CN112645583A - 一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统及方法，属于光纤预制棒气相轴向沉积技术领域，包括：烧结炉，其包括排出烧结炉内气体的主抽风管，主抽风管上连通有向主抽风管和烧结炉内充入第一气体的补压管；压力控制单元，其包括可编程控制器、监测烧结炉炉内压力的压差传感器及测量充入主抽风管内气体流量的质量流量控制器；可编程控制器根据压差传感器监测烧结炉炉内压力值控制质量流量控制器向主抽风管内充入设定流量的第一气体，以使烧结炉炉内压力保持在设定阈值内。本申请对于稳定烧结炉内的热场稳定性和提高烧结后光纤预制棒产品的合格率起到了重要的作用，也减轻了现场操作人员的工作量，为工厂自动化生产起到了促进作用。
Description
技术领域
本申请涉及光纤预制棒气相轴向沉积技术领域，特别涉及一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统及方法。
背景技术
气相轴向沉积法(VAD)是当前生产光纤预制棒芯层的重要工艺，包含了沉积和烧结两个工艺步骤。VAD的工艺过程是首先进行二氧化硅与二氧化锗颗粒的沉积，形成白色的圆柱状疏松体，再将此疏松体在烧结炉内进行高温脱水和烧结，形成透明的玻璃圆柱状物。
预制棒疏松体在烧结炉内高温脱水和烧结的过程中，需要向烧结炉内通入强氧化性的气体去除预制棒疏松体中的水分，同时通入惰性气体以确保气流场和热场环境的稳定，烧结炉内维持一个相对稳定的压力是产品合格率的重要保障。
当前预制棒生产技术领域烧结炉内压力控制的做法是：烧结炉内通入的气体通过废气管道被废气系统抽走，废气系统提供的是负压，烧结炉马弗管内要保持微正压，当前主流的做法是通过调整废气管道的手动阀的开度来调整烧结炉内的压力。
但是，预制棒疏松体在脱水、氧化以及烧结过程中，依次通入烧结炉内的气体种类和流量按照工艺配方中的要求总在变化，烧结炉内的压力也将相应的波动变化。仅靠手动阀不能实时调整烧结炉内的压力，当外界的废气系统有压力波动时也不能及时调整。每次遇到压力波动较大时，都需要人为的去调整手动阀，压力的稳定性得不到有效保障，影响管线预制棒的制棒质量。
发明内容
本申请实施例提供一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统及方法，以解决相关技术中烧结炉内部压力不能实时调整，压力的稳定性得不到有效保障，影响管线预制棒的制棒质量的问题。
本申请实施例第一方面提供了一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，包括：
烧结炉，其包括排出所述烧结炉内气体的主抽风管，所述主抽风管上连通有向所述主抽风管和烧结炉内充入第一气体的补压管；
压力控制单元，其包括可编程控制器、连接在所述主抽风管上监测烧结炉炉内压力的压差传感器及连接在所述补压管上测量充入主抽风管内气体流量的质量流量控制器；
所述可编程控制器根据所述压差传感器监测烧结炉炉内压力值控制所述质量流量控制器向所述主抽风管内充入设定流量的第一气体，以使所述烧结炉炉内压力保持在设定阈值内。
在一些实施例中：所述主抽风管的末端设有废气抽风管，所述主抽风管的末端通过第一调节阀与所述废气抽风管连通；
所述烧结炉的顶部设有排出所述烧结炉内气体的次抽风管，所述次抽风管的末端通过第二调节阀与所述废气抽风管连通。
在一些实施例中：所述烧结炉还包括与所述主抽风管连通的压力桶，所述压力桶内设有与所述主抽风管连通的储气腔，所述储气腔根据所述烧结炉炉内压力自由伸缩。
在一些实施例中：所述压力桶内设有监测所述储气腔内气体压力的压力传感器，所述压力传感器与所述可编程控制器连接。
在一些实施例中：所述烧结炉的顶部设有封闭其顶部开口的密封炉盖，所述烧结炉的底部设有向所述烧结炉内充入第二气体的进气管。
在一些实施例中：所述密封炉盖设有多块，多块所述密封炉盖沿所述烧结炉的高度方向依次间隔排列且均与所述烧结炉密封连接；
所述主抽风管位于最底部的密封炉盖的下方与所述烧结炉连通，所述次抽风管位于最顶部的密封炉盖的下方与烧结炉连通。
在一些实施例中：所述第二气体为氧气、氦气、氯气或氮气中的任意一种或多种。
在一些实施例中：所述第一气体为氩气，所述烧结炉炉内压力阈值为0～1.0Torr。
在一些实施例中：所述可编程控制器连接有PID控制器，所述PID控制器实时接收所述压差传感器监测烧结炉炉内压力值，并与所述烧结炉炉内压力阈值比较得出偏差值，对偏差值进行PID运算得出控制量，然后将控制量传递给可编程控制器；
所述可编程控制器根据PID控制器运算得出的控制量控制所述质量流量控制器向所述主抽风管内充入设定流量的第一气体。
