一種大尺寸光纖預制棒制造用噴燈及其大尺寸光纖預制棒制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明一種大尺寸光纖預制棒制造用噴燈及其大尺寸光纖預制棒制造方法涉及 的是一種大尺寸光纖預制棒制造過程使用的噴燈及其大尺寸光纖預制棒制造方法，使用該 噴燈及方法可有效提升生產(chǎn)速率、原材料利用率，降低生產(chǎn)成本。
【背景技術】
[0002] 為降低光纖生產(chǎn)成本，同時提高沉積效率，大尺寸光纖預制棒成為預制棒技術發(fā) 展的主要方向。
[0003] 光纖預制棒主要有四種制造工藝，即VAD (軸向氣相沉積法)、OVD (外部氣相沉積 法)、PCVD (低溫等離子氣相沉積法）和MCVD (改進的化學氣相沉積法)。
[0004] 外部氣相沉積法（OVD)是目前最常用的外包層制備方法。該方法的沉積速率、原材 料利用率主要受噴燈結(jié)構及流量設定的影響。目前OVD廣泛使用的噴燈，由于噴燈結(jié)構設 計不合理，燃燒氣體、助燃氣體、原材料無法充分反應，造成沉積速率和原材料利用率較低。
[0005] 為了提高光纖預制棒的產(chǎn)能，必須提升沉積速率。然而，沉積速率的增加會導致沉 積效率的降低，使得光纖預制棒的生產(chǎn)成本增加。另外，沉積效率的降低使沉積腔體內(nèi)沒有 沉積在粉末棒上的310 2顆粒增加，導致腔體內(nèi)漂浮的顆粒物附著到粉末棒的表面，使得粉 末棒燒結(jié)后在預制棒內(nèi)存在氣泡。
[0006] 外部氣相沉積法（OVD)所使用的噴燈，中國發(fā)明專利尚未涉及。日本專利 No. 04-243929公開了一種具有同軸線多管路結(jié)構的噴燈，在該結(jié)構中，原料噴出口位于燃 燒氣體噴出口和助燃氣體噴出口之間。在該噴燈中，噴出燃燒氣體（H2)和助燃氣體（02)， 從而原料氣體（SiC14)夾在該燃燒氣體和助燃氣體之間，使得形成Si02,該種結(jié)構的噴燈 沉積速率較慢。
[0007] 現(xiàn)有的大尺寸光纖預制棒OVD制造技術中，由于噴燈結(jié)構設計及工藝參數(shù)設定的 原因，產(chǎn)量無法有效提升，同時原材料利用率較低，給企業(yè)帶了損失。因此，發(fā)明一種新型噴 燈，并設計出最佳的流量匹配值，成為了一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明目的是針對上述不足之處提供一種大尺寸光纖預制棒制造用噴燈及其大 尺寸光纖預制棒制造方法，主要是發(fā)明了一種新型噴燈，并根據(jù)噴燈的管路結(jié)構及原料氣 體流速，設定了最佳的原料、氣體流量。該新型噴燈，能夠有效提升噴燈的沉積速率、原材料 利用率；同時，使用最佳的原料、氣體流量能有效降低預制棒內(nèi)的氣泡數(shù)量。
[0009] -種大尺寸光纖預制棒制造用噴燈及其大尺寸光纖預制棒制造方法是采取以下 技術方案實現(xiàn)： 目前最通用的預制棒制造工藝為軸向氣相沉積工藝（VAD工藝）+外部氣相沉積工藝 (0VD工藝)，使用軸向氣相沉積工藝（VAD工藝）制備出芯棒，制備出的芯棒使用外部氣相沉 積工藝（OVD工藝)在芯棒的外層附著Si02粉末，形成疏松體粉末棒，粉末棒經(jīng)燒結(jié)爐脫水、 玻璃化形成最終的透明預制棒。
