Способ и устройство для регенерации газа в печи для вытяжки волокна
Изобретение относится к вариантам печи для вытяжки волокна, а также к способу получения оптического волокна. Печь включает в себя нагревательную секцию, выполненную с возможностью удерживать и нагревать источник стекла, из которого вытягивается оптическое волокно. Нижний удлиненный муфель имеет первый конец и второй конец. Газовый экран соединяется со вторым концом нижнего удлиненного муфеля, выполненным с возможностью позволять газу течь в нижний удлиненный муфель. Цилиндр регенерации соединяется с нижним удлиненным муфелем, включающим в себя наружный корпус, определяющий камеру регенерации, и внутренний корпус, расположенный внутри наружного корпуса, в котором цилиндр регенерации располагается между первым концом нижнего удлиненного муфеля и нагревательной секцией. Множество портов регенерации тангенциально соединяются с наружным корпусом, и внутренний корпус располагается внутри наружного корпуса. Согласно второму варианту печи наружный корпус, определяет камеру регенерации, содержащую множество связанных с ней портов регенерации, при этом множество портов регенерации расположены под углом 45° или менее к внутренней и/или наружной поверхности корпуса цилиндра регенерации. Внутренний корпус расположен внутри наружного корпуса, причем внутренний корпус определяет вход с бородкой. Достигаемый технический результат – снижение дефектов оптического волокна. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 13 ил.
[0001] По этой заявке испрашивается приоритет согласно китайской патентной заявке №201810205268.7, поданной 13 марта 2018 г., содержание которой основано на ней и включено в настоящий документ посредством ссылки в ее полном объеме.
ОБЛАСТЬ РАСКРЫТИЯ
[0002] Настоящее раскрытие в целом относится к печи для вытяжки волокна, и, более конкретно, к способу и системе для регенерации газа в печи для вытяжки волокна.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Газообразный гелий используется на различных этапах обычных процессов производства волокна. Для некоторых процессов производства большая доля потребления гелия приходится на печь для вытяжки волокон, где требуется активная продувка печи инертным газом для предотвращения вовлечения воздуха и окисления горячих компонентов печи. Гелий является невозобновляемым ресурсом, извлекаемым в качестве побочного продукта из скважин природного газа. Поскольку в будущем прогнозируется рост цен на гелий, а нехватка поставок нарушает производство волокна, удаление и/или повторное использование гелия из печи для вытяжки волокна может оказаться выгодным. Рециклинг гелия из печи для вытяжки волокна увеличивает эксплуатационную сложность для сбора, очистки и повторного использования гелия печи для вытяжки волокна. Использование других инертных газов в печи для вытяжки волокна, подобных азоту и аргону, может быть дешевле гелия, но часто приводит к неприемлемому колебанию диаметра волокна. Следовательно, существует необходимость в разработке методов и устройств, которые позволят вытягивать волокно в пределах технических условий без использования гелия в печи для вытяжки волокна.
[0004] Графит широко используется в муфелях печей для вытяжки волокна благодаря его высокой эксплуатационной температуре. Окисление графита может происходить при повышенных температурах. Окисление графита может привести к тому, что зерна и/или частицы графита или углеродсодержащих соединений высвобождаются из муфеля и вступают в контакт с вытягиваемым волокном. В дополнение к зернам и частицам, проходящим через муфель, может образовываться один или более газов, которые являются разрушающими для муфеля. Если позволить частицам достичь нижнего удлиненного муфеля, они могут агломерироваться в более крупные частицы, которые в конечном итоге могут вырваться из нижнего удлиненного муфеля, снова попасть в газовый поток и контактировать с волокном. Соответственно, могут быть выгодными новые конструкции печей для вытяжки волокна, которые регенерируют гелий и удаляют частицы.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Согласно, по меньшей мере, одному аспекту настоящего раскрытия, печь для вытяжки волокна включает в себя нагревательную секцию, выполненную с возможностью удерживать и нагревать источник стекла, из которого вытягивается оптическое волокно. Нижний удлиненный муфель имеет первый конец и второй конец. Газовый экран соединяется со вторым концом нижнего удлиненного муфеля и выполнен с возможностью позволять газу течь внутрь нижнего удлиненного муфеля. Цилиндр регенерации соединяется с нижним удлиненным муфелем и включает в себя наружный корпус, определяющий камеру регенерации. Множество портов регенерации тангенциально соединяются с наружным корпусом. Внутренний корпус располагается внутри наружного корпуса.
[0006] Согласно другому аспекту настоящего раскрытия, печь для вытяжки волокна включает в себя нагревательную секцию, выполненную с возможностью удерживать и нагревать источник стекла, из которого вытягивается оптическое волокно. Верхний газовый экран соединяется с первым концом нагревательной секции и выполнен с возможностью пропускать первый газ в нагревательную секцию. Цилиндр регенерации соединяется со вторым концом нагревательной секции и включает в себя наружный корпус, определяющий камеру регенерации, включающую в себя множество соединенных с ней портов регенерации. Множество портов регенерации по существу тангенциально ориентированы к внешней поверхности наружного корпуса. Внутренний корпус располагается внутри наружного корпуса. Внутренний корпус определяет вход с бородкой. Нижний удлиненный муфель имеет первый конец, соединенный с цилиндром регенерации. Нижний газовый экран соединяется со вторым концом нижнего удлиненного муфеля и выполнен с возможностью пропускать второй газ в нижний удлиненный муфель.
[0007] Согласно другому аспекту настоящего раскрытия, предложен способ получения оптического волокна, который включает этапы: протекания первого газа внутрь печи для вытяжки оптического волокна; пропускания первого газа через нагревательную секцию, выполненную с возможностью удерживать и нагревать источник стекла, из которого вытягивается оптическое волокно; пропускания первого газа в цилиндр регенерации; удаления части первого газа через, по меньшей мере, один порт регенерации, соединенный с цилиндром регенерации таким образом, что генерируется вихрь первого газа в цилиндре регенерации; и течения второго газа от газового экрана со скоростью, обеспечивающей по существу возмещение падения давления, связанного с удалением части первого газа.
[0008] Эти и другие признаки, преимущества и объекты настоящего раскрытия будут дополнительно поняты и оценены специалистами в данной области техники с помощью ссылки на последующие описание, формулу изобретения и прилагающиеся чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[009] Ниже приводится описание фигур на прилагающихся чертежах. Фигуры необязательно должны быть в масштабе, при этом определенные признаки и определенные изображения из чертежей могут быть показаны увеличенными по масштабу или схематично в интересах ясности и краткости.
[0010] На чертежах:
[0011] Фиг.1 представляет собой схематический вид печи для вытяжки волокна;
[0012] Фиг.2A представляет собой вид в перспективе цилиндра регенерации в соответствии с, по меньшей мере, одним примером;
[0013] Фиг.2B представляет собой вид в поперечном сечении по линии IIB из фиг.2A в соответствии с, по меньшей мере, одним примером;
[0014] Фиг.3 представляет собой увеличенный вид, полученный из секции III из фиг.1 в соответствии с, по меньшей мере, одним примером;
[0015] Фиг.4A представляет собой увеличенный вид, полученный из секции IVA из фиг.3;
[0016] Фиг.4B представляет собой увеличенный вид, полученный из секции IVB из фиг.3;
[0017] Фиг.4С представляет собой увеличенный вид, полученный из секции IVC из фиг.3;
[0018] Фиг.5 представляет собой блок схему примерного способа в соответствии с, по меньшей мере, одним примером;
[0019] Фиг.6A представляет собой схему газового тракта в соответствии с, по меньшей мере, первым сравнительным примером;
[0020] Фиг.6B представляет собой увеличенный вид секции VIB из фиг.6A;
[0021] Фиг.7 представляет собой модель потока частиц из первого сравнительного примера;
[0022] Фиг.8A представляет собой модель потока частиц из первого примера настоящего раскрытия; и
[0023] Фиг.8B представляет собой модель потока частиц из второго примера настоящего раскрытия.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0024] Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут изложены в подробном описании, которое следует ниже, и будут очевидны специалистам в данной области техники из описания или признаны с помощью осуществления изобретения на практике, как описано в последующем описании, вместе с формулой изобретения и прилагающимися чертежами.
