CN103304135B - 一种大直径光纤预制棒的光纤拉丝方法 - Google Patents

一种大直径光纤预制棒的光纤拉丝方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大直径光纤预制棒的光纤拉丝方法，其为将大直径光纤预制棒通过升降机不断向下移动进入光纤拉丝炉内，经加热后拉制出成品光纤，通过炉底的延伸管处向炉体内输入保护气体并向上流动并从导气盘的出气孔流出，导气盘和气封罩输入的保护气体也从导气盘的出气孔流出。本发明具有能将大直径光纤预制棒拉出质量稳定的光纤的优点。

Description

一种大直径光纤预制棒的光纤拉丝方法
技术领域
本发明涉及一种光纤拉丝方法，尤其涉及一种大直径光纤预制棒的光纤拉丝方法。
背景技术
目前光纤的拉丝方法是将光纤预制棒的石英玻璃棒下端不断向下移动进入光纤拉丝炉内部经加热后拉制成光纤，该光纤拉丝炉包括炉体、发热体、保温体、中套管、导流管、延伸管和炉顶气盘；炉体的上、下壁对应各开有一上拉丝孔和下拉丝孔，中套管穿过上拉丝孔和下拉丝孔设置在炉体中，保温体设置在炉体内，发热体设置在中套管与保温体之间炉体内，在上拉丝孔上设置炉顶气盘，延伸管一端连通在下拉丝孔外的炉体上，导流管一端套装在中套管中，导流管另一端套装在延伸管中；炉顶气盘的外侧壁上设有输气孔，内侧壁上均匀开有若干个对着炉顶气盘圆心的喷气孔；
在拉制光纤时，由于拉丝炉内部温度达到2200摄氏度，所以高纯石墨通常用来作为拉丝炉的发热体的材料，在上拉丝孔和插入炉内的预制棒之间有小间隙，为了防止外部空气进入拉丝炉后使石墨在高温下氧化，影响发热体的使用寿命，同时氧化后的石墨粉尘会粘附在预制棒融化部分，导致制成的光纤强度的下降，由此需要在拉丝炉内通入惰性气体，如氩气、氦气等，其由炉顶气盘的喷气孔向炉内吹入，保持炉内一定正压的惰性气体气氛；另一方面，光纤拉丝要求拉丝炉的气流保持稳定的层流状态；拉丝过程中气流的变化会引起光纤的直径变化和光纤强度下降；这要求预制棒直径变化较小，一般通过专用的延伸设备，将直径变化大的预制棒在高温下延伸均匀；
为此，美国专利US2006/280578A1公开了一种能够响应预制棒外径变动用于密封光纤预制棒与拉丝炉口间隙的方法。该方法使用了包括外环和内环结合而成的密封环，通过弹簧将该密封环推到预制棒的表面；。日本特开2007-70189号公报公开了一种密封构件，该密封构件在拉丝炉口具有刷子状的结构。还有直接通过石墨软毡密封光纤预制棒和拉丝炉口的设计；发明专利200810134932.x公开了一种两个密封单元的石墨片密封的结构，该结构通过特殊设计的石墨片的弹性来进行密封，然而，这些设计中，由于拉丝炉采用向下的气流走向，炉口使用的密封材料在高温和摩擦的作用下，导致一些石墨软毡碳粉进入拉丝炉，从而会引起光纤的强度下降；发明专利200810134932.x中两单元石墨片密封的结构中，石墨片的弹性在高温下是非常小的，对于较大直径变化的光纤预制棒，会导致漏气，引起拉丝炉的氧化；然而随着光纤预制棒直径越来越大，光纤预制棒直径的波动范围就变大，使得上拉丝孔和插入炉内的预制棒之间的间隙波动范围就变大，由此就难以控制拉丝炉内的高温气体的层流稳定性；尤其是在光纤的末端其直径逐渐减小，由此使得该段处无法拉出质量稳定的光纤。
发明内容
针对以上缺点，本发明的目的在于提供一种能将大直径光纤预制棒拉出质量稳定的光纤的大直径光纤预制棒的光纤拉丝方法。
本发明的技术内容为，一种大直径光纤预制棒的光纤拉丝方法，其为将大直径光纤预制棒通过升降机不断向下移动进入光纤拉丝炉内，经加热后拉制出成品光纤，其特征在于光纤拉丝炉包括炉体、发热体、保温体、中套管、导流管、延伸管、炉顶气盘、隔环、弹性石墨环片、导气盘和气封罩；导气盘包括一空心环盘和若干环片，空心环盘内环处为一敞开口，若干环片在空心环盘内的上内壁、下内壁上、下相邻交错安装，在空心环盘靠近外侧壁处的上内壁设有一圈若干出气孔；导气盘安装在炉顶气盘上并使出气孔垂直向上，弹性石墨环片安装在出气孔内侧的空心环盘上；隔环设置在导流管与延伸管之间，使导流管外壁分别与延伸管内壁及中套管内壁之间形成有间隙；在隔环上端的延伸管侧壁上设有若干第一进气孔；气封罩套装在出气孔内侧的空心环盘上并罩住弹性石墨环片，在气封罩上设有若干第二进气孔；在气封罩中心设有气封罩内孔；在大直径光纤预制棒的上端安放有一罩杯，罩杯包括罩盘和罩筒，罩盘固定在罩筒一端，罩盘中心有一个罩孔；罩盘的外直径大于气封罩内孔的直径，罩筒的外直径小于等于气封罩内孔的直径；向第一进气孔中输入惰性气体，其输入量为25～40 升/分；向第二进气孔中输入惰性气体，其输入量为5～10 升/分。
