CN111233316A - 光纤预制棒熔融成型方法及其制造设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是光纤通信材料制备技术领域，尤其是一种光纤预制棒熔融成型方法及其制造设备。包括塔架、端部密封装置、抽真空管路、石英砂填充管路、推进装置、加热炉、夹持牵引装置、光纤预制棒冷却装置和测径仪；加热炉安装在塔架上，推进装置安装在加热炉上部的塔架上，夹持装置安装在加热炉下部，光纤预制棒冷却装置安装在夹持装置下部；端部密封装置安装在石英套管上端部，端部密封装置上配有抽真空管路及石英砂填充管路，分别用于对石英套管内抽真空及向石英套管内填充高纯度石英砂；加热炉出口处下部装有测径仪，测径仪通过传感器，测量控制拉制光纤预制棒外径。
Description
技术领域
本发明涉及的是光纤通信材料制备技术领域，尤其是一种光纤预制棒熔融成型方法及其制造设备。
背景技术
光纤预制棒由中间的高纯度芯棒与外侧的高纯度石英包层组成，是拉制光纤的原材料。
光在被拉制成型的光纤中通过时，由于芯层与外包层的折射率的不同，大部分光从芯层中被传输。
目前，光纤预制棒大部分采用气相成型方法制造。采用气相成型法制造光纤预棒时，设备投入及维护成本昂贵、工艺过程复杂、生产效率低下，导致制造成本较高，不符合光通信产业的发展需求。
气相成型方法主要有以下两大步骤如下：
在高纯度芯棒外侧通过专用喷灯，在氢氧焰的作用下，将含有SiCL4、GeCL4等原材料的气体沉积至芯棒外侧，形成石英粉末疏松体。在疏松体沉积过程中，对气体的流量及混和比、温度的高低、喷灯移动速度的均匀性以及芯棒转动速度的平稳状况等工艺参数的敏感性相当明显。同时，由于沉积后的石英粉末疏松体呈松散状，自身没有强度，对外力的影响相当敏感。
因此，在疏松体沉积过程中，生产效率相当低，成品率合格率也比较低。
将沉积形成的疏松体置入专用的加热炉中进行玻璃化烧结，形成预制棒。在烧结过程中，由于脱水会产生大量的有害气体，环保与安全要求非常高。
目前采用的光纤预制棒成型工艺存在设备投入及维护成本昂贵、工艺过程复杂、生产效率低下等问题，非常不利于该技术及产业的推广及发展。
同时，由于生产成本较高，导致直接抬高了最终生产出来的光纤光缆产品价格。
发明内容
本发明目的是针对上述不足之处提供一种光纤预制棒熔融成型方法及制造设备，是一种全新的光纤预制棒成型方法，从根本上改变了目前所采用的光纤预制棒气相成型方法。
光纤预制棒熔融成型方法及其制造设备是采取以下技术方案实现：
光纤预制棒熔融成型制造设备包括塔架、端部密封装置、抽真空管路、石英砂填充管路、推进装置、加热炉、夹持牵引装置、光纤预制棒冷却装置、测径仪。
加热炉安装在塔架上，推进装置安装在加热炉上部的塔架上，夹持装置安装在加热炉下部。光纤预制棒冷却装置安装在夹持装置下部。
端部密封装置安装在石英套管上端部，端部密封装置上配有抽真空管路及石英砂填充管路，分别用于对石英套管内抽真空及向石英套管内填充高纯度石英砂。
所述的端部密封装置采用带有定位锁紧功能的金属封头,金属封头具有端部密封功能及定位锁紧功能。金属封头具有端部密封圈及定位锁紧件。
所述的抽真空管路与真空抽气泵相连。石英砂填充管路与石英砂定量加料斗相连接。
加热炉出口处下部装有测径仪，测径仪通过传感器，测量控制拉制光纤预制棒外径。
所述的推进装置具有夹持功能，能够调整水平度，并可以在水平面上沿X、Y两个方向调整位置。在伺服系统驱动下，推进装置可以沿垂直方向匀速移动。
