CN107857470A - 一种vad制备大芯径光纤母材的喷灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种VAD制备大芯径光纤母材的喷灯，包括有柱形喷灯体，喷灯体沿周向设置中心供料孔和围绕中心供料孔的多层环形分布气孔，其特征在于所述的多层环形分布气孔从内向外依次包括内层隔离气孔、内层火焰气孔、外层隔离气孔和外层火焰气孔，所述的内层火焰气孔包括内层火焰氧气气孔和内层火焰氢气气孔，所述的外层火焰气孔包括外层火焰氧气气孔和外层火焰氢气气孔。采用本发明的喷灯通过对各路气体管路相对位置的排布以及各管路气体间流速的配比能够增大原料与内层气体的接触面积从而更加充分燃烧，可以实现制作大芯径光纤母材，从而提高生产效率。

Description

一种VAD制备大芯径光纤母材的喷灯
技术领域
本发明涉及一种VAD制备大芯径光纤母材的喷灯，属于光纤母材制造技术领域。
背景技术
在VAD(外部气相沉积法)光纤母材制造中，利用的是原料与氢氧焰反应水解生成可用于沉积的反应产物，随后产物逐层堆积，粉棒变粗，随着轴向不断提拉粉棒逐渐变长。在反应沉积中喷灯作为输送原料以及气体的媒介，扮演着重要角色，直接影响粉棒的生长情况以及沉积质量。
专利CN100412015C中设计的二重火焰喷灯在流速配比上最内侧的火焰流的线速度Vi以及原料气体的流速Vm满足Vi＜Vm＜2Vi,且其采用内侧火焰内缩行程L来防止内侧火焰扩散以及增大有限火焰长度；这种方法首先在流速配比上原料气体流速高于内侧火焰流速，而颗粒的水解反应需要一个时间，且其较快速度到达沉积面并不利于反应后的颗粒粒子的充分生长，其次，外侧火焰流速关乎整体火焰包裹性，其流速并未作详细说明；并且该专利内侧火焰虽然内缩行程L但并不能解决火焰在到达沉积面前的焰头发散作用。专利CN10838103B中,设计的对于中心气体喷口气体流速V1，以及由内向外的小口径气体喷口、可燃性气体喷口、可燃性气体喷口的气体流速依次为V2，V3，V4满足：V1>V2>V3>V4,其同样采用了中心原料的快流速配比方式，由于中心原料速度快，外侧气体无法有效的对其包裹，会造成原料流失，影响沉积效率。
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设计一种VAD制备大芯径光纤母材的喷灯，该喷灯喷口设置合理，沉积效率高。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有柱形喷灯体，喷灯体沿周向设置中心供料孔和围绕中心供料孔的多层环形分布气孔，其特征在于所述的多层环形分布气孔从内向外依次包括内层隔离气孔、内层火焰气孔、外层隔离气孔和外层火焰气孔，所述的内层火焰气孔包括内层火焰氧气气孔和内层火焰氢气气孔，所述的外层火焰气孔包括外层火焰氧气气孔和外层火焰氢气气孔。
按上述方案，所述的内层火焰气孔包括设置在内的1～2层内层火焰氧气气孔和在外的1～2内层火焰氢气气孔。
按上述方案，所述的外层火焰气孔包括设置在内的1～2层外层火焰氧气气孔、中间的1～2层外层火焰氢气气孔和在外的1～2层外层火焰氧气气孔。
按上述方案，所述的环形分布气孔为圆环形分布气孔，所述的气孔为圆形直孔。
按上述方案，所述的内层隔离气孔和外层隔离气孔各为1层，为不参与反应气体的气孔。
按上述方案，所述的外层火焰气孔沿喷射方向向内倾斜，倾斜角度即外层火焰气孔中心线与中心供料孔中心线的夹角为2～5°。
按上述方案，所述的中心供料孔中原料的气体流速V1低于内层火焰气孔的气体流速V2，内层火焰气孔的气体流速V2低于外层火焰气孔的气体流速V3，且满足2V1<2V2<V3。
按上述方案，所述的中心供料孔孔径为3～6㎜，所述的内、外层隔离气孔孔径为0.3～0.8㎜，所述的内层火焰气孔孔径为0.7～1.2㎜，所述的外层火焰气孔孔径为0.5～0.9㎜。
本发明的有益效果在于：1、本发明的喷灯能够使原料充分发生水解反应，由于采用大内径供料管，配合原料的低流速其能够增大原料与内层气体的接触面积从而更加充分燃烧，反应后的水解产物由于推进速度低，在外层火焰较大流速的作用下实现充分包裹，有效防止了反应产物的散失，从而提高喷射沉积的效率；2、外层火焰气孔管路与中心供料管成一定锐角排布，能够有效抑制火焰末端发散现象，进而实现反应产物的包裹，进一步提高微粒沉积效率；3、采用本发明的喷灯通过对各路气体管路相对位置的排布以及各管路气体间流速的配比可以实现制作大芯径光纤母材，从而提高生产效率。
附图说明
图1为本发明一个实施例的正视图。
图2为本发明一个实施例的侧剖视图。
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。
包括有柱形喷灯体，喷灯体中心设置中心供料孔1，中心供料孔的孔径为4.2㎜，用于通入用于反应的四氯化硅和四氯化锗原料，与进料管A相连通；沿周向围绕中心供料孔设置多层环形分布气孔，所述的多层环形分布气孔从内向外依次包括内层隔离气孔、内层火焰气孔、外层隔离气孔和外层火焰气孔，所述的内层隔离气孔2和外层隔离气孔6各为1层，为不参与反应气体的气孔，与不参与反应的氮气和氦气管路B连通，内层隔离气孔位于中心供料孔与内层火焰孔之间，用于保护中心料管不被内侧火焰氧化，减少料管结晶。所述的内层火焰气孔包括内层火焰氧气气孔和内层火焰氢气气孔，内层火焰氧气气孔3、4为2层，设置在内，与氧气管路C连通，内层火焰氢气气孔5为1层，与氢气管路D连通，用于通入氢气。在内层火焰孔外设置1层外层隔离气孔6，与不参与反应的氮气和氦气管路E连通，用于隔离内外侧火焰，外层隔离气孔外为外层火焰气孔，所述的外层火焰气孔包括外层火焰氧气气孔和外层火焰氢气气孔，其中的分布包括设置在内的2层外层火焰氧气气孔7、8、中间的1层外层火焰氢气气孔9和在外的1层外层火焰氧气气孔10，氧气气孔与氧气管路F、H连通，用于通入氧气，氢气气孔与氢气管路G连通，用于通入氢气；最外层的氧气气孔10通入氧气，用于保证外焰的稳定性。所述的环形分布气孔为圆环形分布气孔，所述的气孔为圆形直孔。各气孔的孔径大小以及每层气孔的数量见下面的表1。所述的外层火焰气孔沿喷射方向向内倾斜，倾斜角度即外层火焰气孔中心线与中心供料孔中心线的夹角为3°，由此达到有效抑制火焰末端的发散。
为达到本发明的效果还需要对各个气体流量、流速加以设置，表1是本实施例中每个管路所在圆环气孔数量以及单孔尺寸以及气体用量。
表1
本实施例中采用了4.2mm大内经料管，配合原料的低流速其能够增大原料与内层气体的接触面积从而更加充分燃烧，反应后的水解产物由于推进速度低，在外层火焰较大流速的作用下实现充分包裹，有效防止了反应产物的散失。且外层气体管路采用与料管成一定锐角排布能够有效抑制火焰末端发散现象，进而实现产物的包裹进一步提高微粒沉积效率。采用本发明设计的喷灯通过对各路气体管路相对位置的排布以及各管路气体间流速的配比，可以实现制作大芯径光纤母材，从而提高生产效率。所述的中心供料孔中原料的气体流速V1低于内层火焰气孔的气体流速V2，内层火焰气孔的气体流速V2低于外层火焰气孔的气体流速V3，且满足2V1<2V2<V3。

