi)壁金屬板11組成，外壁構(gòu)件20由多個外壁金屬板21 組成。注意，該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于反應(yīng)容器1的頂板、側(cè)壁或底部的至少一部分。內(nèi)壁構(gòu)件10由多個矩形內(nèi)壁金屬板11組成，所述金屬板11具有限定反應(yīng)容器1 的內(nèi)側(cè)壁的至少一部分的表面。在內(nèi)壁金屬板11中，相鄰的內(nèi)壁金屬板11在其邊緣通過焊縫12被焊接結(jié)合。內(nèi)壁金屬板11可以由例如厚度5mm的鎳合金制成。外壁構(gòu)件20由多個矩形外壁金屬板21組成，所述金屬板21具有限定反應(yīng)容器1 的外側(cè)壁的至少一部分的表面。各板21的形狀對應(yīng)于對應(yīng)的內(nèi)壁金屬板11的形狀。外壁金屬板21在其邊緣通過焊縫22被焊接結(jié)合。外壁金屬板21可以由例如厚度5mm的鎳合金制成。多個框架構(gòu)件30具有比內(nèi)壁金屬板11和外壁金屬板21高的剛性。如圖4所示， 構(gòu)件30具有H形橫截面，內(nèi)凸緣31和外凸緣32彼此間隔地面對，并且連接部33在內(nèi)凸緣 31和外凸緣32之間延伸并且將內(nèi)凸緣31和外凸緣32連接在一起。框架構(gòu)件30可以由例如厚度約IOmm的工字鋼制成。如圖4所示，框架構(gòu)件30的內(nèi)凸緣31沿著內(nèi)壁金屬板11的與金屬板11的內(nèi)壁面相反的背面的邊緣區(qū)域配置并且通過焊縫35被固定到內(nèi)壁金屬板11的背面。換言之， 構(gòu)件30被配置為自身尺寸與內(nèi)壁金屬板11的尺寸對應(yīng)。還有，框架構(gòu)件30的沿著相鄰內(nèi)壁金屬板11的焊縫12配置的內(nèi)凸緣31通常被固定于內(nèi)壁金屬板的位于焊縫12兩側(cè)的邊緣區(qū)域。由此，將內(nèi)壁金屬板的位于焊縫12兩側(cè)的邊緣區(qū)域固定在共用的內(nèi)凸緣31上能夠?qū)⒑缚p12約束在內(nèi)凸緣31上，并且當(dāng)內(nèi)壁金屬板11熱變形時控制作用于焊縫12上的力，從而能夠避免焊縫12的破裂。如圖4所示，框架構(gòu)件30的外凸緣32沿著外壁金屬板21的與金屬板21的外壁面相反的背面的邊緣區(qū)域配置并且通過焊縫36固定到外壁金屬板21的背面。還有，框架構(gòu)件30的沿著相鄰?fù)獗诮饘侔?1的焊縫22配置的外凸緣32通常被固定于外壁金屬板的位于焊縫22兩側(cè)的邊緣區(qū)域。注意，雖然在該實施方式中內(nèi)壁金屬板11和外壁金屬板12 通過焊接被固定于框架構(gòu)件30，但是該固定不限于此，能夠例如由諸如點焊等其他焊接方法和諸如螺栓夾緊等夾緊部件實現(xiàn)。絕熱構(gòu)件40在其四周被多個框架構(gòu)件30包圍并且被裝配在內(nèi)壁金屬板11和外壁金屬板12之間形成的空間中。具體地，絕熱構(gòu)件40具有接合在由內(nèi)凸緣31、外凸緣32 和連接部33限定的凹部中的接合部41。絕熱構(gòu)件40防止反應(yīng)容器1中產(chǎn)生的反應(yīng)熱被釋放到容器外部，并且由于被裝配在形成于內(nèi)壁金屬板11和外壁金屬板12之間的區(qū)域中而為反應(yīng)容器1的壁結(jié)構(gòu)提供強度。優(yōu)選地，絕熱構(gòu)件40是主要由氧化鋁(Al2O3)和氧化硅 (SiO2)制成并具有80-150kg/m3之間的密度的具有高絕熱性的硅-鋁基絕熱構(gòu)件。密度小于80kg/m3的熱屏蔽構(gòu)件和密度大于150kg/m3的熱屏蔽構(gòu)件不是優(yōu)選的，因為前者不能提供足夠的強度而后者由于較高的熱傳導(dǎo)性降低了絕熱效果。由于具有較高剛性的框架構(gòu)件被固定在內(nèi)壁金屬板11上，并且特別地，位于焊縫兩側(cè)的內(nèi)壁金屬板被固定于共用的框架構(gòu)件上，所以根據(jù)本實施方式的反應(yīng)容器的壁結(jié)構(gòu)能夠抑制歸因于溫度變化的焊縫處的損壞。第二實施方式參照圖5和圖6，現(xiàn)在將說明根據(jù)第二實施方式的反應(yīng)容器的壁結(jié)構(gòu)，其中相同的附圖標(biāo)記表示圖2至圖4中的相同元件。第一實施方式和第二實施方式之間的不同在于，在第二實施方式中熱屏蔽構(gòu)件50 被安裝在內(nèi)壁金屬板11的內(nèi)壁側(cè)。構(gòu)件50可以例如由諸如厚度小于0.5mm的薄的鎳合金板制成。熱屏蔽構(gòu)件50覆蓋焊縫12以減少對焊縫12的輻射熱沖擊，S卩，從而屏蔽輻射熱。 熱屏蔽構(gòu)件50由彎曲處理的金屬板形成，使得熱屏蔽構(gòu)件50和焊縫12之間形成梯形截面和空間。該空間可以防止處于高溫的熱屏蔽構(gòu)件50的熱被傳遞到焊縫12。除了第一實施方式的技術(shù)特征以外，第二實施方式還具有如下技術(shù)特征熱屏蔽構(gòu)件50能夠抑制焊縫12的溫度升高并且更確定地控制焊縫12的損壞。[示例]圖7示出存在熱屏蔽構(gòu)件50和不存在熱屏蔽構(gòu)件50的情況下測量到的焊縫12 的溫度的圖表。注意，熱屏蔽構(gòu)件50由厚度0. 3mm的鎳合金板形成并且構(gòu)件50與焊縫12 之間的距離大于10mm。