使凝胶管烧结的方法和装置制造方法及图纸

一种对由溶胶－凝胶工艺形成的凝胶管进行烧结的方法，其特征在于：　　　　在真空条件下对该凝胶管进行烧结，同时对该凝胶管进行旋转和垂直移动，从而增加在凝胶管中保留的气体的扩散速度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光纤预制棒，更具体地说，涉及一种使用溶胶—凝胶工艺制造凝胶管的方法和装置。
技术介绍
光纤包括纤芯，充当传输光信号的介质；以及包层，其围住纤芯的外围，用于将入射到纤芯上的光信号反射到内部，从而使光信号在光纤内传播。通过拉伸光纤预制棒，对光纤进行制造，所述的光纤预制棒包括由化学汽相沉积、以及VAD(汽相轴向沉积)技术制造的第一预制棒、以及通过使用玻璃管包住第一预制棒制造的第二预制棒。可以由化学汽相沉积来制造预制棒的包管(clad tube)，其中，通过汽相反应和使用高纯度的液体材料的溶胶—凝胶工艺形成固体石英玻璃(silica glass)。由于通过汽相反应制造固体石英玻璃，因此，在高温下进行化学汽相沉积，并且在该工艺中使用的装置非常昂贵，从而增加了玻璃管的制造成本。同时，溶胶—凝胶工艺需要液体反应，因而可以实现较高的生产率，但是需要频繁地对制造玻璃管的成分(composition)进行调整。简单地说，使用溶胶—凝胶工艺制造玻璃管的传统工艺按照顺序包括分散和混合步骤、模制步骤、去模步骤、脱水步骤、有机物质处理步骤、以及烧结步骤。在分散和混合步骤中，将诸如硅醇(silicon alkoxide)的初始材料与去离子水混合，然后加入诸如分散剂的添加剂，以便形成均匀的溶胶。在模制步骤中，将由上述分散和混合步骤形成的溶胶引入到具有指定形状的模具(mold)中，然后，使其凝固以便变为凝胶。在去模步骤中，将在上述模制步骤的模具内形成的具有圆柱状的凝胶管去掉模具，以使其成型(maturate)。在脱水步骤中，在湿度室内保持恒温的烘干条件下，对去掉模具的凝胶管进行脱水。结果，使凝胶管中所包含的水份蒸发，并且获得多孔结构的凝胶管。在有机物质处理步骤中，去除凝胶管内的残余水份，并且通过低温加热处理，使在凝胶管内的诸如粘合剂(binder)的有机物质分解。然后，在氯(Cl)气的环境下对凝胶管进行加热，以便可以从凝胶管中去除碱性金属杂质和OH-离子。在烧结步骤中，从凝胶管中去除气泡和气体。使凝胶管烧结包括将凝胶管插入到烧结装置中，并且对插入的凝胶管进行旋转的步骤、用于将氦或者氮的气体注入到烧结装置中的步骤，以及对烧结装置进行加热的步骤。图1示出了对凝胶管131进行烧结的传统装置100的示意图。如图1所示，烧结装置100包括安装在其中的凝胶管组件130、以及对凝胶管131进行加热的加热器120。凝胶管组件130包括哑杆133，用于夹住凝胶管131；以及陶瓷杆132，用于将凝胶管131固定在其上，并且使凝胶管131与旋转器(未示出)连接。由加热器120对凝胶管131进行加热，以便对其进行烧结。在凝胶管131的烧结期间，将诸如氦或者氮的气体注入到烧结装置100中。依据对凝胶管进行烧结的传统方法和装置，在对凝胶管进行烧结期间，在烧结装置内的压力随着诸如到其中的氦或者氮的气体而无规则地变化。在凝胶管内的小孔中的残余气体的扩散速度要比凝胶管的烧结速度要慢，因而不能够从凝胶管内彻底地去除气泡。因此，为了从凝胶管中去除气体杂质，并且为了增加凝胶管的密度，必须连续地增加烧结装置内的温度。然而，增加烧结装置内的温度会使凝胶管的上部和下部的直径变化。这样，难以确保凝胶管的几何结构的稳定。此外，为了增加凝胶管的密度连续地增加烧结装置内的温度会缩短烧结装置的寿命，并且会增加凝胶管的制造成本。
技术实现思路
