[发明专利]一种VAD喷灯清洁装置及其清洁方法

说明书

本发明公开了一种VAD喷灯清洁装置，所述装置包括清扫气体供应柜、清扫气体供应柜主管和支管、监控电脑、PLC控制器、软式导排气管、自动阀、浮子流量计、喷灯组进气管，通过借助PLC控制器控制自动阀间隙开闭和导排气管等辅助设备实现VAD喷灯内部各层空间及时高效地清理作业，通过流量控制精准地清洁喷灯内部各层空间。喷灯清理过程中，借助高压气体吹扫组合沉积腔体抽风管形成喷灯内外较大压强差将粉体杂质同步吸出喷灯外部，进入废气回收部，本发明装置极大地减缓石英喷灯内层结垢速率，降低光纤预制棒芯棒出现气泡、光学参数恶化的风险，延长喷灯使用寿命，大大提高了生产效率。

技术领域

本发明属于光纤预制棒制造领域，具体涉及一种VAD喷灯清洁装置及其清洁方法。

背景技术

在现有的光纤预制棒制备工艺中，多采用轴向气相沉积法(VAD)生产芯棒，再用外部气相沉积法(OVD)生产外包层两步法生产光纤预制棒。VAD法生产芯棒的设备主要由反应腔体、喷灯组、原料气体供料部、疏松体(SOOT体)提升旋转部、操控电脑和废气回收部六部分组成。其中喷灯组是最关键的部件之一，喷灯组通常由一只芯灯和一只或多只包灯组成，其作用是喷出Sicl₄、Gecl₄、H₂、O₂等的混合气体，在喷灯灯口区域经高温燃烧发生水解反应生成SiO₂、GeO₂等粉体(1)、(2)。SiO₂、GeO₂等粉体在热泳原理作用下沉积附着到旋转的石英靶棒表面，制造出VAD SOOT体。

Sicl₄+O₂+2H₂→SiO₂+4HCl (1)

GeCl₄+O₂+2H₂→GeO₂+4HCl (2)

VAD SOOT体再经高温1500℃进行玻璃化，最终制作出透明的光纤预制棒芯棒。对比金属喷灯，石英喷灯由于耐温性好，且无金属杂质等特点，一直被VAD工艺所使用。

喷灯作为原料气体混合和反应的场所，其内部构造的变化直接影响预制棒的生产成本和品质，生产过程中，部分未被废气回收部回收的SiO₂、GeO₂粉体(粉体杂质)容易吸附在喷灯内表面或者SOOT体开裂后粉体杂质掉落喷灯内部，一方面，积聚的粉体杂质会导致喷灯孔径变小，严重时造成气孔堵塞。喷灯孔径变小会直接影响原料气体流速分布，导致预制棒光学折射率剖面发生改变，造成预制棒品质恶化。另一方面，生产过程中，积聚的粉体杂质会泳向SOOT体表面，不同密度的粉体杂质发生团聚后，预制棒经高温烧结后内部容易出现气泡，气泡拉制成光纤会出现气线现象，也会降低预制棒品质。因此针对喷灯，需要匹配高效且规律的清洁作业，但是，实际生产过程中，传统的喷灯清洁方式存在如下几个问题：

1.传统的喷灯清洁方式缺乏高效性：喷灯清洁通常在设备待机时进行，当喷灯内部积聚较多粉体杂质时，首先需要拆卸连接喷灯表面的原料气体管路，然后借助高压气体氮气(N2)或者压缩空气(CDA)对准喷灯各层管口逐个吹扫，待喷灯内部粉体杂质吹出灯外，吹扫工作结束后，现场再逐个将原料气体管路通过塑料转接头固定在喷灯各层管口表面。整个过程基本上全是手动操作，复杂结构的喷灯清洁对现场人员操作要求比较高，尤其是塑料转接头与石英喷灯的固定连接操作，人工拧扭塑料转接头内部螺纹时，用力必须要保持适中，用力过大容易造成喷灯接口部位破损，用力过小容易造成原料气管与喷灯连接部位气密性不良，生产过程中出现气体原料泄露。通常，如图5和图6所示，VAD喷灯由4～10层同心筒组成，针对喷灯内部各层不同孔径的灯壁，需要匹配合适的气体吹扫流量，传统的喷灯清洁方式下，需要手动逐个多次调节吹扫流量，整体工作量比较大。