大尺寸光纤预制棒的制造工艺

摘要

本申请公开了一种大尺寸光纤预制棒的制造工艺，包括：1)在芯棒的两端各熔接一根辅助棒，将两根辅助棒分别夹持在两个卡盘上；2)设置在芯棒下方的喷灯沿芯棒长度方向在A端和B端之间往复移动，喷灯使芯棒外表面沉淀松散体颗粒，A端位于芯棒第一端与对应辅助棒交界处，B端位于芯棒第二端与对应辅助棒交界处；3)测量松散体的外径，且外径每增加a mm时，在喷灯移动到A端或B端时，控制喷灯向下移动a mm；4)重复步骤2)和步骤3)，直至松散体的外径达到设定值；5)对制得的松散体进行烧结操作，最终烧结成光纤预制棒。本申请能够使喷灯灯口与松散体之间的距离基本保持不变，能够有效保证二氧化硅颗粒的沉积效率。

权利要求

1.一种大尺寸光纤预制棒的制造工艺，其特征在于，包括：

1)在芯棒的两端各熔接一根辅助棒，将两根辅助棒分别夹持在两个卡盘上，卡盘带动辅助棒和芯棒转动；

2)设置在芯棒下方的喷灯沿芯棒长度方向在A端和B端之间往复移动，喷灯使芯棒外表面沉淀松散体颗粒，所述A端位于芯棒第一端与对应辅助棒交界处，所述B端位于芯棒第二端与对应辅助棒交界处；

3)测量松散体的外径，且外径每增加a mm时，在喷灯移动到A端或B端时，控制喷灯向下移动a mm；

4)重复步骤2)和步骤3)，直至松散体的外径达到设定值；

5)对制得的松散体进行烧结操作，最终烧结成光纤预制棒；

a的范围为2～5mm；喷灯工作使芯棒外表面沉淀松散体颗粒的同时，用火焰加热芯棒与辅助棒的交界区；

测得辅助棒的温度b℃，测得松散体邻近该辅助棒一端的温度c℃，求得c-b的差值d，当d小于设定范围的下限值时，降低火焰燃料的供给流量，当d大于设定范围的上限值时，加大火焰燃料的供给流量；

所述设定范围为0～50℃；

所述步骤1)～步骤3)通过外包层设备进行，所述外包层设备包括：机床；

两个相对设置的卡盘，设置在机床内，能够同步转动，两个卡盘用于分别卡持芯棒两端的辅助棒；

活动架，设置在两个卡盘的下方，活动架的两端与机床滑动配合，活动架能够相对于卡盘上下滑动；

第一驱动机构，用于驱动所述活动架上下滑动；

喷灯，活动设置在活动架上；

第二驱动机构，用于驱动喷灯在活动架上往复移动；

外径测量设备，用于测量松散体的外径；

两个火焰加热装置，用于分别加热芯棒与对应辅助棒的交界区；

两组控制装置，分别与对应的加热装置配合，每组控制装置均包括第一温度探测仪、第二温度探测仪和控制器，所述第一温度探测仪用于测量对应辅助棒的温度，所述第二温度探测仪用于测量松散体邻近相应辅助棒一侧的温度，所述控制器根据第二温度探测仪和第一温度探测仪反馈的信号，控制对应火焰加热装置的火焰燃料供给流量。

2.如权利要求1所述的大尺寸光纤预制棒的制造工艺，其特征在于，所述机床两侧均设有两块竖直设置的隔板，各隔板与机床对应的侧壁形成安装腔，所述隔板上具有竖直设置的条形孔，所述活动架两端分别穿过对应条形孔后伸入安装腔内，各安装腔内均安装有所述第一驱动机构，第一驱动机构包括：竖直设置的第一导轨；

