CN107540210A - 一种基于pcvd工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备，包括框架、石英管、微波腔和四个旋转机构，旋转机构包括固定板、调节组件和旋转组件，旋转组件包括第二电机、缓冲块、第二驱动轴和驱动齿轮，微波腔的内侧设有四个距离检测机构，距离检测机构包括固定管、插杆、抵触块、弹簧和压力传感器，该基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备通过距离检测机构检测石英管与微波腔的相对位置，并利用调节组件调节微波腔的位置，使微波腔与石英管同轴设置，不仅如此，在微波腔移动过程中，通过旋转组件带动微波腔旋转，从而使石英管内的微波能量均匀分布，有利于石英管内的透明玻璃层均匀分布，进而提高了光纤预制棒的生产质量。
Description
技术领域
本发明涉及光纤设备领域，特别涉及一种基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备。
背景技术
光纤预制棒又称制棒，其制造过程为将四氯化硅等原材料制成与光纤具有相同折射率分布，直径为1至3厘米的预制棒的过程。制造方法有多种，普遍采用的有：MCVD法、VCD法、OVD法和PCVD法。其中PCVD法是利用微波等离子体使石英管的气体氧化并沉积的预制棒制造方法。在石英管的一端送入各种化学试剂与载气氧气，另一端用旋转真空泵保持一定的真空度，一个震荡频率为2.45GHz、功率为1kW左右的环形微波谐振腔包围着石英管并以8m/min的速度沿石英管快速移动整个过程在高温炉子内进行。微波能量使石英管内局部地产生非等温低压离子体，不同离子体相互碰撞直接进行化学反应，沉积出透明玻璃层，沉积后的空心板进行烧缩，制成光纤预制棒。
采用PCVD法在进行光纤制造时，人们往往忽视环形微波谐振腔与石英管的位置关系，导致微波腔的中心轴线与石英管的中心轴线不在同一位置，使得石英管内的微波能量分布不均匀，致使透明玻璃层的分布不均匀，影响光纤预制棒的生成质量，不仅如此，仅仅依靠微波腔保温石英管进行移动，也会导致石英管内各截面处的微波能量分布不均匀，进而降低了光纤预制棒的质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备，包括基座、框架、石英管、微波腔、两个移动机构和四个旋转机构，所述框架的竖向截面的形状为回形，所述框架设置在基座的上方，两个移动机构分别设置在框架下方的两侧，四个旋转机构分别设置在框架的四个内壁上，所述微波腔设置在四个旋转机构之间，所述旋转机构与微波腔传动连接，所述微波腔的形状为环形，所述微波腔套设在石英管上；
所述旋转机构包括固定板、调节组件和旋转组件，所述固定板固定在框架的内壁上，所述调节组件包括第一电机、第一驱动轴和套管，所述第一电机固定在固定板上，所述第一电机与第一驱动轴传动连接，所述第一驱动轴的外周设有外螺纹，所述套管套设在第一驱动轴上，所述套管内设有内螺纹，所述套管内的内螺纹与第一驱动轴上的外螺纹相匹配；
所述旋转组件包括第二电机、缓冲块、第二驱动轴、驱动齿轮和两个侧杆，所述第二电机通过其中一个侧杆与套管固定连接，所述缓冲块通过另一个侧杆与套管固定连接，所述第二驱动轴设置在第二电机和缓冲块之间，所述第二电机与第二驱动轴传动连接，所述驱动齿轮套设在第二驱动轴上；
所述微波腔的外周至少设有四个从动齿，所述从动齿周向均匀分布在微波腔的外周，所述从动齿与驱动齿轮啮合；
所述微波腔的内侧设有四个距离检测机构，所述距离检测机构包括固定管、插杆、抵触块、弹簧和压力传感器，所述固定管固定在微波腔的内壁上，所述压力传感器固定在固定管内的底部，所述弹簧设置在固定管内，所述插杆的一端与抵触块固定连接，所述插杆的另一端通过弹簧与压力传感器连接，所述弹簧处于压缩状态。
作为优选，为了带动框架移动，使微波腔对石英管各处发射微波能量，所述移动机构包括吊杆、第三电机和两个移动组件，所述第三电机通过吊杆固定在框架的下方，两个移动组件分别设置在第三电机的两侧，所述移动组件包括第三驱动轴和滚轮，所述第三电机通过第三驱动轴与滚轮传动连接。第三电机带动第三驱动轴转动，从而使滚轮转动，进而实现框架的移动。
作为优选，为了防止滚轮发生偏移，所述移动组件还包括凹槽，所述凹槽设置在基座上，所述滚轮设置在凹槽内，所述凹槽与滚轮相匹配。
作为优选，为了防止滚轮滑动，所述滚轮上设有防滑纹。
作为优选，为了固定套管的移动方向，所述调节组件还包括限位环和两个支架，两个支架分别设置在限位环的两侧，所述限位环通过支架与固定板固定连接，所述限位环套设在套管上。
作为优选，利用无刷直流电机驱动精度高的特点，为了精确控制第一电机的转速，所述第一电机为无刷直流电机。
作为优选，为了固定插杆的方向位置，所述固定管内设有固定环，所述固定环固定在固定管的内壁上，所述固定管套设在插杆上。
