CN105271701B - 一种在ovd沉积过程中保护喷灯导轨的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置，包括L型气封结构、挡板、滑动模块和喷灯基座；挡板设置在所述喷灯导轨一侧；L型气封结构短立臂设置在喷灯导轨异于挡板的一侧，其长卧臂朝挡板方向横穿入喷灯基座；长卧臂朝向挡板的一端设有一排气封端面小孔，在挡板朝向所述L型气封结构的一侧对应气封端面小孔的位置设有一排挡板端面小孔；挡板与长卧臂间留有气帘间隙；气封端面小孔均与L型气封结构上设置的气封氮气接口连通；挡板端面小孔均与挡板上设置的挡板氮气接口连通；喷灯基座内设有与喷灯连通的气体管路。本发明能保护喷灯导轨不被腐蚀，保证喷灯导轨精度，减少产品的不合格率或报废率，提高产品质量。

Description

一种在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置及方法

技术领域

本发明属于光纤预制棒生产制造技术领域，尤其是涉及一种在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置及方法。

背景技术

由于使用大直径光纤预制棒拉丝，能够大大的提高光纤的生产效率，有效的降低光纤的生产成本，在大直径光纤预制棒生产上，OVD技术作为生产预制棒包层的工艺具有得天独厚的技术优势，因此，OVD技术必将受到越来越多的企业家们的关注和青睐。

OVD技术的工艺原理是火焰水解反应，所谓火焰水解反应，是指四氯化硅(SiCl4)、四氯化锗(GeCl4)蒸汽与氢氧焰发生水解反应，生成玻璃微粒，其化学反应方程式如公式1、公式2所示：

SiCl4+2H2+O2→SiO2+4HCl↑…………………公式1

GeCl4+2H2+O2→GeO2+4HCl↑…………………公式2

OVD技术的工艺过程如下：四氯化硅(SiCl4)、四氯化锗(GeCl4)蒸汽通过喷灯喷出，与喷灯口的氢氧焰发生水解反应，生成SiO2微粒；控制喷灯沿喷灯导轨来回运动，从而将SiO2微粒逐层均匀的沉积在匀速旋转的母棒表面；通过控制光纤预制棒中每一层二氧化锗(GeO2)的含量，实现光纤预制棒折射率剖面分布的控制。由于OVD技术生产光纤预制棒时，是喷灯沿着喷灯导轨来回运动，将SiO2颗粒沉积在母棒表面的，因此，光纤预制棒的以下几个性能受喷灯导轨精度的影响：

(1)光纤预制棒的外径波动：喷灯导轨精度达不到要求，喷灯导轨表面不平整，在OVD沉积过程中，喷灯沿喷灯导轨来回运动时不稳定，导致部分位置沉积时间长，部分位置沉积时间短，使生产的光纤预制棒外径不均匀；

(2)芯包同心度：喷灯导轨精度达不到要求，喷灯导轨轴向准直不合格，在OVD沉积过程中，喷灯沿喷灯导轨来回运动时，呈微小的“S”型运动，导致沉积的光纤预制棒芯包同心度不合格；

(3)光纤预制棒的光学性能：喷灯导轨精度达不到要求，在OVD沉积过程中，喷灯沿喷灯导轨来回运动时不稳定，导致光纤预制棒每一层不均匀，影响光纤预制棒的折射率剖面分布，这必将影响到光纤预制棒的光学性能。

