CN115677206A - 一种用于光纤预制棒的包层套管的制备装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于光纤预制棒的包层套管的制备装置及制备方法，包括呈圆筒形结构的筒模、用于驱动筒模绕其轴心自转的转动机构，筒模的两端均开设有与其同轴且供一次浇注的开口，转动机构包括从动轴、带动从动轴和筒模同轴转动的驱动轴，驱动轴和从动轴分别可拆卸封堵在两开口处，从动轴的轴心处开设有供二次浇注的进料通道，采用二次浇注和延时旋转的方式控制筒模和从动轴的封闭内腔中玻璃的体积收缩，即在一次浇注完成后静置冷却，并通过二次浇注填补已收缩部分，达到降低内腔中玻璃总收缩率的目的，随后进行旋转，将内腔间隙和两次浇注玻璃的剩余收缩体积共同转化为均匀孔道，从而获得内外径比例达1/15的可用于单模光纤预制棒的包层套管。

Description

一种用于光纤预制棒的包层套管的制备装置及制备方法

技术领域

本发明涉及光纤预制棒制造技术领域，特别是涉及一种用于光纤预制棒的包层套管的制备装置及制备方法。

背景技术

单模光纤具有光束质量好、模间色散小的特点，因此广泛应用于长距离信号传输领域。近年来，以多组分玻璃为基质的中红外光纤因其在激光雷达、激光医疗、食品质量控制和大气污染监测等领域具有重大的科学价值和应用需求，因而得到广泛的关注，目前主要有氟化物光纤、碲酸盐光纤和硫系光纤等。

光纤制造工艺的核心是光纤预制棒的制备技术。区别于石英玻璃，多组分玻璃的抗析晶性能差，因而对光纤预制棒的尺寸有一定的要求，其外径一般要控制在30mm以内，以缩短玻璃在预制棒制备过程中的冷却时间以及后续拉丝过程中的加热时间，即缩短玻璃处于高温易析晶状态下的时间，从而降低所得光纤的损耗。与之对应地，纤芯棒的直径应控制在2mm以内，这就对多组分玻璃单模光纤预制棒的制备工艺提出了更高的要求，目前常见的制备方法主要有双包层法、双坩埚引流法和管棒法等。

双包层法是先采用管棒法或旋转浇注法等制备常规尺寸的由纤芯和内包层套管组成的光纤预制棒，此时纤芯的直径一般在5mm以上，然后通过拉丝装置对该光纤预制棒进行加热拉伸，直至纤芯直径在2mm以内，随后将其插入外包层套管中获得双包层的单模光纤预制棒。中国发明专利CN102976607B介绍了一种单模硫系玻璃光纤及其制作方法，采用反复多次加热拉伸的办法制备出多包层的硫系玻璃单模光纤。该方法会使玻璃多次经历热拉过程，这对于减少玻璃析晶降低光纤损耗是不利的。

中国发明专利CN110981180B介绍了一种单模光纤预制棒的制备装置及方法，通过在包层坩埚上方同轴设置纤芯坩埚，并通过对设置在纤芯坩埚和包层坩埚轴心处的导引棒的牵引，促使纤芯玻璃熔体在导引棒的引流下充入玻璃芯部制备单模光纤预制棒。该方法装置简单，操作简便，能够实现一次成型，但直径仅为2mm的导引棒在牵引过程中的震动，以及牵引结束后玻璃熔体的冷却收缩会对纤芯直径的均匀性造成一定影响。

