[实用新型]一种光纤包覆装置

说明书

技术领域

一种光纤包覆装置，属于光纤生产技术领域。

背景技术

光纤的主要成分跟玻璃材料一致，脆性大、硬度高经过普通的树脂材料涂覆后，虽具有一定机械强度，但仍然经不起弯曲（折）、扭折和侧压力作用。为了适应各种环境条件，如架空、埋地、穿管及过江河等工程敷设及实际应用，必须对光纤进行进一步物理保护，即对光纤进行封装，将其与一些元件组合在一起构成光缆的形式，才能确保其具备优良的传输性能、机械性能和环境性能等。目前，通常将光纤封装在由各种加强件、阻水材料、包扎带等元件按照一定规则绞合制成的层绞式光缆中；当在油田等环境中应用时，为了实现保护作用，还将光纤封装在各种规格的不锈钢管中，使经过封装后的光纤具有更为优异的抗拉、抗压、抗弯、抗扭转、抗冲击等优良机械性能和温度特性，以满足各种运输、储存、敷设条件和方式以及不同环境条件下的使用要求，同时尽可能减小其机械体积，并改善因外力所引起的光纤微弯和环境温度变化引起的压缩应变，保持光纤固有的优良传输特性。

在实际应用中，直接裸光纤作为敏感元件，无法胜任石化、土木工程机构等粗放式施工（如混凝土浇筑等恶劣环境）。因此，采用合适的封装工艺对裸光纤进行保护，是将光纤传感器在实际工程应用中推广的核心环节。传感器探头的布设方式强烈依赖检测对象的结构特征，如在山体滑坡、地基沉降、石油管道、高速公路等对象中，所选择的布设工艺几乎完全不同，同时结构材料存在一定差异性（如弹性模量差异性等），因此选用特种光纤（如碳涂覆光纤等）或研发具有高耐久性、高抗拉强度的分布式光纤传感器，并辅以合适的布设工艺，是将光纤传感技术在环境恶劣工程领域中推广的重要环节。

在实际工程应用中，一些研究员直接以胶粘接的方式将裸光纤布设在结构表面对结构应变、裂缝以及位移进行长期监测，该布设工艺在短时间取得了良好的监测效果，然而，直接采用裸纤布设存在布设成本高、布设光纤不易成活等缺点；此外，由于受到胶老化、蠕变等影响，其耐久性较差。瑞士Smartech公司基于加强型热塑性合成带和塑料棒分别研制开发出SMARTape和SMARTcord，并应用于混凝土裂缝、温度以及油气泄露监测等领域，但是其成本较高，很难大规模推广应用；在油气监测等领域将不锈钢封装以及加强钢丝工艺进行封装、应用，但是其在长期监测时的氢损和耐腐蚀、以及耐高温等问题仍然存在；还有人采用拉挤成型工艺将光纤布设于FRP筋中，具有高耐久性和抗拉强度，适合土木工程等领域粗放式施工，但其耐极限应变能力反而有所降低。

如何获得一种将传感和传输融为一体的易于安装布设的光纤传感器成为业内的关键问题之一。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、能够使碳纤维等纤维材料轴向均匀包覆在光纤周围的光纤包覆装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该光纤包覆装置包括纤维分展模具和光纤成型模具，光纤成型模具上设有光纤成型通孔，纤维分展模具设置在光纤成型通孔前侧，在纤维分展模具上设有多个弧形的纤维分展部，纤维分展部的直径大于光纤成型通孔的直径，光纤同轴穿过光纤成型通孔，纤维经纤维分展部环形分展后从光纤的四周进入光纤成型通孔。

优选的，在所述纤维分展模具上开设有一个与光纤成型通孔相对应的光纤引入口，光纤由光纤引入口穿入光纤成型通孔内，纤维分展部设置在光纤引入口的四周。

优选的，所述纤维分展部是与光纤引入口同轴的弧形分展通孔。

优选的，所述弧形分展通孔有环向均匀设置的四个，每个弧形分展通孔所对应的夹角为30~60°。

优选的，所述弧形分展通孔的内径为70~80mm，光纤成型通孔的直径为1~5mm。

优选的，所述光纤成型通孔与光纤引入口同轴设置。

优选的，所述纤维分展模具与光纤成型模具间隔设置。

优选的，所述纤维分展模具与光纤成型模具间隔5~20cm。

优选的，所述纤维分展模具前侧设有纤维张力控制机构。

优选的，所述纤维张力控制机构有多个，每个纤维分展部对应设有一个纤维张力控制机构。

与现有技术相比，该光纤包覆装置的上述技术方案所具有的有益效果是：本实用新型多个弧形的纤维分展部分别将多束纤维均匀地环向分展开，从而能够使得纤维完整连续地包裹在光纤的周围，经过封装后的光纤不仅具有更为优异的抗拉、抗压、抗弯、抗扭转、抗冲击等优良机械性能和温度特性，而且布设方式不依赖检测对象的结构特征，可以将光纤传感技术在环境恶劣工程领域中推广应用。

附图说明