由上可知，为保证光纤预制棒的质量，需要喷灯导轨的精度达到很高的要求，一般在5μm/m以内，因此，喷灯导轨的材质一般都是不锈钢。然而，传统OVD沉积设备的喷灯导轨是裸露在沉积腔内，其结构如图1所示，只有导轨表面的一层润滑油用作防护，但是，由公式1、公式2可知，OVD沉积腔内是强酸性和高温环境，因此，在使用一段时间后，喷灯导轨会被腐蚀，一方面，喷灯导轨被腐蚀后，将破坏喷灯导轨的精度，同时，喷灯导轨被酸性气体腐蚀产生的铁离子，在高温条件下挥发，会被气流携带渗进光纤预制棒中，这些都将影响到光纤预制棒的质量，导致光纤预制棒不合格，使得报废率升高，增加光纤预制棒的生产成本。另一方面，喷灯导轨被腐蚀后，需停止生产，更换喷灯导轨，势必影响设备的生产效率，同时，喷灯导轨价格昂贵，较高频次更换喷灯导轨，会大大的增加光纤预制棒的生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置及方法，能够有效对保护喷灯导轨不被腐蚀或生长锈斑。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置，包括L型气封结构、挡板、以及滑动安装在喷灯导轨上的滑动模块、以及安装在滑动模块上的喷灯基座；所述挡板设置在所述喷灯导轨一侧；所述L型气封结构的短立臂设置在所述喷灯导轨异于设置有挡板的一侧，其长卧臂朝所述挡板方向横穿入所述喷灯基座的凹槽内；所述长卧臂朝向挡板的一端设有一排气封端面小孔，在所述挡板朝向所述L型气封结构的一侧对应气封端面小孔的位置设有一排挡板端面小孔；所述挡板与所述长卧臂之间留有气帘间隙；所述气封端面小孔均与所述L型气封结构上设置的气封氮气接口连通；所述挡板端面小孔均与所述挡板上设置的挡板氮气接口连通；所述喷灯基座内设有与所述喷灯连通的气体管路。

进一步，所述喷灯基座上的气体管路与喷灯的主管路采用软管连接。

进一步，所述L型气封结构为具有气封空腔的中空结构，其上的所述气封氮气接口及气封端面小孔均与所述气封空腔连通。

进一步，所述挡板为具有挡板空腔的中空结构，其上的所述挡板氮气接口及挡板端面小孔均与所述挡板空腔连通。

进一步，所述挡板与所述长卧臂之间的气帘间隙为2cm～2.5cm。

利用上述的在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置防止喷灯导轨被腐蚀的方法，包括以下步骤：

①在OVD沉积开始前，在L型气封结构、挡板与喷灯导轨三者间形成的保护腔体内通入N₂；

②控制步骤①中N₂的流量，使保护腔体内形成大于OVD沉积腔内压力的正压环境。

进一步，所述保护腔体内的压力稳定的维持在0～10Pa。

利用上述的在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置防止喷灯导轨被腐蚀的另一种方法：

在OVD沉积开始前，通过气封氮气接口向L型气封结构内通入氮气，并由气封端面小孔吹出，使L型气封结构、挡板和喷灯基座之间形成第一道气帘；通过挡板氮气接口向挡板内通入氮气，并由挡板端面小孔吹出，使挡板、L型气封结构和喷灯基座之间形成第二道气帘。

进一步，应同时向所述气封氮气接口和所述挡板氮气接口内通入氮气。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

将喷灯导轨与OVD沉积腔内的强酸性、高温环境隔绝，保护喷灯导轨不被腐蚀或生长锈斑，不仅能大大的延长喷灯导轨的使用寿命，减少设备的停机时间，降低生产成本，而且，也能在较长的时间内，保证喷灯导轨的精度，从而，确保OVD沉积工艺环境的稳定性，减少产品的不合格率或报废率，提高产品质量。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为喷灯导轨裸露在沉积腔内的传统OVD沉积设备结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明的结构剖视图。

