光纤预制棒熔融成型制造设备制造技术

本实用新型专利技术涉及的是光纤通信材料制备技术领域，尤其是一种光纤预制棒熔融成型制造设备。包括塔架、端部密封装置、抽真空管路、石英砂填充管路、推进装置、加热炉、夹持牵引装置、光纤预制棒冷却装置和测径仪；加热炉安装在塔架上，推进装置安装在加热炉上部的塔架上，夹持装置安装在加热炉下部，光纤预制棒冷却装置安装在夹持装置下部；端部密封装置安装在石英套管上端部，端部密封装置上配有抽真空管路及石英砂填充管路，分别用于对石英套管内抽真空及向石英套管内填充高纯度石英砂；加热炉出口处下部装有测径仪，测径仪通过传感器，测量控制拉制光纤预制棒外径。

【技术实现步骤摘要】
光纤预制棒熔融成型制造设备
本技术涉及的是光纤通信材料制备
，尤其是一种光纤预制棒熔融成型制造设备。
技术介绍
光纤预制棒由中间的高纯度芯棒与外侧的高纯度石英包层组成，是拉制光纤的原材料。光在被拉制成型的光纤中通过时，由于芯层与外包层的折射率的不同，大部分光从芯层中被传输。目前，光纤预制棒大部分采用气相成型方法制造。采用气相成型法制造光纤预棒时，设备投入及维护成本昂贵、工艺过程复杂、生产效率低下，导致制造成本较高，不符合光通信产业的发展需求。气相成型方法主要有以下两大步骤如下：在高纯度芯棒外侧通过专用喷灯，在氢氧焰的作用下，将含有SiCL4、GeCL4等原材料的气体沉积至芯棒外侧，形成石英粉末疏松体。在疏松体沉积过程中，对气体的流量及混和比、温度的高低、喷灯移动速度的均匀性以及芯棒转动速度的平稳状况等工艺参数的敏感性相当明显。同时，由于沉积后的石英粉末疏松体呈松散状，自身没有强度，对外力的影响相当敏感。因此，在疏松体沉积过程中，生产效率相当低，成品率合格率也比较低。将沉积形成的疏松体置入专用的加热炉中进行玻璃化烧结，形成预制棒。在烧结过程中，由于脱水会产生大量的有害气体，环保与安全要求非常高。目前采用的光纤预制棒成型工艺存在设备投入及维护成本昂贵、工艺过程复杂、生产效率低下等问题，非常不利于该技术及产业的推广及发展。同时，由于生产成本较高，导致直接抬高了最终生产出来的光纤光缆产品价格。
技术实现思路
本技术目的是针对上述不足之处提供一种光纤预制棒熔融成型制造设备，是一种全新的光纤预制棒成型方法，从根本上改变了目前所采用的光纤预制棒气相成型方法。光纤预制棒熔融成型制造设备是采取以下技术方案实现：光纤预制棒熔融成型制造设备包括塔架、端部密封装置、抽真空管路、石英砂填充管路、推进装置、加热炉、夹持牵引装置、光纤预制棒冷却装置、测径仪。加热炉安装在塔架上，推进装置安装在加热炉上部的塔架上，夹持装置安装在加热炉下部。光纤预制棒冷却装置安装在夹持装置下部。端部密封装置安装在石英套管上端部，端部密封装置上配有抽真空管路及石英砂填充管路，分别用于对石英套管内抽真空及向石英套管内填充高纯度石英砂。所述的端部密封装置采用带有定位锁紧功能的金属封头,金属封头具有端部密封功能及定位锁紧功能。金属封头具有端部密封圈及定位锁紧件。所述的抽真空管路与真空抽气泵相连。石英砂填充管路与石英砂定量加料斗相连接。加热炉出口处下部装有测径仪，测径仪通过传感器，测量控制拉制光纤预制棒外径。所述的推进装置具有夹持功能，能够调整水平度，并可以在水平面上沿X、Y两个方向调整位置。在伺服系统驱动下，推进装置可以沿垂直方向匀速移动。推进装置由机架、丝杆、螺母、导轨、滑块、平台安装支架、XY调节平台、水平调节螺栓、卡盘、驱动电机等组成。卡盘安装在XY调节平台上，XY调节平台安装在平台安装支架上，平台安装支架两侧通过滑块与导轨相配合，导轨安装在机架上，机架安装在塔架上部，丝杆安装在机架上部，螺母安装在平台安装支架上，螺母与丝杆相配合，驱动电机安装在机架上,驱动电机输出轴与丝杆相连接。驱动电机采用伺服电机。XY调节平台装有水平调节螺栓，可以调节XY调节平台水平度，确保卡盘卡夹安装好芯棒的套管水平状态。推进装置的卡盘卡夹安装好芯棒的石英套管，驱动电机通过丝杆、螺母将安装好芯棒的石英套管置入加热炉中。加热炉采用电阻加热或感应加热方式，可以将炉内环境温度升高至1800℃-2100℃。加热炉内需要通入氦气或氩气等惰性气体，以驱赶炉内空气；加热炉外部设置有冷却水套（加热炉采用双层中空结构），冷却水套设置有进水管和出水管，冷却水套内通入冷却水，具有水冷功能。