CN112811809B - 一种低氦气用量的光纤拉丝炉 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种低氦气用量的光纤拉丝炉，涉及光纤制造技术领域，其包括拉丝炉本体和第一进气口，拉丝炉本体内沿长度方向设有相互连通的光纤预制棒加热区和光纤成型区；拉丝炉本体的两端分别开设有两个排气口，两个排气口分别与光纤预制棒加热区和光纤成型区相连通；第一进气口位于两个排气口之间，且第一进气口与光纤成型区相连通，以供第一气体通入光纤成型区内，并从两个排气口排出。本申请通过采用从第一进气口通气，并分别往上下排气的方式，大大降低了第一气体排出炉体的速率，提高了第一气体在炉体内停留的时间，在对光纤成型的过程起到保护作用的同时，大大降低了第一气体中氦气的用量。

Description

一种低氦气用量的光纤拉丝炉

技术领域

本申请涉及光纤制造技术领域，特别涉及一种低氦气用量的光纤拉丝炉。

背景技术

目前，光纤生产工艺中，氦气作为保护气体，能够在拉丝过程中迅速将热量导出，并且能够保护光纤处于惰性气体的范围内。该种气体保护的方法能够有效增加光纤的拉丝速度以及光纤质量。

氦气因其稳定，分子量小，导热性能好等优点被广泛应用到工业生产领域，而其作为一种不可再生资源，随着时间的推移需求量在不断增加，而存量不断减少，导致了价格暴涨，供不应求的局面。

相关技术中，有光纤厂家以及研究机构通过对气体的研究，拟采用其他的替代气体作为保护气。但是实际结果表明，其他种类的拉丝保护气体由于导热性以及惰性等方面并不能完全满足需求。更换惰性气体之后，只能通过牺牲拉丝速度以及光纤质量来进行弥补。

还有的，通过对工艺以及设备的优化，减少氦气的用量，或者通过回收装置，将氦气回收之后再利用。通过该种方法降低拉丝的氦气成本。

但是，参见图1所示，常规的光纤拉丝炉内部的气流模式采用的是一种下排气的方式，这种模式通过在对氦气的需求量极大，贸然降低氦气用量，则会对光纤的质量造成严重影响。

发明内容

本申请实施例提供一种低氦气用量的光纤拉丝炉，以解决相关技术中的光纤拉丝炉采用下排气的方式，对氦气的需求量极大，贸然降低氦气用量，则会对光纤的质量造成严重影响的问题。

第一方面，提供了一种低氦气用量的光纤拉丝炉，其包括：

拉丝炉本体，其内沿长度方向设有相互连通的光纤预制棒加热区和光纤成型区；所述拉丝炉本体的两端分别开设有两个排气口，两个所述排气口分别与所述光纤预制棒加热区和光纤成型区相连通；

第一进气口，其位于两个所述排气口之间，且所述第一进气口与所述光纤成型区相连通，以供第一气体通入所述光纤成型区内，并从两个所述排气口排出。

一些实施例中，所述第一气体包括由氦气和氩气组成的混合气体，且所述氦气的气流量大于所述氩气的气流量。

一些实施例中，所述氦气的气流量为所述氩气的气流量的两倍。

一些实施例中，该光纤拉丝炉还包括：

分隔罩，所述分隔罩位于所述光纤成型区内，并将所述光纤成型区分隔成位于所述分隔罩外侧的第一气流通道，以及位于所述分隔罩内侧的第二气流通道；所述第二气流通道与所述第一进气口相连通；

第二进气口，所述第二进气口与所述第一气流通道相连通，以供第二气体通入所述第一气流通道内，并从位于所述拉丝炉本体上端的排气口排出。

一些实施例中，所述第二气体为氩气。

一些实施例中，所述第二气体的气流量与所述第一气体的气流量相等。

一些实施例中，该光纤拉丝炉还包括真空泵，所述真空泵与位于所述拉丝炉本体上端的排气口相连通，并用于从所述排气口抽气。

一些实施例中，该光纤拉丝炉还包括导流结构，所述导流结构位于所述光纤预制棒加热区和内所述光纤成型区的分界处，且所述导流结构用于将所述光纤成型区内的第一气体导引至所述光纤预制棒加热区内。

