CN115072985A - 一种解决大尺寸vad芯棒断裂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，本发明涉及光纤预制棒棒芯棒制造技术领域，包括以下步骤：1)引棒的末端制造一个凸起结构；2)引棒镶嵌在松散体里的长度增加100mm；3)在沉积开始阶段，将松散体的密度从原来的0.4g/cm3增大到0.8g/cm3，然后逐渐降低松散体密度至正常水平；4)松散体密度的控制是通过改变反应气体H2的流量来改变喷灯火焰温度，在反应釜内装了一个外径探测，引棒与提升装置连接处装有重量传感器，在沉积开始阶段，通过这两个传感器采集的信息计算出实时密度，密度信号再传输给计算机系统。本发明设计一种新的引棒结构，能够增大引棒与松散体之间的结合力；沉积起头端采用变化的密度控制，能够增大引棒与松散体之间的结合力。

Description

一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法
技术领域
本发明涉及光纤预制棒棒芯棒制造技术领域，具体为一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法。
背景技术
随着光纤光棒制备技术的不断发展，各个生产企业为了提高产品的市场竞争力，设法将各个生产环节的成本控制在较低的水平；在光棒的制造环节，大部分的成本发生在芯棒的制备过程，因此，芯棒在生产过程中向大尺寸方向发展是降低成本强有力的方法之一。
VAD芯棒的制备过程包括芯棒疏松体的制备，疏松体的脱水处理和烧结，透明芯棒的脱气等过程；VAD法为立式的沉积方法，疏松体的重量都由沉积开始时的引棒承受，随着制备芯棒的尺寸增大，引棒与松散体的连接处很容易发生断裂，导致整根棒报废，甚至砸坏烧结管。本发明旨在解决大尺寸芯棒的断裂问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，以解决现有技术不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括以下步骤：
1)引棒的末端制造一个凸起结构；
2)引棒镶嵌在松散体里的长度增加100mm；
3)在沉积开始阶段，将松散体的密度从原来的0.4g/cm3增大到0.8g/cm3，然后逐渐降低松散体密度至正常水平；
4)松散体密度的控制是通过改变反应气体H2的流量来改变喷灯火焰温度，在反应釜内装有外径探测仪，引棒与提升装置连接处装有重量传感器，在沉积开始阶段，通过这两个传感器采集的信息计算出实时密度，计算出的密度信号再传输给计算机系统，计算机系统通过收到的密度信号实时调整H2的流量，发送指令给气体流量控制器，实时调整火焰温度；
5)密度控制实施的具体过程如下：首先，在沉积开始阶段需设定想要得密度e1、H2初始值A；沉积开始后，系统会不断的的采集松散体外径和重量信息，计算出该时刻的密度e2；计算机系统会将实际密度e2与设定密度e1进行比较，当e2>e1时，计算机会给流量控制器发出指令，H2流量按照流量变化率a和流量偏移量b逐渐的减小，从而降低火焰的温度，松散体密度减小；当e2＝e1时，流量调整参数都为0,实际流量保持不变；当e2<e1时，H2气流量按照a、b参数逐渐增大，提高火焰温度，从而增大密度；通过不断的信号采集、比较、执行，实际密度e2会在设定密度e1的附近波动，随着控制循环的增加，e2逐渐趋近与e1，最终达到密度的有效控制。
如上所述的一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，其特征在于：所述的凸起结构为球形，凸起结构与引棒为一体结构。
如上所述的一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，其特征在于：所述的芯棒沉积的起头端采用变化的松散体密度。
如上所述的一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，其特征在于：所述的变化的松散体密度分为大密度区和密度过渡区。
如上所述的一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，其特征在于：所述的变化的松散体密度控制系统中设置有松散体外径测试仪和重量传感器。
如上所述的一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，其特征在于：所述的变化的松散体密度控制是通过密度控制系统自动、闭环控制的。
本发明的优点在于：本发明设计一种新的引棒结构，能够增大引棒与松散体之间的结合力；沉积起头端采用变化的密度控制，能够增大引棒与松散体之间的结合力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有VAD芯棒松散体沉积示意图；图2为两种不同的引棒的对比图；图3为正常松散体的密度；图4为起头端高密度；图5为松散体结构示意图；图6为密度闭环控制示意图；图7为密度控制系统对话框。
附图标记：1-反应釜、2-进风口、3-出风口、4-芯层喷灯、5-第一包层喷灯、6-第二包层喷灯、7-引棒、8-提升装置、9-松散体、10-连接部分、11-外径探测器、12-大密度区、13-密度过度区。
具体实施方式
如图1至图7所示，本实施例具体公开的一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，包括以下步骤：
1)引棒7的末端制造一个凸起结构，通过凸起结构能够有效的阻止松散体9与引棒7之间的滑移，提高该结合部的稳固性；
2)引棒7镶嵌在松散体9里的长度增加100mm，能够增加松散体9与引棒7的接触面，从而提高引棒7的承重能力；
3)如图4所示，为了增大引棒7与松散体9的结合力，在沉积开始阶段，将松散体的密度从原来的0.4g/cm3增大到0.8g/cm3，然后逐渐降低松散体9密度至正常水平，这个方法，既能够通过提高起头端密度增强结合力，又能避免密度变化引起的质量问题，通过以上方法，沉积出的松散体形状如图5所示，起头端由于密度较大，所以外径较小，这样的松散体9结构在烧结时有明显的优势，松散体9的外径较小，透明化过程收缩较少，不容易出现结合部开裂导致断棒；
4)松散体9密度的控制是通过改变反应气体H2的流量来改变喷灯火焰温度，在反应釜1内装了一个外径探测11，引棒7与提升装置9连接处装有重量传感器，在沉积开始阶段，通过这两个传感器采集的信息计算出实时密度，密度信号再传输给计算机系统，计算机系统通过收到的密度信号，发送指令给气体流量控制器，实时调整火焰温度；
5)如图7所示，密度控制实施的具体过程如下：首先，在沉积开始阶段需设定想要得密度e1、H2初始值A；沉积开始后，系统会不断的的采集松散体9外径和重量信息，计算出该时刻的密度e2；计算机系统会将实际密度e2与设定密度e1进行比较，当e2>e1时，计算机会给流量控制器发出指令，H2流量按照流量变化率a和流量偏移量b逐渐的减小，从而降低火焰的温度，松散体密度减小；当e2＝e1时，流量调整参数都为0,实际流量保持不变；当e2<e1时，H2气流量按照a、b参数逐渐增大，提高火焰温度，从而增大密度；通过不断的信号采集、比较、执行，实际密度e2会在设定密度e1的附近波动，随着控制循环的增加，e2逐渐趋近与e1，最终达到密度的有效控制。
VAD制备芯棒的方法是，反应,1内，在提升装置8的末端安装引棒7，芯灯4、第一包灯5、第二包灯6将水解生产的SiO2颗粒喷射到引棒7上，随着时间的推移，引棒7上松散体9堆积得越来越多，外径达到一定尺寸后，提升装置8按照一定的速度往上提升，芯灯4、第一包灯5、第二包灯6的松散体9便沿着纵向逐渐沉积，当松散体9的长度达到要求时可停止沉积，从而完成芯棒松散体的沉积；
图1中圆圈标记的地方是沉积引棒与松散体的连接部分10。松散体9的重量都由该部分松散体9传递到引棒7上，由引棒7来承担所有重量，随着芯棒大棒化的推进，芯棒的重量由原来的6kg增大到15kg，甚至到20kg，松散体与引棒的连接不够牢固，会发生滑落，导致松散体报废；另外，芯棒的重量增加，松散体9的外径也将增大，烧结时，松散体9收缩，加上下端重量大，会导致在斜面的松散体出现开裂，从而在该处发生断裂，断裂的下部分掉入烧结管，导致烧结管被砸坏，因此，本发明的目的是在沉积重量较大时，解决松散体断裂问题。
如图2所示，左边的引棒7为目前使用的引棒，材质是玻璃，引棒7所能承受的重量取决于引棒7与起头端松散体结合的紧密程度，结合越紧密，引棒能承受的重量越大，试验证明该结构最多能够承受12kg重量，松散体超过12kg，松散体就会脱落；为了增大引棒的承重能力，本发明在引棒的末端制造一个凸起结构，如图2中右边图片所示，该凸起结构能够有效的阻止松散体与引棒之间的滑移，提高该结合部的稳固性，同时，引棒7镶嵌在松散体里的长度增加100mm，增加松散体9与引棒7的接触面，从而提高引棒7的承重能力。
具体而言，本实施例所述的凸起结构为球形，凸起结构与引棒为一体结构。当采用本方法时，通过凸起结构能够有效的阻止松散体与引棒之间的滑移，提高该结合部的稳固性。
具体的，本实施例所述的芯棒沉积的起头端采用变化的松散体密度。
进一步的，本实施例所述的变化的松散体密度分为大密度区和密度过渡区。
更进一步的，本实施例所述的变化的松散体密度控制系统中设置有松散体外径测试仪和重量传感器。
更进一步的，本实施例所述的变化的松散体密度控制是通过密度控制系统自动、闭环控制的。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (6)

