CN109896737A - 一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，涉及光纤制造及研发技术领域，解决了现有技术中，单根光纤预制棒的拉丝工艺时间长，特别是大尺寸光纤预制棒，锥形的形成时间更长，设备的生产效率低的问题。其包括保温炉，保温炉相对的两侧侧面上贯穿有供光纤预制棒进入的洞口，且其另外两侧侧面位置分别设有用于对光纤预制棒进行加热的耐高温金属喷灯，耐高温金属喷灯可沿竖直和两耐高温金属喷灯连线方向移动，耐高温金属喷灯上连接有用于控制其中氢气和氧气输送的气路系统。达到一次性高效完成两根大尺寸光纤预制棒的锥形加工，大大提高生产效率，降低生产成本，同时避免加热过程中外界杂质对预制棒污染的效果。
Description
技术领域
本发明涉及光纤制造及研发技术领域，特别涉及一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置及方法。
背景技术
光纤预制棒进行拉丝工艺时，需要将光纤预制棒头部预先加工成一个锥形，这样可以缩短拉丝的准备时间。光纤预制棒锥形的加工通常有两种工艺方法：
（1）直接将接完尾管的光纤预制棒悬挂到拉丝塔上，通过拉丝炉加热光纤预制棒头部，使其头部形成锥形，然后进行拉丝工艺，这种方法增加了单根光纤预制棒的拉丝工艺时间，特别是大尺寸光纤预制棒，直径φ150mm-φ180mm，锥形的形成时间更长，设备的生产效率低；
（2）将光纤预制棒和一根尺寸相当的玻璃棒分别置于玻璃熔接车床的两端，通过对其头部加热软化后再对接在一起，最后通过移动玻璃熔接车床的一端，使光纤预制棒一端形成锥形，这种方法每次只能对一根光纤预制棒进行锥形加工，加工时间长、效率低，且需要待对接玻璃棒，增加了生产成本；
综上，一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置及方法的研发制造就显得非常重要和必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，其能一次性高效完成两根大尺寸光纤预制棒的锥形加工，大大提高了生产效率，降低了生产成本，同时避免了加热过程中外界杂质对预制棒的污染。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，包括保温炉，所述保温炉相对的两侧侧面上贯穿有供光纤预制棒进入的洞口，且其另外两侧侧面位置分别设有用于对光纤预制棒进行加热的耐高温金属喷灯，所述耐高温金属喷灯可沿竖直和两耐高温金属喷灯连线方向移动，所述耐高温金属喷灯上连接有用于控制其中氢气和氧气输送的气路系统。
在一些实施方式中，所述保温炉四周设有炉外防护板。
在一些实施方式中，所述保温炉由若干石英砖堆积而成，水平方向上两相邻的石英砖之间保持有间隙。
在一些实施方式中，所述耐高温金属喷灯还可沿水平且垂直于两耐高温金属喷灯连线方向移动。
在一些实施方式中，所述耐高温金属喷灯连接于调节机构上，所述调节机构包括沿水平且垂直于两耐高温金属喷灯连线方向设置的第一滑台、沿两耐高温金属喷灯连线方向设置的第二滑台以及沿竖直方向设置的第三滑台，所述第二滑台沿第一滑台长度方向滑移连接于第一滑台上，所述第三滑台下端沿第二滑台长度方向滑移连接于第二滑台上，所述耐高温金属喷灯沿第三滑台长度方向滑移连接于第三滑台上。
在一些实施方式中，所述耐高温金属喷灯包括沿光纤预制棒长度方向分布的两混合气体管道，每个混合气体管道内端连通有两分别用于输送氢气和氧气的灯头。
在一些实施方式中，所述气路系统包括氢气三通阀和氧气三通阀；
氢气三通阀的进口连通有氢气管道、两出口分别连通于耐高温金属喷灯中两用于输送氢气的灯头中，氢气三通阀的出口与相应灯头之间设有氢气球阀；
氧气三通阀的进口连通有氧气管道、两出口分别连通于耐高温金属喷灯中两用于输送氧气的灯头中，氧气三通阀的出口与相应灯头之间设有氧气球阀。
在一些实施方式中，所述氢气三通阀的进口与氢气管道之间设有氢气阻火器，所述氧气三通阀的进口与氧气管道之间设有氧气阻火器。
