一种光纤芯棒的制备装置及方法与流程

本发明涉及复合绝缘子，具体而言，涉及一种光纤芯棒的制备装置及方法。

背景技术：

1、光纤复合绝缘子是基于现有复合绝缘子技术发展而来的一种具备光学信号传输性能的复合绝缘子，它的制造难点在于如何将光纤植入复合绝缘子内部而不产生界面间隙，使得复合绝缘子仍具有较高的电气绝缘水平，并能保证安全长期可靠运行。目前，各制造企业采取的光纤内嵌技术各不相同，制造工艺方法多样，存在差异，有的利用空心芯棒将光纤导入并灌胶填充，由于芯棒、灌封胶或填充树脂、光纤材料之间的热膨胀系数存在差异，灌封胶或填充树脂固化过程中会出现一定程度的收缩。这种收缩效应会带来三种危害：a）在芯棒内部界面间产生气泡或缝隙，造成内绝缘缺陷；b）在芯棒内部形成应力，导致光纤损耗增大，甚至断纤；c）胶水层凝固后发生相对转动，使光纤扭转甚至断纤。即使采用液体状凝胶进行灌封或填充，由于凝胶无流动性，其性能和状态易受温度、浓度、压力、膨胀系数等因素的影响，稳定性差，同样容易产生气泡或缝隙等内绝缘缺陷，且增加了制造工序和人为因素影响。有的在芯棒外壁上挖槽将光纤镶嵌在芯棒槽内，人为破坏了芯棒内部的玻璃纤维和树脂，减少了芯棒原有承载拉伸强度的截面积，降低了绝缘子的机械拉伸强度，给安全使用带来风险和隐患。且无论是螺旋式刻槽，还是直线式刻槽，均需要采用铣床或车床加工，槽深和槽宽的一致性难以控制，尤其对于长度超过9m以上的芯棒，加工一致性难度更大，且槽内难以完全清洁并易留下粉尘，给后续胶封带来气泡缺陷隐患，显然现有技术都或多或少存在工艺不成熟和工序复杂的问题，尤其容易产生内绝缘和界面缺陷。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种光纤芯棒的制备装置及方法，旨在解决现有光纤复合绝缘子生产制造中易产生内绝缘和界面缺陷的问题。

2、一个方面，本发明提出了一种光纤芯棒的制备装置，包括：挤包机、光纤导向管和光纤保护管；其中，

3、所述挤包机的机头处设置有口型体，用于在挤包待制备光纤芯棒的护套时为芯棒和硅橡胶料导向；所述芯棒插设于所述口型体的内腔，所述口型体的外壁与所述挤包机机头的外壳之间设置有硅橡胶料的挤出通道，用于当挤出硅橡胶料时，使硅橡胶料流向所述芯棒外壁上的护套的待形成位置，以形成护套；