作为优选，为了防止驱动齿轮在第二驱动轴上滑动，所述驱动齿轮的两侧设有若干限位板，所述限位板周向均匀分布在第二驱动轴的外周，所述限位板与第二驱动轴固定连接。
作为优选，利用梯形齿耐磨的特点，为了提高设备的使用寿命，所述从动齿为梯形齿。
作为优选，为了精确控制微波腔的转动角度，所述微波腔的半径为驱动齿轮的半径的两倍。
为了使透明玻璃层均匀分布在石英管内，该光纤预制棒生产设备在采用PCVD法制造时，由框架下方的两个移动机构带动框架移动，移动过程中，为了确保微波腔的中心轴线与石英管的中心轴线重合，由微波腔内的四个距离检测机构检测四个方向上微波腔的内壁至石英管的外壁的距离，距离检测机构中，抵触块与石英管的外壁接触，通过插杆使弹簧受压缩，压力传感器检测到压力数据，弹簧的形变量不同，压力传感器检测到的压力数据不同，当四个距离检测机构检测到的压力数据不一致时，表示石英管与微波腔不是同轴设置，此时通过微波腔外周的四个旋转机构中的调节组件进行调节，调节组件内，由第一电机带动第一驱动轴转动，使第一驱动轴上的外螺纹与套管内的内螺纹相互作用，带动套管移动，从而改变驱动齿轮的位置，使微波腔的位置发生变化，通过调节微波腔的位置，使微波腔与石英管同轴设置，从而确保在制造时玻璃层均匀沉积在石英管的内壁上。在制造过程中，为了使微波腔产生的微波能量在石英管内均匀分布，从而有利于透明玻璃层均匀分布在石英管的内壁上，由移动机构带动框架平移的同时，四个旋转机构中的旋转组件运行，由第二电机带动第二驱动轴旋转，使驱动齿轮传动，驱动齿轮与微波腔外周上的从动齿作用，带动微波腔沿着其中心轴线旋转，从而使微波腔产生的微波能量在移动的同时均匀分布在石英管的内壁上，进而确保了在光纤预制棒生产过程中玻璃层均匀分布在石英管上，提高了光纤预制棒的生产质量。
本发明的有益效果是，该基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备通过距离检测机构检测石英管与微波腔的相对位置，并利用调节组件调节微波腔的位置，使微波腔与石英管同轴设置，不仅如此，在微波腔移动过程中，通过旋转组件带动微波腔旋转，从而使石英管内的微波能量均匀分布，有利于石英管内的透明玻璃层均匀分布，进而提高了光纤预制棒的生产质量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备的结构示意图；
图2是本发明的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备的旋转机构的结构示意图；
图3是本发明的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备的旋转组件的结构示意图；
图4是本发明的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备的微波腔的结构示意图；
图5是本发明的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备的距离检测机构的结构示意图；
图6是本发明的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备的移动机构的结构示意图；
图中：1.基座，2.框架，3.石英管，4.微波腔，5.固定板，6.第一电机，7.第一驱动轴，8.套管，9.第二电机，10.缓冲块，11.第二驱动轴，12.驱动齿轮，13.侧杆，14.从动齿，15.固定管，16.插杆，17.抵触块，18.弹簧，19.压力传感器，20.吊杆，21.第三电机，22.第三驱动轴，23.滚轮，24.凹槽，25.限位环，26.支架，27.固定环，28.限位板。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图6所示，一种基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备，包括基座1、框架2、石英管3、微波腔4、两个移动机构和四个旋转机构，所述框架2的竖向截面的形状为回形，所述框架2设置在基座1的上方，两个移动机构分别设置在框架2下方的两侧，四个旋转机构分别设置在框架2的四个内壁上，所述微波腔4设置在四个旋转机构之间，所述旋转机构与微波腔4传动连接，所述微波腔4的形状为环形，所述微波腔4套设在石英管3上；
所述旋转机构包括固定板5、调节组件和旋转组件，所述固定板5固定在框架2的内壁上，所述调节组件包括第一电机6、第一驱动轴7和套管8，所述第一电机6固定在固定板5上，所述第一电机6与第一驱动轴7传动连接，所述第一驱动轴7的外周设有外螺纹，所述套管8套设在第一驱动轴7上，所述套管8内设有内螺纹，所述套管8内的内螺纹与第一驱动轴7上的外螺纹相匹配；
