CN117658440A - 一种控制预制棒腐蚀至目标外径的方法和使用装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种控制预制棒腐蚀至目标外径的方法和使用装置，属于特种光纤制造技术领域，本发明通过测得预制棒的初始外径和长度，确定好所需的腐蚀后的预制棒的外径，就能确定需要腐蚀的预制棒的外径差，进而计算出体积变化，再计算出拉力变化，最终确定腐蚀终点处拉力计上的数值，腐蚀过程中拉力计上的数值从初始值逐渐减少，当数值为腐蚀终点处拉力计上的数值时腐蚀过程终止，此时预制棒的外径即为目标外径。

Description

一种控制预制棒腐蚀至目标外径的方法和使用装置

技术领域

本发明涉及特种光纤制造技术领域，尤其涉及一种控制预制棒腐蚀至目标外径的方法和使用装置。

背景技术

在光纤的制造过程中需要用到氢氟酸对光纤预制棒进行腐蚀和清洗，该腐蚀和清洗具有两个目的：一是去除光纤预制棒表层的杂质、缺陷层，使得后续所拉制的光纤具有更低的光传输损耗和更长的使用寿命；二是将预制棒腐蚀至一定的尺寸以满足纤芯和包层的直径比，或将预制棒的外径变小使之能插入到外套管中以便进行后续熔缩或拉丝。由此可见，将预制棒高效准确的腐蚀至目标外径对光纤制造来说非常重要。

目前在光纤制造行业中，用氢氟酸对光纤预制棒进行腐蚀和清洗一般来说有两种方法：一是通过卧式酸洗槽，预制棒连同延长棒一起水平的放置于卧式酸洗槽中，氢氟酸液面没过预制棒，对预制棒进行腐蚀和清洗；二是采用立式酸洗槽，酸洗槽中装满氢氟酸，预制棒一端接有延长棒，将延长棒固定在夹具或上端支架上，将预制棒竖直浸入氢氟酸液体中，预制棒被氢氟酸腐蚀和清洗。

一般来说，卧式酸洗槽体积较大、结构相对较复杂，适用于外径较粗、体积较大的光纤预制棒，而立式酸洗槽结构简单、体积较小，可针对外径较细的光纤预制棒，因此立式酸洗槽在特纤行业应用非常广泛。

中国专利文件CN219342023U公开了一种预制棒夹持件和预制棒酸洗装置，包括支撑部和夹持部，支撑部用于设置在酸洗筒的开口处，支撑部中构造有夹持口；夹持部穿过在支撑部，可活动地设置在支撑部上，夹持部至少部分延伸至夹持口中，夹持部与夹持口的侧壁之间形成有用于夹持预制棒的夹持空间。该实用新型提供的预制棒夹持件和预制棒酸洗装置操作简单，可以对不同尺寸的预制棒进行紧固清洗，在确保预制棒不会坠落的同时，减少操作人员接触酸液的次数，提高酸洗效率，确保人身安全。但是该专利的侧重点在于对预制棒的夹持，并不能在确保预制棒不会坠落的同时准确控制预制棒腐蚀至目标外径。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供通过准确测量预制棒的腐蚀前后的拉力变化，能够准确的控制预制棒腐蚀至目标外径的方法和使用装置。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种控制预制棒腐蚀至目标外径的方法，包括如下步骤：

S1精确测量出预制棒的长度L；

S2多点测量取平均值得到预制棒腐蚀前的外径D₀；

S3预设所需的预制棒腐蚀后的目标外径为D₁；

S4计算出预制棒腐蚀前后的体积变化V；

S5用数显拉力计测量预制棒腐蚀前的拉力值F₀；

S6计算出预制棒实际减轻的重力值G₁；

S7计算出预制棒所受的浮力减少的值F₁；

S8当数显拉力计所测拉力值为F_终=F₀-(G₁-F₁)时腐蚀完成。

优选的，所述V的计算公式为V=(π/4)×(D₀×D₀-D₁×D₁）×L。

优选的，所述G₁的计算公式为G₁=(π/4)×(D₀×D₀-D₁×D₁)×L×2.28×9.8/1000。

优选的，所述F₁的计算公式为F₁=(π/4)×(D₀×D₀-D₁×D₁)×L×1.19×9.8/1000。

优选的，所述F_终的计算公式为F_终=F₀-(G₁-F₁)=F₀-(π/4)×( D₀×D₀-D₁×D₁)×L×1.09×9.8/1000。

本发明通过测得预制棒的D₀和L，确定好所需的腐蚀后的预制棒的外径D₁，就能确定需要腐蚀的预制棒的外径差，用数显拉力计测量预制棒腐蚀前的拉力值F₀，再根据上述公式计算得出预制棒实际减轻的重力G₁及预制棒所受的浮力减少的值F₁，最终的腐蚀终点处数显拉力计所测拉力值为F_终=F₀-(G₁-F₁)，腐蚀过程中数显拉力计上的数值从最初的F₀逐渐减少，当拉力计所测拉力值为F_终=F_终=F₀-(G₁-F₁)时腐蚀完成，此时预制棒的外径即为目标外径。

本发明还公开了利用上述方法计算预制棒腐蚀至目标外径所用的装置，包括立式槽体、腐蚀性溶液、预制棒、延长棒、夹具、挂钩和数显拉力计；所述腐蚀性溶液盛装在立式槽体内；所述预制棒一端浸没在腐蚀性溶液中，另一端连接有延长棒，所述延长棒上端通过夹具对其进行夹持，所述夹具与数显拉力计之间设置有挂钩。

