一種用于制備光纖預(yù)制棒的分段式可拆分爐心管結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于光纖預(yù)制棒研發(fā)和制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于制備光纖預(yù)制棒的分段式可拆分爐心管結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖預(yù)制棒的制備方法主要有四種，改進(jìn)化學(xué)氣相沉積(MCVD)、微波等離子體激活化學(xué)氣相沉積(PCVD)、軸向化學(xué)氣相沉積(VAD)、外部化學(xué)氣相沉積(OVD)，前兩種被稱為管內(nèi)法，后兩種又被稱為管外法。由于管外法具有沉積速率高、原料純度要求低，便于連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)，低成本等一系列優(yōu)點，因此全球70%的光纖預(yù)制棒生產(chǎn)廠家都采用管外法進(jìn)行生產(chǎn)。用管外法制備光纖預(yù)制棒的過程中，需要經(jīng)過脫水、燒結(jié)工藝，去除疏松體中的羥基和金屬離子，進(jìn)而得到合格的光纖預(yù)制棒。因此，在光纖預(yù)制棒制備過程中，燒結(jié)工藝是中極為關(guān)鍵的技術(shù)之一。
[0003]燒結(jié)爐的結(jié)構(gòu)又對燒結(jié)工藝有著決定性影響。常見的燒結(jié)爐由加熱器和爐心管兩部分構(gòu)成。其中，加熱器的主要功能是為燒結(jié)提供合適的溫場，而爐心管則為燒結(jié)提供了一個相對密閉、潔凈的環(huán)境。由于燒結(jié)需要較高的溫度(通常大于1450°C)，同時其工藝氣體中包含有大量的劇毒性氣體(如氯氣)，而且脫水過程中會產(chǎn)生強(qiáng)酸性氣體(HCl)，因而對爐心管的耐高溫性能以及氣密性要求很高。為了確保爐心管的耐高溫性能，一般采用進(jìn)口 GE或賀利氏石英管為原料制作爐心管。而爐心管的氣密性，通常則采用一體式設(shè)計來解決，即:爐心管由一整根石英玻璃管加工而成。采用這種設(shè)計的爐心管在生產(chǎn)過程中，存在以下幾個缺點:
[0004]1.難清理。在光纖預(yù)制棒生產(chǎn)過程中，會有少量Si02顆粒從疏松體表面掉落，淤積在爐心管內(nèi)。由于爐心管內(nèi)具有較高的溫度，同時降溫易導(dǎo)致爐心管破裂，因而常規(guī)爐心管的清理工作異常艱難。
[0005]2.使用壽命短。在高溫下，掉落的Si02顆粒會附著在爐心管的內(nèi)表面。當(dāng)?shù)姆e聚的量較大時，可能會改變爐心管內(nèi)的溫場分布，進(jìn)而影響預(yù)制棒的品質(zhì)，這時通常要更換爐心管，易導(dǎo)致爐心管使用壽命降低。
[0006]3.維護(hù)成本高。常規(guī)爐心管，在光纖預(yù)制棒的生產(chǎn)過程中，如發(fā)生局部損壞，即要更換整根爐心管，導(dǎo)致維護(hù)成本較高。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]有鑒于此，本實用新型旨在提出一種用于制備光纖預(yù)制棒的分段式可拆分爐心管結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中爐心管難以清理，使用壽命短且維護(hù)成本高的難題。
[0008]為達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0009]一種用于制備光纖預(yù)制棒的分段式可拆分爐心管結(jié)構(gòu)，包括爐心管、以及套設(shè)于爐心管中部外側(cè)的加熱器、以及加熱器上下兩側(cè)分別安裝的冷卻裝置;所述爐心管為分段式的石英管，每兩段石英管之間均設(shè)有密封件，且每兩段石英管間通過連接件固定連接;所述連接件外側(cè)包裹有氮?dú)庹帧?br>[0010]進(jìn)一步，在所述氮?dú)庹稚显O(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，其貼近所述爐心管的位置設(shè)有開
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[0011]進(jìn)一步，所述爐心管包括內(nèi)外徑相同的上段石英管、中段石英管和下段石英管;所述上段石英管與中段石英管的端面之間、以及中段石英管與下段石英管的端面之間都設(shè)有密封件;所述加熱器對應(yīng)所述中段石英管設(shè)置。
[0012]進(jìn)一步，所述密封件為高溫密封圈。
[0013]進(jìn)一步，所述上段石英管的下端面、中段石英管的上端面、中段石英管的下端面以及下段石英管的上端面均設(shè)有密封溝槽。
[0014]進(jìn)一步，所述上段石英管的下端面、中段石英管的上端面、中段石英管的下端面以及下段石英管的上端面均設(shè)有折邊，在所述折邊上設(shè)有密封溝槽。
[0015]進(jìn)一步，所述連接件包括上連接套和螺紋連接于上連接套的下連接套;所述上連接套上固定有上壓板;所述下連接套上固定有下壓板。