在上述发明中炉顶气盘7的喷气孔7.1向炉内吹入惰性气体，其输入量为5～10升/分。
本发明与现有技术相比所具有的优点是：弹性石墨环片可以使拉丝炉能适用于拉制直径较大的预制棒和直径波动较大的光纤预制棒；通过炉底的延伸管处向炉体内输入保护气体并向上流动并从导气盘的出气孔流出，导气盘和气封罩输入的保护气体也从导气盘的出气孔流出，由此起到稳流的作用；导气盘同时起到灰分的收集作用；由此本发明能适用于拉制直径较大的光纤预制棒和直径波动较大的光纤预制棒，同时能使石墨粉尘不易粘附在光纤预制棒上及能有效的控制拉丝炉内的气流状态；同时罩盘能使光纤预制棒末端也能拉出质量温度的光纤。
附图说明
图1为本发明中大直径光纤预制棒下端放入光纤拉丝炉时的示意图。
图2为本发明中光纤拉丝炉的导气盘的结构示意图。
图3为图2中A-A向示意图。
图4为本发明中大直径光纤预制棒上端放入光纤拉丝炉时的示意图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，光纤拉丝炉包括炉体1、发热体2、保温体3、中套管4、导流管5、延伸管6、炉顶气盘7、隔环8、弹性石墨环片9、导气盘10和气封罩11；导气盘10包括一空心环盘10.1和若干环片10.2，空心环盘10.1内环处为一敞开口10.3，若干环片10.2在空心环盘内的上内壁10.4、下内壁10.5上、下相邻交错安装，在空心环盘10.1靠近外侧壁10.6处的上内壁10.4设有一圈若干出气孔10.7；导气盘10安装在炉顶气盘7上并使出气孔10.7垂直向上，弹性石墨环片9安装在出气孔10.7内侧的空心环盘10.1上；隔环8设置在导流管5与延伸管6之间，使导流管5外壁分别与延伸管6内壁及中套管4内壁之间形成有间隙16；在隔环8上端的延伸管6侧壁上设有若干第一进气孔6.1；气封罩11套装在出气孔10.7内侧的空心环盘10.1上并罩住弹性石墨环片9，在气封罩11上设有若干第二进气孔11.1；在气封罩11中心设有气封罩内孔11.2；罩杯13包括罩盘13.1和罩筒13.2，罩盘13.1固定在罩筒13.2一端，罩盘13.1中心有一个罩孔13.3；罩盘13.1的外直径大于气封罩11内孔的直径11.2，罩筒13.2的外直径等于气封罩内孔11.2的直径；在大直径光纤预制棒12上端设有一把手12.1，将罩杯13通过罩孔13.3从把手12.1罩在大直径光纤预制棒12上端；然后将大直径光纤预制棒12由把手12.1挂在升降机14上，然后将光纤预制棒的下端不断向下移动进入光纤拉丝炉内部经加热后拉制成光纤15；第一进气孔6.1中输入惰性气体，其输入量为30 升/分；第二进气孔11.1中输入惰性气体，输入量为8升/分；炉顶气盘7的喷气孔7.1向炉内吹入惰性气体，其输入量为8升/分。
如图4所示，在大直径光纤预制棒12的上端进入炉体1时，罩杯13会将气封罩内孔11.2封住。
本发明的工作原理是，将光纤预制棒12末端不断向下移动进入加热炉炉体1内，由发热体2对光纤预制棒12加热，同时通过第一进气孔6.1通入惰性保护气体，该惰性保护气体通过间隙16向上流入炉体内，其中部分惰性保护气体通过导流管5由延伸管6内向下流动以保护拉制的光纤15；其余惰性保护气体在炉体内向上流动，然后进入导气盘10后由出气孔10.7流出，同时环片10.2将惰性保护气体中的挥发物颗粒挡住并使其沉积在空心环盘10.1中；以此同时由第二进气孔11.1输入惰性保护气体以保护弹性石墨环片9并防止弹性石墨环片9与光纤预制棒12之间无有空气流入，第二进气孔11.1输入的惰性保护气体向下流入导气盘10后从出气孔10.7流出；炉顶气盘7的喷气孔7.1向炉内吹入惰性保护气体，以使炉体1上端光纤预制棒13进口处无空气加入炉体内，喷气孔7.1输入的惰性保护气体向上流入导气盘10后从出气孔10.7流出；在大直径光纤预制棒12的上端进入炉体1时，罩杯13会将气封罩内孔11.2封住。