优选的，所述装置还包括端盖；端盖上设置有可供预制棒穿过的孔；所述端盖的尺寸与立式槽体上段口径一一对应。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

1、避免了在腐蚀的过程中频繁的从立式酸洗槽中取出预制棒进行清洗和用游标卡尺等测量工具对预制棒的外径进行测量，生产效率更高；

2、由于清洗腐蚀预制棒所使用溶液的主要成分为氢氟酸，其对人体的危害性很大，使用以上方法可减少人员和氢氟酸的接触，制造过程更安全；

3、新配置的氢氟酸浓度高对预制棒的腐蚀速度快，预制棒随着氢氟酸浓度的降低腐蚀速度随之降低，本方法不受氢氟酸浓度的变化均能准确控制腐蚀量。

4、本方法可在线监控预制棒的实时拉力变化，从而反推出预制棒的外径变化，对最终预制棒的外径实现更精准的控制。

附图说明

图1为本发明预制棒的腐蚀清洗装置平面图；

其中1、槽体；2、腐蚀性溶液；3、预制棒；4、延长棒；5、端盖；6、预制棒固定夹具；7、预制棒挂钩；8、数显拉力计。

具体实施方式

实施例1

一种控制预制棒腐蚀至目标外径的方法，包括如下步骤：

S1精确测量出预制棒的长度100cm；

S2多点测量取平均值得到预制棒腐蚀前的外径2cm；

S3预设所需的预制棒腐蚀后的目标外径为1.8cm；

S4计算出预制棒腐蚀前后外径变化量为0.2cm，进而计算出体积变化为59.66cm³；

S5用数显拉力计测量预制棒腐蚀前的拉力值15.0N；

S6计算出预制棒实际减轻的重力值为1.286N；

S7计算出预制棒所受的浮力减少的值0.677N；

S8当数显拉力计所测拉力值为14.391N时腐蚀完成。

如图1所示的一种使用上述方法控制预制棒腐蚀至目标外径的装置，包括立式槽体1、腐蚀性溶液2、预制棒3、延长棒4、夹具6、挂钩7和数显拉力计8；所述腐蚀性溶液2盛装在立式槽体1内；所述预制棒3浸没在腐蚀性溶液2中，顶端连接有延长棒4，所述延长棒4上端通过夹具6对其进行夹持，所述夹具6与数显拉力计8之间设置有挂钩7，所述腐蚀性溶液为氢氟酸。

作为本发明的一种优选的实施方式，所述装置还包括端盖5；端盖上设置有可供预制棒穿过的孔；所述端盖5的尺寸与立式槽体1上端口径一一对应。一方面端盖可供预制棒穿过，另一方面可槽体进行密封，降低氢氟酸的挥发，减少对人体的伤害。

该装置的使用方法为：首先将连接有预制棒3的延长棒4固定在夹具6上，通过夹具6固定到挂钩上，将氢氟酸溶液盛装载立体槽1中，调节好预制棒3的上下位置，使得预制棒4整根没入氢氟酸溶液中，延长棒4在氢氟酸溶液外，再根据上述控制方法，数显拉力计8腐蚀终点显示数值显示为目标值时，腐蚀过程终止。

Claims (7)

1.一种控制预制棒腐蚀至目标外径的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1精确测量出预制棒的长度L；

S2多点测量取平均值得到预制棒腐蚀前的外径D₀；

S3预设所需的预制棒腐蚀后的目标外径为D₁；

S4计算出预制棒腐蚀前后的体积变化V；

S5用数显拉力计测量预制棒腐蚀前的拉力值F₀；

S6计算出预制棒实际减轻的重力值G₁；

S7计算出预制棒所受的浮力减少的值F₁；

S8当数显拉力计所测拉力值为F_终=F₀-(G₁-F₁)时腐蚀完成。

2.如权利要求1所述的控制预制棒腐蚀至目标外径的方法，其特征在于：所述V的计算公式为V=(π/4)×(D₀×D₀-D₁×D₁）×L。

3.如权利要求1所述的控制预制棒腐蚀至目标外径的方法，其特征在于：所述G₁的计算公式为G₁=(π/4)×(D₀×D₀-D₁×D₁)×L×2.28×9.8/1000。

4.如权利要求1所述的控制预制棒腐蚀至目标外径的方法，其特征在于：所述F₁的计算公式为F₁=(π/4)×(D₀×D₀-D₁×D₁)×L×1.19×9.8/1000。

5.如权利要求1所述的控制预制棒腐蚀至目标外径的方法，其特征在于：

所述F_终的计算公式为F_终=F₀-(G₁-F₁)=F₀-(π/4)×(D₀×D₀-D₁×D₁)×L×1.09×9.8/1000。

6.一种使用如权利要求1-5任一项所述的控制预制棒腐蚀至目标外径的方法所用的装置，其特征在于：包括立式槽体、腐蚀性溶液、预制棒、延长棒、夹具、挂钩和数显拉力计；所述腐蚀性溶液盛装在立式槽体内；所述预制棒一端浸没在腐蚀性溶液中，另一端连接有延长棒，所述延长棒上端通过夹具对其进行夹持，所述夹具与数显拉力计之间设置有挂钩。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述装置还包括端盖；端盖上设置有可供预制棒穿过的孔；所述端盖的尺寸与立式槽体上段口径一一对应。