一种用于光纤预制棒烧结的氦氯混合气循环系统的制作方法

本发明涉及光纤预制棒制造领域，特别涉及一种用于光纤预制棒烧结的氦氯混合气循环系统。

背景技术：

随着国家对信息产业的政策支持，光通信产业快速发展，单模光纤也得到了广泛的应用。目前在使用轴向气相沉积法（vad）、外部气相沉积法（ovd）等进行光纤预制棒的生产时，生产工艺中的玻璃化工序主要过程如下：在一个石墨电阻炉内，多孔预制棒经区域烧结而连续地固化成透明预制棒；而在烧结过程之前通常伴随着脱水过程，即将多孔预制棒中含有的大量oh根离子及h2o分子排除；光纤预制棒烧结伴随的脱水过程需要使用脱水剂，氯化物（如socl2或cl2）是广为使用的脱水剂；利用氯化物作为脱水剂所得的光纤几乎不含oh离子，残余oh离子含量低于1ppb。因此，在光纤预制棒生产工艺的研究发展过程中，需要解决的主要问题之一就是如何制得高度透明的均匀的预制棒，这对光纤的传输衰减特性是十分重要的；大量的研究与生产经验表明，使用氦气气氛，制备无气泡的光纤预制棒变得十分容易。但是伴随着预制棒的大力发展，成本一直是行业亟待解决的关键问题；而玻璃化工序的主要成本一直受氦气的制约，且氦气的价格每年都呈上升趋势，因此降低相关工序的氦气消耗势在必行。

因此，如何合理的利用氦气和氯气完成光纤预制棒的整个烧结过程，以降低烧结成本和提高氦气利用率，已成为亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于光纤预制棒烧结的氦氯混合气循环系统，实现了脱水和玻璃化烧结过程的分离，通过plc技术动态控制脱水和玻璃化烧结过程中气体的走向，实现氦气、氯气循环使用，并合理控制氦气通入量，提高氦气利用率，降低烧结成本。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种用于光纤预制棒烧结的氦氯混合气循环系统，包括炉芯管、抽风装置、氯气探测器和氦气存储罐，所述炉芯管的下部设有进气嘴，该进气嘴与一第一阀门连接，该第一阀门与一供气管路连接，该供气管路用于通入氯气和氩气的混合气或纯氩气；所述抽风装置安装于炉芯管的上部，该抽风装置的出口与一第二阀门连接；所述抽风装置还与所述氯气探测器连接；氯气探测器又与一第三阀门连接，该第三阀门与所述氦气存储罐连接，该氦气存储罐又与一第四阀门连接，该第四阀门又与炉芯管的进气嘴连接；所述抽风装置、氯气探测器、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均与plc控制器连接。

进一步的，其中的第一阀门和第四阀门呈并联设置。

进一步的，烧结工序包括先后进行的脱水步骤和玻璃化烧结步骤；在脱水步骤中，第一阀门和第二阀门打开，供气管路通入氩气和氯气的混合气，氩气和氯气的混合气经由第一阀门和进气嘴进入炉芯管中；在玻璃化烧结步骤，第一阀门和第二阀门关闭，第三阀门和第四阀门打开，含有氦气和氯气的混合气经由第四阀门和进气嘴进入炉芯管中。

进一步的，当氯气探测器检测到炉芯管中的氯气浓度小于2%时，第一阀门和第二阀门关闭，第三和第四阀门打开，进入玻璃化烧结步骤。

进一步得，当玻璃化烧结步骤结束后，第三阀门和第四阀门关闭，第一阀门和第二阀门打开，供气管路通入纯氩气，纯氩气经由第一阀门进入炉芯管中，纯氩气的压力将炉芯管中的废气排出。

