CN209835984U - 一种光纤预制棒拉锥装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大尺寸光纤预制棒拉锥装置，挂棒平台通过两根导轨和设置于两根导轨之间的丝杆固定于外部塔架上，通过滑块带动平台沿导轨升降运动，方位调整机构固定于平台上方，夹持装置固定于平台的支撑底板上，光纤预制棒可拆卸地固定于夹持装置上，在拉锥过程中，夹持装置、光纤预制棒和感应炉分布于同一垂直线上，感应炉支撑于固定支架上。本实用新型通过挂棒平台调整光纤预制棒位置，自动化操作，平稳且省力，通过感应炉进行光纤预制棒的加热熔融，光纤预制棒受热均匀，熔融的光纤预制棒通过自身重力自然形成锥头，形成的锥头流线好且重复性高，在光纤拉丝时可减少光纤预制棒升温时间以及剪锥的时间，大大提高了设备效率。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤预制棒制造技术领域，具体涉及一种光纤预制棒拉锥装置。
背景技术
在光纤预制棒制造过程中，为了将光纤预制棒有效拉制成光纤，并降低光丝起头的玻璃损失，缩短拉丝预制棒熔锥成形时间，通常需要将预制棒下端拉成流线锥头，而锥头的形状也将影响光纤预制棒的拉丝合格率，光纤预制棒在拉丝升温升速的过程中，拉丝张力和拉丝速度的变化都会造成光纤直径的波动，光纤的截止波长，模场直径，零色散波长不合格的现象。
现有技术中，将光纤预制棒生产出流线锥头的常用方法是使用光纤预制棒和一根石英玻璃棒放置在玻璃熔接车床两端，通过加热将光纤预制棒和石英玻璃棒熔接在一起，然后加热对接处，在加热状态下，移动光纤预制棒和石英玻璃棒，将光纤预制棒一端拉成流线锥头，但由于光纤预制棒外径较大，拉出流线锥头的操作较困难，加工效率低，同时光纤预制棒损失也较大。专利号为CN103739193A的专利提出利用拉丝完成的光纤预制棒锥头熔接在光纤预制棒上形成锥头，需要拉丝完成的剩余锥头形状统一且直径和光纤预制棒相当，制造过程较为繁琐；专利号为CN103496847A的专利提出将套管先进行研磨到适当直径，然后通过直径相当的石英玻璃棒熔接在一起，再进行拉锥，虽然保证了锥头形状，但增加了研磨的操作步骤；专利号为CN106698917B的专利提出从光纤预制棒中间加热，通过丙烷和氧气的燃烧方式加热，多次反复移动卡爪的方式拉锥，虽然可以一次拉双锥，效率较高，但也减少了光纤预制棒的拉丝长度，增加了换棒拉丝的时间，拉丝的设备效率较低。因此，亟需一种结构简单、操作方便、锥头流线性好且重复性高的光纤预制棒掉锥装置及相应的拉锥方法，
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、自动化垂直升降光纤预制棒，操作方便，锥头流线性好且重复性高的光纤预制棒掉锥装置。
为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：一种光纤预制棒拉锥装置，包括挂棒平台、方位调整机构、夹持装置和感应炉，挂棒平台包括两根导轨、设置于两根导轨之间的丝杆、平台和设置于平台两侧的滑块，挂棒平台通过两根导轨和丝杆固定于外部塔架上，并通过滑块带动平台沿导轨升降运动，方位调整机构固定于平台上方，夹持装置固定于平台的支撑底板上，光纤预制棒可拆卸地固定于夹持装置上，在拉锥过程中，夹持装置、光纤预制棒和感应炉分布于同一垂直线上，感应炉支撑于外部固定支架上。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：所述的挂棒平台上安装有驱动电机，所述的驱动电机可驱动滑块带动平台沿两根导轨升降运动，所述的驱动电机由外部PLC控制装置控制工作。
