一种超低损耗光纤生产系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种超低损耗光纤生产系统，包括拉丝装置、退火装置、涂覆固化装置以及控制单元A；拉丝装置为拉丝炉，拉丝炉自上而下包括同轴设置的炉顶气盘、拉丝炉炉体以及下端退火管，退火装置为保温退火炉，涂覆固化装置包括依次设置的涂覆机和紫外光固化炉；超低损耗光纤在该生产系统中时，光纤穿过拉丝装置、退火装置、涂覆固化装置以及控制单元A，在本实用新型专利技术的优点在于：拉丝炉炉顶气盘上设置有多路进气孔，将保温退火炉原先的单一发热元件改为独立的上下两组加热元件，并且通过独立电源控制线对其分别进行控制。并通过数据线与拉丝炉相连，实现远程控制，紫外光固化炉可以在线监控抽风情况，并且自动进行抽风调节。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光纤制造领域，特别涉及一种超低损耗光纤生产系统。
技术介绍
光纤强度是超低损耗光纤关键指标之一，主要体现在筛选应变上，普通光纤的应变一般在1%左右来应对来自敷设和热胀冷缩引起的张力，而超低损耗光纤应用在超长距离光通讯链路中，常常需要跨越戈壁、深海等恶劣环境，从考虑敷设或环境温度变化时，所受到的张力相比于普通光缆更大，综合考虑《深海光缆》国家标准、敷设难度和使用寿命等方面，本项目小组希望超低损耗光纤的应变达到2%甚至以上，能够完全满足光纤成缆和敷设的需要。光纤的强度主要取决于裸光纤表面的微裂纹。光纤中为微裂纹主要来自拉丝炉内的杂质粒子。杂质粒子附着在光纤表面，在冷却过程中，形成裂纹和应力集中，光纤表面裂纹受大气环境中水分子作用而逐渐侵蚀，导致硅氧四面体结构被破坏，硅氧键的断裂会扩大微裂纹的范围，影响光纤强度。拉丝炉长期工作后，炉内石墨件表面发生少量氧化使拉丝炉炉体表面变得粗糙，预制棒在高温下产生少量二氧化硅升华与拉丝炉炉体内表面反应生成坚硬的碳化硅微粒，并随炉内气流的影响在炉内漂浮。减少光纤拉丝炉内灰尘对光纤的影响。光纤衰减系数除了受限于预制棒的制造过程，同时也受石英玻璃假想温度的影响。当石英光纤从软化温度降低到假想温度时，石英玻璃内部结构向平衡态转化。当石英温度低于假想温度后，光纤内部结构就被定型，很难再改变。如果光纤在到达假想温度时没有充分释放内应力，那么光纤由密度不均造成的瑞利散射则会显著影响光纤的衰减系数。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种超低损耗光纤拉丝退火系统。为解决上述技术问题，本技术的技术方案为：一种超低损耗光纤生产系统，其创新点在于：包括拉丝装置、退火装置、涂覆固化装置以及控制单元A；所述拉丝装置为拉丝炉，所述拉丝炉自上而下包括同轴设置的炉顶气盘、拉丝炉炉体以及下端退火管，所述炉顶气盘为竖直设置的环形结构，其侧壁上具有若干圈环布的进气孔，所述拉丝炉炉体为一柱体，其内部具有容纳预制棒加热拉丝的中空孔，所述退火管设置在拉丝炉炉体下端；该拉丝炉电连接在控制单元A上；所述退火装置为保温退火炉，所述退火保温炉具有上下同轴设置的两个，其内部皆包括上下两组独立的加热元件，且两组加热元件分别由独立电源控制线控制，并与控制单元A电连接；所述涂覆固化装置包括依次设置的涂覆机和紫外光固化炉，所述紫外光固化炉上设置有抽风系统，所述抽风系统包括抽风管道、检测装置以及控制单元B,所述检测装置包括安装在紫外光固化炉中的温度探测仪、安装在固化抽风管道内的风速检测仪以及自动调节阀门，所述控制单元B与检测装置电连接。