CN104478210A - 用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置，其固定于光纤拉丝炉上，其套设在光纤拉丝炉内石墨件的外侧，其包括石英气封环和设置在所述石英气封环内部的若干石墨片，所述石英气封环由上到下一次包括：上石英气封环、中石英气封环和下石英气封环，所述中石英气封环和下石英气封环的内侧壁上均设有能够放置石墨片的凹口。本发明使用固定尺寸的石墨片，避免了因作业人员填充手法差异而带来的气封不良问题，也避免了因光纤预制棒在拉丝过程中轴心位置偏移带来的炉内气流场紊乱的问题，提高了光纤生产的工艺稳定性。

Description

用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置以及方法

技术领域

本发明属于光纤制造领域，更具体的涉及一种用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置以及方法。

背景技术

拉丝炉是用于光纤拉丝的一个非常关键的功能设备：光纤预制棒在拉丝炉中熔融并被拉制成一根直径为125um左右的光纤。拉丝炉内的加热元件一般为石墨材质，为了防止在加热过程中石墨件被氧化，需要在拉丝炉上部设计一个拉丝炉气封装置。

气封装置在光纤拉丝工艺过程中起着非常重要的作用：

(1)气封装置对裸光纤圆度的影响。在一般情况下，在拉丝过程中如果气封性能不是太好,会影响拉丝炉内的气流场和热场分布的均匀性，从而影响光纤的圆度。

(2)气封装置对裸光纤丝径波动的影响。在气封装置气封性能较差的情况下，拉丝炉内气流会产生紊乱和波动，这种波动如果发生在预制棒变径区和光纤成型区域附近，就会使裸光纤直径产生较大幅度的波动。

(3)气封装置对光纤强度的影响。在极端情况下，气封性能较差的气封装置会使大量的拉丝炉内的工艺气体向上运动并从拉丝炉上口溢出炉外，在烟囱效应的作用下使部分空气从拉丝炉下口吸入到拉丝炉内，这种现象被称为拉丝炉窜气。窜气会直接导致拉丝炉内石墨件的氧化，从而导致光纤预制棒和光纤被污染，带来光纤强度问题。

目前拉丝炉气封的方式一般有三种：非接触式气帘、全密封方式和石英棉填充方式。

非接触式气帘气封装置，利用气体从装置出口处高速喷出，形成气帘，从而将拉丝炉内部与外界空气隔绝，达到气封效果。该装置构造简单，使用寿命较长，适用于直径相对均匀的预制棒，但其气封稳定性较差，如果在拉丝过程中预制棒轴心位置发生较大幅度的偏移，会导致拉丝炉内的气流场和热场发生紊乱和波动，进而引起光纤丝径波动和石墨件氧化等问题。

全密封式的气封装置，在非接触式气帘方式的基础上增加了石英布罩，将预制棒与外界空气完全隔绝。此装置可在预制棒轴心位置发生偏移时，较好的稳定拉丝炉内的气流场，避免丝径波动和石墨件氧化的问题。但该装置仅适用于长度较短的预制棒，经过使用几次后，石英布罩的内壁会被污染，从而影响光纤的强度。同时该石英布罩存在较大的漏气风险，一旦漏气事件发生，石墨件将会被严重氧化。

石英棉填充的气封方式，利用石英棉的柔软性，将其填充于石英部件与光纤预制棒之间的缝隙，达到气封效果。石英部件中填充石英棉经常会出现两种问题：欠填充和过填充。

(1)如果作业人员的填充手法不到位欠填充，会导致石英棉膨胀不到位，空气容易进入到拉丝炉中，引起炉内石墨件和光纤预制棒氧化，从而缩短石墨件的使用寿命和增加光纤的报废长度。

(2)如果石英棉因为作业人员过填充，受热后石英棉过膨胀，过膨胀的石英棉会紧紧包裹光纤预制棒，出现卡棒异常，导致光纤生产断纤，增加光纤拉丝塔的停机时间，间接导致光纤成本增加。同时，过填充的石英棉还会出现被光纤预制棒压碎的可能，碎石英棉毛细会粘附在光纤预制棒上，降低拉丝的工艺稳定性，如光纤塔断频次增加，光纤筛选强度恶化等，直接导致光纤生产成本增加。

