CN218989098U - 一种石英芯棒的表面处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石英芯棒的表面处理装置，涉及光纤制造技术领域，其包括：加热柜组件，其内设有空腔，所述空腔用于收纳至少一根石英芯棒，所述加热柜组件上设有温度控制单元；输气单元，其与所述加热柜组件相连；控制单元，其与所述输气单元和所述温度控制单元均信号相连，所述控制单元用于驱动所述输气单元向所述加热柜组件内输送高流速气体，并通过所述温度控制单元调整所述空腔内的温度。本申请提供温度控制单元以使得表面处理装置可以使用热处理的方式来消除应力，从而避免石英芯棒因酸洗而变细的情况发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤预制棒制造技术领域，具体涉及一种石英芯棒的表面处理装置。
背景技术
光纤预制棒的OVD制造过程是,首先在沉积室内一根可以旋转的石英芯棒上沉积生成不透明的粉棒，再通过高温加热炉烧结成透明的光纤预制棒。沉积前还需要对石英芯棒进行专门的表面处理，目的是消除石英芯棒表面的异物、水分、缺陷等，同时也消除石英芯棒内部残留应力。经过表面处理后的石英芯棒再进行沉积，才能确保烧结后的光纤预制棒的质量，特别是外观、光学特性如衰减、抗宏弯性能等关键指标优良，也提高后续光纤拉丝的强度。
而预制棒的表面处理一般会使用氢氧焰或电热炉进行抛光以消除应力，再通过酸洗清除表面异物来实现。但实际过程中需要先将石英芯棒卡在可以旋转的卡盘上，再利用氢氧焰或电热炉进行抛光，经过冷却后再放置入酸液槽内浸泡一定时间后取出，擦拭干净后才可以后续沉积。但是，上述过程中花费时间较长，而且难以实现批量处理。而且酸洗工艺不仅存在安全风险，还会导致预制棒经酸洗后受酸洗液影响外径变细影响后续工序。且相关技术中的设备均需要逐根对预制棒进行表面处理，其加工效率低下难以满足生产线的要求。
实用新型内容
针对相关技术中，对于石英芯棒表面处理工艺过程效率较低，且易导致石英芯棒外径变细从而影响后续工序的问题，本申请提供一种石英芯棒的表面处理装置，其包括：
加热柜组件，其内设有空腔，所述空腔用于收纳至少一根石英芯棒，所述加热柜组件上设有温度控制单元；
输气单元，其与所述加热柜组件相连；
控制单元，其与所述输气单元和所述温度控制单元均信号相连，所述控制单元用于驱动所述输气单元向所述加热柜组件内输送高流速气体，并通过所述温度控制单元调整所述空腔内的温度。
一些实施例中，所述输气单元包括：
调节风机，其与所述加热柜组件的进气端相连，所述调节风机与所述控制单元信号相连；
储气罐，其与所述调节风机连通；
出气泵，其组设于所述加热柜组件的出气端，所述出气泵用于控制所述出气端的出气流量大小，且所述出气泵与所述控制单元信号相连。
一些实施例中，所述加热柜组件的出气端设有压力测量单元，所述压力测量单元与所述控制单元信号相连。
一些实施例中，所述储气罐内储存有氩气。
一些实施例中，所述温度控制单元包括：
温度计，其组设于所述加热柜组件上，所述温度计用于测量所述空腔内的温度；
至少一个加热器，所述加热器贴设于所述加热柜组件上，且每个所述加热器均与所述控制单元信号相连。
一些实施例中，所述加热柜组件的空腔内设有多个悬吊支架，所述悬吊支架用于吊挂所述石英芯棒。
所述加热柜组件的空腔内设有多个悬吊支架，所述悬吊支架用于吊挂所述石英芯棒。
一些实施例中，所述悬吊支架上包括：
伸缩部，所述伸缩部组设于所述空腔的顶部，所述伸缩部可沿所述加热柜组件的高度方向伸缩移动；
挂钩，其与所述伸缩部相连。
