大尺寸光纤预制棒的脱羟退火装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大尺寸光纤预制棒的脱羟退火装置，包括：退火炉，所述退火炉内安装有加热元件以及用于探测光纤预制棒温度的热电偶；两组石英支架，分别放置在退火炉内多根光纤预制棒的两端，使光纤预制棒分为水平设置的多层叠加结构，且各光纤预制棒之间留有间隙；抽真空机构，用于对退火炉进行抽真空操作。本申请通过石英支架的放置光纤预制棒，能够大大增加光纤预制棒的数量，能够合理利用退火炉的空间，提高了光纤预制棒退火的效率和产量。采用石英材质相对于使用石墨支架而言，避免了石墨易挥发造成预制棒表面杂质后续拉丝断纤率高的问题，且石英玻璃的聚焦性质能够使保温热量更加集中且合理利用了炉膛内部空间，提升了保温效率。

Dehydroxylation annealing device for large size fiber preforms

【技术实现步骤摘要】
大尺寸光纤预制棒的脱羟退火装置本申请是申请日为2017年01月05日，申请号为201710008217.0，专利技术名称为“大尺寸光纤预制棒的脱羟退火方法及装置”的分案申请。
本专利技术涉及光纤制造领域，尤其涉及大尺寸光纤预制棒的脱羟退火方法及装置。
技术介绍
大尺寸光纤预制棒通常是指直径在120mm以上，长度在1500mm以上的光纤预制棒，利用外部气相沉积法(OVD)制造大尺寸光纤预制棒，其内部除了内应力外还会存在一定量的羟基(OH)，这会导致光纤预制棒在拉丝过程中出现衰减超标、断纤、F变等情况。针对上述情况，现有技术将单根大尺寸光纤预制棒悬挂于石英管中，通过石英管外围包裹的加热元件直接加热到一定到温度，通过预设一个保温时长对其进行保温，然后直接降温冷却，使大尺寸光纤预制棒的内部的热应力消除，同时去除过量的羟基。现有技术将光纤预制棒直接定置于退火炉底部铺设的耐高温硅酸铝纤维毯上，整个退火炉内一次最多只能平铺根光纤预制棒。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种大尺寸光纤预制棒的脱羟退火方法，能有效地解决光纤预制棒重新加热去热应力后产生新的热应力的问题，同时可以使羟基含量保持在合理范围内。本专利技术还提供了相应的脱羟退火装置以实施本专利技术的方法。一种大尺寸光纤预制棒的脱羟退火方法，包括以下步骤：1)将多根光纤预制棒放置在退火炉内，且各光纤预制棒之间留有间隙；2)将光纤预制棒加热至去应力温度，所述加热至去应力温度的过程包括四次匀速升温的阶段，且满足：第一阶段升温速度≥第二阶段升温速度≥第三阶段升温速度≥第四阶段升温速度；3)对光纤预制棒以预设的保温时长进行保温；4)将光纤预制棒降温至预设的冷却温度，所述降温至预设的冷却温度包括四次匀速降温的阶段，且满足：第四阶段降温速度≥第三阶段降温速度≥第二阶段降温速度≥第一阶段降温速度；在步骤2)之前，还包括对退火炉进行抽真空操作，且保持退火炉的真空状态直至步骤4)结束。本申请所说的“保持退火炉的真空状态”，指的是持续的进行抽真空操作；通过抽真空操作能够将退火炉内的空气排出。脱羟退火方法通过四次逐渐升温将预制棒加热至去应力温度，且根据预制棒的特性，四个阶段的升温速度不同且逐渐降低，这种加热形式能够保证预制棒的热稳定性；保温的目的是为了使预制棒的内部充分受热，确保去应力的可靠性；通过四次逐渐降温的方式，且前面阶段的降温速度低于后面阶段的降温速度，这种降温方式，能够有效保证预制棒的内部的热量能够缓和均匀的散发出来，进而有效地避免了光纤预制棒在去热应力工艺中产生新的热应力。加热和降温均在真空环境下进行，相对于非真空环境下，真空态更有助于光纤预制棒中残留He以及羟基的脱离，效果更好。本申请在步骤2)开始加温前就进行抽真空操作。因为如果按先升温加热再抽真空的程序操作，加热的空气被真空泵抽出去的时候，热量必然会被带到真空泵上去，从而导致真空泵温升过高，有可能导致真空泵效率下降。加热后的气体被导向真空压力表，真空压力表就会产生温升。如果温升超过了真空压力表规定的使用温度范围，就可能使真空压力表产生示值误差。真空隔绝对流传导，热能通过辐射进行传导，即只有通过石英玻璃这个介质来传导热量，相对非真空环境来说，升温较慢，本申请通过四次加温阶段和四次降温阶段进行脱羟退火操作，能够结合真空环境进行，保证的脱羟退火的效果。可选的，所述步骤2)中，第一阶段升温速度为10～15℃/min，第二阶段升温速度为5～10℃/min，第三阶段升温速度为3～5℃/min，第四阶段升温速度为1～3℃/min；其中，第一阶段用于将温度升温至450～550℃，第二阶段用于将温度升温至750～850℃，第三阶段用于将温度升温至950～1050℃，第四阶段用于将温度升温至1070～1130℃。可选的，所述步骤3)中，预设的保温时长为450～500min。