CN219217853U - 一种预制棒加热器和预制棒电阻拉丝炉装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种预制棒加热器和预制棒电阻拉丝炉装置。加热主体包括多个沿周向间隔设置的条形电阻，条形电阻的两端分别与位于其两侧的条形电阻相连，并使加热主体的内径的取值范围为230～260mm，条形电阻的连接处均至少部分加厚，且连接处和条形电阻被配置为使加热主体的常温电阻值的取值范围为40～49mΩ。预制棒加热器可以满足大直径的光纤预制棒的加热拉制，由于加热器的内径尺寸比较大，高温加热时容易发生变形，而条形电阻连接处进行加厚的设计可以增加加热器整体结构的稳定性，连接处和条形电阻通过材料或结构的共同配合，使得大体积的加热器的常温电阻值可以降低，保证加热时电源功率输出值的大小，保证拉制的效果。

Description

一种预制棒加热器和预制棒电阻拉丝炉装置

技术领域

本申请涉及光纤通信领域，特别涉及一种预制棒加热器和预制棒电阻拉丝炉装置。

背景技术

目前，光纤作为光通信传输的唯一信息载体，具有衰减小、带宽高、传输稳定等优势，被广泛用于信息传输，光纤拉丝是通过拉丝炉将光纤预制棒高温加热熔融后完成拉丝成纤的过程。光纤预制棒普遍棒径为120～160mm，单次拉丝时长为8～14h，拉丝公里数为1800～2500km，由于拉丝公里数低造成换产频次高，而拉丝单次换产时间较长达2.5h/次，故拉丝产能受限。

降低光纤的生产成本最有效的方法就是提升生产效率，除常规减少设备故障，提高设备运行时间外，提升光棒拉丝公里数是最直接有效的方式。相关技术中，提升拉丝公里数有两个方向，一是增加预制棒棒径，二是将预制棒长度做长，随着光纤技术的发展，光纤拉丝领域大直径预制棒的拉丝逐步成为趋势，以寻求大幅降低光纤拉丝成本、提高拉丝设备的制造效率。

但是，随着光纤预制棒直径的增加，拉丝炉要求有更大的结构尺寸和更大的功率保证光纤预制棒的融化，然而大功率将带来加热器变形烧断的问题，对光纤的性能和参数指标产生不利的影响。

实用新型内容

本申请实施例提供一种预制棒加热器，以解决相关技术中的拉丝炉在拉制大直径的光纤预制棒时，加热器容易变形烧断的问题。

第一方面，提供了一种预制棒电阻拉丝炉装置，其包括：

加热主体，其包括多个沿周向间隔设置的条形电阻，所述条形电阻的两端分别与位于其两侧的所述条形电阻相连，并使所述加热主体的内径的取值范围为230～260mm，所述条形电阻的连接处均至少部分加厚，且所述连接处和条形电阻被配置为使所述加热主体的常温电阻值的取值范围为40～49mΩ。

一些实施例中，所述连接处和/或所述条形电阻的材料的电阻率为10～13mΩ。

一些实施例中，所述连接处加厚的区域的厚度比所述条形电阻的厚度厚2～6mm。

一些实施例中，所述加热主体的高度尺寸为130～160mm。

一些实施例中，所述连接处加厚的区域均朝两侧延伸以与其两侧的所述条形电阻的端部至少部分重叠。

第二方面，本申请提供了一种预制棒电阻拉丝炉装置，其包括：炉体，所述炉体内设有上述的预制棒加热器。

一些实施例中，所述炉体的两端分别开设有排气口和进气口，所述进气口用于供混合气体通入所述炉体的马弗管的底部，所述排气口用于将所述混合气体经所述马弗管的顶部排出。

一些实施例中，所述马弗管距离底端20～60mm的位置为从上至下尺寸逐渐变小的锥形结构。

一些实施例中，所述炉体还包括进气盖板，所述进气盖板呈环形，且侧面上设有多个沿周向间隔设置的进气孔，所述进气孔用于供密封气体通入以在所述马弗管上方形成密封。

一些实施例中，所述炉体还包括设于所述马弗管和进气口下方的延长管，所述延长管的长度尺寸为2～4m。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种预制棒加热器，由于加热主体包括多个沿周向间隔设置的条形电阻，条形电阻的两端分别与位于其两侧的条形电阻相连，并使加热主体的内径的取值范围为230～260mm，同时条形电阻的连接处均至少部分加厚，且使连接处和条形电阻被配置为使加热主体的常温电阻值的取值范围为40～49mΩ，本预制棒加热器的内径的取值范围为230～260mm，可以满足大直径的光纤预制棒的加热拉制，其次，由于加热器的内径尺寸比较大，高温加热时更容易发生变形，而条形电阻连接处进行加厚的设计恰好可以增加加热器整体结构的稳定性，避免形变，最后连接处和条形电阻通过材料或结构的共同配合，使得大体积的加热器的常温电阻值可以降低至40～49mΩ，从而保证加热时电源功率输出值的大小，为大直径的光纤预制棒提供足够的热量，保证拉制的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的预制棒加热器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的预制棒电阻拉丝炉装置的结构示意图。

