生产二氧化硅毛坯的方法及实施该方法的设备技术

本发明专利技术涉及根据在移动序列过程中沉积燃烧器的位置，通过电场改变燃烧器火焰的几何形状来生产具有预定的，尤其是轴向均匀的密度和质量分布的ＳｉＯ↓［２］毛坯的方法。本发明专利技术还涉及实施该方法的设备，包括可以绕其纵轴旋转的载体；用于在燃烧器火焰中产生ＳｉＯ↓［２］颗粒的沉积燃烧器；驱动装置；和一对连接到电压源上的电极。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Method for producing silicon dioxide blank and equipment for carrying out said method

The present invention relates to mobile according to the sedimentary sequence during the burner position through the electric field changes the shape of the flame burner has a predetermined production, especially the axial uniform density and mass distribution of SiO: 2 blank method. The invention also relates to a device for implementing the method, including can rotate about its longitudinal axis vector; used in the production of SiO in case of the burner flame burner 2 particle deposition; driving device; and a pair of electrodes connected to a voltage source.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过在分配到沉积燃烧器上的燃烧器火焰中形成SiO2颗粒并在电场作用下把所述颗粒沉积在绕其纵轴旋转的载体上来生产SiO2毛坯的方法，在沿着产生的毛坯进行预定次序的运动过程中，至少一个沉积燃烧器在转向点之间往复运动。此外，本专利技术涉及一种生产SiO2毛坯的设备，该设备包括可以绕其纵轴旋转的载体；至少一个沉积燃烧器，用于在分配到该沉积燃烧器的燃烧器火焰中产生SiO2颗粒；驱动装置，通过该驱动装置，沉积燃烧器在沿着产生的毛坯进行预定次序的运动过程中，可以在转向点之间在移动路径上往复运动；和一对连接到电压源的电极，用于产生在燃烧器火焰区域内起作用的电场。
技术介绍
从DE-A1 196 29 170中获知了上述类型的方法和设备。为了生产多孔圆柱形SiO2坯体(下文也称为“灰坯”)，SiO2颗粒在多个水解燃烧器的氢氧焰中产生并逐层沉积在绕其纵轴旋转的水平定向的载体管上。燃烧器相互之间以15厘米的相等距离安装在与载体管纵轴平行的燃烧器组件上。燃烧器组件借助可控的位移装置在左右转向点之间沿着产生的多孔圆柱形毛坯往复运动，燃烧器组件的平移幅度小于预制件的长度。为了提高SiO2颗粒的沉积速度，在载体管与水解燃烧器之间施加一个电场。为此，在载体管的内腔提供一个电极，第二个电极(外电极)通过一个细长的金属网形成，它连接到燃烧器组件上或者排列在水解燃烧器与载体管之间。通过直流电源在两个电极之间保持几十千伏的电位差。该电场产生了电介质SiO2颗粒的静电荷，从而加速其向灰坯移动。与没有所述静电荷的传统方法相比，这改善了沉积效率。在作为光纤预制件原料的这种灰坯的制造过程中，灰坯的均匀性通常会产生一些问题。为了获得尽可能均匀的沉积条件并获得轴向均匀的灰坯，在已知方法中，通过外电极产生复制灰坯的螺旋形状的电荷点。然而，在燃烧器移动的往转向区域内移动方向反向时，避免由于坯体被快速连续加热两次而引起的灰坯局部过热是不可能的。在使用燃烧器组件过程中，特别注意到这种热效应，因为有许多燃烧器的转向点，可能在整个毛坯表面上产生局部过热并且因此在毛坯内产生轴向密度变化。密度变化导致毛坯内产生不同反应性的区域；这些在加工成预制件过程中的后续化学反应中要特别注意，并且可能在烧结后产生不均匀性。为了避免这种区域密度变化，在EP-A1 476 218中提出在每次燃烧器通过后，左右转向点应该移动几厘米。虽然在转向点产生的区域密度变化在预制件中分布更均匀，但是不能完全避免。而且，转向点的区域分布要求在设备和技术控制方面进行更多的工作。所以，DE-A1 196 28 958提出另一种方法，其中，通过提高产生的预制件在所述区域内的圆周速度、通过降低沉积燃烧器的火焰温度或者通过增大沉积燃烧器到预制件表面的距离来防止或减少预制件在转向点附近区域内的过热。在转向点区域内预制件表面温度的提高可以通过所述措施的每一种或这些措施的组合完全或部分补偿，因此，预制件在其整个长度经历在时间和空间上尽可能高的加热功率。从而可以在很大长度上避免预制件中的轴向密度梯度。然而，这些措施要求气流、距离或相对速度在转向点区域内随时间变化，这可能导致沉积速度方面出现不希望的变化。
