CN115490418B - 一种熔缩炉气封装置及气封方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种熔缩炉气封装置及气封方法,涉及光纤预制棒制造领域。本熔缩炉气封装置的气封单元包括用于光纤预制棒穿设的径向气道,调节单元包括设于所述径向气道外侧并与所述径向气道连通的调节通道,所述调节通道沿径向的尺寸可以调节,控制单元用于监测所述光纤预制棒的实际直径,并用于根据所述光纤预制棒的实际直径调节通入所述径向气道的气体流量和所述调节通道沿径向的尺寸。本申请提供的熔缩炉气封装置在熔缩过程中可根据光纤预制棒的实际直径调节调节通道的大小,同时还调节通入径向气道的气体流量,与调节通道共同配合,使得光纤预制棒在整个熔缩阶段都获得较好的气封效果,降低了气体使用量,提高了气封装置的整体效率。
Description
技术领域
本申请涉及光纤预制棒制造领域,特别涉及一种熔缩炉气封装置及气封方法。
背景技术
目前,采用气相沉积法制造光纤预制棒时可以分为沉积和熔缩两个步骤,熔缩主要是将预制棒熔缩为实心的芯棒,而熔缩的主要工具是熔缩炉。熔缩炉依靠炉体内的石墨发热体产生高温,通过马氟管将高温传递至光纤预制棒的表面,达到熔缩温度,从而实现完成熔缩过程。这里马氟管的作用有两个,第一为传递热量,第二则保护发热体,然而,马氟管作为一种耗材,暴露在空气中,当温度升高时马氟管会与空气中的氧气发生反应,从而极易损耗,大大减少了马弗管的寿命,需要频繁更换,明显提升了制作成本。
相关技术中,在熔缩炉的两侧安装了气封装置,气封装置内会通入稀有气体如氩气等,其原理为利用通入的氩气将空气与马弗管隔离开,能有效减少进入炉内的氧气,延缓马氟管的氧化。
但是,在整个熔缩中,光纤预制棒的直径会发生较大的变化,当光纤预制棒熔缩工艺开始时,棒径最大,光纤预制棒与马氟管之间的间隙较小,此时有很好的气封效果;但在熔缩工艺的中后段,芯棒的直径会逐渐变小,光纤预制棒与马氟管之间的间隙将明显增大,此时用气量增加,然而即使增加用气量,气封效果也大打折扣,马氟管也加剧氧化。
发明内容
本申请实施例提供一种熔缩炉气封装置及气封方法,以解决相关技术中由于光纤预制棒的直径在熔缩过程中发生变化导致气体浪费率高、气封效果差而影响马弗管寿命以及熔缩效果的问题。
第一方面,提供了一种熔缩炉气封装置,其包括:
气封单元,其包括用于光纤预制棒穿设的径向气道;
调节单元,其包括设于所述径向气道外侧并与所述径向气道连通的调节通道,所述调节通道沿径向的尺寸可以调节;
控制单元,其用于监测所述光纤预制棒的实际直径,并用于根据所述光纤预制棒的实际直径调节通入所述径向气道的气体流量和所述调节通道沿径向的尺寸。
一些实施例中,所述径向气道的内壁设有多个倾斜间隔设置的出气孔,多个所述出气孔均用于与至少一设定尺寸的圆相切。
一些实施例中,多个所述出气孔均设于同一竖直平面内,并均用于与同一设定尺寸的圆相切。
一些实施例中,多个所述出气孔分别设于至少两个间隔设置的竖直平面,并均用于与同一设定尺寸的圆相切,不同所述竖直平面上的所述出气孔的位置交错设置,每一所述竖直平面上的所述出气孔的数量不小于3个。
一些实施例中,多个所述出气孔分别设于至少两个间隔设置的竖直平面,并均用于与至少两个设定尺寸的圆相切,每一所述竖直平面上的所述出气孔与同一设定尺寸的圆相切,且每一所述竖直平面上的所述出气孔的数量不小于3个。
一些实施例中,所述气封单元包括从外至内设置的主体部分和分气环,所述主体部分内设有冷却腔,所述分气环与主体部分之间形成位于所述冷却腔内侧的进气腔,所述进气腔与径向气道通过所述出气孔连通。
一些实施例中,所述调节单元包括:
固定环,其上设有多个间隔设置的调节槽;
活动环,其转动设于所述固定环的外侧;
多个设于所述固定环和活动环之间的调节叶片,每一所述调节叶片均至少部分滑设于所述调节槽,并均可活动地固定于所述活动环上;其中,