所述的丝杆与驱动电机通过齿轮连接，所述丝杆上设置有编码器，所述编码器和丝杆通过联轴器连接，所述编码器通过联轴器发送脉冲信号读取位移量，从而在挂棒平台带动光纤预制棒升降过程时，可实时监测光纤预制棒底端距离感应炉炉口的距离。
所述的方位调整机构包括三个方位调整按钮，所述的三个方位调整按钮分别为左调整按钮、右调整按钮和前后调整按钮，旋紧所述左调整按钮或松动右移按钮，所述平台带动光纤预制棒右移，松动所述左调整按钮或旋紧右移按钮，所述平台带动光纤预制棒左移，松动所述前后调整按钮，所述平台带动光纤预制棒前移，旋紧所述前后调整按钮，所述平台带动光纤预制棒后移。
所述的夹持装置包括钩挂支架和套筒，所述钩挂支架焊接于套筒的上部，所述的钩挂支架的下底板上设置有凸台，所述平台的支撑底板上表面设置有凹槽，通过所述凹槽与凸台的配合，所述夹持装置稳定固定于平台上，所述套筒的中部为中空结构，所述套筒上分别开设有贯穿筒体的第一开孔和第二开孔，所述第一开孔和第二开孔上下分布。
所述的第一开孔和第二开孔均为螺栓孔，将光纤预制棒沉积于石英靶棒上，在石英靶棒上部开设与第一开孔相配合的通孔，移动光纤预制棒至所述通孔与第一开孔孔径对齐，所述光纤预制棒通过链接组件与所述通孔和第一开孔的配合而固定于套筒内腔中，并通过向光纤预制棒两侧第二开孔中分别旋入紧固件，将光纤预制棒进一步牢牢固定于夹持装置上。
所述的感应炉内腔体由石墨件制作，所述石墨件赋予感应炉良好的导热性和耐高温性，使感应炉传热快、受热均匀、节能降耗，所述感应炉的内部设置有感应线圈，所述感应炉利用所述感应线圈产生的感应电流加热光纤预制棒，所述感应炉的上部设置有通气孔，所述感应炉的底部开设有第三开孔，所述的第三开孔外侧感应炉上还设置有底盖，所述第三开孔通过所述底盖闭合或开启。
所述的通气孔中通入密封气体，高速流过的密封气体通过在感应炉炉口形成气封圈，可避免拉锥过程中空气混入感应炉内而氧化石墨件，同时所述密封气体还可以增加感应炉的导热性，使炉内温场均匀，所述密封气体为氩气或氦气或两者的混合气。
一种采用光纤预制棒拉锥装置的拉锥方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将大尺寸光纤预制棒移动至夹持装置的套筒内，使石英靶棒上部的通孔与第一开孔孔位对齐，通过链接组件与通孔和第一开孔的配合，光纤预制棒固定于夹持装置上，向光线预制棒两侧的第二开孔中分别旋入紧固件，以进一步固定光纤预制棒；
步骤2：将固定有光纤预制棒的夹持装置移动至挂棒平台位置，通过钩挂支架底部的凸台插入平台底部支撑底板上的凹槽中，夹持装置固定于挂棒平台上；
步骤3：将感应炉放置于外部固定支架上，并在感应炉底部的第三开孔下方放置一个收纳桶，步骤3：将感应炉放置于外部固定支架上，并在感应炉底部的第三开孔下方放置一个收纳桶，PLC控制装置控制驱动电机驱动滑块带动平台和光纤预制棒沿导轨垂直向下移动，丝杆实时监测光纤预制棒底端距离感应炉炉口的距离，在监测到光纤预制棒底端位于感应炉炉口时，手动调节方位调整机构的方位调整按钮，使光纤预制棒整体垂直于感应炉的内腔体中部，然后PLC控制装置控制驱动电机驱动滑块带动光纤预制棒沿导轨继续垂直下降至光纤预制棒底端距离感应炉炉口L1高度，再使用石英棉将感应炉炉口和光纤预制棒的空隙处封住，石英棉上方再用石英环压住石英棉；
步骤4：打开感应炉开关，感应炉利用感应线圈产生的感应电流加热光纤预制棒，感应线圈的加热功率为功率P，向感应炉上部的通气孔中通入密封气体，密封气体的通入流量为流量Q，感应炉对光纤预制棒持续加热，待升温至温度T时，光纤预制棒高温熔化并在底部产生石英砣，石英砣依靠重力打开底盖穿过第三开孔向收纳桶中坠落，在石英砣坠落过程中，光纤预制棒受石英砣重力牵引拉出锥头，用剪刀将锥头下端的光纤丝和石英砣剪断，关闭感应炉的开关，继续剪断锥头下端不断下落的光纤丝直至光纤丝不再下落，流线锥头形成；
