一种用于vad和ovd疏松体烧结的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光纤预制棒制造领域，尤其涉及一种用于光纤预制棒烧结炉的炉心管 装置和方法，尤其适用于采用硅钼棒电阻加热的烧结炉，具体的是一种用于VAD和0VD疏松 体烧结的装置和方法。
【背景技术】
[0002] VAD(气相轴向沉积）和0VD(外部气相沉积）是当前生产光纤预制棒的两种最重 要的工艺，这两种工艺均包含了沉积和烧结两个工艺步骤。VAD和0VD工艺过程是首先进行 二氧化硅与二氧化锗粉尘颗粒的沉积，形成白色的圆柱状疏松体，再将此疏松体在烧结炉 内进行高温脱水和烧结，形成透明的玻璃圆柱状物，脱水和烧结工艺性能直接影响了预制 棒的折射率分布、羟基含量及应力等。因此，在预制棒的制备工艺过程中，烧结炉是一个非 常重要的功能设备：预制棒疏松体在烧结炉内高温烧结后，变成透明的预制棒。
[0003] 烧结炉根据加热元件类型一般分为：硅钼棒电阻炉、石墨炉电阻炉和石墨感应炉 等，其中硅钼棒电阻炉因成本相对低廉，安装与维护方便，工作环境要求低等优势而被广泛 使用。在烧结过程中，需要使用氯气、氦气、高纯氮气等多种工艺气体，为了确保气流场和热 场环境的稳定，同时为了保证在烧结过程中预制棒疏松体不受外界环境的污染以及安全防 护的需要，烧结炉内必须设计一个石英材质炉心管。
[0004] 炉心管在预制棒疏松体烧结工艺过程中起着非常重要的作用：
[0005] (1)隔离性：预制棒疏松体在烧结工艺过程中，必须防止金属离子、杂志颗粒等掉 落或进入预制棒疏松体，炉心管装置将内部工作环境与外界环境隔离，确保了预制棒疏松 体在烧结过程中处于洁净的工艺环境。
[0006] (2)安全性：预制棒疏松体在烧结工艺过程中，需要使用剧毒气体氯气进行脱水 处理，炉心管装置的整体密封性，可以有效的防止氯气泄漏，提供了安全的生产环境。
[0007] (3)稳定性：预制棒疏松体在烧结工艺过程中，需要处于持续稳定的气流场和热 场环境中，炉心管装置可以提供稳定的、洁净的惰性气氛环境，确保烧结过程可以顺利进 行。
[0008] 炉心管一般采用高纯石英玻璃制作，成本较为昂贵。硅钼棒电阻炉在长期的使用 过程中，各加热元件会出现电阻波动会使温度场出现不均匀现象，从而导致炉心管内部的 温场不均匀影响疏松体的烧结效果。同时，在烧结过程中，处于1500°C以上温场中的炉心管 装置，可能会因为长期的高温加热以及不可控的温场不均匀等因素影响，造成炉心管内部 压力不稳定，导致炉心管发生形变。
[0009] 变形后的炉心管装置，会导致炉心管内部的气流场、温场变得不稳定，进而影响烧 结出的预制棒性能参数，严重变形后的炉心管甚至存在氯气泄漏危险，因此变形的炉心管 必须进行更换。
[0010] 炉心管长度一般为3米以上，且容易在移动过程中破碎，因此更换炉心管的工作 十分繁重。更换炉心管会降低了光纤预制棒的生产效率，频繁的更换炉心管，更大大增加了 生产成本。
[0011] 因此，现在需要新的炉心管装置和方法，可以有效避免上述问题，提高光纤预制棒 生产的工艺稳定性，大大降低生产成本。
【发明内容】
[0012] 为解决上述技术问题，本发明一种用于VAD和0VD疏松体烧结装置和方法，可以有 效的提高炉心管高温区温度场的均匀性和稳定性，同时降低炉心管变形和破损的可能性。
[0013] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
[0014] -种用于VAD和0VD疏松体烧结的装置，其包括炉心管、套设在所述炉心管外侧的 陶瓷罩，所述陶瓷罩包括两个半环形陶瓷罩，所述半环形陶瓷罩的上下端口的内径小于所 述半环形陶瓷罩腔体的内径；两个所述半环形陶瓷罩的尺寸相同，其中一个所述半环形陶 瓷罩上设有进气口，另一个所述半环形陶瓷罩上设有出气口，所述出气口上连接有气体稳 压装置。
[0015] 在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，两个所述半环形陶瓷罩的侧边设有 凸口，通过所述凸口两个所述半环形陶瓷罩的侧边紧密的卡合在一起。