本发明还提供了一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥方法，其能减少单根光纤预制棒的拉丝工艺时间，提高生产效率。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥方法，采用上述的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，包括如下步骤：
S1：将两根待拉锥的光纤预制棒装卡在玻璃熔接车床卡盘上并预紧；
S：移动两耐高温金属喷灯，使其处于保温炉外面，同时点燃耐高温金属喷灯；
S3：移动两耐高温金属喷灯至保温炉中，通过气路系统将其氢气流量加到100L/min，并控制两耐高温金属喷灯的喷火量基本相同；并将两根预制棒分别从两侧送进中保温炉中，保证两根光纤预制棒端面之间的间距，使得耐高温金属喷灯的火焰侧焰预热光纤预制棒5分钟；
S4：以每3分钟增加100L/min的速度逐步增加氢气流量，直至氢气流量达到500L/min后，移动两光纤预制棒相互靠近，使得耐高温金属喷灯的火焰直烧预制棒，且控制光纤预制棒关于耐高温金属喷灯对称分布；调节耐高温金属喷灯高度，使耐高温金属喷灯的喷火中心高于光纤预制棒中心线10mm；
S5：以每3分钟增加200L/min的速度逐步增加氢气流量，直至氢气流量达到800L/min时，移动耐高温金属喷灯，使耐高温金属喷灯距离光纤预制棒有200mm；当氢气流量达到1200L/min，保持该氢气流量5分钟，相向移动光纤预制棒，开始光纤预制棒的焊接；
S6：焊接完成后，调节光纤预制棒和耐高温金属喷灯位置，确保两侧的耐高温金属喷灯皆关于焊缝对称；此时增加氢气流量到1350L/min，保持此氢气流量5分钟，然后开始反向移动光纤预制棒进行拉锥；拉锥的同时降低耐高温金属喷灯的高度，使其火焰保持在光纤预制棒外表面上；
S7：当光纤预制棒的锥部逐渐形成，中心玻璃缩小至30mm，两光纤预制棒分离越来越远时，移动耐高温金属喷灯分别单独烧一侧光纤预制棒的锥部玻璃，直至玻璃拉细至10mm时，拉锥完成；
S8：拉锥结束，降低耐高温金属喷灯的氢气流量至10L/min，并向下移动耐高温金属喷灯，关闭氧气，再关闭氢气；关闭车床，等待光纤预制棒冷却后取出；至此拉锥结束。
在一些实施方式中，步骤S1中，光纤预制棒选用直径φ150mm-φ180mm，长度1500mm-1700mm，切割面平整无裂纹。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1. 通过通过若干石英砖组成的石英砖保温炉可以有效的将热量收集，作用于光纤预制棒头部，减小了光纤预制棒的软化时间，提高了生产效率，同时避免了加热过程中外界杂质对预制棒的污染；
2. 通过2组耐高温金属喷灯同时对大尺寸光纤预制棒加热，高效的完成了锥形的加工，降低了生产员工的劳动强度；
3. 该装置可以一次性高效的完成2根大尺寸光纤预制棒的锥形加工，大大的提高了生产效率，降低了拉丝工艺的生产成本。
附图说明
图1是本发明提供的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置的整体结构示意图；
图2是本发明提供的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置中保温炉部分的结构示意图（隐藏炉外防护板）；
图3是本发明提供的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置中调节机构部分的结构示意图；
图4是本发明提供的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置中气路系统部分的结构示意图；
图5是本发明提供的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置中保温炉部分的俯视图。