步骤5：待感应炉降温一定时间t后，PLC控制装置控制驱动电机驱动滑块带动光纤预制棒上提出感应炉，外部移动装置固定住大尺寸光纤预制棒下部，拔出链接组件和紧固件，石英靶棒脱离夹持装置，外部移动装置将拉出流线锥头的大尺寸光纤预制棒移至运棒车上。
进一步地，所述的链接组件为螺栓和螺母，所述紧固件为螺栓，所述的L1取值为300～310mm，所述的功率P取值为60～72kw，所述的流量Q取值为5～10L，所述的温度T取值为2000～2200℃，所述的时间t为30～45min。
本实用新型具有以下有益效果：
1)通过方位调整机构和挂棒平台的配合进行光纤预制棒的位置调整，自动化操作，平稳且省力，挂棒平台带动光纤预制棒垂直平稳下降，可避免锥头歪斜造成的光纤芯包同心度问题；
2)通过感应炉进行光纤预制棒的加热熔融，熔融的光纤预制棒通过自身重力自然形成锥头，锥头形成过程不受操作人员的技能水平限制，形成的锥头流线好且重复性高，在光纤拉丝时可减少光纤预制棒升温时间以及剪锥的时间，大大提高了设备效率，同时也减少了光纤预制棒起头升速阶段由于锥形包芯比不匹配造成的光纤截止波长、模场直径、零色散波长不合格导致报废的情况；
3)感应炉通过感应线圈加热迅速，温度高，预制棒受热均匀；
4)感应炉上部通入密封气体形成密封圈可减轻光纤预制棒在加热过程中受污染，提高产品质量。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1的挂棒平台结构示意图；
图3是图1的夹持装置结构示意图。
其中的附图标记为：挂棒平台1、导轨1-1、丝杆1-2、平台1-3、滑块1-4、凹槽1-5、方位调整机构2、夹持装置3、钩挂支架3-1、套筒3-2、凸台3-3、感应炉4、第一开孔5、第二开孔6、链接组件7、紧固件8。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。
如图1所示，一种光纤预制棒拉锥装置，包括挂棒平台1、方位调整机构2、夹持装置3 和感应炉4，挂棒平台1包括两根导轨1-1、设置于两根导轨1-1之间的丝杆1-2、平台1-3和设置于平台1-3两侧的滑块1-4，挂棒平台1通过两根导轨1-1和丝杆1-2固定于外部塔架上，并通过滑块1-4带动平台1-3沿导轨1-1升降运动，方位调整机构2固定于平台1-3上方，夹持装置3固定于平台1-3的支撑底板上，光纤预制棒可拆卸地固定于夹持装置3上，在拉锥过程中，夹持装置3、光纤预制棒和感应炉4分布于同一垂直线上，感应炉4支撑于外部固定支架上。
实施例中，挂棒平台1上安装有驱动电机，驱动电机可驱动滑块1-4带动平台1-3沿两根导轨1-1升降运动，驱动电机由外部PLC控制装置控制工作。
进一步地，丝杆1-2与驱动电机通过齿轮连接，丝杆1-2上设置有编码器，编码器和丝杆1-2通过联轴器连接，编码器通过联轴器发送脉冲信号读取位移量，从而在挂棒平台1带动光纤预制棒升降过程时，可实时监测光纤预制棒底端距离感应炉4炉口的距离。
如图1所示，方位调整机构2包括三个方位调整按钮，三个方位调整按钮分别为左调整按钮、右调整按钮和前后调整按钮，旋紧左调整按钮或松动右移按钮，平台1-3带动光纤预制棒右移，松动左调整按钮或旋紧右移按钮，平台1-3带动光纤预制棒左移，松动前后调整按钮，平台1-3带动光纤预制棒前移，旋紧前后调整按钮，平台1-3带动光纤预制棒后移。
如图3所示，夹持装置3包括钩挂支架3-1和套筒3-2，钩挂支架3-1焊接于套筒3-2的上部，钩挂支架3-1的下底板上设置有凸台3-3，平台1-3的支撑底板上表面设置有凹槽1-5，通过凹槽1-5与凸台3-3的配合，夹持装置3稳定固定于平台1-3上，套筒3-2的中部为中空结构，套筒3-2上分别开设有贯穿筒体的第一开孔5和第二开孔6，第一开孔5和第二开孔6上下分布。
