本發(fā)明涉及光纖預(yù)制棒制造領(lǐng)域，具體涉及制造光纖預(yù)制棒的燃燒器。

背景技術(shù)：

制造光纖預(yù)制棒的工藝主要有VAD、OVD、MCVD和PCVD等，VAD和OVD屬于外部沉積法，而MCVD和PCVD均屬于管內(nèi)沉積法。管內(nèi)沉積法制作光纖預(yù)制棒徑向尺寸受限，而管外法則不受限，可用來(lái)制作徑向尺寸較大的預(yù)制棒，這在制造成本上具有一定的優(yōu)勢(shì)。在VAD和OVD方法中，原料四氯化硅(SiCl₄)蒸發(fā)氣體通過和氧氣(O₂)的混合，并與氫氣(或甲烷氣)和氧氣火焰一起噴向轉(zhuǎn)動(dòng)的靶棒，在熱能作用下，原料發(fā)生水解反應(yīng)生成二氧化硅(SiO₂)，二氧化硅顆粒熱解產(chǎn)生的粉塵粒子一層層的吸附在穿越火焰的轉(zhuǎn)動(dòng)的靶棒上，形成多孔預(yù)制棒胚體，生成的多孔預(yù)制棒胚體經(jīng)過溫度范圍從1100℃到1550℃條件下，通入干燥劑(例如，氯氣)來(lái)去除水和金屬等雜質(zhì)，燒結(jié)成玻璃預(yù)制棒，然后拉制成光纖。

在汽相沉積工藝中，利用火焰溫度與沉積面(堆積棒表面)溫度產(chǎn)生的溫差而形成的溫度梯度推動(dòng)細(xì)微顆粒物向堆積棒表面運(yùn)動(dòng)，并吸附在棒表面上。經(jīng)高溫氧化和水解產(chǎn)生的粉塵微粒，逐漸聚合成尺寸較大的聚合體顆粒，并在通過向靶棒傳送、擴(kuò)散、熱遷移的過程中進(jìn)行了初步脫水。在靠近燃燒器端口的區(qū)域，反應(yīng)生產(chǎn)粉塵粒子的數(shù)量密度迅速增加并快速形成粒子聚集核，然后穿過快速聚集區(qū)，使粉塵粒子數(shù)量密度迅速縮減。隨著粒子數(shù)量密度的減小，顆粒碰撞率降低，導(dǎo)致粒子的聚合速度放慢，同時(shí)也放慢了粒子數(shù)密度的減小速率。溫度是顆粒形成中的關(guān)鍵因素，原始顆粒的粒徑大小取決于該溫度下的固態(tài)擴(kuò)散系數(shù)。因此提高火焰溫度可以增大原始顆粒的粒徑，火焰的溫度在很大程度上影響顆粒之間的結(jié)合程度。溫度高時(shí)，顆粒的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，顆粒之間相互碰撞和結(jié)合的機(jī)率就越高，相應(yīng)的結(jié)合成較大顆粒的機(jī)率就越大，從而導(dǎo)致大顆粒的形成。溫度低時(shí)，結(jié)合作用比顆粒間的碰撞作用要慢很多，導(dǎo)致比表面積(表面積與體積的比值)大的不規(guī)則顆粒的形成。因此，在氣流量基本相同的情況下，燃燒器的熱值越高，反應(yīng)越充分，粉塵沉積效率也越高。

如圖1和圖2所示，為現(xiàn)有的四氯化硅燃燒器結(jié)構(gòu)，該四氯化硅燃燒器的中心噴口1噴出原料四氯化硅蒸發(fā)氣體，助燃?xì)怏w從中心噴口1外側(cè)均布的小孔氣體噴口2、4噴出，可燃?xì)怏w氫氣從中間層噴口3噴出，在燈口上方發(fā)生混合水解燃燒反應(yīng)，生產(chǎn)二氧化硅粉塵，沉積到靶棒上。四氯化硅作為反應(yīng)原料氣體，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈腐蝕性和毒性的氯氣和氯化氫，凈化處理成本居高不下，且一旦處理不完全(如處理設(shè)備故障)，廢氣就會(huì)進(jìn)入環(huán)境，造成污染。