本专利技术通过提供用于烧结凝胶管的方法和装置，克服了上述的问题，并且提供了另外的优点，其中，使从凝胶管的小孔中发出的气体较好地扩散，并且使烧结速度加速，从而缩短在烧结过程中所需要的时间，并且使凝胶管的几何结构稳定。依据本专利技术的一个方面，提出了一种用于烧结由溶胶—凝胶工艺形成的凝胶管的装置，所述的装置包括反应室，用于装入凝胶管，并且密封在真空条件下；真空泵，用于依据控制信号，调整在反应室内的真空度；真空计，用于测量在反应室内的真空度；可移动部分，用于支承凝胶管，并且依据控制信号，对凝胶管进行旋转和垂直移动；温度传感器，用于测量反应室内的温度；加热器，用于依据控制信号，调整反应室内的温度，以便烧结凝胶管；以及控制器，用于控制真空泵、加热器、以及可移动部分，以便在真空条件下对凝胶管进行烧结。附图说明从结合附图所采用的以下详细描述中，本专利技术的上述和其他特征和其他优点将变得更清楚，图1是使用注入其中的诸如氦或者氮的气体的传统烧结装置的示意图；图2是示出依据本专利技术，用于制造玻璃管的工艺的流程图；图3是依据本专利技术的第一实施例的烧结装置的示意图；图4是依据本专利技术的第二实施例的烧结装置的示意图；以及图5是依据本专利技术的第三实施例的烧结装置的示意图。具体实施例方式下面将参考附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。在图中，即使在不同的图中出现，也使用相同的参考符号表示相同或者相似的元件。为了简化和阐明的目的，由于其可能使本专利技术的主题相当不清楚，将省略在这里所包括的已知功能和配置的详细描述。图2示出依据本专利技术制造玻璃管的方法。如图2所示，由溶胶—凝胶工艺制造玻璃管的方法包括分散和混合步骤210，用于形成溶胶；模制步骤220，用于将溶胶注入到模具中；去模步骤230；脱水步骤240；有机物质处理步骤250、以及真空烧结步骤260，用于在真空条件下对形成的凝胶管进行烧结。在分散和混合步骤210中，将诸如硅醇盐的初始材料与去离子水混合，然后添加诸如分散剂的添加剂，以便形成均匀的溶胶。在模制步骤220中，将由分散和混合步骤210形成的溶胶引入到具有指定形状的模具中，然后使其凝固，以便形成凝胶。此时，可以将使溶胶微粒粘合的粘合剂和凝固加速剂加入溶胶中。模具由不锈钢、丙烯、聚苯乙烯或者聚四氟乙烯制成。在去模步骤230中，将在上述模制步骤220中，在模具内形成的具有圆柱状的凝胶管去掉模具，以使其成型。为了防止对凝胶管的损坏，可以在水箱中进行去模步骤230。在脱水步骤240中，在湿度室内保持恒温的干燥条件下，对除掉模具的凝胶管进行脱水。结果，使在凝胶管中所包含的水份蒸发，并且获得了多孔结构的凝胶管。在有机物质处理步骤250中，去除凝胶管内的残余水份，并且通过低温加热处理，分解在凝胶管内的诸如粘合剂的有机物质。然后，在氯(Cl)气环境下对凝胶管进行加热，并且从凝胶管中去除碱性金属杂质和OH-。在真空烧结步骤260中，将凝胶管插入到烧结装置中，并且在装置内对其进行旋转。然后，对真空条件下的烧结装置进行加热，以便从凝胶管中去除气泡、和/或气体，从而对凝胶管进行烧结。即，进行真空烧结步骤260，从而在对凝胶管进行烧结期间，将烧结装置抽为真空，并且使烧结装置内的真空度和温度保持均匀。当在真空条件下进行凝胶管的烧结时，在凝胶管内的小孔中保留的气体的扩散速度比凝胶管的烧结速度要快。因此，可以彻底地去除凝胶管内的气泡。结果，为了增加凝胶管的密度，并且对凝胶管进行烧结，本专利技术的烧结方法不需要连续地增加烧结装置内的温度。此外，通过真空烧结过程来形成凝胶管，而不需要使用注入到烧结装置中的价格昂贵的氦或者氮的气体。这样，可以降低对烧结装置的累积的疲劳损坏、以及凝胶管的制造成本，并且使由于传统技术中的连续加热所造成的凝胶管的几何变形最小。图3是示出依据本专利技术的第一实施例的烧结装置的示意图。如图3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙元正，朴渊龙，白永珉，吴廷贤，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：