申请/专利权人：通鼎互联信息股份有限公司;江苏通鼎光棒有限公司

申请日：2017-12-28

公开（公告）日：2023-11-24

公开（公告）号：CN108147656B

主分类号：C03B37/018

分类号：C03B37/018

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.11.24#授权;2018.07.06#实质审查的生效;2018.06.12#公开

摘要：本发明创造提供了一种保护OVD传动丝杆的装置，包括滑动安装在导轨上的喷灯平台，所述喷灯平台上安装有若干喷灯；对应喷灯平台的传动丝杆，设置有丝杆保护罩，所述丝杆保护罩上设有若干通气孔，在丝杆保护罩内通入有氮气，其内部形成正压空腔；所述丝杆保护罩内设有用于控制氮气通入流量的温度传感器和压力传感器。本发明创造对丝杆的水平度进行了优化，疏松体外径更加的均匀。减少在拉丝工序因丝径波动导致的报废，提高了光纤的拉丝合格率。另外，降低预制棒在沉积工艺过程中开裂的风险。通过对丝杆的水平度的优化，喷灯平台在前后运动的过程中更加的匀速，疏松体密度分布更加的均匀，减少了因疏松体密度不均导致的开裂报废。

主权项：1.一种保护OVD传动丝杆的装置，其特征在于：包括滑动安装在导轨上的喷灯平台，所述喷灯平台上安装有若干喷灯；对应喷灯平台的传动丝杆，设置有丝杆保护罩，所述丝杆保护罩上设有若干通气孔，在丝杆保护罩内通入有氮气，其内部形成正压空腔；所述丝杆保护罩内设有用于控制氮气通入流量的温度传感器和压力传感器；还包括密封冷却传动系统，该密封冷却传动系统包括转轴、传动带、特氟龙固定板、气封挡板，转轴通过螺丝固定在丝杆保护罩下端，位于丝杆保护罩上端的特氟龙固定板两两之间的间隙，构成传动带的运行导轨；传动带环绕位于传动丝杆同侧的转轴设置，且传动带连接在喷灯平台的底部，使得传动带与丝杆保护罩形成一个密闭的空间；所述通气孔指向OVD沉积腔，由管道伸入到丝杆保护罩内部进行供气，管道上设有用来控制氮气流量的阀门，阀门上安装有用于调整阀门开度的执行器，并在执行器上连接有与温度传感器和压力传感器电连接的控制器，控制器接收温度传感器和压力传感器的反馈信号，控制执行器动作，以到达调节控制阀门开度的目的；各通气孔吹出的气流，形成了吹向OVD沉积腔一侧的气帘，通过通气孔处形成的“气封”，将丝杆与OVD沉积时的强酸性、高温环境隔离，以防止丝杆被腐蚀，并用于实时降低丝杆的工作温度。