附图标记说明：

1-喷灯导轨，2-滑动模块，3-喷灯基座，4-喷灯，5-L型气封结构，6-气封氮气接口，7-挡板，8-挡板氮气接口，9-气体管路，10-气封端面小孔，11-保护腔体，12-挡板端面小孔，13-挡板空腔，14-气封空腔,15-短立臂，16-长卧臂,17-凹槽,18-气帘间隙。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置，如图2和图3所示，包括L型气封结构5、挡板7、以及滑动安装在喷灯导轨1上的滑动模块2、以及安装在滑动模块2上的喷灯基座3；所述挡板7设置在所述喷灯导轨1一侧；所述L型气封结构5的短立臂15设置在所述喷灯导轨1异于设置有挡板7的一侧，其长卧臂16朝所述挡板7方向横穿入所述喷灯基座3的凹槽17内；所述长卧臂16朝向挡板7的一端设有一排气封端面小孔10，在所述挡板7朝向所述L型气封结构5的一侧对应气封端面小孔10的位置设有一排挡板端面小孔12；所述挡板7与所述长卧臂16之间留有气帘间隙18；所述气封端面小孔10均与所述L型气封结构5上设置的气封氮气接口6连通；所述挡板端面小孔12均与所述挡板7上设置的挡板氮气接口8连通；所述喷灯基座3内设有与所述喷灯4连通的气体管路9。需要指出的是，挡板7与喷灯基座3之间、以及L型气封结构5的长卧臂16与喷灯基座3之间均有一定间隙，会由通入的氮气隔绝OVD沉积时的强酸性、高温环境。

需要说明的是，喷灯导轨1一般采用高精度的不锈钢导轨，其精度为≤5μm/m，高精度的导轨使得OVD沉积工艺环境的稳定，减少产品的不合格率或报废率，提高产品质量。

L型气封结构5优选采用钛金属制成的具有空腔的L型壳体。挡板7优选采用钛金属制成的具有空腔的矩形壳体。L型气封结构5与挡板7能够隔绝OVD沉积时的强酸性、高温环境。

滑动模块2可以沿喷灯导轨1上来回运动，一般可以将喷灯导轨1制成燕尾状结构，在滑动模块2上制出与之配合的燕尾槽，具有限位作用，滑动稳定可靠。

其中，所述喷灯基座3上的气体管路9与喷灯4的主管路采用软管连接，布管灵活，喷灯安装方便。

其中，所述L型气封结构5为具有气封空腔14的中空结构，其上的所述气封氮气接口6及气封端面小孔10均与所述气封空腔14连通。

其中，所述挡板7为具有挡板空腔13的中空结构，其上的所述挡板氮气接口8及挡板端面小孔12均与所述挡板空腔13连通。

其中，所述挡板7与所述长卧臂16之间的气帘间隙为2cm～2.5cm。既可以保证喷灯基座3顺利的在其间移动，又可以保证较佳的气封效果。

利用上述的在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置防止喷灯导轨被腐蚀的方法，包括以下步骤：

①在OVD沉积开始前，在L型气封结构5、挡板7与喷灯导轨1三者间形成的保护腔体11内通入N₂；

②控制步骤①中N₂的流量，使保护腔体11内形成大于OVD沉积腔内压力的正压环境。

通常情况下，所述保护腔体11内的压力最好稳定的维持在0～10Pa。

上述方法使保护腔体11内维持一个相对稳定的微正压环境，压力控制一般为0～10pa左右，由于OVD沉积腔内的压力一般控制在-30～-40pa左右，所以在保护腔体11和OVD沉积腔之间存在一个压力差，能有效地避免OVD沉积腔内的酸性气体扩散到空腔结构内，防止腐蚀喷灯导轨。

利用上述的在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置防止喷灯导轨被腐蚀的另一种方法是：

在OVD沉积开始前，通过气封氮气接口6向L型气封结构5内通入氮气，氮气经过L型气封结构5的气封空腔14稳压后，经气封端面小孔10吹出，使L型气封结构5、挡板7和喷灯基座3之间形成第一道气帘；通过挡板氮气接口8向挡板7内通入氮气，氮气经过挡板7的挡板空腔13稳压后，经挡板端面小孔12吹出，使挡板7、L型气封结构5和喷灯基座3之间形成第二道气帘。

通过这两道气帘，有效的将保护腔体11内部环境与外部环境隔绝，使喷灯导轨1处在与外部强酸性、高温环境隔绝的密封空腔内，从而防止喷灯导轨1与酸性气体的接触，有效的保护喷灯导轨1，因此，喷灯导轨1不会被腐蚀。

为保证通入氮气后对沉积腔内的强酸性、高温环境的隔绝效果，最好同时向所述气封氮气接口6和所述挡板氮气接口8内通入氮气，这样，挡板7、L型气封结构5和喷灯基座3之间形成了两道气帘，极大的保证了隔绝效果。