所述固定环、活动环和共同形成所述调节通道,所述活动环用于在所述控制单元的驱动下旋转以带动多个所述调节叶片同时沿所述调节通道的轴线扩散或聚拢。
一些实施例中,所述活动环的内侧设有一呈多边形且边数与所述调节叶片的数量一致的滑槽,所述调节叶片上设有第一延伸部和第二延伸部,所述第一延伸部滑设于对应的所述调节槽上,所述第二延伸部滑设于所述滑槽的对应边。
一些实施例中,所述调节单元还包括连接部,所述连接部的一侧与所述固定环相连,另一侧至少部分位于所述活动环的外侧,以将所述活动环转动固定于所述固定环和连接部之间,所述连接部与活动环的圆周端面为滚动连接。
第二方面,提供了一种熔缩炉气封方法,其步骤包括:
根据光纤预制棒的初始直径确定通入径向气道内的气体流量和调节通道沿径向的尺寸;
监测所述光纤预制棒的实际直径,并根据所述光纤预制棒的实际直径调节通入所述径向气道的气体流量和所述调节通道沿径向的尺寸。
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熔缩炉气封装置,由于气封单元包括用于光纤预制棒穿设的径向气道,调节单元包括设于径向气道外侧并与径向气道连通的调节通道,且调节通道沿径向的尺寸可以调节,控制单元用于监测光纤预制棒的实际直径,以使控制单元可以根据光纤预制棒的实际直径调节通入径向气道的气体流量和调节通道沿径向的尺寸,因此,本熔缩炉气封装置在熔缩过程中可根据光纤预制棒的实际直径调节调节通道的大小,以解决在熔缩过程中光纤预制棒直径变细导致的气封效果不佳的问题,在调节调节通道大小的同时,还调节通入径向气道的气体流量,与调节通道共同配合,使得光纤预制棒在整个熔缩阶段都获得较好的气封效果,降低了气体使用量,提高了气封装置的整体效率。
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为本申请实施例提供的熔缩炉气封装置安装在熔缩炉上时的半剖结构示意图;
图2为本申请实施例提供的熔缩炉气封装置的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的熔缩炉气封装置的调节单元的结构爆炸图;
图4为本申请实施例提供的熔缩炉气封装置的调节单元的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的熔缩炉气封装置的分气环的结构示意图。
图中:1-气封单元,10-径向气道,11-出气孔,12-主体部分,13-分气环,14-冷却腔,15-进气腔,16-冷却水进水管,17-冷却水出水管,18-进气管,2-光纤预制棒,3-调节单元,30-调节通道,31-固定环,310-调节槽,32-活动环,320-滑槽,33-调节叶片,330-第一延伸部,331-第二延伸部,34-连接部,340-滚动件,35-驱动电机,4-控制单元,40-可编程逻辑控制器,41-棒径检测件,5-熔缩炉,6-质量流量计。
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熔缩炉气封装置,其能解决相关技术中由于光纤预制棒的直径在熔缩过程中发生变化导致气体浪费率高、气封效果差而影响马弗管寿命以及熔缩效果的问题。
参见图2所示,本熔缩炉气封装置包括气封单元1、调节单元3和控制单元4,气封单元1包括用于光纤预制棒2穿设的径向气道10,调节单元3包括设于径向气道10外侧并与径向气道10连通的调节通道30,调节通道30沿径向的尺寸可以调节,控制单元4用于监测光纤预制棒2的实际直径,并用于根据光纤预制棒2的实际直径调节通入径向气道10的气体流量和调节通道30沿径向的尺寸。
具体的,在相关技术中,由于光纤预制棒2在熔缩的过程中直径尺寸会逐渐变小,因此,为了保证对光纤预制棒2的气封效果,随着光纤预制棒2直径变小,气体流量会逐渐增加,在实际的生产中,由于光纤预制棒2直径尺寸变小后与径向气道10之间的间隙增加,此时就算增加气体流量,仍然不能得到较好的气封效果,且还浪费了大量的气体,使得气体的利用率低,整体熔缩效率低,制作高,且气封效果差还影响了光纤预制棒2的熔缩质量。
