CN1176036C - 拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统，属于玻璃纤维制造技术领域。该系统由投料装置、熔料装置、控温装置和排绕装置组成，熔料装置底部装有分别与两个隔离腔体埚身连通的整体式同心双管出料漏嘴；投料装置中安置了与熔料装置相同金属材质构成的芯料预熔器和皮料预熔器，预熔器其上端为进料口，下端为伸入熔料装置的出液口；埚身内或预熔器中固定有台阶状排气泡结构。由于玻璃在进入埚身前预先熔化，从而减少了双坩埚内玻璃液位和温度的波动，保证了光纤丝径的均匀性；而整体式同心双管出料漏嘴和台阶状排气泡结构，则使得拉制的光纤丝皮层厚度均匀、透过率高。本发明以简单巧妙的结构改进，取得了显著提高制品质量的效果。

Description

拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统

技术领域

本发明涉及一种拉制多组分玻璃光纤的双坩埚拉丝系统，尤其是一种结构改进的拉制玻璃光纤多孔双坩埚，属于玻璃纤维制造技术领域。

背景技术

多组分玻璃光纤分别由高、低折射率多组分玻璃作芯层和皮层构成。当光线以一定角度进入光纤后，在芯、皮界面上发生多次全反射，从而将光能由光纤一端传至另一端，实现光的传导。目前，多组分玻璃光纤已被广泛应用于医疗器械、仪表照明、光学仪器、电力工程等行业，其制造的工艺有棒管法和双坩埚法。

双坩埚法比棒管法在制造成本、产量、生产方式等方面具有明显的优势，因此被普遍采用。此外，多孔双坩埚法与单孔双坩埚法相比，具有光纤产量高、质量好、原材料及能源消耗低等优点，并且可以生产不同导光截面、长度很长的光纤导光缆，还可以生产光纤片材、制作用常规方法较难制造的光纤传象束产品等。据申请人检索发现，国外多采用单孔双坩埚法制造技术，在发达国家的专利文献记载有7孔双坩埚法技术，日本Moritex公司也报道其4孔双坩埚拉制光纤的日产量可达7公斤。现有此类坩埚通常由投料装置、熔料装置、控温装置和排绕装置组成，其中熔料装置主要由分成两个隔离腔体的铂金埚身构成，其上端直接安置漏斗状的投料装置，底部装有分别与两个隔离腔体连通的双管出料漏嘴，控温装置中的探测头置于埚身周围，其控制端与加热装置相连，排绕装置由旋转排绕拉制光纤丝的机头构成。

具体来说，以上现有技术的双坩埚结构上存在如下问题：①直接加料结构使得加料必须采取间隙式，进料稳定性差，影响出料均匀性；②漏嘴为彼此分离的双空心管结构，在高温下易变形而引起光纤芯皮层偏心；③无溢流检测结构，加料时芯、皮料易外溢，严重时将迫使拉丝停炉；④同时间只能拉制一种直径规格的光纤丝，改变拉丝直径时需要改变拉丝速度，需要调校一端时间而进一步达到稳定，既浪费时间，又浪费材料。

发明内容

本发明的首要目的在于：针对以上现有技术漏嘴结构导致的光纤皮层厚度不均匀、不稳定以及玻璃液温度、液面波动大的问题，提出了一种可以保证皮层厚度均匀稳定、并且可以减少温度、液面波动，从而保证拉丝质量的拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统。

本发明的进一步的目的在于：针对以上现有技术加料时芯、皮料易外溢、同时间只能拉制一种直径规格光纤丝的问题，提出一种可以监控溢料、且可以灵活拉制多种规格光纤的多孔双坩埚拉丝系统。