可选的，所述步骤4)中，第一阶段降温速度为1～3℃/min，第二阶段降温速度为5～10℃/min，第三阶段降温速度为10～15℃/min，第四阶段降温速度为15～20℃/min；第一阶段用于将温度降低至1000-1050℃，第二阶段用于将温度降低至700-750℃，第三阶段用于将温度降低至400-450℃，第四阶段用于将温度降低至60-100℃。可选的，所述步骤1)中，多根光纤预制棒的两端通过石英支架放置在退火炉内，石英支架使退火炉内的光纤预制棒分为水平设置的多层叠加结构。现有技术将光纤预制棒直接定置于退火炉底部铺设的耐高温硅酸铝纤维毯上，整个退火炉内一次最多只能平铺4根光纤预制棒，而通过石英支架的放置光纤预制棒，能够大大增加光纤预制棒的数量，能够合理利用退火炉的空间，提高了光纤预制棒退火的效率和产量。采用石英材质相对于使用石墨支架而言，避免了石墨易挥发造成预制棒表面杂质后续拉丝断纤率高的问题，且石英玻璃的聚焦性质能够使保温热量更加集中且合理利用了炉膛内部空间，提升了保温效率。可选的，在步骤2)之前，提前20～40min对退火炉进行抽真空操作。本申请还公开了一种用于实现上述方法的大尺寸光纤预制棒的脱羟退火装置，包括：退火炉，所述退火炉内安装有加热元件以及用于探测光纤预制棒温度的热电偶；两组石英支架，分别放置在退火炉内多根光纤预制棒的两端，使光纤预制棒分为水平设置的多层叠加结构，且各光纤预制棒之间留有间隙；抽真空机构，用于对退火炉进行抽真空操作。可选的，每组石英支架均包括：一个石英底座，石英底座顶部具有多个间隔设置的半圆弧形凹槽；若干石英架，石英架的上下侧均设置有多个间隔布置的半圆弧形凹槽，相配合的两个半圆弧形凹槽构成与光纤预制棒外壁相配合的圆柱形限位孔；所述石英底座与其中一个石英架相互嵌合配合，相邻两个石英架之间相互嵌合配合。石英底座设置在最底部，石英底座上依次叠加有若干石英架，石英底座与石英架配合侧能够形成多个限位孔，相配合的两个石英架配合侧也能够形成多个限位孔，每个限位孔均能限定一根预制棒，石英支架的这种结构形式使光纤预制棒分为多层水平放置且各光纤预制棒之间留有间隙。本申请的石英底座顶面具有多个定位槽，石英架的顶部设置有定位槽，石英架的底部设置有定位块，所述定位槽和定位块相互嵌合配合，这种结构形式能够保证石英支架的稳定性，即使叠加多层预制棒也能够可靠限定住。可选的，所述抽真空机构包括：真空泵，设置在退火炉的外侧；抽真空管道，一端与退火炉的内腔连通，另一端与真空泵的抽气口连接；管道保温壳，外套在抽真空管道的外侧壁上；冷却风扇，安装在管道保温壳上。通过抽真空管道和真空泵能够实现抽真空操作；抽真空管道在作业过程中一直处于高温状态，通过设置管道保温壳能够对抽真空管道进行保护，防止外界物体等触碰破坏抽真空管道，而且也能防止出现作业人员因误触导致烫伤的问题。可选的，抽真空机构还包括可拆卸安装于抽真空管道两侧的过滤网。退火炉一般均以轻质耐火砖和保温纤维作为内部保温材料，在抽真空过程中将产生一定量的石棉粉尘，采用过滤网能够避免抽出空气造成空气污染及损害真空泵，且采用可拆卸式的安装方式便于清理维修。可选的，退火炉侧壁设置有保温纤维层，管道保温壳侧壁设置有保温纤维层。本申请中，min表示分钟，℃/min表示度每分钟。本专利技术的优点在于：脱羟退火方法通过四次逐渐升温将预制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大尺寸光纤预制棒的脱羟退火装置，其特征在于，包括：退火炉，所述退火炉内安装有加热元件以及用于探测光纤预制棒温度的热电偶；两组石英支架，分别放置在退火炉内多根光纤预制棒的两端，使光纤预制棒分为水平设置的多层叠加结构，且各光纤预制棒之间留有间隙；抽真空机构，用于对退火炉进行抽真空操作。

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸光纤预制棒的脱羟退火装置，其特征在于，包括：退火炉，所述退火炉内安装有加热元件以及用于探测光纤预制棒温度的热电偶；两组石英支架，分别放置在退火炉内多根光纤预制棒的两端，使光纤预制棒分为水平设置的多层叠加结构，且各光纤预制棒之间留有间隙；抽真空机构，用于对退火炉进行抽真空操作。2.如权利要求1所述大尺寸光纤预制棒的脱羟退火装置，其特征在于，每组石英支架均包括：一个石英底座，石英底座顶部具有多个间隔设置的半圆弧形凹槽；若干石英架，石英架的上下侧均设置有多个间隔布置的半圆弧形凹槽，相配...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁熊，刘连勇，吴海港，
申请(专利权)人：富通集团嘉善通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33