[发明专利]光纤拉丝工艺

说明书

本发明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。

本申请是申请日为2016年04月12日，申请号为201610225135.7，发明名称为“光纤拉丝工艺”的分案申请。

技术领域

本发明涉及光纤生产领域，特别涉及一种光纤拉丝工艺。

背景技术

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，m²

ΔT—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。

发明内容