一些实施例中，所述导流结构的内壁呈倾斜向下的导引面。

一些实施例中，该光纤拉丝炉还包括延长管，所述延长管设于所述拉丝炉本体的底端，并与所述光纤成型区相连通；且位于所述拉丝炉本体底端的排气口设于所述延长管上。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请的低氦气用量的光纤拉丝炉通过采用从第一进气口通气，并分别往上下排气的方式，大大降低了第一气体排出炉体的速率，提高了第一气体在炉体内停留的时间，在对光纤成型的过程起到保护作用的同时，大大降低了第一气体中氦气的用量。而且从第一进气口进入光纤成型区中第一气体，一进入光纤成型区就自然分成两股气流，往下流动的气流并不是由往上流动的气流回流而产生的，避免了气体回流造成的紊流现象，使往下流动的气流在光纤表面形成稳定的层流，保证光纤的直径的稳定，提高光纤质量。

本申请实施例提供了一种低氦气用量的光纤拉丝炉，由于从第一进气口通入第一气体，第一气体从第一进气口一进入光纤成型区就分成两股气流，一股气流沿光纤成型区朝上流动，并从位于拉丝炉本体上端的排气口排出，朝上流动的气流形成紧贴光纤预制棒加热区内的光纤预制棒表面的层流，并用于保护光纤预制棒加热区内的光纤预制棒；另一股气流在光纤的牵引作用下沿光纤成型区朝下流动，并从位于拉丝炉本体下端的排气口排出，朝下流动的气流用于冷却光纤成型区内的光纤，因此，往下流动的气流并不是由往上流动的气流回流而产生的，避免了气体回流造成的紊流现象，使往下流动的气流在光纤表面形成稳定的层流，保证光纤的直径的稳定，提高光纤质量；而且大大降低了第一气体排出炉体的速率，提高了第一气体在炉体内停留的时间，在对光纤成型的过程起到保护作用的同时，大大降低了第一气体中氦气的用量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为背景技术中下排气的光纤拉丝炉的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的低氦气用量的光纤拉丝炉的结构示意图；

图3为本申请实施例中气体在拉丝炉中的流动示意图。

图中：1、拉丝炉本体；10、光纤预制棒加热区；11、光纤成型区；110、第一气流通道；111、第二气流通道；12、排气口；2、第一进气口；3、分隔罩；4、第二进气口；5、导流结构；50、导引面；6、延长管。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图2所示，本申请实施例提供了一种低氦气用量的光纤拉丝炉，其包括拉丝炉本体1和第一进气口2，拉丝炉本体1内沿长度方向设有相互连通的光纤预制棒加热区10和光纤成型区11；光纤预制棒加热区10主要用于收容光纤预制棒，并对光纤预制棒进行加热，光纤成型区11用于收容拉丝成型后的光纤；拉丝炉本体1的两端分别开设有两个排气口12，两个排气口12分别与光纤预制棒加热区10和光纤成型区11相连通；第一进气口2位于两个排气口12之间，且第一进气口2与光纤成型区11相连通，以供第一气体通入光纤成型区11内，并从两个排气口12排出。其中，第一气体包括氦气。

本申请实施例的低氦气用量的光纤拉丝炉的工作原理为：

参见图3所示，图中实线箭头表示第一气体的流动方向。从第一进气口2通入第一气体，第一气体从第一进气口2一进入光纤成型区11就分成两股气流，一股气流沿光纤成型区11朝上流动，并从位于拉丝炉本体1上端的排气口12排出，朝上流动的气流形成紧贴光纤预制棒加热区10内的光纤预制棒表面的层流，并用于保护光纤预制棒加热区10内的光纤预制棒；另一股气流在光纤的牵引作用下沿光纤成型区11朝下流动，并从位于拉丝炉本体1下端的排气口12排出，朝下流动的气流用于冷却光纤成型区11内的光纤。