推进装置由机架、丝杆、螺母、导轨、滑块、平台安装支架、XY调节平台、水平调节螺栓、卡盘、驱动电机等组成。
卡盘安装在XY调节平台上，XY调节平台安装在平台安装支架上，平台安装支架两侧通过滑块与导轨相配合，导轨安装在机架上，机架安装在塔架上部，丝杆安装在机架上部，螺母安装在平台安装支架上，螺母与丝杆相配合，驱动电机安装在机架上, 驱动电机输出轴与丝杆相连接。驱动电机采用伺服电机。
XY调节平台装有水平调节螺栓，可以调节XY调节平台水平度，确保卡盘卡夹安装好芯棒的套管水平状态。
推进装置的卡盘卡夹安装好芯棒的石英套管，驱动电机通过丝杆、螺母将安装好芯棒的石英套管置入加热炉中。
加热炉采用电阻加热或感应加热方式，可以将炉内环境温度升高至1800℃-2100℃。加热炉内需要通入氦气或氩气等惰性气体，以驱赶炉内空气；加热炉外部设置有冷却水套（加热炉采用双层中空结构），冷却水套设置有进水管和出水管，冷却水套内通入冷却水，具有水冷功能。加热炉设置有惰性气体进气管道，惰性气体进气管道与惰性气体源相连。
在石英套管加热熔融过程中，加热炉内需通入氦气或氩气等惰性气体。加热炉内需通入氦气或氩气等惰性气体，使加热炉内压力保持在0.1MPa-0.2MPa。
所述的夹持牵引装置具有夹持与牵引作用，在开合气缸与驱动电机的作用下可以将熔融成型后的光纤预制棒稳定的从加热炉内带出。
夹持牵引装置由主动夹持导轮、从动夹持导轮、开合气缸、同步带传动机构、主动夹持导轮轴承座、从动夹持导轮轴承座、驱动电机组成。
主动夹持导轮轴承座和从动夹持导轮轴承座分别安装在加热炉下部塔架上，主动夹持导轮与从动夹持导轮分别通过轮轴和轴承安装在主动夹持导轮轴承座、从动夹持导轮轴承座上，两个主动夹持导轮轴承座和从动夹持导轮轴承座之间装有开合气缸，通过开合气缸开合调节主动夹持导轮轴承座和从动夹持导轮轴承座之间距离，使主动夹持导轮与从动夹持导轮夹持从加热炉出口处装有光纤预制棒拉制模拉制出来的光纤预制棒引导进入光纤预制棒冷却装置，冷却降温。
驱动电机安装在主动夹持导轮轴承座一侧的电机安装支架上，电机安装支架与主动夹持导轮轴承座相连。
同步带传动机构具有同步带、电机同步带轮和同步带轮。驱动电机输出轴上装有电机同步带轮，主动夹持导轮的轮轴上装有同步带轮，同步带套装在电机同步带轮和同步带轮上，驱动电机通过电机同步带轮、同步带、同步带轮传动主动夹持导轮传动光纤预制棒进入光纤预制棒冷却装置降温冷却。
光纤预制棒冷却装置具有将光纤预制棒温度通过热传导方式进行冷却的功能，热量通过热传导液带走，并通过制冷设备进行冷却后循环使用。
光纤预制棒冷却装置由冷却柜、冷却套管、热传导液、制冷设备等组成。
冷却柜安装在夹持牵引装置下部，冷却柜内装有冷却套管，冷却套管中充满热传导液，冷却套管设置有热传导液进液管和热传导液出液管，热传导液进液管通过管道与制冷设备的冷却热传导液出液口相连通，热传导液出液管通过管道与制冷设备的热传导液进液口相连通，冷却套管中部设置有光纤预制棒通道孔。
从加热炉拉制出热光纤预制棒通过夹持装置的主动夹持导轮和从动夹持导轮夹持牵引，进入光纤预制棒冷却装置的冷却柜，通过冷却套管的光纤预制棒通道孔，进行冷却。
在光纤预制棒牵引过程中，需在保护气氛中进行冷却，在夹持装置外部设置有保护气体罩，通入保护气体。在光纤预制棒通道孔中，通入保护气体，在保护气氛中进行冷却。
光纤预制棒牵引过程中采用氦气保护气体，进行保护冷却，冷却温度为18-25℃。
光纤预制棒熔融成型制作方法如下：
1、预先准备好高纯度芯棒与高纯度石英空芯套管。
