[发明专利]一种用于VAD和OVD疏松体烧结的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤预制棒制造领域，尤其涉及一种用于光纤预制棒烧结炉的炉心管装置和方法，尤其适用于采用硅钼棒电阻加热的烧结炉，具体的是一种用于VAD和OVD疏松体烧结的装置和方法。

背景技术

VAD(气相轴向沉积)和OVD(外部气相沉积)是当前生产光纤预制棒的两种最重要的工艺，这两种工艺均包含了沉积和烧结两个工艺步骤。VAD和OVD工艺过程是首先进行二氧化硅与二氧化锗粉尘颗粒的沉积，形成白色的圆柱状疏松体，再将此疏松体在烧结炉内进行高温脱水和烧结，形成透明的玻璃圆柱状物，脱水和烧结工艺性能直接影响了预制棒的折射率分布、羟基含量及应力等。因此，在预制棒的制备工艺过程中，烧结炉是一个非常重要的功能设备：预制棒疏松体在烧结炉内高温烧结后，变成透明的预制棒。

烧结炉根据加热元件类型一般分为：硅钼棒电阻炉、石墨炉电阻炉和石墨感应炉等，其中硅钼棒电阻炉因成本相对低廉，安装与维护方便，工作环境要求低等优势而被广泛使用。在烧结过程中，需要使用氯气、氦气、高纯氮气等多种工艺气体，为了确保气流场和热场环境的稳定，同时为了保证在烧结过程中预制棒疏松体不受外界环境的污染以及安全防护的需要，烧结炉内必须设计一个石英材质炉心管。

炉心管在预制棒疏松体烧结工艺过程中起着非常重要的作用：

(1)隔离性：预制棒疏松体在烧结工艺过程中，必须防止金属离子、杂志颗粒等掉落或进入预制棒疏松体，炉心管装置将内部工作环境与外界环境隔离，确保了预制棒疏松体在烧结过程中处于洁净的工艺环境。

(2)安全性：预制棒疏松体在烧结工艺过程中，需要使用剧毒气体氯气进行脱水处理，炉心管装置的整体密封性，可以有效的防止氯气泄漏，提供了安全的生产环境。

(3)稳定性：预制棒疏松体在烧结工艺过程中，需要处于持续稳定的气流场和热场环境中，炉心管装置可以提供稳定的、洁净的惰性气氛环境，确保烧结过程可以顺利进行。

炉心管一般采用高纯石英玻璃制作，成本较为昂贵。硅钼棒电阻炉在长期的使用过程中，各加热元件会出现电阻波动会使温度场出现不均匀现象，从而导致炉心管内部的温场不均匀影响疏松体的烧结效果。同时，在烧结过程中，处于1500℃以上温场中的炉心管装置，可能会因为长期的高温加热以及不可控的温场不均匀等因素影响，造成炉心管内部压力不稳定，导致炉心管发生形变。

变形后的炉心管装置，会导致炉心管内部的气流场、温场变得不稳定，进而影响烧结出的预制棒性能参数，严重变形后的炉心管甚至存在氯气泄漏危险，因此变形的炉心管必须进行更换。

炉心管长度一般为3米以上，且容易在移动过程中破碎，因此更换炉心管的工作十分繁重。更换炉心管会降低了光纤预制棒的生产效率，频繁的更换炉心管，更大大增加了生产成本。

因此，现在需要新的炉心管装置和方法，可以有效避免上述问题，提高光纤预制棒生产的工艺稳定性，大大降低生产成本。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明一种用于VAD和OVD疏松体烧结装置和方法，可以有效的提高炉心管高温区温度场的均匀性和稳定性，同时降低炉心管变形和破损的可能性。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于VAD和OVD疏松体烧结的装置，其包括炉心管、套设在所述炉心管外侧的陶瓷罩，所述陶瓷罩包括两个半环形陶瓷罩，所述半环形陶瓷罩的上下端口的内径小于所述半环形陶瓷罩腔体的内径；两个所述半环形陶瓷罩的尺寸相同，其中一个所述半环形陶瓷罩上设有进气口，另一个所述半环形陶瓷罩上设有出气口，所述出气口上连接有气体稳压装置。

在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，两个所述半环形陶瓷罩的侧边设有凸口，通过所述凸口两个所述半环形陶瓷罩的侧边紧密的卡合在一起。

在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述凸口距所述半环形陶瓷罩的外侧、上下端口的距离均为所述半环形陶瓷罩的壁厚。

在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述半环形陶瓷罩的壁厚为为4～8mm。

在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述半环形陶瓷罩的上下端口内径比所述炉心管外径大1.5mm～5mm，所述半环形陶瓷罩的腔体内径比所述半环形陶瓷罩的上下端口内径大8mm～20mm。

在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述半环形陶瓷罩的腔体高度比光纤预制棒烧结炉的加热区域高度大400mm～800mm。

在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述进气口和出气口的高度均为30mm～70mm，所述进气口和出气口的外径均为6.35mm或者9.53mm。