利用本发明进行OVD沉积的过程如下：

OVD沉积腔体清洁、母棒安装以及准直等就绪以后，打开气体阀门，从气体管路9中通入氢气(H₂)、氧气(O₂)，然后点火，使氢气(H₂)燃烧，待氢气(H₂)、氧气(O₂)流量稳定后，调节OVD沉积腔体内的压力，使其处于微负压状态，一般控制在-30～-40pa左右，以上完成OVD沉积的准备工作。

OVD沉积开始时，打开气体阀门，从气体管路9中通入四氯化硅(SiCl₄)、四氯化锗(GeCl₄)蒸汽，四氯化硅(SiCl₄)、四氯化锗(GeCl₄)蒸汽从喷灯4中喷出以后，与氢氧焰发生火焰水解反应，生成玻璃微粒。

传统OVD沉积设备的喷灯导轨是裸露在沉积腔内，其结构如图1所示，只有导轨表面的一层润滑油用作防护。

本发明中，是将喷灯导轨1与OVD沉积腔内的强酸性、高温环境通过挡板7、L型气封结构5以及二者通入氮气后形成的气帘隔绝，保护喷灯导轨1不被腐蚀或生长锈斑，不仅能大大的延长喷灯导轨1的使用寿命，减少设备的停机时间，降低生产成本，而且，也能在较长的时间内，保证喷灯导轨1的精度，从而，确保OVD沉积工艺环境的稳定性，减少产品的不合格率或报废率，提高产品质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置，其特征在于：包括L型气封结构、挡板、以及滑动安装在喷灯导轨上的滑动模块、以及安装在滑动模块上的喷灯基座；所述挡板设置在所述喷灯导轨一侧；所述L型气封结构的短立臂设置在所述喷灯导轨异于设置有挡板的一侧，其长卧臂朝所述挡板方向横穿入所述喷灯基座的凹槽内；所述长卧臂朝向挡板的一端设有一排气封端面小孔，在所述挡板朝向所述L型气封结构的一侧对应所述气封端面小孔的位置设有一排挡板端面小孔；所述挡板与所述长卧臂之间留有气帘间隙；所述气封端面小孔均与所述L型气封结构上设置的气封氮气接口连通；所述挡板端面小孔均与所述挡板上设置的挡板氮气接口连通；所述喷灯基座内设有与所述喷灯连通的气体管路。

2.根据权利要求1所述的一种在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置，其特征在于：所述喷灯基座上的气体管路与喷灯的主管路采用软管连接。

3.根据权利要求1所述的一种在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置，其特征在于：所述L型气封结构为具有气封空腔的中空结构，其上的所述气封氮气接口及气封端面小孔均与所述气封空腔连通。

4.根据权利要求1或3所述的一种在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置，其特征在于：所述挡板为具有挡板空腔的中空结构，其上的所述挡板氮气接口及挡板端面小孔均与所述挡板空腔连通。

5.根据权利要求1所述的一种在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置，其特征在于：所述挡板与所述长卧臂之间的气帘间隙为2cm～2.5cm。

6.利用权利要求1所述的在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置防止喷灯导轨被腐蚀的方法，其特征在于，包括以下步骤：

①在OVD沉积开始前，在L型气封结构、挡板与喷灯导轨三者间形成的保护腔体内通入N₂；

②控制步骤①中N₂的流量，使保护腔体内形成大于OVD沉积腔内压力的正压环境。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述保护腔体内的压力稳定的维持在0～10Pa。

8.利用权利要求1所述的在OVD沉积过程中保护喷灯导轨的装置防止喷灯导轨被腐蚀的方法，其特征在于：

在OVD沉积开始前，通过气封氮气接口向L型气封结构内通入氮气，并由气封端面小孔吹出，使L型气封结构、挡板和喷灯基座之间形成第一道气帘；通过挡板氮气接口向挡板内通入氮气，并由挡板端面小孔吹出，使挡板、L型气封结构和喷灯基座之间形成第二道气帘。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：同时向所述气封氮气接口和所述挡板氮气接口内通入氮气。