1.一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)引棒的末端制造一个凸起结构；
2)引棒镶嵌在松散体里的长度增加100mm；
3)在沉积开始阶段，将松散体的密度从原来的0.4g/cm3增大到0.8g/cm3，然后逐渐降低松散体密度至正常水平；
4)松散体密度的控制是通过改变反应气体H2的流量来改变喷灯火焰温度，在反应釜内装有外径探测仪，引棒与提升装置连接处装有重量传感器，在沉积开始阶段，通过这两个传感器采集的信息计算出实时密度，计算出的密度信号再传输给计算机系统，计算机系统通过收到的密度信号实时调整H2的流量，发送指令给气体流量控制器，实时调整火焰温度；
5)密度控制实施的具体过程如下：首先，在沉积开始阶段需设定想要得密度e1、H2初始值A；沉积开始后，系统会不断的的采集松散体外径和重量信息，计算出该时刻的密度e2；计算机系统会将实际密度e2与设定密度e1进行比较，当e2>e1时，计算机会给流量控制器发出指令，H2流量按照流量变化率a和流量偏移量b逐渐的减小，从而降低火焰的温度，松散体密度减小；当e2＝e1时，流量调整参数都为0,实际流量保持不变；当e2<e1时，H2气流量按照a、b参数逐渐增大，提高火焰温度，从而增大密度；通过不断的信号采集、比较、执行，实际密度e2会在设定密度e1的附近波动，随着控制循环的增加，e2逐渐趋近与e1，最终达到密度的有效控制。
2.根据权利要求1所述的一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，其特征在于：所述的凸起结构为球形，凸起结构与引棒为一体结构。
3.根据权利要求1所述的一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，其特征在于：所述的芯棒沉积的起头端采用变化的松散体密度。
4.根据权利要求3所述的一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，其特征在于：所述的变化的松散体密度分为大密度区和密度过渡区。
5.根据权利要求3所述的一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，其特征在于：所述的变化的松散体密度控制系统中设置有松散体外径测试仪和重量传感器。
6.根据权利要求3所述的一种解决大尺寸VAD芯棒断裂的方法，其特征在于：所述的变化的松散体密度控制是通过密度控制系统自动、闭环控制的。
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