本申请实施例第二方面提供了一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制方法，所述方法使用上述任一项实施例所述的一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，所述方法包括以下步骤：
利用连接在主抽风管上压差传感器实时监测烧结炉炉内的压力值并发送至PID控制器；
PID控制器实时接收所述压差传感器监测烧结炉炉内压力值，并与所述烧结炉炉内压力阈值比较得出偏差值；
若所述偏差值为负，则PID控制器对偏差值进行PID运算得出控制量，然后将控制量传递给可编程控制器；
可编程控制器根据PID控制器运算得出的控制量控制所述质量流量控制器通过补压管向所述主抽风管内充入设定流量的第一气体。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请实施例提供了一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统及方法，由于本系统设置了烧结炉，其包括排出烧结炉内气体的主抽风管，主抽风管上连通有向主抽风管和烧结炉内充入第一气体的补压管；压力控制单元，其包括可编程控制器、连接在主抽风管上监测烧结炉炉内压力的压差传感器及连接在补压管上测量充入主抽风管内气体流量的质量流量控制器；可编程控制器根据压差传感器监测烧结炉炉内压力值控制质量流量控制器向主抽风管内充入设定流量的第一气体，以使烧结炉炉内压力保持在设定阈值内。
因此，本申请利用可编程控制器、连接在主抽风管上监测烧结炉炉内压力的压差传感器及连接在补压管上测量充入主抽风管内气体流量的质量流量控制器使补压管中通入第一气体来分担烧结炉和主抽风管内的压力，使得主抽风管的压力维持在微正压，即控制烧结炉内的压力稳定在0～1.0Torr范围内。整个系统的闭环控制回路由可编程控制器自动控制完成，不需要现场操作人员频繁手动操作，对于稳定烧结炉内的热场稳定性和提高烧结后光纤预制棒产品的合格率起到了重要的作用，也减轻了现场操作人员的工作量，为工厂自动化生产起到了促进作用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施的结构示意图；
图2为本申请实施例PID控制器原理图。
附图标记：
1、烧结炉；2、主抽风管；3、废气抽风管；4、第一调节阀；5、次抽风管；6、第二调节阀；7、补压管；8、压差传感器；9、质量流量控制器；10、可编程控制器；11、压力桶；12、压力传感器；13、密封炉盖；14、进气管；15、光纤预制棒。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统及方法，其能解决相关技术中烧结炉内部压力不能实时调整，压力的稳定性得不到有效保障，影响管线预制棒的制棒质量的问题。
参见图1所示，本申请实施例第一方面提供了一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，包括：
烧结炉1，该烧结炉1包括排出烧结炉1内气体的主抽风管2，在主抽风管2上连通有向主抽风管2和烧结炉1内充入第一气体的补压管7，补压管7连接高纯载气装置(图中未画出)，高纯载气装置向补压管7内送入第一气体。第一气体优选为氩气，氩气为无色、无味、无嗅无毒的惰性气体，其在烧结炉1内的高温作用下不参与光纤预制棒15的沉积和烧结反应。
压力控制单元，该压力控制单元包括可编程控制器10、连接在主抽风管2上监测烧结炉1炉内压力的压差传感器8及连接在补压管7上测量充入主抽风管2内气体流量的质量流量控制器9。压差传感器8连接在与烧结炉1连通的主抽风管2上，主抽风管2内的气体压力与烧结炉1内的气体压力大致相同，安装在主抽风管2上的压差传感器8可直接测量出烧结炉1内的气体压力值。
压差传感器8实时将出烧结炉1内的气体压力值发送至可编程控制器10，可编程控制器10根据压差传感器8监测烧结炉1炉内压力值控制质量流量控制器9向主抽风管2内充入设定流量的第一气体，以使烧结炉1炉内压力保持在设定在0～1.0Torr阈值内。
本申请实施例利用可编程控制器10、连接在主抽风管2上监测烧结炉1炉内压力的压差传感器8及连接在补压管7上测量充入主抽风管2内气体流量的质量流量控制器9使补压管7中通入第一气体来分担烧结炉1和主抽风管2内的压力，使得主抽风管2的压力维持在微正压，即控制烧结炉1内的压力稳定在0～1.0Torr范围内。整个系统的闭环控制回路由可编程控制器10自动控制完成，不需要现场操作人员频繁手动操作，对于稳定烧结炉1内的热场稳定性和提高烧结后光纤预制棒产品的合格率起到了重要的作用，也减轻了现场操作人员的工作量，为工厂自动化生产起到了促进作用。
在一些可选实施例中：参见图1所示，本申请实施例提供了一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，该系统的烧结炉1的顶部设有封闭其顶部开口的密封炉盖13，在烧结炉1的底部设有向烧结炉1内充入第二气体的进气管14。第二气体为氧气、氦气、氯气和氮气。
