CN107915399A - 一种套管预制棒拉丝装置及其制造方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明创造主要提供了一种套管预制棒拉丝装置，包括套管、以及垂直插入套管内的芯棒组件；芯棒组件通过密封抽真空组件固定在套管上部；所述芯棒组件包括同轴焊接在一起的芯棒和引杆，芯棒与套管组件下部的通气孔同轴；所述引杆上部伸出所述座板的一端由旋转螺帽固定；在引杆与座板之间设有第一密封件，在座板与套管之间设有第二密封件；引杆与第一密封件接触的部分为透明的光杆，其余部分均磨砂处理。本发明创造中，将引杆与芯棒对接后再进行组装的方式，可以有效的改善光纤芯/包同心度，提高光纤合格率，通过将引杆表面磨砂处理，可以大幅度降低密封件表面吸收的辐射热，从而提高了用于密封件的寿命。

Description

一种套管预制棒拉丝装置及其制造方法和应用
技术领域
本发明创造属于光纤预制棒制造技术领域，尤其是涉及一种套管预制棒拉丝装置及其制造方法和应用。
背景技术
预制棒制造工艺有一步法(即预制棒的芯/包层都是由气相沉积工艺完成)和两步法(气相沉积完成芯棒+外包技术)，其中两步法制造工艺从传统的套管法技术(Rod InTube,RIT)发展为生产效率极高的在线RIC(Rod In Cylinder)技术。目前在线RIC技术可以采用Φ150/200mm的套筒与芯棒组合，然后在拉丝时同步熔缩，生产速度可以达到2800m/min，拉丝长度可以超过5000km。MCVD、PCVD、VAD和OVD制造的芯棒均可采用该RIC生产工艺。由于国内一步法(全合成法)制造预制棒技术瓶颈及产能增加周期慢，导致国内预制棒产能长期不足，远低于光纤产能对预制棒的需求。而现有的由套管和芯棒形成的开口组合棒在腐蚀、清洗、干燥以及组装等环节较实芯预制棒的工序要相对复杂，拉丝过程中还需控制组合预制棒的真空度以确保熔锥部位充分结合无气泡产生。另外，随着大尺寸预制棒技术的发展，预制棒长度越长，拉丝光纤出现芯/包同心度报废比例越高；而大尺寸预制棒拉丝需要的更高的拉丝功率将会使用于密封的O-ring更容易烧损，从而导致芯棒与套管间隙真空度下降后杂质或空气进入导致芯/包界面大量气泡、丝径波动不合格、光纤强度下降。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种套管预制棒拉丝装置及其制造方法和应用。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种套管预制棒拉丝装置，包括套管、以及垂直插入套管内的芯棒组件；所述芯棒组件通过密封抽真空组件固定在套管上部；所述密封抽真空组件包括通过夹头固定在套管上部的座板；所述芯棒组件包括同轴焊接在一起的芯棒和引杆，芯棒与套管组件下部的通气孔同轴；所述引杆上部伸出所述座板的一端由旋转螺帽固定；在引杆与座板之间设有第一密封件，在座板与套管之间设有第二密封件；所述座板的抽真空管路上连通有真空泵；所述引杆与第一密封件接触的部分为透明的光杆，其余部分均磨砂处理。
进一步，所述引杆的直径小于所述芯棒的直径。
进一步，所述第一密封件采用O型圈。
进一步，所述旋转螺帽下端设有用于与引杆连接固定的连接部，旋转螺帽的上端设有用于散热的蜂窝孔。
进一步，所述引杆焊接在芯棒上端，所构成的芯棒组件整体挠度小于0.5mm/m。
一种制造上述套管预制棒拉丝装置的方法，包括如下步骤：
①将制作好的套管下部拉制成锥形，并切除锥形顶端部位，形成一个4-8mm的通气孔；
②将上述套管分别进行酸洗和水洗操作，清洗后进行封锥操作，闭合锥部预留的通气孔，并进行干燥作业；
③选择合适的芯棒和引杆，将引杆外表面除与密封件接触的部分外全部磨砂处理，之后将二者焊接成型，并保证焊接后的芯棒组件整体弓曲度小于0.5mm/m；
④将芯棒组件装配在套管组件上；装配时，将芯棒组件垂直的插入套管中，避免芯棒组件与套管内壁接触；
⑤利用夹头将密封抽真空组件的座板固定在套管尾部的卡槽上，在引杆与座板之间安装第一密封件，之后利用旋转螺帽将引杆固定在座板上；