进一步的，所述炉顶气盘侧面上具有一路或者两路向下送风的进气孔。进一步的，所述炉顶气盘侧面上具有若干平行设置的进气孔，其送风风向与竖直方向呈15~45°夹角。进一步的，所述加热元件长0.5~1m，两组加热元件之间的距离为50~100mm。进一步的，所述紫外光固化炉至少设置有 1 台。本技术的优点在于：（1）拉丝炉炉顶气盘上设置有多路进气孔，竖直向下的进气孔可以防止拉丝炉炉体内壁沾染附着炉灰，倾斜设置的进气孔可以阻隔炉灰在光纤表面附着，在冷却过程中形成裂纹和应力集中；将保温退火炉原先的单一发热元件改为独立的上下两组加热元件，并且通过独立电源控制线对其分别进行控制。并通过数据线与拉丝炉相连，实现远程控制，紫外光固化炉可以在线监控抽风情况，并且自动进行抽风调节。（2）设置合适的加热元件长度和加热元件之间的距离，每个加热元件皆独立控制，达到保温退火炉内的全覆盖，保证在工作时各个位置实际温度与设置温度相同。（3）采用该系统生产超低损耗光纤，多路进气孔的设计，不但可以有效阻止炉灰在光纤表面附着，影响光纤质量，而且可以避免炉体内壁积累炉灰，影响后续的光纤生产。（4）由于预制棒的形态存在差别，在拉丝炉内的各参数会发生一些变化，控制单元A能够根据变化及时调整加热元件的温度，达到自动控制的目的。附图说明图1为本技术一种超低损耗光纤生产系统的拉丝炉示意图。图2为本技术一种超低损耗光纤生产系统的退火保温炉示意图。具体实施方式超低损耗光纤是未来大容量光通讯发展的物质基础，是我国推行“一带一路”、“宽带中国”战略，实现400G超高速带宽的重要媒介。为响应国家号召，顺应光通讯发展趋势，打破超低损耗光纤的国外技术垄断，推动我国海底长距离光缆、陆地长距离骨干网络通讯的发展，需要对超低损耗光纤产品及其产业化平台进行了研究。超低损耗光纤由丙烯酸酯内外涂层、掺氟包层和纯硅芯层组成。下表列出其中两种型号的光纤的主要技术指标：光纤强度是超低损耗光纤关键指标之一，主要体现在筛选应变上，普通光纤的应变一般在1%左右来应对来自敷设和热胀冷缩引起的张力，而超低损耗光纤应用在超长距离光通讯链路中，常常需要跨越戈壁、深海等恶劣环境，从考虑敷设或环境温度变化时，所受到的张力相比于普通光缆更大，综合考虑《深海光缆》国家标准、敷设难度和使用寿命等方面，超低损耗光纤的应变达到2%甚至以上，能够完全满足光纤成缆和敷设的需要。光纤的强度主要取决于裸光纤表面的微裂纹。光纤中为微裂纹主要来自拉丝炉内的杂质粒子。杂质粒子附着在光纤表面，在冷却过程中，形成裂纹和应力集中，光纤表面裂纹受大气环境中水分子作用而逐渐侵蚀，导致硅氧四面体结构被破坏，硅氧键的断裂会扩大微裂纹的范围，影响光纤强度。拉丝炉长期工作后，炉内石墨件表面发生少量氧化使石墨件表面变得粗糙，预制棒在高温下产生少量二氧化硅升华与石墨件表面反应生成坚硬的碳化硅微粒，并随炉内气流的影响在炉内漂浮。拉丝炉炉体上端为炉顶气盘，下端为退火管，常规光纤拉丝炉惰性气体进气方式一般为上部平吹进气，惰性气体通过层流的方式自上而下通过拉丝炉内部进入退火管，这种进气方法的优点在于平缓的气流不会在引起拉丝炉内气流扰动，使炉灰沉积于石墨件内壁，减少炉灰与光纤接触的几率，但经过长时间的拉丝生产，石墨件内壁的炉灰积累到一定程度，其在高温扩散的影响下将会对光纤造成严重的影响导致拉丝中途强度骤变，影响光纤的质量和石墨件的使用寿命。