采用立体石墨毡密封结构的光纤拉丝炉气封方法及装置与流程

1.本发明属于光纤制备技术领域，具体涉及采用立体石墨毡密封结构的光纤拉丝炉气封方法及装置。


背景技术：

2.随着通信产业的不断飞速发展，我国的光纤预制棒制造企业已通过自主研发或合作引进的方式成功突破光纤预制棒技术壁垒，全面掌握了不同光纤预制棒制备的关键工艺技术，并具备规模化生产光纤预制棒的技术能力。为不断提升生产效益，光纤预制棒的生产也逐步向着更长、更大、更多样的方向发展。目前我国已有企业实现了外径≥200mm、长度≥7m的超大尺寸光纤预制棒的产业化研发。在效率和成本的双重催化下，vad ovd制备光纤预制棒的生产工艺即vad法生产芯棒、ovd法生产外包，成为了越来越多光纤预制棒企业的选择。光纤预制棒制造企业根据各自的生产技术实现了光纤预制棒的多样性发展。然而与各生产设备的精度及工艺技术不同，在光纤预制棒的生产过程中，可能会使光纤预制棒的直径产生变化，造成光纤预制棒直径的不均匀，进而产生部分大极差光纤预制棒成品。因此，光纤预制棒的稳定制造也是光纤预制棒制造企业需大力深入攻关的一个方向。
3.对光纤生产厂商而言，大极差光纤预制棒的稳定生产技术开发一直是其主要关注的重点，主要原因在于大极差光纤预制棒在生产过程中由于其直径的不稳定性，极易导致光纤预制棒在拉丝炉中因维持温场稳定的气体紊乱而造成温场失衡，进而提高光纤控制系统的调控，导致制造的光纤参数(如包层直径、不圆度和衰减等)发生波动，严重情况下甚至导致光纤加热炉的氧化报废，造成严重的人工及原材料成本浪费。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供采用立体石墨毡密封结构的光纤拉丝炉气封方法及装置。
5.为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：
6.一种采用立体石墨毡密封结构的光纤拉丝炉气封方法，在拉丝过程中采用光纤拉丝炉气封装置对光纤预制棒实现密封，包括以下步骤：
7.在光纤预制棒棒身套设立体石墨毡密封结构，在光纤预制棒拉丝生产过程中，通过光纤拉丝炉气封装置上带有气孔的压板向外释放保护气体，隔绝外界空气进入光纤拉丝炉内，立体石墨毡密封结构与光纤预制棒之间能够围成内部呈负压或正压环境的空腔结构，或立体石墨毡密封结构能够与光纤预制棒外表面保持一定的接触面积，使光纤预制棒的有效生产段始终处于稳定受热氛围中。
8.所述立体石墨毡密封结构包括第一立体石墨毡第二立体石墨毡，所述第一立体石墨毡、第二立体石墨毡与光纤预制棒之间围成空腔结构，第一立体石墨毡和第二立体石墨毡均为具有弯曲弧度的立体石墨毡，第一立体石墨毡和第二立体石墨毡由上至下依次套设于光纤预制棒棒身，第一立体石墨毡一端与光纤预制棒外表面接触，第一立体石墨毡另一
端被压在光纤拉丝炉气封装置的上压板与中间压板之间，第二立体石墨毡一端与光纤预制棒外表面接触，第二立体石墨毡另一端被压在光纤拉丝炉气封装置的下压板与中间压板之间。
9.所述空腔结构内为负压环境时，所述第一立体石墨毡和第二立体石墨毡始终紧贴在光纤预制棒棒身，使拉丝加热炉在拉丝过程中避免外界空气侵入的同时，确保拉丝拉丝炉内温场稳定，进而保证光纤预制棒的有效生产段始终处于稳定受热氛围中；所述空腔结构内为正压环境时，中间压板释放保护气体，使第一立体石墨毡和第二立体石墨毡与光纤预制棒的结合处向外释放保护气体，隔绝外界气体，使光纤预制棒的有效生产段始终处于稳定受热氛围中；所述空腔结构内选择性设置压力传感器。
10.所述立体石墨毡密封结构为具有一定弧度和内空腔结构的第三立体石墨毡，所述第三立体石墨毡呈围脖式套设于光纤预制棒棒身且二者保持一定的接触面积，第三立体石墨毡的封口端被压在光纤拉丝炉气封装置的上压板与下压板之间。
