CN107056041A - 一种预制棒拉双锥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光纤预制棒拉双锥的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)预热过程：将预制棒固定在操作平台的两夹具上，确保预制棒处于水平位置；开启喷灯对准拉锥部位进行预烧，直至表层玻璃处于熔融状态；2)拉锥过程：分为N个阶段拉伸：在预制棒表层玻璃处于熔融状态时，缓慢移动夹具，使左右夹具的距离增大到设定距离时，停止夹具移动，此为第一阶段拉伸；将喷灯对准预制棒变径最大的部位继续加热，移动夹具，重复第一阶段的操作，此为第二阶段拉伸；如此反复，直至完成第N阶段的拉伸；然后关闭喷灯，将预制棒拉锥部分继续置于保温炉内，缓慢降温一段时间后，用玻璃刀从拉锥最细处割断，将两节拉锥好的预制棒移出保温炉，冷却待用。

Description

一种预制棒拉双锥的方法

技术领域

本发明涉及光纤预制棒技术领域，具体而言，涉及一种预制棒拉双锥的方法。

背景技术

光纤拉丝生产过程主要是通过拉丝炉将光纤预制棒加热到熔融状态后从下端拉出光纤。为了有效拉丝，降低拉丝起头的预制棒的损失量，缩短预制棒熔锥成型的时间，在拉丝前，通常要将预制棒拉丝的起始端制成流线型锥头。

现有技术中，将光纤预制棒一端拉成锥型的加工方法是将一根光纤预制棒和一根石英棒，或者用两根光纤预制棒，在熔接车床上加热至对接面熔接在一起，然后通过熔床的拖动分离，将光纤预制棒一端拉成流线型锥体。这种方法存在着缺陷：当预制棒的外径较大时，拉出流线型锥头操作很困难，同时由于需要另外一根棒做牵引棒进行拉锥，因此会拉掉一部分预制棒，造成材料的浪费。

中国专利CN201210498530.4公开了一种光纤预制棒的拉锥加工方法：将两根待拉锥处理的光纤预制棒分别对应装夹于玻璃熔接车床的两端，移动两根光纤预制棒至炉膛内加热达到软化点之后，将两根光纤预制棒熔接起来，再拖动玻璃熔接车床的夹头相对反向移动，拉出流线锥体。该现有技术使光纤预制棒的拉锥玻璃损失量下降6％，一定程度上解决了拉锥损失问题，但并没有从根本上解决光纤预制棒的拉锥损失问题。

中国专利CN201510701454.6公开了一种光纤预制棒的拉锥方法，包括如下步骤：将光纤预制棒和石英棒分别对应装夹于玻璃熔接车床的两端，移至炉膛内进行预热，用石墨板将光纤预制棒的前端面向内按压使得该位置处呈V型槽，然后将石英棒和光纤预制棒熔接，向外牵引石英棒，使V型槽逐渐变大，移动喷灯始终灼烧V型槽的中心位置，当V型槽最细处直径与光纤预制棒拉锥前的直径比例为1:9‐1:6时，停止牵引石英棒。该现有技术提供的拉锥方法能减少光纤预制棒拉锥过程中石英棒的损耗，降低光纤预制棒锥头的拉锥损耗；但也没有从根本上解决光纤预制棒的拉锥损失问题。

可见，在光纤预制棒的拉锥头过程，如何有效避免预制棒的损失，已成为一个技术难题。

发明内容

为克服现有技术中预制棒在拉锥过程造成的损失问题，本发明提供了一种新的光纤预制棒拉锥方法，采用本发明的技术方案，预制棒的损失几乎为零，可以彻底解决预制棒在拉锥过程中的损失问题。

本发明的技术方案是：一种光纤预制棒拉双锥的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)预热过程：将预制棒固定在操作平台的两夹具上，确保预制棒处于水平位置；开启喷灯对准拉锥部位进行预烧，直至表层玻璃处于熔融状态；

2)拉锥过程：分为N个阶段拉伸：在预制棒表层玻璃处于熔融状态时，缓慢移动夹具，使左右夹具的距离增大到设定距离时，停止夹具移动，此为第一阶段拉伸；将喷灯对准预制棒变径最大的部位继续加热，移动夹具，重复第一阶段的操作，此为第二阶段拉伸；如此反复，直至完成第N阶段的拉伸；然后关闭喷灯，将预制棒拉锥部分继续置于保温炉内，缓慢降温一段时间后，用玻璃刀从拉锥最细处割断，将两节拉锥好的预制棒移出保温炉，冷却待用。