管棒法一般先采用机械冷加工方法制备纤芯棒和包层棒，再将纤芯棒加热拉伸成直径2mm以内的纤芯细棒，并在外径为30mm左右的包层棒的轴心处打孔制备包层套管，最后将纤芯细棒插入包层套管中获得单模光纤预制棒。中国发明专利CN109180010B介绍了一种高增益的Tm³⁺/Ho³⁺共掺多组分锗酸盐玻璃单模光纤及其制备方法，中国发明专利CN1315746C介绍了铒镱共掺多组份氧化物玻璃单模光纤芯玻璃及制备单模光纤的方法，均采用管棒法制备单模光纤预制棒。管棒法是目前制备多组分玻璃单模光纤预制棒的常用方法，通过该方法最终制得的单模光纤的性能与纤芯细棒和包层套管的品质息息相关。相较而言，纤芯棒的加热拉细工艺较为简单，可以精确控制所得纤芯细棒的直径及其均匀性，其外表面也较理想，且因纤芯棒的直径较小，在经历二次加热后也不易析晶；而包层套管受到单模光纤纤芯/包层比例以及多组分玻璃抗析晶性能的制约，其预制孔径很小，打孔难度大，打孔得到的孔道内表面光洁度差，进而大大影响所得单模光纤的性能。因此，如何制备高品质的且内外径比例达1/15的包层套管，是获得性能优良的单模光纤的难点和关键所在。

一般而言，旋转法是获得内表面理想、内径均匀的包层套管的最佳方法。但受玻璃冷却收缩的限制，通过传统的旋转法无法直接获得内外径比例达1/15的可用于单模光纤预制棒的包层套管。例如，假定玻璃从高温冷却至室温的体积收缩率为2％(实际上往往大于该数值)，那么即使将模具填满玻璃熔体，并假定所收缩的体积全部转化为包层套管的孔道，最终也只能获得内外径比例约为1:7的包层套管，而无法获得更细孔道的包层套管。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于光纤预制棒的包层套管的制备装置及制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，制备装置简单，操作简便，能够获得内表面理想、孔径均匀、内外径比例达1/15的可用于单模光纤预制棒的包层套管。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于光纤预制棒的包层套管的制备装置，包括呈圆筒形结构的筒模、用于驱动所述筒模绕其轴心自转的转动机构，所述筒模的两端均开设有与其同轴且供一次浇注的开口，所述转动机构包括从动轴、带动所述从动轴和所述筒模同轴转动的驱动轴，所述驱动轴和所述从动轴分别可拆卸封堵在两所述开口处，所述从动轴的轴心处开设有供二次浇注的进料通道，所述进料通道的一端与所述筒模相连通，另一端可拆卸封堵有顶盖，所述顶盖与二次浇注后玻璃熔体之间留有可转化为所述包层套管孔道的间隙。

优选的，所述进料通道包括与所述筒模相连通的锥形段，所述锥形段的径向截面沿远离所述筒模的方向逐渐减小，所述锥形段的宽端与一次浇注后所述筒模内玻璃熔体顶部因冷却收缩形成的凹陷相对接，所述锥形段宽端的直径与所述凹陷的顶端直径相同。

优选的，所述进料通道还包括同轴连通在所述锥形段窄端的直筒段，所述直筒段的内径为所述筒模内径的1/4至1/2。

优选的，所述顶盖包括外形结构与所述直筒段相匹配的凸起部，所述凸起部插接在所述直筒段中，所述凸起部与二次浇注后所述直筒段内的玻璃熔体之间留有所述间隙。

优选的，所述筒模配套有一次浇注后靠近所述筒模顶端设置的加热机构，所述加热机构用于对一次浇注后所述筒模内玻璃熔体的顶端加热。

优选的，所述从动轴对应所述锥形段的一端插接在所述筒模的内腔中。

优选的，两所述开口的外周侧均开设有第一环形凸缘，所述从动轴和所述驱动轴在分别对接所述开口的一端均开设有第二环形凸缘，各所述第一环形凸缘分别与各所述第二环形凸缘对接，并通过可拆卸的环形卡扣相连接。

优选的，所述筒模的外周侧配套有加热套。

优选的，所述驱动轴传动连接有驱动电机，所述驱动电机配套有直角基座，所述直角基座包括两相连接的支撑板，一所述支撑板上设有用于转动支撑所述驱动轴和所述从动轴的支撑座，并与所述筒模的轴心相平行，另一所述支撑板与所述筒模的轴心相垂直。

还提供一种用于光纤预制棒的包层套管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

准备：将筒模穿过加热套，通过环形卡扣将其一端与驱动轴连接固定，开启加热套，在200-450℃下保温0.5-1h，同时将从动轴和顶盖放入200-450℃的电炉内保温0.5-1h；