图中，10、保温炉；20、炉外防护板；30、调节机构；301、第一滑台；302、第二滑台；303、第三滑台；40、气路系统；401、氢气管道；402、氧气管道；403、氢气阻火器；404、氧气阻火器；405、氢气三通阀；406、氧气三通阀；407、氢气球阀；408、氧气球阀；50、耐高温金属喷灯；501、混合气体管道；502、灯头；60、光纤预制棒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。
一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，如图1和图2所示，包括保温炉10，保温炉10相对的两侧侧面上贯穿有供光纤预制棒60进入的洞口，且其另外两侧侧面位置分别设有用于对光纤预制棒60进行加热的耐高温金属喷灯50，耐高温金属喷灯50上连接有用于控制其中氢气和氧气输送的气路系统40。
如图1所示，保温炉10四周设有炉外防护板20，炉外防护板20主要为1Cr23Ni18奥氏体型耐热钢板，在高温下具有较高的热强性和优异的抗氧化性能，其沿着石英砖保温炉10四周以及顶部布置，并通过螺栓连接在一起，以稳固石英砖保温炉10，同时避免热量散发到车间。
如图2所示，保温炉10由若干石英砖堆积而成，水平方向上两相邻的石英砖之间保持有10-15mm间隙。本实施例中，石英砖保温炉10由若干外形尺寸为120mm×50mm×30mm的石英砖堆积而成，成长方体分布，石英砖保温炉10的4个侧面上分别预留有宽度为200mm的洞口，炉外防护板20的四个侧面上对应预留有直径φ200mm和长宽200mm×200mm的洞口，用于将两大尺寸光纤预制棒60和两耐高温金属喷灯50通入至炉中，相邻竖排的石英砖之间保持10mm间隙，避免高温时石英砖或其他零件变形时相互挤压，光纤预制棒60沿保温炉10长度方向置于保温炉10中。
如图3所示，耐高温金属喷灯50可沿竖直和两耐高温金属喷灯50连线方向移动，耐高温金属喷灯50还可沿水平且垂直于两耐高温金属喷灯50连线方向移动，用于耐高温金属喷灯50位置的调节，以实现拉锥过程中火焰到光纤预制棒60空间距离的调整；本实施例中，两耐高温金属喷灯50连线方向沿保温炉10宽度方向设置。
如图2和3所示，耐高温金属喷灯50连接于调节机构30上，调节机构30包括沿保温炉10长度方向设置的第一滑台301、沿保温炉10宽度方向的第二滑台302以及沿竖直方向设置的第三滑台303，第一滑台301固定于玻璃熔接车床上，第二滑台302沿第一滑台301长度方向滑移连接于第一滑台301上，第三滑台303下端沿第二滑台302长度方向滑移连接于第二滑台302上，耐高温金属喷灯50沿第三滑台303长度方向滑移连接于第三滑台303上，本实施例中，耐高温金属喷灯50固定于喷灯支架上，喷灯支架通过内六角螺栓固定于第三滑台303的滑块上。
如图4和图5所示，耐高温金属喷灯50包括沿光纤预制棒60长度方向分布的两混合气体管道501，每个混合气体管道501内端连通有两分别用于输送氢气和氧气的灯头502。
如图4所示，气路系统40包括氢气三通阀405和氧气三通阀406；
氢气三通阀405的进口连通有氢气管道401、两出口分别连通于耐高温金属喷灯50中两用于输送氢气的灯头502中，氢气三通阀405的出口与相应灯头502之间设有氢气球阀407；
氧气三通阀406的进口连通有氧气管道402、两出口分别连通于耐高温金属喷灯50中两用于输送氧气的灯头502中，氧气三通阀406的出口与相应灯头502之间设有氧气球阀408。
如图4所示，氢气三通阀405的进口与氢气管道401之间设有氢气阻火器403，氧气三通阀406的进口与氧气管道402之间设有氧气阻火器404，以提高安全性。
本发明还揭示了一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥方法，采用上述的一种用于大尺寸光纤预制棒60的高效拉锥装置，包括如下步骤：
S1：选用直径φ150mm-φ180mm，长度1500mm-1700mm，切割面平整无裂纹的光纤预制棒60；将两根满足上述要求的待拉锥光纤预制棒60装卡在玻璃熔接车床卡盘上并预紧；
S2：通过调节机构30移动两耐高温金属喷灯50，使其处于保温炉10外面，同时点燃耐高温金属喷灯50；
S3：移动两耐高温金属喷灯50至保温炉10中，通过气路系统40将其氢气流量加到100L/min，并调节氢气球阀407与氧气球阀408，控制四个混合气体管道501处的喷火量基本相同；并将两根预制棒分别从两侧送进中保温炉10中，保证两根光纤预制棒60两端面之间的间距50mm，使得耐高温金属喷灯50的火焰侧焰预热光纤预制棒60，预热时间5分钟；
S4：以每3分钟增加100L/min的速度逐步增加氢气流量，直至氢气流量达到500L/min后，移动两光纤预制棒60相互靠近使其两端面间距10mm，以使得耐高温金属喷灯50的火焰直烧预制棒，且控制光纤预制棒60关于耐高温金属喷灯50对称分布；平视耐高温金属喷灯50来调节其高度，使耐高温金属喷灯50的喷火中心高于光纤预制棒60中心线10mm；
S5：以每3分钟增加200L/min的速度逐步增加氢气流量，直至氢气流量达到800L/min时，移动耐高温金属喷灯50，使耐高温金属喷灯50距离光纤预制棒60有200mm；当氢气流量达到1200L/min，保持该氢气流量5分钟，相向移动光纤预制棒60，开始光纤预制棒60的焊接；
S6：焊接完成后，调节光纤预制棒60和耐高温金属喷灯50位置，确保两侧的耐高温金属喷灯50皆关于两光纤预制棒60之间的焊缝对称；此时增加氢气流量到1350L/min，保持此氢气流量5分钟，然后开始拖动玻璃熔接车床的夹头相对反向移动，以反向移动光纤预制棒60进行拉锥；拉锥的同时降低耐高温金属喷灯50的高度，使其火焰保持在光纤预制棒60外表面上，并使两侧火焰皆关于中心玻璃对称；
S7：当光纤预制棒60的锥部逐渐形成，中心玻璃外径缩小至30mm，两光纤预制棒60分离越来越远时，移动耐高温金属喷灯50分别单独烧一侧光纤预制棒60的锥部玻璃，直至玻璃拉细至外径10mm时，拉锥完成；
S8：拉锥结束，降低耐高温金属喷灯50的氢气流量至10L/min，并向下移动耐高温金属喷灯50，关闭氧气，再关闭氢气；关闭车床，等待光纤预制棒60冷却后取出；至此拉锥结束。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，其特征在于：包括保温炉（10），所述保温炉（10）相对的两侧侧面上贯穿有供光纤预制棒（60）进入的洞口，且其另外两侧侧面位置分别设有用于对光纤预制棒（60）进行加热的耐高温金属喷灯（50），所述耐高温金属喷灯（50）可沿竖直和两耐高温金属喷灯（50）连线方向移动，所述耐高温金属喷灯（50）上连接有用于控制其中氢气和氧气输送的气路系统（40）。
2.根据权利要求1所述的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，其特征在于：所述保温炉（10）四周设有炉外防护板（20）。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，其特征在于：所述保温炉（10）由若干石英砖堆积而成，水平方向上两相邻的石英砖之间保持有间隙。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，其特征在于：所述耐高温金属喷灯（50）还可沿水平且垂直于两耐高温金属喷灯（50）连线方向移动。
5.根据权利要求3所述的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，其特征在于：所述耐高温金属喷灯（50）连接于调节机构（30）上，所述调节机构（30）包括沿水平且垂直于两耐高温金属喷灯（50）连线方向设置的第一滑台（301）、沿两耐高温金属喷灯（50）连线方向设置的第二滑台（302）以及沿竖直方向设置的第三滑台（303），所述第二滑台（302）沿第一滑台（301）长度方向滑移连接于第一滑台（301）上，所述第三滑台（303）下端沿第二滑台（302）长度方向滑移连接于第二滑台（302）上，所述耐高温金属喷灯（50）沿第三滑台（303）长度方向滑移连接于第三滑台（303）上。
6.根据权利要求1所述的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，其特征在于：所述耐高温金属喷灯（50）包括沿光纤预制棒（60）长度方向分布的两混合气体管道（501），每个混合气体管道（501）内端连通有两分别用于输送氢气和氧气的灯头（502）。
7.根据权利要求6所述的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，其特征在于：
所述气路系统（40）包括氢气三通阀（405）和氧气三通阀（406）；
氢气三通阀（405）的进口连通有氢气管道（401）、两出口分别连通于耐高温金属喷灯（50）中两用于输送氢气的灯头（502）中，氢气三通阀（405）的出口与相应灯头（502）之间设有氢气球阀（407）；
氧气三通阀（406）的进口连通有氧气管道（402）、两出口分别连通于耐高温金属喷灯（50）中两用于输送氧气的灯头（502）中，氧气三通阀（406）的出口与相应灯头（502）之间设有氧气球阀（408）。
8.根据权利要求7所述的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，其特征在于：所述氢气三通阀（405）的进口与氢气管道（401）之间设有氢气阻火器（403），所述氧气三通阀（406）的进口与氧气管道（402）之间设有氧气阻火器（404）。
9.一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥方法，采用权利要求1所述的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥装置，其特征在于：包括如下步骤：
S1：将两根待拉锥的光纤预制棒（60）装卡在玻璃熔接车床卡盘上并预紧；
S2：移动两耐高温金属喷灯（50），使其处于保温炉（10）外面，同时点燃耐高温金属喷灯（50）；
S3：移动两耐高温金属喷灯（50）至保温炉（10）中，通过气路系统（40）将其氢气流量加到100L/min，并控制两耐高温金属喷灯（50）的喷火量基本相同；并将两根预制棒分别从两侧送进中保温炉（10）中，保证两根光纤预制棒（60）端面之间的间距，使得耐高温金属喷灯（50）的火焰侧焰预热光纤预制棒（60）5分钟；
S4：以每3分钟增加100L/min的速度逐步增加氢气流量，直至氢气流量达到500L/min后，移动两光纤预制棒（60）相互靠近，使得耐高温金属喷灯（50）的火焰直烧预制棒，且控制光纤预制棒（60）关于耐高温金属喷灯（50）对称分布；调节耐高温金属喷灯（50）高度，使耐高温金属喷灯（50）的喷火中心高于光纤预制棒（60）中心线10mm；
S5：以每3分钟增加200L/min的速度逐步增加氢气流量，直至氢气流量达到800L/min时，移动耐高温金属喷灯（50），使耐高温金属喷灯（50）距离光纤预制棒（60）有200mm；当氢气流量达到1200L/min，保持该氢气流量5分钟，相向移动光纤预制棒（60），开始光纤预制棒（60）的焊接；
S6：焊接完成后，调节光纤预制棒（60）和耐高温金属喷灯（50）位置，确保两侧的耐高温金属喷灯（50）皆关于焊缝对称；此时增加氢气流量到1350L/min，保持此氢气流量5分钟，然后开始反向移动光纤预制棒（60）进行拉锥；拉锥的同时降低耐高温金属喷灯（50）的高度，使其火焰保持在光纤预制棒（60）外表面上；
S7：当光纤预制棒（60）的锥部逐渐形成，中心玻璃缩小至30mm，两光纤预制棒（60）分离越来越远时，移动耐高温金属喷灯（50）分别单独烧一侧光纤预制棒（60）的锥部玻璃，直至玻璃拉细至10mm时，拉锥完成；
S8：拉锥结束，降低耐高温金属喷灯（50）的氢气流量至10L/min，并向下移动耐高温金属喷灯（50），关闭氧气，再关闭氢气；关闭车床，等待光纤预制棒（60）冷却后取出；至此拉锥结束。
10.根据权利要求9所述的一种用于大尺寸光纤预制棒的高效拉锥方法，其特征在于：步骤S1中，光纤预制棒（60）选用直径φ150mm-φ180mm，长度1500mm-1700mm，切割面平整无裂纹。
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