所述的高纯度芯棒采用纯度为99.999%以上的高纯度石英砂制成。所述的高纯度石英空芯套管采用纯度为99.999%以上的高纯度石英砂制成。
2、成型前，在1600℃-1900℃条件下在高纯度芯棒端部高温熔接普通石英棒8并保证同芯；在高纯度石英空芯套管端部高温熔接普通石英套管并保证同芯，制成石英套管。
3、分别对熔接后的芯棒及石英套管进行清洗。清洗包括但不限于酸洗、水洗、碱洗。其中，酸洗时采用浓度为30%—40%的氢氟酸清洗3小时左右；水洗采用超纯水进行冲洗；碱洗时采用3-5%浓度的皂化液清洗20分钟左右。
4、将清洗后的石英套管垂直置于推进装置上；将清洗后的芯棒置于石英套管内侧；通过调整端部密封装置，使石英套管与芯棒同芯。
5、端部密封装置上配有抽真空管路及石英砂填充管路，分别用于对石英套管内抽真空及向石英套管内填充高纯度石英砂。
石英套管内抽真空，真空度为-0.09MPa。高纯度石英砂纯度为99.999%以上。
6、推进装置将安装好芯棒的石英套管置入加热炉中。加热炉采用是电阻加热炉或感应加热炉。
7、通过对石英套管内抽真空及填充高纯度石英砂，并控制石套管内高纯度石英砂在石英套管内的高度在300-400mm。
对填充了高纯度石英砂的石英套管进行加热熔融，形成包含有芯棒的光纤预制棒。加热熔融温度为1800℃-2000℃。
8、通过夹持装置缓慢牵引光纤预制棒。牵引光纤预制棒速度为15-25mm/min。
在上述套管熔融及夹持装置牵引光纤预制棒的过程中，始终保持石英套管内石英砂在石英套管内的高度在300-400mm，直至全部填满。
在石英套管加热熔融过程中，加热炉内需通入氦气或氩气等惰性气体。加热炉内需通入氦气或氩气等惰性气体，使加热炉内压力保持在0.1MPa-0.2MPa。
9、从加热炉拉制出热光纤预制棒通过夹持牵引装置的主动夹持导轮和从动夹持导轮夹持牵引，进入光纤预制棒冷却装置的冷却柜，通过冷却套管的光纤预制棒通道孔，进行冷却。
10、在光纤预制棒牵引过程中，需在保护气氛中进行冷却，光纤预制棒牵引过程中采用氦气保护气体，进行保护冷却，冷却温度为18-25℃。
11、光纤预制棒熔融、牵引、冷却成型完成后，关闭加热炉，将制成的光纤预制棒从加热炉中取出。
光纤预制棒熔融成型方法及其制造设备设计合理，具有以下显著的优点：
1、本发明采用直接熔融的方法，在高纯度芯棒外侧形成高纯度石英包层，可以提高生产效率，使生产效率提高4-8倍。
2、本发明所采用的直接熔融法，可以使光纤预制棒的制造直径提高至220mm，远远大于目前气相成型法的制造直径。
3、本发明所涉及的制造装备投入及维护成本仅为气相成型设备的1/10左右。
4、采用直接熔融法成型光纤预制棒时，工艺步骤少、工艺过程简单、可操作性强。省却了气相成型方法中大量的关于气体的工艺参数要求。
5、本发明采用直接熔融的方法，从根本上改变了光纤预制棒的成型技术。无论从产品规格、生产效率、制造成本、设备投入等方面均比目前所采用的气相成型法有着明显的优势。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是光纤预制棒熔融成型制造设备结构示意图。
图2是光纤预制棒熔融成型制造设备的推进装置结构示意图。
图3是光纤预制棒熔融成型制造设备的夹持装置结构示意图。
图4是光纤预制棒熔融成型制造设备的光纤预制棒冷却装置结构示意图。