因此，现在需要一种新的气封装置和填充方法，通过新的气封装置和填充方法，可以避免以上气封装置的不良带来的光纤预制棒生产异常问题，提高光纤生产的工艺稳定性和产品质量稳定性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于均匀直径光纤预制棒拉丝的拉丝炉气封装置，可以有效规避因作业人员填充手法差异而产生气封不良问题，同时也可以有效规避拉丝过程中因光纤预制棒轴心位置偏移带来的气流场和温场分布不均的问题，利于提高光纤的生产工艺稳定性和延长石墨件的使用寿命，能够有效和间接降低光纤的生产成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置，其固定于光纤拉丝炉的炉口上，其包括石英气封环和设置在所述石英气封环内部的若干石墨片，所述石英气封环由上到下依次包括：上石英气封环、中石英气封环和下石英气封环，所述中石英气封环和下石英气封环的内侧壁上均设有能够放置石墨片的凹口。

优选的，所述上石英气封环、中石英气封环和下石英气封环的内径大小相同，所述上石英气封环、中石英气封环和下石英气封环的外径大小相同。

优选的，所述上石英气封环的高度比所述中石英气封环和下石英气封环的高度高。

优选的，所述上石英气封环的高度为50～100mm，所述上石英气封环的内径比均匀预制棒直径大16～40mm。

优选的，所述中石英气封环的高度为20～40mm，所述中石英气封环的内径比均匀预制棒直径大16～40mm。

优选的，所述下石英气封环的高度为20～40mm，所述下石英气封环的内径比均匀预制棒直径大16～40mm。

优选的，所述凹口的高度为6～10mm，所述凹口的内径比所述上石英气封环、中石英气封环和下石英气封环的内径大30～60mm。

优选的，放置在所述凹口内的若干层石墨片的内径比均匀预制棒的直径小0～10mm，所述石墨片的外径比所述凹口内径小6～16mm。

优选的，所述石墨片上设有斜切口，所述斜切口的角度是任意角度，所述斜切口的宽度为2～8mm。

优选的，一种使用上述气封装置的方法，包括以下几步：(1)先将下石英气封环放置在拉丝炉上，与拉丝炉口对齐；

(2)依次放置四层石墨片，保证四层石墨片的斜切口按照90°间隔错开放置；

(3)将中石英气封环放置于下石英气封环上，再同样依次放置四层石墨片1，保证四层石墨片的斜切口按照约90°间隔错开放置；

(4)将上石英气封环放置中石英气封环上，完成气封装置的装配过程。

本发明的有益效果是:

其一、本发明使用固定尺寸的石墨片，避免了因作业人员填充手法差异而带来的气封不良问题，也避免了因光纤预制棒在拉丝过程中轴心位置偏移带来的炉内气流场紊乱的问题，提高了光纤生产的工艺稳定性。

其二、本发明使用固定尺寸的石墨片，石墨片在气封装置凹口内放置完毕后，可以直接下光纤预制棒进拉丝炉，升温拉丝，一次就可完成光棒气封操作，提高了工艺便利性，节省了生产时间。

其三、本发明使用了三个石英玻璃气封环，有两层的石墨片气封层，双层气封设计使得气密性比现有单层气封装置更有效。

其四、本发明使用了较高高度的上石英玻璃气封环，提高了尾棒拉丝时的气封效果。同时整个气封装置的高度合理设计，可以使用短尺寸的对接尾管，节约了尾管成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明气封装置的剖视图。

图2是本发明装置的结构示意图。

图3是本发明石墨片的结构示意图。

其中，1-石墨片，10-斜切口，2-上石英气封环，3-中石英气封环，4-下石英气封环，5-凹口，6-光纤预制棒，7-光纤拉丝炉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

本实施例中公开了一种用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置，其固定于光纤拉丝炉的炉口上，用于均匀直径光纤预制棒拉丝过中保护拉丝炉内的石墨件，防止石墨件氧化，同时使拉丝炉内形成稳定的气流场和温度场

如图1-2中所示，该新型气封装置包括石英气封环和设置在上述石英气封环内部的若干石墨片1，上述石英气封环由上到下依次包括：上石英气封环2、中石英气封环3和下石英气封环4，上述中石英气封环3和下石英气封环4的内侧壁上均设有能够放置石墨片1的凹口5。

在本实施例中，上述上石英气封环2、中石英气封环3和下石英气封环4的内径大小相同；上述上石英气封环2、中石英气封环3和下石英气封环4的外径大小相同；上述上石英气封环2的高度比上述中石英气封环3和下石英气封环4的高度高。

上述上石英气封环2的高度比其余两个石英气封环的高度高，是为了保护凹口5内的石墨片不被氧化，增强了尾棒拉丝时的气封效果。

具体的，上述上石英气封环2的高度为50～100mm，上述上石英气封环2的内径比均匀预制棒直径大16～40mm；上述中石英气封环3的高度为20～40mm，上述中石英气封环3的内径比均匀预制棒直径大16～40mm；上述下石英气封环4的高度为20～40mm，上述下石英气封环4的内径比均匀预制棒直径大16～40mm。

