技术领域
[0001] 本
发明涉及光纤制造技术领域，更具体地说，涉及一种预支棒的去
热应力工艺，还涉及利用上述工艺的一种预支棒的去热应力设备。
背景技术
[0002] 人们在制造光纤时需要使用到预制棒(俗称光棒)，光纤的内部结构就是在预制棒中形成的，因而预制棒的制作是光纤工艺中最重要的部分。
[0003] 预制棒在制造加工过程中经常涉及到从高温冷却的过程，在这个过程中会因为经受激烈的、不均匀的
温度变化，而使预制棒内产生不规则的应力，称其为热应力，该热应力区别于机械应力。这种不规则的热应力会降低制品的强度和热
稳定性，甚至可能导致玻璃在成形后的冷却、存放以及
机械加工过程中自行破裂。
[0004] 而产生热应力的主要原因是因为预制棒的内外层或不同部位存在温度梯度。而产生温度梯度是因为玻璃的导热性差，在冷却过程中，由于预制棒的形状、厚度、受冷却程度等不同，各部位将形成温度梯度，从而引起制品中产生不规则的热应力。
[0005] 为了解决上述的问题，
现有技术中为了去除预制棒中的内应力，常常通过火焰对预制棒直接加热到一定到温度后，使预制棒的内部的热应力去除后。但是玻璃在冷却的过程中，还是会产生新的热应力。
[0006] 综上所述，如何有效地解决预制棒重新加热去热应力后产生新的热应力的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
[0007] 有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种预支棒的去热应力工艺，该去热应力工艺可以有效地解决预制棒重新加热去热应力后产生新的热应力的问题，本发明的第二个目的是提供一种利用上述工艺的预支棒的去热应力设备。
[0008] 为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
[0009] 一种预制棒的去热应力工艺，包括：将预制棒加热到去应力温度；将预制棒在所述去应力温度下保持预定时长；将预制棒的温度按第一预定降温速度从所述去应力温度降温到预定温度；将预制棒的温度按第二预定降温速度从所述预定温度降低到常温，所述第一预定降温速度小于所述第二降温速度。
[0010] 优选地，所述预定温度在250摄氏度至300摄氏度之间，包括250摄氏度和300摄氏度；所述去应力温度在800摄氏度至900摄氏度之间，包括800摄氏度和900摄氏度。
[0011] 在本
实施例中，对于预制棒的降温阶段，进行了分阶段降温，且前阶段降温速度要低于后阶段降温速度，相比放置在常温下的预制棒，去热应力工艺中降温阶段，在高温阶段降温的速度相比低温阶段进行了有效的降低，以保证预制棒的内部的热量能够缓和均匀的散发出来，进而有效地避免了预制棒在去热应力工艺中产生新的热应力。所以该去热应力工艺能够有效地解决预制棒重新加热去热应力后产生新的热应力的问题。
[0012] 为了达到上述第二个目的，本发明提供如下技术方案：
[0013] 一种预制棒的去热应力设备，其特征在于，包括：用于放置所述预制棒的加热炉体；用于测量所述加热炉体的内腔温度的温度
传感器；用于对加热炉体的内腔进行加热的加热器；
控制器，用于在预制棒第一降温阶段，能够通过控制所述加热器的加热功率将所述加热炉体的内腔按第一预定降温速度从去应力温度降温到预定温度，在预制棒第二降温阶段，能够通过控制所述加热器的加热功率将所述加热炉体的内腔按第二预定降温速度从所述预定温度降温到常温，所述第一预定降温速度小于所述第二降温速度。
[0014] 本技术方案提供的去应力设备可以采用上一技术方案中的加工工艺对预制棒进行去应力，所以该技术方案提供的去热应力设备的有益效果可以参考上述实施例。
[0015] 优选地，所述加热炉体的下端设置有氮气接入口。
