[发明专利]光纤拉制炉的声波清洁

说明书

提供了光纤拉制炉的声波清洁。用于从光纤拉制炉的套筒内部清洁微粒物的方法包括：使声波以约75Hz至约5000Hz的频率和约110dB至约160dB的强度传播通过套筒内部。

技术领域

公开了对用于光纤生产的拉制炉的内表面进行清洁的方法和布置，更具体地，公开了从拉制炉的内表面移除微米颗粒和/或纳米颗粒的方法和布置，以防止生产期间玻璃光纤受到污染。最具体地，本公开涉及在光纤生产期间去除拉制炉的石墨表面上积聚的碳化硅颗粒。颗粒的去除使得在拉制期间从拉制炉的壁释放的颗粒数减少，并且最大程度地减少了玻璃光纤的微粒污染。避免污染减少了玻璃光纤中缺陷的发生，并最大程度地减少了因拉制过程中玻璃光纤断裂而导致的漫长及昂贵的生产中断。

背景技术

用于光学信号传输的玻璃光纤通常以两步法制造。首先，制备玻璃预制件。这通常涉及利用外汽相沉积(OVD)过程将二氧化硅和掺杂剂(例如锗和氟)沉积到旋转棒上来产生多孔玻璃主体，该多孔玻璃主体随后烧结及固结成固体预制件，或者使用改进的化学气相沉积(MCVD)过程将二氧化硅和掺杂剂沉积在旋转的中空二氧化硅管的内表面上，以在管内产生玻璃烟炱层，该玻璃烟炱层经加热、软化和坍缩成为固体预制件。另一种常规技术被称为轴向气相沉积(VAD)，其类似于OVD过程，不同之处在于可在轴向方向上连续制造预制件，并且在轴向方向上按顺序布置沉积和固结步骤。

无论预制件是如何制备的，在制造玻璃光纤中，第二步基本步骤是在拉制炉中加热预制件并从经过加热的预制件连续拉制出玻璃光纤。随着玻璃光纤被拉制出，其冷却并且其直径的尺寸被调整(减小)以符合产品规格(通常是125微米)。经过冷却和尺寸调整的玻璃光纤连续涂覆有一种或多种聚合材料，这些聚合材料经固化形成护套，以保护膜不受外部损坏并保持玻璃光纤的强度。将经过涂覆的光纤收集在卷轴上。

拉制炉是管状包壳的加热部分，所述管状包壳限定了包围至少一部分预制件的拉制室，包括对纤维进行拉制的颈缩区域。该管状包壳一般被称为衬托器或套筒，其通常是圆柱形并且通常由石墨或氧化锆制成。在石墨套筒中拉制光纤期间，在拉制炉中，通过在高温下(通常约1900℃或更高)二氧化硅(SiO₂)与碳(来自套筒的石墨壁)反应产生碳化硅和二氧化碳(SiO₂+3C→SiC+2CO(g))而连续产生碳化硅(SiC)颗粒。在拉制炉中可产生的其他颗粒包括碳(C)、二氧化硅(SiO₂)、一氧化硅(SiO)和氮化硅(Si₃N₄)。拉制炉的加工环境中存在这些颗粒(尤其是SiC)可导致玻璃光纤在拉制过程期间断裂。这样的断裂是极其不期望的，其导致漫长的生产暂停期以及大量的产品被报废。套筒中的颗粒还可被包藏在玻璃光纤的表面处，从而形成缺陷(称为“点缺陷”)，其可导致不可接受的信号损失和产品报废。

已经确定的是，通过大约每个月清洁套筒的内表面可以使产品品质的玻璃光纤最大化，各次清洁之间的较长时间导致在拉制期间具有不可接受的高频率断裂和/或由微粒物造成的不可接受的高频率的点缺陷，而各次清洁之间的较短时间通常导致不可接受的长时间停产，因为常规的清洁过程需要约5小时。具体地，常规过程需要使拉制炉冷却到室温以利于手动清洁(约1.5小时)，需要约1小时来手动清洁拉制炉，约1小时来用惰性气体(通常是氩气)来吹扫拉制炉，以及另外约1.5小时来将拉制炉加热回操作温度。因此，每个拉制生产线的年度生产停工时间是约60小时，这表示大量的生产时间损失和人力资源的使用。

发明内容

本公开提供了一种通过使声波传播通过拉制炉而从光纤拉制炉的内表面清洁微粒物的改进方法。所述声波的频率可以是约75Hz至约5000Hz，并且强度可以是约110dB至约160dB。该声波清洁方法大大地缩短了清洁拉制炉所需的时间，显著地减少了拉制期间由颗粒污染引起的玻璃光纤断裂所造成的生产中断，以及提供了与劳动力减少和产量增加有关的实质性利益。