进一步地，第一开孔5和第二开孔6均为螺栓孔，将光纤预制棒沉积于石英靶棒上，在石英靶棒上部开设与第一开孔5相配合的通孔，移动光纤预制棒至通孔与第一开孔5孔径对齐，光纤预制棒通过链接组件7与通孔和第一开孔5的配合而固定于套筒3-2内腔中，并通过向光纤预制棒两侧第二开孔6中分别旋入紧固件8，将光纤预制棒进一步牢牢固定于夹持装置3上。
实施例中，感应炉4内腔体由石墨件制作，石墨件赋予感应炉4良好的导热性和耐高温性，使感应炉4传热快、受热均匀、节能降耗，感应炉4的内部设置有感应线圈，感应炉4利用感应线圈产生的感应电流加热光纤预制棒，感应炉4的上部设置有通气孔，感应炉4的底部开设有第三开孔，第三开孔外侧感应炉4上还设置有底盖，第三开孔通过底盖闭合或开启。
实施例中，通气孔中通入密封气体，高速流过的密封气体通过在感应炉4炉口形成气封圈，可避免拉锥过程中空气混入感应炉4内而氧化石墨件，同时密封气体还可以增加感应炉 4的导热性，使炉内温场均匀，密封气体为氩气或氦气或两者的混合气。
一种采用光纤预制棒拉锥装置的拉锥方法，包括以下步骤：
步骤1：将大尺寸光纤预制棒移动至夹持装置3的套筒3-2内，使石英靶棒上部的通孔与第一开孔5孔位对齐，通过链接组件7与通孔和第一开孔5的配合，光纤预制棒固定于夹持装置3上，向光线预制棒两侧的第二开孔6中分别旋入紧固件8，以进一步固定光纤预制棒；
步骤2：将固定有光纤预制棒的夹持装置3移动至挂棒平台1位置，通过钩挂支架3-1 底部的凸台3-3插入平台1-3底部支撑底板上的凹槽1-5中，夹持装置3固定于挂棒平台1上；
步骤3：将感应炉4放置于外部固定支架上，并在感应炉4底部的第三开孔下方放置一个收纳桶，PLC控制装置控制驱动电机驱动滑块1-4带动平台1-3和光纤预制棒沿导轨1-1垂直向下移动，丝杆1-2实时监测光纤预制棒底端距离感应炉4炉口的距离，在监测到光纤预制棒底端位于感应炉4炉口时，手动调节方位调整机构2的方位调整按钮，使光纤预制棒整体垂直于感应炉4的内腔体中部，然后PLC控制装置控制驱动电机驱动滑块1-4带动光纤预制棒沿导轨1-1继续垂直下降至光纤预制棒底端距离感应炉4炉口300～310mm高度，再使用石英棉将感应炉4炉口和光纤预制棒的空隙处封住，石英棉上方再用石英环压住石英棉；
步骤4：打开感应炉4开关，感应炉4利用感应线圈产生的感应电流加热光纤预制棒，感应线圈的加热功率为60～72kw，向感应炉4上部的通气孔中通入密封气体，密封气体的通入流量为5～10L，感应炉4对光纤预制棒持续加热，待升温至 2000～2200℃时，光纤预制棒高温熔化并在底部产生石英砣，石英砣依靠重力打开底盖穿过第三开孔向收纳桶中坠落，在石英砣坠落过程中，光纤预制棒受石英砣重力牵引拉出锥头，用剪刀将锥头下端的光纤丝和石英砣剪断，关闭感应炉4 的开关，继续剪断锥头下端不断下落的光纤丝直至光纤丝不再下落，流线锥头形成；
步骤5：待感应炉4降温30～45min后，PLC控制装置控制驱动电机驱动滑块1-4带动光纤预制棒上提出感应炉4，外部移动装置固定住大尺寸光纤预制棒下部，从第一开孔5和第二开孔6中拔出链接组件7和紧固件8，石英靶棒脱离夹持装置3，外部移动装置将拉出流线锥头的大尺寸光纤预制棒移至运棒车上。