熔制：采用两个坩埚在800-1100℃熔融炉中同时熔制玻璃，玻璃需要根据包层套管的预设尺寸定量称取，待熔制完成后将熔融炉的温度降至600-900℃，保温0.5-2h；

一次浇注：将未连接驱动轴的开口斜向上放置，将一坩埚内的玻璃熔体平稳倒入倾斜的筒模内，待玻璃熔体的液面接近未连接驱动轴的开口处时，将筒模竖直放置，并继续往筒模内倒入玻璃熔体至预定位置；

静置冷却：关闭筒模外周的加热套，在竖直放置的筒模顶端上方放置加热机构，温度设定为100-250℃，使筒模内的玻璃熔体静置冷却3-15mi n；

二次浇注：从电炉内取出从动轴并将其通过环形卡扣连接固定在竖直设置的筒模顶端，并通过从动轴的进料通道继续倒入另一坩埚内的玻璃熔体至预定位置，随后安装顶盖；

转动：开启加热套，温度设定为200-450℃，保持筒模处于竖直状态，转动驱动轴，转速为3000r/mi n，等待5-30s后平稳地将筒模放平，待其旋转10-120mi n后停止转动，将加热套的温度设定为玻璃的退火温度，使其退火3-6h，随后关闭加热套使筒模自然冷却；

获得产品：拆除从动轴，将从动轴内形成的窄径套管结构截断，拆开筒模，取出包层套管，测定包层套管的孔径。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

第一，本发明提供一种用于光纤预制棒的包层套管的制备装置，包括呈圆筒形结构的筒模、用于驱动筒模绕其轴心自转的转动机构，筒模的两端均开设有与其同轴且供一次浇注的开口，转动机构包括从动轴、带动从动轴和筒模同轴转动的驱动轴，驱动轴和从动轴分别可拆卸封堵在两开口处，从动轴的轴心处开设有供二次浇注的进料通道，进料通道的一端与筒模相连通，另一端可拆卸封堵有顶盖，顶盖与二次浇注后玻璃熔体之间留有可转化为包层套管孔道的间隙。本发明继承了旋转法的优点，可以获得内表面理想、孔径均匀的包层套管，同时采用二次浇注和延时旋转的方式控制筒模和从动轴的封闭内腔中玻璃的体积收缩，即在一次浇注完成后静置冷却，使筒模内的玻璃外周先凝固并逐渐向轴心处发展，待筒模内玻璃顶部因冷却收缩所形成的凹陷达到一定程度时，通过二次浇注填补已收缩部分，进而达到降低筒模和从动轴的封闭内腔中玻璃总收缩率的目的，随后进行旋转，将顶盖与玻璃熔体之间的间隙和两次浇注玻璃的剩余收缩体积共同转化为玻璃的均匀孔道，从而获得内外径比例达1/15的包层套管。具体的，可用于单模光纤预制棒的包层套管的常规尺寸为30mm外径2mm内径，而对于体积收缩率为2％的玻璃而言，想要通过传统旋转法直接获得2mm内径的包层套管，其外径必须控制在14mm以内，显然传统旋转法是无法直接获得内外径比例达1/15的包层套管的。本发明则是在一次浇注后先让玻璃熔体自然冷却，使筒模内的玻璃熔体由外周至轴心逐渐凝固，待其未凝固区域的直径由最初的30mm(即筒模内径)逐渐缩小至约12mm以内时通过二次浇注填补已收缩体积，随后再开始旋转，此时筒模内玻璃熔体外周的凝固外壁实际上发挥着类似于筒模的作用，即缩小了被凝固外壁包围的玻璃熔体的径向截面，等同于预制内径不变的情况下减小了玻璃熔体的旋制外径，因而可以实现内外径比例达1/15的包层套管的制备。