[0025] Используемый в настоящем документе термин "и/или", когда он используется в списке из двух или более элементов, означает, что любой из перечисленных элементов может быть использован сам по себе или может быть использована любая комбинация из двух или более перечисленных элементов. Например, если состав описывается как содержащий компоненты А, В и/или С, то состав может содержать только А; только В; только С; А и В в комбинации; А и С в комбинации; В и С в комбинации; или А, В и С в комбинации.
[0026] В настоящем документе реляционные термины, такие как первый и второй, верхний и нижний и т.п., используются исключительно для того, чтобы отличить одну сущность или действие от другой сущности или действия, без обязательного требования или допущения какого-либо фактического такого отношения или порядка между такими сущностями или действиями.
[0027] Модификации раскрытия будут встречаться специалистам в данной области техники, и тем, кто осуществляет или использует раскрытие. Поэтому, понятно, что варианты воплощения, показанные на чертежах и описанные выше, даются исключительно с иллюстративными целями и не предназначены ограничивать объем раскрытия, который определяется последующей формулой изобретения, интерпретируемой в соответствии с принципами патентного права, включая доктрину эквивалентов.
[0028] Специалистам в этой области техники будет понятно, что толкование описанного раскрытия, а также других компонентов, не ограничивается каким-либо конкретным материалом. Другие примеры вариантов воплощения раскрытия, раскрытые в настоящем документе, могут быть сформированы из широкого спектра материалов, если в настоящем документе не описано иное.
[0029] Для целей настоящего раскрытия термин "соединенный" (во всех его формах: соединять, соединение, соединенный и т.д.), в общем, означает присоединение двух компонентов (электрических или механических) прямо или косвенно друг к другу. Такое присоединение может быть неподвижным по своей природе или подвижным по своей природе. Такое присоединение может быть достигнуто при наличии двух компонентов (электрических или механических) и любых дополнительных промежуточных элементов, образующих единое целое в виде единого монолитного тела друг с другом или с двумя компонентами. Такое присоединение может быть неразъемным по своей природе или может быть съемным или разъемным по своей природе, если не указано иное.
[0030] Использованный в настоящем документе термин "примерно" означает, что величины, размеры, составы, параметры и другие количества и характеристики не являются и не должны быть точными, но могут быть по желанию приблизительными и/или большими или меньшими, отражающими допуски, коэффициенты пересчета, округление, погрешность измерения и тому подобное, а также другие факторы, известные специалистам в данной области техники. Когда термин "примерно" используется при описании значения или конечной точки диапазона, раскрытие должно пониматься как включающее конкретное значение или конечную точку, о которой идет речь. Независимо от того, указано ли в описании числовое значение или начальная и конечная точка диапазона "примерно", числовое значение или начальная и конечная точка диапазона предназначены включать в себя два варианта воплощения: один модифицированный с помощью "примерно" и один не модифицированный с помощью "примерно". Будет понятно дополнительно, что начальные и конечные точки каждого из диапазонов являются значимыми как по отношению к другой начальной и конечной точке, так и независимо от другой начальной и конечной точки.
[0031] Термины "существенная", "по существу" и их вариации, использованные в настоящем документе, предназначены для того, чтобы отметить, что описываемый признак равен или приближенно равен значению или описанию. Например, "по существу плоская" поверхность предназначена для обозначения поверхности, которая является плоской или приближенно плоской. Кроме того, "по существу" предназначено обозначать то, что две величины равны или приближенно равны. В некоторых вариантах воплощения "по существу" может обозначать значения в пределах примерно 10% друг от друга.
[0032] Также важно отметить, что конструкция и расположение элементов из раскрытия, как показано в примерах вариантов воплощения, являются только иллюстративными. Хотя в настоящем описании подробно описано лишь несколько вариантов воплощения настоящих новшеств, специалисты в данной области техники, которые рассматривают и изучают это раскрытие, легко поймут, что возможны многие модификации (например, изменения по размерам, линейных размеров, структуры, форм и пропорций различных элементов, значений параметров, схем расположения, использования материалов, окрасок, ориентаций и т.д.) без значительного отступления от новых идей и преимуществ описанного объекта изобретения. Например, элементы, показанные сформированными как единое целое, могут быть сконструированы из многих частей или элементов, показанных как многие части, могут быть сформированы как единое целое, работа интерфейсов может быть обращена вспять или изменена иным образом, длина или ширина структур и/или элементов, или соединителей, или других элементов системы могут быть изменены, а также могут быть изменены характер или количество положений регулировки, предусмотренных между элементами. Следует отметить, что элементы и/или узлы системы могут быть изготовлены из любого из широкого спектра материалов, которые обеспечивают достаточную прочность или долговечность, в любом из широкого спектра цветов, текстур и комбинаций. Соответственно, все такие изменения предназначены для включения в рамки объема настоящих новшеств. Другие замены, модификации, изменения и пропуски могут быть внесены в конструкцию, условия эксплуатации и компоновку желательных и других примеров вариантов воплощения без отступления от сущности настоящих новшеств.
[0033] Обращаясь к фиг. 1, в общем и целом показана печь 10 для вытяжки волокна. Печь 10 для вытяжки волокна включает в себя верхний газовый экран 14, нагревательную секцию 22, цилиндр 26 регенерации, нижний удлиненный муфель 30 и нижний газовый экран 34. Нагревательная секция 22 может иметь первый конец 22А и второй конец 22B. Первый конец 22А нагревательной секции 22 может, как правило, быть верхним, а второй конец 22B может, как правило, быть низом нагревательной секции 22. Нижний удлиненный муфель 30 может иметь первый конец 30А и второй конец 30В. Первый конец 30А нижнего удлиненного муфеля 30, как правило, может быть верхом нижнего удлиненного муфеля 30 и второй конец 30B, как правило, может быть низом нижнего удлиненного муфеля 30. Внутри нагревательной секции 22 располагаются заготовка 38 для вытягивания оптического волокна и муфель 42. Заготовка 38 для вытягивания оптического волокна может быть изготовлена из любого стекла или материала и может быть легированной, подходящей для изготовления оптического волокна 46. Согласно различным примерам, заготовка 38 для вытягивания оптического волокна может включать в себя сердцевину и оболочку. Согласно различным примерам, заготовка 38 для вытягивания оптического волокна может быть нагрета таким образом, чтобы вязкость заготовки 38 для вытяжки оптического волокна снижалась, и из нее вытягивали оптическое волокно 46. Оптическое волокно 46 вытягивается из заготовки 38 для вытягивания оптического волокна через цилиндр 26 регенерации, через нижний удлиненный муфель 30 и из нижней части печи 10 для вытяжки волокна и может быть намотано на катушку.
[0034] Верхний газовый экран 14 располагается внутри верхней части нагревательной секции 22 или соединяется с ней. Верхний газовый экран 14 выполнен с возможностью инжектировать, выпускать или иным образом пропускать первый газ в нагревательную секцию 22. Верхний газовый экран 14 может быть единственным впускным портом, множеством впускных портов и/или непрерывным или полунепрерывным отверстием, выполненным с возможностью инжектировать первый газ в нагревательную секцию 22. Будет понятно, что верхний газовый экран 14 может включать в себя одну или несколько решеток или экранов, выполненных с возможностью изменять характеристики потока первого газа. Первый газ может перемещаться в нагревательную секцию 22, вокруг заготовки 38 для вытяжки оптического волокна и внутрь цилиндра 26 регенерации.