第一丝杆螺母，滑动设置在第一导轨上，活动架伸入安装腔的一端固定在第一丝杆螺母上；

竖直设置的第一丝杆，转动安装在安装腔内，所述第一丝杆穿过第一丝杆螺母并与第一丝杆螺母螺纹配合；

第一驱动电机，用于驱动所述第一丝杆转动，带动第一丝杆螺母沿第一导轨往复移动。

3.如权利要求2所述的大尺寸光纤预制棒的制造工艺，其特征在于，所述第一驱动机构还包括：两个竖直设置的L形限位条，L形限位条设置在隔板背向喷灯的一侧，两个L形限位条与隔板形成滑动通道；

活动板，滑动设置在所述滑动通道上，活动板上具有供活动架端部穿过的通孔。

4.如权利要求1所述的大尺寸光纤预制棒的制造工艺，其特征在于，所述第二驱动机构包括：第二导轨，固定在活动架上；

第二丝杆螺母，滑动设置在第二导轨上，所述喷灯固定在第二丝杆螺母上；

第二丝杆，转动安装在活动架上，所述第二丝杆穿过第二丝杆螺母并与第二丝杆螺纹配合；

第二驱动电机，用于驱动所述第二丝杆转动，带动第二丝杆螺母沿第二导轨往复移动。

5.如权利要求1所述的大尺寸光纤预制棒的制造工艺，其特征在于，所述第二驱动机构包括：第三导轨，固定在活动架上；

滑动块，滑动设置在第三导轨上，所述喷灯固定在滑动块上；

驱动气缸，驱动气缸的活塞杆与滑动块配合，驱动气缸用于驱动滑动块沿第三导轨往复移动。

说明书

大尺寸光纤预制棒的制造工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及预制棒领域，具体涉及大尺寸光纤预制棒的制造工艺。

背景技术

[0002] 大尺寸光纤预制棒通常是指直径在120mm以上，长度在1500mm以上的光纤预制棒。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，喷灯将四氯化硅或者八甲基环四硅氧烷蒸发气体和氧气混合，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，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)来去除羟基等杂质，烧结成玻璃预制棒，然后拉制成光纤。

[0003] 现有OVD法制造大尺寸光纤预制棒外包层时，喷灯沿芯棒的长度方向往复移动，喷灯灯口与预制棒之间的距离保持不变，这种加工方法具有如下缺陷：随着沉淀的进行，预制棒外径会变大，因为喷灯没有往下移动，会影响二氧化硅颗粒的沉积效率。

发明内容

[0004] 本发明针对上述问题，克服不足，提出了一种大尺寸光纤预制棒的制造工艺。

[0005] 本发明采取的技术方案如下：

[0006] 一种大尺寸光纤预制棒的制造工艺，包括：

[0007] 1)在芯棒的两端各熔接一根辅助棒，将两根辅助棒分别夹持在两个卡盘上，卡盘带动辅助棒和芯棒转动；

[0008] 2)设置在芯棒下方的喷灯沿芯棒长度方向在A端和B端之间往复移动，喷灯使芯棒外表面沉淀松散体颗粒，所述A端位于芯棒第一端与对应辅助棒交界处，所述B端位于芯棒第二端与对应辅助棒交界处；

[0009] 3)测量松散体的外径，且外径每增加a mm时，在喷灯移动到A端或B端时，控制喷灯向下移动a mm；

[0010] 4)重复步骤2)和步骤3)，直至松散体的外径达到设定值；

[0011] 5)对制得的松散体进行烧结操作，最终烧结成光纤预制棒。

[0012] 测量松散体的外径，且在松散体外径增加后，控制喷灯向下移动，这样操作能够使喷灯灯口与松散体之间的距离基本保持不变，能够有效保证二氧化硅颗粒的沉积效率。

[0013] 可选的，a的范围为2～5mm。

[0014] 可选的，喷灯工作使芯棒外表面沉淀松散体颗粒的同时，用火焰加热芯棒与辅助棒的交界区。

[0015] 喷灯仅在A端和B端之间移动，因此与芯棒对应的松散体的温度较高，而辅助棒温度较低，两者温差较大时会影响松散体的质量，通过火焰加热芯棒与辅助棒的交界区，能够缩小松散体和辅助棒的温差，有效保证松散体的质量。

