CN203782031U - 一种大尺寸芯棒松散体的制造装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大尺寸芯棒松散体的制造装置，该制造装置包括：伺服电机，石英玻璃基棒，芯棒松散体，芯层喷灯，包层喷灯，塔架，导轨，沉积箱体，直径测量装置、重量检测装置；其中重量检测装置安装在伺服电机旋转夹头上，随伺服电机在导轨上同步滑动，用于检测芯棒松散体的总重量；直径检测装置安装在沉积箱体两侧，在沉积过程中检测松散体的直径。

Description

一种大尺寸芯棒松散体的制造装置

技术领域

本实用新型涉及光纤领域，尤其是涉及一种大尺寸芯棒松散体的制造装置。 

背景技术

光纤通常是利用拉丝塔将高纯度的石英玻璃预制棒经高温软化同比例拉丝，并进一步在其表面上涂覆而获得。该高纯度的的石英玻璃预制棒通常是采用“两步法”（Two-step Processes），包括各种芯棒制造技术（OVD技术：Outside Vapor Deposition，外汽相沉积法；VAD技术：Vapor Phase Axial Deposition，汽相轴向沉积法；MCVD技术：Modified Chemical Vapor Deposition，改进的化学汽相沉积法；PCVD技术：Plasma Chemical Vapor Deposition，等离子体化学汽相沉积法）和外包层制造技术（套管法、等离子喷涂法、火焰水解法、溶胶--凝胶法），生产常规单模光纤，用VAD技术制造芯棒加SOOT外包的预制棒工艺成本最低，因此大部分商业生产光纤预制棒均是采用此种方法。 

VAD技术是指在竖直的种子石英基棒端部，即其轴向，发生化学反应，生成的石英玻璃粉尘微粒经喷灯喷出，沉积于种子石英基棒一端，种子石英基棒不断旋转，并通过提升杆向上慢速移动，沿轴向形成多孔疏松体光纤预制棒，如图1所示。 

反应的主要公式： 

2004年Heraeus 推出了Online-RIC技术，即芯棒-套管的熔缩与拉丝同步进行，减少了从光纤预制棒芯棒到拉丝成型之间的生产步骤，光纤生产效率得到极大提高，可以一下子实现拉丝在5000km以上，有的企业甚至达到7000km，因此相应地芯棒松散体的制造也需要大尺寸。但是在光纤预制棒母材的沉积过程中由于燃烧火焰、气体流量、腔体风压，以及随着沉积过程中芯棒松散体的体积等影响，沉积的松散体的密度会有明显的波动，严重时出现密度变化较大导致沉积或烧结过程中的松散体开裂，导致产品的损失；本实用新型就此缺陷研发出一种新型的光纤预制棒母材制造装置，在沉积的过程中可以实时的对松散体的密度进行监控，当松散体的密度有大的变化趋势时及时对生产工艺进行调整，避免松散体的开裂同时也可以改善松散体的几何特性和光学参数等。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种大尺寸芯棒松散体的制造装置，通过对原有的旋转装置上增加一套重量检测装置和一套直径测量装置来计算反映松散体的密度从而方便工艺参数的调整避免密度变化较大导致的松散体开裂等，提高光纤预制棒的利用率。 

该制造装置包括：伺服电机，石英玻璃基棒，芯棒松散体，芯层喷灯，包层喷灯，塔架，导轨，沉积箱体，直径测量装置、重量检测装置；其中重量检测装置安装在伺服电机旋转夹头上，随伺服电机在导轨上同步滑动，用于检测芯棒松散体的总重量；直径检测装置安装在沉积箱体两侧，在沉积过程中检测松散体的直径。 

进一步，所述直径检测装置是高清CCD工业摄像装置，通过摄像装置本身自带的区域检测功能可以计算出松散体的直径。 

进一步，所述重量检测装置是通过检测张力来检测重量的装置。 

进一步，通过所述直径检测装置和重量检测装置的检测结果来获得密度值，当密度变化较大时进行调节。 

进一步，通过手动模式进行调节，所述手动模式为通过手动来调节包层和芯层的原料从而使芯棒松散体的密度在工艺范围内。 

进一步，通过自动模式来调节，所述自动模式为自动PID调节，根据实际密度的变化情况对包层和芯层原料进行自动的PID调节，使密度在工艺范围内。 

本实用新型的优点是：本实用新型通过在玻璃基棒上增加一套重量检测装置和直径测量装置很好的解决了松散体密度波动较大导致的松散体开裂的问题保证了光纤预制棒几何特性、光学参数的稳定性，提高了光纤预制棒利用率，节约资金。 

附图说明

图1为未装密度在线监测装置的VAD沉积装置。 

图2为装有密度在线监测装置的VAD沉积装置。 

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型进行具体说明。 

参见图1和2，附图标记含义为：1为伺服电机，2为重量检测装置，3为石英玻璃基棒，4为芯棒松散体，5为芯层喷灯，6为包层喷灯，7为塔架，8为导轨，9为沉积箱体，10为直径测量装置。在图2中，重量检测装置安装在伺服电机旋转夹头上，随伺服电机1在导轨8上同步滑动，用于检测松散体的总重量；直径检测装置安装在沉积箱体两侧，在沉积过程中检测松散体的直径。本实用新型中的密度在线监测装置包括重量检测装置和直径测量装置。 

