CN210620617U - 一种用于vad法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于VAD法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯，包括柱形灯体和供气/料管道，所述柱形灯体由进气层孔道、中间层孔道和出气层孔道依次串接而成，所述进气层孔道包括沿轴向设置的多个供料孔及围绕在供料孔外侧的多层环形气孔，所述进气层孔道与供气/料管道可拆卸连接；所述中间层孔道包括沿轴向设置的中心供料柱形舱体及围绕在中心供料柱形舱体外侧的多层环状气体舱室。该可拆卸式喷灯通过对各层孔道的交错分布使内层原料气体接触面积增加，混合更加均匀，进而使喷出的各层气体分布更为均匀，喷灯火焰更为集中、对称，提高喷灯火焰稳定性与原料利用率。
Description
技术领域：
本实用新型涉及光纤生产领域，具体讲是一种用于VAD法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯。
背景技术：
在现有的预制棒的制备工艺中，VAD法以其沉积速率高，生产成本低等诸多特点，被广泛应用。其核心工艺过程是将原料气体在喷灯处进行混合，在氢氧焰作用下发生水解反应，生成SiO2颗粒。这些颗粒在热泳效应的作用下，逐层堆积靶棒下端，通过控制轴向提拉速率，使得疏松体不断长大，再经过脱水、烧结工艺便可获得透明的光纤预制棒。喷灯作为原料气体混合、反应的场所，对预制棒的成本和品质等因素有重要影响。传统的喷灯设计在使用过程中由于出气孔设计的缺陷，在长时间的使用时，粉尘容易吸附在气孔表面，使孔径变小，严重时可能使气孔堵塞。气孔变小会影响气体流速分布，容易使预制棒的折射率剖面发生改变，进而影响预制棒的品质。另外，传统的喷灯设计常采用一体式结构，这种一体式喷灯虽然便于安装，但出现上述堵塞或者孔径变小的情况时，往往须整体拆卸检修或更换，会增加维护成本，降低生产效率。
专利CN107056042A中通过优化喷灯结构，解决了用于OMCTS原料的氧化反应喷灯产生的灯芯堵塞问题，由增加喷灯维护周期出发，降低生产成本并提高生产效率，但现有喷灯的一体式结构并未被改变，喷灯的检修难度依然存在。专利CN109694185A则公开了一种适用于VAD法沉积的喷灯，该喷灯是由常规的多喷灯合并成的大喷灯，该喷灯可以均匀温度场，减少粉棒开裂、断裂问题，然而上述专利所设计喷灯结构较为复杂，对气体控制精度过高，且大喷灯的使用一定程度上增加了喷灯的检修难度。
实用新型内容：
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种用于VAD法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯，降低检修难度和维护成本，提高生产效率，并进一步提高气料混合程度、喷出气体的均匀性、火焰的集中度和对称性，从而增加火焰稳定性及提高原料利用率。
本实用新型的技术解决方案是，提供一种用于VAD法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯，包括柱形灯体和供气/料管道，所述柱形灯体由进气层、中间层和出气层依次连接而成，其中，进气层、中间层和出气层上沿其长度方向分别设有依次连通的进气层孔道、中间层孔道和出气层孔道，所述进气层孔道包括沿轴向设置的多个供料孔及围绕在供料孔外侧的多层环形气孔，所述进气层孔道与供气/料管道可拆卸连接；所述中间层孔道包括沿轴向设置的中心供料柱形舱体及围绕在中心供料柱形舱体外侧的多层环状气体舱室；所述出气层孔道包括沿轴向设置的多个中心供料孔和围绕在中心供料孔外侧的多层环形分布气孔及间隔分布的多层环形槽，所述环形槽为嵌入灯罩所需的卡槽。
采用以上结构后与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型将传统的一体式喷灯结构分割为可拆卸式的灯体与供气/料装置，鉴于上述喷灯的可拆卸功能，降低了喷灯在清洗、维护和更换时时间成本和金钱成本，从而有效提高生产效率；本实用新型提供的喷灯将灯体部分的气孔孔道分布分为三层结构，通过对各层孔道的连通，使内层原料气体与燃料气体气流接触面积沉降，混合更加均匀，进而使喷出的各气体分布均匀性增加，火焰集中度和对称性提高，以提高喷灯火焰稳定性与原料利用率。
