CN1778744A - 用于石英管的自动压力控制装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种自动压力控制装置，所述装置根据预设的压力值调节进给到石英管中的气体的流速，由此来检测和自动控制光纤预制棒制造设备中石英管内的气体压力。所述自动压力控制装置包括：主流控制器，所述主流控制器连接至烟尘盒，以根据预设的压力值使气体进给到石英管中；子流控制器，所述子流控制器连接至烟尘盒上，以便当烟尘盒内存在压力变化时使气体进给到石英管中，从而保持预设的压力值；和气体压力控制器，所述气体压力控制器具有插入在烟尘盒内的压力传感器，以将通过所述压力传感器实时地检测到的信号的压力值与预设的压力值进行比较，并控制气体的流速，以将烟尘盒内的气体压力值保持为恒定。

Description

用于石英管的自动压力控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于自动控制石英管内气体压力的自动压力控制装置。
背景技术
通常，光纤的制造包括光纤预制棒的产生。几种方法被用来准备光纤预制棒：即，外部气相沉积法(OVD)、气相轴向沉积法(VAD)、以及改进的化学气相沉积法(MCVD)。
在OVD中，旋转目标棒(铝心轴)由燃烧器的热框架热。燃烧器利用热泳进给将被沉积在目标棒外部的化学物质。最初先沉积用于芯层的化学物质，随后跟着沉积不同的化学物质以形成包覆层。因此，所述OVD方法涉及化学物质的层—层沉积，以在目标棒的外面形成芯层并且在所述芯层上形成包覆层。
而且，MCVD与OVD的不同之处在于：在石英管的内部而不是外部发生沉积。当石英管由燃烧器加热时，化学物质通过热泳被进给到所述管中，以在管内壁上形成包覆层，且随后使芯层形成在包覆层的内壁上。
最后，在VAD中，使用两个不同的燃烧器(上燃烧器和下燃烧器)，同时在竖直位置中将芯层和包覆层沉积在目标棒上。
图1示出用于实施MCVD处理的沉积装置。在具有罩2、头架(headstock)3和尾架4的腔室1内设置有水平的车床，从而以石英管7能够绕其纵轴旋转的方式支撑所述石英管7。并且，可沿着轨道5移动的燃烧器6设置在所述石英管7的下面。
在操作中，当沿着轨道5移动时，燃烧器6沿着旋转的石英管7的长度方向来回移动，并由此加热所述管7。氧气中携带的氮和其他化学反应物以气体混合物的形式被进给到石英管7中，以形成将要沉积在石英管7外壁和内壁上的烟尘(soot)颗粒。头架3和尾架4借助卡盘3a和4a可旋转地保持石英管7的两端。
参考图2，卡盘4a固定在尾架4。并且，烟尘盒连接至尾架4，以将氧气中携带的、作为气体混合物的氮气10和其他化学反应物进给到石印管7中或从石英管7中被排出。烟尘盒8包括用于引入氮气10的氮气管8a和用于释放气体10的释放管8b。设置辅助支撑管9以帮助气体10通过氮气管8a被引入到石英管7中。使用连接到烟尘盒8的手阀9a来控制已经引入到释放管8b中的未沉积烟尘和气体10的释放。气流控制器20根据预设的气体压力值控制进给到氮气管8a中的氮气10的流速。此外，插入到氮气管8a的压力传感器30检测石英管7内的气体压力。
然而，在MCVD处理中由于外部因素而使石英管内的压力变化时，释放管会被烟尘堵塞。如果在这种不稳定的状况下还继续进行处理，那么进给到氮气管中的氮气量以及石英管中的压力和气流会大大改变，由此会使预制棒沉积质量变差。此外，由于石英管内的压力是手动控制的，因此，这就需要实时地检查压力的每次变化，并根据每次所检测到的压力调整气体的流速。
发明内容
因此，本发明通过提供能够检测和自动控制石英管内气体压力的自动压力控制装置，解决了现有技术中出现的上述问题并提供额外的优点，由此改进了所得预制棒的质量。
本发明的一方面是提供一种能够检测和自动控制石英管内气体压力、并能够使气体向石英管中的进给稳定的自动压力控制装置。
本发明的另一方面是提供一种自动压力控制装置，用于在光纤预制棒的制造设备中控制石英管内的气体压力，其中所述制造设备具有用于保持石英管的一端的卡盘和用于固定卡盘的烟尘盒，并且所述自动压力控制装置可以根据预设的压力值调节气体的流速，由此来将气体进给到石英管中或者从石英管中释放出来。所述自动压力控制装置包括：主流(main flow)控制器，所述主流控制器连接至在烟尘盒，以根据预设的压力值使气体进给到石英管中；子流(subflow)控制器，所述子流控制器连接至烟尘盒，从而当烟尘盒中的压力变化时将气体进给到石英管中，以保持所述预设的压力值；以及气体压力控制器，所述气体压力控制器具有插入到烟尘盒中的压力传感器，以便将通过压力传感器实时检测到的信号的压力值与预设的压力值进行比较，并控制所述主流控制器和子流控制器，从而控制气体的流速，以便将烟尘盒内的气体压力值保持为常量。
附图说明
结合附图，从下面详细的描述中本发明的上述特点和优点会更加得显而易见，其中：
图1示出了传统的使用化学气相沉积处理的光纤预制棒制造设备；
图2示出了传统的用于控制石英管内压力的压力控制装置；
图3是示出根据本发明的用于石英管的自动压力控制装置的示意图；以及
图4是示出根据本发明的用于石英管的自动压力控制装置的子气体出口的示意图。
具体实施方式
在下文中，参考附图将详细描述本发明的实施例。为了清楚和简明，将省略对结合在这里的已知功能和结构的详细描述，因为对这种部分的描述会使得本发明的主题不明确。
参照图3，根据本发明的自动压力控制装置包括主流控制器100、子流控制器200和气体压力控制器300。烟尘盒8连接至石英管7的一端，以便将氮气10进给到石英管7中或者从石英管7中释放出。所述烟尘盒8具有保持石英管7一端的卡盘4a。主流控制器100连接到烟尘盒8，以根据预设的压力值控制进给到石英管7中的气体10的流速。子流控制器200也连接至烟尘盒8，以便当烟尘盒8内存在压力变化时控制进给到石英管7内的气体10的流速，并保持所述预设压力值。压力传感器30插入在烟尘盒8内，以检测石英管7内的压力。所述气体压力控制器300将压力传感器30实时检测到的信号的压力值与预设的压力值进行比较。在检测两个压力值之间的差时，气体压力控制器300控制子流控制器200，以使烟尘盒8内的气体压力值保持为常量的速率供给气体。
在气体压力控制器300的控制下，主流控制器100控制气体10的流速，以便气体10能够根据预设压力值被进给到烟尘盒8中。当烟尘盒8内存在压力变化时，在气体压力控制器300的控制下，子流控制器200控制进给到烟尘盒8中的气体10的流速，以保持预设的压力值。
参照图4，通过手阀9a的操作来使未沉积的烟尘和气体10释放的主气体出口400设置在烟尘盒8的一侧。并且，用于提高未沉积的烟尘和气体10的释放的子气体出口500设置在烟尘盒8的相反侧。
在下文中，参照图3和4将详细地解释根据本发明的用于石英管的自动压力控制装置的操作。
在水平车床上彼此面对而设的头架3和尾架4连接至石英管7的两端。
尾架4具有用于保持石英管7的一端的卡盘4a。尾架4通过卡盘4a被固定到石英管7的一端。
烟尘盒8连接至尾架4上，以将气体10进给到石英管7中或者从石英管7中释放出来。
用于控制进给到石英管7中的气体10的流速的主流控制器100连接至烟尘盒8。
压力传感器30插入在烟尘盒8中，以实时地检测石英管7内的气体压力。
所述压力传感器30能够检测石英管7内压力的任何变化，并将所检测的信号施加在气体压力控制器300上。
所述气体压力控制器300将所检测的信号的压力值与预设的压力值进行比较。在检测两个压力值之间的差时，所述气体压力控制器300控制经过子流控制器200的气体的流速，由此使得烟尘盒8内的气体压力能够保持为常量。
当烟尘盒8内存在压力变化时，子流控制器200通过控制进给到烟尘盒8中的气流10的流动来恒定地保持烟尘盒8内的气体压力，以维持预设的压力值。
如图4中所示，石英管7内未沉积的烟尘和气体10通过设置在烟尘盒8上的主气体出口400和子气体出口500而被释放。
由此已经描述了用于检测和自动控制石英管内气体压力的设备和方法的实施例，对于本领域的技术人员来说，当制造光学预制棒时会获得一定的优势。特别是，即使当外在原因引起压力变化以及未沉积的烟尘和气体快速释放时，所述设备仍能够稳定石英管中的气体压力，由此改进了光纤预制棒的质量。
尽管为了说明的目的已经描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应所述会明了，在不脱离如所附权利要求中所公开的本发明的精神和范围的情况下，各种改变、添加和替换都是可能的，所述所附权利要求包括其等同物在内的全部范围。