Claims (8)

1.一种VAD制备大芯径光纤母材的喷灯，包括有柱形喷灯体，喷灯体沿周向设置中心供料孔和围绕中心供料孔的多层环形分布气孔，其特征在于所述的多层环形分布气孔从内向外依次包括内层隔离气孔、内层火焰气孔、外层隔离气孔和外层火焰气孔，所述的内层火焰气孔包括内层火焰氧气气孔和内层火焰氢气气孔，所述的外层火焰气孔包括外层火焰氧气气孔和外层火焰氢气气孔。
2.按权利要求1所述的VAD制备大芯径光纤母材的喷灯，其特征在于所述的内层火焰气孔包括设置在内的1~2层内层火焰氧气气孔和在外的1~2内层火焰氢气气孔。
3.按权利要求1或2所述的VAD制备大芯径光纤母材的喷灯，其特征在于所述的外层火焰气孔包括设置在内的1~2层外层火焰氧气气孔、中间的1~2层外层火焰氢气气孔和在外的1~2层外层火焰氧气气孔。
4.按权利要求1或2所述的VAD制备大芯径光纤母材的喷灯，其特征在于所述的环形分布气孔为圆环形分布气孔，所述的气孔为圆形直孔。
5.按权利要求1或2所述的VAD制备大芯径光纤母材的喷灯，其特征在于所述的内层隔离气孔和外层隔离气孔各为1层，为不参与反应气体的气孔。
6.按权利要求1或2所述的VAD制备大芯径光纤母材的喷灯，其特征在于所述的外层火焰气孔沿喷射方向向内倾斜，倾斜角度即外层火焰气孔中心线与中心供料孔中心线的夹角为2~5°。
7.按权利要求1或2所述的VAD制备大芯径光纤母材的喷灯，其特征在于所述的中心供料孔中原料的气体流速V1低于内层火焰气孔的气体流速V2，内层火焰气孔的气体流速V2低于外层火焰气孔的气体流速V3，且满足2V1<2V2<V3。
8.按权利要求1或2所述的VAD制备大芯径光纤母材的喷灯，其特征在于所述的中心供料孔孔径为3~6㎜，所述的内、外层隔离气孔孔径为0.3~0.8㎜，所述的内层火焰气孔孔径为0.7~1.2㎜，所述的外层火焰气孔孔径为0.5~0.9㎜。
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