[发明专利]用于将芯杆插入到具有间隔件的外包覆管中的方法

说明书

本发明公开了用于生产玻璃部件的方法和所得玻璃部件，例如光纤预制件。一种方法包括：提供具有纵向轴线的包覆管（110），所述包覆管包括由倒角区域（114）分隔的第一膛孔和第二膛孔；将间隔件（120）插入到所述第一膛孔中；将杆（130）插入到所述第一膛孔（116）中；将所述间隔件（120）移动至所述倒角部分（114）中，使所述间隔件（120）在所述倒角区域（114）内旋转；和将所述包覆管（110）旋转至垂直取向，从而防止所述间隔件（120）进入所述第二膛孔（118），并且所述间隔件支撑所述杆（130）。所述倒角区域的每个部分都具有垂直于所述纵向轴线的高度，所述高度大于所述第二膛孔的高度。所述间隔件具有平行于所述纵向轴线的长度，所述长度大于所述第二膛孔的高度，但是小于所述倒角区域的底部的最深点和所述倒角区域的顶部与所述第一膛孔的交点之间的距离。

技术领域

本发明一般涉及生产细长玻璃部件，并且特定来说，涉及一种用于以包括由一个或多个石英玻璃包覆管环绕的芯杆或管的布置生产由石英玻璃制成的玻璃部件的方法。

发明背景

光纤是可在两个位置之间以最小散射和衰减来透射光的波导。光纤，有时也称为光学纤维,是众所周知的，例如用于照明、通信、信息传输和传感器。光纤通常是柔性的且非常细，并且具有环绕一个或多个透明包覆层的透明芯。芯层和包覆层由诸如高质量玻璃（由例如二氧化硅、氟化物、磷酸盐等构成）等玻璃质材料制成。通常，芯材料的折射率大于一个或多个环绕包覆层中的材料的折射率。这些条件实现了穿过光纤的光信号的全内反射，从而产生有效波导。

光纤通常通过使用纤维拉丝塔从加热的预制件拉制纤维来制造。这种塔通常垂直地取向，并且具有：引导件，用于保持并引导预制件、首先使所述预制件终止于塔的顶部；以及高温炉，用于以受控方式加热预制件；和将受控张力施加至预制件的前端的装置，从而形成熔融材料的纤维。纤维通常在从预制件中拉出时被冷却并固化以提供精细连续光纤。

光学部件，以光纤的中间产品（预制件或简单实心圆柱体）形式或者还可直接以光纤形式的最终产品本身形式，通过坍缩和拉伸包括芯杆和环绕芯杆的包覆管的布置而生产。在一些情况下，可使用多个包覆管。这种工艺通常被称为管中杆（RIT）或柱中杆（RIC）。

在该方法中，芯杆以垂直布置定位于包覆管内。在一些情况下，芯杆可由插入到包覆管的底部中的支撑杆在其底部支撑。在其它情况下，芯杆可由定位于包覆管的收缩底部分中的保持环或盘支撑。保持环或盘的外径小于包覆管的内径，但大于收缩部分的内径，使得保持环在收缩部分的区域上方静置。芯杆的外径和包覆管的内径之间的间隙在芯杆的一端密封，并且从芯杆的另一端向间隙施加真空。然后在保持真空的同时加热包覆管和芯杆，从而导致包覆管坍缩在芯杆周围。在其它工艺中，可在将真空施加至芯杆和包覆管之间的间隙之前加热包覆管和芯杆。

上述方法的一个缺点是，在加热外包覆管的同时，芯杆通过其自重被拉下，从而导致变形，这导致芯杆的外径不一致，芯杆从其在包覆管内的预期位置滑出，或两种情况都发生。芯杆的外径不一致或芯杆不在正确位置可导致玻璃部件的“b/a比”（即，对于玻璃部件的给定截面，包覆管直径与芯杆直径的比）的变化。在诸如光纤的一些应用中，甚至与期望b/a比的小偏差也是不可接受的。在极端情况下，芯杆的重量相关变形甚至可导致芯杆断裂。随着芯杆长度的增加，芯杆变形越来越成问题。虽然对芯杆的外径和包覆管的内径之间的间隙施加负压可抵消作用在芯杆上的重力，但是在间隙和包覆管的外部之间产生了最大压差（特别是当在外部施加大气压时）。

防止重量相关变形的典型解决方案包括使用两个芯杆段，其中底部段由如上所述的支撑杆或保持环支撑，并且顶部段被支撑在底部段上方的点处。例如，在美国专利8,161,772中，包覆管包括内径减小的颈部分。顶部芯杆段然后由颈部分支撑，直接由颈部分或由颈部分支撑的间隔盘支撑。然而，这种方法通常是不期望的，因为它们需要不同直径的芯杆；芯杆或包覆管的热加工、焊接或机械加工；或这两者。要求特定直径的芯杆可减少方法可产生的可能构造，而热加工、焊接或机械加工可增加成本并在部件上引起应力，这可降低质量或可靠性。

发明概要