上述凹口5的高度为6～10mm，上述凹口5的内径比上述上石英气封环2、中石英气封环3和下石英气封环4的内径大30～60mm；放置在上述凹口5内的若干层石墨片1的内径比均匀预制棒的直径小0～10mm，上述石墨片1的外径比上述凹口5内径小6～16mm。

石墨片1的外径比凹口5的内径小，是为了方便石墨片1在凹口5内自由移动，以规避拉丝过程中光纤预制棒轴心位置偏移带来气封不良问题。

在实际光纤预制棒生产中，为了克服均匀光纤预制棒直径尺寸在公差内合理变动，在上述石墨片1上设有斜切口10，上述斜切口10为了克服切口带来空气进入，提高气封装置的气密性。

如图3中所示，上述石墨片1斜切口10为任意角度，上述斜切口10的宽度为2～8mm，并且将若干片石墨片1放置在凹口5内部时，将各层石墨片1的斜切口10位置错开。

本实施例中，以直径为150mm光纤预制棒进行正常生产拉丝。气封装置各部件采用表1所示尺寸；在凹口内填充四层石墨片1，使用的石墨片1的斜切口10角度为15°，宽度为4mm，厚度为1.5mm。

表1 气封装置各部件尺寸表

部位名称	内径(mm)	外径(mm)	高度(mm)
				上石英气封环	170	220	60
中石英气封环	170	220	22
				下石英气封环	170	220	22
凹口	210	/	7
				石墨片	150	206	1.5

生产过程步骤为：先将下石英气封环4放置在拉丝炉7上，与拉丝炉口对齐；然后再依次放置四层石墨片1，保证四层石墨片的斜切口按照90°间隔错开放置；然后将中石英气封环3放置于下石英气封环4上，再同样依次放置四层石墨片1，保证四层石墨片的斜切口按照约90°间隔错开放置；最后将上石英气封环2放置中石英气封环3上，完成气封装置的装配过程。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置，其固定于光纤拉丝炉的炉口上，其包括石英气封环和设置在所述石英气封环内部的若干石墨片，所述石英气封环由上到下依次包括：上石英气封环、中石英气封环和下石英气封环，其特征在于，所述中石英气封环和下石英气封环的内侧壁上均设有能够放置石墨片的凹口。

2.根据权利要求1所述的用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置，其特征在于，所述上石英气封环、中石英气封环和下石英气封环的内径大小相同，所述上石英气封环、中石英气封环和下石英气封环的外径大小相同。

3.根据权利要求2所述的用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置，其特征在于，所述上石英气封环的高度比所述中石英气封环和下石英气封环的高度高。

4.根据权利要求3所述的用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置，其特征在于，所述上石英气封环的高度为50～100mm，所述上石英气封环的内径比均匀预制棒直径大16～40mm。

5.根据权利要求4所述的用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置，其特征在于，所述中石英气封环的高度为20～40mm，所述中石英气封环的内径比均匀预制棒直径大16～40mm。

6.根据权利要求5所述的用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置，其特征在于，所述下石英气封环的高度为20～40mm，所述下石英气封环的内径比均匀预制棒直径大16～40mm。

7.根据权利要求1所述的用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置，其特征在于，所述凹口的高度为6～10mm，所述凹口的内径比所述上石英气封环、中石英气封环和下石英气封环的内径大30～60mm。

8.根据权利要求7所述的用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置，其特征在于，放置在所述凹口内的若干层石墨片的内径比均匀预制棒的直径小0～10mm，所述石墨片的外径比所述凹口内径小6～16mm。

9.根据权利要求8所述的用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置，其特征在于，所述石墨片上设有斜切口，所述斜切口的角度是任意角度，所述斜切口的宽度为2～8mm。

10.一种使用权利要求1-9任意一项中所述的用于均匀直径光纤预制棒的拉丝炉新型气封装置的方法，其特征在于，包括以下几步：

(1)先将下石英气封环放置在拉丝炉上，与拉丝炉口对齐；

(2)依次放置四层石墨片，保证四层石墨片的斜切口按照90°间隔错开放置；

(3)将中石英气封环放置于下石英气封环上，再同样依次放置四层石墨片1，保证四层石墨片的斜切口按照约90°间隔错开放置；

(4)将上石英气封环放置中石英气封环上，完成气封装置的装配过程。