CN106587590B - 一种ovd工艺沉积光纤预制棒的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种OVD工艺沉积光纤预制棒的设备，包括有沉积腔体，在沉积腔体的一侧竖直安设有一排等距间隔的喷灯，喷灯与进风导流腔相连，在沉积腔体的中部上下侧对应安设上、下旋转夹头，沉积腔体的另一侧为出风口，其特征在于在在沉积腔体的中部上下侧安设有上下往复移动台，上下往复移动台上安设有水平移动座，所述的上、下旋转夹头与水平移动座相连接。本发明使刻蚀粉棒的沉积更为均匀；喷灯在喷射时静止不动使沉积腔体内火焰和气流状态保持稳定，有利于预制棒沉积精度和质量的提高；可使沉积达到较好的热涌效应；维持沉积腔体内部的稳定平流风，火焰与腔体内的平流风方向一致，可以使火焰维持较好的形状，不易发散，有利于沉积效率的提高。

Description

一种OVD工艺沉积光纤预制棒的设备
技术领域
本发明涉及一种OVD工艺沉积光纤预制棒的设备，属于光纤制造设备技术领域。
背景技术
随着光纤市场的发展，特别是近年来，原材料价格不断上涨，而光纤价格却未同步上升，对光纤预制棒生产厂家而言，降低预制棒制造成本，降低原料气体消耗，已是大势所趋。
OVD工艺即管外气相沉积法（Outside Vapour Deposition）是目前沉积制造光纤预制棒的主要工艺之一。管外沉积法对光纤预制棒的外径没有限制，可以生产尺寸较大的预制棒，因此可以有效降低制造成本。OVD工艺使用的含硅原料为四氯化硅（SiCl4），四氯化硅在氧气的携带下，通过特别设计的喷灯，与氢气（或甲烷）/氧气火焰一起喷向转动的芯棒，在热能作用下，原料发生水解反应生成二氧化硅，二氧化硅颗粒一层层吸附在芯棒上，形成多孔预制棒；生产的多孔预制棒经过脱水工序，除去水和金属杂质，烧结成玻璃预制棒，最后拉丝制成光纤。
在OVD工艺中，火焰温度与沉积面温度有温度差，这个温度梯度推动微颗粒物向沉积面运动并吸附在棒表面，这就是热涌效应。火焰燃烧产生的细微颗粒，逐渐团聚形成一群较大的聚合体，并逐步向靶棒表面运动。在靠近喷灯的区域，反应生成的颗粒物数量多而体积小，在较短的区域内，颗粒物快速形成粒子聚合体，随着颗粒物和火焰向靶棒运动，颗粒物的数量减少（颗粒物在火焰中的浓度降低），而体积增大，颗粒物碰撞几率降低，导致粒子聚合速度变慢。热涌效应同时需要维持火焰温度与沉积面温度的温度差，火焰越长，两者之间的温度差越小，颗粒物在棒表面粘结的能力越差，收集能力越低。因此火焰温度、沉积表面温度、喷灯与棒表面的距离需要维持合适的参数。
OVD沉积时，火焰应当尽量处于一个稳定的平流风的环境中，这样才能保持火焰的形状稳定，颗粒物飞行轨迹平稳，沉积效果和精度才能得到保证。然而随着沉积的进行，粉棒的直径逐渐变大，喷灯和粉棒沉积面的距离会逐渐缩小，为了达到较好的沉积效果保持喷灯和粉棒沉积面的距离不变也是保证沉积效果的重要条件。现有的OVD沉积设备大都采用喷灯沿粉棒前后移动和轴向往复移动的方式，来保持喷灯和粉棒沉积面的距离的恒定和沉积的均匀。然而移动喷灯会导致沉积腔体内火焰和气流状态的变化，从而使得火焰状态随之改变，造成工艺控制的不稳定。
发明内容
本发明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能保持火焰和气流状态稳定，且喷灯和粉棒沉积面的距离恒定的OVD工艺沉积光纤预制棒的设备。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有沉积腔体，在沉积腔体的一侧竖直安设有一排等距间隔的喷灯，喷灯与进风导流腔相连，在沉积腔体的中部上下侧对应安设上、下旋转夹头，沉积腔体的另一侧为出风口，其特征在于在沉积腔体的中部上下侧安设有上下往复移动台，上下往复移动台上安设有水平移动座，所述的上、下旋转夹头与水平移动座相连接。
按上述方案，所述的上下往复移动台安设在沉积腔体上下侧的外侧，所述的上、下旋转夹头与同步旋转驱动机构相连，以使它们同步旋转。
按上述方案，所述的喷灯安设在喷灯架上，在喷灯架上或沉积腔体内设置有测距仪，所述测距仪的输出端与PLC控制单元相接，PLC控制单元的控制端与水平移动座的驱动电机相接，驱动上下往复移动台上的水平移动座同步平移，以使喷灯和粉棒沉积面保持设定的距离。
按上述方案，所述的旋转夹头的旋转速度为50~100rpm，所述的上下往复移动台的移动速度为500~1200mm/min。
按上述方案，在沉积腔体内出风口一侧设置有抽风导流罩。
按上述方案，所述喷灯用于粉棒所沉积的反应原料为八甲基环四硅氧烷（Octamethylcyclotetrasiloxane，OMCTS）。
本发明的有益效果在于：1、设置上下往复移动台，使粉棒相对喷灯沿轴线上下来回移动，可使粉棒的沉积更为均匀；2、旋转夹头随上下往复移动台上下移动，夹持粉棒在旋转的同时上下来回移动，喷灯在喷射时静止不动使沉积腔体内火焰和气流状态保持稳定，有利于预制棒沉积精度和质量的提高；3、安设有水平移动座和测距仪，使喷灯和粉棒沉积面保持设定的距离不变，可使沉积达到较好的热涌效应；4、进风导流腔对送入的空气进行平流化导流，使得火焰喷射的环境尽量达到平流风，抽风导流罩的作用是配合进风导流腔一起，维持沉积腔体内部的稳定平流风，火焰与腔体内的平流风方向一致，可以使火焰维持较好的形状，不易发散，有利于沉积效率的提高。
附图说明
附图是本发明一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
包括有封闭的沉积腔体1，在沉积腔体的一侧竖直安设有一排等距间隔的喷灯3，所述的喷灯安设在喷灯架上并与进风导流腔4相连，在沉积腔体的中部上下侧的外侧对应喷灯安设有上下往复移动台及驱动装置11，上下往复移动台上安设有水平移动座6，上下往复移动台能沿竖直方向缓慢往复移动，以使沉积更为均匀，水平移动座上安设上、下旋转夹头2，所述的上、下旋转夹头与同步旋转驱动机构7相连，以使它们上下同步旋转。在沉积腔体内对应粉棒设置有测距仪9，所述测距仪的输出端与PLC控制单元相接，PLC控制单元的控制端与水平移动座的驱动电机10相接，驱动上下往复移动台上的水平移动座同步平移，当粉棒5的沉积直径变大时，旋转夹头的旋转轴线相应后移，以使喷灯和粉棒沉积面保持设定的距离不变，使沉积达到较佳或最佳的热涌效应。沉积腔体的另一侧为出风口，在沉积腔体内出风口一侧设置有抽风导流罩8，所述的抽风罩为长方形的锥棱台形，大端朝内，与进风导流腔相对应。进风导流腔将送入的空气进行平流化导流，使得火焰喷射的环境尽量达到平流风，抽风导流罩的作用是配合进风导流腔，维持沉积腔体内部的稳定平流风，火焰与腔体内的平流风方向一致，可以使火焰维持较好的形状，不易发散，有利于沉积效率的提高。
本发明沉积时的反应原料可采用不含氯化物的有机硅材料，八甲基环四硅氧烷（Octamethylcyclotetrasiloxane，OMCTS）作为环保型材料应用到二氧化硅的制造工艺中，采用OMCTS的OVD工艺化学反应式如下：
C8H24O4Si4+16O2=4SiO2+12H2O+8CO2
其工业生产的尾气中不含氯化氢，可以有效降低尾气处理成本，在生产中也降低了氯化物泄漏造成的人员和环境风险。

Claims (5)

1.一种OVD工艺沉积光纤预制棒的设备，包括有沉积腔体，在沉积腔体的一侧竖直安设有一排等距间隔的喷灯，喷灯与进风导流腔相连，在沉积腔体的中部上下侧对应安设上、下旋转夹头，沉积腔体的另一侧为出风口，其特征在于在沉积腔体的中部上下侧安设有上下往复移动台，上下往复移动台上安设有水平移动座，所述的上、下旋转夹头与水平移动座相连接；所述的喷灯安设在喷灯架上，在喷灯架上或沉积腔体内设置有测距仪，所述测距仪的输出端与PLC控制单元相接，PLC控制单元的控制端与水平移动座的驱动电机相接，驱动上下往复移动台上的水平移动座同步平移，以使喷灯和粉棒沉积面保持设定的距离。
2.按权利要求1所述的OVD工艺沉积光纤预制棒的设备，其特征在于所述的上下往复移动台安设在沉积腔体上下侧的外侧，所述的上、下旋转夹头与同步旋转驱动机构相连，以使它们同步旋转。
3.按权利要求1或2所述的OVD工艺沉积光纤预制棒的设备，其特征在于所述的上下旋转夹头的旋转速度为50~100rpm，所述的上下往复移动台的移动速度为500~1200mm/min。
4.按权利要求1或2所述的OVD工艺沉积光纤预制棒的设备，其特征在于在沉积腔体内出风口一侧设置有抽风导流罩。
5.按权利要求1或2所述的OVD工艺沉积光纤预制棒的设备，其特征在于所述喷灯用于粉棒所沉积的反应原料为八甲基环四硅氧烷。
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