而用八甲基環(huán)四硅氧烷為原料的沉積工藝，反應(yīng)生成物為無(wú)毒無(wú)害的二氧化硅、水、二氧化碳等，對(duì)環(huán)境無(wú)不良影響。如圖3和圖4所示，為現(xiàn)有的八甲基環(huán)四硅氧烷燃燒器，八甲基環(huán)四硅氧烷混合助燃?xì)怏w氧氣從中心管口5噴出，隔離氣體從外套在中心管口的隔離噴口6噴出，助燃?xì)怏w氧氣從氧氣噴口8、9噴出，可燃?xì)怏w氫氣從氫氣噴口7噴出，以一定形狀噴出后發(fā)生混合、燃燒反應(yīng)，生成二氧化硅粉塵。但是該結(jié)構(gòu)因原料氣體混合不充分，火焰發(fā)散，導(dǎo)致燃燒熱量不足，存在反應(yīng)不充分、燃燒器端口易堵塞，生成的二氧化硅粉塵粘附率低等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述問題，克服至少一個(gè)不足，提出了一種制造光纖預(yù)制棒的燃燒器。解決了現(xiàn)有燃燒器混合不充分，火焰發(fā)散，導(dǎo)致燃燒熱量不足的問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種制造光纖預(yù)制棒的燃燒器，包括氣體噴射端，所述氣體噴射端由內(nèi)到外依次包括有中央噴口、外嵌在中央噴口上的隔離氣體出口、繞隔離氣體出口周向均布的多個(gè)內(nèi)層助燃?xì)怏w出口、繞隔離氣體出口周向均布的多個(gè)復(fù)合出氣口、以及圓環(huán)形的外層助燃?xì)怏w出口，所述復(fù)合出氣口包括相互嵌套的可燃?xì)怏w出口以及中間助燃?xì)怏w出口。

最外側(cè)圓環(huán)形的外層助燃?xì)怏w出口加強(qiáng)了原料氣體與助燃?xì)怏w在燃燒器上方的混合；內(nèi)中外三層的助燃?xì)怏w出口，配合位于正中間的中央噴口以及位于中間層的可燃?xì)怏w出口，能夠提高氣體混合度，氣體能夠充分燃燒，火焰熱值更高且穩(wěn)定，能夠使可燃?xì)怏w預(yù)混形態(tài)更有利于生成易吸附型團(tuán)聚顆粒的反應(yīng)，能夠防止原料氣體在端口的結(jié)晶、堵塞。

本申請(qǐng)的燃燒器以八甲基環(huán)四硅氧烷為原料，因?yàn)榘思谆h(huán)四硅氧烷的硅元素含量占總量約80％，相對(duì)四氯化硅原料，單位時(shí)間內(nèi)生成二氧化硅粉塵有更大的優(yōu)勢(shì)，且在反應(yīng)的副產(chǎn)物中，沒有有毒的氯化氫氣體產(chǎn)生，潔凈性高，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，不但提高了沉積效率，且在廢氣處理的投資和成本上大大降低。

可選的，所述可燃?xì)怏w出口外嵌在中間助燃?xì)怏w出口上，且可燃?xì)怏w出口在氣體噴射端內(nèi)部，與中間助燃?xì)怏w出口具有間隔。

本申請(qǐng)所說的間隔，指的是可燃?xì)怏w出口和中間助燃?xì)怏w出口不在同一平面上，兩者之間具有若干距離?？扇?xì)怏w出口和中間助燃?xì)怏w出口這樣設(shè)計(jì)能夠使可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w充分的混合。

