CN105837026A - 光纤母材拉伸装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光纤母材拉伸装置及其工作方法，光纤母材拉伸装置包括：位于炉体侧边的气体管路、位于炉体内且靠近该气体管路的石墨保温件、位于炉体内且靠近该石墨保温件的石墨加热件、位于该炉体内且与该气体管路连接的气流缓冲器、与该气流缓冲器连接且靠近光纤母材上端的气流输出和控制装置、以及位于炉体内且靠近光纤母材下端的静电除尘装置；其中，所述光纤母材位于所述石墨加热件之间。本发明光纤母材拉伸装置，利用静电除尘的方法，减少炉体内的杂质颗粒；通过减少炉体内气流温差的方法抑制炉体内气体对流现象的产生；通过改变气流的方向、角度和流量的大小，在光纤母材表面形成气体保护层，降低光纤母材在拉伸过程中被污染。

Description

光纤母材拉伸装置及其工作方法
技术领域
本发明属于光纤预制棒制造技术领域，尤其涉及一种光纤母材拉伸装置及其工作方法。
背景技术
近年来，随着光纤母材制造技术的提高，制造大直径光纤母材成为可能。由此，当前采用的方法有，例如：将VAD法(Vapour Axial Deposition，气相轴向沉积法)制造的大直径光纤母材进行拉伸、缩径，进而以OVD法(Outside Vapour Deposition，管外汽相沉积法)使玻璃微粒子沉积于其上面由此获得光纤母材，并将该光纤母材进行拉丝的方法。
光纤母材在加热炉内高温环境下软化，光纤母材前端细径化并被拉伸，为使光纤母材达到软化温度，加热炉的部件使用耐热性优异的石墨。该石墨在高温含氧气氛围中发生氧化而消耗。为了防止上述情况，需将加热炉的内部保持为氩气或氦气等稀有气体或氮气气氛。
上述方法虽然防止了石墨氧化，但因流体和压力的变化仍会发生气蚀现象，石墨件受损，产生杂质颗粒，同时因炉体内的气体对流现象，气体承载杂质颗粒粘附光纤母材表面，使光纤母材引入杂质，引起瑞利散射的增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低光纤母材拉伸过程中被污染、能减少拉伸过程中光纤母材被杂质污染，减少因杂质引起的瑞利散射的光纤母材拉伸装置及其工作方法。
本发明提供一种光纤母材拉伸装置，位于制造光纤预制棒的炉体内，光纤母材拉伸装置包括：位于炉体侧边的气体管路、位于炉体内且靠近该气体管路的石墨保温件、位于炉体内且靠近该石墨保温件的石墨加热件、位于该炉体内且与该气体管路连接的气流缓冲器、与该气流缓冲器连接且靠近光纤母材上端的气流输出和控制装置、以及位于炉体内且靠近光纤母材下端的静电除尘装置；其中，所述光纤母材位于所述石墨加热件之间。
优选地，所述气体管路为圆形气体管路。
优选地，所述石墨保温件为圆柱形石墨保温件。
优选地，所述气体管路呈螺旋状包裹在所述石墨保温件外。
优选地，所述石墨加热件为圆柱形石墨加热件。
优选地，所述气流缓冲器为圆柱形气流缓冲器。
优选地，所述气流输出和控制装置呈圆形且均匀分布于所述气流缓冲器的下部。
本发明还提供一种光纤母材拉伸装置的工作方法，其包括如下步骤：
S1：在炉体外的入口处往气体管路中通入氮气；同时，石墨加热件开始加热，炉体内温度升高，石墨保温件对炉体进行保温，热量通过热传递方式对气体管路内的氮气进行加热，使气流缓冲器中的气体温度与炉体的温度接近或略低于炉体内温度；
S2：同时，气流缓冲器对氮气进行缓冲，通过外部控制***改变气流输出和控制装置的方向和角度，并控制气体流量，炉体内形成由气体缓冲器往静电除尘装置方向的气流流动；
S3：在光纤母材上形成气体保护层；
S4：在气流环境下对光纤母材进行拉伸、缩径。
优选地，所述步骤S1之前，还包括如下步骤：
S11：在炉体外的入口处往气体管路中通入氮气，外部控制***调节气流输出和控制装的方向和角度，并控制通入气体管路内的氮气流量；氮气对炉体内进行气流吹扫，同时开启静电除尘装置，除去炉体内的杂质颗粒；
S12：首先，关闭静电除尘装置，消除炉体内的静电；然后，将光纤母材放置在炉体的中心。
优选地，所述步骤S3和步骤S4之间还包括如下步骤：开启静电除尘装置，去除炉体内新生成的杂质颗粒。
本发明光纤母材拉伸装置，利用静电除尘的方法，减少炉体内的杂质颗粒；通过减少炉体内气流温差的方法抑制炉体内气体对流现象的产生；通过改变气流的方向、角度和流量的大小，在光纤母材表面形成气体保护层，减少杂质颗粒与光纤母材接触，降低光纤母材在拉伸过程中被污染。