[0016] 可选的，测得辅助棒的温度b℃，测得松散体邻近该辅助棒一端的温度c℃，求得c-b的差值d，当d小于设定范围的下限值时，降低火焰燃料的供给流量，当d大于设定范围的上限值时，加大火焰燃料的供给流量。

[0017] 将d调整至设定范围内，能够防止温差较大或较小时，影响松散体质量。

[0018] 可选的，所述设定范围为0～50℃。

[0019] 设定范围这样设置，在保证辅助棒和松散体具有合适温差的前提下，能够降低火焰燃料的供给流量，有效节约资源。

[0020] 可选的，所述步骤1)～步骤3)通过外包层设备进行，所述外包层设备包括：

[0021] 机床；

[0022] 两个相对设置的卡盘，设置在机床内，能够同步转动，两个卡盘用于分别卡持芯棒两端的辅助棒；

[0023] 活动架，设置在两个卡盘的下方，活动架的两端与机床滑动配合，活动架能够相对于卡盘上下滑动；

[0024] 第一驱动机构，用于驱动所述活动架上下滑动；

[0025] 喷灯，活动设置在活动架上；

[0026] 第二驱动机构，用于驱动喷灯在活动架上往复移动；

[0027] 外径测量设备，用于测量松散体的外径；

[0028] 两个火焰加热装置，用于分别加热芯棒与对应辅助棒的交界区；

[0029] 两组控制装置，分别与对应的加热装置配合，每组控制装置均包括第一温度探测仪、第二温度探测仪和控制器，所述第一温度探测仪用于测量对应辅助棒的温度，所述第二温度探测仪用于测量松散体邻近相应辅助棒一侧的温度，所述控制器根据第二温度探测仪和第一温度探测仪反馈的信号，控制对应火焰加热装置的火焰燃料供给流量。

[0030] 可选的，所述机床两侧均设有两块竖直设置的隔板，各隔板与机床对应的侧壁形成安装腔，所述隔板上具有竖直设置的条形孔，所述活动架两端分别穿过对应条形孔后伸入安装腔内，各安装腔内均安装有所述第一驱动机构，第一驱动机构包括：

[0031] 竖直设置的第一导轨；

[0032] 第一丝杆螺母，滑动设置在第一导轨上，活动架伸入安装腔的一端固定在第一丝杆螺母上；

[0033] 竖直设置的第一丝杆，转动安装在安装腔内，所述第一丝杆穿过第一丝杆螺母并与第一丝杆螺母螺纹配合；

[0034] 第一驱动电机，用于驱动所述第一丝杆转动，带动第一丝杆螺母沿第一导轨往复移动。

[0035] 第一驱动电机转动时带动第一丝杆转动，从而驱动第一丝杆螺母沿第一导轨往复移动，即能够驱动活动架在条形孔所在范围内上下移动。

[0036] 可选的，所述第一驱动机构还包括：

[0037] 两个竖直设置的L形限位条，L形限位条设置在隔板背向喷灯的一侧，两个L形限位条与隔板形成滑动通道；

[0038] 活动板，滑动设置在所述滑动通道上，活动板上具有供活动架端部穿过的通孔。

[0039] 通孔与活动架伸入安装腔的部分相适配，且通孔尺寸小于条形孔的尺寸，条形孔的长度限定了活动架的行程；与活动通道配合的活动板能够将条形孔遮挡住，防止气流从条形孔内进入安装腔，从而能够降低喷灯上下移动对机床内气流的影响。

