專利名稱:一種光纖預制棒的垂直拉伸方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種光纖預制棒的垂直拉伸方法及設(shè)備,具體涉及將一種大直徑光纖預制棒拉伸成小直徑光纖預制棒的工藝方法及設(shè)備,屬光纖加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
1970年,美國康寧首先采用氣相沉積方法制備出預制棒并拉出低衰耗的光纖以來,目前已經(jīng)有多種制作用于拉制光纖的玻璃預制棒的加工方法。這些加工方法包括夕卜氣相沉積法(OVD),氣相軸向沉積法(VAD),內(nèi)氣相沉積法(IVD),改進化學氣相沉積法(MCVD),等離子激活化學氣相沉積法(PCVD)。為了提高光纖的生產(chǎn)效率,已逐步出現(xiàn)使用較大的初始外徑的預制棒以及較快拉絲速度的趨勢,然而在對外徑平均值大于150 mm的預制棒進行拉絲加工時,難以使熱區(qū)氣流到達理想的層流狀況和對預制棒進行均勻加熱,因此不利于拉絲工藝和質(zhì)量的控制。利用拉伸技術(shù)將大直徑的預制棒拉伸成為一種直徑較小的預制棒有利于解決以上的技術(shù)問題。專利文獻CN 1890189A公開了一種水平方向拉伸光纖基材的方法和設(shè)備,但采用該方法在拉伸過程中由于棒體自身重力的作用預制棒的弓曲度不能很好控制,對光纖拉絲過程會造成較大的麻煩。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提出一種拉伸質(zhì)量好、加工工藝簡便的光纖預制棒的垂直拉伸方法及設(shè)備。本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的垂直拉伸方法的技術(shù)方案為
將大直徑光纖預制棒垂直安裝在拉伸設(shè)備上,大直徑光纖預制棒的上端由一夾緊裝置夾持;
先對光纖預制棒的下端進行預加工,形成過渡段和引伸段,即通過加熱裝置對光纖預制棒的下端進行加熱,使其熔融變細并向下延伸一段長度,引伸段的直徑與加工后的小直徑光纖預制棒直徑相同或相近;
將引伸段接入牽引裝置;
對大直徑光纖預制棒下端和過渡段持續(xù)進行加熱,使其熔融變細,同時通過牽引裝置向下牽引,向下牽引的速度為\,由此形成向下延伸的小直徑光纖預制棒;
在小直徑光纖預制棒向下牽引的同時,夾持大直徑光纖預制棒的夾緊裝置向下移動,夾緊裝置向下移動的速度為V1,由此保持大直徑光纖預制棒對加熱裝置的連續(xù)進給;
所述的大直徑光纖預制棒的直徑Dl大于或等于140mm,所述的小直徑光纖預制棒的直徑D2小于或等于120mm,并且使得拉伸加工滿足D2= (V1 / V2)1/2 X Dl0按上述方案,所述的大直徑光纖預制棒為實芯光纖預制棒,或玻璃套管與芯棒的組合;可在實芯光纖預制棒的上端焊接直徑較小的玻璃延長棒或玻璃延長管作為夾持端,或在玻璃套管的上端焊接直徑較小的玻璃延長管作為夾持端。
按上述方案,對于由玻璃套管與芯棒組合的大直徑光纖預制棒,在玻璃套管或玻璃延長管的上端安設(shè)真空吸盤,加熱拉伸時管內(nèi)真空度控制在50mbar或50mbar以下。按上述方案,所述的加熱裝置為石墨電阻爐或電感應爐,或為可燃氣體燃燒器,力口熱溫度控制在2000-2300°C,加熱時在加熱區(qū)域沖入惰性保護氣體。按上述方案,通過光電測量裝置對加熱熔融處的大直徑光纖預制棒直徑Dl和熔融變細的小直徑光纖預制棒直徑D2連續(xù)或間斷進行測量,并通過調(diào)整V1和/或V2來調(diào)整D2。按上述方案,所述的牽引裝置為滾輪牽引裝置,牽引速度V2為20mm/min"l000mm/min。按上述方案,所述的大直徑光纖預制棒的直徑Dl為14(T200 mm,所述的小直徑光 纖預制棒的直徑D2為40 120 mm。本發(fā)明光纖預制棒垂直拉伸設(shè)備的技術(shù)方案為
