CN106219961A - 一种vad制备光纤预制棒的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种VAD制备光纤预制棒的装置和方法。装置包括有立式机架，立式机架上安设有升降卡盘，升降卡盘连接悬臂架，悬臂架前端安设旋转吊杆，在旋转吊杆的下方对应安设用于沉积的反应腔体，反应腔体内分别设有芯层喷灯和包层喷灯，其特征在于在反应腔体外装有激光测距仪，激光测距仪测距点对应于芯层喷灯的上方的预制棒芯层沉积形成处，用于检测预制棒芯层的直径。本发明结构简单，测量精度高，反馈快，可靠性强，易于操作和使用；能够有效控制所沉积预制棒的芯层直径，使生产出的光纤预制棒芯径均一，从而提高预制棒的加工质量。

Description

一种VAD制备光纤预制棒的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种VAD制备光纤预制棒的装置及方法，属于光纤制造技术领域。
背景技术
在制造光纤预制棒的工艺中，VAD（外部气相沉积法）由于沉积速率高，对生产条件要求较低，能够获得大尺寸的预制棒而受青睐。VAD工艺由于是从上往下垂直生长，所以在控制粉棒生长速度（即吊杆的提拉速度）方面尤其重要，其直接关系到芯层和包层的沉积状况。美国专利US6834516 通过使用高温计测量预制棒粉棒末端的温度进行控制，但是温度测量有偏差且受腔体内抽风装置的影响，导致测量精度存在问题。在国内有厂家通过在吊杆顶端测量沉积粉棒总重量，或者是通过控制粉棒最下沿的高度即粉棒最下沿一旦遮挡住光线，吊杆即提拉等方法控制粉棒的生长，但这些方法都存在一个很大的缺陷，无法使粉棒芯层直径在一个可控范围内，无法把控芯层直径的大小，由此生产出的预制棒质量很低。
对于VAD工艺生产本身，可变条件非常多，如供料系统的压力和温度并不能保证在一个值，即使如此，管道输送的过程中温度和压力也在波动；再如原料燃烧的热值直接影响的就是火焰的温度，还有腔体内风速的变化，使得沉积表面温度也在波动，这就影响了颗粒的沉积效率和生长速度。在诸多可变条件下如何能够保证沉积粉棒的芯径的均一性，直接关系到粉棒产出质量。美国专利文献US20120103023A1中论述的是利用CCD获取粉棒沉积中的芯包层影像，从而测算出芯包层的比以生产出芯包比稳定的初产品，但是这种方法存在问题：在沉积区域温度较高，火焰波动强烈直接影响到CCD对图像边界的判定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种易于操作和使用的VAD制备光纤预制棒的装置和方法，它结构简单，测量精度高，反馈快，能够有效控制所沉积预制棒的芯层直径，从而提高预制棒的加工质量。
本发明为解决上述所提出的问题所采用的装置技术方案为：
包括有立式机架，立式机架上安设有升降卡盘，升降卡盘连接悬臂架，悬臂架前端安设旋转吊杆，在旋转吊杆的下方对应安设用于沉积的反应腔体，反应腔体内分别设有芯层喷灯和包层喷灯，其特征在于在反应腔体外装有激光测距仪，激光测距仪测距点对应于芯层喷灯的上方的预制棒芯层沉积形成处，用于检测预制棒芯层的直径。
按上述方案，所述的激光测距仪的输出端与PLC单元和计算机相接，PLC单元的输出端与升降卡盘控制装置相连，使激光测距仪与升降卡盘控制装置形成反馈。
按上述方案，所述的激光测距仪的激光束与水平线齐平，且与旋转吊杆的轴线相交。
按上述方案，在反应腔体上对应激光测距仪安设玻璃窗口。
按上述方案，在反应腔体内一侧设置抽风装置。
本发明制备光纤预制棒方法的技术方案为：
打开反应腔体，将玻璃靶棒固定在旋转吊杆下端，开启升降卡盘，旋转吊杆移动至初始位置高度并以一定速度旋转；
开启激光测距仪，进行初始化设置，此时吊杆升降速度为零；
开启沉积原料供应系统，先后点燃芯层喷灯和包层喷灯，供应系统按照各自流量计设定值开始分别先后供应芯层喷灯和包层喷灯向玻璃靶棒喷射，经过水解反应后生成的二氧化硅和二氧化锗开始沉积在靶棒预设位置处，随着沉积的持续进行，靶棒下端芯层直径逐渐变大，当芯层直径大于预设值时，经激光测距仪检测和信息反馈，启动升降卡盘上升使旋转吊杆开始往上提升靶棒；
之后随着沉积的继续，激光测距仪连续获取所测直径，经过处理后反馈给PLC单元，控制旋转吊杆的提升速度，由此保证了所沉积预制棒粉棒的芯层直径始终均一，直到沉积结束。
按上述方案，所述的芯层喷灯喷射形成芯层，所述的包层喷灯喷射在芯层外形成包层，在所沉积预制棒粉棒的下端芯层端面和包层端面的轴向间隔为30~60㎜。
本发明的有益效果在于：1、结构简单，测量精度高，反馈快，可靠性强，易于操作和使用；2、在粉棒沉积时测得芯层直径，及时通过反馈控制旋转吊杆轴向提升速度，反馈直接、迅速，能够有效控制所沉积预制棒的芯层直径，使生产出的光纤预制棒芯径均一，从而提高预制棒的加工质量。
附图说明
图1为本发明一个实施例的总体结构示意图。
图2为本发明一个实施例的反馈控制系统示意图。
图3为本发明一个实施例中制备方法的流程框图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
包括有立式机架10，立式机架10上安设有升降卡盘3，升降卡盘可沿立式机架10上下移动，升降卡盘连接悬臂架2，悬臂架前端安设旋转吊杆4，旋转吊杆成垂直状，在旋转吊杆4的下方对应安设用于沉积的反应腔体1，反应腔体内分别设有芯层喷灯A1和包层喷灯A2，芯层喷灯在下，包层喷灯在上，相隔一端间距，芯层喷灯和包层喷灯的喷口均倾斜朝上；在反应腔体内一侧设置抽风装置7，用于抽排未沉积的多余粉尘。在反应腔体外下方装有激光测距仪6，激光测距仪（测径传感器）安设在一个可调支架8上，激光测距仪的测距点对应于芯层喷灯的上方的预制棒芯层沉积形成处，其中激光测距仪的激光束与水平线齐平，且与旋转吊杆的轴线相交，用于检测预制棒芯层的直径，在反应腔体上对应激光测距仪安设玻璃窗口9。便于通光和观察。所述的激光测距仪的输出端与PLC单元和计算机相接，PLC单元的输出端与升降卡盘控制装置（系统）相连，使激光测距仪与升降卡盘控制装置形成反馈。控制升降卡盘的上升速度，从而控制粉棒的生长速度。
本实施例通过控制芯层直径用VAD制备光纤预制棒的方法如下：
打开反应腔体，将玻璃靶棒固定在旋转吊杆下端，开启升降卡盘，旋转吊杆移动至初始位置高度并以一定速度旋转；开启激光测距仪，进行初始化设置，此时吊杆升降速度为零；开启沉积原料供应系统，先后点燃芯层喷灯喷射形成一段芯层，然后点燃包层喷灯在芯层外喷射形成包层，原料供应系统按照各自流量计设定值开始分别先后供应芯层喷灯和包层喷灯向玻璃靶棒5喷射，经过水解反应后生成的二氧化硅和二氧化锗开始沉积在靶棒预设位置处，随着沉积的持续进行，靶棒下端芯层直径逐渐变大，当芯层直径大于预设值时，经激光测距仪检测和信息反馈，启动升降卡盘上升使旋转吊杆开始往上提升靶棒；在所沉积预制棒粉棒的下端芯层端面和包层端面的轴向间隔为40㎜。随着沉积的继续，激光测距仪连续获取所测直径，经过处理后反馈给PLC单元，控制旋转吊杆的提升速度，由此保证了所沉积预制棒粉棒的芯层直径始终均一，直到沉积结束。
图3为本发明一个实施例中制备方法的流程框图。在预制棒粉棒沉积过程中激光测距仪实时监控其生长情况获取芯层外径，计算机实时分析监控，根据芯径变化卡盘上提速度不断调整，以保证所沉积粉棒芯径均一，如果所沉积粉棒芯径在可控范围内，靶棒不断上提，直到获得预期目标为止，如果一定时间内芯径差距很大，超出了可控范围值，则说明沉积过程异常，芯径生长不圆度偏大，沉积停止。