密封炉盖13设有多块，多块密封炉盖13沿烧结炉1的高度方向依次间隔排列且均与烧结炉1密封连接。多块密封炉盖13上设有将光纤预制棒15伸入烧结炉1内的圆孔。
在主抽风管2的末端设有废气抽风管3，主抽风管2的末端通过第一调节阀4与废气抽风管3连通。主抽风管2位于最底部的密封炉盖13的下方与烧结炉1连通。主抽风管2内保持微正压，其与补压管7构成闭环控制回路，起到调节烧结炉1内压力的作用。主抽风管2还将烧结炉1内的废气抽入废气抽风管3中，废气抽风管3内保持稳定负压。
在烧结炉1的顶部设有排出烧结炉1内气体的次抽风管5，次抽风管5的末端通过第二调节阀6与废气抽风管3连通，次抽风管5位于最顶部的密封炉盖13的下方与烧结炉1连通。次抽风管5的压力是负压，次抽风管5的主要作用是保证烧结炉1内的密封性，将所有的废气全部抽入废气抽风管3内，避免烧结炉1内废气从多块密封炉盖13上的圆孔中泄漏到大气中发生安全事故。
烧结炉1还包括与主抽风管2连通的压力桶11，压力桶11位于主抽风管2和第一调节阀4之间。压力桶11内设有与主抽风管2连通的储气腔，储气腔优选为PVC储气袋，该储气腔根据烧结炉1炉内压力变化及时的自由伸缩，来稳定烧结炉1炉内压力。
当烧结炉1炉内压力增大时，压力桶11的储气腔体积增大来存储烧结炉1和主抽风管2内的多余气体；当烧结炉1炉内压力减小时，压力桶11的储气腔体积减小向烧结炉1和主抽风管2内补充气体，进一步保证了烧结炉1内的压力稳定在0～1.0Torr范围内。
在压力桶11内设有监测储气腔内气体压力的压力传感器12，该压力传感器12与可编程控制器10连接，该压力传感器12用于检测压力桶11的密闭性。当压力桶11的密闭性破坏后，该压力传感器12向可编程控制器10发送监测信号，可编程控制器10向外发出报警信号。
本申请实施例在使用前首先将与烧结炉1连通的次抽风管5上的第二调节阀6和主抽风管2上的第一调节阀4全部打开，在光纤预制棒15进入烧结炉1内后运行烧结配方，通过烧结炉1底部的进气管14依据烧结工艺配方依次通入氧气、氦气、氯气和氮气。
在废气抽风管3的负压作用下，将烧结炉1内的废气经过次抽风管5和主抽风管2抽入废气抽风管3内带走；手动调节主抽风管2上的第一调节阀4的开度，使得压差传感器8的测量值初始值为0.5Torr。
主抽风管2与烧结炉1直接相连，压差传感器8监测到的压力即为烧结炉1内的压力；次抽风管5内保持负压，保证烧结炉1内的密封性，次抽风管5将废气全部排放至废气抽风管3内带走，防止烧结炉1内废气向外泄露。
主抽风管2上压力桶11的储气腔根据烧结炉1炉内压力变化及时的自由伸缩，以稳定主抽风管2和烧结炉1内的压力；在压力桶11内设有监测储气腔内气体压力的压力传感器12，压力传感器12用于监控压力桶11的密封性，当压力桶11内废气泄漏后进行预警。
在一些可选实施例中：申请实施例提供了一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，该系统的可编程控制器10连接有PID控制器(图中未画出)，PID控制器实时接收压差传感器8监测烧结炉1炉内压力值，并与烧结炉1炉内压力阈值比较得出偏差值，若所述偏差值为负，则PID控制器对偏差值进行PID运算得出控制量，然后将控制量传递给可编程控制器。可编程控制器10根据PID控制器运算得出的控制量控制质量流量控制器9向主抽风管2内充入设定流量的第一气体，直到烧结炉1内的压力稳定在0～1.0Torr范围内停止。
参见图1和图2所示，本申请实施例第二方面提供了一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制方法，该方法使用上述实施例一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，该方法包括以下步骤：
步骤1、利用连接在主抽风管2上压差传感器8实时监测烧结炉1炉内的压力值并发送至PID控制器。
步骤2、PID控制器实时接收压差传感器8监测烧结炉1炉内压力值，并与烧结炉1炉内压力阈值比较得出偏差值。
步骤3、若偏差值为负，则PID控制器对偏差值进行PID运算得出控制量，然后将控制量传递给可编程控制器10；
步骤4、可编程控制器10根据PID控制器运算得出的控制量控制质量流量控制器9通过补压管7向主抽风管2内充入设定流量的第一气体，直到烧结炉1内的压力稳定在0～1.0Torr范围内停止。
本申请实施例的控制方法将连接烧结炉1的主抽风管2上的压差传感器8检测烧结炉1内的压力值，将压力值信号发送至PID控制器，PID控制器把上述测得的压力值作为PID控制器的检测到的压力实际值(PV_IN值)。
PID控制器内设定值(SP_INT值)设定为0.5Torr，通过PID参数整定方法调节PID控制器参数，根据实际值(PV_IN值)与设定值(SP_INT值)之间的偏差值，自动输出一个过程调节值(LMN值)，PID控制器将LMN值转化为一个直流电压信号输出给可编程控制器10。
