制造光纤预制棒的燃烧器制造技术

本申请公开了一种制造光纤预制棒的燃烧器，包括气体喷射端，气体喷射端由内到外依次包括有中央喷口、外嵌在中央喷口上的隔离气体出口、绕隔离气体出口周向均布的多个内层助燃气体出口、绕隔离气体出口周向均布的多个复合出气口、以及圆环形的外层助燃气体出口，复合出气口包括相互嵌套的可燃气体出口以及中间助燃气体出口。本申请最外侧圆环形的外层助燃气体出口加强了原料气体与助燃气体在燃烧器上方的混合；内中外三层的助燃气体出口，配合位于正中间的中央喷口以及位于中间层的可燃气体出口，有效增加了气体混合度。

Burner for manufacturing optical fiber preform

The invention discloses a burner for manufacturing optical fiber preform, including gas injection, gas injection end in sequence from inside to outside comprises a central nozzle, the outer isolation gas outlet, in the central nozzle around the isolation gas outlet are uniformly distributed along the circumferential direction of multiple inner combustion gas outlet, around the isolation gas outlet are uniformly distributed along the circumferential direction the multiple air outlet, and the outer ring of the combustion gas outlet, the outlet including nested composite combustible gas outlet and intermediate combustion gas outlet. The outer combustion gas export this application outside the ring to strengthen the raw gas and combustion gas in the combustion gas mixed burner; the three layer of exports, with the central nozzle is located in the middle and is located in the middle layer of the combustible gas outlet, effectively increase the degree of mixing gas.