图中：1、塔架，2、端部密封装置，3、推进装置，4、石英砂填充管路，5、石英砂定量加料斗，6、抽真空管路，7、普通石英套管，8、普通石英棒，9、高纯度芯棒，10、高纯度石英空芯套管，11、高纯度石英砂，12、加热炉，13、测径仪，14、光纤预制棒，15、保护气体罩，16、夹持牵引装置，17、光纤预制棒冷却装置;
3-1、机架，3-2、螺母，3-3、滑块，3-4、导轨，3-5、丝杆，3-6、驱动电机，3-7、卡盘，3-8、XY调节平台，3-9、平台安装支架，3-10、水平调节螺栓；
12-1、冷却水套，12-2、进水管，12-3、出水管，12-4、惰性气体进气管道；
16-1、主动夹持导轮，16-2、从动夹持导轮，16-3、开合气缸，16-4、主动夹持导轮轴承座，16-5、从动夹持导轮轴承座，16-6、驱动电机，16-7、 电机同步带轮，16-8、同步带，16-9、同步带轮，16-10、电机安装支架；
17-1、冷却柜，17-2、冷却套管，17-3、热传导液，17-4、制冷设备，17-5、热传导液进液管，17-6、热传导液出液管，17-7、光纤预制棒通道孔。
具体实施方式
参照附图1-4，光纤预制棒熔融成型制造设备包括塔架1、端部密封装置2、抽真空管路6、石英砂填充管路4、推进装置3、加热炉12、牵引夹持装置16、光纤预制棒冷却装置17、测径仪13。
加热炉12安装在塔架1上，推进装置3安装在加热炉12上部的塔架1上，夹持装置16安装在加热炉12下部。光纤预制棒冷却装置18安装在夹持装置16下部。
端部密封装置2安装在普通石英套管7上端部，端部密封装置2上配有抽真空管路6及石英砂填充管路4，分别用于对石英套管内抽真空及向石英套管内填充高纯度石英砂。
所述的端部密封装置2采用带有定位锁紧功能的金属封头，金属封头具有端部密封功能及定位锁紧功能。金属封头具有端部密封圈及定位锁紧件。
所述的抽真空管路6与真空抽气泵相连。石英砂填充管路4与石英砂定量加料斗相连接。
加热炉12出口处下部装有测径仪13，测径仪13通过传感器，测量控制拉制光纤预制棒14外径。所述的测径仪采用市售测径仪。传感器采用市售位移传感器。
所述的推进装置3具有夹持功能，能够调整水平度，并可以通过XY调节平台3-8在水平面上沿X、Y两个方向调整位置。在伺服系统驱动下，推进装置3可以沿垂直方向匀速移动。
推进装置3由机架3-1、丝杆3-5、螺母3-2、导轨3-4、滑块3-3、平台安装支架3-9、XY调节平台3-8、水平调节螺栓3-10、卡盘3-7、驱动电机3-6组成。
卡盘3-7安装在XY调节平台3-8上，XY调节平台3-8安装在平台安装支架3-9上，平台安装支架3-9两侧通过滑块3-3与导轨3-4相配合，导轨3-4安装在机架3-1上，机架3-1安装在塔架1上部，丝杆3-5安装在机架3-1上部，螺母3-2安装在平台安装支架3-9上，螺母3-2与丝杆3-5相配合，驱动电机3-6安装在机架3-1上, 驱动电机输出轴与丝杆3-5相连接。驱动电机3-6采用伺服电机。
XY调节平台3-8装有水平调节螺栓，可以调节XY调节平台水平度，确保卡盘3-7卡夹安装好芯棒的套管水平状态。
XY调节平台3-8装有X方向和Y方向调节螺杆、螺母，能方便调节XY调节平台3-8在X方向和Y方向位置，便于卡盘3-7卡夹安装好芯棒的石英套管，并保持推进装置推进时在加热炉12中心位置。
推进装置的卡盘3-7卡夹安装好芯棒的石英套管，驱动电机3-6通过丝杆3-5、螺母3-2将安装好芯棒的石英套管置入加热炉12中。