进一步的，所述炉芯管上还连接有一压力传感器。

进一步的，所述氦气存储罐上还连接有一压力表，该压力表又与一第五阀门连接。

更进一步的，其中的压力传感器、压力表和第五阀门均与plc控制器连接。

更进一步的，plc控制器根据压力传感器所检测到的炉芯管内的压力控制第二阀门的开度。

更进一步的，plc控制器根据压力表所检测到的氦气存储罐内的氦气容量控制第五阀门开启，以向氦气存储罐内动态补充氦气。

本发明的有益效果：

该系统实现了脱水和玻璃化烧结过程的分离，通过plc技术动态控制脱水和玻璃化烧结过程中气体的走向；具体的，在脱水过程中，通入氯气，使得多孔预制棒先进行脱水，然后，当氯气检测器检测到的氯气浓度达到玻璃化要求的氯气浓度时，关闭通入氯气的阀门，打开氦气通入的阀门，使得多孔光纤预制棒进入玻璃化烧结过程；本发明的系统实现氦气、氯气循环使用，在玻璃化烧结过程中使用的氦气为循环利用的氦气，并合理控制氦气通入时间和通入量，提高了氦气利用率，降低了烧结成本，提高了生产效率。玻璃化烧结结束后，利用抽风装置和第二阀门可以对氦气进行回收；并且，在玻璃化烧结阶段，氦气中存在少量的氯气，该少量的氯气可以控制氦气的含水量，保证循环使用的氦气的纯度。

附图说明

图1为本发明用于光纤预制棒烧结的氦氯混合气循环系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示的一种用于光纤预制棒烧结的氦氯混合气循环系统的较佳实施例，该氦氯混合气循环系统包括炉芯管1、抽风装置2、氯气探测器3和氦气存储罐4，所述炉芯管1的下部设有进气嘴101，该进气嘴101与一第一阀门5连接，该第一阀门5与一供气管路10连接，该供气管路10用于通入氯气和氩气的混合气或纯氩气；所述抽风装置2安装于炉芯管1的上部，该抽风装置2的出口与一第二阀门6连接；所述抽风装置2还与所述氯气探测器3连接；氯气探测器3又与一第三阀门7连接，该第三阀门7与所述氦气存储罐4连接，该氦气存储罐4又与一第四阀门8连接，该第四阀门8又与炉芯管1的进气嘴101连接；并且，第一阀门5和第四阀门8呈并联设置；所述抽风装置2、氯气探测器3、第一阀门5、第二阀门6、第三阀门7和第四阀门8均与plc控制器连接。

炉芯管1上还连接有一压力传感器11；氦气存储罐4上还连接有一压力表12，该压力表12又与一第五阀门9连接；压力传感器11、压力表12和第五阀门9均与plc控制器连接。

光纤预制棒的烧结工序包括先后进行的脱水步骤和玻璃化烧结步骤。

在脱水步骤中，第一阀门5和第二阀门6打开，供气管路10通入氩气和氯气的混合气，氩气和氯气的混合气经由第一阀门5和进气嘴101进入炉芯管1中；在炉芯管1中，多孔光纤预制棒在含有一定浓度的氯气的气氛下进行脱水；脱水过程中产生的废气，在抽风装置2的作用下，经由第二阀门6排出，进入废气回收系统。

当氯气探测器3检测到氯气浓度小于2%时，plc控制器接收到氯气探测器3的反馈信号，然后控制第一阀门5和第二阀门6关闭，抽风装置2停止运行，并打开第三阀门7和第四阀门8，少量的氯气和氦气存储罐中的氦气经由第四阀门8和进气嘴101进入炉芯管1中；在含有氦气的气氛下，经过脱水后的多孔光纤预制棒再经过玻璃化烧结过程，形成透明光纤预制棒；其中的氯气可以控制氦气的含水量，保证循环使用的氦气的纯度；整个玻璃化烧结过程中使用的氦气为循环利用的氦气。

玻璃化烧结步骤结束后，plc控制器控制第一阀门5和第二阀门6打开，且抽风装置2启动，第三阀门7和第四阀门8关闭；供气管路10通入纯氩气，纯氩气经由第一阀门5进入炉芯管1中，玻璃化烧结后的废气经由第二阀门6排出，进入废气回收系统；纯氩气对炉芯管1进行保护。

plc控制器可以将压力传感器11反馈的炉芯管内的压力信号，与设定目标值进行比较，从而动态调整第二阀门6的开度，以控制炉芯管内的压力。

plc控制器还可以根据压力表12所检测到的氦气存储罐4内的氦气容量控制第五阀门9开启，在初始运行及氦气量低于规定值时，向氦气存储罐4内动态补充氦气。即，在初始阶段只需通过少量的氦气，定期对氦气存储罐进行补充，则可实现氦气的循环利用；氦气使用效率可高达98.95%，且整个系统使用的氦气未引入其他杂质，

利用本发明的系统制得的光纤预制棒，与利用传统的烧结系统制得的光纤预制棒相比，气泡无明显增加，光纤拉丝衰减水平也正常。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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