本申请实施例的低氦气用量的光纤拉丝炉通过采用从第一进气口2通气，并分别往上和往下排气的方式，大大降低了第一气体排出炉体的速率，提高了第一气体在炉体内停留的时间，在对光纤成型的过程起到保护作用的同时，大大降低了第一气体中氦气的用量。而且从第一进气口2进入光纤成型区11中第一气体，一进入光纤成型区11就自然分成两股气流，往下流动的气流并不是由往上流动的气流回流而产生的，避免了气体回流造成的紊流现象，使往下流动的气流在光纤表面形成稳定的层流，保证光纤的直径的稳定，提高光纤质量。

可选的，第一气体包括由氦气和氩气组成的混合气体，且氦气的气流量大于氩气的气流量。

由于本申请实施例从第一进气口2通入的第一气体往上流动的速率大大低于现有的下排气方式的流动速率，从而提高了第一气体在炉体内流动的时间，提高了保护的时间，因此可以节省氦气的使用量，也不会影响光纤的成型。而且由于氦气的使用量降低，那么氩气的使用量相对增加，而氩气的导热性能不如氦气，那么要使炉体内的达到相同的温度，本申请实施例的排气方式需要的电功率比现有的“下排气”需要的电功率要少2kw左右，更加节能。

优选的，氦气的气流量为氩气的气流量的两倍。

本申请实施例中根据实际情况，设定氦气的气流量为5-8L/min，氩气的气流量为2-4L/min。由于氦气的热传导大于氩气，氦气和氩气的混合气体中一部分往上排气，氩气主要起到对光纤预制棒加热区10保温的作用；一部分往下排气，氦气主要起到起到冷却已成型的光纤的作用；那么在需要节省氦气用量的基础上，既要满足光纤预制棒加热区10的保温效果，又要满足光纤成型区11的冷却效果，因此需要找到满足上述要求的氦气和氩气的用量，本申请实施例设定氦气的气流量为氩气的气流量的两倍，就能满足上述要求，同时达到稳定生产，降低生产成本的效果。

进一步的，参见图3所示，图中虚线箭头表示第二气体的流动方向。该光纤拉丝炉还包括分隔罩3和第二进气口4，分隔罩3位于光纤成型区11内，并将光纤成型区11分隔成位于分隔罩3外侧的第一气流通道110，以及位于分隔罩3内侧的第二气流通道111；第二气流通道111与第一进气口2相连通；第二进气口4与第一气流通道110相连通，以供第二气体通入第一气流通道110内，并从位于拉丝炉本体1上端的排气口12排出。

增加分隔罩3之后，将光纤成型区11分隔成两个气流通道，第一气流通道110供第一气体流通，第二气流通道111供第二气体流通，且第二气体直接从位于拉丝炉本体1上端的排气口12排出，以带走光纤生产过程中的灰尘等杂质。

更进一步的，第二气体为氩气。

由于氦气主要的作用是作为保护气体，为了降低氦气的使用量，又需要排出炉体内的杂质，因此将第二气体设计为氩气，就能到实现上述效果。而且氩气的导热性能不如氦气，能对光纤预制棒加热区10起到很好的保温效果，大大降低加热所需的电功率。

更进一步的，第二气体的气流量与第一气体的气流量相等。

本申请实施例设计成第二气体的气流量与第一气体的气流量相等，使散热以及发热体的保护作用达到最佳的平衡，用最少的氦气达到最优的效果。

可选的，该光纤拉丝炉还包括真空泵，真空泵与位于拉丝炉本体1上端的排气口12相连通，并用于从排气口12抽气。

真空泵的作用是可以调节气体排出的速率，以及可以及时将炉内氧化物抽走，保证拉丝炉内的洁净，提升了光纤的衰减质量水平。拉丝炉本体1的上端还设有上封口，上封口处通入氦气或氩气，以对拉丝炉本体1进行气封，从上封口通入拉丝炉本体1内的气体会随着第一气体和第二气体一起被真空泵，从排气口12抽出。

可选的，该光纤拉丝炉还包括导流结构5，导流结构5位于光纤预制棒加热区10和光纤成型区11的分界处，且导流结构5用于将光纤成型区11内的第一气体导引至光纤预制棒加热区10内。