加热炉12采用电阻加热或感应加热方式，可以将炉内环境温度升高至1800℃-2100℃。加热炉12内需要通入氦气或氩气等惰性气体，以驱赶炉内空气；加热炉12外部设置有冷却水套12-1（加热炉采用双层中空结构），冷却水套12-1设置有进水管12-2和出水管12-3，冷却水套12-1内通入冷却水，具有水冷功能。加热炉12设置有惰性气体进气管道12-4，惰性气体进气管道与惰性气体源相连。
在石英套管加热熔融过程中，加热炉12内需通入氦气或氩气等惰性气体。加热炉内需通入氦气或氩气等惰性气体，使加热炉内压力保持在0.1MPa-0.2MPa。
所述的夹持牵引装置16具有夹持与牵引作用，在开合气缸16-3与驱动电机16-6的作用下可以将熔融成型后的光纤预制棒14稳定的从加热炉12内带出。
夹持牵引装置16由主动夹持导轮16-1、从动夹持导轮16-2、开合气缸16-3、同步带传动机构、主动夹持导轮轴承座16-4、从动夹持导轮轴承座16-5、驱动电机16-6组成。
主动夹持导轮轴承座16-4和从动夹持导轮轴承座16-5分别安装在加热炉12下部塔架1上，主动夹持导轮16-1与从动夹持导轮16-2分别通过轮轴和轴承安装在主动夹持导轮轴承座16-4、从动夹持导轮轴承座16-5上，主动夹持导轮轴承座16-4和从动夹持导轮轴承座16-5之间装有开合气缸16-3，通过开合气缸16-3开合调节主动夹持导轮轴承座16-4和从动夹持导轮轴承座16-5之间距离，使主动夹持导轮16-1与从动夹持导轮16-5夹持从加热炉12出口处装有光纤预制棒拉制模13拉制出来的光纤预制棒14引导进入光纤预制棒冷却装置18，冷却降温。
驱动电机16-6安装在主动夹持导轮轴承座16-4一侧的电机安装支架16-10上，电机安装支架16-10与主动夹持导轮轴承座16-4相连。
同步带传动机构具有同步带16-8、电机同步带轮16-7和同步带轮16-9。驱动电机输出轴上装有电机同步带轮16-7，主动夹持导轮16-1的轮轴上装有同步带轮16-9，同步带16-8套装在电机同步带轮16-7和同步带轮16-9上，驱动电机16-6通过电机同步带轮16-7、同步带16-8、同步带轮16-9传动主动夹持导轮16-1传动光纤预制棒14进入光纤预制棒冷却装置18降温冷却。
光纤预制棒冷却装置17具有将光纤预制棒温度通过热传导方式进行冷却的功能，热量通过热传导液带走，并通过制冷设备进行冷却后循环使用。
光纤预制棒冷却装置17由冷却柜17-1、冷却套管17-2、热传导液17-3、制冷设备17-4组成。
冷却柜17-1安装在夹持牵引装置16下部，冷却柜17-1内装有冷却套管17-2，冷却套管17-2中充满热传导液17-3，冷却套管17-2设置有热传导液进液管17-5和热传导液出液管17-6，热传导液进液管17-5通过管道与制冷设备17-4的冷却热传导液出液口相连通，热传导液出液管17-6通过管道与制冷设备17-4的热传导液进液口相连通，冷却套管17-2中部设置有光纤预制棒通道孔17-7。
从加热炉拉制出热光纤预制棒14通过夹持牵引装置16的主动夹持导轮16-1和从动夹持导轮16-2夹持牵引，进入光纤预制棒冷却装置17的冷却柜17-1，通过冷却套管17-2的光纤预制棒通道孔17-7，进行冷却。
在光纤预制棒牵引过程中，需在保护气氛中进行冷却，在夹持装置外部设置有保护气体罩17，通入保护气体。在光纤预制棒通道孔中，通入保护气体，在保护气氛中进行冷却。
光纤预制棒14牵引过程中采用氦气保护气体，进行保护冷却，冷却温度为18-25℃。
光纤预制棒熔融成型制造设备配套有电气控制箱，安装有电气控制器，用于控制推进装置、加热炉、夹持牵引装置、光纤预制棒冷却装置、测径仪工作。