[0040] 可选的，所述第二驱动机构包括：

[0041] 第二导轨，固定在活动架上；

[0042] 第二丝杆螺母，滑动设置在第二导轨上，所述喷灯固定在第二丝杆螺母上；

[0043] 第二丝杆，转动安装在活动架上，所述第二丝杆穿过第二丝杆螺母并与第二丝杆螺纹配合；

[0044] 第二驱动电机，用于驱动所述第二丝杆转动，带动第二丝杆螺母沿第二导轨往复移动。

[0045] 可选的，所述第二驱动机构包括：

[0046] 第三导轨，固定在活动架上；

[0047] 滑动块，滑动设置在第三导轨上，所述喷灯固定在滑动块上；

[0048] 驱动气缸，驱动气缸的活塞杆与滑动块配合，驱动气缸用于驱动滑动块沿第三导轨往复移动。

[0049] 本发明的有益效果是：测量松散体的外径，且在松散体外径增加后，控制喷灯向下移动，能够使喷灯灯口与松散体之间的距离基本保持不变，能够有效保证二氧化硅颗粒的沉积效率。附图说明：

[0050] 图1是外包层设备的结构示意图；

[0051] 图2是活动架与隔板的示意图；

[0052] 图3是第二驱动机构的第一种结构的示意图；

[0053] 图4是第二驱动该机构第二种结构的示意图。

[0054] 图中各附图标记为：

[0055] 1、机床；2、松散体；3、外径测量设备；4、火焰加热装置；5、第一温度探测仪；6、第二温度探测仪；7、辅助棒；8、活动架；9、喷灯；10、卡盘；11、隔板；12、第一丝杆；13、第一导轨；14、活动板；15、第一丝杆螺母；16、第一驱动电机；17、条形孔；18、L形限位条；19、滑动通道；
20、第二导轨；21、第二驱动电机；22、第二丝杆；23、第二丝杆螺母；24、第三导轨；25、滑动块；26、驱动气缸。
具体实施方式：

[0056] 下面结合各附图，对本发明做详细描述。

[0057] 一种大尺寸光纤预制棒的制造工艺，包括：

[0058] 1)在芯棒的两端各熔接一根辅助棒，将两根辅助棒分别夹持在两个卡盘上，卡盘带动辅助棒和芯棒转动；

[0059] 2)设置在芯棒下方的喷灯沿芯棒长度方向在A端和B端之间往复移动，喷灯使芯棒外表面沉淀松散体颗粒，A端位于芯棒第一端与对应辅助棒交界处，B端位于芯棒第二端与对应辅助棒交界处；

[0060] 3)测量松散体的外径，且外径每增加a mm时，在喷灯移动到A端或B端时，控制喷灯向下移动a mm；

[0061] 4)重复步骤2)和步骤3)，直至松散体的外径达到设定值；

[0062] 5)对制得的松散体进行烧结操作，最终烧结成光纤预制棒。

[0063] 测量松散体的外径，且在松散体外径增加后，控制喷灯向下移动，这样操作能够使喷灯灯口与松散体之间的距离基本保持不变，能够有效保证二氧化硅颗粒的沉积效率。

[0064] 于本实施例中，a的范围为2～5mm。

[0065] 于本实施例中，喷灯工作使芯棒外表面沉淀松散体颗粒的同时，用火焰加热芯棒与辅助棒的交界区。喷灯仅在A端和B端之间移动，因此与芯棒对应的松散体的温度较高，而辅助棒温度较低，两者温差较大时会影响松散体的质量，通过火焰加热芯棒与辅助棒的交界区，能够缩小松散体和辅助棒的温差，有效保证松散体的质量。

[0066] 于本实施例中，测得辅助棒的温度b℃，测得松散体邻近该辅助棒一端的温度c℃，求得c-b的差值d，当d小于设定范围的下限值时，降低火焰燃料的供给流量，当d大于设定范围的上限值时，加大火焰燃料的供给流量。将d调整至设定范围内，能够防止温差较大或较小时，影响松散体质量。

