一種光纖粉末疏松棒體的脫水裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種由管外法制備的光纖粉末疏松棒體的脫水裝置及方法，屬于光纖制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，光纖預(yù)制棒的制備通常有兩種途徑:1.以MCVD、PCVD等為代表的管內(nèi)法；2.以VAD、OVD為代表的管外法。其中，管外法以其水峰容易控制、生產(chǎn)成本相對(duì)較低等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為當(dāng)前制備單模光纖預(yù)制棒的主流技術(shù)。
[0003]管外法制備光纖預(yù)制棒時(shí)，通常具有以下幾個(gè)步驟，1.粉末疏松棒體的沉積過程；2.粉末疏松棒體的脫水過程；3.粉末疏松棒體的燒結(jié)過程，最終形成透明的玻璃光纖預(yù)制棒母棒。其中，最終預(yù)制棒所得對(duì)應(yīng)光纖的衰減性能，一般受脫水過程影響較大。因此，粉末疏松棒體的脫水過程也成為了管外法制備光纖預(yù)制棒的關(guān)鍵過程之一。
[0004]一個(gè)典型的脫水過程一般來說過程如下:1.將粉末疏松棒體置于具有進(jìn)氣口與排氣口的容器內(nèi)；2.在加熱爐的作用下，將熱區(qū)溫度加熱至1000攝氏度以上；3.將反應(yīng)氣體(如氯氣)以及輔助氣體(如氦氣)通入容器內(nèi)；4.將粉塵預(yù)制棒在反應(yīng)氣體氣氛中通過熱區(qū)，使得其中的水分以及OH_基團(tuán)去除掉。同時(shí)，氯氣在高溫下容易與粉塵預(yù)制棒中的氧化鍺反應(yīng)，再次形成四氯化鍺從而揮發(fā)掉。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，反應(yīng)氣體以及輔助氣體的混合物，一般從容器的底部通入；反應(yīng)產(chǎn)物以及剩余氣體從容器的頂部排出。如美國專利US5895515，氦氣、氯氣、氮?dú)?、氬氣的混合物從圓柱狀容器的底部通入，頂部排出。由于氯氣與其他輔助氣體的分子量不同，且大多數(shù)情況下，氯氣的分子量要遠(yuǎn)大于其他輔助氣體的分子量，造成氯氣容易在容器底部富集，而在需要反應(yīng)的熱區(qū)，氯氣的濃度則相對(duì)較少，氯氣含量在容器的縱向形成濃度梯度，自下而上呈減少的趨勢(shì)。這樣造成的結(jié)果:1、在靠近粉塵預(yù)制棒起始端，水分及OH_基團(tuán)去除效果較其他部分要差，造成由該部分預(yù)制棒制得的光纖在1383nm附近存在較大的衰減。目前大都通過將預(yù)制棒靠上的一部分報(bào)廢來保證光纖的衰減水平；2、由于存在氯氣的濃度梯度，預(yù)制棒芯層折射率高度存在較大的軸向不一致性，即預(yù)制棒芯層折射率高度沿軸向逐漸變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提出一種使反應(yīng)氣體在脫水過程中均勻分布的光纖粉末疏松棒體脫水裝置及方法。
[0007]本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的脫水裝置技術(shù)方案為:
包括有燒結(jié)筒體，在燒結(jié)筒體的底部設(shè)置有下進(jìn)氣口，在燒結(jié)筒體的上部安設(shè)有出氣口，在燒結(jié)筒體的外周安設(shè)有加熱爐，燒結(jié)筒體內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)夾盤，旋轉(zhuǎn)夾盤與從頂部伸入筒內(nèi)的轉(zhuǎn)軸相聯(lián)，轉(zhuǎn)軸的上端伸出燒結(jié)筒體與一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置相連，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置與升降機(jī)構(gòu)相連接，其特征在于在燒結(jié)筒體的中部設(shè)置有上進(jìn)氣口，所述的上、下進(jìn)氣口與混合氣體氣源相連通。
[0008]按上述方案，所述的燒結(jié)筒體為密閉的長圓筒形，由石英玻璃制成，燒結(jié)筒體頂部配置有蓋板，蓋板中部開設(shè)密封孔座與轉(zhuǎn)軸相配置。
[0009]按上述方案，所述的加熱爐為感應(yīng)加熱爐，所述的感應(yīng)加熱爐安設(shè)在上進(jìn)氣口的下方。
[0010]按上述方案，所述的下進(jìn)氣口安設(shè)在燒結(jié)筒體的底部一側(cè)，所述的上進(jìn)氣口安設(shè)在燒結(jié)筒體的中部一側(cè)，上、下進(jìn)氣口分別通過氣體流量控制器與混合氣體氣源相連，所述的出氣口安設(shè)在燒結(jié)筒體的頂部一側(cè)。
[0011]按上述方案，所述的混合氣體為氯氣以及輔助氣體，輔助氣體為氮?dú)?、氧氣、氦氣、氬氣、四氟化碳?xì)怏w、四氟化硅氣體、四氟化硫氣體的一種或幾種。
[0012]本發(fā)明所采用的脫水方法的技術(shù)方案為:
將沉積好的粉末疏松棒體夾持固定在旋轉(zhuǎn)夾盤上，旋轉(zhuǎn)夾盤在升降機(jī)構(gòu)的作用下將粉末疏松棒體緩慢送入燒結(jié)筒體內(nèi)上方，
粉末疏松棒體到位后，將燒結(jié)筒體的蓋板關(guān)閉，然后，加熱爐將粉末疏松棒體加熱至預(yù)定的脫水溫度，
在氣體流量控制器的控制下，從上、下進(jìn)氣口通入混合氣體，筒體中部通入的混合氣體與底部通入的混合氣體在加熱爐熱區(qū)混合；同時(shí)開啟旋轉(zhuǎn)裝置，使粉末疏松棒體緩慢旋轉(zhuǎn)，混合氣體與粉末疏松棒體發(fā)生反應(yīng)后生成的氣體從上端的出氣口流出，
在粉末疏松棒體旋轉(zhuǎn)的同時(shí)緩慢下降進(jìn)給通過加熱區(qū)，直至完成整個(gè)粉末疏松棒體的脫水過程。
[0013]按上述方案，所述的混合氣體為氯氣以及輔助氣體，輔助氣體為氮?dú)?、氧氣、氦氣、氬氣、四氟化碳?xì)怏w、四氟化硅氣體、四氟化硫氣體的一種或幾種。
[0014]按上述方案，所述的加熱溫度為1000~1300°C，所述的混合氣體從下進(jìn)氣口通入的流量為0.lslm-3slm，從上進(jìn)氣口通入的流量為0.lslm-2slm。
[0015]按上述方案，所述的混合氣體中，氯氣體積占比為1%_10%，上、下進(jìn)氣口在整個(gè)脫水過程中流量分別保持恒定，使加熱爐熱區(qū)范圍內(nèi)氯氣的濃度保持相對(duì)穩(wěn)定，在整個(gè)燒結(jié)筒體內(nèi)軸向氯氣濃度差值保持在5%以內(nèi)。
[0016]按上述方案，粉末疏松棒體的旋轉(zhuǎn)速度為l~10rpm，下降速度為5~30 mm/min。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:1、通過開設(shè)上進(jìn)氣口使得燒結(jié)筒體內(nèi)的氯氣在脫水過程中分布均勻并保持恒定，氯氣的濃度梯度減小，從而有效降低了粉末疏松棒體起始端的含水(OH_)量，該部分預(yù)制棒也可制得含水量合格的光纖，從而不需將該部分預(yù)制棒作報(bào)廢處理，由此，可提高預(yù)制棒利用率5%以上；2、本發(fā)明有效提高了光纖預(yù)制棒沿軸向方向折射率分布的均一性，并且有效改善了預(yù)制棒上部所得的對(duì)應(yīng)光纖在1383nm附近衰減偏高的問題，使預(yù)制棒折射率沿軸向更為均勻的分布，從而有效改善了光纖預(yù)制棒的制作質(zhì)量，提高合格光纖的產(chǎn)出率。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的脫水裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為傳統(tǒng)方法與本發(fā)明實(shí)例在燒結(jié)容器內(nèi)軸向氯氣濃度對(duì)比。
[0020]圖3為傳統(tǒng)方法與本發(fā)明實(shí)例所制備的光纖預(yù)制棒軸向折射率高度分布對(duì)比。
[0021]圖4為傳統(tǒng)方法與本發(fā)明實(shí)例所制備的光纖預(yù)制棒所制得的對(duì)應(yīng)光纖在1383nm附近衰減對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施方案。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例的裝置如圖1所示，包括有燒結(jié)筒體5，所述的燒結(jié)筒體為密閉的長圓筒形，由石英玻璃制成，燒結(jié)筒體頂部配置有蓋板6，蓋板為對(duì)半開合結(jié)構(gòu)，蓋板中部開設(shè)密封孔座與