可编程控制器10根据PID控制器输出的直流电压信号控制质量流量控制器9，质量流量控制器9得到设定信号后控制补压管7中通入氩气的流量，从而分担了主抽风管2中的压力，从而使主抽风管2中的压力维持在微正压0～1.0Torr，主抽风管2与烧结炉1直接相通，内部压力相同，这样就保证了烧结炉1的压力在整个烧结过程中维持在微正压0～1.0Torr。整个控制过程采用的是闭环自动控制系统。
本申请实施例的控制方法中PID控制器的算法表达式：
式中：kp为比例常数；Ti为积分时间常数；τ为微分时间常数。
参见图2所示，PID控制器运算的相关变量如下表：
| 序号 | 参数 | 输入/输出类型 | 数据类型 | 参考数值 | 描述 |
| 1 | SP_INT | 输入变量 | REAL | 0.5Torr | 内部设定值 |
| 2 | PV_IN | 输入变量 | REAL | 可变量 | 检测到的压力实际值 |
| 3 | MAN | 输入变量 | REAL | 0.0 | 手动值 |
| 4 | GAIN | 输入变量 | REAL | 0.8 | 比例增益 |
| 5 | TI | 输入变量 | TIME | T#2s | 积分时间常数 |
| 6 | TD | 输入变量 | TIME | T#100ms | 微分时间常数 |
| 7 | DEAD_W | 输入变量 | REAL | 0.0 | 死区宽带 |
| 8 | LMN_HLM | 输入变量 | REAL | 100.0 | 调节值上限 |
| 9 | LMN_LLM | 输入变量 | REAL | 0.0 | 调节值下限 |
| 10 | LMN_FAC | 输入变量 | REAL | 1.0 | 调节值因子 |
| 11 | LMN_OFF | 输入变量 | REAL | 0.0 | 调节值偏移量 |
| 12 | LMN | 输出变量 | REAL | 可变量0～100 | PID控制器的调节值 |
| 13 | LMN_PER | 输出变量 | WORD | W#16#0000 | 外部设定的调节值 |
| 14 | LMN_P | 输出变量 | REAL | 可变量 | 比例分量 |
| 15 | LMN_I | 输出变量 | REAL | 可变量 | 积分分量 |
| 16 | LMN_D | 输出变量 | REAL | 可变量 | 微分分量 |
| 17 | ER | 输出变量 | REAL | 0.0 | 误差信号 |
在调试PID控制器参数时，先将积分时间Ti和微分时间τ预设为0，控制系统投入闭环运行，调整比例常数kp，让扰动信号做阶跃变化，直到获得满意控制过程为止，记录此时的比例常数kp值。将系统的比例常数kp值设定为当前比例常数数kp值乘以1.2，由小到大增加积分时间Ti，同样让扰动信号做阶跃变化，直到获得满意控制过程为止，记录此时的积分时间Ti。
系统保持当前的积分时间Ti，调节比例常数kp，观察控制过程有无改善，如有改善则继续调整，直至满意为止，否则将原比例常数kp减小，再调整积分系数Ti，力求改善控制过程，如此反复试验，直至找出满意比例常数kp和积分时间Ti。
最后再调节微分时间τ，适当减小已确定的比例常数kp，增加积分时间Ti，和前述步骤相同，微分时间τ也需反复调整试验，直到控制过程满意为止。根据反复的参数试验，本系统最终调试出的PID参数为：比例常数kp＝0.8，积分时间Ti＝2s，微分时间τ＝100ms。
工作原理
本申请实施例提供了一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统及方法，由于本系统设置了烧结炉1，其包括排出烧结炉1内气体的主抽风管2，主抽风管2上连通有向主抽风管2和烧结炉1内充入第一气体的补压管7；压力控制单元，其包括可编程控制器10、连接在主抽风管2上监测烧结炉1炉内压力的压差传感器8及连接在补压管7上测量充入主抽风管2内气体流量的质量流量控制器9；可编程控制器10根据压差传感器8监测烧结炉1炉内压力值控制质量流量控制器9向主抽风管2内充入设定流量的第一气体，以使烧结炉1炉内压力保持在设定阈值内。
因此，本申请利用可编程控制器10、连接在主抽风管2上监测烧结炉炉内压力的压差传感器8及连接在补压管7上测量充入主抽风管2内气体流量的质量流量控制器9使补压管7中通入第一气体来分担烧结炉1和主抽风管2内的压力，使得主抽风管2的压力维持在微正压，即控制烧结炉1内的压力稳定在0～1.0Torr范围内。整个系统的闭环控制回路由可编程控制器10自动控制完成，不需要现场操作人员频繁手动操作，对于稳定烧结炉1内的热场稳定性和提高烧结后光纤预制棒15产品的合格率起到了重要的作用，也减轻了现场操作人员的工作量，为工厂自动化生产起到了促进作用。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，其特征在于，包括：
