一種用于vad和ovd疏松體燒結(jié)的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光纖預(yù)制棒制造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于光纖預(yù)制棒燒結(jié)爐的爐心管 裝置和方法，尤其適用于采用硅鉬棒電阻加熱的燒結(jié)爐，具體的是一種用于VAD和0VD疏松 體燒結(jié)的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] VAD(氣相軸向沉積）和0VD(外部氣相沉積）是當(dāng)前生產(chǎn)光纖預(yù)制棒的兩種最重 要的工藝，這兩種工藝均包含了沉積和燒結(jié)兩個(gè)工藝步驟。VAD和0VD工藝過(guò)程是首先進(jìn)行 二氧化硅與二氧化鍺粉塵顆粒的沉積，形成白色的圓柱狀疏松體，再將此疏松體在燒結(jié)爐 內(nèi)進(jìn)行高溫脫水和燒結(jié)，形成透明的玻璃圓柱狀物，脫水和燒結(jié)工藝性能直接影響了預(yù)制 棒的折射率分布、羥基含量及應(yīng)力等。因此，在預(yù)制棒的制備工藝過(guò)程中，燒結(jié)爐是一個(gè)非 常重要的功能設(shè)備：預(yù)制棒疏松體在燒結(jié)爐內(nèi)高溫?zé)Y(jié)后，變成透明的預(yù)制棒。
[0003] 燒結(jié)爐根據(jù)加熱元件類型一般分為：硅鉬棒電阻爐、石墨爐電阻爐和石墨感應(yīng)爐 等，其中硅鉬棒電阻爐因成本相對(duì)低廉，安裝與維護(hù)方便，工作環(huán)境要求低等優(yōu)勢(shì)而被廣泛 使用。在燒結(jié)過(guò)程中，需要使用氯氣、氦氣、高純氮?dú)獾榷喾N工藝氣體，為了確保氣流場(chǎng)和熱 場(chǎng)環(huán)境的穩(wěn)定，同時(shí)為了保證在燒結(jié)過(guò)程中預(yù)制棒疏松體不受外界環(huán)境的污染以及安全防 護(hù)的需要，燒結(jié)爐內(nèi)必須設(shè)計(jì)一個(gè)石英材質(zhì)爐心管。
[0004] 爐心管在預(yù)制棒疏松體燒結(jié)工藝過(guò)程中起著非常重要的作用：
[0005] (1)隔離性：預(yù)制棒疏松體在燒結(jié)工藝過(guò)程中，必須防止金屬離子、雜志顆粒等掉 落或進(jìn)入預(yù)制棒疏松體，爐心管裝置將內(nèi)部工作環(huán)境與外界環(huán)境隔離，確保了預(yù)制棒疏松 體在燒結(jié)過(guò)程中處于潔凈的工藝環(huán)境。
[0006] (2)安全性：預(yù)制棒疏松體在燒結(jié)工藝過(guò)程中，需要使用劇毒氣體氯氣進(jìn)行脫水 處理，爐心管裝置的整體密封性，可以有效的防止氯氣泄漏，提供了安全的生產(chǎn)環(huán)境。
[0007] (3)穩(wěn)定性：預(yù)制棒疏松體在燒結(jié)工藝過(guò)程中，需要處于持續(xù)穩(wěn)定的氣流場(chǎng)和熱 場(chǎng)環(huán)境中，爐心管裝置可以提供穩(wěn)定的、潔凈的惰性氣氛環(huán)境，確保燒結(jié)過(guò)程可以順利進(jìn) 行。
[0008] 爐心管一般采用高純石英玻璃制作，成本較為昂貴。硅鉬棒電阻爐在長(zhǎng)期的使用 過(guò)程中，各加熱元件會(huì)出現(xiàn)電阻波動(dòng)會(huì)使溫度場(chǎng)出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，從而導(dǎo)致爐心管內(nèi)部的 溫場(chǎng)不均勻影響疏松體的燒結(jié)效果。同時(shí)，在燒結(jié)過(guò)程中，處于1500°C以上溫場(chǎng)中的爐心管 裝置，可能會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期的高溫加熱以及不可控的溫場(chǎng)不均勻等因素影響，造成爐心管內(nèi)部 壓力不穩(wěn)定，導(dǎo)致爐心管發(fā)生形變。
[0009] 變形后的爐心管裝置，會(huì)導(dǎo)致爐心管內(nèi)部的氣流場(chǎng)、溫場(chǎng)變得不穩(wěn)定，進(jìn)而影響燒 結(jié)出的預(yù)制棒性能參數(shù)，嚴(yán)重變形后的爐心管甚至存在氯氣泄漏危險(xiǎn)，因此變形的爐心管 必須進(jìn)行更換。
[0010] 爐心管長(zhǎng)度一般為3米以上，且容易在移動(dòng)過(guò)程中破碎，因此更換爐心管的工作 十分繁重。更換爐心管會(huì)降低了光纖預(yù)制棒的生產(chǎn)效率，頻繁的更換爐心管，更大大增加了 生產(chǎn)成本。
[0011] 因此，現(xiàn)在需要新的爐心管裝置和方法，可以有效避免上述問(wèn)題，提高光纖預(yù)制棒 生產(chǎn)的工藝穩(wěn)定性，大大降低生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種用于VAD和0VD疏松體燒結(jié)裝置和方法，可以有 效的提高爐心管高溫區(qū)溫度場(chǎng)的均勻性和穩(wěn)定性，同時(shí)降低爐心管變形和破損的可能性。
[0013] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0014] -種用于VAD和0VD疏松體燒結(jié)的裝置，其包括爐心管、套設(shè)在所述爐心管外側(cè)的 陶瓷罩，所述陶瓷罩包括兩個(gè)半環(huán)形陶瓷罩，所述半環(huán)形陶瓷罩的上下端口的內(nèi)徑小于所 述半環(huán)形陶瓷罩腔體的內(nèi)徑；兩個(gè)所述半環(huán)形陶瓷罩的尺寸相同，其中一個(gè)所述半環(huán)形陶 瓷罩上設(shè)有進(jìn)氣口，另一個(gè)所述半環(huán)形陶瓷罩上設(shè)有出氣口，所述出氣口上連接有氣體穩(wěn) 壓裝置。
