一種用於在沉積過程中製備錐形疏鬆體的裝置及方法與流程
2024-04-12 14:02:05
1.本發明涉及光纖預製棒製造技術領域，具體涉及一種用於在沉積過程中製備錐形疏鬆體的裝置及方法。
背景技術：
2.光纖預製件的製造方法之一是ovd(outside vapor deposition)是將靶棒安裝在反應腔體內，n個沉積單元對靶棒邊移動邊進行沉積。現有製造方法為)方法。這種ovd方法是一種在一個啟始杆的周國形成一個積碳體的方法，它是通過使一種形成玻璃的原料氣，如sicl4或gecl4與一種情性氣體一起流入在一個細小玻璃顆粒合成燃燒器中形成的火焰中，燃料氣h2和穩定氣體o2，被引入到燃燒器中，火焰中通過水解或氧化反應產生的sio2或geo2的細小玻璃顆粒徑向沉積在啟始杆的周圍，而啟始杆以它的中心軸線為旋轉抽進行轉動，並且相對燃燒器進行移動。形成的積碳體通過高溫加熱被玻璃化，以便得到用於光纖的玻璃母料，母料被拉伸以製造光纖。
3.目前在製備玻璃母料時，通常在沉積後的疏鬆體經過燒結後，再將母料的下部通過高溫加工，製備成錐形便於後續拉絲成光纖。但是，現有製造方法中，後續將母料下部加工成錐的過程中，由於環境和工序的變化容易引入雜質附著汙染，影響光纖的特性。同時，增加的母料製備成錐形的工序也直接增加了製造成本。
技術實現要素：
4.針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在於提供一種用於在沉積過程中製備錐形疏鬆體的裝置及方法，以解決現有技術中加工光纖時質量低且成本高的問題。
5.為達到以上目的，本發明採取的技術方案是：
6.一方面，本技術提供一種用於在沉積過程中製備錐形疏鬆體的裝置，包括：
7.兩個間隔設置的卡盤，分別用於與靶棒的兩端連接，以轉動上述靶棒；
8.排氣組件，其用於在上述靶棒沉積過程中抽排氣體以使上述靶棒的端部在沉積過程中形成錐形部。
9.在一些可選的實施例中，上述排氣組件包括：
10.軸向管，其用於朝向上述靶棒抽排氣體；
11.斜切管，其用於朝向上述靶棒的端部抽排氣體以形成上述錐形部，上述斜切管與上述靶棒的軸線成設定夾角。
12.在一些可選的實施例中，上述設定夾角為120
°
。
13.在一些可選的實施例中，上述軸向管與上述靶棒的軸線平行。
14.在一些可選的實施例中，上述斜切管的長度為100～400mm。
15.在一些可選的實施例中，兩個上述卡盤可沿軸向向相反方向移動。
16.另一方面，本技術還提供一種用於在沉積過程中製備錐形疏鬆體的方法，利用上述的用於在沉積過程中製備錐形疏鬆體的裝置實施，包括以下步驟：
17.將靶棒安裝至兩個卡盤之間，轉動上述卡盤對靶棒進行沉積；
18.在上述靶棒沉積過程中，基於直徑壓力標定數據，根據沉積形成疏鬆體的直徑，控制排氣組件的抽排氣壓力，以在上述靶棒沉積後形成具有錐形部的疏鬆體。
19.在一些可選的實施例中，上述排氣組件包括：
20.軸向管，其用於朝向上述靶棒抽排氣體；
21.斜切管，其用於朝向上述靶棒的端部抽排氣體以形成上述錐形部，上述斜切管與上述靶棒的軸線成設定夾角。
22.在一些可選的實施例中，在上述靶棒開始沉積之前，根據需要形成的錐形部的長度，確定上述斜切管的長度。
23.在一些可選的實施例中，兩個上述卡盤可沿軸向向相反方向移動，待上述靶棒沉積結束後，基於時間速率標定數據，根據疏鬆體燒固時間，控制兩個卡盤沿軸線方向相互遠離的移動速率。
24.與現有技術相比，本發明的優點在於：通過設置排氣組件，從而可以在靶棒沉積形成疏鬆體的過程中，不僅可以抽排出未吸附的玻璃顆粒，同時還可以通過抽排時的吸力以形成錐形部，避免了後續加工錐形部時可能引入的雜質汙染，影響後續光纖特性。且節省了加工步驟，減少了加工時間，提高了加工效率。
附圖說明
25.為了更清楚地說明本技術實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本技術的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
26.圖1為本發明一種用於在沉積過程中製備錐形疏鬆體的裝置的結構示意圖；
27.圖2為本發明一種用於在沉積過程中製備錐形疏鬆體的方法的直徑壓力標定數據表；