[0016] 优选地，所述加热炉体的内腔呈圆柱形，所述加热器包括多个围绕所述加热腔设置并均匀分布的加热件。
[0017] 优选地，还包括套设在所述加热炉体外侧的
保温毡。
[0018] 优选地，所述加热炉体为
石英管，所述加热件为
硅钼加热丝并设置在所述石英管外侧，所述保温毡套设在所述石英管外侧并设置有容纳所述加热件的容纳腔，所述温度传感器为红外测温仪。
[0019] 优选地，还包括下端用于与预制棒固定连接的
支撑杆以及
转轴与所述支撑杆上端固定的第一
电机，所述第一电机的转轴竖直设置。
[0020] 优选地，还包括与所述第一电机固定连接的托板、与所述托板沿竖直方向滑动配合并限制托板转动的
导轨、与所述托板的丝母配合且竖直设置的
丝杆以及用于驱动丝杆转动的第二电机，所述第二电机与所述加热炉体保持相对固定。
[0021] 优选地，还包括用于
覆盖所述加热炉体上端预制棒放入口的上盖，所述上盖套设在所述支撑杆上，所述支撑杆上位于上盖下侧的部分设置有用于支撑上盖的凸缘。
附图说明
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023] 图1为本发明一种实施例提供的预制棒的去热应力工艺的流程示意图；
[0024] 图2为本发明一种实施例提供的预制棒的去热应力设备的结构示意图。
具体实施方式
[0025] 本发明实施例公开了一种预支棒的去热应力工艺，以有效地解决预制棒重新加热去热应力后产生新的热应力的问题。
[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 请参阅图1，图1为本发明一种实施例提供的预制棒的去热应力工艺的流程示意图。
[0028] 在第一种具体实施例，本实施例提供了一种预制棒的去热应力工艺。具体该去热应力工艺包括加热阶段101、保温阶段102、慢降温阶段103和快降温阶段104。
[0029] 在加热阶段101中，将预制棒的温度加热到去应力温度。去应力温度指的是在该温度下预制棒之间的热应力能够消除。去应力温度不应太高、太高会改变预制棒的其它性能，也不能太低，太低会使去热应力不彻底。基于此，可以使去应力温度在800摄氏度和900摄氏度之间，且包括800摄氏度和900摄氏度，此处优选850摄氏度。此处对于预制棒温度的测定，可以通过对环境的温度进行测定来得到，也可以通过测量预制棒表面的温度来得到。
[0030] 在保温阶段102中，使预制棒在去应力温度下保持预定时长，以使预制棒的内部充分受热。其中预定时长应根据预制棒去应力的时长对应，具体的预制棒的厚度不同，内部受热速率就不同，进而导致去应力所消耗时长就不相同。
[0031] 在慢降温阶段103中，使预制棒的温度按第一降温速度从去应力温度降温到预定温度，其中预定温度应当位于去应力温度与常温之间。此处需要说明的是常温指的外界正常
环境温度，一般为25摄氏度。此处常温指的是，应当是当前环境中的大气温度。其中预定温度不应太高，太高预制棒容易产生新的热应力，预定温度也不应太低，太低很容易造成降温速率太慢。基于此，可以使预定温度在250摄氏度和300摄氏度之间，包括250摄氏度和300摄氏度，优选275摄氏度。
[0032] 在快降温阶段104中，使预制棒的温度按第二降温速度从预定温度降温到常温，其中第一降温速度小于第二降温速度，以保证在预制棒进行降温时，稳定降温，特别在高温阶段进行低速降温，有利于避免预制棒的内外温差差距大，进而能够有效地避免产生新的热应力。其中第一降温速度和第二降温速度都不应太大，应当小于正常降温速率，正常降温速率指的是预制棒放置在常温状态下，预制棒的降温速率。此处需要强调的是，其中第一降温速度和第二降温速度均可以根据不同时间作相应的调整，但应当保证的是预制棒的温度越高，降温速率越低。