[0067] 于本实施例中，设定范围为0～50℃。设定范围这样设置，在保证辅助棒和松散体具有合适温差的前提下，能够降低火焰燃料的供给流量，有效节约资源。

[0068] 如图1和2所示，于本实施例中，步骤1)～步骤3)通过外包层设备进行，外包层设备包括：

[0069] 机床1；

[0070] 两个相对设置的卡盘10，设置在机床1内，能够同步转动，两个卡盘10用于分别卡持芯棒两端的辅助棒7；

[0071] 活动架8，设置在两个卡盘10的下方，活动架8的两端与机床1滑动配合，活动架8能够相对于卡盘10上下滑动；

[0072] 第一驱动机构，用于驱动活动架8上下滑动；

[0073] 喷灯9，活动设置在活动架8上；

[0074] 第二驱动机构，用于驱动喷灯9在活动架8上往复移动；

[0075] 外径测量设备3，用于测量松散体2的外径；

[0076] 两个火焰加热装置4，用于分别加热芯棒与对应辅助棒7的交界区；

[0077] 两组控制装置，分别与对应的加热装置配合，每组控制装置均包括第一温度探测仪5、第二温度探测仪6和控制器，第一温度探测仪5用于测量对应辅助棒7的温度，第二温度探测仪6用于测量松散体2邻近相应辅助棒7一侧的温度，控制器根据第二温度探测仪6和第一温度探测仪5反馈的信号，控制对应火焰加热装置4的火焰燃料供给流量。

[0078] 于本实施例中，机床1两侧均设有两块竖直设置的隔板11，各隔板11与机床1对应的侧壁形成安装腔，隔板11上具有竖直设置的条形孔17，活动架8两端分别穿过对应条形孔17后伸入安装腔内，各安装腔内均安装有第一驱动机构，第一驱动机构包括：

[0079] 竖直设置的第一导轨13；

[0080] 第一丝杆螺母15，滑动设置在第一导轨13上，活动架8伸入安装腔的一端固定在第一丝杆螺母15上；

[0081] 竖直设置的第一丝杆12，转动安装在安装腔内，第一丝杆12穿过第一丝杆螺母15并与第一丝杆螺母螺纹配合；

[0082] 第一驱动电机16，用于驱动第一丝杆12转动，带动第一丝杆螺母15沿第一导轨13往复移动。

[0083] 第一驱动电机16转动时带动第一丝杆转动，从而驱动第一丝杆螺母15沿第一导轨13往复移动，即能够驱动活动架8在条形孔17所在范围内上下移动。

[0084] 于本实施例中，第一驱动机构还包括：

[0085] 两个竖直设置的L形限位条18，L形限位条18设置在隔板11背向喷灯9的一侧，两个L形限位条18与隔板11形成滑动通道19；

[0086] 活动板14，滑动设置在滑动通道19上，活动板14上具有供活动架8端部穿过的通孔。

[0087] 通孔与活动架8伸入安装腔的部分相适配，且通孔尺寸小于条形孔17的尺寸，条形孔17的长度限定了活动架8的行程；与活动通道配合的活动板14能够将条形孔17遮挡住，防止气流从条形孔17内进入安装腔，从而能够降低喷灯9上下移动对机床1内气流的影响。

[0088] 如图3所示，于本实施例中，第二驱动机构包括：

[0089] 第二导轨20，固定在活动架8上；

[0090] 第二丝杆螺母23，滑动设置在第二导轨20上，喷灯9固定在第二丝杆螺母23上；

[0091] 第二丝杆22，转动安装在活动架8上，第二丝杆22穿过第二丝杆螺母23并与第二丝杆螺纹配合；

[0092] 第二驱动电机21，用于驱动第二丝杆22转动，带动第二丝杆螺母23沿第二导轨20往复移动。

[0093] 于其他实施例中，第二驱动机构还可以如图4所示设置，此时第二驱动机构包括：

[0094] 第三导轨24，固定在活动架8上；

[0095] 滑动块25，滑动设置在第三导轨24上，喷灯9固定在滑动块25上；

[0096] 驱动气缸26，驱动气缸26的活塞杆与滑动块25配合，驱动气缸26用于驱动滑动块25沿第三导轨24往复移动。

[0097] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。