光纤预制棒熔融成型制作方法如下：
1、预先准备好高纯度芯棒9与高纯度石英空芯套管10。
所述的高纯度芯棒9采用纯度为99.999%以上的高纯度石英砂制成。所述的高纯度石英空芯套管10采用纯度为99.999%以上的高纯度石英砂制成。
2、成型前，在1600℃-1900℃条件下在高纯度芯棒端部高温熔接普通石英棒8并保证同芯；在高纯度石英空芯套管10端部高温熔接普通石英套管7并保证同芯，制成石英套管。
3、分别对熔接后的芯棒及石英套管进行清洗。清洗包括但不限于酸洗、水洗、碱洗。其中，酸洗时采用浓度为30%—40%的氢氟酸清洗3小时左右；水洗采用超纯水进行冲洗；碱洗时采用3-5%浓度的皂化液清洗20分钟左右。
4、将清洗后的石英套管垂直置于推进装置3上；将清洗后的芯棒置于石英套管内侧；通过调整端部密封装置，使石英套管与芯棒同芯。
5、端部密封装置2上配有抽真空管路6及石英砂填充管路4，分别用于对石英套管内抽真空及向石英套管内填充高纯度石英砂。
石英套管内抽真空，真空度为-0.09MPa。高纯度石英砂纯度为99.999%以上。
6、推进装置3将安装好芯棒的石英套管置入加热炉12中。加热炉12可以是电阻加热炉或感应加热炉。
7、通过对石英套管内抽真空及填充高纯度石英砂11，并控制石套管内高纯度石英砂在石英套管内的高度在300-400mm。
对填充了高纯度石英砂的石英套管进行加热熔融，形成包含有芯棒的光纤预制棒14。加热熔融温度为1800℃-2000℃。
8、通过夹持装置16缓慢牵引光纤预制棒14。牵引光纤预制棒14速度为15-25mm/min。
在上述套管熔融及夹持装置16牵引光纤预制棒14的过程中，始终保持石英套管内石英砂在石英套管内的高度在300-400mm，直至全部填满。
在石英套管加热熔融过程中，加热炉12内需通入氦气或氩气等惰性气体。加热炉内需通入氦气或氩气等惰性气体，使加热炉内压力保持在0.1MPa-0.2MPa。
9、从加热炉12拉制出热光纤预制棒14通过夹持牵引装置16的主动夹持导轮16-1和从动夹持导轮16-2夹持牵引，进入光纤预制棒冷却装置17的冷却柜17-1，通过冷却套管17-2的光纤预制棒通道孔17-7，进行冷却。
10、在光纤预制棒14牵引过程中，需在保护气氛中进行冷却，光纤预制棒14牵引过程中采用氦气保护气体，进行保护冷却，冷却温度为18-25℃。
11、光纤预制棒14熔融、牵引、冷却成型完成后，关闭加热炉12，将制成的光纤预制棒14从加热炉12中取出。
Claims (10)
1.一种光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，包括塔架、端部密封装置、抽真空管路、石英砂填充管路、推进装置、加热炉、夹持牵引装置、光纤预制棒冷却装置和测径仪；
加热炉安装在塔架上，推进装置安装在加热炉上部的塔架上，夹持装置安装在加热炉下部，光纤预制棒冷却装置安装在夹持装置下部；
端部密封装置安装在石英套管上端部，端部密封装置上配有抽真空管路及石英砂填充管路，分别用于对石英套管内抽真空及向石英套管内填充高纯度石英砂；
加热炉出口处下部装有测径仪，测径仪通过传感器，测量控制拉制光纤预制棒外径。
2.根据权利要求1所述的光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，
所述的端部密封装置采用带有定位锁紧功能的金属封头，金属封头具有端部密封圈及定位锁紧件。
