一种大尺寸光纤预制棒制造用喷灯及其大尺寸光纤预制棒制造方法技术

本发明专利技术涉及的是一种大尺寸光纤预制棒制造用喷灯及其大尺寸光纤预制棒制造方法，使用该喷灯及方法可有效提升生产速率、原材料利用率，降低生产成本。一种大尺寸光纤预制棒制造用喷灯包括原料中心管、内层密封气体喷灯口、燃烧气体喷出口、内层助燃性气体喷出口、外层助燃性气体喷出口和外层密封气体喷灯口；喷灯的原料中心管为原料管，原料中心管的外侧为内层密封气体喷出口，内层密封气体喷出口的外侧为燃烧气体喷灯口，燃烧气体喷出口内，相对于原料管同心地布置一圈内层助燃性气体喷出口，在内层助燃性气体喷出口的外侧，同心地布置一圈外层助燃性气体喷出口，外层助燃性气体喷出口的外侧为外层密封气体喷出口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及 的是一种大尺寸光纤预制棒制造过程使用的喷灯及其大尺寸光纤预制棒制造方法，使用该 喷灯及方法可有效提升生产速率、原材料利用率，降低生产成本。
技术介绍
为降低光纤生产成本，同时提高沉积效率，大尺寸光纤预制棒成为预制棒技术发 展的主要方向。 光纤预制棒主要有四种制造工艺，即VAD (轴向气相沉积法)、OVD (外部气相沉积 法)、PCVD (低温等离子气相沉积法）和MCVD (改进的化学气相沉积法)。 外部气相沉积法（OVD)是目前最常用的外包层制备方法。该方法的沉积速率、原材 料利用率主要受喷灯结构及流量设定的影响。目前OVD广泛使用的喷灯，由于喷灯结构设 计不合理，燃烧气体、助燃气体、原材料无法充分反应，造成沉积速率和原材料利用率较低。 为了提高光纤预制棒的产能，必须提升沉积速率。然而，沉积速率的增加会导致沉 积效率的降低，使得光纤预制棒的生产成本增加。另外，沉积效率的降低使沉积腔体内没有 沉积在粉末棒上的310 2颗粒增加，导致腔体内漂浮的颗粒物附着到粉末棒的表面，使得粉 末棒烧结后在预制棒内存在气泡。 外部气相沉积法（OVD)所使用的喷灯，中国专利技术专利尚未涉及。日本专利 No. 04-243929公开了一种具有同轴线多管路结构的喷灯，在该结构中，原料喷出口位于燃 烧气体喷出口和助燃气体喷出口之间。在该喷灯中，喷出燃烧气体（H2)和助燃气体（02)， 从而原料气体（SiC14)夹在该燃烧气体和助燃气体之间，使得形成Si02,该种结构的喷灯 沉积速率较慢。 现有的大尺寸光纤预制棒OVD制造技术中，由于喷灯结构设计及工艺参数设定的 原因，产量无法有效提升，同时原材料利用率较低，给企业带了损失。因此，专利技术一种新型喷 灯，并设计出最佳的流量匹配值，成为了一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术目的是针对上述不足之处提供一种大尺寸光纤预制棒制造用喷灯及其大 尺寸光纤预制棒制造方法，主要是专利技术了一种新型喷灯，并根据喷灯的管路结构及原料气 体流速，设定了最佳的原料、气体流量。该新型喷灯，能够有效提升喷灯的沉积速率、原材料 利用率；同时，使用最佳的原料、气体流量能有效降低预制棒内的气泡数量。 -种大尺寸光纤预制棒制造用喷灯及其大尺寸光纤预制棒制造方法是采取以下 技术方案实现： 目前最通用的预制棒制造工艺为轴向气相沉积工艺（VAD工艺）+外部气相沉积工艺 (0VD工艺)，使用轴向气相沉积工艺（VAD工艺）制备出芯棒，制备出的芯棒使用外部气相沉 积工艺（OVD工艺)在芯棒的外层附着Si02粉末，形成疏松体粉末棒，粉末棒经烧结炉脱水、 玻璃化形成最终的透明预制棒。 OVD装置是利用相对的、沿轴向移动的喷灯将石英粉末沉积在旋转的接有把棒的 芯棒上，芯棒直径约50mm，当喷灯支架运行回数达到设定值时，设备自动停止。粉末棒沉积 速率、原材料利用率的高低主要取决于喷灯的设计结构及流量设定，目前外部气相沉积工 艺（0VD工艺）使用的喷灯受制于设计结构的限制，沉积速率、原材料利用率相对较低；且由 于原材料利用率低，腔体内悬浮的石英颗粒较多，容易附着在粉末棒上，烧结后在预制棒内 形成气泡。 一种大尺寸光纤预制棒制造用喷灯包括原料中心管、内层密封气体喷灯口、燃烧 气体喷出口、内层助燃性气体喷出口、外层助燃性气体喷出口和外层密封气体喷灯口。 本专利技术的喷灯安装在外包沉积设备喷灯支架上，在生产过程中喷灯随喷灯支架往 复移动，将SiO 2颗粒附着在芯棒上。本专利技术的喷灯的中心管为原料管，原料管的外侧为内 层密封气体喷出口，用于隔绝原料和燃烧、助燃气体，防止原料在喷灯口反应，堵塞喷灯。内 层密封气体喷出口的外侧为燃烧气体喷灯口，燃烧气体喷出口内，相对于原料管同心地布 置一圈内层助燃性气体喷出口，内层助燃性气体喷出口与原料管具有相同的焦距。