CN1045944C - 制备玻璃预制件的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于通过VAD法制备玻璃预制件的装置，它包括：用于旋转粉尘材料(3)的旋转驱动装置(5)；用于检测粉尘材料(3)的振动的检测装置(7，8)；以及用于检测旋转驱动装置(5)的旋转速度的控制装置，它根据检测装置(7，8)的检测输出量改变旋转驱动装置(5)的旋转速度。

Description

制备玻璃预制件的设备
本发明涉及用于制备玻璃预制件的装置，特别是涉及用于通过VAD(轴向汽相沉积法)制备玻璃预制件的装置。
VAD是一种已知的制备玻璃预制件的方法，利用VAD法按下列方式制备玻璃预制件。通过将起始棒或芯棒的上部固定在一台马达轴上而使起始棒或芯棒旋转，通过利用含有气态原料的氢氧燃烧器而使细小玻璃粒发生反应而获得的粉尘就会在该起始棒或芯棒上沿轴向生长，由此形成作为芯及包皮的多孔质玻璃，然后利用由高纯碳形成的环形加热器将由此获得的多孔玻璃加热，结果在玻璃颗粒中包含的气泡被赶出玻璃颗粒，由此获得一种透明的光纤预制件。
这种VAD法包括一个芯形成步骤和一个护套形成步骤，在芯形成步骤中，通过抓紧起始棒的上部，作为芯和包皮的多孔玻璃在起始棒上形成；在护套形成步骤中，通过抓紧通过将该多孔玻璃玻璃化而获得的芯棒的上部，在该芯棒上逐渐向下形成粉尘，从而增加了包皮的直径。进行护套形成步骤的目的在于将芯和包皮的直径比率设定成一个合适值，有叫可以多次重复该步骤。
在芯形成步骤及护套形成步骤中，由于粉尘均是通过抓紧起始棒或芯棒的上部而形成的，该起始棒或芯棒的下部则作为自由端，因此可能会使该起始棒或芯棒发生自由振动，结果造成粉尘难于均匀粘接，玻璃预制件的质量也下降了。
作为对旋转机中转子振动的测量，人们通常的做法是使该转子的旋转数量和转子的固有频率彼此分开，但是当通过VAD进行粉尘制备时，由于通过在起始棒或芯棒上沉积而获得的粉尘材料的固有频率随着粉尘的沉积而发生变化，因此很难采用这种已知的测量手段。
所以，在已知的VAD法的粉尘制备工艺中，对粉尘材料的固有频率无法进行特殊考虑，即使粉尘材料发生振动，也只能使该振动继续，直到随着粉尘沉积的进行该粉尘材料自发地脱离共振状态。
由此，在已知的VAD中，粉尘材料以固有频率的振动不考虑在内。为了将引起粉尘材料振动的因素减至最小，人们已经采用这样一种工艺以使制备精度获得改善，即在粉尘制备之前对起始棒或芯棒进行对准以减少该粉尘材料的偏心。但是这些已知的方法均十分困难且对制备精度的改善也有限。同时，随着近来玻璃预制件尺寸的增加，粉尘材料固有频率的振动将变得越来越大，结果增加了粉尘材料发生共振的危险性。
因此，本发明的一个基本目的在于为了消除现有技术的种种不便提供一种用于通过VAD制备玻璃预制件的装置，其中，通过将在粉尘制备时发生的粉尘材料的振动降至最小而稳定地制备粉尘材料。
为了实现本发明的这个目的，根据本发明，用于通过VAD法制备玻璃预制件的装置包括：用于旋转粉尘材料的旋转驱动装置；用于检测粉尘材料振动的检测装置；以及用于控制该旋转驱动装置的控制装置，它根据该检测装置的输出值改变旋转驱动装置的旋转速度。
在粉尘材料沉积过程中，当动力系统(包括该粉尘材料)的共振频率与旋转系统(包括驱动马达)的振动频率巧合时，该粉尘材料达到共振状态并产生很大的振动。
根据本发明，通过该检测装置测得的粉尘材料的振动状态来调节旋转驱动装置旋转该粉尘材料的旋转速度，因此，当粉尘材料在烟灰材料沉积过程中发生振动时，通过改变粉尘材料的旋转速度可以终止该粉尘材料的振动状态。
参照附图并根据与优选实施方案结合起来的描述，本发明的目的及特点将变得显而易见。
图1是根据本发明的一个实施方案，在采用VAD法制备玻璃预制件的装置中芯形成步骤的示意图。
图2是图1所示装置中护套形成步骤的示意图。
图3是用于图1所示装置中的振动传感器的示意图。
图4类似于图3；它特别显示了图3中振动传感器的另一个例子。
在描述本发明工艺之前，应当注意在整个附图中采用类似的数字表示类似的部件。