全文数据：一种保护OVD传动丝杆的装置及方法技术领域[0001]本发明创造属于光纤预制棒制造和研发技术领域，尤其是涉及一种保护OVD传动丝杆的装置及方法。背景技术[0002]OVD外部气相沉积工艺是当前制备低水峰或零水峰单模光纤预制棒的最优秀的工艺方法之一，该工艺被国内外主流光纤预制棒生产厂商所广泛采用。OVD工艺制备的芯棒由芯层和光学包层两部分组成。[0003]OVD工艺设备主要包括化学气相反应及沉积腔体、气体喷灯和疏松体预制棒旋转机构三部分组成。OVD工艺喷灯系统通常情况下设计有多组喷灯。芯层喷灯与喷灯平台通过平台下方的丝杆连动安装在预制棒的正下方。喷灯内喷吹的气体反应后产生的SiO2粉尘粒子在气体初始速度和热泳作用下向疏松体预制棒运动，并粘附在疏松体预制棒的表面。喷灯平台通过丝杆的连动沿喷灯导轨来回运动，而预制棒本身被一个旋转轴承结构以一定的速度旋转。在以上工艺条件下将Si〇2微粒一层一层均勾的沉积在勾速旋转的母棒表面，最终形成圆柱状的预制棒疏松体。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，喷灯里喷吹的燃烧气体一般为CH402,原材料气体为SiCl4。生成粉尘粒子的化学方程式包括：[0007]化学气相反应及沉积腔体内的压力需要稳定控制，通过一个抽风和补风装置进行压力调节。[0008]疏松体预制棒通过一根玻璃质的把棒固定在夹头上，夹头通过电机进行旋转。喷灯平台通过丝杆进行前后和升降移动，随着预制棒外径不断变大，喷灯平台通过升降丝杆调节喷灯与疏松体预制棒的间距，喷灯平台同时被传动丝杆驱动进行前后匀速运动，进而获得密度和直径均匀的疏松体。但是，通常情况下由于丝杆较长，在沉积工艺的高温环境下容易出现变形，此外沉积腔体为酸性环境，反应生成的SiO2颗粒容易吸附于传动丝杆表面，长时间的使用导致丝杆精度变差，产生疏松体的密度分布不均匀易开裂、直径差异较大甚至产生气线等缺陷，此外也会降低沉积效率。同时，丝杆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。发明内容[0009]有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种保护OVD传动丝杆的装置及方法。[0010]为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：[0011]—种保护OVD传动丝杆的装置，包括滑动安装在导轨上的喷灯平台，所述喷灯平台上安装有若干喷灯;对应喷灯平台的传动丝杆，设置有丝杆保护罩，所述丝杆保护罩上设有若干通气孔，在丝杆保护罩内通入有氮气，其内部形成正压空腔;所述丝杆保护罩内设有用于控制氮气通入流量的温度传感器和压力传感器。[0012]进一步，所述丝杆保护罩采用不锈钢罩。[0013]进一步，所述喷灯平台呈U型结构。[0014]进一步，所述通气孔指向OVD沉积腔。[0015]进一步，所述通气孔均布设置，其直径为1-1.5cm。[0016]—种利用上述装置在OVD沉积过程中保护丝杆的方法，包括以下步骤：[0017]①在沉积开始前，向丝杆保护罩内通入氮气，在沉积的过程中，保持丝杠始终接受氮气的吹扫冷却；[0018]②在沉积过程中，根据丝杆保护罩内的温度和压力的变化，调整氮气通入的流量，使丝杆保护罩内始终维持压力大于OVD沉积腔内压力的正压环境。[0019]进一步，所述丝杆保护罩内的压力维持在5-10Pa。[0020]相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：[0021]本发明创造对丝杆的水平度进行了优化，疏松体外径更加的均匀。减少在拉丝工序因丝径波动导致的报废，提高了光纤的拉丝合格率。另外，降低预制棒在沉积工艺过程中开裂的风险。通过对丝杆的水平度的优化，喷灯平台在前后运动的过程中更加的匀速，疏松体密度分布更加的均匀，减少了因疏松体密度不均导致的开裂报废。附图说明[0022]构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：[0023]图1为本发明创造的结构示意图；[0024]图2为本发明创造实施例中构成密封冷却传送系统时结构示意图；[0025]图3为本发明创造实施例中密封冷却传送系统部分结构的俯视图；[0026]图4为本发明创造实施例中传送带转轴部分的结构示意图；[0027]图5为本发明创造实施例中传送带与喷灯平台连接部分的结构示意图。[0028]附图标记说明：[0029]1-导轨；2-喷灯平台；3-喷灯;4-传动丝杆;5-丝杆保护罩;6-通气孔;7-温度传感器;8-压力传感器;9-传送带转轴；10-传动带；11-特氟龙固定板；12-丝杆电机；13-丝母；14-导轨座；15-丝杆基座；16-连接点。