CN219709374U - 光纤预制棒烧结装置及其系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光纤预制棒烧结装置及其系统。本光纤预制棒烧结装置包括烧结炉芯管和送棒装置，烧结炉芯管上开设进气口、出气口以及出口，进气口位于出气口下方，出气口上安装有进气管，进气管包括直管段以及与直管段位于烧结炉芯管内部端口连接的螺旋管段，螺旋管段的出气口位于疏松粉棒下方。本光纤预制棒烧结装置通过设置螺旋管段，螺旋管段使得反应气体更集中分布于烧结炉芯管的中部，能更好地与疏松棒体接触；通过设置螺旋管段，使得气体获得环向速度，从而产生向心力，有助于气体绕粉棒流动，增强了气体的湍动程度，更有利于反应气体扩散至疏松棒体内部；同时，也增加了反应气体的利用率，降低了氯气、氦气等物料的消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤预制棒制造技术领域，尤其涉及一种光纤预制棒烧结装置及其系统。
背景技术
目前，解决预制棒成本困境的最有效方法是开发大尺寸光纤预制棒技术和实现全合成光纤预制棒工艺材料的国产化。轴向气相沉积法(VAD)和外部气相沉积法(OVD)适合生产大尺寸光纤预制棒，且具有生产效率高、成本低等优势。
无论是OVD还是VAD工艺沉积制备出的粉棒都是一种疏松多孔体。再将沉积后的疏松体进行烧结处理，先脱水去除残留OH离子，然后玻璃化制造出透明低水分含量的光纤预制棒。一般使用氯气作为脱水剂。在高温下，使用氦气等辅助气体，使用氯气等活性气体去除疏松体中的OH离子和水分，其化学反应式如下：2Si-OH+2Cl2＝2Si-Cl+O2+2HCl。
因为Si-Cl键的基频振动吸收峰位于25μm附近，而OH离子的基频吸收峰位于1383nm附近，所以可以通过测量光纤在1383nm附近的衰减值即水峰来判定芯棒的OH离子去除效果。
本质上来说，上述反应是一种气固非均相反应，氯气必须穿过疏松棒体表面气膜，再通过疏松棒体内部孔道扩散，最后与反应物接触，进而才能发生反应。
在现有技术中，反应活性气体和辅助气体的混合物从烧结反应器的底部通入，反应后的气体混合物从顶部排出。
然而，因烧结的反应器的内径要比疏松棒体的外径足够大，才能保证松散体在烧结过程中不会碰到反应器的管壁。这样在棒体与反应器内壁之间就形成了压降很低的环形通道，大量气体包括反应气体氯气和辅助气体氦气等就从该通道流出反应器而未能有效参与反应，也使得反应器中各种气体的浓度分布和速度分布非常不均匀。不仅造成了资源的浪费，也降低了烧结的质量，尤其是OH离子的去除效果。为了降低光纤预制棒及光纤成本，粉棒尺寸和烧结设备尺寸均往大型化方向发展，该问题也越来越突出。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种，旨在解决现有反应器中各种气体的浓度分布和速度分布不均匀的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供一种光纤预制棒烧结装置，包括烧结炉芯管和送棒装置，所述烧结炉芯管上开设进气口、出气口以及出口，进气口位于出气口下方，出气口上安装有进气管，进气管包括穿设于进气口上的直管段以及与直管段位于烧结炉芯管内部端口连接的螺旋管段，螺旋管段的出气口位于疏松粉棒下方。
优选地，所述直管段的材质为石英玻璃，直管段长度为10-100mm，直管段厚度为2-5mm。
优选地，所述直管段内径为5-20mm。
优选地，所述螺旋管段的长度10-50mm，螺旋管段的材质为石英玻璃。
优选地，所述螺旋管段的厚度为2-5mm，螺旋管段的内径5-20m。
优选地，所述螺旋管段的螺距为2-10m，螺旋管段的螺旋部分与水平面的夹角为10-60°。
优选地，所述送棒装置的旋转装置的输出轴连接有石英推棒，石英推棒下方连接有靶棒以将疏松粉棒的上端夹持。
优选地，所述烧结炉芯管的出口上有盖板，盖板和石英推棒密封连接。
优选地，所述进气口设置于烧结炉芯管的底部或侧壁上。
本实用新型进一步提出一种光纤预制棒烧结系统，包括上述的光纤预制棒烧结装置，还包括位于光纤预制棒烧结装置的烧结炉芯管外部的感应加热炉。
本实用新型提出的光纤预制棒烧结装置，具有以下有益效果：
1、通过设置螺旋管段，螺旋管段使得反应气体更集中分布于烧结炉芯管的中部，能更好地与疏松棒体接触；通过设置螺旋管段，使得气体获得环向速度，从而产生向心力，有助于气体绕粉棒流动，增强了气体的湍动程度，更有利于反应气体扩散至疏松棒体内部；
2、通过设置螺旋管段，使气体更充分与疏松粉棒的反应物接触，反应气体更充分地参与反应，能更有效地降低光纤预制棒中OH离子含量，从而制得低水峰光纤，并有效降低资源消耗。同时，也增加了反应气体的利用率，降低了氯气、氦气等物料的消耗；
3、本光纤预制棒烧结装置具有结构简单、工作稳定以及容易实现的优点。
附图说明
图1为本实用新型光纤预制棒烧结装置的结构示意图。
图中，1-送棒装置，2-石英推棒，3-盖板，4-出气口，5-靶棒，6-烧结炉芯管，7-疏松粉棒，8-加热炉，9-螺旋管段，10-直管段。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，并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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本实用新型提出一种光纤预制棒烧结装置。