图中：1-加热主体，10-条形电阻，11-连接处，2-炉体，20-排气口，21-进气口，22-马弗管，23-进气盖板，230-进气孔，24-延长管，3-连接耳，4-光纤预制棒。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种预制棒加热器，其能解决相关技术中的拉丝炉在拉制大直径的光纤预制棒时，加热器容易变形烧断的问题。

参见图1所示，本预制棒加热器主要包括加热主体1，所述加热主体1包括多个沿周向间隔设置的条形电阻10，所述条形电阻10的两端分别与位于其两侧的所述条形电阻10相连，也即每一所述条形电阻10的一端与位于其一侧的所述条形电阻10的对应端相连，另一端则与位于其另一侧的所述条形电阻10的对应端相连，首尾连接形成闭环，并使得所述加热主体1的内径的取值范围为230～260mm，比常规的预制棒加热器的内径尺寸要大，可以满足直径取值范围为170～230mm的大直径的光纤预制棒4的加热拉制；所述条形电阻10的连接处11均至少部分加厚，由于加热时不同条形电阻10的连接处11均为弯曲弧面，该处容易发生电流集中，导致该位置负载过大，长时间将发生断裂和变形，而加厚的设计恰好可以密闭该处的缺陷，增加加热器整体结构的稳定性，避免高温时预制棒加热器形变；由于大直径的预制棒在拉制时对温度的要求更高，而加热器的电阻过高后会导致电源的功率无法输出需要的值，进而影响加热器加热时的热量，本加热器尽管对所述连接处11进行了加厚，一定程度上提高了整体的常温电阻值，但是通过调节所述条形电阻10之间的间隙等结构可以达到减少材料用量而减小常温电阻的目的，因此，所述连接处11和条形电阻10被配置为使所述加热主体1的常温电阻值的取值范围为40～49mΩ，保证加热时电源功率输出值的大小，为大直径的光纤预制棒4提供足够的热量，保证拉制的效果。

进一步的，所述条形电阻10以及所述连接处11的材料均为石墨材料，除了可以通过调节所述条形电阻10之间的间隙等结构达到减少材料用量而减小常温电阻的目的以外，还可以通过更换所述连接处11和所述条形电阻10的材料的电阻率来达到调节加热器整体常温电阻的目的，优选的，在本实施例中，所述连接处11和所述条形电阻10的材料的电阻率为10～13mΩ。另外，所述条形电阻10的数量为18～24个。

进一步的，所述连接处11加厚的区域的厚度比所述条形电阻10的厚度厚2～6mm。具体的，所述连接处11加厚的区域的目的是加固相连两个所述条形电阻10之间的连接稳固性，因此，连接处11加厚的方向可以沿外壁朝外部延伸，也可以沿内壁朝内部延伸，在本实施例中，优选的，所述连接处11加厚区域的加厚方向沿外壁朝外部延伸，能有效的避免沿内壁朝内部延伸时可能会对马弗管等部件造成挤压而产生损伤。

进一步的，由于本预制棒加热器适用于大直径的光纤预制棒4的拉制，因此其除了内径需要达到230～260mm以外，对高度尺寸也有一定的要求，在本实施例中，所述加热主体1的高度尺寸为130～160mm。

进一步的，对所述连接处11进行加厚主要是为了增加所述连接处11的结构强度，所述连接处11加厚的区域的形状可以为圆形、椭圆形或方形，还可以为其他合适的形状；为了保证连接的稳固性，所述连接处11加厚的区域均朝两侧延伸以与位于其两侧的所述条形电阻10的对应端至少部分重叠，在本实施例中，优选的，所述连接处11加厚的区域的形状优选为方形，这里的方形是指沿竖直平面的投影为方形，因为其不管呈什么形状，加厚的区域沿周向分布后整体都是呈弧形的；其次，在本实施例中，为了保证连接的稳固性，所述连接处11加厚的区域均朝两侧延伸直至与两侧的所述条形电阻10距离较远的竖直设置的侧边齐平。

进一步的，本预制棒加热器还包括连接耳3，所述连接耳3的数量至少为两个，并沿周向间隔设置，用于将所述预制棒加热器与炉体2固定。

本申请还提供了一种预制棒电阻拉丝炉装置，参见图2所示，本预制棒电阻拉丝炉装置主要包括炉体2，所述炉体2内设有预制棒加热器，用于满足大直径的光纤预制棒4的拉制。

进一步的，所述炉体2的两端分别开设有排气口20和进气口21，所述进气口21用于供混合气体通入所述炉体2的马弗管22的底部，所述排气口20用于将所述混合气体经所述马弗管22的顶部排出，也即所述排气口20和进气口21的位置与马弗管22的顶部和底部对应，通入保护气体且保护气体以下进气上排气的方式对所述炉体2进行保护，所述炉体2内除了加热器以外的其他结构均采用保温材进行保温。

进一步的，所述马弗管22距离底端20～60mm的位置为从上至下尺寸逐渐变小的锥形结构，其具体角度可以根据实际的生产需求进行调节，锥形结构的设计可以有效减少所述炉体2内气体形成的涡流结构，以提升拉丝稳定性。