包括立式機架,立式機架上方安設(shè)上下移動夾緊裝置,上下移動夾緊裝置上方配置抽真空系統(tǒng),立式機架的中部安設(shè)加熱裝置并配置惰性氣體吹氣口,在加熱裝置內(nèi)和下方分別配置光電測量裝置,在加熱裝置的下方安設(shè)有牽引裝置。按上述方案,所述的上下移動夾緊裝置包括夾緊裝置與上下移動裝置,在上下移動裝置上還配置有對中調(diào)整裝置;所述的牽引裝置為滾輪牽引裝置,滾輪牽引裝置由一對或多對滾輪組成,沿上下平行間隔安設(shè),包括上部的導向滾輪,還包括主拉伸滾輪、浮動拉伸滾輪和隨動拉伸滾輪。按上述方案,所述的抽真空系統(tǒng)包括真空泵、抽真空管道、真空探測儀、真空吸盤和石墨隔熱片。本發(fā)明的有益效果在于1、采用立式垂直拉伸方式,不僅可以避免光纖預制棒在拉伸時因重力作用產(chǎn)生弓曲度,使預制棒拉伸后的同軸度得到保證,而且可以借助重力的作用向下拉伸,對預制棒的幾何尺寸進行更好的控制,使得拉伸后的光纖預制棒幾何形狀更為均勻,精度更好,為光纖拉絲打下良好的質(zhì)量基礎(chǔ);2、加工工藝簡便,易于控制和調(diào)整,操作方便,加工效率較高;3、對于由玻璃套管與芯棒組合的大直徑光纖預制棒,加熱拉伸時采用了抽真空方式,在拉伸過程中可以一直保證玻璃套管和芯棒界面處于相對真空狀態(tài),這樣大大改善了拉伸后預制棒的質(zhì)量;4、本發(fā)明另一個特點在于在拉伸基材和發(fā)熱元件中填充惰性氣體,穩(wěn)定了預制棒軟化形變部分與發(fā)熱體之間氣體流動的穩(wěn)定性,使得發(fā)熱體與預制棒間具有持續(xù)穩(wěn)定的對流導熱,確保拉伸后預制棒的包層直徑波動較初始階段沒有明顯變化,也確保了拉伸后的預制棒的質(zhì)量;5、加工設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,運行可靠性高,使用方便,可以兼容實芯預制棒和玻璃套管與芯棒的組合,使得設(shè)備的適用性大大提高。
圖I為本發(fā)明一個實施例加工過程示意圖。圖2為本發(fā)明一個實施例抽真空的示意圖。圖3為本發(fā)明一個實施例直徑測量的示意圖。圖4為本發(fā)明一個實施例測量反饋和控制的示意圖。圖5為本發(fā)明設(shè)備一個實施例中上下移動夾緊裝置部分的側(cè)剖視結(jié)構(gòu)圖。
圖6為本發(fā)明設(shè)備一個實施例中加熱裝置和光電測量裝置的正視結(jié)構(gòu)圖。圖7為本發(fā)明設(shè)備一個實施例中牽引裝置部分的正視結(jié)構(gòu)圖。
圖8為本發(fā)明設(shè)備一個實施例中抽真空系統(tǒng)中的真空吸盤俯視圖。圖9為圖8中的A-A剖視圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖進一步對本發(fā)明的實施例作進一步的說明。本發(fā)明的實施對象為大直徑光纖預制棒,包括實芯光纖預制棒或玻璃套管與芯棒的組合。實施過程是將大直徑光纖預制棒拉伸成為小直徑光纖預制棒,所述的大直徑光纖預制棒的外徑大于或等于140_,通常為16(T200 mm;所述的小直徑光纖預制棒的外徑小于120mm,通常為50 110 mm。拉伸的過程和操作步驟為
