CN109133607A - 一种套管法制造特种光纤预制棒外包层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种套管法制造特种光纤预制棒外包层的方法，其包括如下步骤：（1）、将芯棒通过辅助玻璃棒与辅助把手管安装到车床上；（3）、在车床的头座上设置一能与辅助把手管内连通的旋转接头，在旋转接头上连接一个二位三通阀；（4）、用喷灯加热尾座卡盘端的套管，同时向套管中通入高纯度的气体，当用喷灯加热的位置的套管和芯棒的间隙A为0﹤A≦0.1mm时，停止高纯度的气体输入且继续加热到套管和芯棒融合成一个整体；（5）、使套管内处于负压，同时轴向移动喷灯加热所述的套管和芯棒使套管塌缩到芯棒上形成实心的特种光纤预制棒。本发明具有的优点为套管操作更为简单，保证套管的特种光纤预制棒的芯包界面的质量，提高特种光纤的品质。

Description

一种套管法制造特种光纤预制棒外包层的方法

技术领域

本发明涉及一种制造光纤预制棒外包层的方法，尤其涉及一种套管法制造特种光纤预制棒外包层的方法。

背景技术

通信用光纤迅速的发展，光纤预制棒的制备工艺是光纤生产的关键环节，为增加拉丝长度，降低光纤生产成本，均采用两步制棒技术，即先制作芯棒目前预制棒芯棒制造工艺主要有VAD（轴向气相沉积）、OVD（外部气相沉积）、MCVD（改进的化学气相沉积）和PCVD（等离子化学气相沉积），芯棒的制备技术决定了光纤的光学性能。外包技术包括OVD（外部气相沉积）和套管法，决定了光纤的成本。现在通信用光纤预制棒的套管技术均采用套管机，非常合适于套管壁厚厚，尺寸规格一致，生产大尺寸光纤预制棒。然而随着通信光纤迅速的发展，特种材料和特殊工艺制造的、在特定波长和特定环境中使用、并具有特种功能的光纤也迅速的发展起来。特种光纤品种繁多，包括通讯光纤、传感光纤、激光光纤和光能传输光纤。特种光纤在光通信产业和新兴的物联网产业中处于关键地位。特种光纤芯棒技术仍然以管内沉积法（MCVD和PCVD）为主流工艺。然而管内沉积法由于受沉积管尺寸的限制，芯棒的尺寸10～25mm。为了进一步增大光纤预制棒的外径，提高生产效率、降低成本，在芯棒的外面加上套管使预制棒的尺寸增加到12～55mm。特种光纤预制棒用套管由于尺寸小、管壁薄、规格多不适合采用通信用光纤预制棒用套管机。采用玻璃车床或者MCVD车床进行各种规格特种光纤预制棒套管工艺，是投入成本小、生产周期短、充分利用制棒设备最佳选择之一。

专利号为US4668263的美国专利公开了一种套管法制造光纤预制棒外包层的方法，如图1所示。套管4的两端安装在玻璃车床的卡盘7上，套管4的一端与辅助把手管3相连。尾气处理装置11通过一个控制阀12连接到辅助把手管3上。芯棒1安装在套管4内部的突起部13上，安装好之后，喷灯6在1930℃-1970℃加热套管4，同时在芯棒1和套管4之间形成的环形间隙5中通入不少于1种含卤素的气体，提高喷灯6的温度使套管4塌缩到芯棒1上；芯棒1和套管4保持同步旋转，喷灯6沿着套管4缓慢移动，使套管4完全塌缩到芯棒1上形成实心的预制棒。在这种方法中，需要将套管4内部产生凸起部13、同时需要在在芯棒1和套管4之间的环形间隙5中通入不少于1种含卤素的气体，化学清洁芯棒1表面和套管4内表面内部的玻璃，防止套管4形成凸起部13时套管内部、芯棒1表面位置被污染而影响光纤的参数性能，其工艺复杂、设备需要增加多路气体。