烧结炉(1)，其包括排出所述烧结炉(1)内气体的主抽风管(2)，所述主抽风管(2)上连通有向所述主抽风管(2)和烧结炉(1)内充入第一气体的补压管(7)；
压力控制单元，其包括可编程控制器(10)、连接在所述主抽风管(2)上监测烧结炉(1)炉内压力的压差传感器(8)及连接在所述补压管(7)上测量充入主抽风管(2)内气体流量的质量流量控制器(9)；
所述可编程控制器(10)根据所述压差传感器(8)监测烧结炉(1)炉内压力值控制所述质量流量控制器(9)向所述主抽风管(2)内充入设定流量的第一气体，以使所述烧结炉(1)炉内压力保持在设定阈值内。
2.如权利要求1所述的一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，其特征在于：
所述主抽风管(2)的末端设有废气抽风管(3)，所述主抽风管(2)的末端通过第一调节阀(4)与所述废气抽风管(3)连通；
所述烧结炉(1)的顶部设有排出所述烧结炉(1)内气体的次抽风管(5)，所述次抽风管(5)的末端通过第二调节阀(6)与所述废气抽风管(3)连通。
3.如权利要求1或2所述的一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，其特征在于：
所述烧结炉(1)还包括与所述主抽风管(2)连通的压力桶(11)，所述压力桶(11)内设有与所述主抽风管(2)连通的储气腔，所述储气腔根据所述烧结炉(1)炉内压力自由伸缩。
4.如权利要求3所述的一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，其特征在于：
所述压力桶(11)内设有监测所述储气腔内气体压力的压力传感器(12)，所述压力传感器(12)与所述可编程控制器(10)连接。
5.如权利要求2所述的一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，其特征在于：
所述烧结炉(1)的顶部设有封闭其顶部开口的密封炉盖(13)，所述烧结炉(1)的底部设有向所述烧结炉(1)内充入第二气体的进气管(14)。
6.如权利要求5所述的一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，其特征在于：
所述密封炉盖(13)设有多块，多块所述密封炉盖(13)沿所述烧结炉(1)的高度方向依次间隔排列且均与所述烧结炉(1)密封连接；
所述主抽风管(2)位于最底部的密封炉盖(13)的下方与所述烧结炉(1)连通，所述次抽风管(5)位于最顶部的密封炉盖(13)的下方与烧结炉(1)连通。
7.如权利要求5所述的一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，其特征在于：
所述第二气体为氧气、氦气、氯气或氮气中的任意一种或多种。
8.如权利要求1所述的一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，其特征在于：
所述第一气体为氩气，所述烧结炉(1)炉内压力阈值为0～1.0Torr。
9.如权利要求1所述的一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，其特征在于：
所述可编程控制器(10)连接有PID控制器，所述PID控制器实时接收所述压差传感器(8)监测烧结炉(1)炉内压力值，并与所述烧结炉(1)炉内压力阈值比较得出偏差值，对偏差值进行PID运算得出控制量，然后将控制量传递给可编程控制器(10)；
所述可编程控制器(10)根据PID控制器运算得出的控制量控制所述质量流量控制器(9)向所述主抽风管(2)内充入设定流量的第一气体。
10.一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1至9任一项所述的一种光纤预制棒烧结炉炉内压力自动控制系统，所述方法包括以下步骤：
利用连接在主抽风管(2)上压差传感器(8)实时监测烧结炉(1)炉内的压力值并发送至PID控制器；
PID控制器实时接收所述压差传感器(8)监测烧结炉炉内压力值，并与所述烧结炉(1)炉内压力阈值比较得出偏差值；
若所述偏差值为负，则PID控制器对偏差值进行PID运算得出控制量，然后将控制量传递给可编程控制器(10)；
可编程控制器(10)根据PID控制器运算得出的控制量控制质量流量控制器(9)通过补压管(7)向所述主抽风管(2)内充入设定流量的第一气体。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113248134A (zh) * | 2021-06-03 | 2021-08-13 | 武汉光盛通光电科技有限公司 | 一种用于管内法制棒设备的压力调节装置及方法 |