一些实施例中，所述伸缩部包括：伸缩杆和与所述伸缩杆相连的驱动电机，所述驱动电机与所述控制单元信号相连。
一些实施例中，所述控制单元包括：PLC主控部；温控部，其与所述温度控制单元和所述PLC主控部均信号相连；气控部，其与所述输气单元和所述PLC主控部均信号相连。
与现有技术相比，本实用新型的光纤预制棒的表面处理装置，通过设置密闭空腔，以实现高速气体对批量的石英芯棒进行表面的异物清理，大大提高了表面处理过程的效率。进一步地，申请人发现石英芯棒在制造过程中会因内外部受热不同而产生的热应力，从而直接影响了产品后续加工的力学性能和机械性能。因此，本申请提供温度控制单元以使得表面处理装置可以使用热处理的方式来消除应力，从而避免石英芯棒因酸洗而变细的情况发生。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例中表面处理装置的示意图。
图中：1、加热柜组件；11、空腔；12、温度控制单元；121、温度计；122、加热器；13、进气端；14、出气端；15、悬吊支架；2、石英芯棒；3、输气单元；31、调节风机；32、出气泵；33、压力测量单元；4、控制单元。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。针对相关技术中，对于石英芯棒表面处理工艺过程效率较低，且易导致石英芯棒外径变细从而影响后续工序的问题，本申请提供一种石英芯棒的表面处理装置，其包括：加热柜组件1、输气单元3和控制单元4；其中，
加热柜组件1，其内设有空腔11，所述空腔11用于收纳至少一根石英芯棒2，所述加热柜组件1上设有温度控制单元12；输气单元3，其与所述加热柜组件1相连；控制单元4，其与所述输气单元3和所述温度控制单元12均信号相连，所述控制单元4用于驱动所述输气单元3向所述加热柜组件1内输送高流速气体和/或通过所述温度控制单元12调整所述空腔11内的温度。
可以理解的是，本申请石英芯棒的表面处理装置可以采用高流速气体消除石英芯棒2内部近表面的异物、水分、残留气态物质如Cl离子、OH离子。并通过对空腔11的温度控制以达到热处理以消除石英芯棒2应力的目的。
需要说明的是，本申请加热柜组件1提供一个密闭的空腔11，空腔11内可以容纳多根石英芯棒2。同时，由输气单元3在空腔11内形成一个高负压-低负压的循环变化的气压环境以形成高速气流。与此同时，温度控制单元12对空腔11进行温度调整，以对空腔11内的多根石英芯棒2进行热处理或退火。从而实现了对石英芯棒2的批量表面处理。
具体地，为了更好地在空腔11内形成高速气流，本申请中的所述输气单元3包括：调节风机31、储气罐和出气泵32；其中，
调节风机31，其与所述加热柜组件1的进气端13相连，所述调节风机31与所述控制单元4信号相连；储气罐，其与所述调节风机31连通；出气泵32，其组设于所述加热柜组件1的出气端14，所述出气泵32用于控制所述出气端14的出气流量大小，且所述出气泵32与所述控制单元4信号相连。进一步地，所述加热柜组件1的出气端14设有压力测量单元33，所述压力测量单元33与所述控制单元4信号相连。
如此一来，操作人员不仅可以通过调节风机31的输气流量调整空腔11内的气压环境。还可以通过加热柜组件1的出气端14上的出气泵32的开度调整出气端14出气流量以配合调节风机31调整空腔11内的气压环境。
优选地，所述储气罐内储存有氩气。即本申请中的采用氩气作为高速净化气体。当然了，也可以采用氦气作为净化气体。但本申请中的净化气体需要频繁的在密闭空间内进行高压-负压变化，而氦气的流动性强难以控制，因此本申请采用氩气作为净化气体。
具体地，所述温度控制单元12包括：温度计121和至少一个加热器122；其中，
