光纤拉丝炉、光纤制备装置、光纤制备方法及细径光纤制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种光纤拉丝炉、光纤制备装置、光纤制备方法及细径光纤。光纤拉丝炉包括加热石墨件和进气管路，加热石墨件顺次相连的第一石墨段、第二石墨段和第三石墨段；进气管路包括主管路、第一环形管路和第二环形管路；第一环形管路间隔设置有第一进气口，其进气方向垂直于第一圆柱形腔体的轴向，且与切线方向的夹角为30～60°；第二环形管路间隔设置有多个第二进气口，其进气方向垂直于第二圆柱形腔体的轴向，且与切线方向的夹角为30～60°；多个第一进气口的进气方向和多个第二进气口的进气方向均整体呈顺时针方向变化或均整体呈逆时针方向变化。本发明专利技术极大地提高了熔融拉丝过程的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
光纤拉丝炉、光纤制备装置、光纤制备方法及细径光纤
本专利技术涉及光纤生产
，具体而言，涉及一种光纤拉丝炉、光纤制备装置、光纤制备方法及细径光纤。
技术介绍
随着中国大规模推进三网融合和宽带中国战略，5G网络、数据中心的建设带来新一轮的增长。随着宽带服务的扩大，通信网络的建设经历从核心网络到接入网络和光纤到户的发展，FTTH建设的光纤位于拥挤和狭窄的通道，对光纤的直径提出了更高的要求。除了常规的包层125μm光纤外，出现了包层80μm甚至是更小的光纤，细径光纤的涂层厚度也随之下降。目前普遍的光纤制备工艺基本随着各类包层125μm光纤进行展开，但是针对更小尺寸细径光纤的相关工艺很缺乏。通常细径光纤需要在较低的拉制速度下进行，方能保证裸纤的直径尺寸较小。但采用现有工艺和设备时，在较低拉制速度下会出现尺寸不稳定，直径变化大等问题，导致细径光纤尺寸不均一，且严重影响了光纤的衰减、强度等各项性能。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种光纤拉丝炉、光纤制备装置、光纤制备方法及细径光纤，以解决现有技术中生产细径光纤时存在的尺寸不稳定、不均一，从而导致光纤的衰减、强度等性能下降的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种光纤拉丝炉，包括加热石墨件和进气管路，其中，加热石墨件顺次相连的第一石墨段、第二石墨段和第三石墨段，第一石墨段具有第一圆柱形腔体，第三石墨段具有第二圆柱形腔体，且第二圆柱形腔体的径向截面积小于第一圆柱形腔体的径向截面积，第二石墨段具有分别与第一圆柱形腔体、第二圆柱形腔体相连通的圆台形腔体，第一圆柱形腔体、圆台形腔体及第二圆柱形腔体同轴设置，其中第一石墨段远离第二石墨段的一端沿其周向设置有第一环形进气缝，第三石墨段远离第二石墨段的一端沿其周向设置有第二环形进气缝；进气管路包括：主管路；第一环形管路，与主管路相连通，第一环形管路设置在第一石墨段的第一环形进气缝外围，第一环形管路与第一圆柱形腔体同轴设置，第一环形管路上间隔设置有多个用于向第一圆柱形腔体进气的第一进气口；第一进气口的进气方向垂直于第一圆柱形腔体的轴向，且与其在第一环形管路处切线方向的夹角为30～60°；第二环形管路，与主管路相连通，第二环形管路设置在第三石墨段的第二环形进气缝外围，第二环形管路与第二圆柱形腔体同轴设置，第二环形管路上间隔设置有多个用于向第二圆柱形腔体进气的第二进气口；第二进气口的进气方向垂直于第二圆柱形腔体的轴向，且与其在第二环形管路处切线方向的夹角为30～60°；其中，多个第一进气口的进气方向和多个第二进气口的进气方向均整体呈顺时针方向变化或均整体呈逆时针方向变化。进一步地，多个第一进气口等间隔设置在第一环形管路上，多个第二进气口等间隔设置在第二环形管路上。进一步地，第一进气口设置在第一环形管路的靠近第一石墨段外壁的一侧，并与第一环形进气缝相对应；第二进气口设置在第二环形管路的靠近第三石墨段外壁的一侧，并与第二环形进气缝相对应。进一步地，光纤拉丝炉还包括惰性气体供应单元，惰性气体供应单元与主管路相连。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种光纤制备装置，其包括：送棒单元，用于对预制棒进行送棒；拉丝炉，为上述光纤拉丝炉，且其中的第一石墨段靠近送棒单元设置，第三石墨段远离送棒单元设置，拉丝炉用于在惰性气氛下对预制棒进行熔融拉丝以得到裸纤；保温单元，与拉丝炉相连，保温单元用于对裸纤进行保温；涂覆单元，与保温单元的出口相连，涂覆单元用于对裸纤进行树脂涂覆；固化单元，与涂覆单元的出口相连，固化单元用于对树脂涂覆后的裸纤进行固化，以在裸纤外部形成树脂包覆层，得到光纤。进一步地，保温单元包括顺次相连的多个保温炉，且多个保温炉的出口温度依次降低。进一步地，还包括位于固化单元下游的顺次相连的扭搓单元、牵引单元和收线单元。进一步地，还包括：红外热成像单元，设置在拉丝炉和保温单元之间，用于对拉丝炉中出来的裸纤进行温度监测；裸纤丝径仪，设置在保温单元和涂覆单元之间，用于对裸纤的丝径进行测量；非接触张力仪，设置在裸纤丝径仪和涂覆单元之间，用于监测裸纤的在线张力；光纤尺寸测量单元，设置在固化单元和扭搓单元之间，用于测量光纤的直径。