3.根据权利要求1所述的光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，所述的抽真空管路与真空抽气泵相连，石英砂填充管路与石英砂定量加料斗相连接。
4.根据权利要求1所述的光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，
所述的推进装置由机架、丝杆、螺母、导轨、滑块、平台安装支架、XY调节平台、水平调节螺栓、卡盘、驱动电机组成；
卡盘安装在XY调节平台上，XY调节平台安装在平台安装支架上，平台安装支架两侧通过滑块与导轨相配合，导轨安装在机架上，机架安装在塔架上部，丝杆安装在机架上部，螺母安装在平台安装支架上，螺母与丝杆相配合，驱动电机安装在机架上, 驱动电机输出轴与丝杆相连接；
XY调节平台装有水平调节螺栓，能调节XY调节平台水平度，确保卡盘卡夹安装好芯棒的套管水平状态；
推进装置的卡盘卡夹安装好芯棒的石英套管，驱动电机通过丝杆、螺母将安装好芯棒的石英套管置入加热炉中。
5.根据权利要求1所述的光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，所述的加热炉采用电阻加热或感应加热方式，将炉内环境温度升高至1800℃-2100℃，加热炉内需要通入氦气或氩气等惰性气体，以驱赶炉内空气；加热炉外部设置有冷却水套，冷却水套设置有进水管和出水管，冷却水套内通入冷却水，具有水冷功能，加热炉设置有惰性气体进气管道，惰性气体进气管道与惰性气体源相连；
在石英套管加热熔融过程中，加热炉内需通入氦气或氩气惰性气体，加热炉内需通入氦气或氩气惰性气体，使加热炉内压力保持在0.1MPa-0.2MPa。
6.根据权利要求1所述的光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，
所述的夹持牵引装置由主动夹持导轮、从动夹持导轮、开合气缸、同步带传动机构、主动夹持导轮轴承座、从动夹持导轮轴承座、驱动电机组成；
主动夹持导轮轴承座和从动夹持导轮轴承座分别安装在加热炉下部塔架上，主动夹持导轮与从动夹持导轮分别通过轮轴和轴承安装在主动夹持导轮轴承座、从动夹持导轮轴承座上，两个主动夹持导轮轴承座和从动夹持导轮轴承座之间装有开合气缸，通过开合气缸开合调节主动夹持导轮轴承座和从动夹持导轮轴承座之间距离，使主动夹持导轮与从动夹持导轮夹持从加热炉出口处装有光纤预制棒拉制模拉制出来的光纤预制棒引导进入光纤预制棒冷却装置，冷却降温；
驱动电机安装在主动夹持导轮轴承座一侧的电机安装支架上，电机安装支架与主动夹持导轮轴承座相连；
同步带传动机构具有同步带、电机同步带轮和同步带轮；驱动电机输出轴上装有电机同步带轮，主动夹持导轮的轮轴上装有同步带轮，同步带套装在电机同步带轮和同步带轮上，驱动电机通过电机同步带轮、同步带、同步带轮传动主动夹持导轮传动光纤预制棒进入光纤预制棒冷却装置降温冷却。
7.根据权利要求1所述的光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，
所述的光纤预制棒冷却装置由冷却柜、冷却套管、热传导液、制冷设备组成；
冷却柜安装在夹持牵引装置下部，冷却柜内装有冷却套管，冷却套管中充满热传导液，冷却套管设置有热传导液进液管和热传导液出液管，热传导液进液管通过管道与制冷设备的冷却热传导液出液口相连通，热传导液出液管通过管道与制冷设备的热传导液进液口相连通，冷却套管中部设置有光纤预制棒通道孔；