温度计121，其组设于所述加热柜组件1上，所述温度计121用于测量所述空腔11内的温度；至少一个加热器122，所述加热器122贴设于所述加热柜组件1上，且每个所述加热器122均与所述控制单元4信号相连。
而为了提高加工效率，所述加热柜组件1的空腔11内设有多个悬吊支架15，所述悬吊支架15用于吊挂所述石英芯棒2。如此一来，空腔11内可以存放多根石英芯棒2，使得操作人员可以一次性处理多根石英芯棒2。
具体地，所述悬吊支架15上包括：伸缩部和挂钩；所述伸缩部组设于所述空腔11的顶部，所述伸缩部可沿所述加热柜组件1的高度方向伸缩移动；挂钩，其与所述伸缩部相连。伸缩部包括：伸缩杆和与所述伸缩杆相连的驱动电机，所述驱动电机与所述控制单元4信号相连。
如此一来，操作人员可通过操作控制单元4，即可实现预制棒进入和运出。
进一步地，所述控制单元4包括：PLC主控部、温控部、气控部；其中，
温控部，其与所述温度控制单元12和所述PLC主控部均信号相连；气控部，其与所述输气单元3和所述PLC主控部均信号相连。
另一方面，本申请提供一种使用上述表面处理装置的石英芯棒的表面处理方法，其包括以下步骤：
S1.将多根所述石英芯棒2运送至所述加热柜组件1的空腔11中，并通过所述控制单元4控制所述温度控制单元12以将所述空腔11内的温度保持在第一预设温度。
可以理解的是，上述第一预设温度一般保持在100℃。具体地，加热柜待机时处于100℃温度。开始运行前，首先是搬运石英芯棒2至加热柜组件1的空腔11内，石英芯棒2由带孔辅助棒安装在空腔11内的悬吊支架15上，并利用进气端13调节风机31提供少量的净化气体Ar气从进气端13进入，出气端14排出。出气端14的出气泵32的阀门处于20％开度状态。
S2.使用所述控制单元4驱动所述温度控制单元12将所述空腔11内的温度升高至第二预设温度，同时通过所述输气单元3向所述空腔11内输送高流速气体。
一些优选地实施例中，所述第一预设温度为100℃，所述第二预设温度在1050到1150℃之间，所述第三预设温度为300℃。
具体地，温度控制单元12开始按照一定时间升温至第二预设温度。当所述空腔11内的温度处于所述第三预设温度和所述第二预设温度之间时，通过所述调节风机31和所述出气泵32调整所述空腔11内的气压环境，以使得所述空腔11内的气压环境在高负压和正压之间循环转换。
进一步地，在所述空腔11内的温度提升至所述第二预设温度过程中，温度在达到第三预设温度开始，输气单元3的给气量增加300％，出气端14出气泵32保持100％开度状态，出气端14的压力测量单元33显示-0.30kPa,形成空腔11内高负压环境、净化气体Ar从石英芯棒2表面高速流动。以上状态持续5min后出气端14出气泵32保持50％开状态，然后再重复以上动作。可选地，出气泵32可采用真空泵。
S3.使用所述控制单元4驱动所述温度控制单元12将所述空腔11内的温度下降至第一预设温度，同时保持所述输气单元3向所述空腔11内输送高流速气体。
同样，在所述空腔11内的温度由所述第二预设温度下降至所述第一预设温度过程中，当所述空腔11内的温度处于所述第三预设温度和所述第二预设温度之间时，通过所述调节风机31和所述出气泵32调整所述空腔11内的气压环境，以使得所述空腔11内的气压环境在高负压-正压再到高负压的循环转换。
优选地实施例中，温度控制单元12的加热器122达到1050～1150℃稳定温度一定时间后开始逐步降温至100℃。温度达到300℃前，也一直进行以上动作，实现空腔11内高负压-正压-高负压的循环变化。加热器122降低至温度300℃之后，空腔11内的给气量减少至待机流量，出气端14出气泵32恢复20％开度状态，出气端14的压力测量单元33显示0.10kPa。