作为优选，所述进气层孔道的供料孔由1～8个直径相同的圆形直孔组成，所述中间层孔道的中心供料柱形舱体由一个环柱形混料舱室组成，所述出气层孔道的中心供料孔由8～20个直径相同的圆形直孔组成。
作为优选，所述供料孔和所述中心供料孔分别以所述柱形灯体的中轴线为中心呈环形排列。
作为优选，所述进气层孔道的多层环形气孔分别由直径相同且等间隔分布的圆形直孔组成，所述中间层孔道的多层环状舱室由环状柱体组成，所述出气层孔道的多层环形分布气孔均为由若干圆形直孔组成的环形孔带。
作为优选，所述环形分布气孔的层数为6～12层。
作为优选，所述进气层孔道的圆形直孔按气体层数直线排列。
作为优选，进气层孔道的圆形直孔大于等于4条，且为等角度间隔分布。
作为优选，所述进气层孔道的圆形直孔直径为1.5～3mm，所述中间层孔道的用于流通氧气的环状气体舱室的径差为3～5mm，所述中间层孔道的用于流通其它气体的环状气体舱室的径差为2～4mm，所述出气层孔道的用于流通氧气的环形分布气孔的圆形直孔孔径为1.5～2.0mm，所述出气层孔道的用于流通其它气体的环形分布气孔的孔径为1～1.5mm，所述灯罩槽的高度为5～10mm，厚度为1～1.5mm。
进一步的，所述进气层孔道与供气/料管道插接固定，并在连接处设有密封圈或密封填料，实现密封连接。
附图说明：
图1为本实用新型实施例中灯体出气层的正视图。
图2为本实用新型实施例中灯体进气层的正视图。
图3为本实用新型实施例中灯体的侧视图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：
实施例1
如图1-3所示，一种用于VAD法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯，包括柱形灯体和供气/料管道，所述柱形灯体由进气层10、中间层11和出气层12依次连接而成，其中，进气层10、中间层11和出气层12上沿其长度方向分别设有依次连通的进气层孔道孔道、中间层孔道和出气层孔道，进气层孔道所在的灯体位置为进气层，中间层孔道所在的位置为中间层，出气层孔道所在的灯体位置为出气层，所本实施例中为一体成型方式形成，所述进气层孔道包括沿轴向设置的多个供料孔及围绕在供料孔外侧的多层环形气孔，所述进气层孔道与供气/料管道可拆卸连接；所述中间层孔道包括沿轴向设置的中心供料柱形舱体及围绕在中心供料柱形舱体外侧的多层环状气体舱室；所述出气层孔道包括沿轴向设置的多个中心供料孔和围绕在中心供料孔外侧的多层环形分布气孔及间隔分布的多层环形槽，所述环形槽为嵌入灯罩所需的卡槽，通过设置的卡槽与灯罩插接配合。
其中，所述供料孔和所述中心供料孔分别以所述柱形灯体的中轴线为中心呈环形排列。所述出气层孔道的中心供料孔1由8个1.5mm的圆形直孔组成，所述中间层孔道的中心供料柱形舱体由一个直径为8mm的环柱形混料舱室组，所述进气层孔道的供料孔由5个直径为2mm的圆形直孔组成，上述部分连通后用于通入用于反应的四氯化硅和四氯化锗原料及内层燃料气体氢气，并与供气/料装置中管道a相连；围绕在中心供料孔1外侧的多层环形分布气孔其层数为8层，多层环形分布气孔通入的气体分布由内而外依次为内层火焰氢气气孔2、内层隔离气孔3、内层火焰氧气气孔4、内外层隔离气孔5、外层火焰氢气气孔6、外层隔离气孔7和外层火焰氧气气孔8，上述不同气体孔道均为单层分布，氢气气孔2和6分别与供气/料装置的管道b和f相连，氧气气孔4和8分别与供气/料装置的管道d和h连通，隔离气孔通入不参与反应的气体氮气、氦气或氩气，用于隔离火焰氢气和氧气过早接触，保证内层原料的正常沉积和外层火焰的稳定。所述进气层孔道的多层环形气孔分别由直径相同且等间隔分布的圆形直孔组成，所述中间层孔道的多层环状舱室由环状柱体组成，所述出气层孔道的多层环形分布气孔均为由若干圆形直孔组成的环形孔带。为方便表述，所述进气层孔道、所述中间层孔道、所述出气层孔道涉及的流通气体种类、孔径大小、气孔的数量及环形槽的宽度见表1。