光纤衰减系数除了受限于预制棒的制造过程，同时也受石英玻璃假想温度的影响。当石英光纤从软化温度降低到假想温度时，石英玻璃内部结构向平衡态转化。当石英温度低于假想温度后，光纤内部结构就被定型，很难再改变。如果光纤在到达假想温度时没有充分释放内应力，那么光纤由密度不均造成的瑞利散射则会显著影响光纤的衰减系数。退火工艺的影响光纤的内应力，但是目前的退火炉内温度不均，容易造成光纤内应力释放不完全。现有的光纤涂覆固化系统中，固化炉内一般要使用抽风系统，一方面降低紫外光固化炉内温度，延长紫外光固化炉寿命，另一方面抽取光纤表面涂层固化挥发物，提高光纤加工质量；同时，抽走有害气体，避免挥发物污染周围环境和造成人身危害，但同时抽风流量太大或太小又会影响光纤的固化效果，一般抽风流量都是在一个稳定的范围内。当在实际生产过程中，一方面抽风管道在长时间的使用中容易堵塞，抽风量会减小，必须在停炉期间通过人工定期对抽风流量进行检测和调整，以保证正常使用的流量；另一方面，如果抽风流量调节太大或太小，则会影响光纤的固化效果。原有的固化工艺需要人工进行监控和调节，人为因素较多；另一方面光纤生产中途涂覆固化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低损耗光纤生产系统，其特征在于：包括拉丝装置、退火装置、涂覆固化装置以及控制单元A；所述拉丝装置为拉丝炉，所述拉丝炉自上而下包括同轴设置的炉顶气盘、拉丝炉炉体以及下端退火管，所述炉顶气盘为竖直设置的环形结构，其侧壁上具有若干圈环布的进气孔，所述拉丝炉炉体为一柱体，其内部具有容纳预制棒加热拉丝的中空孔，所述退火管设置在拉丝炉炉体下端；该拉丝炉电连接在控制单元A上；所述退火装置为保温退火炉，所述退火保温炉具有上下同轴设置的两个，其内部皆包括上下两组独立的加热元件，且两组加热元件分别由独立电源控制线控制，并与控制单元A电连接；所述涂覆固化装置包括依次设置的涂覆机和紫外光固化炉，所述紫外光固化炉上设置有抽风系统，所述抽风系统包括抽风管道、检测装置以及控制单元B,所述检测装置包括安装在紫外光固化炉中的温度探测仪、安装在固化抽风管道内的风速检测仪以及自动调节阀门，所述控制单元B与检测装置电连接。

【技术特征摘要】
1.一种超低损耗光纤生产系统，其特征在于：包括拉丝装置、退火装置、涂覆固化装置以及控制单元A；所述拉丝装置为拉丝炉，所述拉丝炉自上而下包括同轴设置的炉顶气盘、拉丝炉炉体以及下端退火管，所述炉顶气盘为竖直设置的环形结构，其侧壁上具有若干圈环布的进气孔，所述拉丝炉炉体为一柱体，其内部具有容纳预制棒加热拉丝的中空孔，所述退火管设置在拉丝炉炉体下端；该拉丝炉电连接在控制单元A上；所述退火装置为保温退火炉，所述退火保温炉具有上下同轴设置的两个，其内部皆包括上下两组独立的加热元件，且两组加热元件分别由独立电源控制线控制，并与控制单元A电连接；所述涂覆固化装置包括依次设置的涂覆机和紫外光固化炉，所述紫外光固化炉上设置有抽风系统，所述抽风系统包括抽风管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹珊珊，刘志忠，沈一春，朱晓邢，王震，张海涛，徐海涛，胡继刚，苏海燕，
申请(专利权)人：中天科技光纤有限公司，中天科技精密材料有限公司，江苏中天科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32