光纤拉丝工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种的光纤拉丝工艺，包括以下步骤：1)熔融拉丝工序：预制棒在2200℃‑2300℃熔融，依靠自身重力下垂拉丝；2)定型冷却工序：预制棒熔融下垂的丝线在定型管中降温至500℃‑600℃；3)拉丝冷却工序：丝线通过冷却装置中的氦气进一步降温至30℃‑80℃；步骤3)中冷却装置包括冷却管，由结构相同的第一侧管和第二侧管组成；金属壁与保温罩之间具有安装腔，金属壁背向保温罩一侧凹陷形成凹槽；一对侧管的凹槽拼接形成冷却腔室，凹槽包括折槽，折槽内装有导片。本发明专利技术设计一种的光纤拉丝工艺，设置凹槽、折槽、导片等结构形成的冷却腔室，增加了湍流有效减少了光纤丝线向下移动带形成的层流底层的厚度，进一步提高了氦气冷却效果。

【技术实现步骤摘要】
光纤拉丝工艺本申请是申请日为2016年04月12日，申请号为201610225135.7，专利技术名称为“光纤拉丝工艺”的分案申请。
本专利技术涉及光纤生产领域，特别涉及一种光纤拉丝工艺。
技术介绍
光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成，内层为光内芯，直径在几微米至几十微米，外层的直径0.1～0.2mm。一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大1％。根据光的折射和全反射原理,当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，全部反射。目前通信中所用的光纤一般是石英光纤。石英的化学名称叫二氧化硅(SiO2)，它和我们日常用来建房子所用的砂子的主要成分是相同的。但是普通的石英材料制成的光纤是不能用于通信的。通信光纤必须由纯度极高的材料组成；不过，在主体材料里掺入微量的掺杂剂，可以使纤芯和包层的折射率略有不同，这是有利于通信的。制造光纤的方法很多，目前主要有：管内CVD(化学汽相沉积)法，棒内CVD法，PCVD(等离子体化学汽相沉积)法和VAD(轴向汽相沉积)法。现有的光纤生产工艺包括熔融拉丝工序、定型冷却工序、拉丝冷却工序、涂覆工序、固化工序。在定型冷却工序、拉丝冷却工序中，由于氦气的热导性较好(分子量低，仅次于氢气)，现有的生产工艺均使用纯氦气来冷却热光纤，同时使用冷却水冷却与氦气接触的金属壁，而氦气冷却热光纤以及冷却水冷却与氦气接触的金属壁均属于对流传热过程。对流传热过程的影响对流传热速率的因素很多，工程上采用一种简化的方法，即将流体的全部温差集中在厚度为δ的一层薄膜内，但薄膜厚度θ难以测定，所以用α代替λ/δ将对流传热速率写成如下形式：此式称为对流传热速率方程式，亦称牛顿冷却定律。式中：Φ－对流传热速率(热流量rw)A—传热面积，m2ΔT—对流传热温度差(℃/K)Tw—与流体接触的壁面温度，℃T—流体的平均温度α－对流传热系数R—对流传热热阻，℃/W由上述公式可知，增加传热面积、降低流体的平均温度(在与流体接触的壁面温度无法控制的条件下)，提高对流传热系数(也即降低对流传热热阻)均能提高对流传热速率，反之亦然。氦气直吹光纤冷却，热光纤向下运动时会带动空气向下运动形成层流底层，同时在拉丝冷却末段氦气与金属壁之间的相对运动也会产生层流底层，两种层流底层会影响热传导效率，但是现有工艺中氦气向上吹光纤容易形成层流效应，降低对流传导系数，且热光纤冷却不仅取决于氦气的冷却效果，同样受冷却水对金属管的冷却效果有直接影响，在长时间连续的生产过程中，冷却腔室金属管的温度较高(提高了与流体接触的壁面温度)，降低了对流传热速率，同时受制于金属管的结构及导热系数的限制，金属管的导热效果有限，同样限制现有冷却水的冷却效果。