专利号为CN103086598B的中国专利公开了一种采用套管法制造光纤预制棒外包层的方法，如图2所示，将芯棒1焊接到辅助玻璃棒2上，在芯棒1与辅助玻璃棒2的焊接处设置外径增粗凸起球14部分；将辅助玻璃棒2安装在尾座9的尾座卡盘72上；将用以形成外包层的套管4一端焊接到辅助把手管3上，辅助把手管3安装在头座8的头座卡盘71上并通过旋转接头10连接真空泵20，所述的尾座卡盘72与头座卡盘71同心；将整根芯棒1同心地插入到套管4内，使芯棒1的外表面和套管4的内表面之间形成环形间隙5，用喷灯6加热套管靠近辅助把手管3的一端,形成至少三个凸起部13用以定位固定芯棒1临近把手管的一端，避免芯棒1偏心，其它部处留有间隙；用喷灯6加热所述的外径增粗部14与套管4接触处，令所述的外径增粗部14封闭套管4靠近尾座卡盘72的一端；通过真空泵20向所述的环形间隙5施加持续的负压，通过所述尾座卡盘72、头座卡盘71带着套管4、芯棒1转动，轴向移动喷灯6加热所述的套管4和芯棒1令套管4塌缩到芯棒1上形成实心的光纤预制棒；该种方法中，需在套管4的一端内壁形成三个凸起部13及在将外径增粗部分14与套管4封闭连接的过程中都存在使套管4的内表面和芯棒1的外表面在加热过程中出现被污染的情况，从而影响套好管后预制棒的质量，影响光纤的性能。

发明内容

针对以上缺点，本发明的目的在于提供一种套管法制造特种光纤预制棒外包层的方法，其能克服现有套管法制造光纤预制棒工艺复杂和影响套管后光纤预制棒的质量，提高特种光纤性能，套管操作更为简单、且适用于多种套管尺寸及壁厚，并且能保证套管后光纤预制棒质量。

本发明的技术内容为，一种套管法制造特种光纤预制棒外包层的方法，其包括如下步骤：

（1）、将辅助玻璃棒一端与芯棒连接，然后将芯棒清洁干净，再将所述辅助玻璃棒的另一端安装在车床的尾座的尾座卡盘上；将辅助把手管一端与套管焊接好，然后将套管清洁干净，再将辅助把手管另一端安装在上述车床的头座的头座卡盘上，所述的尾座卡盘和头座卡盘必须同心；

（2）、将整个芯棒同心插入套管内，芯棒表面和套管内部之间形成0.5～3mm的环形间隙；

（3）、在车床的头座上设置一能与辅助把手管内连通的旋转接头，在旋转接头上连接一个二位三通阀，二位三通阀分别连通一输气管和负压管，所述输气管还与输气装置连接，所述负压管还与抽负压装置连接；

（4）、用喷灯在2100～2200度加热尾座卡盘端的套管，同时由输气装置通过输气管、二位三通阀与旋转接头向套管中通入高纯度的气体，保证加热时产生的污染物被高纯气体带走，不污染芯棒的表面和套管的内表面，高纯度的气体为N₂、O₂、HE或Ar；当用喷灯加热的位置的套管和芯棒的间隙A为0﹤A≦0.1mm时，停止高纯度的气体输入且继续加热到套管和芯棒融合成一个整体；

（5）、由抽负压装置通过负压管、二位三通阀与旋转接头使套管内处于负0.1～0.5MPa，同时轴向移动喷灯加热所述的套管和芯棒使套管塌缩到芯棒上形成实心的特种光纤预制棒。