[0033] 在本实施例中，对于预制棒的降温阶段，进行了分阶段降温，且前阶段降温速度要低于后阶段降温速度，相比放置在常温下的预制棒，去热应力工艺中降温阶段，在高温阶段降温的速度相比低温阶段进行了有效的降低，以保证预制棒的内部的热量能够缓和均匀的散发出来，进而有效地避免了预制棒在去热应力工艺中产生新的热应力。所以该去热应力工艺能够有效地解决预制棒重新加热去热应力后产生新的热应力的问题。
[0034] 请参阅图2，图2为本发明一种实施例提供的预制棒的去热应力设备的结构示意图。
[0035] 在第二种具体实施例中，本实施例提供了一种预制棒13的去热应力设备，该去应力设备包括加热炉体1、温度传感器2、加热器3和控制器。其中加热炉体1用于放置预制棒13，以使预制棒13具有一个均匀的加温环境，同时有效避免
能源的浪费。其中温度传感器2用于检测预制棒13的温度，具体的可以通过对加热炉体1的内腔温度来推定预制棒13的温度。而其中加热器3用于对加热炉体1的内腔进行加热，以使预制棒13的内腔温度达到所需要求。
[0036] 其中控制器主要通过温度传感器2的测量温度，来进一步的控制加热器3的加热功率，以使预制棒13依次经过加热阶段、保温阶段、第一降温阶段和第二降温阶段，其中第一降温阶段的降温速度小于第二降温阶段的降温速度。为了保证降温阶段产生热应力，具体的该控制器能够在预制棒13第一降温阶段，能够通过控制加热器3的加热功率将加热炉体1的内腔按第一预定降温速度从去应力温度降温到预定温度，在预制棒13第二降温阶段，能够通过控制加热器3的加热功率将加热炉体1的内腔按第二预定降温速度从所述预定温度降温到常温。以使预制棒13能够第一降温阶段按第一降温速度降温，预制棒13能够在第二降温阶段按第二降温速度降温。
[0037] 其中预定温度不应太高，太高预制棒13容易产生新的热应力，预定温度也不应太低，太低很容易造成降温速率太慢。基于此，可以使预定温度在250摄氏度和300摄氏度之间，包括250摄氏度和300摄氏度，优选275摄氏度。去应力温度指的是在该温度下预制棒13之间的热应力能够消除。去应力温度不应太高、太高会改变预制棒13的其它性能，也不能太低，太低会使去热应力不彻底。基于此，可以使去应力温度在800摄氏度和900摄氏度之间，且包括800摄氏度和900摄氏度，此处优选850摄氏度。此处对于预制棒13温度的测定，可以通过对环境的温度进行测定来得到，也可以通过测量预制棒13表面的温度来得到。常温指的外界正常环境温度，一般为25摄氏度。此处常温指的是，应当是当前环境中的大气温度。
[0038] 在本实施例中，本实施例提供的去应力设备可以采用上一实施例中的加工工艺对预制棒13进行去应力，所以本实施例提供的去热应力设备的有益效果可以参考上述实施例。
[0039] 另外，本实施例还考虑到在预制棒13位于去应力温度下，杂质对于预制棒13的性能影响特别大，特别是空气中的
水蒸气。所以在去应力温度下，最好能够对预制棒13隔离杂质。基于此，可以在加热炉体1的下端设置有氮气接入口4，以能够通过该氮气接入口4将氮气灌入到加热炉体1的内腔中，进而从下到上逐渐排解掉内腔中的空气。氮气源，可以是独立设置的氮气瓶，也可以与其它具有或生产氮气的设备进行连接。使用氮气，是因为氮气不仅是惰性气体，还因为氮气的
密度大。
[0040] 加热器3可以是由多个加热件组成的，形成点阵式加热方式，为了使加热炉体1的内腔的各部温度均匀，最好使加热炉体1的内腔呈圆柱形，并使多个加热件围绕加热腔设置，且这多个加热件应当均匀分布设置。其中加热件可以设置在加热炉体1的内腔中，可以设置在加热炉体1外侧，此时加热炉体1的
侧壁应当能够导热，且导热性要好。
[0041] 考虑到去应力温度相比常温非常高，所以加热炉体1内热量很容易散发出去，为了避免加热炉体1内的热量散失过快，可以在加热炉体1外侧套设有保温毡5。
