[發(fā)明專(zhuān)利]一種提高光纖預(yù)制棒生產(chǎn)效率的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910099145.0
• 申請(qǐng)日: 2009-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101565272A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉連勇;宋太中;吳海港;盧衛(wèi)民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 富通集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C03B37/018
• 分類(lèi)號(hào): C03B37/018
• 代理公司: 浙江翔隆專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 胡龍祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信技術(shù)，應(yīng)用于光纖預(yù)制棒的制造，具體涉及用OVD工藝制作光纖預(yù)制棒的過(guò)程中，一種提高光纖預(yù)制棒生產(chǎn)效率的方法。該方法制造的光纖預(yù)制棒，產(chǎn)品性能與常規(guī)方法無(wú)異，但生產(chǎn)效率提升30％以上。

背景技術(shù)

隨著光纖市場(chǎng)的發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，為增強(qiáng)公司的贏利能力，減少原料氣體單耗量，降低預(yù)制棒制造成本，已是大勢(shì)所趨。特別是近年來(lái)，原材料價(jià)格不斷上漲，而光纖價(jià)格卻未同步上升，更加擠縮了光纖預(yù)制棒廠(chǎng)家的利潤(rùn)空間，降低原料氣體消耗成本才能進(jìn)一步提高廠(chǎng)家的競(jìng)爭(zhēng)力。

目前制造光纖預(yù)制棒的工藝主要有VAD、OVD、MCVD和PCVD，VAD和OVD屬于外部沉積法，而MCVD和PCVD均屬于管內(nèi)沉積法。管內(nèi)沉積法制作光纖預(yù)制棒徑向尺寸受限，而管外法則不受限，可用來(lái)制作徑向尺寸較大的預(yù)制棒，這在制造成本上具有一定的優(yōu)勢(shì)。在OVD方法中，原料四氯化硅(SiCl₄)在氧氣(O₂)的攜帶下，通過(guò)氫氣(或甲烷氣)/氧氣火焰一起噴向轉(zhuǎn)動(dòng)的“芯棒”，在熱能作用下，原料發(fā)生水解反應(yīng)生成SiO₂，二氧化硅顆粒熱解產(chǎn)生的粉塵粒子一層層的吸附在穿越火焰的轉(zhuǎn)動(dòng)的“芯棒”上，形成多孔預(yù)制棒，生成的多孔預(yù)制棒經(jīng)過(guò)溫度范圍從1100℃到1500℃下通入干燥劑(例如，氯氣)來(lái)去除水和金屬雜質(zhì)，燒結(jié)成玻璃預(yù)制棒，然后拉制成光纖。OVD工藝生成粉塵多孔預(yù)制棒反應(yīng)式如下：

H₂(g)+O₂(g)＝H₂O(g)???????????????(1)

SiCl₄(g)+2H₂O(g)＝SiO₂(s)+4HCl(g)?(2)

SiCl₄(g)+O₂(g)＝SiO₂(s)+2C1₂(g)???(3)

2H₂O(g)+2Cl₂(g)＝4HCl(g)+O₂(g)????(4)

氫氧反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱和水汽，SiCl₄在火焰的不同部位分別發(fā)生上述反?應(yīng)式表示的水解反應(yīng)和氧化反應(yīng)，生成SiO₂粉塵多孔預(yù)制棒，然后約在1500℃條件下經(jīng)高溫脫水和燒結(jié)形成玻璃預(yù)制棒。

在OVD工藝中，利用火焰溫度與沉積面(堆積棒表面)溫度產(chǎn)生的溫差而形成的溫度梯度推動(dòng)細(xì)微顆粒物向堆積棒表面運(yùn)動(dòng)，并吸附在棒表面上。火焰水解產(chǎn)生的粉塵微粒，逐漸聚合成尺寸較大的聚合體顆粒，并在通過(guò)向靶棒傳送、擴(kuò)散、熱遷移的過(guò)程中進(jìn)行了初步脫水。在靠近燃燒器(也稱(chēng)之為噴燈)的區(qū)域，反應(yīng)生產(chǎn)粉塵粒子的數(shù)量密度迅速增加并快速形成粒子聚集核，然后穿過(guò)快速聚集區(qū)，使粉塵粒子數(shù)量密度迅速縮減。隨著粒子數(shù)量密度的減小，顆粒碰撞率降低，導(dǎo)致粒子的聚合速度放慢，同時(shí)也放慢了粒子數(shù)密度的減小速率。溫度是顆粒形成中的關(guān)鍵因素，原始顆粒的粒徑大小取決于該溫度下的固態(tài)擴(kuò)散系數(shù)，因此提高火焰溫度可以增大原始顆粒的粒徑，火焰的溫度在很大程度上影響顆粒之間的結(jié)合程度。溫度高時(shí)，顆粒的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，顆粒之間相互碰撞和結(jié)合的機(jī)率就越高，相應(yīng)的結(jié)合成較大顆粒的機(jī)率就越大，從而導(dǎo)致大顆粒的形成。溫度低時(shí)，結(jié)合作用比顆粒間的碰撞作用要慢很多，導(dǎo)致比表面積(表面積與體積的比值)大的不規(guī)則顆粒的形成。

依據(jù)上述工藝原理，加快火焰相對(duì)光纖預(yù)制棒的移動(dòng)速度，可提高光纖預(yù)制棒表面與火焰的溫度差，從而提高沉積速率，但在OVD傳統(tǒng)工藝中，如橫移速度過(guò)快，一般大于3000mm/min，或使光纖預(yù)制棒表面波紋增加，燒結(jié)后氣泡難于控制，最終對(duì)預(yù)制棒拉制光纖的性能產(chǎn)生不良影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題和提出的技術(shù)任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的沉積初期沉積速率低的缺陷，提供一種提高光纖預(yù)制棒生產(chǎn)效率的方法。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種提高光纖預(yù)制棒生產(chǎn)效率的方法，其特征是用OVD工藝制作光纖預(yù)制棒時(shí)，采用下述改進(jìn)方法：

a)改進(jìn)燃燒器結(jié)構(gòu)，將燃燒器的中間層出口形狀改為3～8個(gè)圓柱小孔同心均布，并在其外增加一嵌套層，以提高燃燒火焰的溫度和生成粉塵顆粒的團(tuán)聚度，使粉塵顆粒在光纖預(yù)制棒上的吸附率增加；