实施例中，链接组件7为螺栓和螺母，紧固件8为螺栓。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种光纤预制棒拉锥装置，包括挂棒平台(1)、方位调整机构(2)、夹持装置(3)和感应炉(4)，其特征在于，所述挂棒平台(1)包括两根导轨(1-1)、设置于两根导轨(1-1)之间的丝杆(1-2)、平台(1-3)和设置于平台(1-3)两侧的滑块(1-4)，所述挂棒平台(1)通过两根导轨(1-1)和丝杆(1-2)固定于外部塔架上，并通过滑块(1-4)带动平台(1-3)沿导轨(1-1)升降运动，所述方位调整机构(2)固定于平台(1-3)上方，所述夹持装置(3)固定于平台(1-3)的支撑底板上，光纤预制棒可拆卸地固定于夹持装置(3)上，在拉锥过程中，所述夹持装置(3)、光纤预制棒和感应炉(4)分布于同一垂直线上，所述感应炉(4)支撑于外部固定支架上。
2.根据权利要求1所述的一种光纤预制棒拉锥装置，其特征在于：所述的挂棒平台(1)上安装有驱动电机，所述的驱动电机可驱动滑块(1-4)带动平台(1-3)沿两根导轨(1-1)升降运动，所述的驱动电机由外部PLC控制装置控制工作。
3.根据权利要求1或2所述的一种光纤预制棒拉锥装置，其特征在于：所述的丝杆(1-2)与驱动电机通过齿轮连接，所述丝杆(1-2)上设置有编码器，所述编码器和丝杆(1-2)通过联轴器连接，所述编码器通过联轴器发送脉冲信号读取位移量，从而在挂棒平台(1)带动光纤预制棒升降过程时，可实时监测光纤预制棒底端距离感应炉(4)炉口的距离。
4.根据权利要求1所述的一种光纤预制棒拉锥装置，其特征在于：所述的方位调整机构(2)包括三个方位调整按钮，所述的三个方位调整按钮分别为左调整按钮、右调整按钮和前后调整按钮，旋紧所述左调整按钮或松动右移按钮，所述平台(1-3)带动光纤预制棒右移，松动所述左调整按钮或旋紧右移按钮，所述平台(1-3)带动光纤预制棒左移，松动所述前后调整按钮，所述平台(1-3)带动光纤预制棒前移，旋紧所述前后调整按钮，所述平台(1-3)带动光纤预制棒后移。
5.根据权利要求1所述的一种光纤预制棒拉锥装置，其特征在于：所述的夹持装置(3)包括钩挂支架(3-1)和套筒(3-2)，所述钩挂支架(3-1)焊接于套筒(3-2)的上部，所述的钩挂支架(3-1)的下底板上设置有凸台(3-3)，所述平台(1-3)的支撑底板上表面设置有凹槽(1-5)，通过所述凹槽(1-5)与凸台(3-3)的配合，所述夹持装置(3)稳定固定于平台(1-3)上，所述套筒(3-2)的中部为中空结构，所述套筒(3-2)上分别开设有贯穿筒体的第一开孔(5)和第二开孔(6)，所述第一开孔(5)和第二开孔(6)上下分布。
6.根据权利要求5所述的一种光纤预制棒拉锥装置，其特征在于：所述的第一开孔(5)和第二开孔(6)均为螺栓孔，将光纤预制棒沉积于石英靶棒上，在石英靶棒上部开设与第一开孔(5)相配合的通孔，移动光纤预制棒至所述通孔与第一开孔(5)孔径对齐，所述光纤预制棒通过链接组件(7)与所述通孔和第一开孔(5)的配合而固定于套筒(3-2)内腔中，并通过向光纤预制棒两侧第二开孔(6)中分别旋入紧固件(8)，将光纤预制棒进一步牢牢固定于夹持装置(3)上。
7.根据权利要求1所述的一种光纤预制棒拉锥装置，其特征在于：所述的感应炉(4)内腔体由石墨件制作，所述石墨件赋予感应炉(4)良好的导热性和耐高温性，使感应炉(4)传热快、受热均匀、节能降耗，所述感应炉(4)的内部设置有感应线圈，所述感应炉(4)利用所述感应线圈产生的感应电流加热光纤预制棒，所述感应炉(4)的上部设置有通气孔，所述感应炉(4)的底部开设有第三开孔，所述的第三开孔外侧感应炉(4)上还设置有底盖，所述第三开孔通过所述底盖闭合或开启。
8.根据权利要求7所述的一种光纤预制棒拉锥装置，其特征在于：所述的通气孔中通入密封气体，高速流过的密封气体通过在感应炉(4)炉口形成气封圈，可避免拉锥过程中空气混入感应炉(4)内而氧化石墨件，同时所述密封气体还可以增加感应炉(4)的导热性，使炉内温场均匀。
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