具体实施方式[0030]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。[0031]在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内'“外”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发明创造和简化描述，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发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。[0032]在本发明创造的描述中，需要说明的是，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。[0033]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。[0034]—种保护OVD传动丝杆的装置，如图1至5所示，包括滑动安装在导轨1上的喷灯平台2，导轨安装在导轨座14上，所述喷灯平台2上安装有若干喷灯3;对应喷灯3平台的传动丝杆4，设置有丝杆保护罩5，所述丝杆保护罩5上设有若干通气孔6，在丝杆保护罩5内通入有氮气，在丝杆保护罩内部形成正压空腔;所述丝杆保护罩5内设有用于控制氮气通入流量的温度传感器7和压力传感器8。[0035]需要指出的是，氮气的供应，可以由相应的管道伸入到丝杆保护罩内部进行供气，通过管道上的阀门来控制氮气的流量，阀门上可以安装用来调整阀门开度的执行器如电动推杆），在执行器上连接有与温度传感器和压力传感器电连接的控制器，控制器接收温度传感器和压力传感器的反馈信号，控制执行器动作，以到达调节控制阀门开度的目的。[0036]其中，所述丝杆保护罩5采用不锈钢罩，结实耐用，防锈蚀。另外，所述喷灯平台呈U型结构，方便结构件布置。喷灯平台内部含有若干工艺气体分支管路，并且各工艺气体分支管路与工艺气体的主管之间采用软管连接。[0037]其中，所述通气孔6指向OVD沉积腔。通常，通气孔6均布设置，其直径为1-1.5cm，作为冷却吹风的出气孔，各通气孔吹出的气流，形成了吹向OVD沉积腔一侧的气帘，通过“气封”，将丝杆与OVD沉积时的强酸性、高温环境隔离，从而有效的防止丝杆被腐蚀。[0038]在一个可选的实施例中，可以将本发明提供的装置设计一个密封的密封冷却传动系统用于保护丝杆的精度，具体的，密封冷却传动系统可以包括四个传送带转轴9、传动带10、特氟龙固定板11、气封挡板、以及上述的喷灯平台、以及上述丝杆保护罩内的温度和压力传感器。转轴通过螺丝固定在丝杆保护罩上，传送带环绕位于传动丝杆同侧的转轴设置，且传送带连接在喷灯平台的底部传送带可以通过螺钉等连接件与喷灯平台底部连接，为了保证连接的可靠性，可以设置多个连接点16,即用多个螺钉连接固定），与丝杆保护罩形成一个密闭的空间，能够形成一个密闭的空间即可，具体的传动形式以及连接结构也可以根据实际需要，适当变更或改进。[0039]为了保证喷灯平台在移动的过程中匀速平稳的移动，并且长期使用。对转轴的同心度和水平度要求较高。而且需选择刚性高和耐磨性能好的材质。本发明同时设计了一个转轴固定调整装置。当传送带与丝杆保护罩密封性不良时可以通过调整转轴在X方向的松紧度以改善密封效果。当密封装置内的温度超过70°C时，温度传感器反馈给系统及时调节N2流量保证密封装置内的温度在70°C以下，当密封装置内的压力小于5Pa时，压力传感器反馈给系统及时调整N2气体流量，调整密封装置内的压力在5-10pa之间。[0040]丝杆保护罩为不锈钢材质，通过螺丝固定在腔体底部，丝杆保护罩上下各有两片外伸的挡板。传送带在挡板的上方移动，通过在挡板的上方固定特氟龙垫块构成传动带的运行轨道。[0041]上述OVD沉积腔体、丝杆保护罩、传送带构成一个空腔结构。在沉积的过程中，丝杆下方的N2开始吹扫冷却，空腔结构形成正压的环境，N2可以从传送带导轨的间隙中运动至沉积腔体，保证保护丝杆的空腔结构处于持续的正压环境。使空腔内维持一个相对稳定的微正压环境，压力控制一般为5至IOPa左右，在OVD沉积过程中，沉积腔内的压力为微负压，一般控制在-30至-40Pa左右。[0042]由于空腔结构与OVD沉积腔内存在压力差，有效的将空腔结构内部环境与外部环境隔绝，使丝杆处在与外部强酸性、高温环境隔绝的密封空腔内，从而防止丝杆与酸性气体的接触，有效的保护丝杆不被腐蚀。