从加热炉拉制出热光纤预制棒通过夹持装置的主动夹持导轮和从动夹持导轮夹持牵引，进入光纤预制棒冷却装置的冷却柜，通过冷却套管的光纤预制棒通道孔，进行冷却。
8.根据权利要求1所述的光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，在光纤预制棒牵引过程中，需在保护气氛中进行冷却，在夹持装置外部设置有保护气体罩，通入保护气体，在光纤预制棒通道孔中，通入保护气体，在保护气氛中进行冷却；
光纤预制棒牵引过程中采用氦气保护气体，进行保护冷却，冷却温度为18-25℃。
9.一种光纤预制棒熔融成型制作方法，其特征在于，
（1）预先准备好高纯度芯棒与高纯度石英空芯套管；
所述的高纯度芯棒采用纯度为99.999%以上的高纯度石英砂制成；所述的高纯度石英空芯套管采用纯度为99.999%以上的高纯度石英砂制成；
（2）成型前，在1600℃-1900℃条件下在高纯度芯棒端部高温熔接普通石英棒8并保证同芯；在高纯度石英空芯套管端部高温熔接普通石英套管，并保证同芯，制成石英套管；
（3）分别对熔接后的芯棒及石英套管进行清洗，清洗包括但不限于酸洗、水洗、碱洗，其中，酸洗时采用浓度为30%—40%的氢氟酸清洗3小时左右；水洗采用超纯水进行冲洗；碱洗时采用3-5%浓度的皂化液清洗20分钟左右；
（4）将清洗后的石英套管垂直置于推进装置上；将清洗后的芯棒置于石英套管内侧；通过调整端部密封装置，使石英套管与芯棒同芯；
（5）端部密封装置上配有抽真空管路及石英砂填充管路，分别用于对石英套管内抽真空及向石英套管内填充高纯度石英砂；
石英套管内抽真空，真空度为-0.09MPa，高纯度石英砂纯度为99.999%以上；
（6）推进装置将安装好芯棒的石英套管置入加热炉中，加热炉采用电阻加热炉或感应加热炉；
（7）通过对石英套管内抽真空及填充高纯度石英砂，并控制石套管内高纯度石英砂在石英套管内的高度在300-400mm；
对填充了高纯度石英砂的石英套管进行加热熔融，形成包含有芯棒的光纤预制棒，加热熔融温度为1800℃-2000℃；
（8）通过夹持装置缓慢牵引光纤预制棒，牵引光纤预制棒速度为15-25mm/min；
在上述套管熔融及夹持装置牵引光纤预制棒的过程中，始终保持石英套管内石英砂在石英套管内的高度在300-400mm，直至全部填满；
在石英套管加热熔融过程中，加热炉内需通入氦气或氩气等惰性气体；
加热炉内需通入氦气或氩气等惰性气体，使加热炉内压力保持在0.1MPa-0.2MPa；
（9）从加热炉拉制出热光纤预制棒通过夹持牵引装置的主动夹持导轮和从动夹持导轮夹持牵引，进入光纤预制棒冷却装置的冷却柜，通过冷却套管的光纤预制棒通道孔，进行冷却；
（10）在光纤预制棒牵引过程中，需在保护气氛中进行冷却，光纤预制棒牵引过程中采用氦气保护气体，进行保护冷却，冷却温度为18-25℃；
（11）光纤预制棒熔融、牵引、冷却成型完成后，关闭加热炉，将制成的光纤预制棒从加热炉中取出。
10.根据权利要求1所述的光纤预制棒熔融成型制作方法，其特征在于，所述的高纯度芯棒采用纯度为99.999%以上的高纯度石英砂制成；所述的高纯度石英空芯套管采用纯度为99.999%以上的高纯度石英砂制成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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