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种光纤制备方法，其采用上述的光纤制备装置制备光纤，光纤制备方法包括以下步骤：步骤1，通过送棒单元将预制棒送入拉丝炉进行熔融拉丝以得到裸纤，期间将预制棒的锥头的至少部分设置在圆台形腔体中；且在熔融拉丝过程中，通过惰性气体供应单元向进气管路中提供惰性气体，并使惰性气体通过第一进气口和第二进气口进入加热石墨件中；步骤2，将保温单元的出口温度控制在低于熔融拉丝过程的处理温度，使裸纤在保温单元的保温状态下逐渐冷却；步骤3，利用涂覆单元在冷却后的裸纤表面进行树脂涂覆，然后在固化单元中固化，以在裸纤外部形成树脂包覆层，得到光纤。进一步地，将圆台形腔体的靠近第一石墨段的一端径向截面积记为S1，将圆台形腔体的靠近第三石墨段的一端径向截面积记为S2；在惰性气体通过第一进气口和第二进气口进入加热石墨件的步骤中，将第一环形管路中惰性气体的进气流量记为L1，将第二环形管路中惰性气体的进气流量记为L2，则L1/S1＝L2/S2。进一步地，L1+L2＝10～50L/min。进一步地，熔融拉丝过程的处理温度为1800～2400℃，裸纤的拉制速度为200～500m/min；将冷却后的裸纤进入涂覆单元的过程中，裸纤的引丝速度≤25m/min，引丝时间≤5s。进一步地，保温单元包括顺次相连的多个保温炉，且多个保温炉的出口温度依次降低；优选地，保温单元的进口温度为1300～1700℃，出口温度为850～900℃；优选地，裸纤在各保温炉中的停留时间为0.0016～0.02s。进一步地，步骤3包括：采用第一个涂覆单元在裸纤表面进行第一层树脂涂覆，然后在第一个固化单元中固化，以在裸纤外部形成内层树脂包覆层；采用第二个涂覆单元在内层树脂包覆层表面进行第二层树脂涂覆，然后在第二个固化单元中固化，以在内层树脂包覆层表面外部形成外层树脂包覆层，进而形成光纤。进一步地，裸纤的直径为80±1μm，裸纤外部设置内层树脂包覆层后的直径为120～135μm，光纤的直径为155～170μm；优选地，内层树脂包覆层和外层树脂包覆层的厚度比例为1:(0.67～1.15)。进一步地，内层树脂包覆层的原料为第一丙烯酸树脂涂料，其固化后的弹性模量≦1Mpa，25℃时涂料黏度为3500～7500mPa·s，涂料密度为0.95～1.2g/cm3，固化后的断裂伸长率≧130％；外层树脂包覆层的原料为第二丙烯酸树脂涂料，其固化后的弹性模量≧550Mpa，25℃时涂料黏度为3500～9500mPa·s，涂料密度为0.95～1.2g/cm3，断裂伸长率≧10％；优选地，第一层树脂涂覆过程中的温度为32～55℃，在该温度下的涂料黏度为1500～3000mPa·s；第二层树脂涂覆过程中的温度为32～55℃，在该温度下的涂料黏度为1500～3000mPa·s。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤拉丝炉，包括加热石墨件(100)和进气管路(200)，其特征在于，/n所述加热石墨件(100)顺次相连的第一石墨段(110)、第二石墨段(120)和第三石墨段(130)，所述第一石墨段(110)具有第一圆柱形腔体，所述第三石墨段(130)具有第二圆柱形腔体，且所述第二圆柱形腔体的径向截面积小于所述第一圆柱形腔体的径向截面积，所述第二石墨段(120)具有分别与所述第一圆柱形腔体、所述第二圆柱形腔体相连通的圆台形腔体，所述第一圆柱形腔体、所述圆台形腔体及所述第二圆柱形腔体同轴设置，其中所述第一石墨段(110)远离所述第二石墨段(120)的一端沿其周向设置有第一环形进气缝，所述第三石墨段(130)远离所述第二石墨段(120)的一端沿其周向设置有第二环形进气缝；/n所述进气管路(200)包括：/n主管路(210)；/n第一环形管路(220)，与所述主管路(210)相连通，所述第一环形管路(220)设置在第一石墨段(110)的所述第一环形进气缝外围，所述第一环形管路(220)与所述第一圆柱形腔体同轴设置，所述第一环形管路(220)上间隔设置有多个用于向所述第一圆柱形腔体进气的第一进气口；所述第一进气口的进气方向垂直于所述第一圆柱形腔体的轴向，且与其在所述第一环形管路(220)处切线方向的夹角为30～60°；/n第二环形管路(230)，与所述主管路(210)相连通，所述第二环形管路(230)设置在所述第三石墨段(130)的所述第二环形进气缝外围，所述第二环形管路(230)与所述第二圆柱形腔体同轴设置，所述第二环形管路(230)上间隔设置有多个用于向所述第二圆柱形腔体进气的第二进气口；所述第二进气口的进气方向垂直于所述第二圆柱形腔体的轴向，且与其在第二环形管路(230)处切线方向的夹角为30～60°；/n其中，多个所述第一进气口的进气方向和多个所述第二进气口的进气方向均整体呈顺时针方向变化或均整体呈逆时针方向变化。/n...

