预制棒芯棒的制造方法与流程

1.本发明涉及光纤预制棒领域，具体涉及预制棒芯棒的制造方法。


背景技术：

2.一种预制棒芯棒的加工方法，先通过vad法制得芯棒松散体，对芯棒松散体进行脱水处理，脱水完成后再进行烧结处理，得到预制棒芯棒。
3.现有的脱水处理和烧结处理是分开操作，具体流程如下：
4.1、加热炉加热至1100
‑
1300℃，松散体由上往下旋转送入，加热炉内输入氯气、氦气和氧气，对芯棒松散体进行脱水处理；
5.2、芯棒松散体脱水完成后，芯棒松散体上移，调节加热炉功率，使加热炉的温度在1400
‑
1600℃，芯棒松散体再次由上往下旋转送入，加热炉对芯棒松散体烧结得到预制棒。
6.现在的这种操作方式，芯棒松散体需要往复两次来完成脱水和烧结处理，整体效率较低。


技术实现要素：

7.本发明针对上述问题，提出了一种预制棒芯棒的制造方法。
8.本发明采取的技术方案如下：
9.一种预制棒芯棒的制造方法，包括以下步骤：
10.1)通过vad法制得芯棒松散体；
11.2)将芯棒松散体由上往下旋转送入加热炉，所述加热炉中设置有两个相邻的加热区，分别为位于上方的脱水加热区和位于下方的烧结加热区，两个加热区之间设置有隔热部；所述脱水加热区控制温度在1100
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1300℃，所述烧结加热区控制温度在1400
‑
1600℃，加热炉内输入脱水保护气体，控制芯棒松散体以设定速度下移，先在脱水加热区进行脱水，随后进入烧结加热区进行烧结；
12.3)芯棒松散体全部通过烧结加热区后，得到芯棒，控制芯棒上移，脱离加热炉。
13.本申请预制棒芯棒的制造方法能够在一次下移过程中完成脱水和烧结操作，相对于现有的加工方式而言，有效提高加工效率。
14.传统作业中，芯棒松散体烧结操作的下移速度和脱水操作的下移速度并不相同，通常烧结操作的下移速度较慢，实施本方法时，以较慢的烧结操作要求的下移速度进行。
15.于本发明其中一实施例中，所述加热炉包括：
16.中空的炉体；
17.上炉芯管，下端固定在所述炉体的上方，与所述炉体连通；
18.下炉芯管，上端固定在所述炉体的下方，与所述炉体连通；
19.环状的第一加热机构，设置在所述炉体内，用于形成所述脱水加热区；
20.环状的第二加热机构，设置在所述炉体内，靠近所述第一加热机构且位于所述第一加热机构的下方，所述第二加热机构用于形成所述烧结加热区；
21.环状的隔热部，位于第一加热机构和第二加热机构之间，用于减缓第一加热机构和第二加热机构之间的热交换。
22.于本发明其中一实施例中，所述第一加热机构和所述第二加热机构能够独立进行升降温控制，当芯棒松散体完成全部脱水操作且最后一段芯棒松散体在进行烧结操作时，控制所述第一加热机构降温或停止工作。
23.例如，在正常脱水烧结作业时，脱水加热区温度控制在1200℃，烧结加热区温度控制在1400℃；当松散体逐渐送入加热区内，全部完成脱水作业但还剩余一部分需要烧结作业时，可先控制脱水加热区的配电系统降低加热功率实现降温，这既能降低能耗，又能避免松散体吊挂杆连接器因高温变形。
24.于本发明其中一实施例中，所述脱水保护气体包括氯气、氦气和氧气。
25.氯气由下往上输送，氯气在烧结加热区的作用是维持芯棒松散体脱水效果和保证环境干燥，氯气在脱水加热区的作用是渗入芯棒松散体内部，与羟基发生化学反应，将si
‑
oh键变成si
‑
o
‑
si键，实现脱水效果。实际运用时，氯气的进气口设置在炉体底部，氯气的出气口设置在炉体的顶部。
26.于本发明其中一实施例中，所述隔热部内部具有往复弯折的第一冷却流道，隔热部还包括与第一冷却流道入口连通的第一进水管以及与第一冷却流道出口连通的出水管。
27.设置第一冷却流道能够通过水对隔热部进行冷却，防止隔热部长时间受热后融化。
28.于本发明其中一实施例中，所述隔热部包括：
29.环状的中间隔热层，中间隔热层的上下两侧均具有第一凹槽；
30.环状的上隔热层，固定在所述中间隔热层的上方，上隔热层的下侧具有与中间隔热层的第一凹槽相对应的第二凹槽，所述第二凹槽和对应的第一凹槽形成第一冷却流道；
31.第一进水管，与所述第一冷却流道的入口连通；
32.第一出水管，与所述第一冷却流道的出口连通；
33.环状的下隔热层，固定在所述中间隔热层的下方，下隔热层的上侧具有与中间隔热层的第一凹槽相对应的第三凹槽，所述第三凹槽和对应的第一凹槽形成第二冷却流道；
34.第二进水管，与所述第二冷却流道的入口连通；
35.第二出水管，与所述第二冷却流道的出口连通。
36.隔热部上下两端的受热情况不同，通过设置三层结构能够形成第一冷却流道和第二冷却流道，实际运用时，第二冷却流道的水流速度大于第一冷却流道的水流速度。
37.于本发明其中一实施例中，所述中间隔热层具有氯气通道，所述氯气通道的出气口用于斜向上输送氯气；氯气通道的氯气输入流量为炉体底部氯气输入流量的10％～20％。
38.设置氯气通道既能够为松散体提供脱水的氯气，又能够减缓两个加热区的热交换。
39.于本发明其中一实施例中，所述环状的隔热部的内径为amm，所述芯棒松散体的最大外径为bmm，a比b大3mm～10mm。
40.在工作时，松散体位于隔热部中，这样设置后(a比b大3mm～10mm)，脱水加热区和烧结加热区之间的热交换的面积较小，能够保证可靠的隔热效果。
41.于本发明其中一实施例中，所述步骤1)还包括判断芯棒松散体外径是否正常的步骤，判断方式如下：在反应炉的上方设置对射传感器，对射传感器发射的光线距芯棒松散体轴线的距离为a，当芯棒松散体外径偏大时，对射传感器的光线被阻挡，此时判断芯棒松散体外径偏大。
42.实际运用时，对于外径偏大的芯棒松散体，可以通过传统的加热炉进行脱水和烧结操作。
43.本发明的有益效果是：本申请预制棒芯棒的制造方法能够在一次下移过程中完成脱水和烧结操作，相对于现有的加工方式而言，有效提高加工效率。
附图说明：
44.图1是加热炉的示意图；
45.图2是加热炉的剖视图；
46.图3是隔热部的第一种结构示意图；
47.图4是隔热部的第二种结构示意图；
48.图5是隔热部的第三种结构示意图；
49.图6是反应炉的示意图；
50.图7是对射传感器与松散体配合的示意图。
51.图中各附图标记为：
52.1、芯棒松散体；2、炉体；3、上炉芯管；4、下炉芯管；5、第一加热机构；6、第二加热机构；7、隔热部；8、中间隔热层；9、第一凹槽；10、上隔热层；11、第二凹槽；12、第一冷却流道；13、第一进水管；14、第一出水管；15、下隔热层；16、第三凹槽；17、第二冷却流道；18、第二进水管；19、第二出水管；20、氯气通道；21、反应炉；22、对射传感器；23、光线；24、脱水加热区；25、烧结加热区。
具体实施方式：
53.下面结合各附图，对本发明做详细描述。
54.如图1和2所示，一种预制棒芯棒的制造方法，包括以下步骤：
55.1)通过vad法制得芯棒松散体1；
56.2)将芯棒松散体1由上往下旋转送入加热炉，加热炉中设置有两个相邻的加热区，分别为位于上方的脱水加热区24和位于下方的烧结加热区25，两个加热区之间设置有隔热部7；脱水加热区24控制温度在1100
‑
1300℃，烧结加热区25控制温度在1400
‑
1600℃，加热炉内输入脱水保护气体，控制芯棒松散体1以设定速度下移，先在脱水加热区24进行脱水，随后进入烧结加热区25进行烧结；
57.3)芯棒松散体1全部通过烧结加热区25后，得到芯棒，控制芯棒上移，脱离加热炉。
58.本申请预制棒芯棒的制造方法能够在一次下移过程中完成脱水和烧结操作，相对于现有的加工方式而言，有效提高加工效率。
59.传统作业中，芯棒松散体1烧结操作的下移速度和脱水操作的下移速度并不相同，通常烧结操作的下移速度较慢，实施本方法时，以较慢的烧结操作要求的下移速度进行。
60.如图1和2所示，于本实施例中，加热炉的包括：
61.中空的炉体2；
62.上炉芯管3，下端固定在炉体2的上方，与炉体2连通；
63.下炉芯管4，上端固定在炉体2的下方，与炉体2连通；
64.环状的第一加热机构5，设置在炉体2内，用于形成脱水加热区24；
65.环状的第二加热机构6，设置在炉体2内，靠近第一加热机构5且位于第一加热机构5的下方，第二加热机构6用于形成烧结加热区25；
66.环状的隔热部7，位于第一加热机构5和第二加热机构6之间，用于减缓第一加热机构5和第二加热机构6之间的热交换。
67.于本实施例中，第一加热机构5和第二加热机构6能够独立进行升降温控制，当芯棒松散体1完成全部脱水操作且最后一段芯棒松散体1在进行烧结操作时，控制第一加热机构5降温或停止工作。
68.例如，在正常脱水烧结作业时，脱水加热区24温度控制在1200℃，烧结加热区25温度控制在1400℃；当松散体逐渐送入加热区内，全部完成脱水作业但还剩余一部分需要烧结作业时，可先控制脱水加热区24的配电系统降低加热功率实现降温，这既能降低能耗，又能避免松散体吊挂杆连接器因高温变形。
69.于本实施例中，脱水保护气体包括氯气、氦气和氧气。
70.氯气由下往上输送，氯气在烧结加热区25的作用是维持芯棒松散体1脱水效果和保证环境干燥，氯气在脱水加热区24的作用是渗入芯棒松散体1内部，与羟基发生化学反应，将si
‑
oh键变成si
‑
o
‑
si键，实现脱水效果。实际运用时，氯气的进气口设置在炉体2底部，氯气的出气口设置在炉体2的顶部。
71.实际运用时，隔热部7可以设置多种形式，如图3所示，隔热部7内部具有往复弯折的第一冷却流道12，隔热部7还包括与第一冷却流道12入口连通的第一进水管13以及与第一冷却流道12出口连通的出水管。设置第一冷却流道12能够通过水对隔热部7进行冷却，防止隔热部7长时间受热后融化。
72.如图4所示，隔热部7包括：
73.环状的中间隔热层8，中间隔热层8的上下两侧均具有第一凹槽9；
74.环状的上隔热层10，固定在中间隔热层8的上方，上隔热层10的下侧具有与中间隔热层8的第一凹槽9相对应的第二凹槽11，第二凹槽11和对应的第一凹槽9形成第一冷却流道12；
75.第一进水管13，与第一冷却流道12的入口连通；
76.第一出水管14，与第一冷却流道12的出口连通；
77.环状的下隔热层15，固定在中间隔热层8的下方，下隔热层15的上侧具有与中间隔热层8的第一凹槽9相对应的第三凹槽16，第三凹槽16和对应的第一凹槽9形成第二冷却流道17；
78.第二进水管18，与第二冷却流道17的入口连通；
79.第二出水管19，与第二冷却流道17的出口连通。
80.隔热部7上下两端的受热情况不同，通过设置三层结构能够形成第一冷却流道12和第二冷却流道17，实际运用时，第二冷却流道17的水流速度大于第一冷却流道12的水流速度。
81.如图5所示，隔热部7在图4的基础上，中间隔热层8还具有氯气通道20，氯气通道20的出气口用于斜向上输送氯气；氯气通道20的氯气输入流量为炉体2底部氯气输入流量的10％～20％。设置氯气通道20既能够为松散体提供脱水的氯气，又能够减缓两个加热区的热交换。
82.于本实施例中，环状的隔热部7的内径为amm，芯棒松散体1的最大外径为bmm，a比b大3mm～10mm。在工作时，松散体位于隔热部7中，这样设置后(a比b大3mm～10mm)，脱水加热区24和烧结加热区25之间的热交换的面积较小，能够保证可靠的隔热效果。如图6和7所示，为了防止芯棒松散体1与隔热部7干涉，于本实施例中，步骤1)还包括判断芯棒松散体1外径是否正常的步骤，判断方式如下：在反应炉21的上方设置对射传感器22，对射传感器22发射的光线23距芯棒松散体1轴线的距离为a，当芯棒松散体1外径偏大时，对射传感器22的光线23被阻挡，此时判断芯棒松散体1外径偏大。实际运用时，对于外径偏大的芯棒松散体1，可以通过传统的加热炉进行脱水和烧结操作。
83.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种预制棒芯棒的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过vad法制得芯棒松散体；2)将芯棒松散体由上往下旋转送入加热炉，所述加热炉中设置有两个相邻的加热区，分别为位于上方的脱水加热区和位于下方的烧结加热区，两个加热区之间设置有隔热部；所述脱水加热区控制温度在1100
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1300℃，所述烧结加热区控制温度在1400
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1600℃，加热炉内输入脱水保护气体，控制芯棒松散体以设定速度下移，先在脱水加热区进行脱水，随后进入烧结加热区进行烧结；3)芯棒松散体全部通过烧结加热区后，得到芯棒，控制芯棒上移，脱离加热炉。2.如权利要求1所述的预制棒芯棒的制造方法，其特征在于，所述加热炉包括：中空的炉体；上炉芯管，下端固定在所述炉体的上方，与所述炉体连通；下炉芯管，上端固定在所述炉体的下方，与所述炉体连通；环状的第一加热机构，设置在所述炉体内，用于形成所述脱水加热区；环状的第二加热机构，设置在所述炉体内，靠近所述第一加热机构且位于所述第一加热机构的下方，所述第二加热机构用于形成所述烧结加热区；环状的隔热部，位于第一加热机构和第二加热机构之间，用于减缓第一加热机构和第二加热机构之间的热交换。3.如权利要求2所述的预制棒芯棒的制造方法，其特征在于，所述第一加热机构和所述第二加热机构能够独立进行升降温控制，当芯棒松散体完成全部脱水操作且最后一段芯棒松散体在进行烧结操作时，控制所述第一加热机构降温或停止工作。4.如权利要求2所述的预制棒芯棒的制造方法，其特征在于，所述脱水保护气体包括氯气、氦气和氧气。5.如权利要求4所述的预制棒芯棒的制造方法，其特征在于，所述隔热部内部具有往复弯折的第一冷却流道，隔热部还包括与第一冷却流道入口连通的第一进水管以及与第一冷却流道出口连通的出水管。6.如权利要求4所述的预制棒芯棒的制造方法，其特征在于，所述隔热部包括：环状的中间隔热层，中间隔热层的上下两侧均具有第一凹槽；环状的上隔热层，固定在所述中间隔热层的上方，上隔热层的下侧具有与中间隔热层的第一凹槽相对应的第二凹槽，所述第二凹槽和对应的第一凹槽形成第一冷却流道；第一进水管，与所述第一冷却流道的入口连通；第一出水管，与所述第一冷却流道的出口连通；环状的下隔热层，固定在所述中间隔热层的下方，下隔热层的上侧具有与中间隔热层的第一凹槽相对应的第三凹槽，所述第三凹槽和对应的第一凹槽形成第二冷却流道；第二进水管，与所述第二冷却流道的入口连通；第二出水管，与所述第二冷却流道的出口连通。7.如权利要求6所述的预制棒芯棒的制造方法，其特征在于，所述中间隔热层具有氯气通道，所述氯气通道的出气口用于斜向上输送氯气；氯气通道的氯气输入流量为炉体底部氯气输入流量的10％～20％。8.如权利要求2所述的预制棒芯棒的制造方法，其特征在于，所述环状的隔热部的内径
为amm，所述芯棒松散体的最大外径为bmm，a比b大3mm～10mm。9.如权利要求8所述的预制棒芯棒的制造方法，其特征在于，所述步骤1)还包括判断芯棒松散体外径是否正常的步骤，判断方式如下：在反应炉的上方设置对射传感器，对射传感器发射的光线距芯棒松散体轴线的距离为a，当芯棒松散体外径偏大时，对射传感器的光线被阻挡，此时判断芯棒松散体外径偏大。
技术总结
本申请公开了一种预制棒芯棒的制造方法，包括以下步骤：1)通过VAD法制得芯棒松散体；2)将芯棒松散体由上往下旋转送入加热炉，加热炉中设置有两个相邻的加热区，分别为位于上方的脱水加热区和位于下方的烧结加热区，两个加热区之间设置有隔热部；脱水加热区控制温度在1100


技术研发人员：刘利 林志伟 王帅 陆夏冰 储银君
受保护的技术使用者：浙江富通光纤技术有限公司
技术研发日：2021.03.25
技术公布日：2021/6/29