为了达到以上首要发明目的，本发明拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统的技术方案为：由投料装置、熔料装置、控温装置和排绕装置组成；熔料装置主要由分成两个隔离腔体埚身构成；控温装置中的探测头置于埚身周围，控制端与加热装置相连；排绕装置由旋转排绕拉制光纤丝的机头构成；此外，熔料装置底部装有分别与两个隔离腔体连通的整体式同心双管出料漏嘴；投料装置中安置了与熔料装置相同金属材质构成的芯料预熔器和皮料预熔器，预熔器其上端为进料口，下端为伸入熔料装置的出液口。以上技术方案的进一步完善是埚身内或预熔器中固定有台阶状排气泡结构。

光纤行业界都知道，一方面，要拉制芯子圆整、皮层均匀的光纤，要求双坩埚中芯管漏嘴和皮管漏嘴严格保持同心。目前几乎所有的有关厂家都采用上下坩埚整体结构，通过提高坩埚加工精度或作业中调整两管同心度的方法来保证芯、皮漏嘴同心，这样难以避免高温变形对同心度的影响。而本发明拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚中漏嘴采用整体同心双管结构，如芯管漏嘴和皮管漏嘴通过径向辐条直接固连在一起，所以既保证皮料可以通过环形间隙顺畅流动，从而满足拉制优质光纤的要求，又彻底解决了长期高温使用下单个漏嘴的变形问题，确保芯管漏嘴和皮管漏嘴严格保持同心。

另一方面，由于多孔双坩埚的产量高，原料置换率高，因此坩埚的温度和液位高度容易出现较大波动而影响制品质量。设置芯、皮料预熔器后，可使玻璃在进入坩埚前预先熔化，从而明显减少坩埚内玻璃液位和温度的波动，使得玻璃液实现了连续的稳态流动，大大提高了坩埚出料均匀性，保证了光纤丝径的均匀性。本发明中的皮、芯料预熔器既可分别安装在双坩埚上方两侧，也可安装在双坩埚埚身上方两端，在埚身加热的过程中由于热传导而同时被加热，因此不仅起到进料通道的作用，更重要的是使得玻璃在此过程中熔化，以液体状进入坩埚，从而以十分简单的结构解决了原先难以克服的问题。台阶状排气泡结构可以有效排除玻璃液中的残留气体，有助于保证光纤制品的质量。实践证明，本发明以巧妙的结构改进，取得了十分明显的制品质量效果。

为了达到进一步的目的，本发明拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚埚身上的芯、皮料溢料口外下方放置溢料池，坩埚内安置铂金探针，这样可以通过探测液位而感知液面高度，从而便于采取措施控制加料。此外，本发明的多个漏嘴规则排列于埚身的漏板上，光纤丝分开排绕到各拉丝装置的机头上。这样可以通过分别控制各个机头的拉丝速度，同时拉制出多种规格直径的光纤丝。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为图1实施例的侧视结构示意图(芯、皮料预热器未示出)。

图3为图1实施例的漏嘴结构示意图。

图4是图3的俯视图。

图5是图1实施例分丝排绕装置结构示意图。

具体实施方式

实施例

本实施例为拉制多组分玻璃光纤的五十六孔双坩埚拉丝系统，由投料装置、熔料装置、控温装置和排绕装置组成。如图1所示，Z形管道状的芯料预熔器1和皮料预熔器2由铂金制造而成，分别安置在双坩埚上方两侧，其上端为进料口，下端为伸入熔料装置的出液口。双坩埚上层3为芯料坩埚埚身、下层5为皮料坩埚埚身。上、下埚身内均固定有波纹锐角台阶状的消气泡结构4，埚身的漏板间安装若干条加强筯条6。由图2可以看出，芯料坩埚埚身3和皮料坩埚埚身5的侧面分别设溢料孔8和9，溢料孔8和9外下方分别放置溢料池——坩埚10，坩埚内安置的铂金探针20与控制柜21连接(图2中示意)。

五十六个同心双管漏嘴焊接在双坩埚底部的漏板13上，呈整体结构，均匀规则地排列。由图3和图4可以看出，芯管漏嘴11与皮管漏嘴12之间通过三根径向辐条固定连接在一起。