因此,本熔缩炉气封装置通过设置调节单元3,在熔缩过程中可根据光纤预制棒2的实际直径调节调节通道30的大小,以实现对径向气道10的开口的调节,在调节调节通道30大小的同时,还调节通入径向气道10的气体流量,解决了在熔缩过程中光纤预制棒2直径变小导致的气封效果不佳的问题,另外,将气体流量的调节与调节通道30尺寸的调节共同配合,使得光纤预制棒2在整个熔缩阶段中都可以获得较好的气封效果,与此同时,有效降低了气体使用量,提高了气封装置的整体效率,降低了制作成本,最后也保证了光纤预制棒2的熔缩质量。
进一步的,参见图5所示,径向气道10的内壁设有多个倾斜间隔设置的出气孔11,多个出气孔11均用于与至少一设定尺寸的圆相切。
具体的,由于熔缩过程中的稀有气体基本不能回收,在增加调节单元3后,虽然相比相关技术中的用量减少了,但是在整个生产制作中,用量消耗依然特别大,另外也为了尽可能提高气封的效果,因此,径向气道10内壁设置的出气孔11倾斜设置,且每一出气孔11均用于与一设定尺寸的圆相切。这里,使得出气孔11可以与设定尺寸的圆相切的目的在于,可以使得经出气孔11喷出的气流与设定尺寸的圆相切,光纤预制棒2的横截面为圆形,所以即为经出气孔11喷出的气流与熔缩某个阶段的具有设定尺寸直径的光纤预制棒2的外壁相切。
具体的,当每一出气孔11均与设定尺寸的圆相切时,每一出气孔11喷出的气流会在径向气道10与光纤预制棒2之间的间隙形成沿固定方向的旋转气流,相比于其他的出气方式,更容易将径向气道10与光纤预制棒2之间的间隙填充后形成良好的气封。另外,出气孔11喷出的气流以一定角度将气体吹到光纤预制棒2或间隙处,由于光纤预制棒2的直径在整个熔缩过程中一直在变化,因此尽管气流的方向只与熔缩过程某一阶段的光纤预制棒2的外壁相切,但是气流的方向是一直与相切的方向平行的,这使喷出的气流可以很好的围绕光纤预制棒2旋转,对光纤预制棒2及径向气道10与光纤预制棒2之间的间隙起到很好的包裹效果。因此,相对之前的出气方式,本熔缩炉气封装置的整个熔缩过程的用气量均可以减少,且同时还提升了气封的效果。
进一步的,多个出气孔11均设于径向气道10的同一竖直平面内,并均用于与同一设定尺寸的圆相切。
具体的,在本实施例中,多个出气孔11均设于同一竖直平面内,可以形成旋转气流的同时,可以与熔缩过程中具有设定尺寸的光纤预制棒2的外壁相切,该出气方式有较好的气封效果,且用气量有减少。
进一步的,多个出气孔11分别设于至少两个间隔设置的竖直平面,并均用于与同一设定尺寸的圆相切,不同竖直平面上的出气孔11的位置交错设置,每一竖直平面上的出气孔11的数量不小于3个。
具体的,在本实施例中,虽然所有的出气孔11仍然与同一设定尺寸的圆相切,但是多个出气孔11分别设于至少两个间隔设置的竖直平面,多个出气孔11被分成了多组,每一组出气孔11的数量相同,多组出气孔11分别位于至少两个间隔设置的竖直平面,即可以与熔缩过程中具有设定尺寸的光纤预制棒2的外壁的至少两处位置相切。从三角稳定以及三角可以形成闭环的角度出发,每一竖直平面上的出气孔11的数量不小于3个,此种出气方式可以更好的对径向气道10与光纤预制棒2之间的间隙进行气封,多个平面的相切关系形成了多道保护面,即使位于外侧的相切平面没有形成完整的气封,位于里侧的相切平面可以进行加强。又由于本身径向气道10具有一定的长度,因此本实施例的出气方式可以在径向气道10与光纤预制棒2之间的间隙内形成更均匀的旋转气流,在用气量方面与上一实施例基本一致。
具体的,当多个出气孔11被分成多组分散在不同的平面上时,每一平面上的出气孔11的数量大大减少,因此与光纤预制棒2的相切的点也减少,为了保证整个圆周的气封均匀性,这里不同竖直平面上的出气孔11的位置交错设置。
进一步的,多个出气孔11分别设于至少两个间隔设置的竖直平面,并均用于与至少两个设定尺寸的圆相切,每一竖直平面上的出气孔11与同一设定尺寸的圆相切,且每一竖直平面上的出气孔11的数量不小于3个。
具体的,在本实施例中,虽然所有的出气孔11仍然分别设于至少两个间隔设置的竖直平面,但是多个出气孔11分别与至少两个设定尺寸的圆相切,即不同平面上的出气孔11的倾斜角度不一样,这使得在熔缩过程中,光纤预制棒2至少有两次机会与出气孔11喷出的气流刚好相切,其相比其他实施例,既保证了可以在整个熔缩过程形成旋转气流的同时,还可以尽可能保证不同熔缩阶段的光纤预制棒2的气封均匀性。
进一步的,参见图1所示,气封单元1包括从外至内设置的主体部分12和分气环13,主体部分12内设有冷却腔14,分气环13与主体部分12之间形成位于冷却腔14内侧的进气腔15,进气腔15与径向气道10通过出气孔11连通。
具体的,主体部分12呈环形,其主要起到固定加保护的作用,主体部分12通过螺钉安装于熔缩炉5的炉体上,主体部分12内的冷却腔14连接有冷却水进水管16和冷却水出水管17,冷却水为25℃左右的循环水,经冷却水进水管16进入至冷却腔14内,再经冷却水出水管17流出,带走位于主体部分12内侧的分气环13的热量,使分气环13的温度不超过600℃,避免分气环13温度过高发生碎裂。分气环13呈圆筒状,其外壁设有与主体部分12配合的台阶面,分气环13与主体部分12内壁的台阶面相互配合压装,形成进气腔15,进气腔15上连接有进气管18。多个出气孔11间隔设于分气环13的筒壁上,将进气腔15与径向气道10连通。
具体的,分气环13上出气孔11的个数不多于9个,直径为1.8~2.2mm,径向气道10的内径尺寸为55~65mm。
具体的,冷却水的压力为0.3~0.5Mpa,温度为25~30℃。
进一步的,参见图3和图4所示,调节单元3包括固定环31、活动环32和多个设于固定环31和活动环32之间的调节叶片33,固定环31上设有多个间隔设置的调节槽310,活动环32转动设于固定环31的外侧,每一调节叶片33均至少部分滑设于调节槽310,并均可活动地固定于活动环32上。其中,固定环31、活动环32和共同形成调节通道30,活动环32用于在控制单元4的驱动下旋转以带动多个调节叶片33同时沿调节通道30的轴线扩散或聚拢。
具体的,固定环31起固定作用,固定环31通过螺钉安装在熔缩炉5的炉盖上,同时固定环31也与主体部分12连接固定,由于活动环32和调节叶片33要相对固定环31转动,为了减少活动环32和调节叶片33转动时的摩擦力,固定环31上嵌设有多个间隔设置的滚珠。活动环32也呈环状结构,其作用在于给调节叶片33施加驱动力,由于每一调节叶片33均至少部分滑设于调节槽310,因此在活动环32的驱动下,调节叶片33会沿调节槽310的长度方向发生移动,实现调节多个调节叶片33构成的开口的大小,从而实现对径向气道10的开口大小实现调节。
具体的,活动环32可以为电驱动也可以依靠人为驱动,当为电驱动时,活动环32的外侧壁设有齿条,一侧设有驱动电机35,驱动电机35与外侧壁的齿条啮合,在控制单元4的控制下从而驱动活动环32朝对应的方向转动;当为人为驱动时,则活动环32上设有驱动手柄,此时根据实际生产需要操作人员握住手柄转动活动环32即可。
进一步的,参见图3所示,活动环32的内侧设有一呈多边形且边数与调节叶片33的数量一致的滑槽320,调节叶片33上设有第一延伸部330和第二延伸部331,第一延伸部330滑设于对应的调节槽310上,第二延伸部331滑设于滑槽320的对应边。