Claims (1)

1.一种大直径光纤预制棒的光纤拉丝方法，其为将大直径光纤预制棒通过升降机不断向下移动进入光纤拉丝炉内，经加热后拉制出成品光纤，其特征在于光纤拉丝炉包括炉体、发热体、保温体、中套管、导流管、延伸管、炉顶气盘、隔环、弹性石墨环片、导气盘和气封罩；导气盘包括一空心环盘和若干环片，空心环盘内环处为一敞开口，若干环片在空心环盘内的上内壁、下内壁上、下相邻交错安装，在空心环盘靠近外侧壁处的上内壁设有一圈若干出气孔；导气盘安装在炉顶气盘上并使出气孔垂直向上，弹性石墨环片安装在出气孔内侧的空心环盘上；隔环设置在导流管与延伸管之间，使导流管外壁分别与延伸管内壁及中套管内壁之间形成有间隙；在隔环上端的延伸管侧壁上设有若干第一进气孔；气封罩套装在出气孔内侧的空心环盘上并罩住弹性石墨环片，在气封罩上设有若干第二进气孔；在气封罩中心设有气封罩内孔；在大直径光纤预制棒的上端安放有一罩杯，罩杯包括罩盘和罩筒，罩盘固定在罩筒一端，罩盘中心有一个罩孔；罩盘的外直径大于气封罩内孔的直径，罩筒的外直径小于等于气封罩内孔的直径；向第一进气孔中输入惰性气体，其输入量为25～40 升/分；向第二进气孔中输入惰性气体，其输入量为5～10 升/分。
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