第二，进料通道包括与筒模相连通的锥形段，锥形段的径向截面沿远离筒模的方向逐渐减小，锥形段的宽端与一次浇注后筒模内玻璃熔体顶部因冷却收缩形成的凹陷相对接，锥形段宽端的直径与凹陷的顶端直径相同，其目的是为了从动轴和筒模连接固定后进行二次浇注时，玻璃熔体能够轻易地充满玻璃熔体顶部形成的凹陷和锥形段，避免出现浇注不满的情况。如果锥形段宽端的直径与凹陷的顶端直径不匹配，则锥形段和凹陷的交界处会出现小角度的夹缝，那么在二次浇注的过程中，玻璃熔体将难以充满交界处的夹缝，且容易因浇注速度等因素的差异引入操作误差，进而降低包层套管产品的精确性和重复性。

第三，由于现有技术中旋转法制备的包层套管呈一端开口结构，通常此开口结构处的内径要略小于包层套管主体孔道的内径，这是因为在浇注玻璃熔体以及刚开始转动时，高温的玻璃熔体在接触到相对低温的模具内壁时会快速冷却凝固，即开口结构处的内径在刚开始转动时就已经确定，而包层套管主体孔道会随着玻璃熔体的冷却收缩而逐渐变大，且包层套管内径越小，两者差异越明显(指相对差异)。本发明中，进料通道还包括同轴连通在锥形段窄端的直筒段，直筒段的内径为筒模内径的1/4至1/2，采用二次浇注和延时旋转制备的包层套管在直筒段处形成一端开口的窄径套管结构，虽然此开口结构处的内径要小于包层套管主体孔道的内径，但本领域的技术人员可以很容易将此窄径套管结构截断，即可除去小内径的开口结构，从而确保包层套管孔径的均匀性，以提高包层套管和纤芯细棒的匹配度，此过程破坏性小，不仅不会污染包层套管的内表面，而且不会因玻璃材质的脆性导致包层套管的破坏，保证了包层套管主体结构的完整性。

第四，玻璃的导热系数很小，且包层套管的外径较大，在一次浇注完成后静置冷却的过程中，筒模内的玻璃熔体由外周至轴心的冷却凝固过程相对较慢，在玻璃的收缩体积未达到预设值时，筒模内玻璃的顶部往往会先凝固，在这之后玻璃的冷却收缩将不能转化为玻璃顶部的凹陷，而只能转化为轴心附近一系列的真空泡，这种情况下将不能获得预制内径的包层套管。本发明中，筒模配套有一次浇注后靠近筒模顶端设置的加热机构，加热机构用于对一次浇注后筒模内玻璃熔体的顶端加热。在等待筒模内玻璃熔体冷却的过程中，适度降低玻璃顶部的冷却速度，即在不引起玻璃析晶的前提下，保持玻璃顶部处于未凝固可变形状态，促使筒模内玻璃的冷却收缩全部转化为玻璃顶部的凹陷，并确保二次浇注后筒模内玻璃的未凝固区域与进料通道内的玻璃熔体能够融合成一个整体，便于通过旋转形成内径均匀的孔道，从而提高包层套管的成品率和质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明整体结构示意图；

图2为本发明制备工艺步骤图；

其中，1-直角基座、2-驱动电机、3-联轴器、4-第一轴承座、5-第一环形卡扣、6-加热套、7-第二环形卡扣、8-从动轴、9-顶盖、10-第二轴承座、11-驱动轴、12-筒模、13-支架插孔、14-滑轨、15-玻璃熔体、16-支架、17-加热棒、18-环形垫片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于光纤预制棒的包层套管的制备装置及制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，制备装置简单，操作简便，能够获得内表面理想、孔径均匀、内外径比例达1/15的可用于单模光纤预制棒的包层套管。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图2所示，本实施例提供一种用于光纤预制棒的包层套管的制备装置，包括呈圆筒形结构的筒模12、用于驱动筒模12绕其轴心自转的转动机构，筒模12的两端均开设有与其同轴且供一次浇注的开口，筒模12内径大小决定了包层套管的外径，一般设置在30mm以内，转动机构包括从动轴8、带动从动轴8和筒模12同轴转动的驱动轴11，驱动轴11和从动轴8分别可拆卸封堵在两开口处，从动轴8的轴心处开设有供二次浇注的进料通道，进料通道的一端与筒模12相连通，另一端可拆卸封堵有顶盖9，顶盖9与二次浇注后玻璃熔体15之间留有可转化为包层套管孔道的间隙，本发明继承了旋转法的优点，可以获得内表面理想、孔径均匀的包层套管，同时采用二次浇注和延时旋转的方式控制筒模12和从动轴8的封闭内腔中玻璃的体积收缩，即在一次浇注完成后静置冷却，使筒模12内的玻璃外周先凝固并逐渐向轴心处发展，待筒模12内玻璃顶部因冷却收缩所形成的凹陷达到一定程度时，通过二次浇注填补已收缩部分，进而达到降低筒模12和从动轴8的封闭内腔中玻璃总收缩率的目的，随后进行旋转，将顶盖9与玻璃熔体15之间的间隙和两次浇注玻璃的剩余收缩体积共同转化为玻璃的均匀孔道，从而获得内外径比例达1/15的包层套管。