加热炉设置有惰性气体进气管道，惰性气体进气管道与惰性气体源相连。在石英套管加热熔融过程中，加热炉内需通入氦气或氩气等惰性气体。加热炉内需通入氦气或氩气等惰性气体，使加热炉内压力保持在0.1MPa-0.2MPa。所述的夹持牵引装置具有夹持与牵引作用，在开合气缸与驱动电机的作用下可以将熔融成型后的光纤预制棒稳定的从加热炉内带出。夹持牵引装置由主动夹持导轮、从动夹持导轮、开合气缸、同步带传动机构、主动夹持导轮轴承座、从动夹持导轮轴承座、驱动电机组成。主动夹持导轮轴承座和从动夹持导轮轴承座分别安装在加热炉下部塔架上，主动夹持导轮与从动夹持导轮分别通过轮轴和轴承安装在主动夹持导轮轴承座、从动夹持导轮轴承座上，两个主动夹持导轮轴承座和从动夹持导轮轴承座之间装有开合气缸，通过开合气缸开合调节主动夹持导轮轴承座和从动夹持导轮轴承座之间距离，使主动夹持导轮与从动夹持导轮夹持从加热炉出口处装有光纤预制棒拉制模拉制出来的光纤预制棒引导进入光纤预制棒冷却装置，冷却降温。驱动电机安装在主动夹持导轮轴承座一侧的电机安装支架上，电机安装支架与主动夹持导轮轴承座相连。同步带传动机构具有同步带、电机同步带轮和同步带轮。驱动电机输出轴上装有电机同步带轮，主动夹持导轮的轮轴上装有同步带轮，同步带套装在电机同步带轮和同步带轮上，驱动电机通过电机同步带轮、同步带、同步带轮传动主动夹持导轮传动光纤预制棒进入光纤预制棒冷却装置降温冷却。光纤预制棒冷却装置具有将光纤预制棒温度通过热传导方式进行冷却的功能，热量通过热传导液带走，并通过制冷设备进行冷却后循环使用。光纤预制棒冷却装置由冷却柜、冷却套管、热传导液、制冷设备等组成。冷却柜安装在夹持牵引装置下部，冷却柜内装有冷却套管，冷却套管中充满热传导液，冷却套管设置有热传导液进液管和热传导液出液管，热传导液进液管通过管道与制冷设备的冷却热传导液出液口相连通，热传导液出液管通过管道与制冷设备的热传导液进液口相连通，冷却套管中部设置有光纤预制棒通道孔。从加热炉拉制出热光纤预制棒通过夹持装置的主动夹持导轮和从动夹持导轮夹持牵引，进入光纤预制棒冷却装置的冷却柜，通过冷却套管的光纤预制棒通道孔，进行冷却。在光纤预制棒牵引过程中，需在保护气氛中进行冷却，在夹持装置外部设置有保护气体罩，通入保护气体。在光纤预制棒通道孔中，通入保护气体，在保护气氛中进行冷却。光纤预制棒牵引过程中采用氦气保护气体，进行保护冷却，冷却温度为18-25℃。光纤预制棒熔融成型制作方法如下：1、预先准备好高纯度芯棒与高纯度石英空芯套管。所述的高纯度芯棒采用纯度为99.999%以上的高纯度石英砂制成。所述的高纯度石英空芯套管采用纯度为99.999%以上的高纯度石英砂制成。2、成型前，在1600℃-1900℃条件下在高纯度芯棒端部高温熔接普通石英棒8并保证同芯；在高纯度石英空芯套管端部高温熔接普通石英套管并保证同芯，制成石英套管。3、分别对熔接后的芯棒及石英套管进行清洗。清洗包括但不限于酸洗、水洗、碱洗。其中，酸洗时采用浓度为30%—40%的氢氟酸清洗3小时左右；水洗采用超纯水进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，包括塔架、端部密封装置、抽真空管路、石英砂填充管路、推进装置、加热炉、夹持牵引装置、光纤预制棒冷却装置和测径仪；/n加热炉安装在塔架上，推进装置安装在加热炉上部的塔架上，夹持装置安装在加热炉下部，光纤预制棒冷却装置安装在夹持装置下部；/n端部密封装置安装在石英套管上端部，端部密封装置上配有抽真空管路及石英砂填充管路，分别用于对石英套管内抽真空及向石英套管内填充高纯度石英砂；/n加热炉出口处下部装有测径仪，测径仪通过传感器，测量控制拉制光纤预制棒外径。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，包括塔架、端部密封装置、抽真空管路、石英砂填充管路、推进装置、加热炉、夹持牵引装置、光纤预制棒冷却装置和测径仪；
加热炉安装在塔架上，推进装置安装在加热炉上部的塔架上，夹持装置安装在加热炉下部，光纤预制棒冷却装置安装在夹持装置下部；
端部密封装置安装在石英套管上端部，端部密封装置上配有抽真空管路及石英砂填充管路，分别用于对石英套管内抽真空及向石英套管内填充高纯度石英砂；
加热炉出口处下部装有测径仪，测径仪通过传感器，测量控制拉制光纤预制棒外径。