11.本发明还公开了一种光纤拉丝炉气封装置，在拉丝过程中，采用如上所述的一种采用立体石墨毡密封结构的光纤拉丝炉气封方法对光纤预制棒棒身实现密封，所述光纤拉丝炉气封装置包括拉丝加热炉及设置于拉丝加热炉炉口的立体石墨毡密封结构、上压板、中间压板、下压板和底部压板，所述光纤预制棒由上至下送入拉丝加热炉内，上压板、中间压板、下压板和底部压板由上至下依次设置，以上压板的材质均可采用金属、陶瓷或石英等耐高温材料加工而成，上压板、中间压板和下压板内部分别开设气孔，上压板与中间压板之间、中间压板与下压板之间以及下压板与底部压板之间选择性放置起冷却作用、通冷却介质的盖板，立体石墨毡密封结构包括由上至下依次套设于光纤预制棒棒身的第一立体石墨毡第二立体石墨毡，第一立体石墨毡、第二立体石墨毡与光纤预制棒之间围成空腔结构，第一立体石墨毡和第二立体石墨毡均为具有弯曲弧度的立体石墨毡，第一立体石墨毡一端与光纤预制棒外表面接触，第一立体石墨毡另一端被压在上压板与中间压板之间，第二立体石墨毡一端与光纤预制棒外表面接触，第二立体石墨毡另一端被压在下压板与中间压板之间。
12.所述上压板内部开设的气孔的开口斜向上设置，倾斜角度为0-90
°
，通过上压板上的气孔释放保护气体以隔绝外界空气氛围；所述下压板内部开设的气孔的开口斜向下设置，倾斜角度为0-90
°
，上压板与下压板的气流参数为0-100l/min，上压板与下压板的气流独立控制。
13.所述第一立体石墨毡和第二立体石墨毡分别为一层石墨毡层或两层及以上石墨毡层的组合，石墨毡层单层厚度为0.5-10mm。
14.本发明还公开了另一种光纤拉丝炉气封装置，拉丝过程中，采用如上所述的一种采用立体石墨毡密封结构的光纤拉丝炉气封方法对光纤预制棒棒身实现密封，所述光纤拉丝炉气封装置包括拉丝加热炉及设置于拉丝加热炉炉口的第三立体石墨毡、上压板、下压板和底部压板，所述光纤预制棒由上至下送入拉丝加热炉内，第三立体石墨毡具有一定弧度和内空腔结构且呈围脖式套设于光纤预制棒棒身，第三立体石墨毡与光纤预制棒外表面始终保持一定的接触面积，上压板、下压板和底部压板由上至下依次设置，以上压板的材质均可采用金属、陶瓷或石英等耐高温材料加工而成，上压板与下压板之间以及下压板与底部压板之间选择性放置起冷却作用、通冷却介质的盖板，第三立体石墨毡的封口端被压在
上压板与下压板之间，上压板和下压板内部分别开设气孔，通过上压板内部开设的气孔释放保护气体以隔绝外界空气氛围，上压板上的气孔的开口斜向上设置，倾斜角度为0-90
°
，下压板5上的气孔的开口斜向下设置，倾斜角度为0-90
°
，上压板与下压板的气流参数为0-100l/min，上压板与下压板的气流独立控制。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
16.1)保证光纤预制棒在炉口位置始终保持紧密接触，并通过炉口气封的独特设计，使得大极差光纤预制棒在整个生产过程中始终保持良好的密封状态；立体石墨毡与光纤预制棒的紧密接触可辅助光纤预制棒位置调节，避免光纤预制棒因位置偏移而造成不对中的情况发生，减少拉丝过程的异常发生；立体石墨毡材料在较低的成本条件下即可实现极差范围≤40mm的光纤预制棒棒身的密封；
17.2)通过独特的具有耐高温性能的立体石墨毡几何结构设计，结合上压板、下压板上的气路结构设计，实现大极差光纤预制棒的稳定拉丝生产，同时有利于上游光纤预制棒的生产控制，降低光纤生产异常造成的人工及材料损耗以及光纤预制棒的生产成本。
附图说明
18.图1为本发明实施例1-2的结构示意图；
19.图2为本发明实施例3的结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
21.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
22.实施例1
23.如图1所示，本实施例的采用立体石墨毡密封结构的光纤拉丝炉气封方法，拉丝过程中，采用光纤拉丝炉气封装置对光纤预制棒棒身实现密封，包括以下步骤：
24.在光纤预制棒1棒身套设立体石墨毡密封结构，立体石墨毡密封结构包括两组立体石墨毡，使光纤预制棒1与两组立体石墨毡之间能够形成空腔结构；