⑥在夹头上安装用于供给冷却循环水的进水管和出水水管，并将抽真空的气管装配到位，在抽真空的气管上连接真空泵。
一种应用上述套管预制棒拉丝装置进行拉丝的方法是：将所述的套管预制棒拉丝装置放入高温拉丝炉中，启动抽真空泵后缓慢升温，升温时间控制在40-60min，之后开始掉锥、抽丝、拉丝作业。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
本发明创造中，将引杆与芯棒对接后再进行组装的方式，可以有效的改善光纤芯/包同心度，提高光纤合格率，通过将引杆表面磨砂处理，可以大幅度降低密封件表面吸收的辐射热，从而提高了用于密封件的寿命，避免了因为密封件高温烧损导致密封性下降，进而空气与杂质进入芯/包界面而造成的大量光纤报废的状况发生。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造中套管预制棒拉丝装置的结构示意图；
图2为本发明创造中芯棒组件的结构示意图；
图3为本发明创造中旋转螺帽的结构示意图。
附图标记说明：
1-套管；2-芯棒组件；3-密封抽真空组件；4-夹头；5-座板；6-芯棒；7-引杆；8-通气孔；9-旋转螺帽；10-第一密封件；11-第二密封件；12-光杆段；13-磨砂段；14-蜂窝孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
一种套管预制棒拉丝装置，如图1至3所示，包括套管1、以及垂直插入套管1内的芯棒组件2；所述芯棒组件2通过密封抽真空组件3固定在套管1上部；所述密封抽真空组件2包括通过夹头4固定在套管1上部的座板5；所述芯棒组件2包括同轴焊接在一起的芯棒6和引杆7，芯棒6与套管组件2下部的通气孔8同轴；所述引杆7上部伸出所述座板5的一端由旋转螺帽9固定；在引杆7与座板5之间设有第一密封件10，在座板5与套管1之间设有第二密封件11；所述座板5的抽真空管路上连通有真空泵；所述引杆与第一密封件接触的部分为透明的光杆段12，其余部分均为磨砂处理过的磨砂段13。上述第一密封件10采用O型圈。
引杆的一端保留一部分原始的透明状态，以保证跟密封件(O-ring)接触的引杆不会有太多的光辐射，其余部分全部磨砂处理。前端经过磨砂处理的引杆辐射的光强度较普通引杆会增加几倍，甚至几十倍，这样就大大降低了跟O-ring接触的引杆部分可辐射光强度，所以与引杆接触的O-ring表面温度下降明显，减少了O-ring高温烧损的风险，提高了O-ring寿命。
上述引杆7的直径小于所述芯棒6的直径，通常，引杆的直径优选为1-2mm。能够起到拉动芯棒作用的同时，尽量减小底座的开孔，更为重要的原因在于，在保证机械强度的情况下，尽可能小的引杆直径可以减少传导至密封件位置的光强度，有效的提高了密封件的寿命，密封效果更好。
上述旋转螺帽9下端设有用于与引杆7连接固定的连接部，旋转螺帽9的上端设有用于散热的蜂窝孔14。可以将传导至引杆顶端的光强，最大限度的将辐射至环境中，减少了旋转螺帽的温度，从而减低了密封件的表面温度，保证了密封件工作的稳定性。
上述引杆焊接在芯棒6上端，所构成的芯棒组件2整体挠度小于0.5mm/m。
一种制造上述套管预制棒拉丝装置的方法，包括如下步骤：
①将制作好的套管下部拉制成锥形，并切除锥形顶端部位，形成一个4-8mm的通气孔，此通气孔用于在酸洗操作时酸液的正常流动，以保证更好的酸洗效果，酸洗操作结束后进行封锥操作，闭合锥部预留的通气孔；
②将上述套管分别进行酸洗和水洗操作，清洗后进行封锥操作，闭合锥部预留的通气孔，并进行干燥作业，干燥操作必需保证套管内残留的水合部挥发干净；
③选择合适的芯棒和引杆，将引杆外表面除与密封件接触的部分外全部磨砂处理，之后将二者焊接成型，并保证焊接后的芯棒组件整体弓曲度小于0.5mm/m；
④将芯棒组件装配在套管组件上；装配时，将芯棒组件垂直的插入套管中，避免芯棒组件与套管内壁接触，防止因芯棒与套管内壁碰撞、摩擦引起的玻璃表面伤痕；
⑤利用夹头将密封抽真空组件的座板固定在套管尾部的卡槽上，在引杆与座板之间安装第一密封件，之后利用旋转螺帽将引杆固定在座板上；
⑥在夹头上安装用于供给冷却循环水的进水管和出水水管，并将抽真空的气管装配到位，在抽真空的气管上连接真空泵。