本实用新型解决现有技术问题采用的技术方案是：以轴向汽相沉积法（VAD----Vapor phase Axial Deposition）为例，这种方法是在反应室里放置一根基棒——石英玻璃基棒，基棒可以旋转并向沉积箱外移动进行气象沉积，如图1所示：当反应气体送入反应室后，就在基棒上沉积，基棒的旋转运动保证了芯棒的轴对称性，沉积过程中由于燃烧火焰、气体流量、腔体风压，以及随着沉积过程中芯棒松散体的体积等的影响，芯棒松散体的密度会不断的变化，而如果密度变化太大则会导致沉积或烧结过程中的芯棒松散体开裂，因此本实用新型在VAD沉积塔架上附加了一套重量检测装置和直径测量装置，在沉积的过程中通过重量检测装置反馈的总重量和直径测量装置反馈的芯棒松散体直径可以方便的计算出芯棒松散体的体积从而计算出芯棒松散体的实时密度。很好的解决了芯棒松散体密度波动较大导致的芯棒松散体开裂的问题，保证了光纤预制棒几何特性、光学参数的稳定性，提高了光纤预制棒利用率，节约资金。 

直径检测装置是一种高清的CCD工业摄像装置，通过摄像装置本身自带的区域检测功能可以计算出松散体的直径。重量检测装置是一种通过检测张力来检测重量的装置，在生产的过程中随着松散体重量的不断增加装置张力也不段增加从而计算出松散体的重量。 

当密度变化较大时进行调节，调节方式有两种：1：手动模式、密度变化较大时技术人员通过手动来调节包层和芯层的原料从而芯棒松散体的密度在工艺范围内。2：自动模式、当密度变化较大时开启自动PID调节，系统会根据实际密度的变化情况对包层和芯层原料进行自动的PID调节，使密度在工艺范围内。 

根据本实用新型的制造装置进行大尺寸芯棒松散体的制造，制造过程如下： 

步骤（1）在反应室里放置石英玻璃基棒，基棒旋转并向沉积箱外移动进行气象沉积；

步骤（2）当反应气体送入反应室后，就在基棒上沉积；

步骤（3）在沉积的过程中通过重量检测装置反馈的总重量和直径测量装置反馈的芯棒松散体直径计算出芯棒松散体的体积从而计算出芯棒松散体的实时密度；

步骤（4）当密度变化较大时进行手动模式调节，所述手动模式为通过手动来调节包层和芯层的原料从而使芯棒松散体的密度在工艺范围内。

 可替换地，所述步骤（4）还可以为当密度变化较大时通过自动模式来调节，所述自动模式为自动PID调节，根据实际密度的变化情况对包层和芯层原料进行自动的PID调节，使密度在工艺范围内。 

我们分别对未装重量检测装置和直径测量装置的VAD芯棒沉积设备与安装重量检测装置和直径测量装置的VAD芯棒沉积设备分别沉积10根芯棒松散体，在沉积过程中保持伺服电机的转速为30转/分钟，提速为0.8毫米/分钟，在沉积结束后，分别对这20根松散体进行烧结、延伸。同时选取合适的以OVD（Outside Vapor Deposition 外汽相沉积法）工艺制造的石英套管，将芯棒和石英套管熔缩到一起，然后用氢氟酸（HF）对其表面进行腐蚀，得到透明的光纤预制棒，分别将这20根光纤预制棒直接拉丝，采用单模光纤生产用涂料，拉丝速度为1500米/分钟，所拉光纤的主要参数如表1和表2所示。其中表1为没有安装重量检测装置和直径测量装置的VAD沉积设备制造的10根光纤预制棒所拉光纤获得的参数，表2为安装了重量检测装置和直径测量装置的VAD沉积设备制造的10根光纤预制棒所拉光纤获得的参数。 

表1-------- 

注：7号芯棒沉积过程中因开裂作为报废品处理。

表2 

数据表明，采用密度在线实时反馈调节的VAD沉积设备制造的透明光纤预制棒可获得完全满足ITU-T G.652.D的光纤，且比没安装密度在线实时反馈调节的VAD沉积设备制造的光纤预制棒的各项参数均得到了优化，数据趋于稳定。

Claims (3)

1.一种大尺寸芯棒松散体的制造装置，其特征在于该制造装置包括：伺服电机，石英玻璃基棒，芯棒松散体，芯层喷灯，包层喷灯，塔架，导轨，沉积箱体，直径测量装置、重量检测装置；其中重量检测装置安装在伺服电机旋转夹头上，随伺服电机在导轨上同步滑动，用于检测芯棒松散体的总重量；直径检测装置安装在沉积箱体两侧，在沉积过程中检测松散体的直径。

2.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于：所述直径检测装置是高清CCD工业摄像装置，通过摄像装置本身自带的区域检测功能可以计算出松散体的直径。

3.根据权利要求1或2所述的制造装置，其特征在于：所述重量检测装置是通过检测张力来检测重量的装置。