CN207067465U - 一种光纤包覆装置 - Google Patents

Abstract

一种光纤包覆装置，属于光纤生产技术领域，包括纤维分展模具（2）和光纤成型模具（1），光纤成型模具（1）上设有光纤成型通孔（101），纤维分展模具（2）设置在光纤成型通孔（101）前侧，在纤维分展模具（2）上设有多个弧形的纤维分展部，纤维分展部的直径大于光纤成型通孔（101）的直径，光纤（4）同轴穿过光纤成型通孔（101），纤维经纤维分展部环形分展后从光纤（4）的四周进入光纤成型通孔（101）。经过封装后的光纤不仅具有更为优异的抗拉、抗压、抗弯、抗扭转、抗冲击等优良机械性能和温度特性，而且布设方式不依赖检测对象的结构特征，可以将光纤传感技术在环境恶劣工程领域中推广应用。

Description

一种光纤包覆装置

技术领域

一种光纤包覆装置，属于光纤生产技术领域。

背景技术

光纤的主要成分跟玻璃材料一致，脆性大、硬度高经过普通的树脂材料涂覆后，虽具有一定机械强度，但仍然经不起弯曲（折）、扭折和侧压力作用。为了适应各种环境条件，如架空、埋地、穿管及过江河等工程敷设及实际应用，必须对光纤进行进一步物理保护，即对光纤进行封装，将其与一些元件组合在一起构成光缆的形式，才能确保其具备优良的传输性能、机械性能和环境性能等。目前，通常将光纤封装在由各种加强件、阻水材料、包扎带等元件按照一定规则绞合制成的层绞式光缆中；当在油田等环境中应用时，为了实现保护作用，还将光纤封装在各种规格的不锈钢管中，使经过封装后的光纤具有更为优异的抗拉、抗压、抗弯、抗扭转、抗冲击等优良机械性能和温度特性，以满足各种运输、储存、敷设条件和方式以及不同环境条件下的使用要求，同时尽可能减小其机械体积，并改善因外力所引起的光纤微弯和环境温度变化引起的压缩应变，保持光纤固有的优良传输特性。

在实际应用中，直接裸光纤作为敏感元件，无法胜任石化、土木工程机构等粗放式施工（如混凝土浇筑等恶劣环境）。因此，采用合适的封装工艺对裸光纤进行保护，是将光纤传感器在实际工程应用中推广的核心环节。传感器探头的布设方式强烈依赖检测对象的结构特征，如在山体滑坡、地基沉降、石油管道、高速公路等对象中，所选择的布设工艺几乎完全不同，同时结构材料存在一定差异性（如弹性模量差异性等），因此选用特种光纤（如碳涂覆光纤等）或研发具有高耐久性、高抗拉强度的分布式光纤传感器，并辅以合适的布设工艺，是将光纤传感技术在环境恶劣工程领域中推广的重要环节。

在实际工程应用中，一些研究员直接以胶粘接的方式将裸光纤布设在结构表面对结构应变、裂缝以及位移进行长期监测，该布设工艺在短时间取得了良好的监测效果，然而，直接采用裸纤布设存在布设成本高、布设光纤不易成活等缺点；此外，由于受到胶老化、蠕变等影响，其耐久性较差。瑞士Smartech公司基于加强型热塑性合成带和塑料棒分别研制开发出SMARTape和SMARTcord，并应用于混凝土裂缝、温度以及油气泄露监测等领域，但是其成本较高，很难大规模推广应用；在油气监测等领域将不锈钢封装以及加强钢丝工艺进行封装、应用，但是其在长期监测时的氢损和耐腐蚀、以及耐高温等问题仍然存在；还有人采用拉挤成型工艺将光纤布设于FRP筋中，具有高耐久性和抗拉强度，适合土木工程等领域粗放式施工，但其耐极限应变能力反而有所降低。

如何获得一种将传感和传输融为一体的易于安装布设的光纤传感器成为业内的关键问题之一。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、能够使碳纤维等纤维材料轴向均匀包覆在光纤周围的光纤包覆装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该光纤包覆装置包括纤维分展模具和光纤成型模具，光纤成型模具上设有光纤成型通孔，纤维分展模具设置在光纤成型通孔前侧，在纤维分展模具上设有多个弧形的纤维分展部，纤维分展部的直径大于光纤成型通孔的直径，光纤同轴穿过光纤成型通孔，纤维经纤维分展部环形分展后从光纤的四周进入光纤成型通孔。