[0016]進(jìn)一步，所述冷卻裝置包括兩個封閉的半環(huán)形冷卻罩體，每個所述冷卻罩體上均設(shè)有進(jìn)水口和出水口；兩所述半環(huán)形冷卻罩體相對應(yīng)設(shè)置在同一高度、貼近并環(huán)繞所述爐心管。
[0017]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下優(yōu)勢:
[0018]I)本實用新型設(shè)置有上、下兩個冷卻裝置，可以在燒結(jié)過程中，有效控制爐心管內(nèi)軸向溫度梯度，使之更利于燒結(jié)。
[0019]2)爐心管由分段式的石英管構(gòu)成，其中上段石英管和下段石英管可以采用價低的國產(chǎn)高純石英管，中段石英管采用進(jìn)口GE-213石英管或賀利氏石英管，這樣，可以最大限度降低進(jìn)口 GE或賀利氏石英管的用量，使的爐心爐的制作成本大幅降低。
[0020]3)爐心管為可拆分的分段式結(jié)構(gòu)，在清理爐心管時，可以將爐心管拆分后再進(jìn)行清理，使得清理的難度大幅降低，同時也間接增加了爐心管的使用壽命。另外，在光纖預(yù)制棒的生產(chǎn)過程中，如發(fā)生局部損壞，只需要更換損壞的部分，使得爐心管的維護(hù)成本大幅降低，生產(chǎn)效率顯著提高。
【附圖說明】
[0021]構(gòu)成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0022]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]圖2為本實用新型中冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本實用新型中連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本實用新型連接件結(jié)構(gòu)拆分爆炸示意圖；
[0026]圖5為本實用新型實施例中氮?dú)庹值慕Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]附圖標(biāo)記說明:
[0028]丨-上段石英管，2_中段石英管，3_下段石英管，4-連接件，5-氮?dú)庹郑?_加熱器，7_密封件，8-冷卻裝置，9-進(jìn)水口，10-出水口，11-進(jìn)氣口，12-出氣口，13-冷卻罩體，14-開口，15-上連接套，16-下連接套，17-上壓板，18-下壓板，19-左半環(huán)形罩體，20-右半環(huán)形罩體，21-爐心管，22-折邊。
【具體實施方式】
[0029]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0030]下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本實用新型。
[0031]—種用于制備光纖預(yù)制棒的分段式可拆分爐心管結(jié)構(gòu)，如圖1至5所示，包括爐心管21、以及套設(shè)于爐心管21中部外側(cè)的加熱器6、以及加熱器6上下兩側(cè)分別安裝的冷卻裝置8;所述爐心管21為分段式的石英管，每兩段石英管之間均設(shè)有密封件7，且每兩段石英管間通過連接件4固定連接;所述連接件4外側(cè)包裹有氮?dú)庹?。需要說明的是，這里，可以采用高純石墨圈作為加熱器，為燒結(jié)提供合適的溫場，燒結(jié)溫度一般處于1450-1580°C之間，軸向溫度梯度約在140°C/cm左右，通過上下兩個冷卻裝置8可以得到精準(zhǔn)穩(wěn)定的控制。
[0032]其中，在所述氮?dú)庹?上設(shè)有進(jìn)氣口 11和出氣口 12，其貼近所述爐心管21的位置設(shè)有開口 21。氮?dú)庹?—般采用四氟乙烯或鈦合金材質(zhì)，氮?dú)庹?的內(nèi)徑比爐心管21的外徑略大2-10mm，外徑比連接件4的外徑大20-60mm，壁厚為4-10mm。進(jìn)氣口 11以及出氣口 12上一般安裝上1/4"或者3/8"的接頭。在燒結(jié)過程中，從下端進(jìn)氣口 11通入微量的氮?dú)?，并從上端出氣?12排出，可以起到冷卻連接件4和密封件7的作用，并防止C12泄漏。為了便于拆裝，氮?dú)庹?可以為左右兩瓣的組合式結(jié)構(gòu)，如圖5所示，由左半環(huán)形罩體19和右半環(huán)形罩體組成20。
[0033]其中，所述爐心管21包括內(nèi)外徑相同的上段石英管1、中段石英管2和下段石英管3;所述上段石英管I與中段石英管2的端面之間、以及中段石英管2與下段石英管3的端面之間都設(shè)有密封件7;所述加熱器6對應(yīng)所述中段石英管2設(shè)置。上段石英管1、中段石英管2和下段石英管3的內(nèi)徑與外徑尺寸一致，但是材質(zhì)、長度以及上下端面處的設(shè)計略有不同。石英管的內(nèi)徑和長度一般是根據(jù)VAD或OVD疏松體的直徑和長度來定。石英管的內(nèi)徑一般比疏松體的直徑大20-60m，石英管的外徑比內(nèi)徑大6-15mm，三節(jié)石英管的總長度一般為疏松體的長度的2.5-3.5倍。
[0034]上段石英管I由于承受的溫度相對較低(一般<11