按上述方案，所述夹具固定在光纤预制棒的两端，所述夹具为卡爪。

按上述方案，所述光纤预制棒为1根，不需要使用另外的预制棒或玻璃棒作为牵引棒。

按上述方案，所述预热过程和拉锥过程，拉锥部分一直处于保温炉内，所述保温炉采用石英材料制成；所述保温炉为双层石英材料制成，内部为中空结构。在所述保温炉内安装有喷灯。

按上述方案，所述拉锥部位选在光纤预制棒的非两端部位，优选在预制棒的中间部位。

按上述方案，所述预热过程分为两个阶段进行：即预热过程逐次开启两个喷灯预烧，先开启第一个喷灯预烧5-15分钟，然后再开启第二个喷灯继续预烧20-40分钟。

按上述方案，为使加热均匀，所述预烧过程，使预制棒处于均匀旋转状态。所述旋转速度大于30转/分钟，优选为50转/分钟。

按上述方案，作为本发明一种可选的实施方式，所述两个喷灯在保温炉内的同一个位置上；作为本发明另一种可选的实施方式，所述两个喷灯在同一个平面上，所述两喷灯的喷射方向与预制棒的夹角30-60度，优选为40-50度，进一步优选45度。

按上述方案，所述喷灯的灯头与预制棒的距离为40-60mm，优选为50mm。

按上述方案，所述两夹具对光纤预制棒的的拉伸力为可调定力，所述拉伸力的大小范围为14-17牛，优选为15牛。

按上述方案，所述拉锥过程每一阶段设定的拉伸距离为15-25mm，所述每一阶段的喷烧时间为3-5min。所述N取3或4。

按上述方案，所述预制棒拉锥部分在保温炉的保温时间为18-20min。

按上述方案，所述预制棒的直径为150-250mm，完成所述N段拉伸后，拉锥处的棒径达到15-16mm。

按上述方案，所述预热和拉锥过程采用丙烷和氧气的燃烧方式，其丙烷：氧气的体积比为：60：250。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明采用水平拉双锥方式，夹具对预制棒水平拉力的大小可控，且恒定，拉出的锥部长度和锥部形状均匀，一致性好，避免了竖直拉伸方法因棒重力的差异导致的锥部长度和形状难以控制的问题。

2)本发明的光纤预制棒拉双锥方法，在拉锥过程中，不管是预制棒还是套管的拉锥过程，基本都做到了“零”损耗，没有浪费一点玻璃材料，有效的提高了预制棒的利用率。而且拉成的锥头应力分布均匀，在后续拉丝过程中不会影响光纤的芯包比，使得光纤起头部分的报废大大降低。

3)本发明的光纤预制棒拉双锥方法，选用光纤预制棒中间部位作为拉锥部位，一次可以拉出两个锥头，而且不需要牵引棒即可实现拉锥，简化了工艺，节省了原材料，提升了拉锥效率。

4)本发明选用分阶段预热、分阶段拉伸的方式，通过温度调控和拉伸力调控，实现了一种新的拉伸方法，该方法尤其适合于大尺寸直径光纤预制棒的拉锥，并且拉锥速度快、产品性能稳定。

附图说明

图1是本发明预热过程的示意图；

图2是本发明拉锥示意图；

图3是本发明拉锥多次后的示意图。

附图标记说明：1为卡爪，2为预制棒，3为灯头。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有技术中，光纤预制棒拉锥需要使用牵引棒，而牵引棒在与预制棒熔融和再拉伸的过程中，需要拉掉一部分光纤预制棒，这种工艺的先天缺陷导致了一种无法有效解决预制棒在拉锥过程的掉头现象。

为此，而本发明设计了一种简便、快捷、高效的预制棒拉锥方法。

实施例1

一种光纤预制棒拉双锥的方法，包括以下步骤：

1)预热过程，如图1所示：将预制棒固定在操作平台的两夹具上，确保预制棒处于水平位置；开启喷灯对准拉锥部位进行预烧，直至表层玻璃处于熔融状态；

2)拉锥过程，如图1所示：该过程分为N个阶段拉伸：在预制棒表层玻璃处于熔融状态时，缓慢移动夹具，使左右夹具的距离增大到设定距离时，停止夹具移动，此为第一阶段拉伸；将喷灯对准预制棒变径最大的部位继续加热，移动夹具，重复第一阶段的操作，此为第二阶段拉伸；如此反复，直至完成第N阶段的拉伸。