具体的,调节叶片33可以呈条形也可以呈弧形,为了保证调节叶片33之间形成的开口的边沿的密实性,调节叶片33优先呈条形,每一调节叶片33的一端设有第二延伸部331,另一端端部呈倾斜边,并与相邻一侧的调节叶片33的侧边抵接。由于第二延伸部331滑设在活动环32的滑槽320的其中一边上,第一延伸部330滑设于固定环31对应的调节槽310上,因此,当驱动活动环32相对固定环31转动时,第二延伸部331会沿滑槽320的其中一边滑动,第一延伸部330也对应的沿调节槽310滑动,每一调节叶片33的倾斜端面沿着相邻调节叶片33的侧面滑动,实现开合,从而实现对调节通道30的大小的调节。另外,从结构设计的角度出发,调节叶片33的数量优选为6个,对应的,滑槽320为六边形,因此,多个调节叶片33之间形成的开口也呈六边形,调节通道30与多个调节叶片33形成的呈六边形的开口内切。
进一步的,参见图3所示,调节单元3还包括连接部34,连接部34的一侧与固定环31相连,另一侧至少部分位于活动环32的外侧,以将活动环32转动固定于固定环31和连接部34之间,连接部34与活动环32的圆周端面为滚动连接。
具体的,通过连接部34将活动环32相对固定环31转动固定,连接部34本身也呈环状结构,其设于活动环32的外侧,并同时与固定环31也相连,以实现活动环32的限位。由于活动环32的侧壁可能与连接部34或固定环31接触,为了减少活动环32的转动阻力,因此连接部34的连接件上还穿设有多个滚动件340,安装完成后,滚动件340分布在活动环32的外侧面,与活动环32的圆周端面滚动连接。
进一步的,参见图1所示,控制单元4包括可编程逻辑控制器PLC40和棒径检测件41,棒径检测件41通过安装支架安装于熔缩炉5的导轨上,且位于熔缩炉5右侧,随着熔缩炉5同步左右移动,实时监控光纤预制棒2的直径变化,并将检测到的实际直径传输至PLC,PLC通过接收到的实际直径调节通入径向气道10的气体流量和调节通道30沿径向的尺寸。其中,在进气管18的管路上设有与PLC相连的质量流量计6,可对气体流量起到调节作用。
具体的,PLC通过触摸屏接受启停信号,收到启动信号后,PLC通过棒径检测件41对光纤预制棒2的直径进行采集,将数据采集传输到PLC后进行运算,再将运算结果输出至驱动电机35和质量流量计6,从而较好的匹配气流大小与调节通道30的大小。PLC对整个装置起调度指挥作用,能与触摸屏实现交互,能从棒径检测件41采集光纤预制棒2的直径,通过相关的公式,调节驱动电机35及质量流量计6,实现光纤预制棒2棒径与调节叶片33的开度及气体流量的合理匹配。另外,PLC可以将光纤预制棒2的直径、质量流量计6的开度及流量、调节通道30的大小等数据传给触摸屏显示,实现友好的人机交互。
具体的,多个调节叶片33构成的呈六边形的开口的内切圆直径d的计算公式如下:
d=d1+2+kd0公式(1)
其中,d1为熔缩工艺过程中的光纤预制棒2的实际直径,k为修正系数,k主要用于修正开口的大小,以适应光纤预制棒2弓曲度造成棒的甩动,d0为光纤预制棒2的初始直径。由于常规的光纤预制棒2的初始直径在30~50mm之间,尺寸为30~50mm的光纤预制棒2对应的修正系数k的取值在0.06~0.013之间,优选地,预制棒直径为40mm,对应的修正系数k值为0.01。
质量流量计6的流量Q的计算公式如下:
Q=Q0[1+(d2-d1 2)/d0 2]公式(2)
其中,Q0为待工状态下的气体的初始流量。
根据光纤预制棒2的初始直径在30~50mm之间,气体初始流量Q0应该在1~4L/min之间,对于初始直径40mm的光纤预制棒2,其对应的初始流量Q0为2L/min。
本熔缩炉气封装置相比于相关技术中的气封装置,首先采用分体式设计,分气环13、主体部分12、调节单元3等均可单独拆装,方便备件更换备件成本低;其次,分气环13能达到更好的气封效果,分气环13喷出的气流可以与某一熔缩阶段的光纤预制棒2的外壁相切,且可以使气流沿着径向气道10与光纤预制棒2的间隙旋转,更容易利用气体填充间隙实现密封,且多种设置出气孔11的方式进一步的保证了气封的稳定性和效果;此外,调节单元3在熔缩过程中可通过调节调节叶片33的开度而调节径向气道10外侧开口的大小,以解决在熔缩工艺中后段芯棒直径缩小而导致的气封效果不佳的问题,同时调节单元3与上述的分气环13相互配合,可以使得气封效果更好的同时明显节约用气量,整个熔缩过程自动化程度高,保证熔缩质量的同时也降低了制作成本,且可适用于大尺寸的光纤预制棒2的熔缩。