[0035] Первый газ может заключать в себе один или более газов, которые являются инертными к нагревательной секции 22, заготовке 38 для вытяжки оптического волокна и/или другим компонентам печи 10 для вытяжки оптического волокна. Например, первый газ может заключать в себе гелий, аргон, азот и/или другие инертные газы. Согласно различным примерам, первый газ заключает в себе гелий. Инертные примеры первого газа могут быть полезны, чтобы предотвратить возникновение окисления и/или повреждения компонентов печи 10 для вытяжки волокна. Верхний газовый экран 14 может инжектировать первый газ со скоростью от примерно 5 стандартных литров в минуту (SLPM, standard liters per minute) до примерно 100 SLPM. В конкретных примерах верхний газовый экран 14 может инжектировать первый газ с расходом примерно 15 SLPM, 16 SLPM, 17 SLPM, 18 SLPM, 19 SLPM, 20 SLPM, 21 SLPM, 22 SLPM, 23 SLPM, 24 SLPM, 30 SLPM, 40 SLPM, 50 SLPM, 60 SLPM, 70 SLPM, 80 SLPM, 90 SLPM или с любым значением или диапазоном между этими значениями.
[0036] Нагреватель 50 термически соединен с муфелем 42 нагревательной секции 22 и выполнен с возможностью создавать горячую зону внутри нагревательной секции 22 печи 10 для вытяжки волокна. В частности, горячая зона может иметь температуру от примерно 1800°C до примерно 2000°C. Например, горячая зона может иметь температуру примерно 1700°C, 1800°C, 1900°C или примерно 2000°C, или любое значение или диапазон между этими значениями. Тепло горячей зоны в нагревательной секции 22 выполнено с возможностью снижать вязкость заготовки 38 для вытяжки оптического волокна, чтобы таким образом оптическое волокно 46 вытягивалось из нее. Оптическое волокно 46 может вытягиваться из заготовки 38 для вытяжки оптического волокна со скоростью от примерно 30 м/с до примерно 60 м/с или от примерно 40 м/с и примерно 50 м/с. В конкретном примере оптическое волокно 46 может вытягиваться из заготовки 38 для вытяжки волокна со скоростью примерно 50 м/с.
[0037] Муфель 42 располагается внутри нагревательной секции 22 вокруг заготовки 38 для вытяжки оптического волокна. Муфель 42 и/или нижний удлиненный муфель 30 могут быть изготовлены из тугоплавкого материала, такого как графит, диоксид циркония, связующие вещества и/или комбинации из них. Муфель 42 и нижний удлиненный муфель 30 могут быть выполнены с возможностью удерживать тепло внутри печи 10 для вытяжки волокна, а также защищать другие компоненты от избыточных температур. Хотя материалы муфеля 42 и/или нижнего удлиненного муфеля 30 обычно могут быть хорошими изоляторами, окисление может происходить при повышенных температурах. Таким образом, первый газ может быть введен или инжектирован внутрь печи 10 для вытяжки волокна с целью предотвращения окисления муфеля 42 и/или нижнего удлиненного муфеля 30. Муфель 42 и/или нижний удлиненный муфель 30 могут иметь по существу равный внутренний диаметр или внутренний диаметр может варьироваться на всем протяжении.
[0038] Как было объяснено выше, в то время как графит обладает превосходными свойствами термостойкости, окисление графитовых образцов муфеля 42 может также увеличивать вероятность образования точечных дефектов DIPD (draw induced point defects) при вытяжке, полученных на оптическом волокне 46. Окисление происходит, когда газы из окружающей атмосферы (например, кислородсодержащие соединения) и/или примеси внутри первого газа вступают в реакцию с графитом муфеля 42 при высокой температуре в соответствии с уравнениями (1) и (2):
C+O2 → CO2 (1)
C+CO2 → 2CO (2)
Дополнительно или альтернативно частицы кварца (например, из заготовки 38 для вытяжки оптического волокна) могут окислять углеродные материалы на основе реакции (3):
C+SiO2 → SiC+2CO (3)
Эти реакции в муфеле 42 с кислородом, диоксидом кремния и кислородсодержащими газами могут вынудить сгореть муфель 42, особенно при повышенных температурах вытяжки для оптического волокна 46.
[0039] В примерах c использованием графита в муфеле 42 графитовый материал муфеля 42 представляет собой композит из графитовых зерен, связанных вместе углеродной связующей матрицей. Связующий материал более подвержен окислению, чем графитовые зерна. Поэтому, когда композит из двух материалов подвергается воздействию кислородсодержащих соединений при высоких температурах, преимущественно окисляется связующий материал матрицы. Графитовые зерна, не имеющие связующего вещества, которое удерживало бы их на месте, тогда могут высвобождаться из муфеля 42. Не ограничиваясь теорией, считают, что этот механизм заставляет графитовые частицы мигрировать из муфеля 42 в оптическое волокно 46 во время вытяжки, тем самым вызывая точечные дефекты, вызванные вытяжкой, (DIPDs, draw induced point defects). DIPDs сами по себе проявляются в виде резкого увеличения затухания сигнала, передаваемого по оптическому волокну 46. Чем крупнее графит в виде частицы, тем больше вероятность образования DIPD на оптическом волокне 46.
[0040] Не ограничиваясь теорией, считают, что обычные конструкции печей приводят к сбору частиц на нижнем удлиненном муфеле 30. Частицы со временем агломерируются и увеличиваются в размерах. Восходящие потоки газа, движущиеся вдоль нижнего удлиненного муфеля 30 (например, обычно движущиеся от второго конца 30B к первому концу 30A), могут вызвать то, что эти агломерированные частицы высвобождаются и уносятся вверх. Восходящее движение агломерированных частиц может дать возможность частицам контактировать с оптическим волокном 46, когда оптическое волокно 46 все еще находится при повышенной температуре, и образовывать DIPDs. В дополнение к сбору и агломерации частиц обычные системы могут способствовать рециркуляции или обратному потоку газов, таких как CO, а не перемещению из печи 10 для вытяжки волокон. Такая рециркуляция может привести к уменьшению срока службы муфеля 42, исходя из уравнений (1), (2) и (3), перечисленных выше. Другими словами, газы, которые имеют тенденцию разрушать муфель 42, могут иметь увеличенное время пребывания внутри муфеля 42 из-за рециркуляции, что приводит к снижению срока службы муфеля 42.
