一种制造光纤预制棒的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种管外法制造光纤粉体预制棒的装置及方法，该装置包括有机架、主旋转轴，行星式旋转轴，旋转夹头，沉积腔体与喷灯组件等。主旋转轴，行星式旋转轴及旋转夹头作为控制沉积过程靶棒及粉体预制棒旋转的机构，沉积过程中，主旋转轴始终处于垂直于水平面方向，以设定的恒定速度保持旋转。行星式旋转轴以一个预定的偏角固定于主旋转轴上，沉积过程中始终以主旋转轴的旋转速度围绕主旋转轴公转；同时行星式旋转轴自身也以设定的恒定速度围绕自身转轴保持旋转。该装置的运用可以大大提高管外法制备光纤粉体预制棒的制备效率，同时也可大幅提高单台设备的有效产能。

Apparatus and method for manufacturing optical fiber preform

The invention discloses a method for pipe manufacturing device and method of fiber powder preform, the device comprises a frame, a main rotary shaft, planetary rotation shaft, rotating chuck, deposition cavity and torch assemblies etc.. The main rotating shaft, planetary rotation shaft and the rotating chuck as a control mechanism for rotary target rod deposition process and powder preform, the deposition process, the main rotation axis is always perpendicular to the horizontal plane direction, keep rotating at constant speed setting. Planetary rotation axis at a predetermined angle fixed on the main shaft and the deposition process has always been to the rotation speed of main rotating shaft of the rotating shaft revolves around the main shaft; and planetary rotation itself at a constant speed setting shaft rotation around its own. The application of the device can greatly improve the preparation efficiency of the preparation method of the optical fiber powder preform by the external tube method, and can also improve the effective production capacity of the single equipment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤光缆
，更具体地，涉及一种制造光纤预制棒的装置及方法。
技术介绍
目前，光纤预制棒的制备通常有两种途径：以MCVD、PCVD等为代表的管内法；和以VAD、OVD为代表的管外法。其中，管外法以其水峰容易控制、生产成本相对较低等优势，逐渐成为当前制备单模光纤预制棒的主流技术。其中，VAD技术更适合制备光纤预制棒芯棒。VAD制备技术环节包括：1.粉体棒的沉积过程；2.粉体棒的脱水过程；3.粉体棒的烧结过程，形成透明的玻璃光纤预制棒母棒；4.光纤预制棒母棒的拉伸过程，最终成为光纤预制棒的芯棒部分。其中，对于设备制造效率及设备产能影响最大的过程为粉体棒的沉积过程。因此，粉体棒的沉积过程也成为了VAD技术制备光纤预制棒的核心过程之一。粉体棒的沉积过程对设备制造效率及设备产能的影响主要体现在：(1)芯层部分的直径：为了配合外包层的尺寸，VAD沉积并烧结后得到的芯棒母棒通常需要被拉伸至特定尺寸。在粉体预制棒长度一定的情况下，芯层部分的直径越大，意味着可拉伸长度越长，设备的产能越高。(2)沉积过程中粉尘的收集效率：沉积过程中，一部分粉尘作为有效部分被沉积在粉体预制棒上；另一部分粉尘作为无效部分被排风装置排走。更多有效的沉积意味着更高的收集效率，从而得到更高的材料利用率及更低的制造成本。在现有技术中，沉积的过程必须发生在一定的衬底上。对VAD技术而言，其衬底为初始的靶棒以及粉体自身。VAD沉积过程中，通常使用两个喷灯同时进行。一个喷灯负责沉积芯层部分，另一个负责沉积包层部分。目前绝大多数VAD沉积时，靶棒固定于纵向推杆下端，并以推杆纵向为轴线旋转。靶棒的尺寸由于操作不便等原因通常不会大于50mm。因此从沉积初始阶段开始，衬底的面积就受到了限制，导致生长出的芯层尺寸也无法大幅提高，并进一步导致包层收集效率受到限制，以及芯棒母棒可拉伸长度受到限制。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供了一种光纤预制棒的制造装置与方法，提高了制造效率和速率。本专利技术方法的技术方案为：本专利技术对现有传统VAD旋转机构做出了改进：由以往的单一旋转轴的沉积方式改为具有行星旋转特征的双旋转轴的沉积方式。两个旋转轴之间存在一定夹角。主旋转轴带动行星式旋转整体以一定的转速在做公转运动的同时，行星式旋转轴自身以及固定于其上靶棒也在以一定的转速自转。沉积开始后，芯层沉积物以粉尘的形式逐渐在靶棒下端生长。本专利技术中的靶棒在双旋转轴的带动下作往复运动，模拟了一个更大的沉积衬底，本质上是增加喷灯喷出物与衬底(靶棒)的接触面积和/或接触时间，使得在其他条件不变的前提下，有更多的物质转化为预制棒沉积物。同时，由于沉积物的生长方向与主旋转轴一致，沉积物会在这个更大的衬底上不断生长，保证了沉积的均匀性。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种制造光纤预制棒的装置，包括主旋转轴、行星式旋转轴、旋转夹头、沉积腔体与喷灯组件，所述行星式旋转轴安装于主旋转轴上并与主旋转轴具有预设夹角，主旋转轴能够以自身的中心轴线为旋转轴旋转并沿竖直方向移动，从而能够带动行星式旋转轴做公转运动；行星式旋转轴以自身的中心轴线为旋转轴旋转做自转运动，并且带动固定于其上的靶棒一起运动；所述旋转夹头固定连接于所述行星式旋转轴的下端，用于固定安装靶棒；所述喷灯组件用于对安装于行星式旋转轴下端的靶棒进行芯层沉积和包层沉积。本专利技术的一个实施例中，所述行星式旋转轴包括行星式旋转轴本体、行星式旋转轴支架、旋转驱动电机、固定于主旋转轴上的导电环，以及用于连接导电环与旋转驱动电机的导电铜片，其中所述行星式旋转轴支架固定连接在所述主旋转轴的下端，行星式旋转轴本体与所述行星式旋转轴支架固定连接，所述旋转驱动电机用于驱动所述行星式旋转轴本体自转。本专利技术的一个实施例中，所述喷灯组件包括芯层喷灯和包层喷灯，其中所述芯层喷灯用于沉积芯层部分，所述包层喷灯用于沉积包层部分。本专利技术的一个实施例中，所述主旋转轴垂直于水平方向，行星式旋转轴与主旋转轴之间具有0-15°的夹角。本专利技术的一个实施例中，所述导电环通过导电铜片与固定于行星式旋转支架上绕主旋转轴旋转的行星式旋转轴上的旋转驱动电机连通，并且为旋转驱动电机输送能源与控制信号。本专利技术的一个实施例中，靶棒下端点与主旋转轴线间的水平距离L为0-50mm。本专利技术的一个实施例中，主旋转轴转速为25-75rpm，行星式旋转轴转速为40-200rpm。按照本专利技术的另一方面，还提供了一种利用上述装置制造光纤预制棒的方法，包括：将靶棒固定安装于行星式旋转轴下端的旋转夹头上，靶棒与行星式旋转轴同轴自转并且绕主旋转轴公转，喷灯组件的喷嘴喷出的反应物质在靶棒表面沉积为粉尘。本专利技术的一个实施例中，主旋转轴垂直于水平方向，行星式旋转轴与主旋转轴之间具有0-15°的夹角，靶棒下端点与主旋转轴线间的水平距离L为0-50mm。本专利技术的一个实施例中，主旋转轴转速为25-75rpm，行星式旋转轴转速为40-200rpm。在其他工艺条件相同的前提下，一个更大的衬底通常意味着更高的收集效率。特别对于芯层部分，其直径越大，则设备产能越高，同时由于包层的沉积通常发生在芯层之上，芯层直径越大，提供给包层沉积的“衬底”面积也越大，从而可以得到更高的粉尘收集效率。本专利技术的有益效果在于：该装置的运用，使得靶棒在沉积初期进行公转加自转的往复运动，增加了反应物质与靶棒的接触效果，大大提高管外法制备光纤粉体预制棒的制造速率和沉积效率，进而大幅提高单台设备的有效产能。附图说明图1是传统VAD沉积系统示意图，包括粉体预制棒运送机构(01)，主旋转轴(02)，旋转夹头(03)，靶棒(04)，芯层喷灯(05)，包层喷灯(06)以及沉积腔体(07)；图2是本专利技术实施例中具有行星式旋转特征的VAD沉积系统示意图，包括粉体预制棒运送机构(01)，主旋转轴(02)，旋转夹头(03)，靶棒(04)，芯层喷灯(05)，包层喷灯(06)以及沉积腔体(07)，行星式旋转轴本体(08)，行星式旋转轴支架(09)，旋转驱动电机(10)，固定于主旋转轴上的导电环(11)，导电铜片(12)；图3为传统VAD方法沉积初期芯层粉尘生长示意图；图4本专利技术实施例中具有行星式旋转特征的VAD沉积初期粉尘生长示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光纤预制棒的装置，其特征在于，包括主旋转轴、行星式旋转轴、旋转夹头、沉积腔体与喷灯组件，所述行星式旋转轴安装于主旋转轴上并与主旋转轴具有预设夹角，主旋转轴能够以自身的中心轴线为旋转轴旋转并沿竖直方向移动，从而能够带动行星式旋转轴做公转运动；行星式旋转轴以自身的中心轴线为旋转轴旋转做自转运动，并且带动固定于其上的靶棒一起运动；所述旋转夹头固定连接于所述行星式旋转轴的下端，用于固定安装靶棒；所述喷灯组件用于对安装于行星式旋转轴下端的靶棒进行芯层沉积和包层沉积；上述主旋转轴、行星式旋转轴、旋转夹头与喷灯组件均处于所述沉积腔体中。