S4.将所述石英芯棒2搬出所述加热柜组件1。
具体地，加热器122继续对空腔11降温至待机100℃温度。搬运石英芯棒2出来冷却至室温待后续OVD沉积。
综上所述，本实用新型的光纤预制棒的表面处理装置，通过设置密闭空腔，以实现高速气体对批量的石英芯棒进行表面的异物清理，大大提高了表面处理过程的效率。进一步地，申请人发现石英芯棒在制造过程中会因内外部受热不同而产生的热应力，从而直接影响了产品后续加工的力学性能和机械性能。因此，本申请提供温度控制单元以使得表面处理装置可以使用热处理的方式来消除应力，从而避免石英芯棒因酸洗而变细的情况发生。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种石英芯棒的表面处理装置，其特征在于，包括：
加热柜组件(1)，其内设有空腔(11)，所述空腔(11)用于收纳至少一根石英芯棒(2)，所述加热柜组件(1)上设有温度控制单元(12)；
输气单元(3)，其与所述加热柜组件(1)相连；
控制单元(4)，其与所述输气单元(3)和所述温度控制单元(12)均信号相连，所述控制单元(4)用于驱动所述输气单元(3)向所述加热柜组件(1)内输送高流速气体，并通过所述温度控制单元(12)调整所述空腔(11)内的温度。
2.如权利要求1所述的表面处理装置，其特征在于，所述输气单元(3)包括：
调节风机(31)，其与所述加热柜组件(1)的进气端(13)相连，所述调节风机(31)与所述控制单元(4)信号相连；
储气罐，其与所述调节风机(31)连通；
出气泵(32)，其组设于所述加热柜组件(1)的出气端(14)，所述出气泵(32)用于控制所述出气端(14)的出气流量大小，且所述出气泵(32)与所述控制单元(4)信号相连。
3.如权利要求2所述的表面处理装置，其特征在于，所述加热柜组件(1)的出气端(14)设有压力测量单元(33)，所述压力测量单元(33)与所述控制单元(4)信号相连。
4.如权利要求2所述的表面处理装置，其特征在于，所述出气泵(32)包括一出气泵。
5.如权利要求2所述的表面处理装置，其特征在于，所述储气罐内储存有氩气。
6.如权利要求1所述的表面处理装置，其特征在于，所述温度控制单元(12)包括：
温度计(121)，其组设于所述加热柜组件(1)上，所述温度计(121)用于测量所述空腔(11)内的温度；
至少一个加热器(122)，所述加热器(122)贴设于所述加热柜组件(1)上，且每个所述加热器(122)均与所述控制单元(4)信号相连。
7.如权利要求1所述的表面处理装置，其特征在于，所述加热柜组件(1)的空腔(11)内设有多个悬吊支架(15)，所述悬吊支架(15)用于吊挂所述石英芯棒(2)。
8.如权利要求7所述的表面处理装置，其特征在于，所述悬吊支架(15)上包括：
伸缩部，所述伸缩部组设于所述空腔(11)的顶部，所述伸缩部可沿所述加热柜组件(1)的高度方向伸缩移动；
挂钩，其与所述伸缩部相连。
9.如权利要求8所述的表面处理装置，其特征在于，所述伸缩部包括：伸缩杆和与所述伸缩杆相连的驱动电机，所述驱动电机与所述控制单元(4)信号相连。
10.如权利要求1所述的表面处理装置，其特征在于，所述控制单元(4)包括：
PLC主控部；
温控部，其与所述温度控制单元(12)和所述PLC主控部均信号相连；
气控部，其与所述输气单元(3)和所述PLC主控部均信号相连。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |