CN110054411B - 用于大尺寸光纤预制棒生产工艺的高温箱 - Google Patents

用于大尺寸光纤预制棒生产工艺的高温箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于大尺寸光纤预制棒生产工艺的高温箱，包括喷灯、驱动电机、控制单元和排风系统；所述排风系统包括排风口和移动抽风装置，所述移动抽风装置包括排气罩、金属软管、第二伺服电机、第二滚珠丝杠和排气管；所述控制单元用于调节预制棒粗制品的转速和移动距离以及排气罩的移动距离，使得排气罩位于喷灯顶部。本申请在精延伸采用改进的高温箱包括喷灯、驱动电机、控制单元和排风系统；使得控制单元直接控制排风系统的排气罩直接对准喷灯，使得喷灯的加热过程处于稳定的气流中，大大减少了加热过程的湍流。

Description

用于大尺寸光纤预制棒生产工艺的高温箱
本申请是申请日为2017年02月28日，申请号为201710112867.X，发明名称为“大尺寸光纤预制棒的生产工艺及其大尺光纤预制棒”的分案申请。
技术领域
本发明涉及光纤预制棒生产领域，具体涉及一种大尺寸光纤预制棒的生产工艺及其大尺寸光纤预制棒。
背景技术
光纤预制棒是制造石英系列光纤的核心原材料。预制棒一般直径为几毫米至几十毫米(俗称光棒)。光纤的内部结构就是在预制棒中形成的，因而预制棒的制作是光纤工艺中最重要的部分。光棒的制作有多种方法，常用的制作工艺是气相氧化法。在气相氧化法中，高纯度金属卤化物的蒸汽和氧气发生反应，形成一些氧化物微粒，这些氧化物微粒会沉积在玻璃或者石英体的表面上(或管状体的内壁)，然后通过烧结形成透明的玻璃棒。
烧结出来的光纤预制棒的尺寸并不能符合进行光纤拉细的工艺要求；因而在进行光纤拉细前，先进行延伸工序；目前的延伸工序中的精延伸工序，采用高温箱中的喷灯加热预制棒，使其软化；喷灯加热过程，横向的预制棒，其底部的热量积聚大于顶部；大尺寸的光纤预制棒转速有限，而且加热后的气体流体受预制棒的阻扰，在预制棒上端产生大量的湍流，阻扰了热量的流通；进一步加大了预制棒上端和下端的热量不均匀；因而加热产生的气流的向上运动稳定程度，影响预制棒的受热均匀程度。
现有的高温箱的排气系统过于简单，排气口过高，无法减少加热过程产生的气流湍流，精延伸过程受热不均匀。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种大尺寸光纤预制棒的生产工艺，解决了现有大尺寸光纤预制棒的生产工艺精延伸过程受热不均匀的缺陷。
本发明采取的技术方案如下：
1、一种大尺寸光纤预制棒的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)粗延伸工序：将玻璃化的芯棒转移至高温炉中加热延伸，所述高温炉控制温度在2000℃～2200℃，使得预制棒直径降低制得预制棒粗制品；
2)精延伸工序：将制得预制棒粗制品转移至高温箱中，使用喷灯加热软化，同时所述预制棒粗制品在电机的驱动下转动并拉伸移动，实现精延伸；
所述步骤2)中高温箱包括喷灯、驱动电机、控制单元和排风系统；所述高温箱设有密闭的工作舱；所述喷灯设置在工作舱底部；所述排风系统设置在工作舱的顶部；所述驱动电机从一侧穿入工作舱并固定预制棒粗制品一端；所述预制棒粗制品另一端设置在支架上；所述工作舱底部还设有第一伺服电机和第一滚珠丝杠；所述喷灯一侧固定在第一滚珠丝杠的滚珠螺母上，所述第一伺服电机用于驱动第一滚珠丝杠转动；所述第一伺服电机电性连接控制单元；
所述排风系统包括排风口和移动抽风装置，所述移动抽风装置位于排风口下方；所述移动抽风装置包括排气罩、金属软管、第二伺服电机、第二滚珠丝杠和排气管，第二伺服电机转动轴连接第二滚珠丝杠；所述排气罩一侧固定在第二滚珠丝杠的滚珠螺母上，所述第二伺服电机用于驱动第二滚珠丝杠转动；所述第二伺服电机电性连接控制单元；所述排气罩通过金属软管连接排气管；所述排气管设有调节气流装置和气泵；所述调节气流装置用于调节通过排气管的气体流量；所述气泵用于抽气；所述控制单元用于调节预制棒粗制品的转速和移动距离以及排气罩的移动距离，使得排气罩位于喷灯顶部。
本发明的一种大尺寸光纤预制棒的生产工艺，在精延伸中采用改进的高温箱包括喷灯、驱动电机、控制单元和排风系统；使得控制单元控制排风系统的排气罩对准喷灯，使得喷灯的加热过程处于稳定的气流中，大大减少了加热过程的湍流。
可选的，所述调节气流装置包括中心设有通孔的安装盘、驱动盘、四个活动块、活动块限位杆、驱动块、推杆电机、限位柱和复位弹性元件；四个所述活动块滑动设置在安装盘上，且沿安装盘直向方向分布滑动，各活动块绕安装盘轴线均匀分布；所述驱动盘转动设置在安装盘上，驱动盘与安装盘同轴设置，所述驱动盘具有与径向方向倾斜设置的倾斜条形槽；所述安装盘上具有沿安装盘直向方向设置的直向轨道槽，所述限位柱一端与对应的活动块固定，另一端伸入安装盘的直向轨道槽；所述活动块限位杆一端与对应的活动块固定，另一端伸入对应的倾斜条形槽；所述驱动块与驱动盘连接，用于带动驱动盘转动，使活动块向外移动；复位弹性元件，与驱动盘配合，用于使驱动盘复位，使活动块具有向内移动的趋势；所述安装盘固定在排气管上；
所述推杆电机设有推杆；所述推杆固定连接驱动块；所述推杆电机驱动推杆运动，进而推动驱动块运动，控制四个活动块移动；所述四个活动块移动形成张开或收缩的通风孔；所述推杆电机电性连接控制单元；位于相邻两条所述倾斜条形槽设有冷却曲管；所述冷却曲管内通有冷却剂；所述活动块设有若干个径向排列的冷却管；所述冷却管内壁设有毛细管层；所述毛细管层内部具有冷却腔；所述冷却腔内设有易挥发的液体；所述冷却腔具有冷凝端和挥发端；所述冷凝端紧贴于驱动盘的冷却曲管的侧壁。
现有的高温箱的排气系统过于简单，无法根据实际生产调控排气的大小。而且加热产生的气体温度较高，对高温箱的管路产生较大负担，一些电路容易发生老化。本发明采用气流调节系统，在调节气流大小的同时实现了快速降温，其结构简单，成本低廉，解决了高温箱内部容易老化的问题。
可选的，所述工作舱底部设有氮气管路，所述氮气管路上设有若干个垂直喷管；所述氮气管路下方连接氮气储器；所述氮气储器外接氮气罐。工作舱底部设有垂直喷流的氮气系统；进一步提升了加热气流的稳定性。
可选的，所述驱动盘、活动块均采用铜材质。
可选的，所述毛细管层采用烧结铜粉材质。
可选的，所述冷却剂为冷冻盐水；所述冷却曲管外接循环冷冻盐水系统；所述冷冻盐水系统包括水泵和循环水管。
可选的，所述复位弹性元件为弹簧。
本发明还公开了一种大尺寸光纤预制棒，所述大尺寸光纤预制棒利用上述大尺寸光纤预制棒工艺制成。
本发明的有益效果是：本发明的一种大尺寸光纤预制棒的生产工艺，在精延伸中采用改进的高温箱包括喷灯、驱动电机、控制单元和排风系统；使得控制单元控制排风系统的排气罩对准喷灯，使得喷灯的加热过程处于稳定的气流中，大大减少了加热过程的湍流。
另外，本发明采用气流调节系统，在调节气流大小的同时实现了快速降温，其结构简单，成本低廉，解决了高温箱内部容易老化的问题。工作舱底部设有垂直喷流的氮气系统；进一步提升了加热气流的稳定性。
附图说明：
图1是本发明大尺寸光纤预制棒的生产工艺中高温箱流程示意图；
图2是大尺寸光纤预制棒的生产工艺的调节气流装置的正视结构示意图；
图3是大尺寸光纤预制棒的生产工艺的调节气流装置的俯视结构示意图；
图4是大尺寸光纤预制棒的生产工艺的调节气流装置的安装盘正面结构示意图；
图5是大尺寸光纤预制棒的生产工艺的调节气流装置的安装盘反面局部放大结构示意图；
图6是大尺寸光纤预制棒的生产工艺的冷冻盐水系统结构示意图。
图中各附图标记为：
1、喷灯；2、驱动电机；3、控制单元；4、排风系统；5、工作舱；6、第一滚珠丝杠；7、第二滚珠丝杠；8、第一伺服电机；9、第二伺服电机；10、排气罩；11、金属软管；12、排气管；13、调节气流装置；14、气泵；15、驱动盘；16、活动块；17、活动块限位杆；18、驱动块；19、推杆电机；20、复位弹性元件；21、限位柱；22、安装盘；23、推杆；24、通风孔；25、冷却曲管；31、通孔；32、氮气管路；33、垂直喷管；34、氮气储器；35、氮气罐；36、冷冻盐水系统；37、水泵；38、循环水管；41、倾斜条形槽；42、直向轨道槽；43、排风口；44、移动抽风装置。
具体实施方式：
下面结合各附图，对本发明做详细描述。
本发明中所指的大尺寸一般指直径为120mm预制棒或尺寸更大的预制棒。
本发明公开了一种大尺寸光纤预制棒，所述大尺寸光纤预制棒利用下述大尺寸光纤预制棒工艺制成。
实施例一：本发明还公开了一种大尺寸光纤预制棒的生产工艺，包括以下步骤:
1)粗延伸工序：将玻璃化的芯棒转移至高温炉中加热延伸，所述高温炉控制温度在2000℃～2200℃，使得预制棒直径降低制得预制棒粗制品；
2)精延伸工序：将制得预制棒粗制品转移至高温箱中，使用喷灯加热软化，同时所述预制棒粗制品在电机的驱动下转动并拉伸移动，实现精延伸。
本发明还公开了一种高温箱(见附图1、2、3、4、5、6)，包括：喷灯1、驱动电机2、控制单元3和排风系统4；所述高温箱设有密闭的工作舱5；所述喷灯1设置在工作舱5底部；所述排风系统4设置在工作舱5的顶部；所述驱动电机2从一侧穿入工作舱5并固定预制棒粗制品一端；所述预制棒粗制品另一端设置在支架上；所述工作舱5底部还设有第一伺服电机8和第一滚珠丝杠6；所述喷灯1一侧固定在第一滚珠丝杠6的滚珠螺母上，所述第一伺服电机8用于驱动第一滚珠丝杠6转动；所述第一伺服电机8电性连接控制单元3；
所述排风系统4包括排风口43和移动抽风装置44，所述移动抽风装置44位于排风口43下方；所述移动抽风装置44包括排气罩10、金属软管11、第二伺服电机9、第二滚珠丝杠7和排气管12，第二伺服电机9转动轴连接第二滚珠丝杠7；所述排气罩10一侧固定在第二滚珠丝杠7的滚珠螺母上，所述第二伺服电机9用于驱动第二滚珠丝杠7转动；所述第二伺服电机9电性连接控制单元3；所述排气罩10通过金属软管11连接排气管12；所述排气管12设有调节气流装置13和气泵14；所述调节气流装置13用于调节通过排气管12的气体流量；所述气泵14用于抽气；所述控制单元3用于调节预制棒粗制品的转速和移动距离以及排气罩10的移动距离，使得排气罩10位于喷灯1顶部。
本发明的一种大尺寸光纤预制棒的生产工艺，在精延伸中采用改进的高温箱包括喷灯1、驱动电机2、控制单元3和排风系统4；使得控制单元3控制排风系统4的排气罩10对准喷灯1，使得喷灯1的加热过程处于稳定的气流中，大大减少了加热过程的湍流。
所述调节气流装置13包括中心设有通孔31的安装盘22、驱动盘15、驱动盘15、四个活动块16、活动块限位杆17、驱动块18、推杆电机19、限位柱21和复位弹性元件20；四个所述活动块16滑动设置在安装盘22上，且沿安装盘22直向方向分布滑动，各活动块16绕安装盘22轴线均匀分布；所述驱动盘15转动设置在安装盘22上，驱动盘15与安装盘22同轴设置，所述驱动盘15具有与径向方向倾斜设置的倾斜条形槽41；所述安装盘22上具有沿安装盘22直向方向设置的直向轨道槽42，所述限位柱21一端与对应的活动块16固定，另一端伸入安装盘22的直向轨道槽42；所述活动块16限位杆一端与对应的活动块16固定，另一端伸入对应的倾斜条形槽41；所述驱动块18与驱动盘15连接，用于带动驱动盘15转动，使活动块16向外移动；复位弹性元件20，与驱动盘15配合，用于使驱动盘15复位，使活动块16具有向内移动的趋势；所述安装盘22固定在排气管12上；本发明的限位柱21两端通过侧块固定在排气管12外壁。
所述推杆电机19设有推杆23；所述推杆23固定连接驱动块18；所述推杆电机19驱动推杆23运动，进而推动驱动块18运动，控制四个活动块16移动；所述四个活动块16移动形成张开或收缩的通风孔24；所述推杆电机19电性连接控制单元3；位于相邻两条所述倾斜条形槽设有冷却曲管25；所述冷却曲管25内通有冷却剂；所述活动块16设有若干个径向排列的冷却管；所述冷却管内壁设有毛细管层；所述毛细管层内部具有冷却腔；所述冷却腔内设有易挥发的液体；所述冷却腔具有冷凝端和挥发端；所述冷凝端紧贴于驱动盘15的冷却曲管25的侧壁。
现有的高温箱的排气系统过于简单，无法根据实际生产调控排气的大小。而且加热产生的气体温度较高，对高温箱的管路产生较大负担，一些电路容易发生老化。本发明采用气流调节系统，在调节气流大小的同时实现了快速降温，其结构简单，成本低廉，解决了高温箱内部容易老化的问题。
所述工作舱5底部设有氮气管路32，所述氮气管路32上设有若干个垂直喷管33；所述氮气管路32下方连接氮气储器34；所述氮气储器34外接氮气罐35。工作舱5底部设有垂直喷流的氮气系统；进一步提升了加热气流的稳定性。所述驱动盘15、活动块16均采用铜材质。所述毛细管层采用烧结铜粉材质。所述冷却剂为冷冻盐水；所述冷却曲管25外接循环冷冻盐水系统36；所述冷冻盐水系统36包括水泵37和循环水管38。所述复位弹性元件20为弹簧。
本发明实施时，将玻璃化的芯棒转移至高温炉中加热延伸，所述高温炉控制温度在2000℃～2200℃，使得预制棒直径降低制得预制棒粗制品；将制得预制棒粗制品转移至高温箱中，使用喷灯加热软化，同时所述预制棒粗制品在电机的驱动下转动并拉伸移动，实现精延伸。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于大尺寸光纤预制棒生产工艺的高温箱，其特征在于，包括喷灯、驱动电机、控制单元和排风系统；所述高温箱设有密闭的工作舱；所述喷灯设置在工作舱底部；所述排风系统设置在工作舱的顶部；所述驱动电机从一侧穿入工作舱并固定预制棒粗制品一端；所述预制棒粗制品另一端设置在支架上；所述工作舱底部还设有第一伺服电机和第一滚珠丝杠；所述喷灯一侧固定在第一滚珠丝杠的滚珠螺母上，所述第一伺服电机用于驱动第一滚珠丝杠转动；所述第一伺服电机电性连接控制单元；
所述排风系统包括排风口和移动抽风装置，所述移动抽风装置位于排风口下方；所述移动抽风装置包括排气罩、金属软管、第二伺服电机、第二滚珠丝杠和排气管，第二伺服电机转动轴连接第二滚珠丝杠；所述排气罩一侧固定在第二滚珠丝杠的滚珠螺母上，所述第二伺服电机用于驱动第二滚珠丝杠转动；所述第二伺服电机电性连接控制单元；所述排气罩通过金属软管连接排气管；所述排气管设有调节气流装置和气泵；所述调节气流装置用于调节通过排气管的气体流量；所述气泵用于抽气；
所述控制单元用于调节预制棒粗制品的转速和移动距离以及排气罩的移动距离，使得排气罩位于喷灯顶部;
所述调节气流装置包括中心设有通孔的安装盘、驱动盘、四个活动块、活动块限位杆、驱动块、推杆电机、限位柱和复位弹性元件；四个所述活动块滑动设置在安装盘上，且沿安装盘直向方向分布滑动，各活动块绕安装盘轴线均匀分布；所述驱动盘转动设置在安装盘上，驱动盘与安装盘同轴设置，所述驱动盘具有与径向方向倾斜设置的倾斜条形槽；所述安装盘上具有沿安装盘直向方向设置的直向轨道槽，所述限位柱一端与对应的活动块固定，另一端伸入安装盘的直向轨道槽；所述活动块限位杆一端与对应的活动块固定，另一端伸入对应的倾斜条形槽；所述驱动块与驱动盘连接，用于带动驱动盘转动，使活动块向外移动； 复位弹性元件，与驱动盘配合，用于使驱动盘复位，使活动块具有向内移动的趋势；所述安装盘固定在排气管上；
所述推杆电机设有推杆；所述推杆固定连接驱动块；所述推杆电机驱动推杆运动，进而推动驱动块运动，控制四个活动块移动；所述四个活动块移动形成张开或收缩的通风孔；所述推杆电机电性连接控制单元；
位于相邻两条所述倾斜条形槽设有冷却曲管；所述冷却曲管内通有冷却剂；所述活动块设有若干个径向排列的冷却管；所述冷却管内壁设有毛细管层；所述毛细管层内部具有冷却腔；所述冷却腔内设有易挥发的液体；所述冷却腔具有冷凝端和挥发端；所述冷凝端紧贴于驱动盘的冷却曲管的侧壁。
2.如权利要求1所述的用于大尺寸光纤预制棒生产工艺的高温箱，其特征在于，所述工作舱底部设有氮气管路，所述氮气管路上设有若干个垂直喷管；所述氮气管路下方连接氮气储器；所述氮气储器外接氮气罐。
3.如权利要求1所述的用于大尺寸光纤预制棒生产工艺的高温箱，其特征在于，所述驱动盘、活动块均采用铜材质。
4.如权利要求1所述的用于大尺寸光纤预制棒生产工艺的高温箱，其特征在于，所述毛细管层采用烧结铜粉材质。
5.如权利要求1所述的用于大尺寸光纤预制棒生产工艺的高温箱，其特征在于， 所述冷却剂为冷冻盐水；所述冷却曲管外接循环冷冻盐水系统；所述冷冻盐水系统包括水泵和循环水管。
6.如权利要求1所述的用于大尺寸光纤预制棒生产工艺的高温箱，其特征在于，所述复位弹性元件为弹簧。
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