在内层 助燃性气体喷出口的外侧，同心地布置一圈外层助燃性气体喷出口，与内层助燃性气体喷 出口有相同的焦距。外层助燃性气体喷出口的外侧为外层密封气体喷出口，用于控制喷灯 的火焰形状，防止火焰分散。 本专利技术一种大尺寸光纤预制棒制造方法包括以下工艺步骤： 1) 使用轴向气相沉积工艺（VAD工艺）制备出芯棒，芯棒直径约50mm ; 2) 在芯棒两端对接把棒； 3) 对接有把棒的芯棒进行抛光，除去对接口的应力，同时除去芯棒表面的杂质。抛光流 量：H2 :300L/min，内 02:80L/min，外 0 2:70L/min ; 4) 将对接有把棒的芯棒两端安装在沉积设备的卡盘基座上； 5) 对沉积喷灯喷灯点火，按"自动运转"按钮，沉积设备卡盘基座以50rpm的转速开始 旋转，喷灯随喷灯支架以250mm/min的移动速度开始在芯棒表面沉积SiO 2粉末，排风罩始 终位于喷灯的正上方，和喷灯的移动速度相同； 6) 生产过程中喷灯流量：SiCl4:50g/min，H2 :120L/min，内 O2 :20L/min，外 O2 :35L/min， 内 Ar :4L/min，外 Ar :20L/min ; 7) 喷灯将石英粉末沉积在旋转的接有把棒的芯棒上，转速50rpm，当喷灯支架运行回数 达到设定值时，沉积结束，设备自动停止； 8 )粉末棒沉积结束后，沉积用喷灯自动熄火，沉积结束； 9) 粉末棒在烧结炉进行脱水、玻璃化，制成大尺寸光纤预制棒； 10) 根据沉积过程中消耗的SiCl4总流量及最终的预制棒有效重量，预制棒有效重量为 总重量-芯棒重量-把棒重量，计算沉积速率及原材料利用率； 11) 烧结得到的透明预制棒在暗室的聚光灯下观察进行检查，确认包层内的气泡数量， 包层内气泡的数量小于2,且气泡直径小于Imm为合格品。 -种大尺寸光纤预制棒制造用喷灯及其大尺寸光纤预制棒制造方法设计合理，能 够有效升沉积速率、原材料利用率；同时结合最佳的流量设定值，能有效降低预制棒内气泡 的数量。这种喷灯构造简单，成本与当前广泛使用的喷灯相当。 本专利技术不仅可以确保生产的正常进行，还可以提升沉积速率、原材料利用率，提升 企业的产能，降低企业生产成本。同时，该专利技术能有效降低预制棒内气泡的数量，提升预制 棒的质量，降低拉丝断纤率，提升拉丝合格率。【附图说明】 以下将结合附图对本专利技术作进一步说明： 图1外部气相丨几积法（OVD)制造光纤预制棒的设备不意图。 图2本专利技术喷灯的喷嘴配置的主视图。 图3比较对比例1中使用喷灯的喷嘴配置的主视图。 图4实施例1和比较对比例1中的原料的供给速率和沉积效率之间的关系较图。【具体实施方式】 目前最通用的预制棒制造工艺为轴向气相沉积工艺（VAD工艺）+外部气相沉积工 艺（0VD工艺)，使用轴向气相沉积工艺（VAD工艺）制备出芯棒，制备出的芯棒使用外部气相 沉积工艺（0VD工艺）在芯棒的外层附着SiO 2粉末，形成疏松体粉末棒，粉末棒经烧结炉脱 水、玻璃化形成最终的透明预制棒。 OVD装置是利用相对的、沿轴向移动的喷灯将石英粉末沉积在旋转的接有把棒的 芯棒上，芯棒直径约50mm，当喷灯支架运行回数达到设定值时，设备自动停止。粉末棒沉积 速率、效率、原材料利用率的高低主要取决于喷灯的设计结构及流量设定，目前外部气相沉 积工艺（0VD工艺）使用的喷灯受制于设计结构的限制，沉积速率、原材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大尺寸光纤预制棒制造用喷灯，其特征在于：包括原料中心管、内层密封气体喷灯口、燃烧气体喷出口、内层助燃性气体喷出口、外层助燃性气体喷出口和外层密封气体喷灯口；喷灯的原料中心管为原料管，原料中心管的外侧为内层密封气体喷出口，用于隔绝原料和燃烧、助燃气体，防止原料在喷灯口反应，堵塞喷灯，内层密封气体喷出口的外侧为燃烧气体喷灯口，燃烧气体喷出口内，相对于原料管同心地布置一圈内层助燃性气体喷出口，内层助燃性气体喷出口与原料中心管具有相同的焦距；在内层助燃性气体喷出口的外侧，同心地布置一圈外层助燃性气体喷出口，与内层助燃性气体喷出口有相同的焦距，外层助燃性气体喷出口的外侧为外层密封气体喷出口，用于控制喷灯的火焰形状，防止火焰分散。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张彬，沈一春，陈京京，
申请(专利权)人：中天科技精密材料有限公司，江苏中天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32