所述大直徑光纖預制棒3在尾部焊接有外徑小于預制棒外徑的延長棒或延長管,所述延長棒或者延長管為石英玻璃,在高溫下與大尺寸光纖預制棒熔接在一起,其目的在于減少拉伸過程中輔助材料的消耗,同時提高光纖預制棒的玻璃利用率,而且由于輔助玻璃材料外徑變小,使得焊接變得容易,從而也降低了焊接成本。本實施例中提供的小直徑延長棒外徑與大直徑光纖預制棒直徑的差值為25 65mm。所述的小直徑延長棒與大直徑光纖預制棒同軸線聯(lián)接,大直徑光纖預制棒與小直徑延長棒的對接方式有平直對接,過渡錐對接或過渡圓弧對接。將大直徑光纖預制棒垂直安裝到拉伸設(shè)備上,大直徑光纖預制棒的上端的延長棒或延長管由上下移動夾緊裝置夾持;對于由玻璃套管與芯棒組合的大直徑光纖預制棒,在玻璃套管的玻璃延長管的上端安設(shè)真空吸盤7,通過真空吸盤與抽真空系統(tǒng)的其它部分接通;通過上下移動夾緊裝置將大直徑光纖預制棒緩慢的送入作為加熱裝置4的石墨電阻爐,在大尺寸光纖預制棒的前端進入石墨電阻爐發(fā)熱腔后用密封裝置將爐上口封住,然后將惰性氣體輸送到石墨電阻爐發(fā)熱腔上部,使惰性氣體和光纖預制棒相遇,并產(chǎn)生在石墨電阻爐發(fā)熱腔和光纖預制棒之間的間隙處流動的氣體,惰性包括氮氣、氬氣或者氦氣;石墨電阻爐溫度范圍在2200°C左右,溫度指的是發(fā)熱體的溫度。當實施對象為玻璃套管和芯棒的組合時,將抽真空系統(tǒng)打開;當實施對象為實芯預制棒,無需打開抽真空系統(tǒng)。通過發(fā)熱腔發(fā)熱軟化光纖預制棒的前端,當溫度達到預制棒基材溶化溫度后,從軟化的前錐端掉下直徑較細的小直徑光纖預制棒,將小直徑光纖預制棒用牽引裝置2的滾輪夾住向下牽引拉伸,在拉伸過程中,上下移動夾緊裝置通過上下移動裝置緩慢將大直徑光纖預制棒進給進入加熱裝置發(fā)熱腔,同時如圖3所示的光電測量裝置開始采集預制棒的外徑數(shù)據(jù),其中加熱裝置內(nèi)的大徑光電測量裝置5測量實芯或由玻璃套管與芯棒融縮成實芯的大直徑預制棒直徑D1,加熱裝置下方的小徑光電測量裝置6測量小直徑光纖預制棒的直徑D2,將采集的數(shù)據(jù)輸送至運算控制單元15,并通過數(shù)據(jù)反饋系統(tǒng)反饋給上下移動夾緊裝置I和牽引裝置2的控制系統(tǒng),由D2= (V1 / V2)1/2XDl關(guān)系來實時調(diào)節(jié)夾緊裝置向下移動的速度為V1和牽引裝置的滾輪牽引速度V2,達到所需要獲得拉伸后小直徑光纖預制棒的外徑,直至拉伸結(jié)束。實施例一拉伸RIC工藝制造的200mm外徑預制棒基材到目標40_100mm外徑的預制棒。將預制棒基材架在架棒系統(tǒng)上,將石墨隔熱片和真空吸盤放置在基材的上端面并固定;將抽真空系統(tǒng)打開抽取RIC200mm外徑的預制棒基材中芯棒同外包層之間的空氣來減小界面氣線等缺陷;將加熱系統(tǒng)打開升溫,當溫度達到預制棒基材溶化溫度后,基材就會融化掉下來;將動力系統(tǒng)打開,讓其將融化后的玻璃夾住,通過手動調(diào)節(jié)動力系統(tǒng)的速度來讓預制棒基材的尺寸加大;將測試系統(tǒng)以及信號反饋系統(tǒng)打開,在控制界面上輸入目標外徑數(shù)值,拉伸設(shè)備就會通過動力系統(tǒng)、測試系統(tǒng)以及信號反饋系統(tǒng)控制來自動控制拉伸后預知棒的外徑,其記錄結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種光纖預制棒的垂直拉伸方法,其特征在于 將大直徑光纖預制棒垂直安裝在拉伸設(shè)備上,大直徑光纖預制棒的上端由ー夾緊裝置夾 持; 先對光纖預制棒的下端進行預加工,形成過渡段和引伸段,即通過加熱裝置對光纖預制棒的下端進行加熱,使其熔融變細并向下延伸一段長度,引伸段的直徑與加工后的小直徑光纖預制棒直徑相同或相近; 將引伸段接入牽引裝置; 對大直徑光纖預制棒下端和過渡段持續(xù)進行加熱,使其熔融變細,同時通過牽引裝置向下牽引,向下牽引的速度為\,由此形成向下延伸的小直徑光纖預制棒; 在小直徑光纖預制棒向下牽引的同吋,夾持大直徑光纖預制棒的夾緊裝置向下移動,夾緊裝置向下移動的速度為V1,由此保持大直徑光纖預制棒對加熱裝置的連續(xù)進給; 所述的大直徑光纖預制棒的直徑Dl大于或等于140mm,所述的小直徑光纖預制棒的直徑D2小于或等于120mm,并且使得拉伸加工滿足D2= (V1 / V2)1/2 X Dl0
