一种采用VAD法的制造精良的光纤预制棒生产设备的制作方法

本发明涉及光纤设备领域，特别涉及一种采用vad法的制造精良的光纤预制棒生产设备。

背景技术：

光纤预制棒又称制棒，其制造过程为将四氯化硅等原材料制成与光纤具有相同折射率分布，直径为1至3厘米的预制棒的过程。制造方法有多种，普遍采用的有：mcvd法、vcd法、ovd法和pcvd法。其中vcd法属于外管法，是将高纯度的四氯化硅、四绿化锗等试剂以气态送入氢氧焰喷灯中氧化成超细的二氧化硅和二氧化锗等粉尘沉积在旋转状态的作为靶子的石英玻璃种棒的下端面，形成轴向生长的一个坯，种棒不断旋转且向上提升，便形成多孔粉尘预制棒。该棒在环装的加热器内，由较高压力的氦气为载体携带高纯度的氯气进行脱水并缩熔缩成透明的光纤预制棒。

在利用vad法制造光纤预制棒时，由于在坯棒的底端氢氧焰喷灯的位置固定不变，导致进入坯棒内部的种棒外周的反应气体分布不均匀，致使二氧化硅和二氧化锗等粉尘沉积部分不均匀，影响了光纤预制棒的生产质量，不仅如此，在坯棒的顶端通常设有环形加热器对坯棒外周进行加热，从而促进反应进行，但是由于环形加热器对各个方向的热辐射量均等，从而使得坯棒内部各处反应程度相同，由于种棒外周粉尘沉积存在细微的差别，因此均匀的加热方式无法保证种棒外周的粉尘沉积均等，因此采用环形加热器进行加热反应无法对种棒外周进行细微地调节，从而降低了光纤预制棒的生产质量。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种采用vad法的制造精良的光纤预制棒生产设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用vad法的制造精良的光纤预制棒生产设备，包括底座、顶板、种棒、坯棒、传动机构、供料机构、加热机构和两个支撑机构，两个支撑机构分别位于底座的上方的两侧，所述顶板架设在两个支撑机构上，所述供料机构、坯棒、种棒和传动机构从下而上依次设置，所述种棒的底端设置在坯棒内，所述加热机构设置在坯棒的顶端，所述传动机构与种棒传动连接，所述支撑机构包括支柱和侧板，所述支柱的底端和顶端分别与底座和顶板固定连接，所述侧板的一端固定在支柱上，所述侧板的另一端与坯棒固定连接；

所述供料机构包括齿轮、支撑轴、齿条、平移单元和至少两个氢氧焰喷灯，所述平移单元与齿条传动连接，所述齿轮与齿条啮合，所述支撑轴的底端固定在底座上，所述支撑轴的顶端设置在齿轮内，所述氢氧焰喷灯周向均匀分布在齿轮的上方，所述平移单元包括第一电机、第一连杆和第二连杆，所述第一电机固定在底座上，所述第一电机与第一连杆传动连接，所述第一连杆通过第二连杆与齿条铰接；

所述加热机构包括加热环和至少两个加热组件，所述加热环套设在坯棒上，所述加热组件周向均匀分布在加热环的内侧，所述加热组件包括调节板、x光探测器、激光发射器和调节单元，所述调节单元设置在调节板的靠近加热环的内壁的一侧，所述调节单元与调节板传动连接，所述x光探测器和激光发射器设置在调节板的另一侧。

作为优选，为了使齿条平稳地移动，所述齿条的远离齿轮的一侧设有限位组件，所述限位组件包括第三连杆、滑环和滑轨，所述滑轨的形状为u形，所述滑轨的两端固定在底座上，所述滑环套设在滑轨上，所述滑环通过第三连杆与齿条固定连接。

作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第一电机的驱动力，所述第一电机为直流伺服电机。

作为优选，为了调节调节板的角度，使加热组件从不同的角度对坯棒进行加热，所述调节单元包括第二电机、缓冲块、第二驱动轴、滑块、第四连杆和第五连杆，所述第二电机和缓冲块均固定在加热环的内壁上，所述第二驱动轴设置在第二电机和缓冲块之间，所述第二电机与第二驱动轴传动连接，所述第二驱动轴的外周设有外螺纹，所述滑块套设在第二驱动轴上，所述滑块内的内螺纹与第二驱动轴上的外螺纹相匹配，所述滑块通过第四连杆与调节板的一端铰接，所述调节板的另一端通过第五连杆与滑环的内壁铰接。