由图5可以看出，排绕装置位于双坩埚14附近，光纤丝经过浸润剂槽15后由集束装置18集束，并经过排丝装置19，分丝排绕到各拉丝机头16、17上。

本实施例的突出优点有：

1、采用单个漏嘴的整体结构，即芯、皮漏嘴固定连接，皮料通过环形间隙流动的结构既满足了拉制优质光纤的要求，又解决了长期高温使用下单个漏嘴的变形问题，确保芯、皮漏嘴始终同心。

2、由于设置了芯、皮料预熔器，因此可使玻璃在进入坩埚前预先熔化，从而减少坩埚内玻璃液位和温度的波动，使得玻璃液实现了连续的稳态流动，提高了坩埚出料均匀性，保证了光纤丝径的均匀性。

3、由于设置排气泡结构，因此可以排除玻璃液中的残留气体，有助于保证光纤制品的质量。因为玻璃原料中以及在玻璃熔融过程中容易混入气体，而玻璃液中存在的气泡会严重影响光纤的传光性能和机械性能。

4、由于漏嘴规则排列于埚身的漏板上，分丝排绕到各拉丝装置的机头上，因此可以通过分别控制各个机头的拉丝速度，同时拉制出多种规格直径的光纤丝。

5、由于设有溢料孔，并放置溢料池和铂金探针，因此很容易设置回路控制系统，控制芯、皮料外溢出，防止作业中断。

6、由于漏板的纵向、横向增设增强筯及支撑结构，因此可以避免在高温下铂金易产生的蠕变，防止坩埚、漏板变形。

总之，经试验，本实施例的五十六孔双坩埚可拉制出直径分布于10至60μm之间各种规格的光纤丝，五十六根光纤丝径一致性为±2μm，单根丝径均匀性达±1μm，品质极佳。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如排气泡结构不仅可采用波纹锐角台阶，还可采用方齿状的柱形台阶结构，或采用间隔板状的刮板结构等。又如消气泡结构可设置在预熔器中，也可设置在芯坩埚、皮坩埚的埚身中，或同时在预熔器和芯、皮坩埚埚身中设置。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统，由投料装置、熔料装置(14)、控温装置(21)和排绕装置(19)组成；投料装置安置在熔料装置(14)上；熔料装置主要由分成两个隔离腔体埚身(14)构成；控温装置(21)中的探测头(20)置于埚身周围，控制端与加热装置相连；排绕装置(19)位于熔料装置(14)附近，由旋转排绕拉制光纤丝的机头构成；其特征在于：所述熔料装置(14)底部装有分别与两个隔离腔体连通的整体式同心双管出料漏嘴(7)；所述投料装置中安置了与熔料装置(14)相同金属材质构成的芯料预熔器(1)和皮料预熔器(2)，所述预熔器(1、2)上端为进料口，下端为伸入熔料装置(14)的出液口。

2.根据权利要求1所述拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统，其特征在于：所述埚身内或预熔器(1、2)中固定有台阶状排气泡结构。

3.根据权利要求1或2所述拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚系统，其特征在于：所述整体式同心双管出料漏嘴(7)的同心芯管(11)和皮管(12)之间通过径向辐条直接固定连接在一起。

4.根据权利要求3所述拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统，其特征在于：所述整体式同心双管出料漏嘴(7)规则排列于埚身的漏板上，光纤丝分开排绕到各排绕装置(19)的机头上。

5.根据权利要求1或2所述拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统，其特征在于：所述皮、芯料预熔器(1、2)分别安装在双坩埚上方两侧或安装在双坩埚埚身上方两端。

6.根据权利要求2所述拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统，其特征在于：所述排气泡结构为波纹锐角台阶、方齿状的柱形台阶或间隔板状的刮板结构。

7、根据权利要求1或2所述拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统，其特征在于：所述埚身上的芯、皮料溢料口(8、9)外下方放置溢料池(10)，埚身内安置铂金探针(20)。

8.根据权利要求1或2所述拉制多组分玻璃光纤的多孔双坩埚拉丝系统，其特征在于：所述埚身的漏板间安装若干条加强筋条。

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