2.根据权利要求1所述的光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，
所述的端部密封装置采用带有定位锁紧功能的金属封头，金属封头具有端部密封圈及定位锁紧件。


3.根据权利要求1所述的光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，所述的抽真空管路与真空抽气泵相连，石英砂填充管路与石英砂定量加料斗相连接。


4.根据权利要求1所述的光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，
所述的推进装置由机架、丝杆、螺母、导轨、滑块、平台安装支架、XY调节平台、水平调节螺栓、卡盘、驱动电机组成；
卡盘安装在XY调节平台上，XY调节平台安装在平台安装支架上，平台安装支架两侧通过滑块与导轨相配合，导轨安装在机架上，机架安装在塔架上部，丝杆安装在机架上部，螺母安装在平台安装支架上，螺母与丝杆相配合，驱动电机安装在机架上,驱动电机输出轴与丝杆相连接；
XY调节平台装有水平调节螺栓，能调节XY调节平台水平度，确保卡盘卡夹安装好芯棒的套管水平状态；
推进装置的卡盘卡夹安装好芯棒的石英套管，驱动电机通过丝杆、螺母将安装好芯棒的石英套管置入加热炉中。


5.根据权利要求1所述的光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，所述的加热炉采用电阻加热或感应加热方式，将炉内环境温度升高至1800℃-2100℃，加热炉内需要通入氦气或氩气，以驱赶炉内空气；加热炉外部设置有冷却水套，冷却水套设置有进水管和出水管，冷却水套内通入冷却水，具有水冷功能，加热炉设置有惰性气体进气管道，惰性气体进气管道与惰性气体源相连。


6.根据权利要求1所述的光纤预制棒熔融成型制造设备，其特征在于，在石英套管加热熔融过程中，加热炉内需通入氦气或氩气，使加热炉内压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，
申请(专利权)人：山东华光信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37