所述旋转组件包括第二电机9、缓冲块10、第二驱动轴11、驱动齿轮12和两个侧杆13，所述第二电机9通过其中一个侧杆13与套管8固定连接，所述缓冲块10通过另一个侧杆13与套管8固定连接，所述第二驱动轴11设置在第二电机9和缓冲块10之间，所述第二电机9与第二驱动轴11传动连接，所述驱动齿轮12套设在第二驱动轴11上；
所述微波腔4的外周至少设有四个从动齿14，所述从动齿14周向均匀分布在微波腔4的外周，所述从动齿14与驱动齿轮12啮合；
所述微波腔4的内侧设有四个距离检测机构，所述距离检测机构包括固定管15、插杆16、抵触块17、弹簧18和压力传感器19，所述固定管15固定在微波腔4的内壁上，所述压力传感器19固定在固定管15内的底部，所述弹簧18设置在固定管15内，所述插杆16的一端与抵触块17固定连接，所述插杆16的另一端通过弹簧18与压力传感器19连接，所述弹簧18处于压缩状态。
作为优选，为了带动框架2移动，使微波腔4对石英管3各处发射微波能量，所述移动机构包括吊杆20、第三电机21和两个移动组件，所述第三电机21通过吊杆20固定在框架2的下方，两个移动组件分别设置在第三电机21的两侧，所述移动组件包括第三驱动轴22和滚轮23，所述第三电机21通过第三驱动轴22与滚轮23传动连接。第三电机21带动第三驱动轴22转动，从而使滚轮23转动，进而实现框架2的移动。
作为优选，为了防止滚轮23发生偏移，所述移动组件还包括凹槽24，所述凹槽24设置在基座1上，所述滚轮23设置在凹槽24内，所述凹槽24与滚轮23相匹配。
作为优选，为了防止滚轮23滑动，所述滚轮23上设有防滑纹。
作为优选，为了固定套管8的移动方向，所述调节组件还包括限位环25和两个支架26，两个支架26分别设置在限位环25的两侧，所述限位环25通过支架26与固定板5固定连接，所述限位环25套设在套管8上。
作为优选，利用无刷直流电机驱动精度高的特点，为了精确控制第一电机6的转速，所述第一电机6为无刷直流电机。
作为优选，为了固定插杆16的方向位置，所述固定管15内设有固定环27，所述固定环27固定在固定管15的内壁上，所述固定管15套设在插杆16上。
作为优选，为了防止驱动齿轮12在第二驱动轴11上滑动，所述驱动齿轮12的两侧设有若干限位板28，所述限位板28周向均匀分布在第二驱动轴11的外周，所述限位板28与第二驱动轴11固定连接。
作为优选，利用梯形齿耐磨的特点，为了提高设备的使用寿命，所述从动齿14为梯形齿。
作为优选，为了精确控制微波腔4的转动角度，所述微波腔4的半径为驱动齿轮12的半径的两倍。
为了使透明玻璃层均匀分布在石英管3内，该光纤预制棒生产设备在采用PCVD法制造时，由框架2下方的两个移动机构带动框架2移动，移动过程中，为了确保微波腔4的中心轴线与石英管3的中心轴线重合，由微波腔4内的四个距离检测机构检测四个方向上微波腔4的内壁至石英管3的外壁的距离，距离检测机构中，抵触块17与石英管3的外壁接触，通过插杆16使弹簧18受压缩，压力传感器19检测到压力数据，弹簧18的形变量不同，压力传感器19检测到的压力数据不同，当四个距离检测机构检测到的压力数据不一致时，表示石英管3与微波腔4不是同轴设置，此时通过微波腔4外周的四个旋转机构中的调节组件进行调节，调节组件内，由第一电机6带动第一驱动轴7转动，使第一驱动轴7上的外螺纹与套管8内的内螺纹相互作用，带动套管8移动，从而改变驱动齿轮12的位置，使微波腔4的位置发生变化，通过调节微波腔4的位置，使微波腔4与石英管3同轴设置，从而确保在制造时玻璃层均匀沉积在石英管3的内壁上。在制造过程中，为了使微波腔4产生的微波能量在石英管3内均匀分布，从而有利于透明玻璃层均匀分布在石英管3的内壁上，由移动机构带动框架2平移的同时，四个旋转机构中的旋转组件运行，由第二电机9带动第二驱动轴11旋转，使驱动齿轮12传动，驱动齿轮12与微波腔4外周上的从动齿14作用，带动微波腔4沿着其中心轴线旋转，从而使微波腔4产生的微波能量在移动的同时均匀分布在石英管3的内壁上，进而确保了在光纤预制棒生产过程中玻璃层均匀分布在石英管3上，提高了光纤预制棒的生产质量。
与现有技术相比，该基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备通过距离检测机构检测石英管3与微波腔4的相对位置，并利用调节组件调节微波腔4的位置，使微波腔4与石英管3同轴设置，不仅如此，在微波腔4移动过程中，通过旋转组件带动微波腔4旋转，从而使石英管3内的微波能量均匀分布，有利于石英管3内的透明玻璃层均匀分布，进而提高了光纤预制棒的生产质量。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备，其特征在于，包括基座(1)、框架(2)、石英管(3)、微波腔(4)、两个移动机构和四个旋转机构，所述框架(2)的竖向截面的形状为回形，所述框架(2)设置在基座(1)的上方，两个移动机构分别设置在框架(2)下方的两侧，四个旋转机构分别设置在框架(2)的四个内壁上，所述微波腔(4)设置在四个旋转机构之间，所述旋转机构与微波腔(4)传动连接，所述微波腔(4)的形状为环形，所述微波腔(4)套设在石英管(3)上；