作为优选，为了带动坯棒旋转并上升，所述传动机构从上而下依次包括升降组件、第三电机和转盘，所述升降组件与第三电机传动连接，所述第三电机与转盘传动连接，所述种棒的顶端固定在转盘的下方。

作为优选，为了拉动种棒向上移动，所述升降组件包括第四电机、轴承、第四驱动轴、线盘、吊线和两个吊杆，所述第四电机通过其中一个吊杆固定在顶板的下方，所述轴承通过另一个吊杆固定在顶板的下方，所述第四驱动轴设置在第四电机和轴承之间，所述第四电机与第四驱动轴传动连接，所述线盘套设在第四驱动轴上，所述吊线的一端设置在线盘上，所述吊线的另一端与第三电机固定连接。

作为优选，为了固定种棒上升的轨迹，所述第三电机的两侧设有横杆、竖杆和套环，所述套环通过横杆与第三电机固定连接，所述竖杆的顶端固定在顶部上，所述竖杆的底端固定在侧板上，所述套环套设在竖杆上。

作为优选，由于光纤预制棒在高温环境中生产，利用铁氟龙耐热的特性，为了保证吊线在高温环境下的正常使用，所述吊线的材质为铁氟龙。

作为优选，为了防止侧板受力变形，所述支撑机构还包括三角板，所述三角板位于侧板的下方，所述三角板的两条直角边中，其中一条直角边固定在侧板的下方，另一条直角边固定在支柱上。

作为优选，利用一体成型结构结构稳固的特点，为了保证加热环、坯棒和侧板连接的稳固性，所述加热环、坯棒和侧板为一体成型结构。

本发明的有益效果是，该采用vad法的制造精良的光纤预制棒生产设备通过供料机构使氢氧焰喷灯转动，对坯棒底端各处提供的反应气体，有利于种棒外周的粉尘均匀附着，与传统的供料机构相比，该供料机构能够带动齿轮旋转任意角度，使氢氧焰喷灯的供料范围更广且更均匀，不仅如此，通过加热机构控制坯棒外周各处的加热情况，根据生产情况控制各处的反应程度，使粉尘均匀附着在种棒的表面，从而提高了光纤预制棒的生产质量。与传统的加热机构相比，该加热机构能够利用x光探测器检测粉尘的附着状况，根据附着状况进行灵活的温度控制，保证了粉尘的均匀分布。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的采用vad法的制造精良的光纤预制棒生产设备的结构示意图；

图2是本发明的采用vad法的制造精良的光纤预制棒生产设备的供料机构的结构示意图；

图3是本发明的采用vad法的制造精良的光纤预制棒生产设备的加热机构的结构示意图；

图4是本发明的采用vad法的制造精良的光纤预制棒生产设备的传动机构的结构示意图；

图中：1.底座，2.顶板，3.种棒，4.坯棒，5.支柱，6.侧板，7.齿轮，8.支撑轴，9.齿条，10.平移单元，11.氢氧焰喷灯，12.第一电机，13.第一连杆，14.第二连杆，15.加热环，16.调节板，17.x光探测器，18.激光发射器，19.第三连杆，20.滑环，21.滑轨，22.第二电机，23.缓冲块，24.第二驱动轴，25.滑块，26.第四连杆，27.第五连杆，28.第三电机，29.转盘，30.第四电机，31.轴承，32.第四驱动轴，33.线盘，34.吊线，35.吊杆，36.横杆，37.竖杆，38.套环，39.三角板。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，一种采用vad法的制造精良的光纤预制棒生产设备，包括底座1、顶板2、种棒3、坯棒4、传动机构、供料机构、加热机构和两个支撑机构，两个支撑机构分别位于底座1的上方的两侧，所述顶板2架设在两个支撑机构上，所述供料机构、坯棒4、种棒3和传动机构从下而上依次设置，所述种棒3的底端设置在坯棒4内，所述加热机构设置在坯棒4的顶端，所述传动机构与种棒3传动连接，所述支撑机构包括支柱5和侧板6，所述支柱5的底端和顶端分别与底座1和顶板2固定连接，所述侧板6的一端固定在支柱5上，所述侧板6的另一端与坯棒4固定连接；