芯棒组件与套管装配结束后，将密封夹头装配在对接尾管的端头卡槽部位，然后将与引杆接触的密封件装配好，再将用于防止引杆位移的旋转螺帽安装好，注意旋转螺帽不要旋转过紧，只要使螺帽顶部与引杆顶部接触即可。
本发明创造通过将预先焊接好引杆的芯棒与套管装配成套管预制棒，尤其是对引杆表面进行了磨砂处理，并对密封抽真空组件的旋转螺帽结构进行创新性的设计，即提高了光纤芯/包同心度参数性能，又提高了密封件的寿命，避免了因为密封件烧损导致芯棒与套管间真空度下降后，杂质或空气进入导致芯/包界面，产生大量气泡引起的光纤丝径波动，造成产品合格率低、光纤强度下降。
一种应用上述套管预制棒拉丝装置进行拉丝的方法：先将所述的套管预制棒拉丝装置放入高温拉丝炉中，然后启动抽真空泵后缓慢升温，升温时间控制在40-60min，之后开始掉锥、抽丝、拉丝作业。
芯棒组件与套管组装一起后，再安装密封件及抽真空组件后，进行拉丝生产。将芯棒和引杆预先焊接好后再与套管组装，可以明显改善光纤芯/包同心度参数性能，通过将引杆表面除安装密封件的位置进行磨砂处理，经过磨砂处理的引杆辐射的光强度较普通引杆会增加几倍，甚至几十倍，这样就大大降低了跟密封件(O型圈)所接触的引杆部分的可辐射光强度，所以与引杆接触的密封件(O型圈)表面温度下降明显，减少了密封件高温烧损的风险，大大提高了密封圈寿命，确保了装置工作的稳定可靠。
将固定引杆位置的螺帽进行蜂窝孔状设计，可以很好的解决高温下密封圈变形导致套管内真空下降的缺陷发生，避免了空气进入套管内部，导致所生产的光纤因芯/包界面气泡引起大量光纤报废的问题。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种套管预制棒拉丝装置，其特征在于：包括套管、以及垂直插入套管内的芯棒组件；所述芯棒组件通过密封抽真空组件固定在套管上部；所述密封抽真空组件包括通过夹头固定在套管上部的座板；所述芯棒组件包括同轴焊接在一起的芯棒和引杆，芯棒与套管组件下部的通气孔同轴；所述引杆上部伸出所述座板的一端由旋转螺帽固定；在引杆与座板之间设有第一密封件，在座板与套管之间设有第二密封件；所述座板的抽真空管路上连通有真空泵；所述引杆与第一密封件接触的部分为透明的光杆，其余部分均磨砂处理。
2.根据权利要求1所述的一种套管预制棒拉丝装置，其特征在于：所述引杆的直径小于所述芯棒的直径。
3.根据权利要求1所述的一种套管预制棒拉丝装置，其特征在于：所述第一密封件采用O型圈。
4.根据权利要求1所述的一种套管预制棒拉丝装置，其特征在于：所述旋转螺帽下端设有用于与引杆连接固定的连接部，旋转螺帽的上端设有用于散热的蜂窝孔。
5.根据权利要求1所述的一种套管预制棒拉丝装置，其特征在于：所述引杆焊接在芯棒上端，所构成的芯棒组件整体挠度小于0.5mm/m。
6.一种制造权利要求1所述的一种套管预制棒拉丝装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：
①将制作好的套管下部拉制成锥形，并切除锥形顶端部位，形成一个4-8mm的通气孔；
②将上述套管分别进行酸洗和水洗操作，清洗后进行封锥操作，闭合锥部预留的通气孔，并进行干燥作业；
③选择合适的芯棒和引杆，将引杆外表面除与密封件接触的部分外全部磨砂处理，之后将二者焊接成型，并保证焊接后的芯棒组件整体弓曲度小于0.5mm/m；
④将芯棒组件装配在套管组件上；装配时，将芯棒组件垂直的插入套管中，避免芯棒组件与套管内壁接触；
⑤利用夹头将密封抽真空组件的座板固定在套管尾部的卡槽上，在引杆与座板之间安装第一密封件，之后利用旋转螺帽将引杆固定在座板上；
⑥在夹头上安装用于供给冷却循环水的进水管和出水水管，并将抽真空的气管装配到位，在抽真空的气管上连接真空泵。
7.一种应用权利要求1所述的一种套管预制棒拉丝装置进行拉丝的方法，其特征在于：将所述的套管预制棒拉丝装置放入高温拉丝炉中，启动抽真空泵后缓慢升温，升温时间控制在40-60min，之后开始掉锥、抽丝、拉丝作业。
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