[發明專利]一種低氦預制棒外包燒結裝置及其方法

在審

• 申請號: 202110589743.7
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113105111A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 沈小平;梁偉;何炳;王檣;沈林林;戴杰
• 申請（專利權）人: 通鼎互聯信息股份有限公司
• 主分類號: C03B37/012
• 分類號: C03B37/012
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 徐燕

本發明公開了一種低氦預制棒外包燒結裝置及其方法，該裝置包括爐心管，爐心管的上端開口，爐心管的下端設有氣管；抽風罩的上端開口，抽風罩的底端密封固定于爐心管的管體外側，燒結組件位于爐心管的上方；燒結組件包括燒結引桿，燒結引桿從上至下依次設有第一蓋合件、第二蓋合件以及第三蓋合件；第一蓋合件蓋合于抽風罩的上端開口并且在二者之間形成一抽風腔室；爐心管管體外側還設有一支撐件，第二蓋合件蓋合于支撐件的上表面并且在二者之間形成一調壓腔室；第三蓋合件蓋合于爐心管的上端開口；抽風腔室的一側設有可調風量式抽風裝置，用于控制抽風腔室內的氣體抽出。本發明具有能夠減少氦氣和氯氣的流失同時保證預制棒脫水更加徹底的優點。

技術領域

本發明涉及光纖預制棒生產技術領域，尤其涉及一種低氦預制棒外包燒結裝置及其方法。

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最優秀的工藝方法之一，即外部氣相沉積法，OVD工藝制備的芯棒由芯層和光學包層兩部分組成，該工藝被國內外主流光纖預制棒生產廠商所廣泛采用。

OVD預制棒疏松體的燒結是預制棒制備過程中最重要的一個工藝環節，該過程直接影響到光纖預制棒及光纖各種質量指標，包括預制棒直徑均勻性、氣泡氣線缺陷、光纖損耗等。OVD燒結的工藝原理是在1500℃的高溫環境下脫水、燒結最終形成透明的玻璃預制棒；所謂脫水，是指硅烷醇-氫鍵合基（Si-OH）與氯氣（Cl₂）反應，生成玻璃微粒，其化學反應方程式如公式1所示：2Si-OH + Cl2 → SiO2 + 2HCl↑（1）。OVD燒結的工藝過程如下：硅烷醇-氫鍵合基（Si-OH）與氯氣（Cl₂）反應，在高溫環境下生長為玻璃微粒，在抽風和氣流的作用下，He和Cl₂從爐心管底部不斷的涌入，OVD沉積的疏松體逐漸進入高溫區，通過控制轉速和進棒的速度，生成的HCl氣體不斷的被抽風吸出，He小分子通過顆粒之間的間隙不斷的把熱量從疏松體表層帶至芯層，顆粒之間的小氣泡不斷的溢出，最終形成完全透明的光纖預制棒。

現有技術中的生產工藝如下：疏松體預制棒通過陶瓷插銷固定在燒結引桿下部轉接頭上，燒結引桿的夾頭通過電機進行旋轉；燒結引桿位于爐心管的正中央，沉積結束的預制棒疏松體通過轉運裝置運輸至燒結掛棒轉接頭處，利用氣槍除去疏松體表面的浮灰，疏松體緩慢移動至燒結爐心管內；當疏松體即將完全進入爐心管后，鋁質蓋板和抽風罩上沿貼合，隨著疏松體的繼續下降，轉接頭上部的石英蓋板和爐心管上沿緊密貼合，由鋁質蓋板、石英蓋板、抽風罩組成相對密封的空腔，其中抽風罩兩側各有一支抽風管；當預制棒移動至配方設定位置后，燒結工藝開始，預制棒疏松體在旋轉電機的驅動下開始按照設定速度進行旋轉，氦氣和氯氣的混合氣體通過爐心管下部的氣管進入爐心管，氯氣（Cl₂）和硅烷醇-氫鍵合基（Si-OH）反應，生成玻璃微粒，He小分子可以有效的將熱量從預制棒疏松體的表層帶入疏松體芯層；與此同時燒結爐按照設定的升溫速度進行升溫，隨后預制棒由脫水區進入高溫燒結區進行燒結；在脫水和燒結過程中，在抽風的作用下反應生成的HCl氣體由燒結引桿和石英蓋板之間的間隙中溢出并被抽風抽離，同時部分的He隨著抽風被抽離。上述現有技術中存在如下缺陷：抽風罩內壁間的抽風壓力偏低時，反應生成的有害氣體HCl不能及時的抽離，溢散到車間有較大的安全風險；燒結時氦氣和氯氣的流失嚴重，當爐內氦氣和氯氣流量不足時疏松體內部的羥基（-OH）不能完全反應，影響拉絲的衰減。

發明內容

本發明的目的是為了解決背景技術中提及的問題，提供一種低氦預制棒外包燒結裝置及其相應的燒結方法，該燒結裝置以及方法均具有能夠減少燒結時氦氣和氯氣的流失，并且能夠保證預制棒在有效脫水的同時脫水產生的HCl氣體可以有效的溢出并隨著抽風抽離的優點。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：