技术实现思路
本专利技术提供一种光纤拉丝工艺，使得现有的光纤拉丝工艺在拉丝冷却的工序层流底层较厚影响氦气冷却效应的缺陷得以解决。为解决上述问题，本专利技术公开了一种的光纤拉丝工艺，包括以下步骤：1)熔融拉丝工序：预制棒在2200℃-2300℃熔融，依靠自身重力下垂拉丝；2)定型冷却工序：预制棒熔融下垂的丝线在定型管中降温至500℃-600℃；3)拉丝冷却工序：丝线通过冷却装置中的氦气进一步降温至30℃-80℃；步骤3)中所述的冷却装置包括冷却管，所述冷却管由结构相同的第一侧管和第二侧管组成，所述第一侧管和第二侧管在动力装置的作用下垂直分隔或闭合；所述第一侧管和第二侧管均包括位于外侧的保温罩以及套设在保温罩内侧壁的金属壁，所述金属壁与保温罩相连形成横向闭合的结构，金属壁与保温罩之间具有安装腔，该安装腔内充有冷却水，所述金属壁背向保温罩一侧凹陷形成凹槽；所述冷却管闭合时，第一侧管和第二侧管的凹槽相互拼接形成中空的冷却腔室，所述凹槽包括向金属壁内侧凹陷的折槽，所述折槽内装有若干个导片；所述冷却管还包括进气管和抽气管，氦气通过进气管和抽气管进入或流出冷却腔室。本专利技术设计一种的光纤拉丝工艺，设置凹槽、折槽、导片等结构形成的冷却腔室，折槽和导片产生了螺旋向上的湍流(提高了雷诺数)有效减少了光纤丝线向下移动带入热空气层流底层的厚度，根据对流传热速率方程式，进一步提高了氦气冷却效果。可选的，所述导片呈弓形，并按同一弓背方向旋转布置。呈弓形的导片，按同一弓背方向旋转布置，进一步增强螺旋向上流动氦气湍流效果，提高了氦气冷却效果。可选的，所述进气管和抽气管依次从下至上垂直分隔布置。采取进气管和抽气管依次从下至上垂直分隔布置在增大了各段氦气的流动速度，也有效减少热空气层流底层的厚度，进一步提高了氦气冷却效果。可选的，所述冷却腔室两端设有干燥装置，所述干燥装置内设有干燥剂。可选的，所述氦气的温度在5℃-15℃。采取冷却腔室两端设有干燥装置，所述干燥装置内设有干燥剂，有效减少冷却腔室内水分，在氦气的温度控制在5℃-15℃的条件下，避免了冷却水凝结至光纤上对光纤的物理性能产生的影响。可选的，面对保温罩的金属壁表面具有向内凹陷的孔腔，所述孔腔包括底部和端部，其底部的直径小于小孔端部直径，所述孔腔端部为分叉腔形。底部的直径小于孔腔端部直径，孔腔端部为分叉腔形，在不增加金属壁尺寸的条件下，大大增加了金属壁凹槽的外表面积，也即增加液体与金属壁接触面积，根据对流传热速率方程式，提高了对流传热效率，也就是提高换热效果。可选的，所述进气管倾斜向上插入冷却腔室中。进气管以相对丝线运动的方向吹送氦气，有效的减少阻隔层(丝线向下运动时带动热空气运动而形成的气层)，有效提高冷却效果。可选的，所述动力装置为气缸。可选的，所述第一侧管和第二侧管相互接触的金属壁外侧边缘上均设有密封垫。设置密封垫进一步提高了冷却装置的密封性。可选的，所述金属壁内部包括冷却腔，所述冷却腔近冷却腔室一端为蒸发段，所述冷却腔近冷却水的一端为冷凝段，所述蒸发段设有工作液，所述冷却腔内壁设有吸液芯；所述工作液在冷却腔室的热量下蒸发，蒸发气体至冷凝段冷凝成液体，该液体在吸液芯的毛细管作用下流回蒸发段。