專利名稱：：用于外包覆光纖的等離子體炬的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于外包覆光纖預(yù)制件這種類型的等離子體炬。
背景技術(shù)：
：光纖通過在拉制塔上拉制預(yù)制件來制造。預(yù)制件通常包括由極高質(zhì)量的玻璃管形成的初級預(yù)制件，該初級預(yù)制件形成光纖的纖芯和包層。然后對該初級預(yù)制件進(jìn)行外包覆或者套上套管以增加它的直徑，形成在拉制塔上使用的最終預(yù)制件。對初級預(yù)制件的外包覆一般通過在初級預(yù)制件的外圍投射二氧化硅晶粒來進(jìn)行，這些二氧化硅晶粒用等離子體炬在2300。C的溫度級下熔化，從而在初級預(yù)制件的外圍玻璃化。由于成本的原因，優(yōu)選使用天然的二氧化硅晶粒，但也可以使用合成的和/或摻雜的二氧化硅晶粒。這種外包覆操作通常在具有可控環(huán)境的封閉室內(nèi)進(jìn)行，以提供保護(hù)來避免電磁干擾和等離子體炬發(fā)出的臭氧產(chǎn)生。圖1示意性示出依照現(xiàn)有技術(shù)、正在對光纖預(yù)制件100進(jìn)行外包覆操作的等離子體炬200(示出的是橫截面)。現(xiàn)有技術(shù)的這種等離子體炬200可以從例如文獻(xiàn)EP-A-1213950或文獻(xiàn)US-A-2003/0182971獲知。US4，833,294披露了一種等離子體炬，它包括等離子管，該等離子管將氣流封閉和引導(dǎo)在由線圈產(chǎn)生的電磁場內(nèi)。該等離子體炬包括一個容納等離子管的基體件和一個外部帶螺紋的插入件。等離子體炬200(圖1)包括一個用來封閉等離子體的封閉管201。封閉管201可以具有能夠容許冷卻液流動的多壁結(jié)構(gòu)。等離子體炬200的封閉管201應(yīng)當(dāng)在實際上能夠經(jīng)得住等離子體區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的極高溫度。因而，封閉管201通常為石英，但是它也可以為熱導(dǎo)陶瓷，如文獻(xiàn)US-A-5,200,595描述的。這種現(xiàn)有技術(shù)的等離子體炬200還包括附接在封閉管201—端的炬基體500,炬基體500包括支撐體和氣體擴(kuò)散體400。支撐體和氣體擴(kuò)散體400通常由不銹鋼制成。至少一個主進(jìn)氣口203設(shè)置用來注入加壓空氣到等離子體炬200的封閉管201內(nèi)，以供給等離子體。由于空氣很難引發(fā)離子化，因此引發(fā)氣體例如氬氣可以在等離子體炬200工作開始時進(jìn)行注入。感應(yīng)線圏202纏繞在封閉管201周圍。感應(yīng)線圈202由感應(yīng)發(fā)生器210供以交替電流，以產(chǎn)生使封閉管201內(nèi)的空氣發(fā)生離子化的電磁場，從而生成等離子體火焰600。圖1還示出光纖預(yù)制件100(橫截面)以及投射在預(yù)制件IOO與等離子體火焰600之間的二氧化硅晶粒1000。二氧化硅晶粒1000從投射管300投射，投射管300也可以選擇為集成到等離子體炬200。與等離子體炬200—起使用的感應(yīng)發(fā)生器210通常提供的最大功率在200kW量級，但是由于等離子體炬20的設(shè)計原因，施加在感應(yīng)線圏202上的功率經(jīng)常受限為約100kW。感應(yīng)發(fā)生器210的功率越大，等離子體的火焰600越大，而且因為每單位時間里二氧化硅晶粒1000玻璃化的數(shù)量較多，所以外包覆進(jìn)行得越快。因此，為了生產(chǎn)率和產(chǎn)量的原因，人們致力于將等離子體炬200內(nèi)感應(yīng)出的等離子體的功率提高到例如約130kW-150kW。