[0010] OVD裝置是利用相對的、沿軸向移動的噴燈將石英粉末沉積在旋轉(zhuǎn)的接有把棒的 芯棒上，芯棒直徑約50mm，當噴燈支架運行回數(shù)達到設定值時，設備自動停止。粉末棒沉積 速率、原材料利用率的高低主要取決于噴燈的設計結(jié)構及流量設定，目前外部氣相沉積工 藝（0VD工藝）使用的噴燈受制于設計結(jié)構的限制，沉積速率、原材料利用率相對較低；且由 于原材料利用率低，腔體內(nèi)懸浮的石英顆粒較多，容易附著在粉末棒上，燒結(jié)后在預制棒內(nèi) 形成氣泡。
[0011] 一種大尺寸光纖預制棒制造用噴燈包括原料中心管、內(nèi)層密封氣體噴燈口、燃燒 氣體噴出口、內(nèi)層助燃性氣體噴出口、外層助燃性氣體噴出口和外層密封氣體噴燈口。
[0012] 本發(fā)明的噴燈安裝在外包沉積設備噴燈支架上，在生產(chǎn)過程中噴燈隨噴燈支架往 復移動，將SiO 2顆粒附著在芯棒上。本發(fā)明的噴燈的中心管為原料管，原料管的外側(cè)為內(nèi) 層密封氣體噴出口，用于隔絕原料和燃燒、助燃氣體，防止原料在噴燈口反應，堵塞噴燈。內(nèi) 層密封氣體噴出口的外側(cè)為燃燒氣體噴燈口，燃燒氣體噴出口內(nèi)，相對于原料管同心地布 置一圈內(nèi)層助燃性氣體噴出口，內(nèi)層助燃性氣體噴出口與原料管具有相同的焦距。在內(nèi)層 助燃性氣體噴出口的外側(cè)，同心地布置一圈外層助燃性氣體噴出口，與內(nèi)層助燃性氣體噴 出口有相同的焦距。外層助燃性氣體噴出口的外側(cè)為外層密封氣體噴出口，用于控制噴燈 的火焰形狀，防止火焰分散。
[0013] 本發(fā)明一種大尺寸光纖預制棒制造方法包括以下工藝步驟： 1) 使用軸向氣相沉積工藝（VAD工藝）制備出芯棒，芯棒直徑約50mm ; 2) 在芯棒兩端對接把棒； 3) 對接有把棒的芯棒進行拋光，除去對接口的應力，同時除去芯棒表面的雜質(zhì)。拋光流 量：H2 :300L/min，內(nèi) 02:80L/min，外 0 2:70L/min ; 4) 將對接有把棒的芯棒兩端安裝在沉積設備的卡盤基座上； 5) 對沉積噴燈噴燈點火，按"自動運轉(zhuǎn)"按鈕，沉積設備卡盤基座以50rpm的轉(zhuǎn)速開始 旋轉(zhuǎn)，噴燈隨噴燈支架以250mm/min的移動速度開始在芯棒表面沉積SiO 2粉末，排風罩始 終位于噴燈的正上方，和噴燈的移動速度相同； 6) 生產(chǎn)過程中噴燈流量：SiCl4:50g/min，H2 :120L/min，內(nèi) O2 :20L/min，外 O2 :35L/min， 內(nèi) Ar :4L/min，外 Ar :20L/min ; 7) 噴燈將石英粉末沉積在旋轉(zhuǎn)的接有把棒的芯棒上，轉(zhuǎn)速50rpm，當噴燈支架運行回數(shù) 達到設定值時，沉積結(jié)束，設備自動停止； 8 )粉末棒沉積結(jié)束后，沉積用噴燈自動熄火，沉積結(jié)束； 9) 粉末棒在燒結(jié)爐進行脫水、玻璃化，制成大尺寸光纖預制棒； 10) 根據(jù)沉積過程中消耗的SiCl4總流量及最終的預制棒有效重量，預制棒有效重量為 總重量-芯棒重量-把棒重量，計算沉積速率及原材料利用率； 11) 燒結(jié)得到的透明預制棒在暗室的聚光燈下觀察進行檢查，確認包層內(nèi)的氣泡數(shù)量， 包層內(nèi)氣泡的數(shù)量小于2,且氣泡直徑小于Imm為合格品。