该设备在进行光纤预制棒生产时，利用供料机构往坯棒4的底端的内侧均匀输入四氯化硅、四绿化锗等反应气体，使种棒3的外周反应均匀，并利用加热机构对坯棒4的顶端进行加热，调节坯棒4的内壁各处的温度，控制反应程度，使二氧化硅、二氧化锗等粉尘均匀分布在种棒3的外周，从而提高光纤预制棒的生产质量，并通过传动机构控制种棒3，使种棒3旋转上升，制成光纤预制棒。

如图2所示，所述供料机构包括齿轮7、支撑轴8、齿条9、平移单元10和至少两个氢氧焰喷灯11，所述平移单元10与齿条9传动连接，所述齿轮7与齿条9啮合，所述支撑轴8的底端固定在底座1上，所述支撑轴8的顶端设置在齿轮7内，所述氢氧焰喷灯11周向均匀分布在齿轮7的上方，所述平移单元10包括第一电机12、第一连杆13和第二连杆14，所述第一电机12固定在底座1上，所述第一电机12与第一连杆13传动连接，所述第一连杆13通过第二连杆14与齿条9铰接；

为了往坯棒4的底端均匀输入反应气体，由平移单元10中的第一电机12带动第一连杆13转动，通过第二连杆14使齿条9来回移动，齿条9移动的过程中，带动齿轮7转动，使齿轮7上方的氢氧焰喷灯11转动，对坯棒4的底端各处提供反应气体，从而有利于反应的均匀进行，使粉尘均匀附着在种棒3的表面。

如图3所示，所述加热机构包括加热环15和至少两个加热组件，所述加热环15套设在坯棒4上，所述加热组件周向均匀分布在加热环15的内侧，所述加热组件包括调节板16、x光探测器17、激光发射器18和调节单元，所述调节单元设置在调节板16的靠近加热环15的内壁的一侧，所述调节单元与调节板16传动连接，所述x光探测器17和激光发射器18设置在调节板16的另一侧。

为了实现坯棒4内的二氧化硅、二氧化锗粉尘均匀分布在种棒3上，利用加热环15中的调节单元调节调节板16的角度位置，使x光探测器17和激光发射器18从不同的角度照射种棒3，利用x光具有透视的能力，由x光探测器17检测坯棒4内的种棒3外周的粉尘附着状况，当粉尘附着较少时，增大激光发射器18的功率，使激光加热更为明显，从而加速坯棒4内四氯化硅、四绿化锗等气体的反应，使种棒3外周上附着更多的二氧化硅和二氧化锗，相反，当粉尘附着较少时，减弱激光发生器的功率，降低激光的加热效果，减缓坯棒4内的反应，从而保证种棒3外周的粉尘附着均匀，进而提高了光纤预制棒的生产质量。

作为优选，为了使齿条9平稳地移动，所述齿条9的远离齿轮7的一侧设有限位组件，所述限位组件包括第三连杆19、滑环20和滑轨21，所述滑轨21的形状为u形，所述滑轨21的两端固定在底座1上，所述滑环20套设在滑轨21上，所述滑环20通过第三连杆19与齿条9固定连接。由于滑环20只能在位置固定的滑轨21上滑动，从而通过第三连杆19固定了齿条9的移动方向，使齿轮7转动更为平稳。

作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第一电机12的驱动力，所述第一电机12为直流伺服电机。

如图3所示，所述调节单元包括第二电机22、缓冲块23、第二驱动轴24、滑块25、第四连杆26和第五连杆27，所述第二电机22和缓冲块23均固定在加热环15的内壁上，所述第二驱动轴24设置在第二电机22和缓冲块23之间，所述第二电机22与第二驱动轴24传动连接，所述第二驱动轴24的外周设有外螺纹，所述滑块25套设在第二驱动轴24上，所述滑块25内的内螺纹与第二驱动轴24上的外螺纹相匹配，所述滑块25通过第四连杆26与调节板16的一端铰接，所述调节板16的另一端通过第五连杆27与滑环20的内壁铰接。