采取热管结构的冷却腔大大提高了金属壁的导热效率，解决了现有技术受制于金属管的结构及导热系数的限制的缺陷。与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：本专利技术设计一种的光纤拉丝工艺，设置凹槽、折槽、导片等结构形成的冷却腔室，折槽和导片产生了螺旋向上的湍流(提高了雷诺数)有效减少了光纤丝线向下移动带入热空气层流底层的厚度，根据对流传热速率方程式，进一步提高了氦气冷却效果。另外，呈弓形的导片，按同一弓背方向旋转布置，进一步增强螺旋向上流动氦气湍流效果，提高了氦气冷却效果。采取进气管和抽气管依次从下至上垂直分隔布置在增大了各段氦气的流动速度，也有效减少热空气层流底层的厚度，进一步提高了氦气冷却效果。采取冷却腔室两端设有干燥装置，所述干燥装置内设有干燥剂，有效减少冷却腔室内水分，在氦气的温度控制在5℃-15℃的条件下，避免了冷却水凝结至光纤上对光纤的物理性能产生的影响。采取底部的直径小于孔腔端部直径，孔腔端部为分叉腔形，在不增加金属壁尺寸的条件下，大大增加了金属壁凹槽的外表面积，也即增加液体与金属壁接触面积，根据对流传热速率方程式，提高了对流传热效率，也就是提高换热效果。进气管以相对丝线运动的方向吹送氦气，有效的减少阻隔层(丝线向下运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤拉丝工艺，其特征在于，包括拉丝冷却工序：丝线通过冷却装置中的氦气进一步降温至30℃‑80℃；所述的冷却装置包括冷却管，所述冷却管由结构相同的第一侧管和第二侧管组成，所述第一侧管和第二侧管在动力装置的作用下垂直分隔或闭合；所述第一侧管和第二侧管均包括位于外侧的保温罩以及套设在保温罩内侧壁的金属壁，所述金属壁与保温罩相连形成横向闭合的结构，金属壁与保温罩之间具有安装腔，该安装腔内充有冷却水，所述金属壁背向保温罩一侧凹陷形成凹槽；所述冷却管闭合时，第一侧管和第二侧管的凹槽相互拼接形成中空的冷却腔室，所述凹槽包括向金属壁内侧凹陷的折槽，所述折槽内装有若干个导片；所述冷却管还包括进气管和抽气管，氦气通过进气管和抽气管进入或流出冷却腔室。

【技术特征摘要】
1.一种光纤拉丝工艺，其特征在于，包括拉丝冷却工序：丝线通过冷却装置中的氦气进一步降温至30℃-80℃；所述的冷却装置包括冷却管，所述冷却管由结构相同的第一侧管和第二侧管组成，所述第一侧管和第二侧管在动力装置的作用下垂直分隔或闭合；所述第一侧管和第二侧管均包括位于外侧的保温罩以及套设在保温罩内侧壁的金属壁，所述金属壁与保温罩相连形成横向闭合的结构，金属壁与保温罩之间具有安装腔，该安装腔内充有冷却水，所述金属壁背向保温罩一侧凹陷形成凹槽；所述冷却管闭合时，第一侧管和第二侧管的凹槽相互拼接形成中空的冷却腔室，所述凹槽包括向金属壁内侧凹陷的折槽，所述折槽内装有若干个导片；所述冷却管还包括进气管和抽气管，氦气通过进气管和抽气管进入或流出冷却腔室。2.如权利要求1所述的光纤拉丝工艺，其特征在于，所述导片呈弓形，并按同一弓背方向旋转布置。3.如权利要求1所述的光纤拉丝工艺，其特征在于，所述进气管和抽气管依次从下至上垂直分隔布置。4.如权利要求1所述的光纤拉丝工艺，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王醒东，
申请(专利权)人：杭州富通通信技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33