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      一種用于VAD沉積粉棒的脫水燒結(jié)裝置及方法與流程

      文檔序號:12340064閱讀:622來源:國知局
      一種用于VAD沉積粉棒的脫水燒結(jié)裝置及方法與流程

      本發(fā)明涉及一種用于VAD沉積粉棒的脫水燒結(jié)裝置及方法,屬于光纖預(yù)制棒制造技術(shù)領(lǐng)域。



      背景技術(shù):

      光纖預(yù)制棒的制作一直被視作光纖行業(yè)的塔尖,當(dāng)今世界上主流制作預(yù)制棒的方法主要分為MCVD,PCVD,OVD以及VAD,其中VAD以其沉積速率高,設(shè)備構(gòu)造簡單,生產(chǎn)能力強(qiáng)的特點(diǎn),多年來一直倍受青睞。由VAD工藝制作出的沉積粉棒還需要經(jīng)過燒結(jié),退火等工序的處理,由于VAD工藝沉積過程中運(yùn)用的是水解原理,沉積顆粒中會(huì)含有氫氧離子和水分子,因此如何完成對多孔粉棒的脫水和燒結(jié)以有效減少沉積過程中火焰帶入的氫氧離子和水分子,制作出合格的芯棒,是預(yù)制棒制作中十分重要的環(huán)節(jié)。

      VAD方法制作預(yù)制棒首先是原料經(jīng)噴燈水解反應(yīng)后形成顆粒,然后由于熱泳作用往溫度梯度低的地方擴(kuò)散,最終沉積在預(yù)置于火焰上端的玻璃靶棒下方,水解后的顆粒沿靶棒下方逐漸往下垂直生長,待沉積完成取出粉棒。然后,沉積后的多孔疏松粉棒需要經(jīng)脫水、燒結(jié),除去其中殘留的氫氧離子和水分子后形成玻璃化的玻璃母棒。對于脫水燒結(jié)過程是形成合格預(yù)制棒的必不可少的環(huán)節(jié),其脫水的完全與否也直接決定了產(chǎn)出光纖的衰減高低。

      目前粉棒的脫水、燒結(jié)技術(shù)一般都是單向進(jìn)行,即母棒由上往下緩慢進(jìn)入高溫區(qū)域,經(jīng)溫度控制技術(shù)脫去粉棒中殘留的氫氧離子和水分子,在此過程中母棒下端開始進(jìn)行脫水燒結(jié),隨著母棒慢慢下移,靶棒端最后脫水燒結(jié)。這樣的脫水燒結(jié)方式存在較多問題,由于溫度是由外向內(nèi)逐漸擴(kuò)散,粉棒自然外部先進(jìn)行脫水燒結(jié),且隨著粉棒由上往下運(yùn)動(dòng),垂直方向上粉棒底部自然先進(jìn)行脫水燒結(jié),這樣當(dāng)接近粉棒靶棒端時(shí),由于靶棒端存在變徑處,外徑會(huì)變小,外側(cè)粉棒更容易預(yù)先被脫水燒結(jié),這樣氫氧離子和水蒸氣就會(huì)被束縛在靶棒下端即芯棒內(nèi)側(cè)而無其他路徑排出,最終表現(xiàn)在拉絲過程中同是一根玻璃芯棒,水峰表現(xiàn)為由靶棒端到奶嘴端由高變低的走勢,其中,位于靶棒端的芯棒水峰往往很高,其原因主要就是因?yàn)椋景艨拷邪舳说奈恢妹撍怀浞?,相比于奶嘴端仍含有比較多的水分子,從而影響預(yù)制棒的加工質(zhì)量。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種用于VAD沉積粉棒的脫水燒結(jié)裝置及方法,它能改善燒結(jié)粉棒脫水狀況,使整個(gè)燒結(jié)粉棒的脫水更為均衡和充分,從而提高光纖預(yù)制棒的加工質(zhì)量。

      本發(fā)明脫水燒結(jié)裝置的技術(shù)方案為:包括有立架,置于立架上的上下升降裝置,上下升降裝置與懸臂架相聯(lián),在懸臂架的前端連接有一吊桿,吊桿的下方對應(yīng)安設(shè)加熱干燥筒,且吊桿從加熱干燥筒頂部伸入加熱干燥筒的內(nèi)腔,加熱干燥筒上下方分別設(shè)置進(jìn)氣口和出氣口,其特征在于所述的吊桿下端連接靶棒套筒,在靶棒套筒內(nèi)設(shè)置加熱件。