25.在光纤预制棒1生产过程中，通过对空腔抽真空，形成微小负压环境，使拉丝加热炉7在拉丝过程中避免外界空气侵入的同时，确保拉丝拉丝炉7内温场稳定，进而保证光纤预制棒1的有效生产段始终处于稳定受热氛围中，在光纤预制棒1棒身直径变化较大时，两组立体石墨毡能够紧贴光纤预制棒1棒身，拉丝加热炉7内温场几乎不受影响。
26.光纤拉丝炉气封装置包括拉丝加热炉7及设置于拉丝加热炉7炉口的立体石墨毡密封结构、上压板3、中间压板4、下压板5和底部压板6，上压板3、中间压板4、下压板5和底部压板6由上至下依次设置，以上压板的材质均可采用金属、陶瓷或石英等耐高温材料加工而成，上压板3与中间压板4之间、中间压板4与下压板5之间以及下压板5与底部压板6之间选择性放置起冷却作用、通冷却介质的盖板，光纤预制棒1由上至下送入拉丝加热炉7内，立体
石墨毡密封结构包括第一立体石墨毡2第二立体石墨毡8，第一立体石墨毡2和第二立体石墨毡8均为具有弯曲弧度的立体石墨毡，第一立体石墨毡2和第二立体石墨毡8上的孔径可根据光纤预制棒1的直径情况进行扩大或收缩，第一立体石墨毡2和第二立体石墨毡8由上至下依次套设于光纤预制棒1棒身，第一立体石墨毡2和第二立体石墨毡8可对称设置或非对称式设置，第一立体石墨毡2一端与光纤预制棒1外表面接触，第一立体石墨毡2另一端被压在上压板3与中间压板4之间，第二立体石墨毡8一端与光纤预制棒1外表面接触，第二立体石墨毡8另一端被压在下压板5与中间压板4之间，第一立体石墨毡2、第二立体石墨毡8与光纤预制棒1棒身之间围成空腔结构，在实际生产过程中，空腔结构内为负压环境，进而使得第一立体石墨毡2和第二立体石墨毡8始终紧贴在光纤预制棒1棒身，拉丝加热炉7内温场几乎不受影响，避免因光纤预制棒1直径变化引起的光纤拉丝炉7内温度场失衡。
27.上压板3、中间压板4、下压板5、底部压板6均呈圆形结构，上压板3、中间压板4和下压板5分别为内部开设气孔的压板，气孔在各压板上圆周均布，气孔的形状可为圆形、椭圆形、销形、四边形等，在使用过程中，上压板3和下压板5向外提供保护气体，通过上压板3内部开设的倾斜气孔释放保护气体以隔绝外界空气氛围，上压板3上的倾斜气孔的开口斜向上设置，倾斜角度为0-90
°
，通过下压板5内部开设的倾斜气孔释放气体起到保护石墨毡和导热的作用，下压板5上的倾斜气孔的开口斜向下设置，倾斜角度为0-90
°
，上压板3与下压板5的气流参数为0-100l/min，上压板3与下压板5的气流独立控制，中间压板4上的气孔与外部抽真空设备连接，外部抽真空设备通过中间压板4向外抽气时，使第一立体石墨毡2、第二立体石墨毡8与光纤预制棒1之间围成的空腔内形成微小负压，阻止外界空气的进入，能够确保光纤预制棒1的有效生产段始终处于稳定受热氛围中，在光纤预制棒1棒身直径变化较大时，第一立体石墨毡2与第二立体石墨毡8能够紧贴光纤预制棒1棒身，拉丝加热炉7内温场几乎不受影响，空腔内可选择性设置压力传感器，用于实时监测空腔内的压力值。
28.底部压板6设置于下压板5下方，底部压板6内部可选择性通入冷却水，只需确保下压板5不会因高温导致变形进而影响自身的密封效果。
29.作为具体的一种实施方式，第一立体石墨毡2和第二立体石墨毡8呈1/4圆弧状套在光纤预制棒1上，第一立体石墨毡2和第二立体石墨毡8的尺寸、结构等可根据光纤预制棒1的平均直径进行调节，可参照目前市场上光棒平均直径40
±
20mm、80
±
40mm、150
±
40mm、180
±
40mm、200
±
40mm等规格。
30.第一立体石墨毡2为一层石墨毡层或两层及以上石墨毡层的复合，可实现立体石墨毡在一定范围的直径变化，石墨毡层单层厚度为0.5-10mm。第一立体石墨毡2与上压板3及中间压板4相接处进行加厚处理，该部分厚度为第一立体石墨毡2最小厚度的1.1倍以上，以提升其在与上压板3及中间压板4接触处的耐弯折性。