[0041] Нижний газовый экран 34 может способствовать предотвращению потери первого газа наружу печи 10 для вытяжки волокна, а также вовлечению воздуха внутрь печи 10. Нижний газовый экран 34 располагается на втором конце 30B, или дне нижнего удлиненного муфеля 30. Нижний газовый экран 34 сообщается по текучей среде с нижним удлиненным муфелем 30 таким образом, что нижний газовый экран 34 может вливать второй газ в нижний удлиненный муфель 30. Согласно различным примерам, нижний газовый экран 34 выполнен с возможностью пропускать второй газ со скоростью, обеспечивающей существенное возмещение по существу падения давления, связанного с удалением части первого газа, по меньшей мере, одним портом 68 регенерации. Как будет объяснено более подробно ниже, порты регенерации 68 могут создавать падение давления внутри волоконной вытяжной печи 10, когда газы внутри цилиндра 26 регенерации втягиваются внутрь. Развитие падения давления в печи 10 для вытяжки волокна может отрицательно сказаться на регенерации газов, а также на производстве оптического волокна 46. Поскольку давление падает внутри печи 10 для вытяжки волокна из-за удаления газов из цилиндра 26 регенерации, воздух в атмосфере (например, азот, кислород, углекислый газ и т.д.) вблизи выпуска 30С нижнего удлиненного муфеля 30 может иметь тенденцию втягиваться в печь 10 для вытяжки волокна и загрязнять атмосферу внутри печи 10 для вытяжки волокна (т.е. разбавлять первый газ и/или вводить газы, которые могут способствовать образованию частиц). Соответственно, нижний газовый экран 34 выполнен с возможностью вводить, инжектировать или иным способом впускать поток второго газа в нижний удлиненный муфель 30 печи 10 для вытяжки волокна с расходом или количеством, обеспечивающим возмещение падения давления в печи 10, связанного с удалением первого газа. Нижний газовый экран 34 может вводить второй газ с расходом от примерно 1 slpm (ст. л/мин-стандартных литров в минуту) до примерно 40 slpm, или от примерно 5 slpm до примерно 35 slpm, или до примерно 10 slpm до примерно 30 slpm, или от примерно 25 slpm до примерно 35 slpm, или от примерно 28 slpm до примерно 33 slpm. В некоторых примерах нижний газовый экран 34 может вводить второй газ с расходом примерно 8 slpm, примерно 9 slpm, примерно 10 slpm, примерно 11 slpm, примерно 12 slpm, примерно 29 slpm, примерно 30 slpm, примерно 31 slpm или примерно 32 slpm. В других примерах нижний газовый экран 34 может вводить второй газ с расходом примерно 0,5 slpm, примерно 1 slpm, примерно 2 slpm, примерно 3 slpm, примерно 4 slpm, примерно 5 slpm, примерно 6 slpm или примерно 7 slpm. Второй газ может быть инертным или в значительной степени инертным, газом, таким как гелий, неон, аргон, азот и/или другие инертные газы. Кроме того, второй газ может отличаться от первого газа или иметь отличающийся от него состав, чем первый газ. Например, второй газ может включать в себя гелий, азот, аргон, другие газы, инертные внутри печи 10 для вытяжки волокна, и/или комбинации из них.
[0042] Обращаясь теперь к фиг.1, 2А и 2В, цилиндр 26 регенерации изображен расположенным между нагревательной секцией 22 и нижним удлиненным муфелем 30, но будет понятно, что рассматриваются и другие положения внутри печи 10 для вытяжки волокна. Другими словами, цилиндр 26 регенерации располагается между вторым концом 22B нагревательной секции 22 и первым концом 30A нижнего удлиненного муфеля 30. Таким образом, цилиндр 26 регенерации может быть соединен с нижним удлиненным муфелем 30 и нагревательной секцией 22. Цилиндр 26 регенерации включает в себя наружный корпус 60, определяющий камеру 64 регенерации, по меньшей мере, один порт 68 регенерации, внутренний корпус 72, верхний фланец 76 и нижний фланец 80. Будет понятно, что цилиндр 26 регенерации может дополнительно включать в себя множество шлангов и труб, сообщающихся по текучей среде с портом (портами) 68 регенерации, и одно или более механическое крепление, которое удерживает цилиндр 26 вместе с ними.
[0043] Верхний фланец 76 располагается вблизи первого конца 60А наружного корпуса 60 и нижний фланец 80 располагается вблизи второго конца 60B наружного корпуса 60. Будет понятно, что первый конец 60А может быть, как правило, верхней частью цилиндра 26 регенерации, а второй конец 60B может, как правило, быть нижней частью цилиндра 26 регенерации. Таким образом, верхний фланец 76 соединяет первый конец 60А наружного корпуса 60 со вторым концом 22B нагревательной секции 22, а нижний фланец 80 соединяет второй конец 60B наружного корпуса 60 с первым концом 30А нижнего удлиненного муфеля 30. Согласно различным примерам, верхний и нижний фланцы 76, 80, каждый, определяют канал 88 текучей среды. Каналы 88 текучей среды выполнены с такой возможностью, чтобы через них протекала охлаждающая жидкость. Охлаждающей жидкостью в каналах 88 текучей среды может быть вода, масло и/или другие жидкости, обеспечивающие отвод тепла от верхнего и нижнего фланцев 76, 80. Использование каналов 88 текучей среды внутри верхнего и нижнего фланцев 76, 80 может быть выгодно в охлаждении уплотнительных колец, которые соединяют верхний фланец 76 с нагревательной секцией 22 и/или нижний фланец 80 с нижним удлиненным муфелем 30. В таких примерах уплотнительные кольца могут обеспечивать уплотнение между нагревательной секцией 22 и камерой 26 регенерации и нижним удлиненным муфелем 30 в камере 26 регенерации. Верхний фланец 76 определяет верхнюю апертуру 76А, а нижний фланец 80 определяет нижнюю апертуру 80А. Будет понятно, что газы (например, первый и/или второй газы), а также оптическое волокно 46 могут перемещаться или проходить через верхнюю и нижнюю апертуры 76А, 80А.
[0044] Как было объяснено выше, наружный корпус 60 включает в себя первый конец 60А и второй конец 60B. Наружный корпус 60 также включает в себя внешнюю поверхность 60С и внутреннюю поверхность 60D. Другой корпус 60 может иметь высоту или общую длину (например, измеренную от краев первого и второго концов 60А, 60B) от примерно 7 см до примерно 18 см. В конкретных примерах наружный корпус 60 может иметь длину примерно 12 см или примерно 12,5 см, или примерно 13 см, или примерно 13,5 см, или примерно 14 см, или примерно 14,5 см, или примерно 15 см, или примерно 15,5 см, или примерно 16 см, или примерно 16,5 см, или примерно 17 см. Внешняя поверхность 60С наружного корпуса 60 может иметь наружный диаметр от примерно 10 см до примерно 25 см. В конкретных примерах внешняя поверхность 60С может иметь наружный диаметр примерно 17 см или примерно 17,5 см, или примерно 18 см, или примерно 18,5 см, или примерно 19 см, или примерно 19,5 см, или примерно 20 см, или примерно 20,5 см, или примерно 21 см, или примерно 21,5 см, или примерно 22 см. Согласно различным примерам, внутренняя поверхность 60D наружного корпуса 60 может иметь внутренний диаметр от примерно 9,5 см до примерно 24,5 см. Таким образом, камера 64 регенерации может иметь диаметр от примерно 9,5 см до примерно 24,5 см. Согласно различным примерам, диаметр камеры 64 регенерации больше чем внутренний диаметр муфеля 42 (т.е. нагревательной секции 22) и/или нижнего удлиненного муфеля 30. Например, площадь поперечного сечения камеры 64 регенерации, измеренная в плоскости, перпендикулярной линии оси симметрии муфеля 42 и/или нижнего удлиненного муфеля 30, может составлять примерно 10% или больше, примерно 20% или больше, примерно 30% или больше, примерно 40% или больше, примерно 50% или больше, примерно 60% или больше, примерно 70% или больше, примерно 80% или больше, примерно 85% или больше, примерно 90% или больше, или примерно 95% или больше, чем площадь поперечного сечения муфеля 42 и/или нижнего удлиненного муфеля 30. Будет понятно, что диаметр камеры 64 регенерации может изменяться по длине камеры 64 регенерации. Кроме того, в некоторых примерах только входная область камеры 64 регенерации, где входная область представляет собой пространство, простирающееся между внутренним корпусом 72 и верхним фланцем 76, может иметь различающуюся площадь поперечного сечения от муфеля 42. Как будет более подробно объяснено ниже, большая площадь поперечного сечения камеры 64 регенерации относительно муфеля 42 и/или нижнего удлиненного муфеля 30 может быть выгодна в замедлении скорости первого газа при его прохождении из нагревательной секции 22 в цилиндр 26 регенерации. Будет понятно, что в примерах, когда второй газ поступает в цилиндр 26 регенерации, скорость второго газа также может замедляться.