可選的，所述中央噴口、隔離氣體出口、內(nèi)層助燃?xì)怏w出口、中間助燃?xì)怏w出口和外層助燃?xì)怏w出口均位于同一平面上。

可選的，所述燃燒器還包括中央通道、隔離氣體通道、內(nèi)層助燃?xì)怏w通道、可燃?xì)怏w通道、中間助燃?xì)怏w通道以及外層助燃?xì)怏w通道，其中，中央通道的出口即為中央噴口，隔離氣體通道的出口即為隔離氣體出口，內(nèi)層助燃?xì)怏w通道的出口即為內(nèi)層助燃?xì)怏w出口，可燃?xì)怏w通道的出口即為可燃?xì)怏w出口，中間助燃?xì)怏w通道的出口即為中間助燃?xì)怏w出口，外層助燃?xì)怏w通道的出口即為外層助燃?xì)怏w出口；

所述內(nèi)層助燃?xì)怏w通道鄰近內(nèi)層助燃?xì)怏w出口處具有第一緩存室，所述可燃?xì)怏w通道鄰近可燃?xì)怏w出口處具有第二緩存室，所述中間助燃?xì)怏w通道鄰近中間助燃?xì)怏w出口處具有第三緩存室，所述外層助燃?xì)怏w通道鄰近外層助燃?xì)怏w出口處具有第四緩存室。

緩存室的設(shè)計(jì)，使得向燃燒器輸送的氣體經(jīng)受膨脹和壓縮過程，能夠使出口處流速分布更均勻，燃燒器燃燒時(shí)更加穩(wěn)定。

可選的，所述外層助燃?xì)怏w通道包括位于端部的錐狀部分，外層助燃?xì)怏w出口為該錐狀部分的小徑端。

可選的，所述錐狀部分氣體噴射方向與中央噴口軸線所呈角度為0.5°-5°，且外層助燃?xì)怏w出口噴出氣體聚焦于距燃燒器端面150-250mm處。

外層助燃?xì)怏w出口決定了火焰焦炬，對(duì)火焰溫度有較大影響，錐狀部分的結(jié)構(gòu)并限定聚焦位置，可以使火焰溫度達(dá)到最佳值，充分提高燃燒火焰的溫度和生成粉塵顆粒的團(tuán)聚度，使粉塵顆粒在光纖預(yù)制棒靶棒上的吸附率增加。

可選的，各內(nèi)層助燃?xì)怏w出口橫截面面積之和與所述第一緩存室橫截面面積的比值小于等于0.2，各可燃?xì)怏w出口橫截面面積之和與所述第二緩存室橫截面面積的比值小于等于0.2，中間助燃?xì)怏w出口橫截面面積之和與所述第三緩存室橫截面面積的比值小于等于0.2；所述第四緩存室為外突的流線型，第四緩沖室最大橫截面面積與外層助燃?xì)怏w出口橫截面面積的比值范圍為8-20；各緩存室的長(zhǎng)度范圍均大于等于50mm。

可選的，燃燒器包括中心管、隔離氣體管、第一通氣件、第二通氣件以及外管；

所述中心管內(nèi)部空間為中央通道，所述隔離氣體管外套在中心管上，隔離氣體管與中心管之間的間隙為隔離氣體通道；

所述第一通氣件包括第一管體，第一管體的側(cè)壁內(nèi)具有圓柱形的空腔，所述空腔即為第二緩存室，第一管體的一端具有多根繞第一管體軸線方向均勻分布的第二助燃管，所述第二助燃管與第二緩存室連通，所述第二緩存室和第二助燃管的內(nèi)部空間即為中間助燃?xì)怏w通道；

所述第二通氣件包括第二管體，第二管體的第一端具有隔板，第二管體還包括穿過第二管體的第二端且與所述隔板固定的分隔管，所述第二管體與分隔管同軸設(shè)置；所述隔板的外端面還具有多根繞第二管體軸線方向均勻分布的第一助燃管以及多根繞第二管體軸線方向均勻分布的燃?xì)夤?，所述第一助燃管的外?cè)端口即為內(nèi)層助燃?xì)怏w出口，所述燃?xì)夤艿母叨刃∮诘谝恢脊?；所述隔板具有供中心管和隔離氣體管穿過的中心孔，所述隔離氣體管內(nèi)套在分隔管中，且一端穿過所述中心孔；所述第一管體內(nèi)套在第二管體內(nèi)，且外套在分隔管上，所述第二助燃管穿過對(duì)應(yīng)的燃?xì)夤埽业诙脊芪挥诟舭逋鈧?cè)的高度大于燃?xì)夤艿母叨?，所述第二管體的內(nèi)側(cè)壁與第一管體的外側(cè)壁之間的間隙為第三緩存室，所述燃?xì)夤芘c第三緩存室連通，所述燃?xì)夤芘c第二助燃管的間隙和第三緩存室即為可燃?xì)怏w通道；所述分隔管與隔離氣體管之間的間隙為第一緩存室，所述第一助燃管與第一緩存室連通，第一緩存室和第一助燃管的內(nèi)部空間即為內(nèi)層助燃?xì)怏w通道；

所述第二通氣件在隔板的外側(cè)還具有導(dǎo)向管，所述導(dǎo)向管為錐狀結(jié)構(gòu)，且越遠(yuǎn)離隔板，導(dǎo)向管的內(nèi)徑越??；

所述外管外套在第二通氣件上，且外管內(nèi)側(cè)壁與第二通氣件外側(cè)壁的間隙為外層助燃?xì)怏w通道，外管與導(dǎo)向管對(duì)應(yīng)處具有錐狀的內(nèi)側(cè)壁，該錐狀的內(nèi)側(cè)壁與導(dǎo)向管外側(cè)壁之間即為外層助燃?xì)怏w通道的錐狀部分。

可選的，所述外管還包括內(nèi)凹的環(huán)狀弧形槽，所述環(huán)狀弧形槽與第二管體之間的空間即為第四緩存室。

可選的，燃燒器還包括：

隔離氣體進(jìn)氣管，與隔離氣體通道連通；

第一助燃?xì)膺M(jìn)氣管，與所述第一緩存室連通；

第二助燃?xì)膺M(jìn)氣管，與所述第二緩存室連通；

燃?xì)膺M(jìn)氣管，與所述第三緩存室連通；

第三助燃?xì)怏w進(jìn)氣管，與所述外層助燃?xì)怏w通道連通。

本發(fā)明的有益效果是：最外側(cè)圓環(huán)形的外層助燃?xì)怏w出口加強(qiáng)了原料氣體與助燃?xì)怏w在燃燒器上方的混合；內(nèi)中外三層的助燃?xì)怏w出口，配合位于正中間的中央噴口以及位于中間層的可燃?xì)怏w出口，能夠提高氣體混合度，氣體能夠充分燃燒，火焰熱值更高且穩(wěn)定，能夠使可燃?xì)怏w預(yù)混形態(tài)更有利于生成易吸附型團(tuán)聚顆粒的反應(yīng)，能夠防止原料氣體在端口的結(jié)晶、堵塞。

附圖說明：

圖1是現(xiàn)有四氯化硅燃燒器的俯視圖；

圖2是現(xiàn)有四氯化硅燃燒器的剖視圖；

圖3是現(xiàn)有八甲基環(huán)四硅氧烷燃燒器的俯視圖；

圖4是現(xiàn)有八甲基環(huán)四硅氧烷燃燒器的剖視圖；

圖5是本發(fā)明制造光纖預(yù)制棒的燃燒器的俯視圖；

圖6是本發(fā)明制造光纖預(yù)制棒的燃燒器的剖視圖；

圖7是本發(fā)明制造光纖預(yù)制棒的燃燒器的爆炸圖；

圖8是中心管的主視圖；

圖9是隔離氣體管的主視圖；

圖10是第二通氣件的剖視圖；

圖11是第二通氣件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是第一通氣件的剖視圖；

圖13是第一通氣件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是外管的剖視圖；

圖15是外管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16是本發(fā)明的燃燒器與現(xiàn)有四氯化硅燃燒器在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中的沉積效率曲線比較圖；

圖17是本發(fā)明的燃燒器與現(xiàn)有八甲基環(huán)四硅氧烷燃燒器在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中的沉積效率曲線比較圖。