| CN115536264A (zh) * | 2022-09-27 | 2022-12-30 | 浙江富通光纤技术有限公司 | 一种光纤预制棒烧结工艺自动化供气装置及其控制方法 |
| CN115974400A (zh) * | 2022-12-24 | 2023-04-18 | 藤仓烽火光电材料科技有限公司 | 一种疏松体的烧结装置及疏松体烧结方法 |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4726764A (en) * | 1985-05-22 | 1988-02-23 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Heat treating apparatus and method of operating heat treating apparatus |
| JPH02199038A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-07 | Fujikura Ltd | 多孔質ガラス母材の脱水焼結炉 |
| JPH06127964A (ja) * | 1992-10-19 | 1994-05-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバ母材の脱水焼結炉 |
| JPH10120428A (ja) * | 1996-10-17 | 1998-05-12 | Fujikura Ltd | 脱水焼結炉の圧力調整装置 |
| CN1320105A (zh) * | 1999-08-26 | 2001-10-31 | 古河电气工业株式会社 | 多孔质预成形坯玻化装置 |
| US20050166640A1 (en) * | 2003-12-08 | 2005-08-04 | Fujikura Ltd. | Dehydration-sintering furnace, a manufacturing method of an optical fiber preform utilizing the furnace and an optical fiber preform manufactured by the method |
| CN104176925A (zh) * | 2013-05-21 | 2014-12-03 | 信越化学工业株式会社 | 光纤用玻璃母材的烧结装置及烧结方法 |
| CN107235624A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-10-10 | 江苏亨通光纤科技有限公司 | 光纤预制棒抽真空密封装置及其抽真空密封方法 |
| CN107445470A (zh) * | 2016-06-01 | 2017-12-08 | 住友电气工业株式会社 | 光纤的拉丝方法 |
| CN107540209A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-05 | 江苏亨通光导新材料有限公司 | 一种光纤预制棒母棒的烧结装置及对应的烧结方法 |
| CN206872677U (zh) * | 2017-05-31 | 2018-01-12 | 江苏奥维信亨通光学科技有限公司 | 一种光纤预制棒烧结炉内压力自动控制系统 |
| CN107601840A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-01-19 | 江苏亨通光导新材料有限公司 | 分段式光纤预制棒烧结炉装置及相应的光棒烧结方法 |
| CN108129017A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-06-08 | 江苏通鼎光棒有限公司 | 一种提高ovd烧结效率并延长引杆使用寿命的装置及方法 |
| CN211570471U (zh) * | 2019-11-01 | 2020-09-25 | 江苏永鼎光纤科技有限公司 | 一种光纤pcvd熔缩工艺的稳压装置 |
| CN212199012U (zh) * | 2020-01-07 | 2020-12-22 | 江苏通鼎光棒有限公司 | 一种vad烧结炉芯管的气封装置 |
-
2021
- 2021-01-13 CN CN202110051641.XA patent/CN112645583A/zh active Pending
