一种用于制备光纤预制棒的分段式可拆分炉心管结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光纤预制棒研发和制造技术领域，尤其是涉及一种用于制备光纤预制棒的分段式可拆分炉心管结构。
【背景技术】
[0002]光纤预制棒的制备方法主要有四种，改进化学气相沉积(MCVD)、微波等离子体激活化学气相沉积(PCVD)、轴向化学气相沉积(VAD)、外部化学气相沉积(OVD)，前两种被称为管内法，后两种又被称为管外法。由于管外法具有沉积速率高、原料纯度要求低，便于连续大规模生产，低成本等一系列优点，因此全球70%的光纤预制棒生产厂家都采用管外法进行生产。用管外法制备光纤预制棒的过程中，需要经过脱水、烧结工艺，去除疏松体中的羟基和金属离子，进而得到合格的光纤预制棒。因此，在光纤预制棒制备过程中，烧结工艺是中极为关键的技术之一。
[0003]烧结炉的结构又对烧结工艺有着决定性影响。常见的烧结炉由加热器和炉心管两部分构成。其中，加热器的主要功能是为烧结提供合适的温场，而炉心管则为烧结提供了一个相对密闭、洁净的环境。由于烧结需要较高的温度(通常大于1450°C)，同时其工艺气体中包含有大量的剧毒性气体(如氯气)，而且脱水过程中会产生强酸性气体(HCl)，因而对炉心管的耐高温性能以及气密性要求很高。为了确保炉心管的耐高温性能，一般采用进口 GE或贺利氏石英管为原料制作炉心管。而炉心管的气密性，通常则采用一体式设计来解决，即:炉心管由一整根石英玻璃管加工而成。采用这种设计的炉心管在生产过程中，存在以下几个缺点:
[0004]1.难清理。在光纤预制棒生产过程中，会有少量Si02颗粒从疏松体表面掉落，淤积在炉心管内。由于炉心管内具有较高的温度，同时降温易导致炉心管破裂，因而常规炉心管的清理工作异常艰难。
[0005]2.使用寿命短。在高温下，掉落的Si02颗粒会附着在炉心管的内表面。当的积聚的量较大时，可能会改变炉心管内的温场分布，进而影响预制棒的品质，这时通常要更换炉心管，易导致炉心管使用寿命降低。
[0006]3.维护成本高。常规炉心管，在光纤预制棒的生产过程中，如发生局部损坏，即要更换整根炉心管，导致维护成本较高。
【实用新型内容】
[0007]有鉴于此，本实用新型旨在提出一种用于制备光纤预制棒的分段式可拆分炉心管结构，解决了现有技术中炉心管难以清理，使用寿命短且维护成本高的难题。
[0008]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0009]一种用于制备光纤预制棒的分段式可拆分炉心管结构，包括炉心管、以及套设于炉心管中部外侧的加热器、以及加热器上下两侧分别安装的冷却装置;所述炉心管为分段式的石英管，每两段石英管之间均设有密封件，且每两段石英管间通过连接件固定连接;所述连接件外侧包裹有氮气罩。
[0010]进一步，在所述氮气罩上设有进气口和出气口，其贴近所述炉心管的位置设有开
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[0011]进一步，所述炉心管包括内外径相同的上段石英管、中段石英管和下段石英管;所述上段石英管与中段石英管的端面之间、以及中段石英管与下段石英管的端面之间都设有密封件;所述加热器对应所述中段石英管设置。
[0012]进一步，所述密封件为高温密封圈。
[0013]进一步，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设有密封沟槽。
[0014]进一步，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设有折边，在所述折边上设有密封沟槽。
[0015]进一步，所述连接件包括上连接套和螺纹连接于上连接套的下连接套;所述上连接套上固定有上压板;所述下连接套上固定有下压板。
[0016]进一步，所述冷却装置包括两个封闭的半环形冷却罩体，每个所述冷却罩体上均设有进水口和出水口；两所述半环形冷却罩体相对应设置在同一高度、贴近并环绕所述炉心管。
[0017]相对于现有技术，本实用新型具有以下优势:
[0018]I)本实用新型设置有上、下两个冷却装置，可以在烧结过程中，有效控制炉心管内轴向温度梯度，使之更利于烧结。
[0019]2)炉心管由分段式的石英管构成，其中上段石英管和下段石英管可以采用价低的国产高纯石英管，中段石英管采用进口GE-213石英管或贺利氏石英管，这样，可以最大限度降低进口 GE或贺利氏石英管的用量，使的炉心炉的制作成本大幅降低。
[0020]3)炉心管为可拆分的分段式结构，在清理炉心管时，可以将炉心管拆分后再进行清理，使得清理的难度大幅降低，同时也间接增加了炉心管的使用寿命。另外，在光纤预制棒的生产过程中，如发生局部损坏，只需要更换损坏的部分，使得炉心管的维护成本大幅降低，生产效率显著提高。
【附图说明】
[0021]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0022]图1为本实用新型的结构不意图；
[0023]图2为本实用新型中冷却装置的结构示意图；
[0024]图3为本实用新型中连接件的结构示意图；
[0025]图4为本实用新型连接件结构拆分爆炸示意图；
[0026]图5为本实用新型实施例中氮气罩的结构示意图。
[0027]附图标记说明:
[0028]丨-上段石英管，2_中段石英管，3_下段石英管，4-连接件，5-氮气罩，6_加热器，7_密封件，8-冷却装置，9-进水口，10-出水口，11-进气口，12-出气口，13-冷却罩体，14-开口，15-上连接套，16-下连接套，17-上压板，18-下压板，19-左半环形罩体，20-右半环形罩体，21-炉心管，22-折边。
【具体实施方式】
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0031]—种用于制备光纤预制棒的分段式可拆分炉心管结构，如图1至5所示，包括炉心管21、以及套设于炉心管21中部外侧的加热器6、以及加热器6上下两侧分别安装的冷却装置8;所述炉心管21为分段式的石英管，每两段石英管之间均设有密封件7，且每两段石英管间通过连接件4固定连接;所述连接件4外侧包裹有氮气罩5。需要说明的是，这里，可以采用高纯石墨圈作为加热器，为烧结提供合适的温场，烧结温度一般处于1450-1580°C之间，轴向温度梯度约在140°C/cm左右，通过上下两个冷却装置8可以得到精准稳定的控制。
[0032]其中，在所述氮气罩5上设有进气口 11和出气口 12，其贴近所述炉心管21的位置设有开口 21。氮气罩5—般采用四氟乙烯或钛合金材质，氮气罩5的内径比炉心管21的外径略大2-10mm，外径比连接件4的外径大20-60mm，壁厚为4-10mm。进气口 11以及出气口 12上一般安装上1/4"或者3/8"的接头。在烧结过程中，从下端进气口 11通入微量的氮气，并从上端出气口 12排出，可以起到冷却连接件4和密封件7的作用，并防止C12泄漏。为了便于拆装，氮气罩5可以为左右两瓣的组合式结构，如图5所示，由左半环形罩体19和右半环形罩体组成20。
[0033]其中，所述炉心管21包括内外径相同的上段石英管1、中段石英管2和下段石英管3;所述上段石英管I与中段石英管2的端面之间、以及中段石英管2与下段石英管3的端面之间都设有密封件7;所述加热器6对应所述中段石英管2设置。上段石英管1、中段石英管2和下段石英管3的内径与外径尺寸一致，但是材质、长度以及上下端面处的设计略有不同。石英管的内径和长度一般是根据VAD或OVD疏松体的直径和长度来定。石英管的内径一般比疏松体的直径大20-60m，石英管的外径比内径大6-15mm，三节石英管的总长度一般为疏松体的长度的2.5-3.5倍。
[0034]上段石英管I由于承受的温度相对较低(一般<11