然而目前來看，當(dāng)感應(yīng)發(fā)生器210的功率增加時，等離子體火焰600會擴(kuò)展。這種朝著等離子體炬200封閉管201外部的擴(kuò)展是有利的，因為等離子體火焰600隨后會包含預(yù)制件100前面更多數(shù)量的投射二氧化硅晶粒1000,從而外包覆的產(chǎn)量提高。然而，當(dāng)?shù)入x子體火焰600擴(kuò)展時，等離子體火焰600也會在封閉管201內(nèi)擴(kuò)展，接近炬基體500。從而，炬基體500經(jīng)歷很強(qiáng)的熱應(yīng)力，而這些熱應(yīng)力會損害炬基體500。例如，當(dāng)?shù)入x子體炬200的感應(yīng)發(fā)生器210的功率以這種方式增大時，本申請人能夠觀察到在鋼制炬基體500內(nèi)出現(xiàn)灼傷(變黑)和剝落。炬基體500這樣的惡化可能會導(dǎo)致在外包覆預(yù)制件100時雜質(zhì)投射進(jìn)來，從而導(dǎo)致只能廢棄掉這樣的炬基體，損失生產(chǎn)率。
發(fā)明內(nèi)容因此，需用一種能夠經(jīng)受較強(qiáng)工作功率同時不會產(chǎn)生惡化的等離子體炬基體。相應(yīng)地，本發(fā)明提出用陶瓷材料覆蓋炬基體500。該炬基體可以是鋼制的，具有朝著封閉管201內(nèi)部的表面501，該表面覆蓋陶瓷材料層700。具體地，本發(fā)明提出一種等離子體炬，包括用于封閉感應(yīng)出的等離子體的封閉管201;具有朝著封閉管201內(nèi)部的一表面501的炬基體500,其中炬基體500包括支撐體和氣體擴(kuò)散體400,其特征在于朝著支撐體和/或氣體擴(kuò)散體400的封閉管201內(nèi)部的所述表面501涂覆有陶覺材料700。根據(jù)一個實施方案，至少支撐體或氣體擴(kuò)散體400是由陶瓷材料700制成的。陶瓷材料700可以選自氮化鋁、氮化硅、氮化硼、氧化鋁(A1203)或它們的混合物。依照一個實施方案，朝著支撐體和/或氣體擴(kuò)散體400的封閉管201的內(nèi)部的所述表面501涂覆有氧化鋁(A1203)。根據(jù)一個實施方案，陶瓷材料700具有低于或等于10.10—，C的熱膨脹系數(shù)。根據(jù)一個實施方案，封閉管201是由石英制成的。本發(fā)明還涉及一種用于外包覆光纖預(yù)制件的裝置，該裝置包括用于容納初級預(yù)制件100的支撐體；馬區(qū)使二氧化硅晶粒1000朝向初級預(yù)制件100的投射設(shè)備300;根據(jù)本發(fā)明的至少一個等離子體炬200;向等離子體炬200的感應(yīng)線圖202供給電流的電流發(fā)生器210。本發(fā)明還提供一種用本發(fā)明的裝置外包覆光纖預(yù)制件的方法，所述向等離子體炬200供給電流的電流發(fā)生器210提供功率高于13OkW的交流電。只要閱讀了本發(fā)明下面對各個實施方式的描述，并參看附圖，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征將變得明顯，這些實施方案僅以實例的形式給出。在附圖中圖1示出依照現(xiàn)有技術(shù)的等離子體炬200的視圖，如所述的那樣；圖2示出依照本發(fā)明一個實施方案的等離子體炬200的視圖。具體實施例方式本發(fā)明提出一種用于外包覆光纖預(yù)制件100的等離子體炬200。該等離子體炬200包括用于封閉感應(yīng)出的等離子體的封閉管201和炬基體500,因為成本和耐環(huán)境的原因，封閉管201優(yōu)選為石英。炬基體500具有一個朝著封閉管201內(nèi)部的表面501,這個表面501覆蓋著陶瓷材料700。圖2也示出了等離子體火焰600。為了提高外包覆的產(chǎn)量，人們致力于擴(kuò)展等離子體火焰600,如前面所說明的。從而，等離子體火焰600會接近炬基體50的表面501。而為了避免炬基體500發(fā)生惡化，必須將表面501保護(hù)起來。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，用陶瓷材料700涂覆朝向炬基體500其封閉管201的表面501。例如，Cornin^^在市場上銷售的名為MACOR⑧的陶資材料或者日本公司TokuyamaSoda在市場上銷售的名為SHAPAL的陶瓷材料特別適合于用來制造本發(fā)明的等離子體炬200的炬基體500。支撐體和氣體擴(kuò)散體400由不銹鋼制成，例如氧化鋁(A1203)陶資材料層固定在炬基體500的表面501上。例如，陶瓷片可以膠粘在擴(kuò)散體400的表面上，和/或陶瓷環(huán)可以膠粘在炬基體500其支撐體的表面上。陶瓷涂層700可以具有介于lmm2.5mm的厚度，而且可以在膠粘之前進(jìn)行機(jī)械加工，以更好地膠粘到炬基體500的表面上。當(dāng)然，其他的實施方案也是可以的。例如，氣體擴(kuò)散體400可以由陶瓷制成，陶瓷環(huán)在氣體擴(kuò)散體400周圍覆蓋著炬基體500的支撐體。選擇用來覆蓋炬基體500其表面的陶瓷應(yīng)當(dāng)具有高的使用溫度，高于800°C;并應(yīng)當(dāng)具有低的熱膨脹系數(shù)，例如低于或等于IO.IO力。C的熱膨脹系數(shù)，以限制炬基體的變形。MACOR#SHAPAI/m還具有量級為40kV/mm的高介電電阻，這就限制了電弧的出現(xiàn)。而且，被用來覆蓋炬基體500其表面501的陶瓷材料，像MACOI^和SHAPAl7M可以具有相互不同的熱導(dǎo)率值。例如，MACOR⑧和氧化鋁(A1203)具有低的熱導(dǎo)率，其限制了等離子體炬200通過炬基體500的能量損失；而SHAPALTM具有高的熱導(dǎo)率，借此等離子體火焰600產(chǎn)生的熱可以有效地移除，從而能夠限制炬基體500的表面溫度并提高其壽命。對于覆蓋炬基體500的三種不同陶瓷材料，下表給出它們的最高使用溫度值(單位為。C),介電電阻值，熱導(dǎo)率值，以及熱膨脹系數(shù)值。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>因此，本發(fā)明提出一種用來外包覆光纖初級預(yù)制件IOO的裝置，該裝置包括至少一個如上所述的等離子體炬200。當(dāng)與高功率(例如,功率高于130kW)的電流發(fā)生器210—起使用時，這種等離子體炬200具有提高的壽命。權(quán)利要求1.一種等離子體炬(200)，包括用于封閉感應(yīng)出的等離子體的封閉管(201)；具有朝著封閉管(201)內(nèi)部的一表面(501)的炬基體(500)，其中炬基體(500)包括支撐體和氣體擴(kuò)散體(400)，其特征在于朝著支撐體和/或氣體擴(kuò)散體(400)的封閉管(201)的所述表面(501)涂覆有陶瓷材料(700)。全文摘要本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供一種用于外包覆光纖初級預(yù)制件的等離子體炬，該等離子體炬包括用于封閉感應(yīng)出的等離子體的封閉管和炬基體，因為成本和耐環(huán)境的原因，該封閉管優(yōu)選為石英。炬基體具有一個朝著封閉管內(nèi)部的表面，該表面涂覆有陶瓷材料。本發(fā)明的等離子體炬在與高功率的電流發(fā)生器一起使用時，具有提高的壽命。文檔編號G02B6/00GK101098582SQ200710112639公開日2008年1月2日申請日期2007年6月26日優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日發(fā)明者C·戈內(nèi),E·珀蒂弗雷爾,L·卡爾沃申請人:德雷卡通信技術(shù)公司