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4726764A (en) * | 1985-05-22 | 1988-02-23 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Heat treating apparatus and method of operating heat treating apparatus |
| JPH02199038A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-07 | Fujikura Ltd | 多孔質ガラス母材の脱水焼結炉 |
| JPH06127964A (ja) * | 1992-10-19 | 1994-05-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバ母材の脱水焼結炉 |
| JPH10120428A (ja) * | 1996-10-17 | 1998-05-12 | Fujikura Ltd | 脱水焼結炉の圧力調整装置 |
| CN1320105A (zh) * | 1999-08-26 | 2001-10-31 | 古河电气工业株式会社 | 多孔质预成形坯玻化装置 |
| US20050166640A1 (en) * | 2003-12-08 | 2005-08-04 | Fujikura Ltd. | Dehydration-sintering furnace, a manufacturing method of an optical fiber preform utilizing the furnace and an optical fiber preform manufactured by the method |
| CN104176925A (zh) * | 2013-05-21 | 2014-12-03 | 信越化学工业株式会社 | 光纤用玻璃母材的烧结装置及烧结方法 |
| CN107445470A (zh) * | 2016-06-01 | 2017-12-08 | 住友电气工业株式会社 | 光纤的拉丝方法 |
| CN206872677U (zh) * | 2017-05-31 | 2018-01-12 | 江苏奥维信亨通光学科技有限公司 | 一种光纤预制棒烧结炉内压力自动控制系统 |
| CN107235624A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-10-10 | 江苏亨通光纤科技有限公司 | 光纤预制棒抽真空密封装置及其抽真空密封方法 |
| CN107540209A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-05 | 江苏亨通光导新材料有限公司 | 一种光纤预制棒母棒的烧结装置及对应的烧结方法 |
| CN107601840A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-01-19 | 江苏亨通光导新材料有限公司 | 分段式光纤预制棒烧结炉装置及相应的光棒烧结方法 |
| CN108129017A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-06-08 | 江苏通鼎光棒有限公司 | 一种提高ovd烧结效率并延长引杆使用寿命的装置及方法 |
| CN211570471U (zh) * | 2019-11-01 | 2020-09-25 | 江苏永鼎光纤科技有限公司 | 一种光纤pcvd熔缩工艺的稳压装置 |
| CN212199012U (zh) * | 2020-01-07 | 2020-12-22 | 江苏通鼎光棒有限公司 | 一种vad烧结炉芯管的气封装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113248134A (zh) * | 2021-06-03 | 2021-08-13 | 武汉光盛通光电科技有限公司 | 一种用于管内法制棒设备的压力调节装置及方法 |
| CN115536264A (zh) * | 2022-09-27 | 2022-12-30 | 浙江富通光纤技术有限公司 | 一种光纤预制棒烧结工艺自动化供气装置及其控制方法 |
| CN115536264B (zh) * | 2022-09-27 | 2023-12-08 | 浙江富通光纤技术有限公司 | 一种光纤预制棒烧结工艺自动化供气装置及其控制方法 |
| CN115974400A (zh) * | 2022-12-24 | 2023-04-18 | 藤仓烽火光电材料科技有限公司 | 一种疏松体的烧结装置及疏松体烧结方法 |
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