本申请还提供一种上述用于生产光纤预制棒的熔缩炉气封装置的气封方法,本气封方法的步骤包括:
根据光纤预制棒2的初始直径确定通入径向气道10内的气体流量和调节通道30沿径向的尺寸;
监测光纤预制棒2的实际直径,并根据光纤预制棒2的实际直径调节通入径向气道10的气体流量和调节通道30沿径向的尺寸。
具体的,本熔缩炉气封装置需要成对使用,在熔缩炉5左右对称布置,在分气环13内设有多个间隔设置的出气孔11,气体通过进气腔15进入出气孔11最后吹入径向气道10内,由于出气孔11的布置方式,使得气体可以以一定角度将吹到光纤预制棒2上,径向气道10与光纤预制棒2之间的间隙起到很好的包裹效果。将棒径检测件41放置于熔缩炉5的导轨上,随熔缩炉5同步左右移动,实时监控光纤预制棒2的直径变化,调节单元3设置于主体部分12上,调节叶片33之间形成的六边形开口通过驱动电机35可调节开度大小,在进气管18的管路上设有质量流量计6,对气体流量起到调节作用。在控制方面,先从触摸屏点击开始按钮,随后PLC进行初始化,驱动电机35及棒径检测件41都回到初始位,质量流量计6进入待工状态,随后棒径检测件41测量光纤预制棒2的初始直径d0,传输到PLC后,利用PLC经过运算后输出控制量,对调节叶片33的开度大小以及质量流量计6进行调节,根据光纤预制棒2的实际直径,调节叶片33的开合调整径向气道10的开口大小,适应熔缩时棒径的不断变化,实现对调节通道30及气体流量的调节。整个熔缩过程中重复进行以上操作,持续缩棒持续调整,待熔缩完成后在触摸屏点击停止按钮,整个过程停止结束。
具体的,以光纤预制棒2初始棒径为40mm,以及出气孔11均设置在同一平面且与同一设定尺寸的圆相切为例进行控制流程说明。对于40mm的光纤预制棒2,优选的修正系数k取值为0.01,PLC根据计算公式(1)计算得到此时与调节叶片33内切的内切圆的直径为46mm,PLC发出指令,使驱动电机35驱动调节叶片33形成的六边形开口的开度约为42%,开度42%对应内切圆的直径则为46mm,此时调节通道30初始化完成。对于直径为40mm的光纤预制棒2,待工状态下气体的初始流量Q0为2L/min,PLC根据计算公式(2)计算出质量流量计6的流量Q为2.645L/min,PLC发出指令使质量流量计6置为2.645L/min,工艺流量初始化完成。
质量流量计6及调节通道30初始化完成后,开始进行熔缩工艺,在熔缩的过程中光纤预制棒2的实际直径d1会不断变小,PLC控制棒径检测件41实时检测光纤预制棒2的直径d1,并将检测值实时传输给PLC,PLC重复进行调节单元3内的内切圆及气体流量的计算,并对其实现控制。一般40mm光纤预制棒2的熔缩最终直径为28mm,当在熔缩过程中d1的值变为28mm时,通过计算,其对应的内切圆直径d约为34mm,调节叶片33形成的六边形开口的开度约为30%,对应的氩气流量Q为1.445L/min。
当光纤预制棒2的直径变为28mm时,熔缩工艺完成,此时PLC控制六边形开口的开度调到最大100%,质量流量计6的流量置为待工初始流量Q0,再次进入待工状态,直到下一根光纤预制棒2开始熔缩。
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)
1.一种熔缩炉气封装置,其特征在于,其包括:
气封单元(1),其包括用于光纤预制棒(2)穿设的径向气道(10),所述径向气道(10)上连接有进气管(18),所述进气管(18)上设有质量流量计(6);
调节单元(3),其包括设于所述径向气道(10)外侧并与所述径向气道(10)连通的调节通道(30),所述调节通道(30)沿径向的尺寸可以调节;
控制单元(4),其用于监测所述光纤预制棒(2)的实际直径,并用于根据所述光纤预制棒(2)的实际直径调节所述质量流量计(6)的流量Q,以调节通入所述径向气道(10)的气体流量,还用于调节所述调节通道(30)沿径向的尺寸;其中,