利用本实施例中的密封冷却传送系统与相应的温度、压力传感器配合使用，可以有效的提高OVD沉积疏松体的外观直径均匀性，从而优化OVD预制棒的疏松体密度、外径波动以及气线等相关参数和性能，同时提高了预制棒的沉积速率[0043]—种利用上述装置在OVD沉积过程中保护丝杆的方法，包括以下步骤：[0044]①在沉积开始前，向丝杆保护罩内通入氮气，在沉积的过程中，保持丝杠始终接受氮气的吹扫冷却；[0045]②在沉积过程中，根据丝杆保护罩内的温度和压力的变化，调整氮气通入的流量，使丝杆保护罩内始终维持压力大于OVD沉积腔内压力的正压环境。[0046]其中，上述丝杆保护罩内的压力维持在5-10Pa。[0047]利用本装置OVD沉积过程如下：[0048]检查芯棒外观无问题后，开始挂棒，并用力矩扳手将夹头丝母固定牢固。用洁净布将芯棒表面擦拭干净，将喷灯表面擦拭干净，安装固定好喷灯罩，关闭腔体门，点火开始沉积。[0049]丝杆电机带动丝杆旋转，喷灯平台通过丝母13随着丝杆前后移动（丝母安装在丝杆上），CH4、02工艺气体和SiCl4从喷灯喷射到芯棒表面，随着芯棒的不停旋转形成预制棒疏松体。位于腔体顶部的抽风阀门逐渐打开，将未能沉积到预制棒表面的SiO2颗粒抽离沉积腔体，同时将反应生成的HCl气体和水汽抽离，SiO2颗粒具有腐蚀性，沉积反应生成HCl酸性气体也具有腐蚀性，SiO2颗粒掉落在丝杆表面在高温的酸性的环境下会影响丝杆表面的精度，导致丝杆在运行过程中，喷灯平台运行速度不均，影响预制棒外径的均匀性。[0050]本发明创造提供的装置在沉积工艺开始后，丝杆在丝杆电机12的带动下开始旋转丝杆一端通过丝杆电机驱动，另一端安装在丝杆基座15上），传送带绕过位于丝杆同侧的转轴通过螺丝连动在喷灯平台上，喷灯平台随着丝杆的转动，在沉积腔体往复运动。[0051]丝杆保护罩通过螺丝固定在沉积腔体底部，位于丝杆保护罩上端的特氟龙固定块两两之间具备0.5〜Icm的间隙，构成了传送带的运行导轨。由丝杆保护罩和传送带构成了一个相对密封的系统，保护丝杆免受腐蚀性气体HCl和SiO2颗粒的损坏。[0052]随着沉积工艺的进行腔体温度逐渐上升，带动喷灯平台运动的丝杆在自身产热和腔体热环境的影响下，温度逐渐升高。位于丝杆下方的N2孔开始增大N2流量，保证丝杆保护之内系统压力在5〜IOpa之间，而沉积腔体在抽风系统的调整下腔体压力在-30pa左右，在沉积腔体和丝杆保护罩压力差的作用下，可以有效的阻止腐蚀性气体HCl和SiO2颗粒进入丝杆保护装置内。[0053]位于丝杆下方的压力传感器可以实时的反馈丝杆保护装置内的实时压力，当保护装置内压力小于5Pa时，系统自动增大犯孔开合度，调节保护装置内的压力。当保护装置内压力大于IOPa时，系统自动减小他孔开合度，调节保护装置内的压力。[0054]比如，当保护装置内温度高于70°C时，位于丝杆下方的温度传感器反馈给系统，系统自动增大他孔开合度，增加N2流量，加速丝杆温度冷却，防止因温度过高导致丝杆变形。而当温度低于60°C后，系统自动减少犯流量，形成一个丝杆工作温度和工作环境压力可控的装置。有效的减少了腐蚀性气体HCl和SiO2颗粒对丝杆表面精度的损坏，减少了因丝杆工作温度过高带来的丝杆轻微变形，进而优化了预制棒疏松体的外观直径均匀性，提高拉丝合格率。[0055]位于丝杆外侧的保护罩不仅可以避免SiO2颗粒损坏丝杆精度，同时在丝杆下方通气孔喷出的犯气体可以有效的降低丝杆的工作温度，保证丝杆的精度。压力传感器和温度传感器的配合使用可以有效的保证丝杆的工作温度和避免SiO2颗粒和腐蚀性气体对丝杆表面的损坏。[0056]沉积工艺结束后，沉积设备腔体开始冷却，位于丝杆下方的N2气体持续对丝杆进行冷却，同时保证丝杆保护罩内压力高于腔体压力，防止HCl腐蚀性气体的进入。冷却结束后，利用机械手臂将预制棒疏松体从腔体取出，进行卫生清理，位于丝杆下方的犯气体持续喷出保证丝杆保护装置内的压力在5〜10pa，防止腔体的疏松体粉尘进入丝杆保护装置。[0057]本发明创造对丝杆的水平度进行了优化，疏松体外径更加的均匀。减少在拉丝工序因丝径波动导致的报废，提高了光纤的拉丝合格率。另外，降低预制棒在沉积工艺过程中开裂的风险。通过对丝杆的水平度的优化，喷灯平台在前后运动的过程中更加的匀速，疏松体密度分布更加的均匀，减少了因疏松体密度不均导致的开裂报废。[0058]同时，还有效提高了预制棒的沉积速率和沉积效率。通过对丝杆的水平和防变形优化，使其在沉积过程中预制棒始终稳定在喷灯火焰的正下方，从而提高了预制棒的沉积效率和沉积效率。也提高了设备的产出，缩短设备待机时间。通过对丝杆的密封保护，可以有效的降低Si02、HCl等腐蚀性颗粒对丝杆的损伤，延长了设备的保养周期和更换周期，缩短了因设备维护和更换丝杆导致的待机。[0059]以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