圖中各附圖標(biāo)記為：

1、中心噴口；2、小孔氣體噴口；3、中間層噴口；4、小孔氣體噴口；5、中心管口；6、隔離噴口；7、氫氣噴口；8、氧氣噴口；9、氧氣噴口；10、中央噴口；11、隔離氣體出口；12、內(nèi)層助燃?xì)怏w出口；13、可燃?xì)怏w出口；14、中間助燃?xì)怏w出口；15、外層助燃?xì)怏w出口；16、氣體噴射端；17、中心管；18、隔離氣體管；19、第一通氣件；20、第二通氣件；21、外管；22、隔離氣體進(jìn)氣管；23、第二助燃?xì)膺M(jìn)氣管；24、第一助燃?xì)膺M(jìn)氣管；25、燃?xì)膺M(jìn)氣管；26、第三助燃?xì)怏w進(jìn)氣管；27、中央通道；28、隔離氣體通道；29、第一緩存室；30、第二緩存室；31、第三緩存室；32、第四緩存室；33、錐狀部分；34、第二助燃管；35、燃?xì)夤埽?6、第一助燃管；37、導(dǎo)向管；38、第二管體；39、分隔管；40、隔板；41、中心孔；42、第一管體；43、錐狀的內(nèi)側(cè)壁；44、環(huán)狀弧形槽；45、外層助燃?xì)怏w通道。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合各附圖，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

如圖5和6所示，一種制造光纖預(yù)制棒的燃燒器，包括氣體噴射端16，氣體噴射端16由內(nèi)到外依次包括有中央噴口10、外嵌在中央噴口10上的隔離氣體出口11、繞隔離氣體出口11周向均布的多個(gè)內(nèi)層助燃?xì)怏w出口12、繞隔離氣體出口11周向均布的多個(gè)復(fù)合出氣口、以及圓環(huán)形的外層助燃?xì)怏w出口15，復(fù)合出氣口包括相互嵌套的可燃?xì)怏w出口13以及中間助燃?xì)怏w出口14。

如圖5和6所示，于本實(shí)施例中，可燃?xì)怏w出口13外嵌在中間助燃?xì)怏w出口14上，且可燃?xì)怏w出口13在氣體噴射端16內(nèi)部，與中間助燃?xì)怏w出口14具有間隔；中央噴口10、隔離氣體出口11、內(nèi)層助燃?xì)怏w出口12、中間助燃?xì)怏w出口14和外層助燃?xì)怏w出口15均位于同一平面上。本實(shí)施例所說的間隔，指的是可燃?xì)怏w出口13和中間助燃?xì)怏w出口14不在同一平面上，兩者之間具有若干距離?？扇?xì)怏w出口13和中間助燃?xì)怏w出口14這樣設(shè)計(jì)能夠使可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w充分的混合。

如圖6所示，于本實(shí)施例中，燃燒器還包括中央通道27、隔離氣體通道28、內(nèi)層助燃?xì)怏w通道、可燃?xì)怏w通道、中間助燃?xì)怏w通道以及外層助燃?xì)怏w通道45，其中，中央通道27的出口即為中央噴口10，隔離氣體通道28的出口即為隔離氣體出口11，內(nèi)層助燃?xì)怏w通道的出口即為內(nèi)層助燃?xì)怏w出口12，可燃?xì)怏w通道的出口即為可燃?xì)怏w出口13，中間助燃?xì)怏w通道的出口即為中間助燃?xì)怏w出口14，外層助燃?xì)怏w通道45的出口即為外層助燃?xì)怏w出口15；

內(nèi)層助燃?xì)怏w通道鄰近內(nèi)層助燃?xì)怏w出口12處具有第一緩存室29，可燃?xì)怏w通道鄰近可燃?xì)怏w出口13處具有第二緩存室30，中間助燃?xì)怏w通道鄰近中間助燃?xì)怏w出口14處具有第三緩存室31，外層助燃?xì)怏w通道45鄰近外層助燃?xì)怏w出口15處具有第四緩存室32。