Claims (5)

1.一种用于控制石英管内气体压力的自动压力控制装置，包括：
光纤预制棒制造装置，所述光纤预制棒制造装置具有保持石英管一端的卡盘以及用于将气体进给到石英管中或使气体从石英管中释放的烟尘盒；
主流控制器，所述主流控制器连接至烟尘盒，以根据预设的压力值将气体进给到石英管中；
子流控制器，所述子流控制器连接至烟尘盒，以便当烟尘盒内存在压力变化时，将气体进给到石英管中，从而保持预设的压力值；和
气体压力控制器，所述气体压力控制器具有设置在烟尘盒内的压力传感器，以将通过压力传感器实时检测到的信号的压力值与预设的压力值进行比较，并控制气体的流速，以将烟尘盒内的气体压力值保持为恒定。
2.如权利要求1所述的自动压力控制装置，其中在所述气体压力控制器的控制下，所述主流控制器根据预设的压力值使气体进给到烟尘盒中。
3.如权利要求1所述的自动压力控制装置，其中当所述烟尘盒中存在压力变化时，在气体压力控制器的控制下，所述子流控制器将气体进给到烟尘盒中，以保持预设的压力值。
4.如权利要求1所述的自动压力控制装置，进一步包括：设置在烟尘盒一侧的主气体出口，以便通过操作手阀来释放未沉积的烟尘和气体；以及设置在烟尘盒相反侧的多个子气体出口，以释放未沉积的烟尘和气体。
5.一种用于控制石英管内气体压力的自动压力控制装置，包括：
光纤预制棒制造装置，所述光纤预制棒制造装置具有保持石英管一端的卡盘以及用于将气体进给到石英管中或使气体从石英管中释放的烟尘盒；
至少一个流动控制器，用于根据预设的压力值将气体进给到石英管中，以及当烟尘盒中存在压力变化时，用于控制进给到石英管中的气体的流速，以保持预设的压力值；和
气体压力控制器，所述气体压力控制器具有设置在烟尘盒内的压力传感器，以将所述压力传感器检测到的信号的压力值与预设的压力值进行比较，并控制气体的流速，从而将烟尘盒内的气体压力值保持恒定值。
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