具体的，可用于单模光纤预制棒的包层套管的常规尺寸为30mm外径2mm内径，而对于体积收缩率为2％的玻璃而言，想要通过传统旋转法直接获得2mm内径的包层套管，其外径必须控制在14mm以内，显然传统旋转法是无法直接获得内外径比例达1/15的包层套管的。本发明则是在一次浇注后先让玻璃熔体15自然冷却，使筒模12内的玻璃熔体15由外周至轴心逐渐凝固，待其未凝固区域的直径由最初的30mm(即筒模12内径)逐渐缩小至约12mm以内时通过二次浇注填补已收缩体积，随后再开始旋转，此时筒模12内玻璃熔体15外周的凝固外壁实际上发挥着类似于筒模12的作用，即缩小了被凝固外壁包围的玻璃熔体15的径向截面，等同于预制内径不变的情况下减小了玻璃熔体15的旋制外径，因而可以实现内外径比例达1/15的包层套管的制备。

其中，进料通道包括与筒模12相连通的锥形段，锥形段的径向截面沿远离筒模12的方向逐渐减小，锥形段的宽端与一次浇注后筒模12内玻璃熔体15顶部因冷却收缩形成的凹陷相对接，锥形段宽端的直径与凹陷的顶端直径相同，其目的是为了从动轴8和筒模12连接固定后进行二次浇注时，玻璃熔体15能够轻易地充满玻璃熔体15顶部形成的凹陷和锥形段，避免出现浇注不满的情况。如果锥形段宽端的直径与凹陷的顶端直径不匹配，则锥形段和凹陷的交界处会出现小角度的夹缝，那么在二次浇注的过程中，玻璃熔体15将难以充满交界处的夹缝，且容易因浇注速度等因素的差异引入操作误差，进而降低包层套管产品的精确性和重复性。

而且，进料通道还包括同轴连通在锥形段窄端的直筒段，直筒段的内径为筒模12内径的1/4至1/2，这是由于现有技术中旋转法制备的包层套管呈一端开口结构，通常此开口结构处的内径要略小于包层套管主体孔道的内径，这是因为在浇注玻璃熔体15以及刚开始转动时，高温的玻璃熔体15在接触到相对低温的模具内壁时会快速冷却凝固，即开口结构处的内径在刚开始转动时就已经确定，而包层套管主体孔道会随着玻璃熔体15的冷却收缩而逐渐变大，且包层套管内径越小，两者差异越明显(指相对差异)。本发明通过在从动轴8的轴心处开设与筒模12连通的进料通道，并在进料通道设置内径为筒模12内径1/4-1/2的直筒段，所制备的包层套管在直筒段处形成一端开口的窄径套管结构，虽然此开口结构处的内径要小于包层套管主体孔道的内径，但本领域的技术人员可以很容易将此窄径套管结构截断，即可除去小内径的开口结构，从而确保包层套管孔径的均匀性，以提高包层套管和纤芯细棒的匹配度，此过程破坏性小，不仅不会污染包层套管的内表面，而且不会因玻璃材质的脆性导致包层套管的破坏，保证了包层套管主体结构的完整性。