【技术特征摘要】
1.一种光纤拉丝炉，包括加热石墨件(100)和进气管路(200)，其特征在于，
所述加热石墨件(100)顺次相连的第一石墨段(110)、第二石墨段(120)和第三石墨段(130)，所述第一石墨段(110)具有第一圆柱形腔体，所述第三石墨段(130)具有第二圆柱形腔体，且所述第二圆柱形腔体的径向截面积小于所述第一圆柱形腔体的径向截面积，所述第二石墨段(120)具有分别与所述第一圆柱形腔体、所述第二圆柱形腔体相连通的圆台形腔体，所述第一圆柱形腔体、所述圆台形腔体及所述第二圆柱形腔体同轴设置，其中所述第一石墨段(110)远离所述第二石墨段(120)的一端沿其周向设置有第一环形进气缝，所述第三石墨段(130)远离所述第二石墨段(120)的一端沿其周向设置有第二环形进气缝；
所述进气管路(200)包括：
主管路(210)；
第一环形管路(220)，与所述主管路(210)相连通，所述第一环形管路(220)设置在第一石墨段(110)的所述第一环形进气缝外围，所述第一环形管路(220)与所述第一圆柱形腔体同轴设置，所述第一环形管路(220)上间隔设置有多个用于向所述第一圆柱形腔体进气的第一进气口；所述第一进气口的进气方向垂直于所述第一圆柱形腔体的轴向，且与其在所述第一环形管路(220)处切线方向的夹角为30～60°；
第二环形管路(230)，与所述主管路(210)相连通，所述第二环形管路(230)设置在所述第三石墨段(130)的所述第二环形进气缝外围，所述第二环形管路(230)与所述第二圆柱形腔体同轴设置，所述第二环形管路(230)上间隔设置有多个用于向所述第二圆柱形腔体进气的第二进气口；所述第二进气口的进气方向垂直于所述第二圆柱形腔体的轴向，且与其在第二环形管路(230)处切线方向的夹角为30～60°；
其中，多个所述第一进气口的进气方向和多个所述第二进气口的进气方向均整体呈顺时针方向变化或均整体呈逆时针方向变化。