[0016] 在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述凸口距所述半环形陶瓷罩的外 侦I上下端口的距离均为所述半环形陶瓷罩的壁厚。
[0017] 在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述半环形陶瓷罩的壁厚为为4~ 8mm〇
[0018] 在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述半环形陶瓷罩的上下端口内径 比所述炉心管外径大1. 5mm~5mm，所述半环形陶瓷罩的腔体内径比所述半环形陶瓷罩的 上下端口内径大8mm~20_。
[0019] 在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述半环形陶瓷罩的腔体高度比光 纤预制棒烧结炉的加热区域高度大400mm~800mm。
[0020] 在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述进气口和出气口的高度均为 30mm~70mm，所述进气口和出气口的外径均为6. 35mm或者9. 53mm。
[0021] 在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，还包括石英棉条，所述石英棉条设置 在所述半环形陶瓷罩的上下端口与所述炉心管之间的间隙中。
[0022] 在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，包括陶瓷罩固定装置，所述陶瓷罩固 定装置套设到所述半环形陶瓷罩外侧，将两个所述半环形陶瓷罩固定成陶瓷罩。
[0023] 在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，一种使用以上所述的一种用于VAD 和0VD疏松体烧结装置的方法，包括以下几步：
[0024] 第一步：将高温加热区的温度升到1550°C，在所述炉心管内通入30slm的He气 体，然后通过气体稳压装置将所述炉心管内部气体压力调节到15~20pa;
[0025] 第二步：进气口通入流量为lOslm的He气体，气体稳压装置实时监测炉心管内容 的压力，控制陶瓷罩腔体内部的压力与炉心管内部的压力一致；
[0026] 第三步：陶瓷罩腔体内部的He气体温度均匀后导入炉心管内部，实测到炉心管内 部的温度为1490~1500°C，温场稳定均匀后进行疏松体烧结。
[0027] 本发明的有益效果是：
[0028] 其一、本发明使用两个相同的半环形陶瓷罩装置，安装时只需要将两个半环形陶 瓷罩合并即可完成装配过程，安装过程简单，便于操作。
[0029] 其二、本发明使用两个相同的半环形陶瓷罩装置，降低了库存备件的成本，间接降 低生产成本。
[0030] 其三、本发明使用可拆卸式的两个相同半环形陶瓷罩装置，拆卸过程简单，无需移 动炉心管即可完成检查或更换陶瓷罩装置作业，提高了生产效率。
[0031] 其四、本发明使用两个相同的半环形陶瓷罩装置包裹炉心管，在高温烧结时，可以 有效的防止硅钼加热棒及烧结炉体的金属杂质进入炉心管内部，影响光纤预制棒的性能参 数。
[0032] 其五、本发明使用两个相同的半环形陶瓷罩装置包裹炉心管，通入的氦气可以有 效的进行导热，使炉心管内部温场变的更均匀。
[0033] 其六、本发明使用两个相同的半环形陶瓷罩装置包裹炉心管，陶瓷罩内部的压力 与炉心管内部的压力一致，可以有效的保护炉心管，避免因外部不可控因素而造成的炉心 管变形。
【附图说明】
[0034] 为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中 所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实 施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。
[0035] 图1本发明的结构示意图。
[0036] 图2为图1的俯视图。