所述调节通道(30)沿径向的直径尺寸的计算公式为:
d=d1+2+kd0
d1为所述光纤预制棒(2)的实际直径,k为修正系数,k的取值范围为0.06~0.013,d0为所述光纤预制棒(2)的初始直径;
所述质量流量计(6)的流量Q的计算公式为:
Q=Q0[1+(d2-d1 2)/d0 2]
Q0为待工状态下的气体的初始流量。
2.如权利要求1所述的一种熔缩炉气封装置,其特征在于:所述径向气道(10)的内壁设有多个倾斜间隔设置的出气孔(11),多个所述出气孔(11)均用于与至少一设定尺寸的圆相切。
3.如权利要求2所述的一种熔缩炉气封装置,其特征在于:多个所述出气孔(11)均设于同一竖直平面内,并均用于与同一设定尺寸的圆相切。
4.如权利要求2所述的一种熔缩炉气封装置,其特征在于:多个所述出气孔(11)分别设于至少两个间隔设置的竖直平面,并均用于与同一设定尺寸的圆相切,不同所述竖直平面上的所述出气孔(11)的位置交错设置,每一所述竖直平面上的所述出气孔(11)的数量不小于3个。
5.如权利要求2所述的一种熔缩炉气封装置,其特征在于:多个所述出气孔(11)分别设于至少两个间隔设置的竖直平面,并均用于与至少两个设定尺寸的圆相切,每一所述竖直平面上的所述出气孔(11)与同一设定尺寸的圆相切,且每一所述竖直平面上的所述出气孔(11)的数量不小于3个。
6.如权利要求2所述的一种熔缩炉气封装置,其特征在于:所述气封单元(1)包括从外至内设置的主体部分(12)和分气环(13),所述主体部分(12)内设有冷却腔(14),所述分气环(13)与主体部分(12)之间形成位于所述冷却腔(14)内侧的进气腔(15),所述进气腔(15)与径向气道(10)通过所述出气孔(11)连通。
7.如权利要求1所述的一种熔缩炉气封装置,其特征在于,所述调节单元(3)包括:
固定环(31),其上设有多个间隔设置的调节槽(310);
活动环(32),其转动设于所述固定环(31)的外侧;
多个设于所述固定环(31)和活动环(32)之间的调节叶片(33),每一所述调节叶片(33)均至少部分滑设于所述调节槽(310),并均可活动地固定于所述活动环(32)上;其中,
所述固定环(31)、活动环(32)和共同形成所述调节通道(30),所述活动环(32)用于在所述控制单元(4)的驱动下旋转以带动多个所述调节叶片(33)同时沿所述调节通道(30)的轴线扩散或聚拢。
8.如权利要求7所述的一种熔缩炉气封装置,其特征在于:所述活动环(32)的内侧设有一呈多边形且边数与所述调节叶片(33)的数量一致的滑槽(320),所述调节叶片(33)上设有第一延伸部(330)和第二延伸部(331),所述第一延伸部(330)滑设于对应的所述调节槽(310)上,所述第二延伸部(331)滑设于所述滑槽(320)的对应边。
9.如权利要求7所述的一种熔缩炉气封装置,其特征在于:所述调节单元(3)还包括连接部(34),所述连接部(34)的一侧与所述固定环(31)相连,另一侧至少部分位于所述活动环(32)的外侧,以将所述活动环(32)转动固定于所述固定环(31)和连接部(34)之间,所述连接部(34)与活动环(32)的圆周端面为滚动连接。
10.一种如权利要求1所述的用于生产光纤预制棒的熔缩炉气封装置的气封方法,其特征在于,其步骤包括:
根据光纤预制棒(2)的初始直径确定通入径向气道(10)内的气体流量和调节通道(30)沿径向的尺寸;
监测所述光纤预制棒(2)的实际直径,并根据所述光纤预制棒(2)的实际直径调节通入所述径向气道(10)的气体流量和所述调节通道(30)沿径向的尺寸。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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