[0014] -種大尺寸光纖預制棒制造用噴燈及其大尺寸光纖預制棒制造方法設計合理，能 夠有效升沉積速率、原材料利用率；同時結(jié)合最佳的流量設定值，能有效降低預制棒內(nèi)氣泡 的數(shù)量。這種噴燈構造簡單，成本與當前廣泛使用的噴燈相當。
[0015] 本發(fā)明不僅可以確保生產(chǎn)的正常進行，還可以提升沉積速率、原材料利用率，提升 企業(yè)的產(chǎn)能，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。同時，該發(fā)明能有效降低預制棒內(nèi)氣泡的數(shù)量，提升預制 棒的質(zhì)量，降低拉絲斷纖率，提升拉絲合格率。
【附圖說明】
[0016] 以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明： 圖1外部氣相丨幾積法（OVD)制造光纖預制棒的設備不意圖。
[0017] 圖2本發(fā)明噴燈的噴嘴配置的主視圖。
[0018] 圖3比較對比例1中使用噴燈的噴嘴配置的主視圖。
[0019] 圖4實施例1和比較對比例1中的原料的供給速率和沉積效率之間的關系較圖。
【具體實施方式】
[0020] 目前最通用的預制棒制造工藝為軸向氣相沉積工藝（VAD工藝）+外部氣相沉積工 藝（0VD工藝)，使用軸向氣相沉積工藝（VAD工藝）制備出芯棒，制備出的芯棒使用外部氣相 沉積工藝（0VD工藝）在芯棒的外層附著SiO 2粉末，形成疏松體粉末棒，粉末棒經(jīng)燒結(jié)爐脫 水、玻璃化形成最終的透明預制棒。
[0021 ] OVD裝置是利用相對的、沿軸向移動的噴燈將石英粉末沉積在旋轉(zhuǎn)的接有把棒的 芯棒上，芯棒直徑約50mm，當噴燈支架運行回數(shù)達到設定值時，設備自動停止。粉末棒沉積 速率、效率、原材料利用率的高低主要取決于噴燈的設計結(jié)構及流量設定，目前外部氣相沉 積工藝（0VD工藝）使用的噴燈受制于設計結(jié)構的限制，沉積速率、原材料利用率相對較低； 且由于原材料利用率低，腔體內(nèi)懸浮的石英顆粒較多，容易附著在粉末棒上，燒結(jié)后在預制 棒內(nèi)形成氣泡。
[0022] 參照附圖1~4, 一種大尺寸光纖預制棒制造用噴燈包括原料中心管6、內(nèi)層密封 氣體噴出（燈）口 7、燃燒氣體噴出口 8、內(nèi)層助燃性氣體噴出口 9、外層助燃性氣體噴出口 10、外層密封氣體噴燈口 11。
[0023] 本發(fā)明的噴燈4安裝在外包沉積設備噴燈支架5上，在生產(chǎn)過程中噴燈4隨噴燈 支架5往復移動，將510 2顆粒附著在芯棒1上。本發(fā)明的噴燈的中心管為原料中心管6,原 料中心管6的外側(cè)為內(nèi)層密封氣體噴出口 7,用于隔絕原料和燃燒、助燃氣體，防止原料在 噴燈口反應，堵塞噴燈。內(nèi)層密封氣體噴出口 7的外側(cè)為燃燒氣體噴出口 8,燃燒氣體噴出 口 8內(nèi)，相對于原料管6同心地布置一圈內(nèi)層助燃性氣體噴出口 9,內(nèi)層助燃性氣體噴出口 9與原料中心管6具有相同的焦距。在內(nèi)層助燃性氣體噴出口9 (內(nèi)層助燃性氣體噴出口 9)的外側(cè)，同心地布置一圈外層助燃性氣體噴出口 10,與內(nèi)層助燃性氣體噴出口 9有相同