【技术实现步骤摘要】
制造光纤预制棒的燃烧器
本技术涉及光纤预制棒制造领域，具体涉及制造光纤预制棒的燃烧器。
技术介绍
制造光纤预制棒的工艺主要有VAD、OVD、MCVD和PCVD等，VAD和OVD属于外部沉积法，而MCVD和PCVD均属于管内沉积法。管内沉积法制作光纤预制棒径向尺寸受限，而管外法则不受限，可用来制作径向尺寸较大的预制棒，这在制造成本上具有一定的优势。在VAD和OVD方法中，原料四氯化硅(SiCl4)蒸发气体通过和氧气(O2)的混合，并与氢气(或甲烷气)和氧气火焰一起喷向转动的靶棒，在热能作用下，原料发生水解反应生成二氧化硅(SiO2)，二氧化硅颗粒热解产生的粉尘粒子一层层的吸附在穿越火焰的转动的靶棒上，形成多孔预制棒胚体，生成的多孔预制棒胚体经过温度范围从1100℃到1550℃条件下，通入干燥剂(例如，氯气)来去除水和金属等杂质，烧结成玻璃预制棒，然后拉制成光纤。在汽相沉积工艺中，利用火焰温度与沉积面(堆积棒表面)温度产生的温差而形成的温度梯度推动细微颗粒物向堆积棒表面运动，并吸附在棒表面上。经高温氧化和水解产生的粉尘微粒，逐渐聚合成尺寸较大的聚合体颗粒，并在通过向靶棒传送、扩散、热迁移的过程中进行了初步脱水。在靠近燃烧器端口的区域，反应生产粉尘粒子的数量密度迅速增加并快速形成粒子聚集核，然后穿过快速聚集区，使粉尘粒子数量密度迅速缩减。随着粒子数量密度的减小，颗粒碰撞率降低，导致粒子的聚合速度放慢，同时也放慢了粒子数密度的减小速率。温度是颗粒形成中的关键因素，原始颗粒的粒径大小取决于该温度下的固态扩散系数。因此提高火焰温度可以增大原始颗粒的粒径，火焰的温度在很大程度上影响颗粒之间的结合程度。温度高时，颗粒的热运动越剧烈，颗粒之间相互碰撞和结合的机率就越高，相应的结合成较大颗粒的机率就越大，从而导致大颗粒的形成。温度低时，结合作用比颗粒间的碰撞作用要慢很多，导致比表面积(表面积与体积的比值)大的不规则颗粒的形成。因此，在气流量基本相同的情况下，燃烧器的热值越高，反应越充分，粉尘沉积效率也越高。如图1和图2所示，为现有的四氯化硅燃烧器结构，该四氯化硅燃烧器的中心喷口1喷出原料四氯化硅蒸发气体，助燃气体从中心喷口1外侧均布的小孔气体喷口2、4喷出，可燃气体氢气从中间层喷口3喷出，在灯口上方发生混合水解燃烧反应，生产二氧化硅粉尘，沉积到靶棒上。四氯化硅作为反应原料气体，生产过程中产生强烈腐蚀性和毒性的氯气和氯化氢，净化处理成本居高不下，且一旦处理不完全(如处理设备故障)，废气就会进入环境，造成污染。而用八甲基环四硅氧烷为原料的沉积工艺，反应生成物为无毒无害的二氧化硅、水、二氧化碳等，对环境无不良影响。如图3和图4所示，为现有的八甲基环四硅氧烷燃烧器，八甲基环四硅氧烷混合助燃气体氧气从中心管口5喷出，隔离气体从外套在中心管口的隔离喷口6喷出，助燃气体氧气从氧气喷口8、9喷出，可燃气体氢气从氢气喷口7喷出，以一定形状喷出后发生混合、燃烧反应，生成二氧化硅粉尘。但是该结构因原料气体混合不充分，火焰发散，导致燃烧热量不足，存在反应不充分、燃烧器端口易堵塞，生成的二氧化硅粉尘粘附率低等问题。
技术实现思路
本技术针对上述问题，克服至少一个不足，提出了一种制造光纤预制棒的燃烧器。解决了现有燃烧器混合不充分，火焰发散，导致燃烧热量不足的问题。本技术采取的技术方案如下：一种制造光纤预制棒的燃烧器，包括气体喷射端，所述气体喷射端由内到外依次包括有中央喷口、外嵌在中央喷口上的隔离气体出口、绕隔离气体出口周向均布的多个内层助燃气体出口、绕隔离气体出口周向均布的多个复合出气口、以及圆环形的外层助燃气体出口，所述复合出气口包括相互嵌套的可燃气体出口以及中间助燃气体出口。最外侧圆环形的外层助燃气体出口加强了原料气体与助燃气体在燃烧器上方的混合；内中外三层的助燃气体出口，配合位于正中间的中央喷口以及位于中间层的可燃气体出口，能够提高气体混合度，气体能够充分燃烧，火焰热值更高且稳定，能够使可燃气体预混形态更有利于生成易吸附型团聚颗粒的反应，能够防止原料气体在端口的结晶、堵塞。本申请的燃烧器以八甲基环四硅氧烷为原料，因为八甲基环四硅氧烷的硅元素含量占总量约80％，相对四氯化硅原料，单位时间内生成二氧化硅粉尘有更大的优势，且在反应的副产物中，没有有毒的氯化氢气体产生，洁净性高，对环境无污染，不但提高了沉积效率，且在废气处理的投资和成本上大大降低。可选的，所述可燃气体出口外嵌在中间助燃气体出口上，且可燃气体出口在气体喷射端内部，与中间助燃气体出口具有间隔。本申请所说的间隔，指的是可燃气体出口和中间助燃气体出口不在同一平面上，两者之间具有若干距离。可燃气体出口和中间助燃气体出口这样设计能够使可燃气体与助燃气体充分的混合。可选的，所述中央喷口、隔离气体出口、内层助燃气体出口、中间助燃气体出口和外层助燃气体出口均位于同一平面上。可选的，所述燃烧器还包括中央通道、隔离气体通道、内层助燃气体通道、可燃气体通道、中间助燃气体通道以及外层助燃气体通道，其中，中央通道的出口即为中央喷口，隔离气体通道的出口即为隔离气体出口，内层助燃气体通道的出口即为内层助燃气体出口，可燃气体通道的出口即为可燃气体出口，中间助燃气体通道的出口即为中间助燃气体出口，外层助燃气体通道的出口即为外层助燃气体出口；所述内层助燃气体通道邻近内层助燃气体出口处具有第一缓存室，所述可燃气体通道邻近可燃气体出口处具有第二缓存室，所述中间助燃气体通道邻近中间助燃气体出口处具有第三缓存室，所述外层助燃气体通道邻近外层助燃气体出口处具有第四缓存室。缓存室的设计，使得向燃烧器输送的气体经受膨胀和压缩过程，能够使出口处流速分布更均匀，燃烧器燃烧时更加稳定。可选的，所述外层助燃气体通道包括位于端部的锥状部分，外层助燃气体出口为该锥状部分的小径端。可选的，所述锥状部分气体喷射方向与中央喷口轴线所呈角度为0.5°-5°，且外层助燃气体出口喷出气体聚焦于距燃烧器端面150-250mm处。外层助燃气体出口决定了火焰焦炬，对火焰温度有较大影响，锥状部分的结构并限定聚焦位置，可以使火焰温度达到最佳值，充分提高燃烧火焰的温度和生成粉尘颗粒的团聚度，使粉尘颗粒在光纤预制棒靶棒上的吸附率增加。可选的，各内层助燃气体出口横截面面积之和与所述第一缓存室横截面面积的比值小于等于0.2，各可燃气体出口横截面面积之和与所述第二缓存室横截面面积的比值小于等于0.2，中间助燃气体出口横截面面积之和与所述第三缓存室横截面面积的比值小于等于0.2；所述第四缓存室为外突的流线型，第四缓冲室最大横截面面积与外层助燃气体出口横截面面积的比值范围为8-20；各缓存室的长度范围均大于等于50mm。可选的，燃烧器包括中心管、隔离气体管、第一通气件、第二通气件以及外管；所述中心管内部空间为中央通道，所述隔离气体管外套在中心管上，隔离气体管与中心管之间的间隙为隔离气体通道；所述第一通气件包括第一管体，第一管体的侧壁内具有圆柱形的空腔，所述空腔即为第二缓存室，第一管体的一端具有多根绕第一管体轴线方向均匀分布的第二助燃管，所述第二助燃管与第二缓存室连通，所述第二缓存室和第二助燃管的内部空间即为中间助燃气体通道；所述第二通气件包括第二管体，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光纤预制棒的燃烧器，其特征在于，包括气体喷射端，所述气体喷射端由内到外依次包括有中央喷口、外嵌在中央喷口上的隔离气体出口、绕隔离气体出口周向均布的多个内层助燃气体出口、绕隔离气体出口周向均布的多个复合出气口、以及圆环形的外层助燃气体出口，所述复合出气口包括相互嵌套的可燃气体出口以及中间助燃气体出口。