28.圖3為本發明一種用於在沉積過程中製備錐形疏鬆體的方法的時間速率標定數據表。
29.圖中：1、卡盤；2、噴燈；3、靶棒；31、錐形部；41、軸向管；42、斜切管。
具體實施方式
30.為使本技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本技術保護的範圍。
31.以下結合附圖對本發明的實施例作進一步詳細說明。
32.如圖1所示，一方面，本技術提供一種用於在沉積過程中製備錐形疏鬆體的裝置，包括卡盤1和排氣組件，兩個間隔設置的卡盤1，分別用於與靶棒3的兩端連接，以轉動上述靶棒3；排氣組件用於在上述靶棒3沉積過程中抽排氣體以使上述靶棒3的端部在沉積過程中形成錐形部31。
33.可以理解，製備疏鬆體時，需要間隔設置兩塊腔體板，形成帶有進氣側和出氣側且用於沉積光纖預製棒的腔體，腔體內設有用於沉積光纖預製棒的噴燈2和靶棒3，使用噴燈2在氫氧焰中通入原料氣體，例如sicl4，而生成玻璃微粒，玻璃微粒沉積在靶棒3的表面形成疏鬆體。此時安裝在兩個卡盤1上的靶棒3，在卡盤1的帶動下自轉，噴燈2沿著靶棒3長度方向來回移動，以使玻璃顆粒均勻沉積在靶棒3上。設置排氣組件，不僅可以抽排出沉積過程中產生的多餘的未附著的玻璃顆粒，同時抽排氣體時產生的吸力，使靶棒3在沉積過程中即可以形成具有錐形部31的疏鬆體。
34.在本例中，噴燈2和排氣組件分別位於靶棒3的下方和上方，這樣避免排氣組件對噴燈2的沉積火焰幹擾。
35.在一些可選的實施例中，上述排氣組件包括軸向管41和斜切管42，軸向管41用於朝向上述靶棒3抽排氣體；斜切管42用於朝向上述靶棒3的端部抽排氣體以形成上述錐形部31，上述斜切管42與上述靶棒3的軸線成設定夾角。
36.為了便於使靶棒3沉積後形成的疏鬆體，在後期燒結並拉伸形成光纖，因此需要控制靶棒3沉積為疏鬆體的形狀。在本例中，沉積後形成的疏鬆體包括主體部及錐形部31。軸向管41用於控制主體部的形狀，斜切管42用於控制錐形部31的形狀。
37.需要說明的是，應該合理控制軸向管41和斜切管42與疏鬆體之間的間距，以及軸向管41和斜切管42的吸力，以達到較好的控制疏鬆體形態的效果。本領域技術人員可以根據加工過程的需要及常規經驗進行具體設置，在此不做贅述。
38.優選的，上述設定夾角為120
°
。
39.在其他實施例中，斜切管42與靶棒3軸線的夾角根據需要形成的錐形部31的頂角來具體設定，並不局限於本例中的120
°
，本例僅給出便於拉伸為光纖的最佳實施例。
40.在一些可選的實施例中，上述軸向管41與上述靶棒3的軸線平行。
41.這樣設置的目的是，使靶棒3沉積形成的疏鬆體的主體部，為直徑均勻的圓柱體。當然，在這一實施例中，軸向管41與靶棒3的軸線平行，斜切管42與軸向管41的一端連接且與軸向管41之間的夾角為設定角度。
42.在一些可選的實施例中，為控制錐形部31軸向的長度，將上述斜切管42的長度設置為100～400mm。
43.可以理解，斜切管42產生的吸力使疏鬆體端部形成錐形部31，因此可以通過調整斜切管42的長度來控制錐形部31的長度。
44.在一些可選的實施例中，兩個上述卡盤1可沿軸向向相反方向移動。
45.可以理解，卡盤1自轉，用於轉動靶棒3以使沉積均勻，形成疏鬆體，待疏鬆體沉積到位後，再利用噴燈2的氫氧火焰高溫，對錐形部31進行燒結，形成錐形玻璃體，形成玻璃錐形後，再利用卡盤1旋轉的同時進行拉伸動作，形成適合光纖拉絲的先端外觀。
46.當然，兩個卡盤1可以同時向相互遠離的方向移動，也可以為靠近錐形部31一側的卡盤1向遠離另一卡盤1的方向移動，在這裡不作具體限定。
47.另一方面，還提供一種用於在沉積過程中製備錐形疏鬆體的方法，利用上述的用於在沉積過程中製備錐形疏鬆體的裝置實施，包括以下步驟：
48.s1：將靶棒3安裝至兩個卡盤1之間，轉動上述卡盤1對靶棒3進行沉積。
49.具體的，在兩塊間隔設置的腔體板之間形成帶有進氣側和出氣側且用於沉積光纖
預製棒的腔體，卡盤1位於腔體內，靶棒3安裝至兩個卡盤1之間後，轉動兩個卡盤1，使靶棒3以軸線自轉，使用噴燈2在氫氧焰中通入原料氣體，例如sicl4，而生成玻璃微粒，噴燈2沿著靶棒3長度方向來回移動，以使玻璃顆粒均勻沉積在靶棒3上，形成疏鬆體。此時排氣組件對未附著的玻璃顆粒進行抽排，同時抽排氣體的吸力可以控制疏鬆體沉積的形狀。