      按上述方案,所述的靶棒套筒包括套筒體,在套筒體上沿軸向開設(shè)上下貫通的臺(tái)階通孔,上端設(shè)置吊桿連接孔,中下方設(shè)置靶棒套接孔,在靶棒套接孔內(nèi)設(shè)置加熱件。

      按上述方案,所述的加熱件為石墨電阻加熱件,安設(shè)于靶棒套接孔內(nèi)壁,所述靶棒套筒外部設(shè)置石墨絕緣保溫層。

      按上述方案,所述的加熱干燥筒包括玻璃筒體,玻璃筒體的上端配置頂蓋,玻璃筒體的底部和上端分別設(shè)置進(jìn)氣口和出氣口,在玻璃筒體的外周安設(shè)有石墨電阻加熱裝置。

      按上述方案,所述的吊桿為管狀吊桿,管狀吊桿的內(nèi)孔沿軸向分成3個(gè)空腔,包括左、右空腔和中間空腔,左、右空腔一個(gè)與進(jìn)水管道相通,另一個(gè)與出水管道相通,左右空腔頭尾相接,中間空腔安設(shè)有導(dǎo)線和導(dǎo)氣管,所述的導(dǎo)氣管與惰性氣體氣源相連通。

      按上述方案,所述的進(jìn)、出水管道與冷卻水循環(huán)裝置相連通。

      本發(fā)明脫水燒結(jié)方法技術(shù)方案為:采用上述技術(shù)方案中的脫水燒結(jié)裝置,對沉積粉棒分以下步驟進(jìn)行:

      將沉積后的待燒結(jié)粉棒上端與靶棒套筒相連;

      開啟上下升降裝置將粉棒送入加熱干燥筒內(nèi),然后開通進(jìn)氣管道和出氣管道開啟玻璃管內(nèi)進(jìn)氣、抽氣裝置,向加熱干燥筒內(nèi)腔送入氯氣;

      開啟靶棒套筒內(nèi)加熱件,將溫度逐步升至800~1200℃,同時(shí)通過吊桿向靶棒套筒輸送保護(hù)氣體;

      開啟加熱干燥筒外的加熱裝置,溫度設(shè)定值900~1200℃,粉棒開始脫水工序;

      待粉棒脫水完畢,關(guān)閉靶棒套筒內(nèi)的加熱件,保護(hù)氣體繼續(xù)吹掃,緩慢升起粉棒,同時(shí)將加熱干燥筒外部加熱裝置溫度緩慢升至1200~1500℃;

      待加熱干燥筒外部加熱裝置溫度緩慢升至1200~1500℃,再次緩慢將粉棒下降至熱區(qū),待燒結(jié)完成將加熱裝置緩慢降溫,同時(shí)提起粉棒,關(guān)閉進(jìn)氣管道,待燒結(jié)棒提出加熱干燥筒后關(guān)閉靶棒套筒保護(hù)氣體,燒結(jié)結(jié)束。

      本發(fā)明的有益效果在于:通過設(shè)置內(nèi)設(shè)有加熱件的靶棒套筒,將與待燒結(jié)粉棒芯層相連接的玻璃靶棒作為溫度傳遞媒介,將待燒結(jié)粉棒的靶棒端由內(nèi)向外逐漸脫水,從而改善了待燒結(jié)粉棒靶棒端水峰高的問題,而且在粉棒進(jìn)行脫水的過程中進(jìn)行上段由內(nèi)向外的加熱脫水,實(shí)現(xiàn)了待燒結(jié)粉棒的上端靶棒端與粉棒下端同時(shí)進(jìn)行雙向脫水燒結(jié),從而解決傳統(tǒng)方法靶棒端脫水不充分致使生產(chǎn)出的芯棒靶棒端水峰高的問題,改善了燒結(jié)粉棒脫水狀況,使整個(gè)燒結(jié)粉棒的脫水更為均衡和充分,從而提高光纖預(yù)制棒的加工質(zhì)量。本發(fā)明脫水與燒結(jié)一并完成,提高了效率,節(jié)省了生產(chǎn)所需時(shí)間。