【技术特征摘要】
1.一种制造光纤预制棒的燃烧器，其特征在于，包括气体喷射端，所述气体喷射端由内到外依次包括有中央喷口、外嵌在中央喷口上的隔离气体出口、绕隔离气体出口周向均布的多个内层助燃气体出口、绕隔离气体出口周向均布的多个复合出气口、以及圆环形的外层助燃气体出口，所述复合出气口包括相互嵌套的可燃气体出口以及中间助燃气体出口。2.如权利要求1所述的制造光纤预制棒的燃烧器，其特征在于，所述可燃气体出口外嵌在中间助燃气体出口上，且可燃气体出口在气体喷射端内部，与中间助燃气体出口具有间隔。3.如权利要求2所述的制造光纤预制棒的燃烧器，其特征在于，所述中央喷口、隔离气体出口、内层助燃气体出口、中间助燃气体出口和外层助燃气体出口均位于同一平面上。4.如权利要求2所述的制造光纤预制棒的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括中央通道、隔离气体通道、内层助燃气体通道、可燃气体通道、中间助燃气体通道以及外层助燃气体通道，其中，中央通道的出口即为中央喷口，隔离气体通道的出口即为隔离气体出口，内层助燃气体通道的出口即为内层助燃气体出口，可燃气体通道的出口即为可燃气体出口，中间助燃气体通道的出口即为中间助燃气体出口，外层助燃气体通道的出口即为外层助燃气体出口；所述内层助燃气体通道邻近内层助燃气体出口处具有第一缓存室，所述可燃气体通道邻近可燃气体出口处具有第二缓存室，所述中间助燃气体通道邻近中间助燃气体出口处具有第三缓存室，所述外层助燃气体通道邻近外层助燃气体出口处具有第四缓存室。5.如权利要求4所述的制造光纤预制棒的燃烧器，其特征在于，所述外层助燃气体通道包括位于端部的锥状部分，外层助燃气体出口为该锥状部分的小径端。6.如权利要求5所述的制造光纤预制棒的燃烧器，其特征在于，所述锥状部分气体喷射方向与中央喷口轴线所呈角度为0.5°-5°，且外层助燃气体出口喷出气体聚焦于距燃烧器端面150-250mm处。7.如权利要求5所述的制造光纤预制棒的燃烧器，其特征在于，各内层助燃气体出口横截面面积之和与所述第一缓存室横截面面积的比值小于等于0.2，各可燃气体出口横截面面积之和与所述第二缓存室横截面面积的比值小于等于0.2，中间助燃气体出口横截面面积之和与所述第三缓存室横截面面积的比值小于等于0.2；所述第四缓存室为外突的流线型，第四缓冲室最大横截面面积与外层助燃气体出口横截面面积的比值范围为8-20；各缓存室的长度范围均大...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘连勇，吴海港，丁雄，董瑞洪，汪洋，
申请(专利权)人：富通集团嘉善通信技术有限公司，富通嘉善光纤光缆技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33