[0015] 在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括，兩個(gè)所述半環(huán)形陶瓷罩的側(cè)邊設(shè)有 凸口，通過(guò)所述凸口兩個(gè)所述半環(huán)形陶瓷罩的側(cè)邊緊密的卡合在一起。
[0016] 在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括，所述凸口距所述半環(huán)形陶瓷罩的外 偵I上下端口的距離均為所述半環(huán)形陶瓷罩的壁厚。
[0017] 在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括，所述半環(huán)形陶瓷罩的壁厚為為4~ 8mm〇
[0018] 在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括，所述半環(huán)形陶瓷罩的上下端口內(nèi)徑 比所述爐心管外徑大1. 5mm~5mm，所述半環(huán)形陶瓷罩的腔體內(nèi)徑比所述半環(huán)形陶瓷罩的 上下端口內(nèi)徑大8mm~20_。
[0019] 在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括，所述半環(huán)形陶瓷罩的腔體高度比光 纖預(yù)制棒燒結(jié)爐的加熱區(qū)域高度大400mm~800mm。
[0020] 在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括，所述進(jìn)氣口和出氣口的高度均為 30mm~70mm，所述進(jìn)氣口和出氣口的外徑均為6. 35mm或者9. 53mm。
[0021] 在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括，還包括石英棉條，所述石英棉條設(shè)置 在所述半環(huán)形陶瓷罩的上下端口與所述爐心管之間的間隙中。
[0022] 在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括，包括陶瓷罩固定裝置，所述陶瓷罩固 定裝置套設(shè)到所述半環(huán)形陶瓷罩外側(cè)，將兩個(gè)所述半環(huán)形陶瓷罩固定成陶瓷罩。
[0023] 在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括，一種使用以上所述的一種用于VAD 和0VD疏松體燒結(jié)裝置的方法，包括以下幾步：
[0024] 第一步：將高溫加熱區(qū)的溫度升到1550°C，在所述爐心管內(nèi)通入30slm的He氣 體，然后通過(guò)氣體穩(wěn)壓裝置將所述爐心管內(nèi)部氣體壓力調(diào)節(jié)到15~20pa;
[0025] 第二步：進(jìn)氣口通入流量為lOslm的He氣體，氣體穩(wěn)壓裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐心管內(nèi)容 的壓力，控制陶瓷罩腔體內(nèi)部的壓力與爐心管內(nèi)部的壓力一致；
[0026] 第三步：陶瓷罩腔體內(nèi)部的He氣體溫度均勻后導(dǎo)入爐心管內(nèi)部，實(shí)測(cè)到爐心管內(nèi) 部的溫度為1490~1500°C，溫場(chǎng)穩(wěn)定均勻后進(jìn)行疏松體燒結(jié)。
[0027] 本發(fā)明的有益效果是：
[0028] 其一、本發(fā)明使用兩個(gè)相同的半環(huán)形陶瓷罩裝置，安裝時(shí)只需要將兩個(gè)半環(huán)形陶 瓷罩合并即可完成裝配過(guò)程，安裝過(guò)程簡(jiǎn)單，便于操作。
[0029] 其二、本發(fā)明使用兩個(gè)相同的半環(huán)形陶瓷罩裝置，降低了庫(kù)存?zhèn)浼某杀?，間接降 低生產(chǎn)成本。
[0030] 其三、本發(fā)明使用可拆卸式的兩個(gè)相同半環(huán)形陶瓷罩裝置，拆卸過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)需移 動(dòng)爐心管即可完成檢查或更換陶瓷罩裝置作業(yè)，提高了生產(chǎn)效率。
[0031] 其四、本發(fā)明使用兩個(gè)相同的半環(huán)形陶瓷罩裝置包裹爐心管，在高溫?zé)Y(jié)時(shí)，可以 有效的防止硅鉬加熱棒及燒結(jié)爐體的金屬雜質(zhì)進(jìn)入爐心管內(nèi)部，影響光纖預(yù)制棒的性能參 數(shù)。
[0032] 其五、本發(fā)明使用兩個(gè)相同的半環(huán)形陶瓷罩裝置包裹爐心管，通入的氦氣可以有 效的進(jìn)行導(dǎo)熱，使?fàn)t心管內(nèi)部溫場(chǎng)變的更均勻。
[0033] 其六、本發(fā)明使用兩個(gè)相同的半環(huán)形陶瓷罩裝置包裹爐心管，陶瓷罩內(nèi)部的壓力 與爐心管內(nèi)部的壓力一致，可以有效的保護(hù)爐心管，避免因外部不可控因素而造成的爐心 管變形。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例技術(shù)描述中 所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí) 施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖 獲得其他的附圖。
[0035] 圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖2為圖1的俯視圖。