如图3所示，关闭喷灯，将预制棒拉锥部分继续置于保温炉内，缓慢降温一段时间后，用玻璃刀从拉锥最细处割断，将两节拉锥好的预制棒移出保温炉，冷却待用。

上述方案中，夹具固定在光纤预制棒的两端，夹具可以为卡爪。

上述方案中，光纤预制棒为1根，不需要使用另外的预制棒或玻璃棒作为牵引棒。拉锥部位选在光纤预制棒的非两端部位，优选在预制棒的中间部位，现有技术中拉锥部位选在两端，并且需要牵引棒，这种操作工艺容易控制，但有浪费。本发明选择在拉锥部位选在预制棒中间，这样虽然在工艺的温度、加热时间、拉伸力的平稳性有了更严格的要求，但简化了操作，提升了效率。

在本发明的技术方案的预热过程和拉锥过程，光纤预制棒的拉锥部分一直处于保温炉内，保温炉采用石英材料制成。保温炉也可以设置成双层石英材料，内部为中空结构，这样保温效果更好。在保温炉内安装有喷灯。

现有技术的拉锥过程是从预制棒的一端开始的，这是由现有工艺的局限性决定的，对于直径比较大的预制棒的拉锥，现有设备由于火焰温度和保温条件的限制，只能从棒的一端拉起，因为从预制棒的端面喷烧，这样接触面比较大，可以快速将棒烧熔，以备下一阶段的拉锥。但这种拉锥工艺显然不适合大尺寸预制棒中间部位拉锥，原因有几点：一是火焰温度不够，烧不熔大尺寸的实心棒；而是没有相关的配套保温设备，温度保持不住；三是从棒的中间喷烧，对温度、拉伸力、内应力的控制要求更加精确，否则有可能会将预制棒拉成废品。而本发明提出的技术方案，从中间拉锥，颠覆了传统的拉锥方式和拉锥工艺，利用保温炉使火焰的温度恒定在一定范围，对拉伸力调控，保证了光纤预制棒的内应力的均匀。本发明的拉双锥过程，看似简单的拉锥部位的调整，实质上是提出了一种全新的拉锥工艺。

在本发明的工艺中，相关的拉锥设备和传统工艺也不相同，所以，本发明实际上同时也提出了一种新的拉锥设备。在本发明的实施方式中，保温炉的设计是有特别要求的，设计时会考虑到火焰的温度、预制棒的尺寸等要素。对于直径尺寸在150-250mm的预制棒来说，保温炉的设计的合理范围在长60-80cm、高40-60cm、宽40-60cm比较合适。比如本发明的一个实施例，保温炉尺寸设计为长70cm、高50cm、宽50cm。

预热过程分为两个阶段进行：即预热过程逐次开启两个喷灯预烧，先开启第一个喷灯预烧5-15分钟，然后再开启第二个喷灯继续预烧20-40分钟。这样操作是为了控制预制棒的升温速率，避免升温过快引起预制棒的内应力分布不均，而引起的预制棒的性能不佳、棒身炸裂的可能性。

为使加热均匀，所述预烧过程，使预制棒处于均匀旋转状态。旋转速度大于30转/分钟，比如在30‐80转/分钟，本发明一个优选的实施例旋转速度设定为50转/分钟。

在加热过程，两个喷灯在保温炉内的同一个位置上；当然，两个喷灯也可以设定一定的夹角，比如将两个喷灯设置在同一个平面上，两喷灯的喷射方向呈180度相对；还可以将两喷灯的喷射方向与预制棒的夹角设定在30-90度之间，优选为40-50度，本发明一个优选的实施例夹具设定为45度。

在上述方案中，喷灯的灯头与预制棒的距离为40-55mm，优选为50mm。两夹具对光纤预制棒的的拉伸力为可调定力，所述拉伸力的大小范围为14-17牛。拉锥过程每一阶段设定的拉伸距离为15-25mm，第二阶段至第N阶段的喷烧时间为3-5min。预制棒拉锥部分在保温炉的保温时间为18-20min。

