[發明專利]自動調整沉積速度匹配目標重量的OVD沉積設備及方法

在審

• 申請號: 202011145938.4
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112299702A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 沈小平;崔德運;馬逸聰;朱志遠;梁偉;何炳
• 申請（專利權）人: 通鼎互聯信息股份有限公司;江蘇通鼎光棒有限公司
• 主分類號: C03B37/018
• 分類號: C03B37/018
• 代理公司: 天津合正知識產權代理有限公司 12229
• 代理人: 孟令琨;石熠

本發明創造提供了一種自動調整沉積速度匹配目標重量的OVD沉積設備，包括沉積箱體的工作臺上對應布置的固定架和支撐架，在固定架上設置有用于固定芯棒的夾頭桿；所述支撐架上設有用于實時監測芯棒重量的重力傳感器；在工作臺上安裝有與重力傳感器聯系的沉積裝置；所述沉積裝置中的控制器根據重力傳感器實時反饋的重量來匹配各軸次噴料量，該沉積裝置包括通過出料管向噴燈提供原料的供料單元，所述出料管上安裝有壓差傳感器。本發明創造提供的設備及方法，能有效提升預制棒的拉絲的綜合合格率，并且，提升了OVD沉積設備的效率和沉積產能。

技術領域

本發明創造屬于OVD沉積設備技術領域，尤其是涉及自動調整沉積速度匹配目標重量的OVD沉積設備及方法。

背景技術

OVD工藝是當前制備低水峰或零水峰單模光纖預制棒的最優秀的工藝方法之一，即外部氣相沉積法。該工藝被國內外主流光纖預制棒生產廠商所廣泛采用。OVD工藝制備的芯棒由芯層和光學包層兩部分組成。OVD沉積設備主要包括化學氣相反應及沉積腔體、氣體噴燈平臺、疏松體預制棒旋轉機構、抽風系統、四氯化硅蒸發柜等五部分組成。四氯化硅蒸發柜主要包括料罐、加熱棒、液位傳感器、壓力傳感器、氣動閥、加熱單元、高溫質量流量控制器等。液態四氯化硅在料罐內由加熱棒加熱后氣化經由各閥門和管路進入噴燈。噴燈內噴吹的氣體反應后產生的SiO₂粉塵粒子在氣體初始速度和熱泳作用下向疏松體預制棒運動，并粘附在疏松體預制棒的表面。噴燈平臺通過絲桿的連動沿噴燈導軌來回運動，而預制棒本身被一個旋轉軸承結構以一定的速度旋轉。在以上工藝條件下將SiO₂微粒一層一層均勻的沉積在勻速旋轉的母棒表面，最終形成圓柱狀的預制棒疏松體。OVD技術作為生產預制棒包層的工藝具有得天獨厚的技術優勢，噴燈里噴吹的燃燒氣體一般為CH4/O2，原材料氣體為SiCl4。生成粉塵粒子的化學方程式包括：

SiCl₄+2H₂O→SiO₂+4HCl (2)

SiCl₄+O₂→2SiO₂+2Cl₂ (3)

2H₂O+2Cl₂→4HCl+O₂ (4)

化學氣相反應及沉積腔體內的壓力需要穩定控制，通過一個抽風和補風裝置進行壓力調節。

疏松體預制棒通過一根玻璃質的把棒固定在夾頭上，夾頭通過電機進行旋轉。芯棒位于噴燈的正上方。噴燈平臺通過絲桿進行前后和升降移動，隨著預制棒外徑不斷變大，噴燈平臺通過升降絲桿調節噴燈與疏松體預制棒的間距，平臺平臺同時絲桿進行前后勻速運動，進而獲得密度和直徑均勻的疏松體。每臺設備可以沉積2根或者3根芯棒每批次，每根芯棒正下方有一組噴燈，每組噴燈2盞或者三盞噴燈，這種沉積設備每組噴燈的沉積速率略有差異，通過調節工藝配方可以改變每組噴燈的沉積速率。每根芯棒因光學參數和折射率剖面的不同，設計的理論外包層大小也有差異，因此每根芯棒的沉積目標重量也有較大的差異。所以每次沉積開始前需要經過大量的篩選芯棒平均直徑相近的芯棒，再結合每臺沉積設備近幾個批次軸次之間的沉積重量差異來選擇每個軸合適目標重量的芯棒，以保證沉積結束后每個軸的疏松體重量誤差都在合格的范圍內。若芯棒數量不足只能采用單根芯棒進行沉積，影響了設備產能和效率。當挑選芯棒不合適安排沉積，會導致疏松體實際重量和理論需求重量差異較大。若實際重量比理論需求的重量大，則需要燒結、退火結束后進行酸洗腐蝕處理，處理周期較長。若實際重量比理論需求的重量小，則沒有挽救措施。導致拉絲截止波長和色散產生報廢，而影響拉絲光纖的合格率。

發明內容