图1和图2分别表示在根据本发明的一个实施方案用于通过VAD法制备玻璃预制件的装置K中的芯形成步骤和护套形成步骤。在图1中，装置K包括马弗炉1、起始棒2、粉尘3、燃烧器4、马达5、马达调节器6和上部振动传感器7。在图1中，当固定在马达与轴上的起始棒2以预定速度旋转时，粉尘3通过VAD法中的燃烧器4沉积在起始棒2的远端。同时，在图2中，图1中的起始棒2被转换成通过将多孔玻璃玻璃化而获得的芯棒9。并且还装配了一个下部振动传感器8。在图2中，当固定在马达与轴上的芯棒9的预定速度旋转时，粉尘3通过VAD法中的燃烧器4沉积过程均是在马弗炉1中进行。
如图2所示，在芯棒9的下端部放置了一个下部振动传感器8。如果该下部振动传感器8能检测芯棒9的振动状态，则该下部振动传感器8可以以任何一个检测原则为基础。如图3所示，在该实施方案中使用了一个激光束发光元件，例如激光二极管11和一个光传感器例如CCD(电荷耦合装置)12作为下部振动传感器8，从而以位置变化检测芯棒9远端的横向偏转。另外，如图4所示，也可采用一个发光二极管21作为下部振动传感器8，从而以光量变化检测芯棒9远端的横向偏转。
马达控制器6控制马达5，使之以预定的恒速度旋转，一旦在粉尘3沉积过程中发生起始棒2或芯棒9振动，则马达控制器6从上部振动传感器7或下部振动传感器8处接受输出值，从而改变马达5的旋转速度，通过改变起始棒2或芯棒9的旋转速度，起始棒2或芯棒9的共振状态可以终止。
起始棒2或芯棒9的固有频率不一定根据粉尘3的沉积速度、粉尘3的直径等以恒速变化。在一个实施例中，芯棒9具有8Hz的起始固有频率，且芯棒9的固有频率以1Hz/80分钟的平均变化速率下降，同时，导致振动的芯棒9的临界速度取决于多种因素，如马达5的旋转速度，夹合处轴承等。在粉尘3的沉积过程中，为通过在芯棒9上沉积粉尘3而获得的粉尘材料的固有频率与该临界速度巧合时，该粉尘材料就会发生剧烈振动，一旦粉尘材料发生振动，该粉尘材料的振动状态将会持续，直到随着粉尘3的沉积过程的进行，粉尘材料的固有频率偏离该临界速度。
从通过将盘形重物连接到芯棒9上而测定出的随着芯棒的固有频率变化的芯棒固有频率和旋转速度之间的关系，本发明人发现如果芯棒9的固有频率与芯棒9的旋转速度偏差仅0.1Hz，芯棒9的共振就会停止，也就是说芯棒9的共振很少发生。
在上述实施例中，芯棒9的固有频率以大约1Hz/80分钟的速率下降，然后，当粉尘沉积时芯棒9的固有频率以0.1Hz/8分钟速率改变。如果继续粉尘沉积过程而不对芯棒9的振动采取任何行动，则芯棒9的振动将持续10分钟左右，一直到芯棒9的固有频率与芯棒9的旋转速度偏差0.1Hz为止。同时，一旦芯棒9的振动发生了，芯棒9的振动由其自身的振动引起，并且即使芯棒9的固有输率偏离芯棒9的旋转速度，该振动也不可能会停止。
但是，如果芯棒9在旋转速度仅以约1.2rpm(与装置K中旋转速度的3％对应)变化时其旋转速度为40rpm，则芯棒9的振动可以停止，由此芯棒9可以稳定旋转。如果通过改变旋转速度而使芯棒9的振动停止，则旋转速度被改变的状态将保持直到芯棒9的固有频率将偏离共振区，而后，芯棒9返回到原来的旋转速度，按照这种方法，芯棒9的振动状态可以减至最小。
在图2中，下部振动传感器8在芯棒9的下部放置，但它也可以位于马达5的轴附近，或者直接装在马达5的轴上，在芯形成步骤(图1)中，马达5轴的振动由上部振动传感器7(示于图1)测出，任何一种振动检测装置，例如应力测试器(连接在马达5的轴上)可以用来作为上部振动传感器7以代替上述激光。在图2所示的护套形成步骤中，从灵敏角度出发，优选地是将该振动传感器安装在芯棒9的下部。
从上述对根据本发明用于通过VAD法制备玻璃预制件的装置的描述可以清楚地看出，通过改变起始棒或芯棒的旋转速度可以使起始棒或芯棒的振动停止。因此，本发明达到了使粉尘材料稳定生产的效果。

Claims (3)

1、一种用于通过VAD法制备玻璃预制件的装置包括：
用于旋转粉尘材料(3)的旋转驱动装置(5)；
用于检测粉尘材利(3)的振动的检测装置(7,8)；以及
用于控制旋转驱动装置(5)旋转速度的控制装置，它根据检测装置(7,8)的输出量改变旋转驱动装置5的旋转速度。
2、权利要求1所述的装置，其中该检测装置(7,8)包括一个激光二极管(11)和一个CCD(电荷耦合装置)(12)。
3、权利要求1所述的装置，其中该检测装置(7,8)由发光二极管(21)形成。
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