预制棒的直径为150-250mm，完成所述N段拉伸后，拉锥处的棒径达到15-16mm。

为了让预制棒更好的受热，拉锥部分的热量更均匀，减少由于拉锥时热量不均造成的内应力，预热和拉锥过程采用丙烷和氧气的燃烧方式，其丙烷：氧气的体积比为：60：250。

实施例2

一种光纤预制棒拉双锥的方法，包括以下步骤：

如图1所示，预热过程：首先将预制棒夹在两端的卡爪，确认预制棒的水平，将灯头对准需要拉锥的位置，采用丙烷加氧气的燃烧方式对预制棒进行预热，灯头与预制棒的距离以50mm为最佳，预热时，首先使用一个灯头预烧，8-10min后，开启第二个灯头，继续增加预制棒的温度，使温度能够逐渐渗透，25-30min后，确认预制棒表层玻璃已经处于熔融状态后，开始拉锥。

如图2所示，拉锥过程：固定左边卡爪，移动右边卡爪，移动18-20mm后，锁死卡爪，将灯头继续对着预制棒变径最大的位置继续加热，3-5min后，再次重复之前的操作，根据棒径的不同，3-4次移动后，拉锥处的棒径基本达到15-16mm。

如图3所示：关闭灯头并移走，将拉锥部分放在保温炉内缓慢降温，避免直接移出降温过快造成锥部应力过大。18-20min后，即可使用玻璃刀从拉锥处最细处割断，并将两节拉锥好的预制棒移出保温炉，冷却待用。

为了确认此方法拉锥的锥头情况，使用游标卡尺确认锥头直径。以及使用应力仪检查两个锥头的应力分布。从检测结果来看，锥头直径15-16mm，锥部的应力分布也非常均匀，首先可以保证在拉丝掉头过程中不会出现由于锥部应力造成的炸锥问题，其次在拉丝过程中，也很好的保证了光纤的芯包比，使得光纤起头部分的报废大大降低。

本发明的光纤预制棒拉双锥方法，选用光纤预制棒中间部位作为拉锥部位，不需要牵引棒即可实现拉锥，简化了工艺，节省了原材料。在拉锥过程中，不管是预制棒还是套管的拉锥过程，基本都做到了“零”损耗，没有浪费一点玻璃材料，有效的提高了预制棒的利用率。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光纤预制棒拉双锥的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)预热过程：将预制棒固定在操作平台的两夹具上，确保预制棒处于水平位置；开启喷灯对准拉锥部位进行预烧，直至表层玻璃处于熔融状态；

2)拉锥过程：分为N个阶段拉伸：在预制棒表层玻璃处于熔融状态时，缓慢移动夹具，使左右夹具的距离增大到设定距离时，停止夹具移动，此为第一阶段拉伸；将喷灯对准预制棒变径最大的部位继续加热，移动夹具，重复第一阶段的操作，此为第二阶段拉伸；如此反复，直至完成第N阶段的拉伸；然后关闭喷灯，将预制棒拉锥部分继续置于保温炉内，缓慢降温一段时间后，用玻璃刀从拉锥最细处割断，将两节拉锥好的预制棒移出保温炉，冷却待用。

2.根据权利要求1所述的光纤预制棒拉双锥的方法，其特征在于：所述光纤预制棒为1根，所述夹具固定在光纤预制棒的两端。

3.根据权利要求1-3任一项所述的光纤预制棒拉双锥的方法，其特征在于：所述拉锥部位不在光纤预制棒的两端。

4.根据权利要求1所述的光纤预制棒拉双锥的方法，其特征在于：所述预热过程分为两个阶段进行：先开启第一个喷灯预烧5-15分钟后，再开启第二个喷灯继续预烧20-40分钟。

5.根据权利要求1所述的光纤预制棒拉双锥的方法，其特征在于：所述预烧过程，使预制棒处于均匀旋转状态。

6.根据权利要求4所述的光纤预制棒拉双锥的方法，其特征在于：所述两喷灯的喷射方向与预制棒的夹角30-60度。

7.根据权利要求1所述的光纤预制棒拉双锥的方法，其特征在于：所述喷灯的灯头与预制棒的距离为40-60mm。

8.根据权利要求1所述的光纤预制棒拉双锥的方法，其特征在于：所述拉锥过程，每一阶段设定的拉伸距离为15-25mm，喷烧时间为3-5min。

9.根据权利要求1所述的光纤预制棒拉双锥的方法，其特征在于：所述N为3或4。

10.根据权利要求1所述的光纤预制棒拉双锥的方法，其特征在于：所述预制棒拉锥部分在保温炉的保温时间为18-20min。