[发明专利]一种高速拉制光纤的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，具体涉及一种高速拉制光纤的装置及方法。

背景技术

随着光纤通信的飞速发展，光纤的使用规模和制造规模不断扩大，光纤制造时逐渐采用大尺寸的光纤预制棒进行高速拉制，能够提升光纤的产能和生产效率，降低光纤的生产成本。随着光纤通信竞争的日益激烈，众多光纤厂家越来越重视光纤的产能和生产效率，因此，采用大尺寸的光纤预制棒高速拉制光纤已经成为光纤制造发展中的必然趋势。

目前，采用大尺寸的光纤预制棒高速拉制光纤的拉制速度一般为1800m/min～2000m/min，当光纤的拉制速度进一步提升时，光纤在拉制时会存在以下缺陷：

光纤拉制时需要通过石墨高温炉熔融拉丝，石墨高温炉需要通入惰性气体进行保护，光纤预制棒的熔融体会因流动速度过快而使得石墨高温炉内惰性气体的温度分布和气流流动发生紊乱。光纤拉制速度的提高还会使得光纤预制棒和光纤成型区的锥面发生变化，进而使得石墨高温炉内的气流走向发生改变、并形成不规则的紊流。石墨高温炉内的气体流动成为紊流，会使得石墨高温内光纤各个部分的温度分布不够均匀；各个部分的温度分布不够均匀的光纤在石墨高温炉的成型区冷却时，光纤各部分的直径变化较大，光纤的径向应力难以对称分布，因此，光纤容易自然弯曲。弯曲后的光纤难以平直放置，光纤的翘曲度会下降。

光纤拉制速度的提高会给光纤涂层质量的控制带来较大的困难，当光纤的拉制速度由1500m/min提升到2000m/min以上时，需要较多的光纤涂层固化炉来固化光纤的涂覆层。由于固化炉的数量较多，因此通过较多固化炉的光纤的温度较高，高速运行的光纤会吸附固化炉内的空气、较多的涂料挥发物和不完全燃烧产物等杂质。带有杂质光纤在涂覆的过程中，光纤携带的杂质越来越多，带有杂质的光纤经过张力轮、牵引轮、导向轮和收丝筒时，光纤的杂质会污染张力轮、牵引轮、导向轮和收丝筒，一旦卷绕光纤的收丝筒受到污染，卷绕于收丝筒上的光纤的质量就会下降。

高速运动的光纤经过转向轮时，光纤具有一定的离心力。离心力的计算公式为：F＝mv²/r，其中：F为离心力，m为与转向轮接触的光纤质量，v为光纤的线速度（即拉制速度），r为转向轮的半径。由于光纤的质量m和转向轮的半径r均不变，因此光纤的拉制速度v越大，光纤的离心力F越大。一般情况下，当光纤的拉制速度从1000m/min提高到1600m/min时，拉制速度为1600m/min的光纤的离心力是拉制速度为1000m/min的光纤的2.56倍；进一步，当光纤的拉制速度从1000m/min提高到2000m/min时，拉制速度为2000m/min的光纤的离心力是拉制速度为1000m/min的光纤的4倍。从理论上分析，当光纤的拉制速度从1000m/min提高到2500m/min时，拉制速度为2500m/min的光纤的离心力是拉制速度为1000m/min的光纤的6倍以上，但是在实际情况中，即使光纤的拉制速度达到2500m/min，由于光纤经过转向轮时会转向，转向轮为光纤行径路线的转向点，因此光纤经过转向轮产生的离心力使光纤产生强烈抖动，光纤抖动后会偏离正确的行径路线，从而降低。

综上所述，采用大尺寸光纤预制棒进行高速拉制，光纤各部分直径的变化差异较大，光纤的翘曲度容易下降，难以保证光纤的涂覆质量和光纤自身的质量。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高速拉制光纤的装置及方法，拉制光纤的速度能够达到2500m/min，还能控制光纤直径的精度，光纤各部分直径的变化差异较小，光纤的翘曲度比较稳定，能够保证光纤的涂覆质量和光纤自身的质量。