第二电机22运行时，带动第二驱动轴24沿其中心轴线转动，使第二驱动轴24上的外螺纹与滑块25内的内螺纹相互作用，从而带动滑块25在第二驱动轴24上滑动，改变第四连杆26的角度，进而改变第五连杆27的角度，使调节板16的角度发生变化。

如图4所示，所述传动机构从上而下依次包括升降组件、第三电机28和转盘29，所述升降组件与第三电机28传动连接，所述第三电机28与转盘29传动连接，所述种棒3的顶端固定在转盘29的下方。

第三电机28带动转盘29旋转，从而驱使种棒3旋转，使种棒3在上升的过程中保持转动的状态。

如图4所示，所述升降组件包括第四电机30、轴承31、第四驱动轴32、线盘33、吊线34和两个吊杆35，所述第四电机30通过其中一个吊杆35固定在顶板2的下方，所述轴承31通过另一个吊杆35固定在顶板2的下方，所述第四驱动轴32设置在第四电机30和轴承31之间，所述第四电机30与第四驱动轴32传动连接，所述线盘33套设在第四驱动轴32上，所述吊线34的一端设置在线盘33上，所述吊线34的另一端与第三电机28固定连接。

第四电机30带动第四驱动轴32沿其中心轴线旋转，从而带动线盘33转动，进而通过吊线34拉动了第三电机28，使种棒3向上移动。

作为优选，为了固定种棒3上升的轨迹，所述第三电机28的两侧设有横杆36、竖杆37和套环38，所述套环38通过横杆36与第三电机28固定连接，所述竖杆37的顶端固定在顶部上，所述竖杆37的底端固定在侧板6上，所述套环38套设在竖杆37上。套环38在固定的竖杆37上滑动，从而通过横杆36使种棒3的上升轨迹固定。

作为优选，由于光纤预制棒在高温环境中生产，利用铁氟龙耐热的特性，为了保证吊线34在高温环境下的正常使用，所述吊线34的材质为铁氟龙。

作为优选，为了防止侧板6受力变形，所述支撑机构还包括三角板39，所述三角板39位于侧板6的下方，所述三角板39的两条直角边中，其中一条直角边固定在侧板6的下方，另一条直角边固定在支柱5上。利用三角板39辅助支撑侧板6，可防止侧板6受力过大导致变形。

作为优选，利用一体成型结构结构稳固的特点，为了保证加热环15、坯棒4和侧板6连接的稳固性，所述加热环15、坯棒4和侧板6为一体成型结构。

该光纤预制棒生产设备在采用vad法进行生产时，利用坯棒4底端的供料机构中的平移单元10带动齿条9来回移动，从而驱使齿轮7转动，使齿轮7上的氢氧焰喷灯11对坯棒4底端各处喷出反应气体，使坯棒4各处的气体均匀分布，有利于种棒3外周的粉尘均匀分布，不仅如此，在加热机构内，通过加热机构调节调节板16的角度，使x光探测器17检测种棒3外周粉尘附着状况，根据粉尘的附着情况调节激光发射器18的功率，利用激光控制种棒3外周的反应程度，使粉尘均匀附着在种棒3的表面，从而提高了光纤预制棒的生产质量。

与现有技术相比，该采用vad法的制造精良的光纤预制棒生产设备通过供料机构使氢氧焰喷灯11转动，对坯棒4底端各处提供的反应气体，有利于种棒3外周的粉尘均匀附着，与传统的供料机构相比，该供料机构能够带动齿轮7旋转任意角度，使氢氧焰喷灯11的供料范围更广且更均匀，不仅如此，通过加热机构控制坯棒4外周各处的加热情况，根据生产情况控制各处的反应程度，使粉尘均匀附着在种棒3的表面，从而提高了光纤预制棒的生产质量。与传统的加热机构相比，该加热机构能够利用x光探测器17检测粉尘的附着状况，根据附着状况进行灵活的温度控制，保证了粉尘的均匀分布。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。