附图说明
图1为本发明光纤母材拉伸装置在制造光纤预制棒的炉体的剖面图；
图2为图1所示光纤母材拉伸装置的气流缓冲器和气流输出和控制装置的主视图；
图3为图1所示光纤母材拉伸装置的静电除尘装置的主视图；
图4为图1所示光纤母材拉伸装置的其中一工作过程的剖面图；
图5为图1所示光纤母材拉伸装置的其中一工作过程的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
本发明揭示一种光纤母材拉伸装置100，本光纤母材拉伸装置100位于制造光纤预制棒的炉体200内，光纤母材7固定在炉体200的中间。
请参阅图1所示，光纤母材拉伸装置100包括：位于炉体200侧边的气体管路1、位于炉体200内且靠近该气体管路1的石墨保温件2、位于炉体200内且靠近该石墨保温件2的石墨加热件3、位于该炉体200内且与该气体管路1连接的气流缓冲器4、与该气流缓冲器4连接且靠近光纤母材7上端的气流输出和控制装置5、以及位于炉体200内且靠近光纤母材7下端的静电除尘装置6。
气体管路1为圆形气体管路1，石墨保温件2为圆柱形石墨保温件，石墨加热件3为圆柱形石墨加热件。
气体管路1呈螺旋状包裹在石墨保温件2外；该气体管路1与气流缓冲器4连接；光纤母材7位于该石墨加热件3之间。
请参阅图2所示，气流缓冲器4为圆柱形气流缓冲器，气流输出和控制装置5呈圆形且均匀分布于气流缓冲器4的下部，气流输出和控制装置5可通过外部控制***进行多维度方向和角度调节，并能通过外部控制***进行气体流量的控制；请参阅图3所示，静电除尘装置6沿炉体200底部斜壁呈圆形对称分布。
本光纤母材拉伸装置利用静电除尘装置6除去炉体200内的杂质颗粒，通过改变气流输出和控制装置5输出气流的方向和气流量的大小来抑制炉体内的气体对流现象，在光纤母材7表面形成气体保持层，同时对石墨保温件2和石墨加热件3进行保护，防止氧化。
本光纤母材拉伸装置的工作方法，包括如下步骤：
S1：在炉体外的入口处往气体管路中通入氮气；同时，石墨加热件开始加热，炉体内温度升高，石墨保温件对炉体进行保温，热量通过热传递方式对气体管路内的氮气进行加热，使气流缓冲器中的气体温度与炉体的温度接近或略低于炉体内温度；
S2：同时，气流缓冲器对氮气进行缓冲，通过外部控制***改变气流输出和控制装置的方向和角度，并控制气体流量，炉体内形成由气体缓冲器往静电除尘装置方向的气流流动；
S3：在光纤母材上形成气体保护层；
S4：在气流环境下对光纤母材进行拉伸、缩径。
其中，所述步骤S1之前，还包括如下步骤：
S11：在炉体外的入口处往气体管路中通入氮气，外部控制***调节气流输出和控制装的方向和角度，并控制通入气体管路内的氮气流量；氮气对炉体内进行气流吹扫，同时开启静电除尘装置，除去炉体内的杂质颗粒；
S12：首先，关闭静电除尘装置，消除炉体内的静电；然后，将光纤母材放置在炉体的中心。
其中，所述步骤S3和步骤S4之间还包括如下步骤：开启静电除尘装置，去除炉体内新生成的杂质颗粒。
本光纤母材拉伸装置的工作方法具有两个实施例。
第一实施例：工作时，本光纤母材拉伸装置的工作方法，包括如下步骤：
第一步：在炉体200外的入口处8往气体管路1中通入氮气，外部控制***调节气流输出和控制装置5的方向和角度，并控制通入气体管路1内的氮气流量；氮气对炉体200内进行气流吹扫，同时开启静电除尘装置6，除去炉体内的杂质颗粒；
第二步：首先，关闭静电除尘装置6，并消除炉体200内的静电；然后将光纤母材7放置在炉体200的中心；
第三步：在入口处8往气体管路1中通入氮气；同时，石墨加热件3开始加热，炉体200内温度升高，石墨保温件2对炉体200进行保温，热量通过热传递方式对气体管路1内的氮气进行加热，使气流缓冲器4中的气体温度与炉体200的温度接近或略低于炉体内温度；
第四步：同时，气流缓冲器4对氮气进行缓冲，通过外部控制***改变气流输出和控制装置5的方向和角度，并控制气体流量，使炉体200内形成由气体缓冲器4往静电除尘装置6方向的气流流动；
第五步：在光纤母材7上形成气体保护层，减少杂质颗粒与光纤母材接触；
第六步：在气流环境下对光纤母材7进行拉伸、缩径。