緩存室的設(shè)計(jì)，使得向燃燒器輸送的氣體經(jīng)受膨脹和壓縮過程，能夠使出口處流速分布更均勻，燃燒器燃燒時(shí)更加穩(wěn)定。

如圖6所示，于本實(shí)施例中，外層助燃?xì)怏w通道45包括位于端部的錐狀部分33，外層助燃?xì)怏w出口15為該錐狀部分33的小徑端。錐狀部分33氣體噴射方向與中央噴口10軸線所呈角度為0.5°-5°，且外層助燃?xì)怏w出口15噴出氣體聚焦于距燃燒器端面150-250mm處。外層助燃?xì)怏w出口15決定了火焰焦炬，對(duì)火焰溫度有較大影響，錐狀部分33的結(jié)構(gòu)并限定聚焦位置，可以使火焰溫度達(dá)到最佳值，充分提高燃燒火焰的溫度和生成粉塵顆粒的團(tuán)聚度，使粉塵顆粒在光纖預(yù)制棒靶棒上的吸附率增加。

于本實(shí)施例中，各內(nèi)層助燃?xì)怏w出口12橫截面面積之和與第一緩存室29橫截面面積的比值小于等于0.2，各可燃?xì)怏w出口13橫截面面積之和與第二緩存室30橫截面面積的比值小于等于0.2，中間助燃?xì)怏w出口14橫截面面積之和與第三緩存室31橫截面面積的比值小于等于0.2；第四緩存室32為外突的流線型，第四緩沖室最大橫截面面積與外層助燃?xì)怏w出口15橫截面面積的比值范圍為8-20；各緩存室的長(zhǎng)度范圍均大于等于50mm。

如圖7-15所示，于本實(shí)施例中，燃燒器包括中心管17、隔離氣體管18、第一通氣件19、第二通氣件20以及外管21；

中心管17內(nèi)部空間為中央通道27，隔離氣體管18外套在中心管17上，隔離氣體管18與中心管17之間的間隙為隔離氣體通道28；

如圖6、12和13所示，第一通氣件19包括第一管體42，第一管體42的側(cè)壁內(nèi)具有圓柱形的空腔，空腔即為第二緩存室30，第一管體42的一端具有多根繞第一管體42軸線方向均勻分布的第二助燃管34，第二助燃管34與第二緩存室30連通，第二緩存室30和第二助燃管34的內(nèi)部空間即為中間助燃?xì)怏w通道；

如圖6、10和11所示，第二通氣件20包括第二管體38，第二管體38的第一端具有隔板40，第二管體38還包括穿過第二管體38的第二端且與隔板40固定的分隔管39，第二管體38與分隔管39同軸設(shè)置；隔板40的外端面還具有多根繞第二管體38軸線方向均勻分布的第一助燃管36以及多根繞第二管體38軸線方向均勻分布的燃?xì)夤?5，第一助燃管36的外側(cè)端口即為內(nèi)層助燃?xì)怏w出口12，燃?xì)夤?5的高度小于第一助燃管36；隔板40具有供中心管17和隔離氣體管18穿過的中心孔41，隔離氣體管18內(nèi)套在分隔管39中，且一端穿過中心孔41；第一管體42內(nèi)套在第二管體38內(nèi)，且外套在分隔管39上，第二助燃管34穿過對(duì)應(yīng)的燃?xì)夤?5，且第二助燃管34位于隔板40外側(cè)的高度大于燃?xì)夤?5的高度，第二管體38的內(nèi)側(cè)壁與第一管體42的外側(cè)壁之間的間隙為第三緩存室31，燃?xì)夤?5與第三緩存室31連通，燃?xì)夤?5與第二助燃管34的間隙和第三緩存室31即為可燃?xì)怏w通道；分隔管39與隔離氣體管18之間的間隙為第一緩存室29，第一助燃管36與第一緩存室29連通，第一緩存室29和第一助燃管36的內(nèi)部空間即為內(nèi)層助燃?xì)怏w通道；

第二通氣件20在隔板40的外側(cè)還具有導(dǎo)向管37，導(dǎo)向管37為錐狀結(jié)構(gòu)，且越遠(yuǎn)離隔板40，導(dǎo)向管37的內(nèi)徑越??；