进一步的，顶盖9包括外形结构与直筒段相匹配的凸起部，凸起部插接在直筒段中，凸起部与二次浇注后直筒段内的玻璃熔体15之间留有间隙，通过设置凸起部能够对进料通道形成有效的封堵，使筒模12和从动轴8的封闭内腔中的玻璃熔体15在旋转过程中不发生溢料。

作为本发明优选的实施方式，筒模12配套有一次浇注后靠近筒模12顶端设置的加热机构，加热机构用于对一次浇注后筒模12内玻璃熔体15的顶端加热，优选的加热机构采用加热棒17等，这是由于玻璃的导热系数很小，且包层套管的外径较大，在一次浇注完成后静置冷却的过程中，筒模12内的玻璃熔体15由外周至轴心的冷却凝固过程相对较慢，在玻璃的收缩体积未达到预设值时，筒模12内玻璃的顶部往往会先凝固，在这之后玻璃的冷却收缩将不能转化为玻璃的顶部凹陷，而只能转化为轴心附近一系列的真空泡，这种情况下将不能获得预制内径的包层套管。本发明通过在筒模12顶端上方设置加热棒17，在等待筒模12内玻璃熔体15冷却的过程中，适度降低玻璃顶部的冷却速度，即在不引起玻璃析晶的前提下，保持玻璃顶部处于未凝固可变形状态，促使筒模12内玻璃的冷却收缩全部转化为玻璃顶部的凹陷，并确保二次浇注后筒模12内玻璃的未凝固区域与进料通道内的玻璃熔体15能够融合成一个整体，便于通过旋转形成内径均匀的孔道，从而提高包层套管的成品率和质量。

其中，从动轴8对应锥形段的一端插接在筒模12的内腔中，以能够充分保证从动轴8对筒模12开口的封堵，同时方便对筒模12和从动轴8的连接，并避免旋转过程中，在从动轴8和筒模12之间出现溢料现象。

进一步的，两开口的外周侧均开设有第一环形凸缘，从动轴8和驱动轴11在分别对接开口的一端均开设有第二环形凸缘，各第一环形凸缘分别与各第二环形凸缘对接，并通过可拆卸的环形卡扣相连接，两环形卡扣分为与驱动轴11配合的第一环形卡扣5、与从动轴8配合的第二环形卡扣7。

其中，筒模12的外周侧配套有加热套6，一方面通过开启加热套6，完成对筒模12的预热，并在后续旋转过程中提供适宜的温场，避免出现玻璃开裂等不利情况，另一方面通过将加热套6的温度设定为玻璃的退火温度，使其退火3-6h，随后关闭加热套6使筒模12自然冷却，无需再将筒模12及其配带组件拆卸后整体移动至电炉内退火，避免移动带来的不方便性。

而且，驱动轴11传动连接有驱动电机2，优选的驱动轴11通过联轴器3与驱动电机2相连接，驱动电机2配套有直角基座1，直角基座1包括两相连接的支撑板，一支撑板上设有用于转动支撑驱动轴11和从动轴8的支撑座，并与筒模12的轴心相平行，另一支撑板与筒模12的轴心相垂直，通过设置直角基座1，以方便固定驱动电机2及各个传动组件，在需要对筒模12进行方位上的调整时，更加方便，而且方便通过直角基座1完成对筒模12的两个状态的支撑，即：筒模12转动时轴心水平设置，静置冷却时筒模12轴心竖直设置，而且具体在两次浇注完毕后，先保持筒模12轴心竖直设置转动，再进行水平设置转动，两种状态切换时也能保持持续转动，直至完成包层套管的制备，降低了操作难度。

作为优选的，在直角基座1上设有两支撑座，分别称为固定在直角基座1上的第一轴承座4和滑动设置在直角基座1上的第二轴承座10，驱动轴11穿设在第一轴承座4上的轴承内，完成对驱动轴11的转动支撑，从动轴8穿设在第二轴承座10上的轴承内。在具体的安装工作中，为了简化整个装置，滑轨14较短，实际安装过程是先安装从动轴8，再套进第二轴承座10，拆卸过程中反过来，先移走第二轴承座10，再拆从动轴8。优选的直角基座1上设有用于供第二轴承座10滑动的滑轨14。