本实施例中进气层孔道的圆形直孔按气体层数直线排列，具体的，为8条直线排列气孔等间隔分布，间隔角度为45°，进气孔的等间隔排布，使得所形成的环形气孔出来的气流达到均匀分布，从而使喷出的气体相互对称，并结合由内而外各层气体流速的逐级增加，保证喷出火焰的集中度及火焰稳定性。中心供料孔中将氢气与四氯化硅和四氯化锗在中间柱形舱体中充分接触混合，使喷出后原料能够迅速反应并有效沉积，提高沉积效率和原料利用率。采用本实用新型设计的喷灯，通过对灯体部分和供气/料装置部分的嵌套或者插接配合，以实现喷灯的可拆卸性，降低了喷灯在清洗、维护和更换时时间成本和金钱成本，从而有效提高生产效率。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：所述出气层孔道的中心供料孔由8个1.5mm的圆形直孔组成，替换为12个1.2mm环形分布的气孔和位于环形分布中心的一个1.5mm的气孔；进气层孔道的圆形直孔由4条直线排列气孔呈90°分布。通过降低出气层孔道分布的孔径大小，在不改变喷出量的前提下，提高单位气孔的气体喷出力度，降低原料及周围气体的发散程度，提高沉积速率和原料利用率。为方便表述，所述进气层孔道、所述中间层孔道、所述出气层孔道涉及的流通气体种类、孔径大小、气孔的数量及环形槽的宽度见表2。
表2
本实用新型具有以下优点：本实用新型将传统的一体式喷灯结构分割为可拆卸式的灯体与供气/料装置，鉴于上述喷灯的可拆卸功能，降低了喷灯在清洗、维护和更换时时间成本和金钱成本，从而有效提高生产效率；本实用新型提供的喷灯将灯体部分的气孔孔道分布分为三层结构，使内层原料气体与燃料气体气流接触面积层架，混合更加均匀，进而使喷出的各气体分布均匀性增加，火焰集中度和对称性提高，以提高喷灯火焰稳定性与原料利用率。
以上仅就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，均包括在本实用新型的专利保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于VAD法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯，包括柱形灯体和供气/料管道，其特征在于：所述柱形灯体由进气层、中间层和出气层依次连接而成，其中，进气层、中间层和出气层上沿其长度方向分别设有依次连通的进气层孔道、中间层孔道和出气层孔道，所述进气层孔道包括沿轴向设置的多个供料孔及围绕在供料孔外侧的多层环形气孔，所述进气层孔道与供气/料管道可拆卸连接；所述中间层孔道包括沿轴向设置的中心供料柱形舱体及围绕在中心供料柱形舱体外侧的多层环状气体舱室；所述出气层孔道包括沿轴向设置的多个中心供料孔和围绕在中心供料孔外侧的多层环形分布气孔及间隔分布的多层环形槽，所述环形槽为嵌入灯罩所需的卡槽。
2.根据权利要求1所述的用于VAD法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯，其特征在于：所述进气层孔道的供料孔由1～8个直径相同的圆形直孔组成，所述中间层孔道的中心供料柱形舱体由一个环柱形混料舱室组成，所述出气层孔道的中心供料孔由8～20个直径相同的圆形直孔组成。
3.根据权利要求1所述的用于VAD法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯，其特征在于：所述供料孔和所述中心供料孔分别以所述柱形灯体的中轴线为中心呈环形排列。
4.根据权利要求1所述的用于VAD法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯，其特征在于：所述进气层孔道的多层环形气孔分别由直径相同且等间隔分布的圆形直孔组成，所述中间层孔道的多层环状舱室由环状柱体组成，所述出气层孔道的多层环形分布气孔均为由若干圆形直孔组成的环形孔带。
5.根据权利要求1或4所述的用于VAD法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯，其特征在于：所述环形分布气孔的层数为6～12层。
6.根据权利要求4所述的用于VAD法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯，其特征在于：所述进气层孔道的圆形直孔按气体层数直线排列。
7.根据权利要求6所述的用于VAD法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯，其特征在于：进气层孔道的圆形直孔大于等于4条，且为等角度间隔分布。
8.根据权利要求1所述的用于VAD法制备光纤预制棒的可拆卸式喷灯，其特征在于：所述进气层孔道与供气/料管道插接固定，并在连接处设有密封圈或密封填料，实现密封连接。
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