2.根据权利要求1所述的光纤拉丝炉，其特征在于，多个所述第一进气口等间隔设置在所述第一环形管路(220)上，多个所述第二进气口等间隔设置在所述第二环形管路(230)上。


3.根据权利要求1或2所述的光纤拉丝炉，其特征在于，所述第一进气口设置在所述第一环形管路(220)的靠近所述第一石墨段(110)外壁的一侧，并与所述第一环形进气缝相对应；所述第二进气口设置在所述第二环形管路(230)的靠近所述第三石墨段(130)外壁的一侧，并与所述第二环形进气缝相对应。


4.根据权利要求1或2所述的光纤拉丝炉，其特征在于，所述光纤拉丝炉还包括惰性气体供应单元，所述惰性气体供应单元与所述主管路(210)相连。


5.一种光纤制备装置，其特征在于，包括：
送棒单元(1)，用于对预制棒进行送棒；
拉丝炉(2)，为权利要求1至4中任一项所述的光纤拉丝炉，且其中的第一石墨段(110)靠近所述送棒单元(1)设置，第三石墨段(130)远离所述送棒单元(1)设置，所述拉丝炉(2)用于在惰性气氛下对所述预制棒进行熔融拉丝以得到裸纤；
保温单元(3)，与所述拉丝炉(2)相连，所述保温单元(3)用于对所述裸纤进行保温；
涂覆单元(4)，与所述保温单元(3)的出口相连，所述涂覆单元(4)用于对所述裸纤进行树脂涂覆；
固化单元(5)，与所述涂覆单元(4)的出口相连，所述固化单元(5)用于对树脂涂覆后的所述裸纤进行固化，以在所述裸纤外部形成树脂包覆层，得到光纤。


6.根据权利要求5所述的光纤制备装置，其特征在于，所述保温单元(3)包括顺次相连的多个保温炉，且多个所述保温炉的出口温度依次降低。


7.根据权利要求5所述的光纤制备装置，其特征在于，还包括位于所述固化单元(5)下游的顺次相连的扭搓单元(6)、牵引单元(7)和收线单元(8)。


8.根据权利要求7所述的光纤制备装置，其特征在于，还包括：
红外热成像单元(9)，设置在所述拉丝炉(2)和所述保温单元(3)之间，用于对所述拉丝炉(2)中出来的所述裸纤进行温度监测；
裸纤丝径仪(10)，设置在所述保温单元(3)和所述涂覆单元(4)之间，用于对所述裸纤的丝径进行测量；
非接触张力仪(11)，设置在所述裸纤丝径仪(10)和所述涂覆单元(4)之间，用于监测所述裸纤的在线张力；
光纤尺寸测量单元(12)，设置在所述固化单元(5)和所述扭搓单元(6)之间，用于测量所述光纤的直径。


9.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱钱生，许静，丁春来，曹珊珊，薛济萍，薛驰，
申请(专利权)人：中天科技光纤有限公司，江东科技有限公司，江苏中天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32