[发明专利]由预成型坯拉制光纤的炉子的顶部的密封方法和装置

说明书

                  发明背景

1.发明领域

本发明总的涉及一种用于密封拉制炉的方法和组件，更具体地说是涉及一种用于密封光波导拉制炉的顶部的密封组件和方法。

2.技术背景

从高氧化硅含量的光波导纤维预成型坯或毛坯来拉制高强度、低损耗光波导纤维，需要温度相对较高的热源。用于拉制这种光纤的两种主要的热源是氧化锆炉和石墨炉。光纤拉制炉通常在高于1900℃的温度下工作，一般可高达2050℃。

氧化锆感应炉的一个缺点在于，长期使用和因较差的抗热冲击能力造成的热机械应力会导致炉膛和基座破裂。这种破裂会造成氧化锆颗粒从炉子的内表面转移到预成型坯和/或由预成型坯拉制的光纤上，从而导致光纤强度显著减弱，并导致不可接受的产品损耗。此外，氧化锆感应炉对温度的快速变化很敏感。因此，需要大量的时间来升高和降低炉内的温度。使炉子快速加热和冷却会导致氧化锆炉膛破裂，从而需要更换炉膛，并造成相当长的炉子停机时间。

这种弊病导致了石墨感应炉的开发。石墨感应炉通常具有一石墨炉膛，它对温度的快速变化不敏感，因而不易破裂。然而，人们发现，石墨炉在接近约450℃的温度下容易氧化，并且在石墨暴露于用来拉制光波导纤维的高温时氧化问题尤为显著。因此，重要的是，最好在拉制炉内维持惰性环境。当来自外界环境的气体与固态碳炉膛在高温下反应时，按以下反应发生氧化：

(1)；以及

(2)。

对于拉制炉所使用的石墨级，反应(1)的通常开始温度约为700℃。反应(2)则更高，在900℃以上。马弗炉膛与氧和二氧化碳的这些反应会造成马弗炉膛的耗损，尤其是在升高的光纤拉制温度下，它们通称为CO现象。

石墨炉膛材料是由碳粘合填充料结合于一起的石墨颗粒的复合物。人们认为，粘合材料比石墨颗粒更容易氧化。因此，当两种材料的复合物暴露于空气并因而暴露于温度在氧化开始温度以上的氧气时，填充粘合材料会先氧化。没有了将其保持在适当位置的粘合材料，石墨颗粒便会自由地从复合结构上掉落下来。人们认为，正是这种机理使石墨颗粒从炉膛壁转移到光纤预成型坯和/或拉制过程中的光纤上。

在拉制过程中结合入光纤的石墨颗粒因点缺陷而造成不可接受的产品损耗。点缺陷表现为，通过光纤传递的信号的锐衰减增加。由拉制炉的石墨颗粒引起的点缺陷产品损耗可大于约5％，这是一个过高的损耗。在拉制过程中粘附于光纤的石墨颗粒还会导致光纤破裂。

为了减少由石墨炉膛材料氧化产生的石墨颗粒，并因而减少所造成的点缺陷，通常对炉子的内部提供惰性气体，以防止外界空气和其它气体进入炉子。然而，在光波导纤维拉制操作过程中有许多操作使得外界空气和其它气体有机会进入炉子，即使对炉子送入高流量的惰性气体也无济于事。当在这些拉制操作过程中因人为失误、机械故障或其它因素而产生过失时，往往使外界空气和/或其它气体进入炉子，从而产生CO现象。

许多CO现象是在装卸毛坯和停机期间、在目前用来关闭拉制炉顶部开口的顶盖组件的移动或操作过程中造成的。通常的顶盖组件包括一维通(氟橡胶，viton)/洛伦(rulon)密封件，它在顶盖组件设置于向下进给钳上并降低到拉制炉上时相邻于光波导拉制炉的顶部而设置。另外，这些顶盖组件具有许多用来手动降低和提升顶盖组件的钩子。这些钩子专门用来在将向下进给钳从拉制炉上取出的同时提升顶盖组件。目前，操作者必须在将向下进给钳从拉制炉中取出之前使这些钩子接合，以在将向下进给钳和波导毛坯的剩余部分从拉制炉的热区域取出时确保顶盖组件从拉制炉顶部缩回。否则，向下进给钳的退出拉制炉热区域的那一部分会接近顶盖组件，向下进给钳的炽热会熔化维通/洛伦或顶盖组件的其它密封件。然而，操作者时常会没有使钩子接合，最终导致顶盖密封件熔化，从而需要过早地更换。