31.第二立体石墨毡8为一层石墨毡层或两层及以上石墨毡层的复合，石墨毡层单层厚度为0.5-10mm。第二立体石墨毡8与下压板5及中间压板4相接处进行加厚处理，该部分厚度为第二立体石墨毡8最小厚度的1.1倍以上，以提升其在与下压板5及中间压板4接触处的耐弯折性。
32.保护气体包括氮气、氩气等惰性气体。
33.实施例2
34.如图1所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的中间压板4上的气孔与外
部送气设备连接，外部送气设备与外部抽真空设备可集成一体或单独设置和控制，可根据实际需求加以灵活选择，外部送气设备通过中间压板4向第一立体石墨毡2、第二立体石墨毡8与光纤预制棒1之间围成的空腔内释放保护气体，使空腔形成微小正压环境，中间压板4释放保护气体，进而使第一立体石墨毡2、第二立体石墨毡8与光纤预制棒1的结合处向外释放保护气体，隔绝外界气体，使光纤预制棒1的有效生产段始终处于稳定受热氛围中，在光纤预制棒1棒身直径变化较大时，也能达到良好的密封效果，同时，空腔内的微小正压可使第一立体石墨毡2和第二立体石墨毡8在光纤预制棒1的拉丝过程中始终保持初始形态，可适当使用厚度较小的立体石墨毡且可达到增加石墨毡使用寿命的效果。
35.余同实施例1。
36.实施例3
37.如图2所示，一种采用立体石墨毡密封结构的光纤拉丝炉气封方法，在拉丝过程中，采用光纤拉丝炉气封装置对光纤预制棒棒身实现密封，包括以下步骤：
38.采用具有一定弧度和内空腔结构的第三立体石墨毡9呈围脖式套设于光纤预制棒1棒身，减少中间压板4的使用，节约成本，由于该第三立体石墨毡9具有一定的空腔结构，在使用过程中与光纤预制棒1始终具有一定距离的紧密接触，可使光纤预制棒1生产至棒身时可以根据光棒直径的变化而变化，使第三立体石墨毡9始终与光纤预制棒1保持紧密接触，由于光纤预制棒1的进棒速度很慢，可近似认为炉内温场几乎不受影响，进而确保光纤预制棒1的稳定生产。
39.本实施例的光纤拉丝炉气封装置包括拉丝加热炉7及设置于拉丝加热炉7炉口的第三立体石墨毡9、上压板3、下压板5和底部压板6，光纤预制棒1由上至下送入拉丝加热炉7内，具有一定弧度和内空腔结构的第三立体石墨毡9呈围脖式套设于光纤预制棒1棒身，第三立体石墨毡9与光纤预制棒1外表面始终保持一定的接触面积，第三立体石墨毡9的封口端被压在上压板3与下压板5之间，下压板5下方设置有底部压板6，底部压板6内部可选择性通入冷却水，只需确保下压板5不会因高温导致变形进而影响自身的密封效果。
40.作为具体的一种实施方式，上压板3、下压板5和底部压板6均呈圆形结构，以上压板的材质均可采用金属、陶瓷或石英等耐高温材料加工而成，上压板3与下压板5之间以及下压板5与底部压板6之间选择性放置起冷却作用、通冷却介质的盖板，上压板3、下压板5、底部压板6分别对称设置于拉丝加热炉7顶部两侧，上压板3和下压板5分别为内部开设气孔的压板，气孔在各压板上圆周均布，气孔的形状可为圆形、椭圆形、销形、四边形等，在使用过程中，上压板3和下压板5向外提供保护气体，通过上压板3内部开设的倾斜气孔释放保护气体以隔绝外界空气氛围，上压板3上的倾斜气孔的开口斜向上设置，倾斜角度为0-90
°
，通过下压板5内部开设的倾斜气孔释放气体起到保护石墨毡和导热的作用，下压板5上的倾斜气孔的开口斜向下设置，倾斜角度为0-90
°
，上压板3与下压板5的气流参数为0-100l/min，上压板3与下压板5的气流独立控制。
41.余同实施例1。
42.未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，可直接市场购买得到，在此不做赘述。
43.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领
域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。