50.在一些可選的實施例中，上述排氣組件包括軸向管41和斜切管42，軸向管41用於朝向上述靶棒3抽排氣體；斜切管42用於朝向上述靶棒3的端部抽排氣體以形成上述錐形部31，上述斜切管42與上述靶棒3的軸線成設定夾角。
51.為了便於使靶棒3沉積後形成的疏鬆體，在後期燒結並拉伸形成光纖，因此需要控制靶棒3沉積為疏鬆體的形狀。在本例中，沉積後形成的疏鬆體包括主體部及錐形部31。軸向管41用於控制主體部的形狀，斜切管42用於控制錐形部31的形狀。
52.在一些可選的實施例中，在上述靶棒3開始沉積之前，根據需要形成的錐形部31的長度，確定上述斜切管42的長度。
53.在本例中，斜切管42的長度優選為100～400mm。
54.在一些可選的實施例中，斜切管42與靶棒3的軸線的夾角為120
°
，以便於斜切管42產生的吸力使靶棒3形成的錐形部31為適合後期拉伸成光纖的錐形體結構。
55.s2：在上述靶棒3沉積過程中，基於直徑壓力標定數據，根據沉積形成疏鬆體的直徑，控制排氣組件4的排氣壓力，以在上述靶棒3沉積後形成具有錐形部31的疏鬆體。
56.具體的，如圖2所示，為斜切管42的排氣壓力與疏鬆體的錐形部31的最大外徑的標定數據。將上述直徑壓力標定數據輸入至斜切管42的排氣壓力控制系統中，通過不同沉積階段形成錐形部31的體積控制斜切管42的排氣壓力。
57.s3：待上述靶棒3沉積結束後，基於時間速率標定數據，根據疏鬆體燒固時間，控制兩個卡盤1沿軸線方向相互遠離的移動速率。
58.由於兩個上述卡盤1可沿軸向向相反方向移動，在靶棒3沉積結束形成疏鬆體後，利用噴燈2的氫氧火焰高溫，對錐形部31進行燒結，形成錐形玻璃體，再利用卡盤1，在旋轉的同時向遠離另一卡盤1的方向拉伸錐形部31，以形成適合光纖拉絲的先端外觀。
59.因此，在本例中，將靠近錐形部31一側的卡盤1相對於另一卡盤1旋轉並移動，如圖3所示，根據錐形部31的燒固時間，控制該卡盤1的移動速率。從而保證形成適合光纖拉絲的先端外觀。
60.本發明的一種用於在沉積過程中製備錐形疏鬆體的裝置及方法，通過設置排氣組件，從而可以在靶棒沉積形成疏鬆體的過程中，不僅可以抽排出未吸附的玻璃顆粒，同時還可以通過抽排時的吸力以形成錐形部，避免了後續加工錐形可能引入的雜質汙染，影響後續光纖特性；通過設置軸向管和斜切管，從而可以控制形成疏鬆體的形狀；通過基於直徑壓力標定數據，控制排氣組件的抽排氣壓力，從而可以形成錐形部，便於形成適合光纖拉絲的先端外觀。
61.在本技術的描述中，需要說明的是，術語「上」、「下」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本技術的限制。除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連
接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本技術中的具體含義。
62.需要說明的是，在本技術中，諸如「第一」和「第二」等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個
……」
限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
63.以上所述僅是本技術的具體實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現本技術。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本技術的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本技術將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所申請的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。