技术实现思路
所以，本专利技术的目的是提出一种方法，通过这种方法，可以生产具有预定的、特别是轴向密度和质量分布均匀的毛坯，并提供一种适合于实施该方法的简单设备。关于该方法，根据本专利技术，按在移动序列过程中沉积燃烧器的位置，通过电场改变燃烧器火焰的几何形状，达到了上述方法的目的。在沉积燃烧器从一个转向点向另一个转向点移动过程中(这里称为“移动序列”)，在观察燃烧器火焰的冲击点区域内的毛坯表面温度时，将会注意到，虽然燃烧器火焰温度恒定，但是所述表面温度通常不保持恒定，而是区域上不同的，而且取决于沉积燃烧器的移动方向。沉积燃烧器在其朝着转向点之一移动过程中的每个位置和其朝着另一个转向点移动过程中的每个位置可能为其赋予相应的表面温度，在相继放在一起时，产生沉积燃烧器和特定沉积参数的温度分布特征。这种温度分布尤其取决于燃烧器火焰的温度和几何形状。在根据本专利技术的方法中，产生了作用于燃烧器火焰几何形状上的电场，从而通过改变在燃烧器火焰区域内起作用的电场强度，或者通过改变燃烧器火焰区域内电力线方向的措施，改变燃烧器火焰的几何形状。作用于燃烧器火焰上的电场强度的变化或电力线方向的变化影响燃烧器火焰几何形状的变化。根据本专利技术，通过改变燃烧器火焰在沉积燃烧器移动序列过程中的几何形状，把电场对燃烧器火焰几何形状的这种影响用于改进沉积燃烧器的上述温度分布特征。例如，通过电场的影响减小或增大燃烧器火焰的宽度可以补偿或避免温度分布的局部温度的峰或谷。根据沉积燃烧器的位置或者根据可以与沉积燃烧器的移动序列相关联的测量变量，如表面温度、体积、产生的毛坯的质量或直径，来调节电场。在根据沉积燃烧器的位置调节电场时，在沉积燃烧器预定位置的情况下，预定的电场作用于燃烧器火焰上，因此使得可以在沉积燃烧器移动序列过程中对燃烧器火焰几何形状进行确定的调节。局部移动电场，例如在沉积燃烧器移动序列之后，从而在时间上改变电场，可以达到这一目的。或者通过产生一种局部固定且不随时间变化的电场的措施，然而，其作用沿着沉积燃烧器的移动路径是不同的，因此沉积燃烧器在其移动序列过程中通过改变电力线方向的不同场强的区域。在任何情况下，移动的燃烧器火焰经受“电场的作用随时间变化”，这在下文中也称为“场变”。用本专利技术的方法，燃烧器火焰及因此产生的表面温度可以在较宽的范围内通过“场变”而唯一地变化。流速或气体量的变化，如上述DE-A1 196 958中所提出的，是不必要的。因此，可以生产具有预定质量和密度分布的毛坯，并要求较少的控制和调节工作。电场对燃烧器火焰的作用是由于燃烧器火焰中的带电颗粒。这些带电颗粒是离子化的颗粒或带静电荷的颗粒。离子化的颗粒主要集中在燃烧器火焰的下部，因此，电场的作用比在燃烧器火焰上部更大。代替沉积燃烧器的往复移动，载体可以在转向点之间进行往复移动。SiO2毛坯是指除了掺杂剂以外，完全由SiO2组成的坯体。在合成石英玻璃生产中已知的燃烧器，特别是氢氧燃烧器和等离子燃烧器适合于作为沉积燃烧器。“场变”在电力线方向上对燃烧器火焰的膨胀有影响。电力线可以在燃烧器火焰的蔓延方向上延伸。然而，优选的是，电力线在燃烧器火焰内大体垂直于火焰蔓延方向的方向延伸，因此“场变”影响燃烧器火焰的横向扩张。因而有可能以特别容易的方式使燃烧器火焰扩大或变窄。与没有电场的状态相比，最大火焰直径可以成倍增大，这取决于没有电场的燃烧器火焰的最佳运行范围。在起始于约20％的最初直径(没有电场)的火焰的扩张情况下，观察到质量分布和最大温度方面的明显效果。扩张5倍以上通常超出燃烧器火焰的最佳工作范围，达到引起沉积速率降低的程度。优选的是，根据沉积燃烧器在移动序列过程中的位置改变燃烧器火焰的宽度。这里燃烧器火焰的宽度是指垂直于主蔓延方向上的火焰的尺寸。原则上，该宽度可以在任何希望的方向上变化，优选的是在沉积表面的圆柱轴方向上或在与其垂直的方向上。已经发现当在载体的纵轴方向观察时，在根据沉积燃烧器在移动序列过程中的位置改变燃烧器火焰的宽度时是特别有利的。这里电力线大体与载体的纵轴平行。另外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过在分配到沉积燃烧器的燃烧器火焰中形成ＳｉＯ↓［２］颗粒并在电场的作用下把所述颗粒沉积在绕其纵轴旋转的载体的沉积表面上来生产ＳｉＯ↓［２］毛坯的方法，所述至少一个沉积燃烧器以预定的移动序列沿着产生的毛坯在转向点之间往复运动，其特征在于，根据在移动序列过程中所述沉积燃烧器的位置，通过所述电场来改变所述燃烧器火焰的几何形状。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H法比安，
申请(专利权)人：赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]