第二实施例：工作时，本光纤母材拉伸装置的工作方法，包括如下步骤：
第一步：在炉体200外的入口处8往气体管路1中通入氮气，外部控制***调节气流输出和控制装置5的方向和角度，并控制通入气体管路1内的氮气流量；氮气对炉体200内进行气流吹扫，同时开启静电除尘装置6，除去炉体内的杂质颗粒；
第二步：首先，关闭静电除尘装置6，并消除炉体200内的静电；然后将光纤母材7放置在炉体200的中心；
第三步：在入口处8往气体管路1中通入氮气；同时，石墨加热件3开始加热，炉体200内温度升高，石墨保温件2对炉体200进行保温，热量通过热传递方式对气体管路1内的氮气进行加热，使气流缓冲器4中的气体温度与炉体200的温度接近或略低于炉体内温度；
第四步：同时，气流缓冲器4对氮气进行缓冲，通过外部控制***改变气流输出和控制装置5的方向和角度，并控制气体流量，使炉体200内形成由气体缓冲器4往静电除尘装置6方向的气流流动；
第五步：在光纤母材7上形成气体保护层，减少杂质颗粒与光纤母材接触；
第六步：开启静电除尘装置6，去除炉体200内新生成的杂质颗粒；
第七步：在气流环境下对光纤母材7进行拉伸、缩径。
上述两个工作实施例的区别是：第二实施例增加了静电除尘装置6去除炉体200内新生成的杂质颗粒的步骤。
本发明光纤母材拉伸装置，利用静电除尘的方法，减少炉体内的杂质颗粒；通过减少炉体内气流温差的方法抑制炉体内气体对流现象的产生；通过改变气流的方向、角度和流量的大小，在光纤母材表面形成气体保护层，减少杂质颗粒与光纤母材接触，降低光纤母材在拉伸过程中被污染。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光纤母材拉伸装置，位于制造光纤预制棒的炉体内，其特征在于：光纤母材拉伸装置包括：位于炉体侧边的气体管路、位于炉体内且靠近该气体管路的石墨保温件、位于炉体内且靠近该石墨保温件的石墨加热件、位于该炉体内且与该气体管路连接的气流缓冲器、与该气流缓冲器连接且靠近光纤母材上端的气流输出和控制装置、以及位于炉体内且靠近光纤母材下端的静电除尘装置；其中，所述光纤母材位于所述石墨加热件之间。
2.根据权利要求1所述的光纤母材拉伸装置，其特征在于：所述气体管路为圆形气体管路。
3.根据权利要求1所述的光纤母材拉伸装置，其特征在于：所述石墨保温件为圆柱形石墨保温件。
4.根据权利要求1或3所述的光纤母材拉伸装置，其特征在于：所述气体管路呈螺旋状包裹在所述石墨保温件外。
5.根据权利要求1所述的光纤母材拉伸装置，其特征在于：所述石墨加热件为圆柱形石墨加热件。
6.根据权利要求1所述的光纤母材拉伸装置，其特征在于：所述气流缓冲器为圆柱形气流缓冲器。
7.根据权利要求1所述的光纤母材拉伸装置，其特征在于：所述气流输出和控制装置呈圆形且均匀分布于所述气流缓冲器的下部。
8.根据权利要求1-7任一所述光纤母材拉伸装置的工作方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1：在炉体外的入口处往气体管路中通入氮气；同时，石墨加热件开始加热，炉体内温度升高，石墨保温件对炉体进行保温，热量通过热传递方式对气体管路内的氮气进行加热，使气流缓冲器中的气体温度与炉体的温度接近或略低于炉体内温度；
S2：同时，气流缓冲器对氮气进行缓冲，通过外部控制***改变气流输出和控制装置的方向和角度，并控制气体流量，炉体内形成由气体缓冲器往静电除尘装置方向的气流流动；
S3：在光纤母材上形成气体保护层；
S4：在气流环境下对光纤母材进行拉伸、缩径。
9.根据权利要求8所述的光纤母材拉伸装置的工作方法，其特征在于：所述步骤S1之前，还包括如下步骤：
S11：在炉体外的入口处往气体管路中通入氮气，外部控制***调节气流输出和控制装的方向和角度，并控制通入气体管路内的氮气流量；氮气对炉体内进行气流吹扫，同时开启静电除尘装置，除去炉体内的杂质颗粒；
S12：首先，关闭静电除尘装置，消除炉体内的静电；然后，将光纤母材放置在炉体的中心。
10.根据权利要求8或9所述的光纤母材拉伸装置的工作方法，其特征在于：所述步骤S3和步骤S4之间还包括如下步骤：开启静电除尘装置，去除炉体内新生成的杂质颗粒。
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