如圖6、14和15所示，外管21外套在第二通氣件20上，且外管21內(nèi)側(cè)壁與第二通氣件20外側(cè)壁的間隙為外層助燃?xì)怏w通道45，外管21與導(dǎo)向管37對(duì)應(yīng)處具有錐狀的內(nèi)側(cè)壁43，該錐狀的內(nèi)側(cè)壁43與導(dǎo)向管37外側(cè)壁之間即為外層助燃?xì)怏w通道45的錐狀部分33。

如圖6和14所示，外管21還包括內(nèi)凹的環(huán)狀弧形槽44，環(huán)狀弧形槽44與第二管體38之間的空間即為第四緩存室32。

于本實(shí)施例中，燃燒器還包括：

隔離氣體進(jìn)氣管22，與隔離氣體通道28連通；

第一助燃?xì)膺M(jìn)氣管24，與第一緩存室29連通；

第二助燃?xì)膺M(jìn)氣管23，與第二緩存室30連通；

燃?xì)膺M(jìn)氣管25，與第三緩存室31連通；

第三助燃?xì)怏w進(jìn)氣管26，與外層助燃?xì)怏w通道45連通。

本實(shí)施例燃燒器最外側(cè)圓環(huán)形的外層助燃?xì)怏w出口加強(qiáng)了原料氣體與助燃?xì)怏w在燃燒器上方的混合；內(nèi)中外三層的助燃?xì)怏w出口，配合位于正中間的中央噴口以及位于中間層的可燃?xì)怏w出口，能夠提高氣體混合度，氣體能夠充分燃燒，火焰熱值更高且穩(wěn)定，能夠使可燃?xì)怏w預(yù)混形態(tài)更有利于生成易吸附型團(tuán)聚顆粒的反應(yīng)，能夠防止原料氣體在端口的結(jié)晶、堵塞。

本實(shí)施例的燃燒器的原料為八甲基環(huán)四硅氧烷，因?yàn)榘思谆h(huán)四硅氧烷的硅元素含量占總量約80％，相對(duì)四氯化硅原料，單位時(shí)間內(nèi)生成二氧化硅粉塵有更大的優(yōu)勢(shì)，且在反應(yīng)的副產(chǎn)物中，沒有有毒的氯化氫氣體產(chǎn)生，潔凈性高，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，不但提高了沉積效率，且在廢氣處理的投資和成本上大大降低。

本實(shí)施例的燃燒器，中央噴口用于噴射八甲基環(huán)四硅氧烷原料蒸發(fā)氣體和助燃?xì)怏w氧氣的混合物；隔離氣體出口用于噴射惰性隔離氣體氬氣或氮?dú)?，其目的是防止燈口粉塵堆積堵塞；內(nèi)層助燃?xì)怏w出口用于噴射助燃?xì)怏w氧氣，使氣體充分混合，增加火焰溫度；相互嵌套的可燃?xì)怏w出口和中間助燃?xì)怏w出口分別噴射可燃?xì)怏w氫氣和助燃?xì)怏w氧氣，引燃火焰，并進(jìn)一步增強(qiáng)火焰溫度；外層助燃?xì)怏w出口用于噴射最大量助燃?xì)怏w氧氣，并聚焦在距燃燒器端面150-250mm焦距內(nèi)，該層決定了火焰焦炬，對(duì)火焰溫度有較大影響，設(shè)定好一定的流速，可使火焰溫度達(dá)到最佳值，充分提高燃燒火焰的溫度和生成粉塵顆粒的團(tuán)聚度，使粉塵顆粒在光纖預(yù)制棒上的吸附率增加。

用OVD外汽相工藝制作光纖預(yù)制棒包層，把可燃?xì)怏w、助然氣體、隔離氣體及反應(yīng)原料八甲基環(huán)四硅氧烷的蒸發(fā)氣體通入本實(shí)施例的燃燒器，燃燒器噴出的火焰居中聚焦到一根旋轉(zhuǎn)的芯棒上，并使燃燒器相對(duì)于芯棒以一定的速度橫向往復(fù)移動(dòng)。在相對(duì)高速的條件下，反應(yīng)生產(chǎn)的粉塵以較高速率吸附到芯棒上，形成光纖預(yù)制棒胚體，到達(dá)設(shè)定的重量或外徑后，停止沉積，再到高溫?zé)Y(jié)爐中燒結(jié)成透明的光纖預(yù)制棒。為使八甲基環(huán)四硅氧烷蒸發(fā)氣體在管道輸送中不發(fā)生液化，輸送管道及燃燒器外均包裹加熱和保溫裝置，燃燒器前混入原料氣體的助燃?xì)怏w氧氣及隔離氣體管道外也需包裹加熱和保溫裝置，溫度控制在比蒸發(fā)溫度高5-10℃。