优选的，在所述纤维分展模具上开设有一个与光纤成型通孔相对应的光纤引入口，光纤由光纤引入口穿入光纤成型通孔内，纤维分展部设置在光纤引入口的四周。

优选的，所述纤维分展部是与光纤引入口同轴的弧形分展通孔。

优选的，所述弧形分展通孔有环向均匀设置的四个，每个弧形分展通孔所对应的夹角为30~60°。

优选的，所述弧形分展通孔的内径为70~80mm，光纤成型通孔的直径为1~5mm。

优选的，所述光纤成型通孔与光纤引入口同轴设置。

优选的，所述纤维分展模具与光纤成型模具间隔设置。

优选的，所述纤维分展模具与光纤成型模具间隔5~20cm。

优选的，所述纤维分展模具前侧设有纤维张力控制机构。

优选的，所述纤维张力控制机构有多个，每个纤维分展部对应设有一个纤维张力控制机构。

与现有技术相比，该光纤包覆装置的上述技术方案所具有的有益效果是：本实用新型多个弧形的纤维分展部分别将多束纤维均匀地环向分展开，从而能够使得纤维完整连续地包裹在光纤的周围，经过封装后的光纤不仅具有更为优异的抗拉、抗压、抗弯、抗扭转、抗冲击等优良机械性能和温度特性，而且布设方式不依赖检测对象的结构特征，可以将光纤传感技术在环境恶劣工程领域中推广应用。

附图说明

图1为该光纤包覆装置的结构示意图。

图2为纤维分展模具的主视图。

图3为该光纤包覆装置的使用状态图。

其中：1、光纤成型模具 2、纤维分展模具 101、光纤成型通孔 201、光纤引入口202、弧形分展通孔 3、碳纤维 4、光纤。

具体实施方式

图1~3是该光纤包覆装置的最佳实施例，下面结合附图1~3对本实用新型做进一步说明。

实施例1

参照图1~3，该光纤包覆装置包括纤维分展模具2和光纤成型模具1，光纤成型模具1上设有光纤成型通孔101，纤维分展模具2设置在光纤成型通孔101前侧，在纤维分展模具2上设有多个弧形的纤维分展部，纤维分展部的直径大于光纤成型通孔101的直径，光纤4同轴穿过光纤成型通孔101，纤维经纤维分展部环形分展后从光纤4的四周进入光纤成型通孔101。多个弧形的纤维分展部分别将多束纤维均匀地环向分展开，从而能够使得纤维完整连续地包裹在光纤4的周围，经过封装后的光纤4不仅具有更为优异的抗拉、抗压、抗弯、抗扭转、抗冲击等优良机械性能和温度特性，而且布设方式不依赖检测对象的结构特征，可以将光纤传感技术在环境恶劣工程领域中推广应用。

本实用新型中采用的纤维为碳纤维3，本领用技术人员可以根据光纤的使用环境，选择不同材质的纤维，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，然而熟悉本领域的人们应当了解，在这里结合附图给出的详细说明是为了更好的解释，本实用新型的结构必然超出了有限的这些实施例，而对于一些等同替换方案或常见手段，本文不再做详细叙述，但仍属于本申请的保护范围。

在纤维分展模具2上开设有一个与光纤成型通孔101相对应的光纤引入口201，光纤4直接由光纤引入口201穿入光纤成型通孔101内，纤维分展部设置在光纤引入口201的四周，结构更加简单。当然本实用新型中纤维分展模具2上并不是必须要开设光纤引入口201，光纤4可以通过其他引导装置进入光纤成型通孔101内。

本实施例中的纤维分展部是与光纤引入口201同轴的弧形分展通孔202。弧形分展通孔202有环向均匀设置的四个，每个弧形分展通孔202所对应的夹角为30~60°。光纤成型通孔101与光纤引入口201同轴设置。弧形分展通孔202的内径为70~80mm，光纤成型通孔101的直径为1~5mm，这样碳纤维3在经过弧形分展通孔202进入光纤成型通孔101时，碳纤维3与弧形分展通孔202的侧壁接触，从而保证碳纤维3受到弧形壁的作用而发生环向分展。