2.按權(quán)利要求I所述的光纖預制棒的垂直拉伸方法,其特征在于所述的大直徑光纖預制棒為實芯光纖預制棒或玻璃套管與芯棒的組合;在實芯光纖預制棒的上端焊接直徑較小的玻璃延長棒或玻璃延長管作為夾持端,或在玻璃套管的上端焊接直徑較小的玻璃延長管作為夾持端。
3.按權(quán)利要求2所述的光纖預制棒的垂直拉伸方法,其特征在于對于由玻璃套管與芯棒組合的大直徑光纖預制棒,在玻璃套管或玻璃延長管的上端安設(shè)真空吸盤,加熱拉伸時管內(nèi)真空度控制在50mbar或50mbar以下。
4.按權(quán)利要求I或2所述的光纖預制棒的垂直拉伸方法,其特征在于所述的加熱裝置為石墨電阻爐或電感應爐,或為可燃氣體燃燒器,加熱溫度控制在2000-2300°C,加熱時在加熱區(qū)域沖入惰性保護氣體。
5.按權(quán)利要求I或2所述的光纖預制棒的垂直拉伸方法,其特征在于通過光電測量裝置對加熱熔融處的大直徑光纖預制棒直徑Dl和熔融變細的小直徑光纖預制棒直徑D2連續(xù)或間斷進行測量,并通過調(diào)整V1和/或V2來調(diào)整D2。
6.按權(quán)利要求I所述的光纖預制棒的垂直拉伸方法,其特征在于所述的牽引裝置為滾輪牽引裝置,牽引速度V2為20mm/min 1000mm/min。
7.按權(quán)利要求I或2所述的光纖預制棒的垂直拉伸方法,其特征在于所述的大直徑光纖預制棒的直徑Dl為14(T200 mm,所述的小直徑光纖預制棒的直徑D2為4(Tl20 mm。
8.一種光纖預制棒的垂直拉伸設(shè)備,其特征在于包括立式機架,立式機架上方安設(shè)上下移動夾緊裝置,上下移動夾緊裝置上方配置抽真空系統(tǒng),立式機架的中部安設(shè)加熱裝置并配置惰性氣體吹氣ロ,在加熱裝置內(nèi)和下方分別配置光電測量裝置,在加熱裝置的下方還安設(shè)有牽引裝置。
9.按權(quán)利要求8所述的光纖預制棒的垂直拉伸設(shè)備,其特征在于所述的上下移動夾緊裝置包括夾緊裝置與上下移動裝置,在上下移動裝置上還配置有對中調(diào)整裝置。
10.按權(quán)利要求8或9所述的光纖預制棒的垂直拉伸設(shè)備,其特征在于所述的牽引裝置為滾輪牽引裝置,滾輪牽引裝置由ー對或多對滾輪組成,沿上下平行間隔安設(shè),包括上部的導向滾輪,還包括主拉伸滾輪、浮動拉伸滾輪和隨動拉 伸滾輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖預制棒的垂直拉伸方法及設(shè)備,該方法是將大直徑光纖預制棒垂直安裝在拉伸設(shè)備上,通過加熱裝置對光纖預制棒的下端進行加熱,使其熔融變細并向下延伸,將引伸段接入牽引裝置;對大直徑光纖預制棒下端和過渡段持續(xù)進行加熱,使其熔融變細,同時通過牽引裝置向下牽引,牽引的速度為V2,形成向下延伸的小直徑光纖預制棒;同時夾持大直徑光纖預制棒的夾緊裝置向下移動,其速度為V1,大直徑光纖預制棒的直徑D1大于或等于140mm,小直徑光纖預制棒的直徑D2小于或等于120mm,使得拉伸加工滿足D2=(V1/V2)1/2×D1。本發(fā)明加工質(zhì)量好,工藝簡便,易于控制和調(diào)整,加工效率較高;加工設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,運行可靠,可兼容實芯預制棒和玻璃套管與芯棒的組合。
文檔編號C03B37/012GK102627399SQ20121011380
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者向和軍, 吳儀溫, 張文俊, 王瑞春, 顧立新 申請人:長飛光纖光纜有限公司