Claims (7)

1.一种VAD制备光纤预制棒的装置，包括有立式机架，立式机架上安设有升降卡盘，升降卡盘连接悬臂架，悬臂架前端安设旋转吊杆，在旋转吊杆的下方对应安设用于沉积的反应腔体，反应腔体内分别设有芯层喷灯和包层喷灯，其特征在于在反应腔体外装有激光测距仪，激光测距仪测距点对应于芯层喷灯的上方的预制棒芯层沉积形成处，用于检测预制棒芯层的直径。
2.按权利要求1 所述的VAD制备光纤预制棒的装置，其特征在于所述的激光测距仪的输出端与PLC单元和计算机相接，PLC单元的输出端与升降卡盘控制装置相连，使激光测距仪与升降卡盘控制装置形成反馈。
3.按权利要求1或2所述的VAD制备光纤预制棒的装置，其特征在于所述的激光测距仪的激光束与水平线齐平，且与旋转吊杆的轴线相交。
4.按权利要求3所述的VAD制备光纤预制棒的装置，其特征在于在反应腔体上对应激光测距仪安设玻璃窗口。
5.按权利要求1或2所述的VAD制备光纤预制棒的装置，其特征在于在反应腔体内一侧设置抽风装置。
6.一种VAD制备光纤预制棒的方法，其特征在于采用权利要求1-5中任一装置，打开反应腔体，将玻璃靶棒固定在旋转吊杆下端，开启升降卡盘，旋转吊杆移动至初始位置高度并以一定速度旋转；
开启激光测距仪，进行初始化设置，此时吊杆升降速度为零；
开启沉积原料供应系统，先后点燃芯层喷灯和包层喷灯，供应系统按照各自流量计设定值开始分别先后供应芯层喷灯和包层喷灯向玻璃靶棒喷射，经过水解反应后生成的二氧化硅和二氧化锗开始沉积在靶棒预设位置处，随着沉积的持续进行，靶棒下端芯层直径逐渐变大，当芯层直径大于预设值时，经激光测距仪检测和信息反馈，启动升降卡盘上升使旋转吊杆开始往上提升靶棒；
之后随着沉积的继续，激光测距仪连续获取所测直径，经过处理后反馈给PLC单元，控制旋转吊杆的提升速度，由此保证了所沉积预制棒粉棒的芯层直径始终均一，直到沉积结束。
7.按权利要求6所述的VAD制备光纤预制棒的方法，其特征在于所述的芯层喷灯喷射形成芯层，所述的包层喷灯喷射在芯层外形成包层，在所沉积预制棒粉棒的下端芯层端面和包层端面的轴向间隔为30~60㎜。
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