      附圖說明

      圖1是本發(fā)明裝置一個(gè)實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)圖。

      圖2是本發(fā)明裝置一個(gè)實(shí)施例指南拉桿的徑向剖圖。

      圖3是本發(fā)明裝置一個(gè)實(shí)施例中拉桿的軸向剖圖。

      圖4是本發(fā)明裝置一個(gè)實(shí)施例中靶棒套筒的軸向剖圖。

      具體實(shí)施方式

      下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體說明。

      本發(fā)明的裝置包括有立架1,置于立架上的上下升降裝置2,上下升降裝置與懸臂架相聯(lián),在懸臂架的前端連接有一吊桿3,吊桿的下方對應(yīng)安設(shè)加熱干燥筒,所述的加熱干燥筒包括玻璃筒體8,玻璃筒體的上端配置頂蓋9,由此構(gòu)成一個(gè)密閉的玻璃筒體,玻璃筒體的底部和上端一側(cè)分別設(shè)置進(jìn)氣口10和出氣口11,進(jìn)氣口與氣源相接,通入用于脫水燒結(jié)的氯氣和導(dǎo)熱的氦氣,出氣口連接抽氣管道,在玻璃筒體的外周中部安設(shè)有石墨電阻加熱裝置12,石墨電阻加熱裝置為石墨電阻加熱套。所述的吊桿3從加熱干燥筒頂部穿過頂蓋中部的封閉孔伸入加熱干燥筒的內(nèi)腔,所述的吊桿為管狀吊桿,管狀吊桿的內(nèi)孔沿軸向分成3個(gè)空腔,包括左、右空腔3D、3B和中間空腔3C,有2塊縱向隔板3A在管內(nèi)分隔而成,左、右空腔一個(gè)與進(jìn)水管道相通,另一個(gè)與出水管道相通,左、右空腔頭尾相接,所述的進(jìn)、出水管道與冷卻水循環(huán)裝置相連通,中間空腔安設(shè)有導(dǎo)線和導(dǎo)氣管,所述的導(dǎo)氣管與惰性氣體氣源相連通。所述的吊桿下端連接靶棒套筒5,所述的靶棒套筒包括套筒體,在套筒體上沿軸向開設(shè)上下貫通的臺(tái)階通孔,其中,臺(tái)階通孔上端為孔徑較小的吊桿連接孔5A,吊杠連接孔的上方設(shè)置徑向銷孔5C,通過插銷6與吊桿穿銷相連,中下方設(shè)置靶棒套接孔,在靶棒套接孔內(nèi)沿周向設(shè)置有4個(gè)石墨電阻加熱件5D,靶棒套接孔上方設(shè)置靶棒徑向銷孔,粉棒4的靶棒上端通過陶瓷插銷7將靶棒端固定在靶棒套筒5內(nèi),在吊杠連接孔和靶棒套接孔之間設(shè)置有連接通孔5B,吊桿導(dǎo)氣管的惰性氣體經(jīng)連接通孔進(jìn)入靶棒套接孔,同時(shí)吊桿中的導(dǎo)線穿過連接通孔與石墨電阻加熱件相連接,在所述靶棒套筒外部設(shè)置石墨絕緣保溫層。

      本實(shí)施例中設(shè)置靶棒上端的銷孔到靶棒末端距離為800mm,粉棒沉積長度為2000mm,玻璃筒體高度為6000mm,玻璃筒體外圍加熱區(qū)距離玻璃管下端2000mm,加熱區(qū)高度250mm。

      本實(shí)施例脫水燒結(jié)的方法分以下幾步:

      第一步:將沉積后的待燒結(jié)粉棒用機(jī)械手從靶棒套筒下口送入,通過插銷將待燒結(jié)粉棒固定在靶棒套筒下方;

      第二步:開啟上下升降裝置將粉棒緩慢送入燒結(jié)玻璃筒體內(nèi),待玻璃筒體上端蓋板密封好后開通玻璃管內(nèi)進(jìn)氣、抽氣裝置,通入用于脫水燒結(jié)的氯氣和導(dǎo)熱的氦氣;

      第三步:開啟靶棒套筒內(nèi)加熱件,將溫度逐步升至1150℃,開啟靶棒套筒保護(hù)氣體開關(guān),保護(hù)氣體為氦氣或氮?dú)?,同時(shí)開通吊桿冷卻水循環(huán)裝置;

      第四步:待粉棒沉積區(qū)進(jìn)入到脫水區(qū)后粉棒運(yùn)動(dòng)停止,開啟玻璃筒體外部石墨電阻加熱裝置,溫度設(shè)定值1150℃,粉棒進(jìn)入脫水工序;

      第五步:待粉棒脫水完畢,關(guān)閉靶棒套筒內(nèi)加熱件,保護(hù)氣體繼續(xù)吹掃,緩慢升起粉棒,同時(shí)將玻璃筒體外部加熱裝置溫度緩慢升至1400℃;

      第六步:待玻璃管外部加熱裝置溫度緩慢升至1400℃,再次緩慢將粉棒下降至熱區(qū),待燒結(jié)完成將加熱裝置緩慢降溫,同時(shí)提起粉棒,關(guān)閉進(jìn)氣閥門,待燒結(jié)棒提出玻璃筒體后關(guān)閉靶棒套筒保護(hù)氣體,燒結(jié)結(jié)束。

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