[0042] 为了使结构简单，成本低，可以使加热炉体1为石英管。为了提高加热效果，可以使加热件为硅钼加热丝，具体可以将该硅钼加热丝设置为U型状。多个硅钼加热丝之间可以进行
串联，以便对硅钼加热丝提供电力。为了避免硅钼加热丝产生杂质气体，和为了使石英管内腔中的温度更加均匀，可以将硅钼加热丝设置在石英管的外侧。此时保温毡5可以套设在石英管的外侧，并在保温套上设置有容纳加热件的容纳腔，且该容纳腔还能够起到对硅钼加热丝固定的作用。考虑到是加热炉体1为石英管，进而可以使温度传感器2为红外测温仪，可以将红外测温仪插装在保温毡5上，并在保温毡5上设置有通向石英管的红外通道。为了保证测温精确性，可以在设置多个红外测温仪，该多个红外测温仪均匀分布，以得到多个数值，然后通过多个数值模拟出一个中间值。
[0043] 考虑到加热器3的加热均匀性很难完全保证，对于点阵式加热，始终会造成预制棒13加热不均匀。基于此，可以设置有用于驱动预制棒13相对加热器3转动的第一电机7。具体的可以设置有支撑杆6和第一电机7，其中支撑杆6的下端为预制棒13的安装头，具体的支撑杆6的下端用于预制棒13固定连接，该支撑杆6的下端可以采用胶塞，然后将胶塞插入到预制棒13的上端口内，以与预制棒13沿预制棒13的轴线方向插接在一起。而第一电机7的转轴与支撑杆6上端固定连接，其中第一电机7的转轴应当与支撑杆6同轴设置，以使预制棒13能够绕自身的轴线转动。在安装时，预制棒13应竖直设置，而支撑杆6也应竖直设置，进而第一电机7的转轴也应当竖直设置。加热炉体1的内腔温度一般偏高，所以可以将第一电机7放置在加热炉体1的外侧。
[0044] 一般一批预制棒13的数量巨大，设置的加热炉体1的数量也会比较多，为了使拆装预制棒13方便，可以设置有带动预制棒13相对加热炉体1升降的升降机构，以带动预制棒13伸入加热炉体1内或从加热炉体1内取出。具体该升降机构可以还设置有托板8、导轨9、丝杆10和第二电机11。第一电机7安装在托板8上，以使托板8与预制棒13在竖直方向上保持相对固定的关系。其中导轨9与托板8沿竖直方向滑动配合，导轨9还应限制托板8转动，当导轨9与托板8通过圆孔和圆柱滑动配合，可以设置两根并列设置的导轨9，以防止托板8转动。其中丝杆10与托板8的丝母配合，并竖直设置，以当丝杆10转动的时候推动托板8相对导轨9滑动。第二电机11用于驱动丝杆10转动，而第二电机11与加热炉体1保持相对固定。进而通过第二电机11带动丝杆10转动，进而带动托板8上下移动，进而带动预制棒13上下移动。
[0045] 为了避免杂质进入到加热炉体1内，在加热炉体1内上端预制棒放入口上会设置一个上盖12，上盖12覆盖预制棒放入口。考虑到支撑杆6的干涉上盖12的放置，所以上盖12的中部会设置一个支撑杆6插入孔。因为支撑杆6的直径相对预制棒13的直径比较小，固定预制棒13后的支撑杆6需要通过支撑杆6插入孔插入到加热炉体1内，进而会导致支撑管插入孔的与支撑杆6之间的间隙比较大，不利于对炉体内进行密封。基于此，将上盖12套设在支撑杆6上，同时在支撑杆6上位于上盖12下侧的部分设置有用于支撑上盖12的凸缘。以使托板8带动预制棒向上移动，能够直接带动上盖12向上移动。不仅能够使上盖12与支撑杆6紧密
接触，还可以使上盖12的开启与关闭都可以自动实现，而无需人工操作。
[0046] 本
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0047] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种
修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