由于光纤预制棒加热区10的直径大于光纤成型区11的直径，光纤预制棒加热区10和光纤成型区11的分界处形成一台阶，从光纤成型区11流动至光纤预制棒加热区10内的气流，容易在台阶处形成滞留，且光纤生产过程中产生的杂质也容易在台阶处聚集，因此，在台阶处设置导流结构5，将光纤成型区11内的第一气体顺利导引至光纤预制棒加热区10内，并排出，防止气流滞留。而且往上流动的第一气体会在导流结构5处形成紧贴导流结构5内壁的层流，保证氦气的使用量降低之后，在拉丝炉内仍然能有稳定的层流，确保抽丝过程中光纤直径的稳定。

优选的，导流结构5的内壁呈倾斜向下的导引面50。

导流结构5的一端与光纤成型区11的壁面相接，另一端倾斜设置在光纤成型区11的内壁上，用于将往上流动的第一气体导引至光纤预制棒加热区10内，同时也避免了往上流动的第一气体的回流。

可选的，该光纤拉丝炉还包括延长管6，延长管6设于拉丝炉本体1的底端，并与光纤成型区11相连通；且位于拉丝炉本体1底端的排气口12设于延长管6上。

延长管6可根据需求调整长度，保证光纤的退火时间，解决翘曲度报废问题。延长管6的一端设有下封口，下封口内通入氦气，对炉体进行气封，以不影响光纤的冷却效果。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种低氦气用量的光纤拉丝炉，其特征在于，其包括：

拉丝炉本体(1)，其内沿长度方向设有相互连通的光纤预制棒加热区(10)和光纤成型区(11)；所述拉丝炉本体(1)的两端分别开设有两个排气口(12)，两个所述排气口(12)分别与所述光纤预制棒加热区(10)和光纤成型区(11)相连通；

第一进气口(2)，其位于两个所述排气口(12)之间，且所述第一进气口(2)与所述光纤成型区(11)相连通，以供第一气体通入所述光纤成型区(11)内，并从两个所述排气口(12)排出；

该光纤拉丝炉还包括：

分隔罩(3)，所述分隔罩(3)位于所述光纤成型区(11)内，并将所述光纤成型区(11)分隔成位于所述分隔罩(3)外侧的第一气流通道(110)，以及位于所述分隔罩(3)内侧的第二气流通道(111)；所述第二气流通道(111)与所述第一进气口(2)相连通；

第二进气口(4)，所述第二进气口(4)与所述第一气流通道(110)相连通，以供第二气体通入所述第一气流通道(110)内，并从位于所述拉丝炉本体(1)上端的排气口(12)排出。

2.如权利要求1所述的低氦气用量的光纤拉丝炉，其特征在于，所述第一气体包括由氦气和氩气组成的混合气体，且所述氦气的气流量大于所述氩气的气流量。

3.如权利要求2所述的低氦气用量的光纤拉丝炉，其特征在于，所述氦气的气流量为所述氩气的气流量的两倍。

4.如权利要求1所述的低氦气用量的光纤拉丝炉，其特征在于，所述第二气体为氩气。

5.如权利要求1所述的低氦气用量的光纤拉丝炉，其特征在于，所述第二气体的气流量与所述第一气体的气流量相等。

6.如权利要求1所述的低氦气用量的光纤拉丝炉，其特征在于，该光纤拉丝炉还包括真空泵，所述真空泵与位于所述拉丝炉本体(1)上端的排气口(12)相连通，并用于从所述排气口(12)抽气。

7.如权利要求1所述的低氦气用量的光纤拉丝炉，其特征在于，该光纤拉丝炉还包括导流结构(5)，所述导流结构(5)位于所述光纤预制棒加热区(10)和内所述光纤成型区(11)的分界处，且所述导流结构(5)用于将所述光纤成型区(11)内的第一气体导引至所述光纤预制棒加热区(10)内。

8.如权利要求7所述的低氦气用量的光纤拉丝炉，其特征在于，所述导流结构(5)的内壁呈倾斜向下的导引面(50)。

9.如权利要求1所述的低氦气用量的光纤拉丝炉，其特征在于，该光纤拉丝炉还包括延长管(6)，所述延长管(6)设于所述拉丝炉本体(1)的底端，并与所述光纤成型区(11)相连通；且位于所述拉丝炉本体(1)底端的排气口(12)设于所述延长管(6)上。

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