在本实施例中的纤维分展模具2与光纤成型模具1间隔设置。这样设置结构简单，可以分别对纤维分展模具2与光纤成型模具1进行加工，然后组合两者使用，优选的，纤维分展模具2与光纤成型模具1间隔5~20cm。

工作过程：光纤4由光纤引入口201穿入光纤成型通孔101，四束碳纤维3经过弧形分展通孔202均匀地环向分展开，然后进入光纤成型通孔101内，从而能够使得碳纤维3完整连续地包裹在光纤4的周围，为光纤4提供非常好的保护，使得封装后的光纤不仅具有更为优异的抗拉、抗压、抗弯、抗扭转、抗冲击等优良机械性能和温度特性，而且布设方式不依赖检测对象的结构特征，可以将光纤传感技术在环境恶劣工程领域中推广应用。

实施例2

在上述实施例的基础上，本实施例在纤维分展模具2前侧设有纤维张力控制机构图中未画出。利用纤维张力控制机构可以保证碳纤维3与弧形分展通孔202的侧壁紧密接触，从而保证碳纤维3受到弧形壁的作用而发生环向分展，同时又保护碳纤维3不会因为张力过大而受到损伤。

更进一步的，本实施例中的纤维张力控制机构有多个，每个弧形分展通孔202对应设有一个纤维张力控制机构，每束碳纤维3分别通过一个纤维张力控制机构进入弧形分展通孔202，这样可以确保每束碳纤维3的张力是相同的，保证碳纤维3均匀分布在光纤4的周围，提高封装后的光纤4的质量。

本实用新型的纤维分展部除上述弧形分展通孔202的实施例外，还可以采用弧形的内侧壁或者外侧壁的形式，均可以达到环向分展碳纤维3的功能。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种光纤包覆装置，其特征在于：包括纤维分展模具（2）和光纤成型模具（1），光纤成型模具（1）上设有光纤成型通孔（101），纤维分展模具（2）设置在光纤成型通孔（101）前侧，在纤维分展模具（2）上设有多个弧形的纤维分展部，纤维分展部的直径大于光纤成型通孔（101）的直径，光纤（4）同轴穿过光纤成型通孔（101），纤维经纤维分展部环形分展后从光纤（4）的四周进入光纤成型通孔（101）。

2.根据权利要求1所述的光纤包覆装置，其特征在于：在所述纤维分展模具（2）上开设有一个与光纤成型通孔（101）相对应的光纤引入口（201），光纤（4）由光纤引入口（201）穿入光纤成型通孔（101）内，纤维分展部设置在光纤引入口（201）的四周。

3.根据权利要求1或2所述的光纤包覆装置，其特征在于：所述纤维分展部是与光纤引入口（201）同轴的弧形分展通孔（202）。

4.根据权利要求3所述的光纤包覆装置，其特征在于：所述弧形分展通孔（202）有环向均匀设置的四个，每个弧形分展通孔（202）所对应的夹角为30~60°。

5.根据权利要求3所述的光纤包覆装置，其特征在于：所述弧形分展通孔（202）的内径为70~80mm，光纤成型通孔（101）的直径为1~5mm。

6.根据权利要求1所述的光纤包覆装置，其特征在于：所述光纤成型通孔（101）与光纤引入口（201）同轴设置。

7.根据权利要求1所述的光纤包覆装置，其特征在于：所述纤维分展模具（2）与光纤成型模具（1）间隔设置。

8.根据权利要求7所述的光纤包覆装置，其特征在于：所述纤维分展模具（2）与光纤成型模具（1）间隔5~20cm。

9.根据权利要求1所述的光纤包覆装置，其特征在于：所述纤维分展模具（2）前侧设有纤维张力控制机构。

10.根据权利要求9所述的光纤包覆装置，其特征在于：所述纤维张力控制机构有多个，每个纤维分展部对应设有一个纤维张力控制机构。