[0045] Согласно различным примерам, порт(порты) 68 регенерации соединен(соединены) с наружным корпусом 60 цилиндра 26 регенерации. Цилиндр 26 регенерации может включать в себя один порт 68 регенерации или может включать в себя множество портов 68 регенерации. Например, если цилиндр 26 регенерации включает в себя множество портов 68 регенерации, то цилиндр 26 регенерации может включать в себя два, три, четыре, пять, шесть, семь или больше семи портов 68 регенерации. Во время работы порты 68 регенерации функционируют как соединения для вакуума, чтобы втягивать, регенерировать, всасывать или иным образом удалять газы (например, первый и/или второй газы), присутствующие внутри камеры 64 регенерации. Такое удаление газов можно в общем случае назвать улавливающим потоком.
[0046] Порты 68 регенерации могут быть соединены и/или образованы как одно целое с наружным корпусом 60. Например, части портов 68 регенерации могут определяться наружным корпусом 60 и другие компоненты могут соединяться с ним (например, механически). Согласно различным примерам, множество портов 68 регенерации тангенциально соединены или ориентированы на внешнюю поверхность 60С наружного корпуса 60. Для целей настоящего раскрытия термин "тангенциально соединенный" означает, что осевая линия портов 68 регенерации пересекает внешнюю поверхность 60С и/или внутреннюю поверхность 60D наружного корпуса 60 под углом примерно 45° или менее. Например, осевые линии множества портов 68 регенерации могут образовывать угол с внешней поверхностью 60С наружного корпуса примерно в 45° или менее, или примерно 40° или менее, или примерно 35° или менее, или примерно 30° или менее, или примерно 25° или менее, или примерно 20° или менее, или примерно 15° или менее, или примерно 10° или менее, или примерно 5° или менее, или примерно 4° или менее, или примерно 3° или менее, или примерно 2° или менее или примерно 1° или менее, или примерно 0°. Таким образом, множество портов 68 регенерации обычно всасывают или втягивают газы в камеру 64 регенерации в радиальном направлении. Будет понятно, что различные порты 68 регенерации могут образовывать различные углы с наружным корпусом 60, по сравнению с другими портами 68 регенерации. Например, один или более портов 68 регенерации могут образовывать первый угол (например, 20°) с наружным корпусом 60, а один или более портов 68 регенерации могут образовывать второй угол (например, 0°) с наружным корпусом 60. В примерах цилиндра 26 регенерации, где используется множество портов 68 регенерации, порты 68 регенерации могут быть распределены по окружности или периметру наружного корпуса 60 и/или могут быть сгруппированы. Например, цилиндр 26 регенерации может иметь группы портов 68 регенерации, располагающихся по окружности или периметру наружного корпуса 60.
[0047] Порты 68 регенерации могут располагаться в разнообразных положениях по длине наружного корпуса 60. Например, один или более портов 68 регенерации могут быть располагаться в нижней, средней или верхней части цилиндра 26 регенерации. Согласно различным примерам, порты 68 регенерации располагаются вблизи второго конца 60B камеры 26 регенерации. Другими словами, порты 68 регенерации находятся ближе ко второму концу 60B наружного корпуса 60, чем к первому концу 60A наружного корпуса 60. В примерах, где порты 68 регенерации располагаются вблизи нижнего фланца 80, порты 68 регенерации могут находиться ниже впуска 72А внутреннего корпуса 72.
[0048] Улавливающий поток, втягиваемый портами 68 регенерации, может иметь расход от примерно 10 SLPM до примерно 40 SLPM, или от примерно 15 SLPM и примерно 35 SLPM, или от примерно 20 SLPM и примерно 30 SLPM. В некоторых примерах порты 68 регенерации могут вытягивать улавливающий поток, имеющий расход примерно 29 SLPM или примерно 30 SLPM, или примерно 31 SLPM, или примерно 32 SLPM. Согласно различным примерам, один или более портов 68 регенерации могут быть оснащены устройством продувки газом. Такое устройство продувки газом может быть выполнено с возможностью пропускать инертный газ обратным образом (например, по направлению к цилиндру 26 регенерации) через порты 68 регенерации для удаления любых частиц, которые могут застрять внутри и/или частично заблокировать порты 68 регенерации.
[0049] Поскольку множество портов 68 обычно соединены тангенциально или ориентированы относительно наружного корпуса 60, поскольку первый газ втягивается в порты 68 регенерации, в камере 64 регенерации генерируется вихрь первого газа. Для целей настоящего раскрытия термин "вихрь" обычно означает, что газ внутри камеры 64 регенерации имеет в целом круговое движение и что газ имеет угловую скорость. Согласно различным примерам, ось вращения вихря может быть по существу параллельной оси цилиндра 26 регенерации. Другими словами, газы вихря могут, как правило, двигаться по круговой траектории вокруг камеры 64 регенерации с центром круговой траектории, находящимся, как правило, по оси цилиндра 26 регенерации. Как будет понятно, направление и/или скорость вихря первого и второго газа внутри камеры 64 регенерации могут регулироваться путем ориентации портов 68, а также скоростью, с которой газы вытягиваются из печи 10 для вытяжки волокна. Как будет более подробно объяснено ниже, образование вихря газов внутри камеры 64 регенерации может способствовать сбору и удалению твердых частиц, которые в противном случае могут агломерироваться и образовывать более крупные частицы в нижнем удлиненном муфеле 30 и способствовать образованию DIPDs. Кроме того, улавливающий поток газов может быть регенерирован, охлажден и/или очищен для последующего повторного использования внутри печи 10 для вытяжки волокон.
[0050] Внутренний корпус 72 располагается внутри камеры 64 регенерации наружного корпуса 60. Внутренний корпус 72 может соединяться с нижним фланцем 80 или может быть определен как единое целое с нижним фланцем 80. Согласно различным примерам, внутренний корпус 72 является по существу коаксиальным с внешним корпусом 60. Таким образом, ось вращения вихря может быть в целом параллельной оси внутреннего корпуса. Кроме того, внутренний корпус 72 может быть по существу коаксиальным с нижним удлиненным муфелем 30. Внутренний корпус 72 проходит, в общем, от нижнего фланца 80 вверх по направлению к верхнему фланцу 76. Внутренний корпус 72 может иметь по существу круглое поперечное сечение, но будет понятно, что внутренний корпус 72 может иметь квадратное, прямоугольное или многоугольное поперечное сечение более высокого порядка. Внутренний корпус 72 может иметь внутренний диаметр от примерно 4 см до примерно 8 см. Например, внутренний диаметр внутреннего корпуса 72 может составлять примерно 4,5 см или примерно 5,0 см, или примерно 5,5 см, или примерно 6,0 см, или примерно 6,3 см, или примерно 6,5 см, или примерно 7,0 см, или примерно 7,5 см. Внутренний диаметр внутреннего корпуса 72 может быть по существу таким же, как и внутренний диаметр нижнего удлиненного муфеля 30. Согласно различным примерам, внутренний корпус 72 может определять вход с бородкой 72B. Например, вход с бородкой 72B может быть сужен в направлении вверх или по направлению к впуску 72A внутреннего корпуса 72. Вход с бородкой 72B может быть сужен под углом α от примерно 1° до примерно 60°. Например, α может составлять примерно 5°, или примерно 10°, или примерно 15°, или примерно 20°, или примерно 25°, или примерно 30°, или примерно 35°, или примерно 40°, или примерно 45°, или примерно 50°, или примерно 55°, или примерно 60°. Вход с бородкой 72B обеспечивает край 72C, который простирается по направлению к внешнему корпусу 60. Будет понятно, что вход с бородкой 72B может также называться фланцем или суживающимся фланцем. Использование входа с бородкой 72B может быть выгодно в управлении направлением потока первого газа, когда он поступает в камеру 64 регенерации. Например, форма или угол α входа с бородкой 72B направляет первый газ к множеству портов 68 регенерации. Использование входа c бородкой 72B в сочетании с множеством портов 68 регенерации обеспечивает относительно низкую область давления, которая должна быть сформирована в нижней части камеры 64 регенерации вблизи нижнего фланца 80 таким образом, что первый газ течет по направлению к множеству портов 68 регенерации.