权利要求：1.一种保护OVD传动丝杆的装置，其特征在于:包括滑动安装在导轨上的喷灯平台，所述喷灯平台上安装有若干喷灯;对应喷灯平台的传动丝杆，设置有丝杆保护罩，所述丝杆保护罩上设有若干通气孔，在丝杆保护罩内通入有氮气，其内部形成正压空腔;所述丝杆保护罩内设有用于控制氮气通入流量的温度传感器和压力传感器。2.根据权利要求1所述的一种保护OVD传动丝杆的装置，其特征在于:所述丝杆保护罩采用不锈钢罩。3.根据权利要求1所述的一种保护OVD传动丝杆的装置，其特征在于:所述喷灯平台呈U型结构。4.根据权利要求1所述的一种保护OVD传动丝杆的装置，其特征在于:所述通气孔指向OVD沉积腔。5.根据权利要求1所述的一种保护OVD传动丝杆的装置，其特征在于:所述通气孔均布设置，其直径为1_1.5cm。6.—种利用权利要求1所述的装置在OVD沉积过程中保护丝杆的方法，其特征在于，包括以下步骤：①在沉积开始前，向丝杆保护罩内通入氮气，在沉积的过程中，保持丝杠始终接受氮气的吹扫冷却；②在沉积过程中，根据丝杆保护罩内的温度和压力的变化，调整氮气通入的流量，使丝杆保护罩内始终维持压力大于OVD沉积腔内压力的正压环境。7.根据权利要求6所述的一种在OVD沉积过程中保护丝杆的方法，其特征在于:所述丝杆保护罩内的压力维持在5-10Pa。

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