[发明专利]一种低氦预制棒外包烧结装置及其方法

说明书

本发明公开了一种低氦预制棒外包烧结装置及其方法，该装置包括炉心管，炉心管的上端开口，炉心管的下端设有气管；抽风罩的上端开口，抽风罩的底端密封固定于炉心管的管体外侧，烧结组件位于炉心管的上方；烧结组件包括烧结引杆，烧结引杆从上至下依次设有第一盖合件、第二盖合件以及第三盖合件；第一盖合件盖合于抽风罩的上端开口并且在二者之间形成一抽风腔室；炉心管管体外侧还设有一支撑件，第二盖合件盖合于支撑件的上表面并且在二者之间形成一调压腔室；第三盖合件盖合于炉心管的上端开口；抽风腔室的一侧设有可调风量式抽风装置，用于控制抽风腔室内的气体抽出。本发明具有能够减少氦气和氯气的流失同时保证预制棒脱水更加彻底的优点。

技术领域

本发明涉及光纤预制棒生产技术领域，尤其涉及一种低氦预制棒外包烧结装置及其方法。

背景技术

OVD工艺是当前制备低水峰或零水峰单模光纤预制棒最优秀的工艺方法之一，即外部气相沉积法，OVD工艺制备的芯棒由芯层和光学包层两部分组成，该工艺被国内外主流光纤预制棒生产厂商所广泛采用。

OVD预制棒疏松体的烧结是预制棒制备过程中最重要的一个工艺环节，该过程直接影响到光纤预制棒及光纤各种质量指标，包括预制棒直径均匀性、气泡气线缺陷、光纤损耗等。OVD烧结的工艺原理是在1500℃的高温环境下脱水、烧结最终形成透明的玻璃预制棒；所谓脱水，是指硅烷醇-氢键合基（Si-OH）与氯气（Cl₂）反应，生成玻璃微粒，其化学反应方程式如公式1所示：2Si-OH + Cl2 → SiO2 + 2HCl↑（1）。OVD烧结的工艺过程如下：硅烷醇-氢键合基（Si-OH）与氯气（Cl₂）反应，在高温环境下生长为玻璃微粒，在抽风和气流的作用下，He和Cl₂从炉心管底部不断的涌入，OVD沉积的疏松体逐渐进入高温区，通过控制转速和进棒的速度，生成的HCl气体不断的被抽风吸出，He小分子通过颗粒之间的间隙不断的把热量从疏松体表层带至芯层，颗粒之间的小气泡不断的溢出，最终形成完全透明的光纤预制棒。

现有技术中的生产工艺如下：疏松体预制棒通过陶瓷插销固定在烧结引杆下部转接头上，烧结引杆的夹头通过电机进行旋转；烧结引杆位于炉心管的正中央，沉积结束的预制棒疏松体通过转运装置运输至烧结挂棒转接头处，利用气枪除去疏松体表面的浮灰，疏松体缓慢移动至烧结炉心管内；当疏松体即将完全进入炉心管后，铝质盖板和抽风罩上沿贴合，随着疏松体的继续下降，转接头上部的石英盖板和炉心管上沿紧密贴合，由铝质盖板、石英盖板、抽风罩组成相对密封的空腔，其中抽风罩两侧各有一支抽风管；当预制棒移动至配方设定位置后，烧结工艺开始，预制棒疏松体在旋转电机的驱动下开始按照设定速度进行旋转，氦气和氯气的混合气体通过炉心管下部的气管进入炉心管，氯气（Cl₂）和硅烷醇-氢键合基（Si-OH）反应，生成玻璃微粒，He小分子可以有效的将热量从预制棒疏松体的表层带入疏松体芯层；与此同时烧结炉按照设定的升温速度进行升温，随后预制棒由脱水区进入高温烧结区进行烧结；在脱水和烧结过程中，在抽风的作用下反应生成的HCl气体由烧结引杆和石英盖板之间的间隙中溢出并被抽风抽离，同时部分的He随着抽风被抽离。上述现有技术中存在如下缺陷：抽风罩内壁间的抽风压力偏低时，反应生成的有害气体HCl不能及时的抽离，溢散到车间有较大的安全风险；烧结时氦气和氯气的流失严重，当炉内氦气和氯气流量不足时疏松体内部的羟基（-OH）不能完全反应，影响拉丝的衰减。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中提及的问题，提供一种低氦预制棒外包烧结装置及其相应的烧结方法，该烧结装置以及方法均具有能够减少烧结时氦气和氯气的流失，并且能够保证预制棒在有效脱水的同时脱水产生的HCl气体可以有效的溢出并随着抽风抽离的优点。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：