如圖7所示，利用熱屏蔽構(gòu)件50覆蓋和熱屏蔽焊縫12將容器的最高溫度從400 攝氏度降低到270攝氏度并且使制造中的溫度波動范圍顯著變窄。雖然已經(jīng)參照示例性實施方式說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施方式。所附的權(quán)利要求書的范圍應(yīng)符合最寬泛的解釋從而涵蓋所有的變型、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種通過將玻璃粒沉積到沉積基材來制造多孔玻璃預(yù)制體的設(shè)備，其中使用燃燒器通過火焰水解或氧化反應(yīng)來合成所述玻璃粒，所述設(shè)備包括用于形成多孔玻璃預(yù)制體的反應(yīng)容器，所述反應(yīng)容器的壁包括多個矩形內(nèi)壁金屬板，所述內(nèi)壁金屬板具有限定所述反應(yīng)容器的內(nèi)側(cè)壁的至少一部分的表面，多個所述內(nèi)壁金屬板之中的相鄰內(nèi)壁金屬板在它們的邊緣被焊接結(jié)合；和多個金屬框架構(gòu)件，所述框架構(gòu)件具有比所述內(nèi)壁金屬板高的剛性，并且沿著多個所述內(nèi)壁金屬板中的每一個的與內(nèi)側(cè)壁相反的表面的各邊緣區(qū)域配置，并且通過緊固或焊接手段被固定到所述邊緣區(qū)域，其中，所述內(nèi)壁金屬板的所述內(nèi)側(cè)壁面向所述反應(yīng)容器的內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，多個所述框架構(gòu)件中的沿著所述相鄰內(nèi)壁金屬板的焊縫配置的至少一個框架構(gòu)件被固定于所述焊縫兩側(cè)的內(nèi)壁金屬板的邊緣區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)容器的壁還包括多個外壁金屬板，所述外壁金屬板限定所述反應(yīng)容器的外側(cè)壁的至少一部分并且具有與對應(yīng)的多個所述內(nèi)壁金屬板的形狀對應(yīng)的形狀，并且所述框架構(gòu)件被固定于多個所述外壁金屬板中的每一個的與對應(yīng)的內(nèi)壁金屬板相對的表面的各邊緣區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括多個絕熱構(gòu)件，所述絕熱構(gòu)件被所述框架構(gòu)件包圍并且被布置在所述內(nèi)壁金屬板和所述外壁金屬板之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述絕熱構(gòu)件主要由Al2O3和S^2制成并且密度在80kg/m3至150kg/m3的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括熱屏蔽構(gòu)件，所述熱屏蔽構(gòu)件被布置在所述內(nèi)壁金屬板的內(nèi)壁側(cè)以覆蓋所述焊縫。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述熱屏蔽構(gòu)件形成為使得所述熱屏蔽構(gòu)件和所述焊縫之間形成空間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述熱屏蔽構(gòu)件的厚度小于0.5mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，多個所述框架構(gòu)件中的每一個均具有彼此間隔地面對的內(nèi)凸緣和外凸緣；以及在所述內(nèi)凸緣和所述外凸緣之間延伸并且將所述內(nèi)凸緣和所述外凸緣連接在一起的連接部，所述內(nèi)壁金屬板的邊緣區(qū)域被固定于所述內(nèi)凸緣，所述外壁金屬板的邊緣區(qū)域被固定于所述外凸緣，并且所述絕熱構(gòu)件具有接合在由所述內(nèi)凸緣、所述外凸緣和所述連接部限定的凹部中的接合部ο
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述框架構(gòu)件具有H形橫截面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于制造多孔玻璃預(yù)制體的設(shè)備，其中能夠控制反應(yīng)容器的由于反應(yīng)容器的熱負(fù)荷的增大引起的任何損壞而不增大反應(yīng)容器。反應(yīng)容器的壁包括多個矩形內(nèi)壁金屬板和多個金屬框架構(gòu)件，內(nèi)壁金屬板限定反應(yīng)容器的內(nèi)側(cè)壁的至少一部分，容器的多個內(nèi)壁金屬板中的相鄰的內(nèi)壁金屬板在邊緣處被焊接結(jié)合，金屬框架構(gòu)件具有比內(nèi)壁金屬板高的剛性并且沿著多個內(nèi)壁金屬板中的每一個的內(nèi)側(cè)壁的相反表面的各邊緣區(qū)域配置，并且框架構(gòu)件通過緊固或焊接手段被固定到邊緣區(qū)域。
文檔編號C03B37/018GK102557427SQ20111028830
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月24日
發(fā)明者吉田真 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會社