【技术特征摘要】
1.一种制造光纤预制棒的装置，其特征在于，包括主旋转轴、行星式
旋转轴、旋转夹头、沉积腔体与喷灯组件，所述行星式旋转轴安装于主旋转
轴上并与主旋转轴具有预设夹角，主旋转轴能够以自身的中心轴线为旋转
轴旋转并沿竖直方向移动，从而能够带动行星式旋转轴做公转运动；行星式
旋转轴以自身的中心轴线为旋转轴旋转做自转运动，并且带动固定于其上
的靶棒一起运动；所述旋转夹头固定连接于所述行星式旋转轴的下端，用于
固定安装靶棒；所述喷灯组件用于对安装于行星式旋转轴下端的靶棒进行
芯层沉积和包层沉积；上述主旋转轴、行星式旋转轴、旋转夹头与喷灯组件
均处于所述沉积腔体中。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述行星式旋转轴包括行
星式旋转轴本体、行星式旋转轴支架、旋转驱动电机、固定于主旋转轴上的
导电环，以及用于连接导电环与旋转驱动电机的导电铜片，其中所述行星式
旋转轴支架固定连接在所述主旋转轴的下端，行星式旋转轴本体与所述行
星式旋转轴支架固定连接，所述旋转驱动电机用于驱动所述行星式旋转轴
本体自转。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述喷灯组件包括芯
层喷灯和包层喷灯，其中所述芯层喷灯用于沉积芯层部分，所述包层喷灯用
于沉积包层部分。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：渠驰，张宏胜，黄利伟，张文俊，杨轶，顾立新，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42