用OVD法對(duì)現(xiàn)有八甲基環(huán)四硅氧烷燃燒器和本實(shí)施例的燃燒器進(jìn)行比較，兩個(gè)燃燒器均采用氫氣(H₂)作為可燃?xì)怏w，氧氣(O₂)作為助燃?xì)怏w，氬氣(Ar)作為隔離氣體，八甲基環(huán)四硅氧烷(D₄)作為二氧化硅粉塵顆粒生成的原料，將蒸發(fā)溫度控制在190℃、配管溫度控制在195℃，燃燒器溫度控制在200℃，且燃燒器流量不大于100g/min，具體結(jié)果如表1所示：

表1

注：表格中，各層氣流量位均是slm，即標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下升每分鐘。

根據(jù)表1可知，本實(shí)施例燃燒器噴口沒有出現(xiàn)堵塞結(jié)晶現(xiàn)象，火焰穩(wěn)定，且溫度較高。

實(shí)施例2

將實(shí)施例1中的燃燒器與如附圖1和2所示的四氯化硅燃燒器進(jìn)行沉積實(shí)驗(yàn)比較，其中，兩種燃燒器均采用氫氣(H₂)作為可燃?xì)怏w，氧氣(O₂)作為助燃?xì)怏w，氬氣(Ar)作為隔離氣體，實(shí)施例1的燃燒器采用八甲基環(huán)四硅氧烷(D₄)作為二氧化硅粉塵顆粒生成的原料，四氯化硅燃燒器采用四氯化硅(SiCl₄)作為二氧化硅粉塵顆粒生成的原料。兩個(gè)燃燒器采用相同的往復(fù)移動(dòng)速度，靶棒采用相同的轉(zhuǎn)速，送排風(fēng)速度也相同，氣流量等參數(shù)如表2所示：

表2

注：上表格中，各層氣流量位均是slm，沉積效率單位是g/min。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：使用四氯化硅燃燒器，靶棒沉積表面溫度在1200-900℃之間漸變，而使用實(shí)施例1的燃燒器，靶棒沉積表面溫度1500-1200℃間漸變，沉積密度較大。沉積效率比較(沉積效率＝二氧化硅粉塵吸附量/沉積時(shí)間)，如圖16所示，實(shí)施例1的燃燒器提升達(dá)800％以上。

實(shí)施例3：

將實(shí)施例1中的燃燒器與如附圖3和4所示的八甲基環(huán)四硅氧烷燃燒器進(jìn)行沉積實(shí)驗(yàn)比較，其中，兩種燃燒器均采用氫氣(H₂)作為可燃?xì)怏w，氧氣(O₂)作為助燃?xì)怏w，氬氣(Ar)作為隔離氣體，八甲基環(huán)四硅氧烷(D₄)作為二氧化硅粉塵顆粒生成的原料。兩個(gè)燃燒器采用相同的往復(fù)移動(dòng)速度，靶棒采用相同的轉(zhuǎn)速，送排風(fēng)速度也相同，氣流量等參數(shù)如表3所示：

表3

注：上表格中，各層氣流量位均是slm，沉積效率單位是g/min。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：使用八甲基環(huán)四硅氧烷燃燒器，靶棒沉積表面溫度在1300-1000℃之間漸變，而使用實(shí)施例1的燃燒器，靶棒沉積表面溫度在1500-1200℃間漸變，沉積密度較大。沉積效率比較，如圖17所示，實(shí)施例1的燃燒器提升達(dá)20％以上。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此即限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡是運(yùn)用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。