[0051] В процессе работы печь 10 для вытяжки волокна может обеспечивать как регенерирование первого газа, так и удаление твердых частиц, образующихся в нагревательной секции 22. Кроме того, поскольку второй газ может течь из нижнего удлиненного муфеля 30 в цилиндр 26 регенерации, часть второго газа может быть удалена и/или регенерирована. И кроме того, не весь первый газ может удаляться через один или более портов 68 регенерации таким образом, чтобы часть первого газа могла пройти из цилиндра 26 регенерации в нижний удлиненный муфель 30. Например, поскольку первый и второй газы проходят из соответствующей нагревательной секции 22 и нижнего удлиненного муфеля 30 в цилиндр 26 регенерации, больший объем камеры 64 регенерации относительно размера нагревательной секции 22 и нижнего удлиненного муфеля 30 вызывает замедление скорости первого и второго газов. Например, скорость первого и/или второго газов может уменьшаться на примерно 5% или больше, на примерно 10% или больше, примерно на 15% или больше, примерно 20% или больше, примерно 25% или больше, примерно 30% или больше, примерно 35% или больше, примерно 40% или больше, примерно 44% или больше, примерно 45% или больше, или примерно 50% или больше, или примерно 55% или больше, или примерно 60% или больше.
[0052] Как было объяснено выше, из-за инерции частиц большего размера более крупные частицы, образовавшиеся внутри нагревательной секции 22, могут проходить через внутренний корпус 72 и в нижний удлиненный муфель 30. Другими словами, более крупные частицы могут следовать по пути оптического волокна 46 через цилиндр 26 регенерации и через нижний удлиненный муфель 30. И наоборот, более мелкие частицы, имеющие меньшую инерцию, более подвержены воздействию потока первого и/или второго газов. Таким образом, более мелкие частицы могут быть вовлечены внутрь вихря газов, создающимся тангенциальным соединением множества портов 68 регенерации с наружным корпусом 60. С более мелкими частицами, вовлеченными внутрь вихря, порты 68 регенерации могут затем удалить частицы из печи 10 для вытяжки волокна вместе с первым и/или вторым газами.
[0053] Поскольку цилиндр 26 регенерации располагается ближе к верхнему газовому экрану 14, концентрация или объемная доля первого газа может быть больше, чем концентрация второго газа в улавливающем потоке, отводимом портами 68 регенерации. Например, объемная доля (т.е. представленная в процентах) первого газа внутри улавливающего потока может быть больше чем примерно 70%, или больше чем примерно 75%, или больше чем примерно 80%, или больше чем примерно 85%, или больше чем примерно 90%, или больше чем примерно 95%, или больше чем примерно 99%. Порты 68 регенерации могут втягивать улавливающий поток с такой скоростью, что смешанные газы улавливаются со скоростью, превышающей примерно 50% от расходов объединенных первого и второго газов. Например, расход улавливающего потока из портов 68 регенерации может составлять примерно 50% или больше, или примерно 55% или больше, или примерно 60% или больше, или примерно 65% или больше, или примерно 70% или больше, или примерно 75% или больше, или примерно 80% или больше, или примерно 85% или больше, или примерно 90% или больше, или примерно 95% или больше, или примерно 99% или больше от расходов объединенных первого газа и второго газа.
[0054] Обращаясь теперь к фиг.3-4С, нижний удлиненный муфель 30 показан включающим в себя адаптерную трубку 84. Будет понятно, что использование адаптерной трубки 84 может быть необязательным и что не все примеры, представленные здесь, могут включать в себя адаптерную трубку 84. Адаптерная трубка 84 может соединяться с выпуском 30С нижнего удлиненного муфеля 30 и/или может соединяться с нижним газовым экраном 34. В процессе работы оптическое волокно 46 вытягивается через цилиндр 26 регенерации в нижний удлиненный муфель 30, через адаптерную трубку 84 и из печи 10 для вытяжки волокна через нижний газовый экран 34. Адаптерная трубка 84 проходит в направлении вверх от второго конца 30B по направлению к первому концу 30A нижнего удлиненного муфеля 30. Адаптерная трубка 84 включает в себя тело 86 и вход 88. Тело 86 может быть по существу коаксиальным с нижним удлиненным муфелем 30 и/или цилиндром 26 регенерации. Тело 86 адаптерной трубки 84 может иметь внутренний диаметр от примерно 0,25 дюйма (0,635 см) до примерно 2,0 дюймов (5,08 см) или от примерно 0,5 дюйма (1,27 см) до примерно 1,0 дюйма (2,54 см). В конкретных примерах внутренний диаметр адаптерной трубки 84 может составлять примерно 0,5 дюйма (1,27 см), примерно 0,75 дюйма (1,905 см), примерно 1,0 дюйма (2,54 см) или примерно 1,25 дюйма (3,175 см). Адаптерная трубка 84 может иметь длину от примерно 1 дюйма (2,54 см) до примерно 10 дюймов (25,4 см) или от примерно 2 дюймов (5,08 см) до примерно 7 дюймов (17,78 см). В конкретных примерах адаптерная трубка 84 может иметь длину примерно 3 дюйма (7,62 см), примерно 4 дюйма (10,16 см), примерно 5 дюймов (12,7 см) или примерно 6 дюймов (15,24 см).
[0055] Изменение входа 88 адаптерной трубки 84 может уменьшить или сократить количество и/или частоту DIPDSs. Фиг.4А-С представляют различные примеры входа 88 адаптерной трубки 84. Вход 88 адаптерной трубки 84 может принимать различные конфигурации. В различных примерах вход 88 может включать в себя коническую часть 90. Коническая часть 90 может быть перевернута таким образом, что вход 88 адаптерной трубки 84 сужается по мере приближения ее к телу 86. Использование конической части 90 может быть выгодно в уменьшении DIPDs путем уменьшения величины радиальной составляющей вектора скорости первого и/или второго газа и, следовательно, уменьшает поток первого или второго газов по направлению к муфелю 42 (фиг.1) нагревательной секции 22, тем самым уменьшая количество частиц, поступающих в нижний расширенный муфель 30, и рециркулируемых. В первом примере (фиг.4А), вход 88 может просто включать в себя коническую часть 90, сужающуюся по направлению к телу 86 адаптерной трубки 84. Во втором примере (фиг.4B) вход 88 может включать в себя первый фланец 92, который по существу является коаксиальным с адаптерной трубкой 84. Первый фланец 92 может располагаться поверх конической части 90 таким образом, что вход 88 сужается от первого фланца 92 к телу 86. В третьем примере (фиг.4С) второй фланец 94 может располагаться поверх первого фланца 92, причем второй фланец 94 является перпендикулярным телу 86 адаптерной трубки 84 и первому фланцу 92. Второй фланец 96 может проходить внутрь адаптерной трубки 84 и/или наружу от нее. Использование примеров, изображенных на фиг.4А-С может уменьшить DIPDs на километр произведенного оптического волокна 46 от примерно на 5% в примерах без входа 88 (например, только тело 86 адаптерной трубки 84) до менее чем примерно 1,5% в примерах, использующих, по меньшей мере, коническую часть 90.