参照图1，本优选实施例中，一种光纤预制棒烧结装置，包括烧结炉芯管6和送棒装置1，烧结炉芯管6上开设进气口、出气口4以及出口(出口用于供疏松粉棒7插入)，进气口位于出气口4下方，出气口4上安装有进气管，进气管包括穿设于进气口上的直管段10以及与直管段10位于烧结炉芯管6内部端口连接的螺旋管段9，螺旋管段9的出气口4位于疏松粉棒7下方。
出气口4与排气系统相连以便及时排出烧结后产生的废气。送棒装置1用于实现疏松粉棒7在烧结炉芯管6内实现上下和旋转运动。直管段10的外部端口与气体供应装置相连可通入氯气、氦气等工艺气体。螺旋管段9的出口正对疏松粉棒7的中心。
本实施例中，直管段10的材质为石英玻璃，直管段10长度为10-100mm，直管段10厚度为2-5mm。直管段10内径为5-20mm。
具体地，本实施例中，螺旋管段9的长度10-50mm，螺旋管段9的材质为石英玻璃。螺旋管段9的厚度为2-5mm，螺旋管段9的内径5-20m。螺旋管段9的螺距为2-10m，螺旋管段9的螺旋部分与水平面的夹角为10-60°。
本实施例中，送棒装置1的旋转装置的输出轴连接有石英推棒2，石英推棒2下方连接有靶棒5以将疏松粉棒7的上端夹持。烧结炉芯管6的出口上有盖板3，盖板3和石英推棒2密封连接。进气口设置于烧结炉芯管6的底部或侧壁上。
本光纤预制棒烧结装置的工作过程如下：将疏松粉棒7夹持在石英推杆下端，通过送棒装置1将疏松粉棒7送入烧结炉芯管6上部；疏松粉棒7到位后，烧结炉芯管6顶部的盖板3也同时盖上；利用感应加热炉8将炉芯管内温度提高至1000℃，并在炉芯管内通过直管段10通入指定量的氯气、氦气等工艺气体，氯气的流量0.05slm，氦气的流量5slm，开启送棒装置1将疏松粉棒7以速度10mm/min向下送棒，并同以速度1rpm旋转通过感应加热炉8热区，当完成整个疏松粉棒7的脱水程序后，该棒体停在脱水结束的位置，利用感应加热炉8将炉芯管内温度提高至1500℃，并在炉芯管内通过进气口通入指定量的氯气、氦气等工艺气体，氯气流量0.05slm，氦气的流量5slm，开启送棒装置1将疏松粉棒7以指定速度1mm/min向上送棒，并以速度1rpm同时旋转通过加热炉8热区，完成整个疏松粉棒7的玻璃化程序，制得透明的光纤预制棒。
本实施例提出的光纤预制棒烧结装置，具有以下有益效果：
1、通过设置螺旋管段9，螺旋管段9使得反应气体更集中分布于烧结炉芯管6的中部，能更好地与疏松棒体接触；通过设置螺旋管段9，使得气体获得环向速度，从而产生向心力，有助于气体绕粉棒流动，增强了气体的湍动程度，更有利于反应气体扩散至疏松棒体内部；
2、通过设置螺旋管段9，使气体更充分与疏松粉棒7的反应物接触，反应气体更充分地参与反应，能更有效地降低光纤预制棒中OH离子含量，从而制得低水峰光纤。同时，也增加了反应气体的利用率，降低了氯气、氦气等物料的消耗；
3、本光纤预制棒烧结装置具有结构简单、工作稳定以及容易实现的优点。
本实用新型进一步提出一种光纤预制棒烧结系统。
本优选实施例中，一种光纤预制棒烧结系统，包括光纤预制棒烧结装置，还包括位于光纤预制棒烧结装置的烧结炉芯管6外部的感应加热炉8，感应加热炉8位于烧结炉芯管6中间高度外部。光纤预制棒烧结装置的具体结构以及有益效果参照上述实施例，在此不再赘述。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种光纤预制棒烧结装置，包括烧结炉芯管和送棒装置，其特征在于，所述烧结炉芯管上开设进气口、出气口以及出口，进气口位于出气口下方，出气口上安装有进气管，进气管包括穿设于进气口上的直管段以及与直管段位于烧结炉芯管内部端口连接的螺旋管段，螺旋管段的出气口位于疏松粉棒下方。
2.如权利要求1所述的光纤预制棒烧结装置，其特征在于，所述直管段的材质为石英玻璃，直管段长度为10-100mm，直管段厚度为2-5mm。
3.如权利要求1所述的光纤预制棒烧结装置，其特征在于，所述直管段内径为5-20mm。
4.如权利要求1所述的光纤预制棒烧结装置，其特征在于，所述螺旋管段的长度10-50mm，螺旋管段的材质为石英玻璃。
5.如权利要求1所述的光纤预制棒烧结装置，其特征在于，所述螺旋管段的厚度为2-5mm，螺旋管段的内径5-20m。
6.如权利要求1所述的光纤预制棒烧结装置，其特征在于，所述螺旋管段的螺距为2-10m，螺旋管段的螺旋部分与水平面的夹角为10-60°。
7.如权利要求1所述的光纤预制棒烧结装置，其特征在于，所述送棒装置的旋转装置的输出轴连接有石英推棒，石英推棒下方连接有靶棒以将疏松粉棒的上端夹持。
8.如权利要求7所述的光纤预制棒烧结装置，其特征在于，所述烧结炉芯管的出口上有盖板，盖板和石英推棒密封连接。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的光纤预制棒烧结装置，其特征在于，所述进气口设置于烧结炉芯管的底部或侧壁上。
10.一种光纤预制棒烧结系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的光纤预制棒烧结装置，还包括位于光纤预制棒烧结装置的烧结炉芯管外部的感应加热炉。
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