进一步的，所述炉体2还包括进气盖板23，所述进气盖板23呈环形，且侧面上设有多个沿周向间隔设置的进气孔230，所述进气孔230用于供密封气体通入以在所述马弗管22上方形成密封；其中，保护气体一般为氦气和氩气，用于密封的气体一般为氦气。

进一步的，所述炉体2还包括设于所述马弗管22和进气口21下方的延长管24，所述延长管24的长度尺寸为2～4m，所述延长管24可以保证裸纤温度逐步降低，避免快速骤冷，提供一定的过渡，避免造成拉制后的光纤内部应力过大。

本预制棒电阻拉丝炉装置在拉制具有不同直径的光纤预制棒的实施例如下：

当拉制直径为170mm的光纤预制棒4时，预制棒加热器的高度尺寸为130mm，内径为230mm，常温电阻为40mΩ，所述条形电阻10的数量为18个，所述连接处11的加厚的区域的厚度为2mm；马氟管底部锥形结构的高度为20mm，延长管24的长度为2m。在具体拉丝时，所述炉体2内的气体工艺参数为保护气体中的氦气6L/min，氩气1L/min，排气15L/min，密封气体氦气4L/min，在进行170mm的光纤预制棒4拉丝后，所拉光纤的包层不圆度、强度等指标均符合要求。

当拉制直径为200mm的光纤预制棒4时，预制棒加热器的高度尺寸为145mm，内径为245mm，常温电阻为45mΩ，所述条形电阻10的数量为22个，所述连接处11的加厚的区域的厚度为4mm；马氟管底部锥形结构的高度为40mm，延长管24的长度为3m。在具体拉丝时，所述炉体2内的气体工艺参数为保护气体中的氦气8L/min，氩气2L/min，排气16L/min，密封气体氦气4L/min，在进行200mm的光纤预制棒4拉丝后，所拉光纤的包层不圆度、强度等指标均符合要求。

当拉制直径为230mm的光纤预制棒4时，预制棒加热器的高度尺寸为160mm，内径为260mm，常温电阻为49mΩ，所述条形电阻10的数量为24个，所述连接处11的加厚的区域的厚度为6mm；马氟管底部锥形结构的高度为60mm，延长管24的长度为4m。在具体拉丝时，所述炉体2内的气体工艺参数为保护气体中的氦气10L/min，氩气3L/min，排气16L/min，密封气体氦气4L/min，在进行230mm的光纤预制棒4拉丝后，所拉光纤的包层不圆度、强度等指标均符合要求。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种预制棒加热器，其特征在于，其包括：

加热主体(1)，其包括多个沿周向间隔设置的条形电阻(10)，所述条形电阻(10)的两端分别与位于其两侧的所述条形电阻(10)相连，并使所述加热主体(1)的内径的取值范围为230～260mm，所述条形电阻(10)的连接处(11)均至少部分加厚，且所述连接处(11)和条形电阻(10)被配置为使所述加热主体(1)的常温电阻值的取值范围为40～49mΩ。

2.如权利要求1所述的一种预制棒加热器，其特征在于：

所述连接处(11)和/或所述条形电阻(10)的材料的电阻率为10～13mΩ。

3.如权利要求1所述的一种预制棒加热器，其特征在于：

所述连接处(11)加厚的区域的厚度比所述条形电阻(10)的厚度厚2～6mm。

4.如权利要求1所述的一种预制棒加热器，其特征在于：

所述加热主体(1)的高度尺寸为130～160mm。

5.如权利要求1所述的一种预制棒加热器，其特征在于：

所述连接处(11)加厚的区域均朝两侧延伸以与其两侧的所述条形电阻(10)的端部至少部分重叠。

6.一种预制棒电阻拉丝炉装置，其特征在于，其包括：炉体(2)，所述炉体(2)内设有如权利要求1所述的预制棒加热器。

7.如权利要求6所述的一种预制棒电阻拉丝炉装置，其特征在于：

所述炉体(2)的两端分别开设有排气口(20)和进气口(21)，所述进气口(21)用于供混合气体通入所述炉体(2)的马弗管(22)的底部，所述排气口(20)用于将所述混合气体经所述马弗管(22)的顶部排出。

8.如权利要求7所述的一种预制棒电阻拉丝炉装置，其特征在于：

所述马弗管(22)距离底端20～60mm的位置为从上至下尺寸逐渐变小的锥形结构。

9.如权利要求7所述的一种预制棒电阻拉丝炉装置，其特征在于：

所述炉体(2)还包括进气盖板(23)，所述进气盖板(23)呈环形，且侧面上设有多个沿周向间隔设置的进气孔(230)，所述进气孔(230)用于供密封气体通入以在所述马弗管(22)上方形成密封。

10.如权利要求7所述的一种预制棒电阻拉丝炉装置，其特征在于：

所述炉体(2)还包括设于所述马弗管(22)和进气口(21)下方的延长管(24)，所述延长管(24)的长度尺寸为2～4m。

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