[0056] Обращаясь теперь к фиг.5, на которой изображен пример способа 100 изготовления оптического волокна 46. Способ 100 может начинаться с этапа 104 течения первого газа внутрь печи 10 для вытяжки оптического волокна. Как было объяснено выше, первый газ может быть подан в печь 10 для вытяжки волокна через верхний газовый экран 14. Поскольку первый газ может быть газом, который является инертным к муфелю 42, заготовке 38 оптического волокна и/или другим компонентам печи 10 для вытяжки волокна, этап 104 может дополнительно включать течение гелия внутрь печи 10 для вытяжки волокна. Будет понятно, что любой из указанных выше первых газов может дополнительно или альтернативно поступать в печь 10 для вытяжки волокна.
[0057] Далее, осуществляется этап 108 пропускания первого газа через нагревательную секцию 22, выполненную с возможностью удерживать и нагревать источник стекла, из которого вытягивается оптическое волокно 46. Источником стекла может быть заготовка 38 для оптического волокна или другие источники стекла, которые могут быть использованы в печи 10 для вытяжки волокна. Как было объяснено выше, высокие температуры нагревательной секции 22 могут привести к образованию частиц, которые вовлекаются в первый газ, когда он проходит через нагревательную секцию 22 и/или вблизи муфеля 42.
[0058] Далее, осуществляется этап 112 прохождения первого газа в цилиндр 26 регенерации. Как было объяснено выше, цилиндр 26 регенерации может соединяться с нагревательной секцией 22 через верхний фланец 76. Будет понятно, что одна или более секций трубы или трубопровода могут располагаться между цилиндром 26 регенерации и нагревательной секцией 22 без отступления от идей, приведенных в настоящем документе. Первый газ пропускается в камеру 64 регенерации, определенную наружным корпусом 60 цилиндра 26 регенерации. Как было объяснено выше, поскольку камера 64 регенерации имеет больший диаметр, чем нагревательная секция 22, скорость первого газа может замедляться относительно газовой скорости первого газа в нагревательной секции 22.
[0059] Далее, осуществляется этап 116 удаления части первого газа через, по меньшей мере, один порт 68 регенерации, соединенный с цилиндром 26 регенерации таким образом, что генерируется вихрь первого газа в цилиндре 26 регенерации. Один или более портов 68 регенерации тангенциально ориентированы или соединены с наружным корпусом 60 цилиндра 26 регенерации таким образом, что газы внутри камеры 64 регенерации получают угловой момент. Другими словами, вихрь генерируется внутри камеры 64 регенерации. Как было объяснено выше, при удалении части первого газа через тангенциально ориентированный, по меньшей мере, один порт 68 регенерации ось вращения вихря является параллельной оси цилиндра 26 регенерации. Поскольку цилиндр 26 регенерации, нижний удлиненный муфель 30 и нагревательная секция 22 расположены по одной линии, ось вращения вихря может быть параллельной оси нижнего удлиненного муфеля 30 и/или нагревательной секции 22. Согласно различным примерам, часть второго газа может течь вверх через нижний удлиненный муфель 30 и в камеру 64 регенерации цилиндра 26 регенерации таким образом, что как первый, так и второй газы образуют вихрь. Таким образом, один или более портов 68 регенерации могут регенерировать или удалять смесь первого газа и второго газа. Первый и второй газы могут регенерироваться со скоростью от примерно 80% до примерно 95% от скорости объединенных первого и второго газов, а объемная доля первого газа в смешанных газах составляет около 80% или больше. Будет понятно, что часть первого газа может не вовлекаться портами 68 регенерации таким образом, что цилиндр 26 регенерации может пропускать часть первого газа из цилиндра 26 регенерации в нижний удлиненный муфель 30.
[0060] Далее, может осуществляться этап 120 течения второго газа из газового экрана (например, нижнего газового экрана 34) со скоростью, обеспечивающей по существу возмещение падения давления, связанного с удалением части первого газа. Как было объяснено выше, удаление первого и/или второго газов с помощью портов 68 регенерации может привести к падению давления, возникающему внутри печи 10 для вытяжки волокон, что может привести к вовлечению окружающего воздуха внутрь печи 10 для вытяжки волокон. Этап 120 может включать в себя протекание газа, который является инертным к оптическому волокну, из нижнего газового экрана 34.
[0061] Будет понятно, что хотя этапы способа 100 описаны в последовательном порядке, один или более этапов могут осуществляться в одно и то же время. Например, все этапы могут выполняться одновременно. Кроме того, будет понятно, что порядок этапов способа 100 может быть изменен без отступления от идей, представленных в настоящем документе.
[0062] Использование настоящего раскрытия может предложить целый ряд преимуществ. Во-первых, путем размещения цилиндра 26 регенерации между нагревательной секцией 22 и нижним удлиненным муфелем 30 можно регенерировать более высокий уровень чистоты первого газа через порты 68 регенерации. Другими словами, улавливающий поток, вытягиваемый через порты 68 регенерации, может иметь большую объемную долю первого газа, чем второго газа. Такой признак может быть выгоден в снижении затрат, связанных с использованием гелия, поскольку цилиндр 26 регенерации из настоящего раскрытия может обеспечить большую эффективность улавливания по сравнению с обычными печами для вытяжки волокна. Во-вторых, при тангенциальном соединении или ориентации портов 68 регенерации относительно наружного корпуса 60 цилиндра 26 регенерации газы, присутствующие внутри камеры 64 регенерации, могут получать угловой момент, приводящий к образованию вихря внутри цилиндра 26 регенерации. Как было объяснено выше, образование вихря выгодно в улавливании относительно мелких частиц, которые в противном случае могут агломерироваться на стенках нижнего удлиненного муфеля 30 и образовывать DIPDS на оптическом волокне 46. Таким образом, может получаться большая полезная длина оптического волокна 46 из предлагаемой в настоящее время печи 10 для вытяжки волокна, что приводит к снижению затрат, связанных с производством непригодных для использования длин оптического волокна 46.
[0063] ПРИМЕРЫ
[0064] Обращаясь теперь к фиг.6А и 6B, где изображено моделирование газового потока нижнего муфеля (например, нижнего удлиненного муфеля 30), иллюстрирующее обратный поток газа, который имеется внутри нижнего муфеля. Как было объяснено выше, обратный поток газа через нижние муфели стремится заставить агломерированные частицы высвободиться и вступить в контакт с горячими участками оптического волокна (например, оптического волокна 46), что может привести к точечному дефекту при вытягивании.
[0065] Обращаясь теперь к фиг. 7, где изображена модель графика следов частиц, показывающая время пребывания частиц в системе вытяжки оптического волокна (например, печи 10 вытяжки волокна). Как можно видеть, с притягиванием частиц к нижней части системы, время пребывания частиц внутри системы растет. При удалении частиц в основании системы, вдали от места их образования, время пребывания частиц увеличивается. Как было объяснено выше, увеличение времени пребывания частиц внутри системы может обеспечить возможность сбор и агломерирования частиц. С увеличением агломерации случаи с DIPD увеличиваются для оптических волокон, производимых из системы.