而且，直角基座1还配套有可拆卸连接的支架16，可以通过设置在直角基座1上的插孔13与支架16连接，完成对直角基座1状态的调节，且支架16上设有用于固定直角基座1的插销结构，并在倾斜设置的直角基座1的底部开设倒角，从而起到倾斜状态的支撑作用。

进一步的，还提供一种用于光纤预制棒的包层套管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

准备：将筒模12穿过加热套6，通过环形卡扣将其一端与驱动轴11连接固定，开启加热套6，在200-450℃下保温0.5-1h，同时将从动轴8和顶盖9放入200-450℃的电炉内保温0.5-1h；

熔制：采用两个坩埚在800-1100℃熔融炉中同时熔制玻璃，玻璃需要根据包层套管的预设尺寸定量称取，待熔制完成后将熔融炉的温度降至600-900℃，保温0.5-2h；

一次浇注：将未连接驱动轴11的开口斜向上放置，将一坩埚内的玻璃熔体15平稳倒入倾斜的筒模12内，待玻璃熔体15的液面接近未连接驱动轴11的开口处时，将筒模12竖直放置，并继续往筒模12内倒入玻璃熔体15至预定位置；

静置冷却：关闭筒模12外周的加热套6，在竖直放置的筒模12顶端上方放置加热棒17，温度设定为100-250℃，使筒模12内的玻璃熔体15静置冷却3-15mi n；

二次浇注：从电炉内取出从动轴8并将其通过环形卡扣连接固定在竖直设置的筒模12顶端，并通过从动轴8的进料通道继续倒入另一坩埚内的玻璃熔体15至预定位置，随后安装顶盖9；

转动：开启加热套6，温度设定为200-450℃，保持筒模12处于竖直状态，转动驱动轴11，转速为3000r/mi n，等待5-30s后平稳地将筒模12放平，待其旋转10-120mi n后停止转动，将加热套6的温度设定为玻璃的退火温度，使其退火3-6h，随后关闭加热套6使筒模12自然冷却；

获得产品：拆除从动轴8，将环形垫片18套设在从动轴8内形成的窄径套管结构后将其截断，而且通过设置环形垫片18，使得截断更加容易，拆开筒模12，取出包层套管，测定包层套管的孔径。作为优选的，截断是以掰断的形式，而不能采用机器切割，避免污染产品内表面，一般可用金刚刀划一圈再掰断，环形垫片18和锥形段的结构相匹配，厚度和从动轴8插入筒模12的长度一致，其作用仅是为了卡牢所获得的包层套管，并提供一个支点，从而限定截断的位置处于窄径套管结构内。如果没有此部件，掰断时就没有一个很好的支点，具体断裂的位置不定，且更容易在锥形段和直筒段的交界处(钝角处)发生断裂，此断裂也可能延伸至包层套管主体部分，因此是不利的。作为另外优选的实施方式中，还可以不需要环形垫片18，例如外径在10mm以内的窄径套管结构，截断相对容易，可以不采用环形垫片18。

本发明对于熔制温度在1100℃附近及以下的非硫系中红外玻璃，诸如氟化物玻璃、碲酸盐玻璃、氟碲酸盐玻璃等，均具有较好的适用性。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于光纤预制棒的包层套管的制备装置，其特征在于，包括呈圆筒形结构的筒模、用于驱动所述筒模绕其轴心自转的转动机构，所述筒模的两端均开设有与其同轴且供一次浇注的开口，所述转动机构包括从动轴、带动所述从动轴和所述筒模同轴转动的驱动轴，所述驱动轴和所述从动轴分别可拆卸封堵在两所述开口处，所述从动轴的轴心处开设有供二次浇注的进料通道，所述进料通道的一端与所述筒模相连通，另一端可拆卸封堵有顶盖，所述顶盖与二次浇注后玻璃熔体之间留有可转化为所述包层套管孔道的间隙。