在上述一种套管法制造特种光纤预制棒外包层的方法中的步骤（1）中芯棒与套管的清洁均采用常规工艺。

在上述一种套管法制造特种光纤预制棒外包层的方法中的步骤（5）中，喷灯加热温度和移动速度均为常规工艺。

在上述一种套管法制造特种光纤预制棒外包层的方法中车床为常规的玻璃车床设备或者MCVD车床。

本发明技术方案：利用在玻璃车床设备或者MCVD车床上制造特种光纤预制棒的外包层。芯棒采用管内气相沉积法制造，所述的套管为纯石英管。芯棒和套管直接形成均匀的间隙为1～3mm。先通过旋转接头向套管中通入高纯气体，加热尾座卡盘端的套管，当套管和芯棒接近闭合时关闭高纯气体的输入，当套管和芯棒完全融合时，通过接通旋转接头跟负压管相连，使套管内处于0.1～0.5MPa的负压，轴向移动喷灯加热所述的套管和芯棒使套管塌缩到芯棒上形成实心的特种光纤预制棒，从而实现芯棒和套管的连接界面上无污染物。

本发明方法可以充分利用玻璃车床设备或者MCVD车床设备，不需要额外的设备投资，实现对芯棒增加外包层，形成特种光纤套管预制棒；与现有技术相比，本发明方法通过在加热套管和芯棒时开始向套管中通入高纯的气体，保证加热时产生的污染物被高纯气体带走，不污染芯棒的表面和套管的内表面，保证特种光纤套管预制棒芯包界面的质量；而不是US4668263美国专利产生污染物后采用具有腐蚀性气体刻蚀被污染部分，CN103086598B没有考虑芯棒和套管的内表面污染后，被污染的套管塌缩到被污染的芯棒上，形成实心的光纤预制棒在套管与芯棒界面形成杂质和气泡；其次本发明通过一个二位三通阀，分别连通一输气管和负压管，输气管与输气装置连接，负压管与抽负压的装置连接，实现在线吹气和抽负压，其次不需要在套管上形成三个凸起部来固定芯棒，本发明的套管操作更为简单，还能够保证套管的特种光纤预制棒的芯包界面的质量，提高特种光纤的品质。

本发明的有益效果是：本发明的套管操作更为简单，还能够保证套管的特种光纤预制棒的芯包界面的质量，提高特种光纤的品质。

附图说明

图1是一种现有技术套管塌缩到芯棒上的示意图。

图2是另一种现有技术套管塌缩到芯棒上的示意图。

图3是本发明的套管塌缩到芯棒上的示意图。

具体实施方式

如图3所示，本发明的套管塌缩到芯棒上的示意图，接有辅助玻璃棒2一端连接芯棒1，辅助玻璃棒2另一端安装在车床的尾座9的尾座卡盘72上；将辅助把手管3一端和套管4焊接好，将辅助把手管3另一端安装在上述车床的头座8的头座卡盘71上，所述的尾座卡盘72和头座卡盘71为同心；整个芯棒1同心插入套管4内，芯棒1表面和套管4内部之间形成一环形间隙5；

车床的头座上设置一能与辅助把手管3内连通的旋转接头10，在旋转接头10上连接一个二位三通阀15，二位三通阀15分别连通一输气管16和负压管17，所述输气管16还与输气装置18连接，所述负压管17还与抽负压装置19连接，

以下通过两个具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

（1）、将辅助玻璃棒2一端与芯棒1连接，然后将芯棒1清洁干净，再将所述辅助玻璃棒2的另一端安装在车床的尾座9的尾座卡盘72上；芯棒1采用管内气相沉积法制造，芯棒1外径为19.5、长度为600mm；将辅助把手管3一端与套管4焊接好，然后将套管4清洁干净，再将辅助把手管3另一端安装在上述车床的头座8的头座卡盘71上，套管4的外径41.5、内径21.5、长度600mm；所述的尾座卡盘72和头座卡盘71必须同心；

（2）、将整个芯棒1同心插入套管4内，芯棒1表面和套管4内部之间形成2.0mm的环形间隙；

（3）、在头座8上设置一能与辅助把手管3内连通的旋转接头10，在旋转接头10上连接一个二位三通阀15，二位三通阀15分别连通一输气管16和负压管17，所述输气管16还与输气装置18连接，所述负压管17还与抽负压装置19连接；