[0066] Обращаясь теперь к фиг. 8А и 8В, где изображена модель графика следов частиц, показывающая время пребывания частиц внутри системы вытяжки оптического волокна, когда частицы удаляются вблизи места их образования. В модели частицы представляют собой частицы SiC размером 0,1 µм, которые отслеживаются с помощью дискретно-фазовой модели (DPM, Discrete Phase Model). Как видно, сбор частиц вблизи точки образования может уменьшить число частиц, контактирующих с нижним муфелем. Уменьшение количества частиц, достигающих нижнего муфеля выгодно в предотвращении прилипания и агломерации частиц, которые могут отколоться и проявиться в виде точечных дефектов, введенных в оптическое волокно при вытяжке. В модели на фиг.8А 80% газа, подаваемого из верхнего газового экрана (например, верхнего газового экрана 14), улавливается в потоке регенерации через отводные порты (например, порты 68 регенерации). В модели на фиг.8В 89% газа, подаваемого из верхнего газового экрана, улавливается в потоке регенерации через отводные порты. Когда отводные порты располагаются в верхней части нижнего муфеля, частицы не задерживаются на стенке нижнего муфеля, потому что они захватываются еще до того, как они могут даже достичь нижнего муфеля.
[0067] Модификации раскрытия будут иметь место для специалистов в данной области техники, а также для тех, кто совершает или использует раскрытие. Поэтому, понятно, что варианты воплощения, показанные на чертежах и описанные выше, даны исключительно с иллюстративными целями, и не предназначены ограничивать объем раскрытия, который определяется последующей формулой изобретения, разъясненной в соответствии с принципами патентного права, включая доктрину эквивалентов.
[0068] Специалистам в этой области техники будет понятно, что структура описанного раскрытия, а также других компонентов, не ограничивается каким-либо конкретным материалом. Другие примеры вариантов воплощения, раскрытые в настоящем документе, могут быть сформированы из широкого спектра материалов, если в настоящем документе не описано иное.
[0069] Следует понимать, что любые описанные процессы или этапы в рамках описанных процессов могут быть объединены с другими раскрытыми процессами или этапами для формирования структур в рамках объема настоящего раскрытия. Примеры структур и процессов, раскрытых в настоящем документе, даны с иллюстративными целями и не должны толковаться как ограничивающие.
[0070] Следует также понимать, что изменения и модификации могут быть внесены в вышеупомянутые структуры и способы без отступления от концепций настоящего раскрытия, и, кроме того, будет понятно, что такие концепции предназначены для охвата нижеследующих пунктов формулы изобретения, если только эти пункты формулы изобретения своим языком прямо не заявляют об ином.
1. Печь для вытяжки волокна, содержащая:
нагревательную секцию, выполненную с возможностью вмещать и нагревать источник стекла, из которого вытягивается оптическое волокно;
нижний удлиненный муфель, имеющий первый конец и второй конец;
газовый экран, соединенный со вторым концом нижнего удлиненного муфеля, выполненного с возможностью позволять газу течь в нижний удлиненный муфель; и
цилиндр регенерации, соединенный с нижним удлиненным муфелем, содержащий:
наружный корпус, определяющий камеру регенерации, при этом множество портов регенерации тангенциально соединены с наружным корпусом; и
внутренний корпус, расположенный внутри наружного корпуса,
в которой цилиндр регенерации располагается между первым концом нижнего удлиненного муфеля и нагревательной секцией.
2. Печь для вытяжки волокна по п. 1, в которой наружный корпус цилиндра регенерации определяет первый конец, соединенный с нагревательной секцией, и второй конец, соединенный с первым концом нижнего удлиненного муфеля, дополнительно, при этом множество портов регенерации находятся ближе ко второму концу наружного корпуса, чем первый конец наружного корпуса.
3. Печь для вытяжки волокна по любому из пп. 1, 2, в которой внутренний корпус содержит вход с бородкой.
4. Печь для вытяжки волокна по любому из пп. 1, 2, в которой внутренний корпус является коаксиальным с нижним удлиненным муфелем.
5. Печь для вытяжки волокна по п. 4, в которой внутренний диаметр нижнего удлиненного муфеля является по существу одинаковым с внутренним диаметром внутреннего корпуса.
6. Печь для вытяжки волокна по п. 1, дополнительно содержащая:
адаптерную трубку, проходящую от второго конца нижнего удлиненного муфеля по направлению к первому концу, который по существу является коаксиальным с нижним удлиненным муфелем.
7. Печь для вытяжки волокна по п. 6, в которой адаптерная трубка проходит от выпуска нижнего удлиненного муфеля.
8. Печь для вытяжки волокна по любому из пп. 1-7, в которой множество портов регенерации выполнены с возможностью генерировать газовый вихрь внутри камеры регенерации.
9. Печь для вытяжки волокна, содержащая:
нагревательную секцию, выполненную с возможностью вмещать и нагревать источник стекла, из которого вытягивается оптическое волокно;
верхний газовый экран, соединенный с первым концом нагревательной секции и выполненный с возможностью пропускать первый газ в нагревательную секцию;
цилиндр регенерации, соединенный со вторым концом нагревательной секции, содержащий:
наружный корпус, определяющий камеру регенерации, содержащую множество связанных с ней портов регенерации, при этом множество портов регенерации расположены под углом 45° или менее к внутренней и/или наружной поверхности корпуса цилиндра регенерации; и
внутренний корпус, расположенный внутри наружного корпуса, причем внутренний корпус определяет вход с бородкой;
нижний удлиненный муфель, имеющий первый конец, соединенный с цилиндром регенерации; и
нижний газовый экран, соединенный со вторым концом нижнего удлиненного муфеля и выполненный с возможностью пропускать второй газ в нижний удлиненный муфель.
10. Печь для вытяжки волокна по п. 9, в которой множество портов регенерации выполнены с возможностью генерировать вихрь первого газа внутри камеры регенерации.
11. Печь для вытяжки волокна по п. 9, в которой множество портов регенерации выполнены с возможностью удалять часть первого газа из камеры регенерации.
12. Печь для вытяжки волокна по п. 11, в которой нижний газовый экран выполнен с возможностью пропускать второй газ со скоростью, обеспечивающей по существу возмещение падения давления, связанного с удалением части первого газа.
13. Печь для вытяжки волокна по п. 9, дополнительно содержащая:
адаптерную трубку, проходящую от второго конца нижнего удлиненного муфеля по направлению к первому концу, которая по существу является коаксиальной с нижним удлиненным муфелем.
14. Способ получения оптического волокна, содержащий этапы:
течения первого газа в печи для вытяжки волокна, выполненной в соответствии с одним из пп. 9-13;
пропускания первого газа через нагревательную секцию, выполненную с возможностью вмещать и нагревать источник стекла, из которого вытягивается оптическое волокно;
пропускания первого газа в цилиндр регенерации;
удаления части первого газа через, по меньшей мере, один порт регенерации, соединенный с цилиндром регенерации, таким образом, что вихрь первого газа генерируется в цилиндре регенерации; и
течения второго газа от газового экрана со скоростью, обеспечивающей по существу возмещение падения давления, связанного с удалением части первого газа.
15. Способ по п. 14, в котором этап удаления части первого газа дополнительно содержит:
удаление смеси первого газа и второго газа через, по меньшей мере, один порт регенерации со скоростью от примерно 80% до примерно 95% расхода объединенных первого и второго газа, и объемная доля первого газа в смешанном газе составляет примерно 80% или больше.
16. Способ по любому из пп. 14, 15, дополнительно содержащий этап:
пропускания части первого газа из цилиндра регенерации в нижний удлиненный муфель.
17. Способ по любому из пп. 14-16, в котором этап удаления части первого газа дополнительно содержит:
удаление части первого газа таким образом, что ось вращения вихря является параллельной оси цилиндра регенерации.
18. Способ по любому из пп. 14-17, в котором этап течения первого газа в печь для вытяжки волокна дополнительно содержит:
течение первого газа, содержащего гелий, в печь для вытяжки волокна.
19. Способ по любому из пп. 15-18, в котором этап течения второго газа из газового экрана дополнительно содержит:
течение второго газа, содержащего газ, который является инертным к оптическому волокну, из газового экрана.