2.根据权利要求1所述的用于光纤预制棒的包层套管的制备装置，其特征在于，所述进料通道包括与所述筒模相连通的锥形段，所述锥形段的径向截面沿远离所述筒模的方向逐渐减小，所述锥形段的宽端与一次浇注后所述筒模内玻璃熔体顶部因冷却收缩形成的凹陷相对接，所述锥形段宽端的直径与所述凹陷的顶端直径相同。

3.根据权利要求2所述的用于光纤预制棒的包层套管的制备装置，其特征在于，所述进料通道还包括同轴连通在所述锥形段窄端的直筒段，所述直筒段的内径为所述筒模内径的1/4至1/2。

4.根据权利要求3所述的用于光纤预制棒的包层套管的制备装置，其特征在于，所述顶盖包括外形结构与所述直筒段相匹配的凸起部，所述凸起部插接在所述直筒段中，所述凸起部与二次浇注后所述直筒段内的玻璃熔体之间留有所述间隙。

5.根据权利要求2至4任一项所述的用于光纤预制棒的包层套管的制备装置，其特征在于，所述筒模配套有一次浇注后靠近所述筒模顶端设置的加热机构，所述加热机构用于对一次浇注后所述筒模内玻璃熔体的顶端加热。

6.根据权利要求5所述的用于光纤预制棒的包层套管的制备装置，其特征在于，所述从动轴对应所述锥形段的一端插接在所述筒模的内腔中。

7.根据权利要求6所述的用于光纤预制棒的包层套管的制备装置，其特征在于，两所述开口的外周侧均开设有第一环形凸缘，所述从动轴和所述驱动轴在分别对接所述开口的一端均开设有第二环形凸缘，各所述第一环形凸缘分别与各所述第二环形凸缘对接，并通过可拆卸的环形卡扣相连接。

8.根据权利要求7所述的用于光纤预制棒的包层套管的制备装置，其特征在于，所述筒模的外周侧配套有加热套。

9.根据权利要求8所述的用于光纤预制棒的包层套管的制备装置，其特征在于，所述驱动轴传动连接有驱动电机，所述驱动电机配套有直角基座，所述直角基座包括两相连接的支撑板，一所述支撑板上设有用于转动支撑所述驱动轴和所述从动轴的支撑座，并与所述筒模的轴心相平行，另一所述支撑板与所述筒模的轴心相垂直。

10.一种应用如权利要求1至9任一项所述的用于光纤预制棒的包层套管的制备装置的包层套管制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

准备：将筒模穿过加热套，通过环形卡扣将其一端与驱动轴连接固定，开启加热套，在200-450℃下保温0.5-1h，同时将从动轴和顶盖放入200-450℃的电炉内保温0.5-1h；

熔制：采用两个坩埚在800-1100℃熔融炉中同时熔制玻璃，玻璃需要根据包层套管的预设尺寸定量称取，待熔制完成后将熔融炉的温度降至600-900℃，保温0.5-2h；

一次浇注：将未连接驱动轴的开口斜向上放置，将一坩埚内的玻璃熔体平稳倒入倾斜的筒模内，待玻璃熔体的液面接近未连接驱动轴的开口处时，将筒模竖直放置，并继续往筒模内倒入玻璃熔体至预定位置；

静置冷却：关闭筒模外周的加热套，在竖直放置的筒模顶端上方放置加热机构，温度设定为100-250℃，使筒模内的玻璃熔体静置冷却3-15min；

二次浇注：从电炉内取出从动轴并将其通过环形卡扣连接固定在竖直设置的筒模顶端，并通过从动轴的进料通道继续倒入另一坩埚内的玻璃熔体至预定位置，随后安装顶盖；

转动：开启加热套，温度设定为200-450℃，保持筒模处于竖直状态，转动驱动轴，转速为3000r/min，等待5-30s后平稳地将筒模放平，待其旋转10-120min后停止转动，将加热套的温度设定为玻璃的退火温度，使其退火3-6h，随后关闭加热套使筒模自然冷却；

获得产品：拆除从动轴，将从动轴内形成的窄径套管结构截断，拆开筒模，取出包层套管，测定包层套管的孔径。

Images