[发明专利]一种连续制备光纤预制棒并拉丝的装置及方法

说明书

本发明创造提供了一种连续制备光纤预制棒并拉丝的装置，包括预制棒制备单元以及拉丝炉，在预制棒制备单元内设有脱气烧结单元，该脱气烧结单元包括设置在其脱气烧结腔体内的加热装置；在脱气烧结单元上方设有芯层喷灯和包层喷灯；在预制棒制备单元上设有上尾气排风管，对应沉积腔的下部设有下排风管；在预制棒制备单元下方依次设有驱动机构、火焰抛光装置、拉丝炉、涂覆装置、固化装置以及牵引轮。本发明创造是通过对光纤预制棒的喷灯系统、预制棒运动系统等进行特别设计，从而能够连续不间断的制备出光纤预制棒，并同时将在线将制备的出光纤预制棒拉丝成光纤。

技术领域

本发明创造属于光纤预制棒生产制造技术领域，尤其是涉及一种连续制备光纤预制棒并拉丝的装置及方法。

背景技术

当前光纤预制棒的制备和光纤拉丝为两个独立工序，即在光纤预制棒车间或公司制备出成品的预制棒，然后送往光纤拉丝车间或公司将其拉制成光纤。光纤预制棒是光纤拉丝工序最主要及最关键的原材料，其有芯棒和外包层组成。从拉丝工序角度来讲，光纤预制棒根据芯棒和外包层的组合方式不同可以分为3个大类：实心棒、RIC棒(Rod inCylinder)及石英砂在线包层棒。石英砂在线包层棒技术是最新研发一种包层制备的工艺，它是在拉丝工序将芯棒及一个薄的高纯石英管成同心状态的套装在一起，然后在芯棒和薄璧石英管之间填装高纯的石英砂。

在拉丝过程中，石英砂和薄璧石英管在拉丝炉中被在线熔融成实心的外包层。该工艺的最大优点是节省了单独制备外包层的工序，降低了预制棒的综合成本，但是由于该工艺的工艺控制难度太大，成品率不高，所以目前主流光纤厂商基本没有采用该工艺。RIC棒分为芯棒(Rod)和套柱(Cylinder)两部分组成，芯棒和套柱组装好后一起伸入到拉丝炉中，在抽真空条件下将两部分熔融为一体并在线拉制成光纤。

该工艺必须进行尾管熔接、套柱和芯棒的酸洗、干燥及组装，所拉丝工序的工艺流程长，且工艺控制难度也较大。实心棒对拉丝工序来讲是最容易操作的一种光纤预制棒类型，但根据拉丝炉设计的不同有时也需要进行熔接尾棒及酸洗等工艺处理。以上三种类型的光纤预制棒在拉丝工序都涉及到不同程度的尾棒对接及酸洗等辅助工艺，而且拉丝起头和结束过程中都不可避免的要消耗掉部分预制棒玻璃，降低了光纤预制棒的拉丝效率。

光纤预制棒的芯棒制备工艺当前主要包括管内法和管外法两种。其中管内法主要包括改进的化学气相沉积法(MCVD)和等离子体化学气相沉积法(PCVD)两种工艺，管外法主要包括外部气相沉积法(OVD)和轴向气相沉积法(VAD)等。管内法制备芯棒需要使用价值很高的高纯石英衬管作为主材，同时还需使用延长管等辅材。熔接延长管的衬管在制备芯棒前需要进行要求严格的酸洗和干燥处理。

MCVD和PCVD沉积完成后仍为空心管，需要在熔缩车床上将其熔缩为实心芯棒。管外法制备芯棒需要使用到种子棒、假棒及把棒等辅助材料，同时还需要熔缩和拉伸等工序处理后才能制备出完整的芯棒。综上，当前制备芯棒的工艺需要使用价值高的辅材及种类繁多的辅材，使得产品成本较高，且工艺稳定性和连续性较差。

光纤预制棒的包层制备工艺主要包括外部气相沉积法(OVD)、轴向气相沉积法(VAD)和等离子喷涂法(APVD)三种工艺方法。在制备包层的过程中，无论采用以上任何一种工艺都需要使用到把棒等辅材，而且在光棒的两端不可避免会产生锥头，降低了原材料的利用率。

综上分析，根据当前已有的工艺制备光纤预制棒及拉丝过程中，存在以下几反面的不足：(1)在制棒及拉丝过程中都需要使用各种大量的辅材，而且需要对芯棒或预制棒进行酸洗或抛光等工艺处理，大幅增加了生产成本；(2)拉丝及制棒过程中在光棒头部和尾部都会产生锥头废料，降低了光棒及原材料的利用率；(3)由于拉丝及预制棒制备都是单独逐只进行的，所以工艺稳定和连续性较差，产品参数的差异性也较大。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种连续制备光纤预制棒并拉丝的装置及方法。