Устройство для получения заготовок волоконно-оптических световодов
Сущность изобретения: устройство содержит блок приготовления парогазовой смеси, узел ввода, станок для крепления опорной трубы, узел генерации внутренней плазмы, индуктор и наружный плазмотрон. Индуктор выполнен в виде плоской осесимметричной спирали и смонтирован на станке под углом, отличным от 90o, к оси зажимных патронов последнего и наклонен от узла ввода. 4 ил., 1 табл.
Изобретение относится к технологии изготовления изделий из кварцевого стекла и может быть использовано для получения кварцевых заготовок волоконно-оптических световодов (ВОС). Известна конструкция плазменной установки для получения заготовок ВОС, включающая станок для перемещения опорной трубы, термохимический блок, плазмотронный узел и узел наружного нагрева. Основным недостатком подобной конструкции является необходимость использования кислородно-водородной горелки в качестве наружного нагревателя, ограничивающего габариты опорной трубы, а значит и получаемой заготовки и существенно удорожающей продукцию. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является установка для получения заготовок ВОС плазменным методом, содержащая блок приготовления парогазовой смеси, станок для перемещения опорной трубы, плазмотронный узел и узлы охлаждения и наружного нагрева. Подобная конструкция печи позволяет получать заготовки значительного размера за счет наличия мощного наружного нагревателя, в качестве которого может выступать как кислородо-водородная горелка, так и плазмотрон. Известной конструкции присущи следующие недостатки: во-первых, наличие охлаждающего узла создает значительное напряжение по радиусу трубы, в результате чего существенно увеличивается стоимость опорной трубы и, как следствие себестоимость продукции; во-вторых, даже при возможности получения качественных труб высока вероятность их растрескивания в ходе процесса, что снижает коэффициент годных заготовок. Кроме того, использование в качестве высокочастотного индуктора соленоидальной катушки, расположенной соосно с опорной трубой в зоне водяного охлаждения, затрудняет создание устойчивого плазменного потока и снижает коэффициент осаждения оксидов. Цель изобретения увеличение выхода годных заготовок за счет повышения устойчивости плазменного разряда. На фиг. 1 показана предлагаемая установка; на фиг.2 конфигурация плазменного разряда, получаемого при использовании индуктора, выполненного в виде соленоидальной катушки; на фиг.3 конфигурация плазменного разряда, получаемого при использовании индуктора, выполненного в виде плоской осесимметричной спирали и расположенного перпендикулярно оси опорной трубы; на фиг.4 то же, наклоненного от узла ввода. Замена индуктора в виде соленоида, соосного с опорной трубой, на плоский спиральный индуктор существенно изменяет конфигурацию плазменного разряда. При этом разряд локализуется от стенок опорной трубы, что изменяет тепловой баланс последней. Реализуется возможность проведения процесса при более низких мощностях разряда, снижаются тепловые нагрузки на стенки опорной трубы, исключается использование внешнего водяного охлаждения. Тем самым исключается растрескивание трубы, повышается коэффициент выхода годных заготовок с 20-30 до 60-70% Кроме того, более локальный плазменный разряд реализуется при более высоких градиентах температур, вследствие чего больший процент, образовавшихся в ходе реакции окислов оседает в рабочей зоне опорной трубы, при этом увеличивается коэффициент использования исходных дорогостоящих реагентов и тем самым снижается себестоимость продукции. Осесимметричность индуктора обеспечивает осесимметричность электромагнитного поля и, как следствие, равномерность нагрева опорной трубы. Тем самым снижается вероятность ее деформации и увеличивается коэффициент выхода годной продукции. Однако, как показано в случае соленоидального, так и в случае плоского индуктора, расположенного перпендикулярно оси опорной трубы, за счет конвективных токов, разряд несколько всплывает и при малейших деформациях трубы или колебаниях расхода плазмообразующего газа теряет устойчивость, прилипает к стенке опорной трубы и разрушает последнюю. От такого рода неустойчивости позволяет избавиться наклонное расположение индуктора по ходу парогазовой смеси, как показано на фиг.4. При таком расположении индуктора практически исключается деформация и разрушение опорной трубы и существенно увеличивается коэффициент выхода годной продукции. Конструкция установки состоит из блока 1 приготовления парогазовой смеси, содержащего испарители 2 барботажного типа, станок 3 для крепления опорной трубы 4 с зажимными патронами, узел 5 генерации внутренней плазмы с высокочастотным генератором 6 и индуктором 7, наружный плазмотрон 8 с генератором 9. При получении заготовки парогазовая смесь летучих хлоридов с кислородом, образующаяся в блоке приготовления парогазовой смеси, подается по обогреваемой линии 10 через узел 11 ввода во вращающуюся опорную трубу, относительно которой перемещаются смонтированные на каретке индуктор внутренней плазмы и наружный плазмотрон. Под воздействием перемещающегося внутреннего плазменного разряда протекает целевая реакция и осаждение слоев остеклованных окислов на внутреннюю стенку плазменной трубы. После образования трубчатой заготовки выключается внутренняя плазма, зажигается наружный плазмотрон и происходит схлопывание трубчатой заготовки в штабик. Указанным способом наплавляют заготовки волоконно-оптических световодов. В таблице представлены зависимости коэффициента выхода годной продукции и оптических характеристик от угла наклона индуктора.
Формула изобретения
Устройство для получения заготовок волоконно-оптических световодов, включающее блок приготовления парогазовой смеси, узел ввода, станок для крепления опорной трубы, узел генерации внутренней плазмы, индуктор и наружный плазмотрон, отличающееся тем, что, с целью увеличения выхода годных заготовок за счет повышения устойчивости плазменного разряда и снижения их себестоимости, индуктор выполнен в виде плоской осесимметричной спирали и смонтирован на станке под углом, отличным от 90o, к оси зажимных патронов последнего и наклонен от узла ввода.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000
Извещение опубликовано: 10.11.2000