所述旋转机构包括固定板(5)、调节组件和旋转组件，所述固定板(5)固定在框架(2)的内壁上，所述调节组件包括第一电机(6)、第一驱动轴(7)和套管(8)，所述第一电机(6)固定在固定板(5)上，所述第一电机(6)与第一驱动轴(7)传动连接，所述第一驱动轴(7)的外周设有外螺纹，所述套管(8)套设在第一驱动轴(7)上，所述套管(8)内设有内螺纹，所述套管(8)内的内螺纹与第一驱动轴(7)上的外螺纹相匹配；
所述旋转组件包括第二电机(9)、缓冲块(10)、第二驱动轴(11)、驱动齿轮(12)和两个侧杆(13)，所述第二电机(9)通过其中一个侧杆(13)与套管(8)固定连接，所述缓冲块(10)通过另一个侧杆(13)与套管(8)固定连接，所述第二驱动轴(11)设置在第二电机(9)和缓冲块(10)之间，所述第二电机(9)与第二驱动轴(11)传动连接，所述驱动齿轮(12)套设在第二驱动轴(11)上；
所述微波腔(4)的外周至少设有四个从动齿(14)，所述从动齿(14)周向均匀分布在微波腔(4)的外周，所述从动齿(14)与驱动齿轮(12)啮合；
所述微波腔(4)的内侧设有四个距离检测机构，所述距离检测机构包括固定管(15)、插杆(16)、抵触块(17)、弹簧(18)和压力传感器(19)，所述固定管(15)固定在微波腔(4)的内壁上，所述压力传感器(19)固定在固定管(15)内的底部，所述弹簧(18)设置在固定管(15)内，所述插杆(16)的一端与抵触块(17)固定连接，所述插杆(16)的另一端通过弹簧(18)与压力传感器(19)连接，所述弹簧(18)处于压缩状态。
2.如权利要求1所述的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备，其特征在于，所述移动机构包括吊杆(20)、第三电机(21)和两个移动组件，所述第三电机(21)通过吊杆(20)固定在框架(2)的下方，两个移动组件分别设置在第三电机(21)的两侧，所述移动组件包括第三驱动轴(22)和滚轮(23)，所述第三电机(21)通过第三驱动轴(22)与滚轮(23)传动连接。
3.如权利要求2所述的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备，其特征在于，所述移动组件还包括凹槽(24)，所述凹槽(24)设置在基座(1)上，所述滚轮(23)设置在凹槽(24)内，所述凹槽(24)与滚轮(23)相匹配。
4.如权利要求2所述的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备，其特征在于，所述滚轮(23)上设有防滑纹。
5.如权利要求1所述的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备，其特征在于，所述调节组件还包括限位环(25)和两个支架(26)，两个支架(26)分别设置在限位环(25)的两侧，所述限位环(25)通过支架(26)与固定板(5)固定连接，所述限位环(25)套设在套管(8)上。
6.如权利要求1所述的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备，其特征在于，所述第一电机(6)为无刷直流电机。
7.如权利要求1所述的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备，其特征在于，所述固定管(15)内设有固定环(27)，所述固定环(27)固定在固定管(15)的内壁上，所述固定管(15)套设在插杆(16)上。
8.如权利要求1所述的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备，其特征在于，所述驱动齿轮(12)的两侧设有若干限位板(28)，所述限位板(28)周向均匀分布在第二驱动轴(11)的外周，所述限位板(28)与第二驱动轴(11)固定连接。
9.如权利要求1所述的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备，其特征在于，所述从动齿(14)为梯形齿。
10.如权利要求1所述的基于PCVD工艺的沉积均匀的光纤预制棒生产设备，其特征在于，所述微波腔(4)的半径为驱动齿轮(12)的半径的两倍。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180105 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |