[发明专利]一种用于制备光纤预制棒的分段式可拆分炉心管结构

说明书

技术领域

本发明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

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。

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℃)，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：

1.难清理。在光纤预制棒生产过程中，会有少量SiO2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。

2.使用寿命短。在高温下，掉落的SiO2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。

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

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。

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口。

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。

进一步，所述密封件为高温密封圈。

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。

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。

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。

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。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

1)本发明设置有上、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。

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。

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