（4）、用喷灯6在2150度加热尾座卡盘9端的套管4，同时由输气装置18通过输气管16、二位三通阀15与旋转接头10向套管4中通入高纯度的气体，保证加热时产生的污染物被高纯气体带走，不污染芯棒1的表面和套管4的内表面，高纯度的气体为N₂；当用喷灯6加热的位置的套管4和芯棒1的间隙A为0.07mm时，停止高纯度的气体输入且继续加热到套管和芯棒融合成一个整体；

（5）、由抽负压装置19通过负压管17、二位三通阀15与旋转接头10使套管4内处于负0.25MPa，同时轴向移动喷灯6加热所述的套管4和芯棒1使套管塌缩到芯棒上形成实心的特种光纤预制棒。

实施例2：

（1）、将辅助玻璃棒2一端与芯棒1连接，然后将芯棒1清洁干净，再将所述辅助玻璃棒2的另一端安装在车床的尾座9的尾座卡盘72上；芯棒1采用管内气相沉积法制造，芯棒1外径为15mm、长度为500mm；将辅助把手管3一端与套管4焊接好，然后将套管4清洁干净，再将辅助把手管3另一端安装在上述车床的头座8的头座卡盘71上，套管4的外径为28mm、内径为16.5mm、长度为500mm；所述的尾座卡盘72和头座卡盘71必须同心；

（2）、将整个芯棒1同心插入套管4内，芯棒1表面和套管4内部之间形成0.75mm的环形间隙；

（3）、在头座8上设置一能与辅助把手管3内连通的旋转接头10，在旋转接头10上连接一个二位三通阀15，二位三通阀15分别连通一输气管16和负压管17，所述输气管16还与输气装置18连接，所述负压管17还与抽负压装置19连接；

（4）、用喷灯6在2130度加热尾座卡盘9端的套管4，同时由输气装置18通过输气管16、二位三通阀15与旋转接头10向套管4中通入高纯度的气体，保证加热时产生的污染物被高纯气体带走，不污染芯棒1的表面和套管4的内表面，高纯度的气体为HE；当用喷灯6加热的位置的套管4和芯棒1的间隙A为0.05mm时，停止高纯度的气体输入且继续加热到套管和芯棒融合成一个整体；

（5）、由抽负压装置19通过负压管17、二位三通阀15与旋转接头10使套管4内处于负0.2MPa，同时轴向移动喷灯6加热所述的套管4和芯棒1使套管塌缩到芯棒上形成实心的特种光纤预制棒。

Claims (1)

1.一种套管法制造特种光纤预制棒外包层的方法，其包括如下步骤：

（1）、将辅助玻璃棒一端与芯棒连接，然后将芯棒清洁干净，再将所述辅助玻璃棒的另一端安装在车床的尾座的尾座卡盘上；将辅助把手管一端与套管焊接好，然后将套管清洁干净，再将辅助把手管另一端安装在上述车床的头座的头座卡盘上，所述的尾座卡盘和头座卡盘必须同心；

（2）、将整个芯棒同心插入套管内，芯棒表面和套管内部之间形成0.5～3mm的环形间隙；

（3）、在车床的头座上设置一能与辅助把手管内连通的旋转接头，在旋转接头上连接一个二位三通阀，二位三通阀分别连通一输气管和负压管，所述输气管还与输气装置连接，所述负压管还与抽负压装置连接；

（4）、用喷灯在2100～2200度加热尾座卡盘端的套管，同时由输气装置通过输气管、二位三通阀与旋转接头向套管中通入高纯度的气体，保证加热时产生的污染物被高纯气体带走，不污染芯棒的表面和套管的内表面，高纯度的气体为N₂、O₂、HE或Ar；当用喷灯加热的位置的套管和芯棒的间隙A为0﹤A≦0.1mm时，停止高纯度的气体输入且继续加热到套管和芯棒融合成一个整体；

（5）、由抽负压装置通过负压管、二位三通阀与旋转接头使套管内处于负0.1～0.5MPa，同时轴向移动喷灯加热所述的套管和芯棒使套管塌缩到芯棒上形成实心的特种光纤预制棒。