4、所述口型体壁面上靠近内腔的一侧沿周向开设有多个通槽，各所述通槽用于穿设光纤；

5、所述光纤导向管为多根，每根所述光纤导向管沿轴向穿设于对应的所述通槽且延伸出所述通槽的两端；

6、所述光纤保护管中穿设有光纤，且所述光纤保护管穿设并延伸出所述光纤导向管，用以在挤出力的作用下与所述护套一起紧密粘接在所述芯棒的外壁上。

7、进一步地，上述光纤芯棒的制备装置中，所述光纤导向管与所述通槽的配合间隙≤0.02mm。

8、进一步地，上述光纤芯棒的制备装置中，所述光纤导向管的外径为1.5-3mm，壁厚为0.15-0.3mm。

9、进一步地，上述光纤芯棒的制备装置中，所述光纤保护管的外径小于所述光纤导向管。

10、进一步地，上述光纤芯棒的制备装置中，所述光纤保护管的外径为0.5-1mm，壁厚为0.05-0.15mm。

11、进一步地，上述光纤芯棒的制备装置中，所述光纤导向管与所述光纤保护管两端的内壁均进行圆滑过渡处理。

12、进一步地，上述光纤芯棒的制备装置中，所述光纤保护管与所述光纤的接头处设置有密封结构，用以将所述光纤与所述光纤保护管固定为一体。

13、本发明提供的光纤芯棒的制备装置，通过在挤包机的口型体壁面上开设多个通槽，以穿设光纤导向管，并通过将光纤穿入光纤保护管后穿设于光纤导向管，以在挤出硅橡胶料的挤出力的作用下，将光纤紧密贴合在芯棒表面，且芯棒表面及内部均无需损伤和二次加工，充分保证了芯棒的机械强度不被破坏，实现了光纤、芯棒、护套三者之间的有效融合，且三者之间无气泡、间隙、分层等缺陷，优化了界面性能、提高了电气强度，可以实现光纤复合绝缘子长期安全可靠运行，并有利于延长光纤复合绝缘子的使用寿命。

14、另一方面，本发明还提供了一种光纤芯棒的制备方法，包括以下步骤：

15、将多根光纤导向管沿轴向对应穿设于挤包机口型体壁面上的每个通槽内，并将所述口型体装入挤包机机头内；

16、将穿设有光纤的光纤保护管一一对应地穿入所述光纤导向管中；

17、将芯棒沿所述口型体的内腔穿过所述口型体，并在所述芯棒表面挤出硅橡胶料以形成护套，挤出硅橡胶料的过程中，利用挤出力将光纤保护管连同光纤拉出并与所述形成的护套一起紧密粘接在所述芯棒外壁上，从而制得光纤芯棒。

18、进一步地，上述光纤芯棒的制备方法中，还包括：待所述护套挤包完成后，剥离端部护套，并确保剥离处与所述光纤保护管保持预设间距。

19、进一步地，上述光纤芯棒的制备方法中，待所述端部护套剥离后，将挤包好的光纤芯棒 在140-160℃下烘烤一段时间，使所述护套完全硫化。

20、本发明中的光纤芯棒的制备方法，将硅橡胶护套和光纤通过挤包的方式紧密粘接在芯棒上，使其充分结合为一体，能实现光纤在复合绝缘子挤包工艺状态下的顺利植入，不影响复合绝缘子的正常生产工序，从工艺性、经济性、实用性上来考虑更满足于复合绝缘子的生产需求，无需额外增加生产工序，大大提高了生产效率；光纤芯棒实现了光纤、芯棒、护套三者之间的有效融合，三者之间无气泡、间隙、分层等缺陷，界面性能好、电气强度高，可以实现光纤复合绝缘子长期安全可靠运行。

技术特征：

1.一种光纤芯棒的制备装置，其特征在于，包括：挤包机、光纤导向管和光纤保护管；其中，

2.根据权利要求1所述的光纤芯棒的制备装置，其特征在于，所述光纤导向管与所述通槽的配合间隙≤0.02mm。

3.根据权利要求1所述的光纤芯棒的制备装置，其特征在于，所述光纤导向管的外径为1.5-3mm，壁厚为0.15-0.3mm。

4.根据权利要求1所述的光纤芯棒的制备装置，其特征在于，所述光纤保护管的外径小于所述光纤导向管。

5.根据权利要求1所述的光纤芯棒的制备装置，其特征在于，所述光纤保护管的外径为0.5-1mm，壁厚为0.05-0.15mm。

6.根据权利要求1所述的光纤芯棒的制备装置，其特征在于，所述光纤导向管与所述光纤保护管两端的内壁均进行圆滑过渡处理。

7.根据权利要求1所述的光纤芯棒的制备装置，其特征在于，所述光纤保护管与所述光纤的接头处设置有密封结构，用以将所述光纤与所述光纤保护管固定为一体。

8.一种利用权利要求1所述的光纤芯棒的制备装置制备光纤芯棒的方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的光纤芯棒的制备方法，其特征在于，还包括：待所述护套挤包完成后，剥离端部护套，并确保剥离处与所述光纤保护管保持预设间距。

10.根据权利要求9所述的光纤芯棒的制备方法，其特征在于，待所述端部护套剥离后，将挤包好的光纤芯棒在140-160℃下烘烤一段时间，使所述护套完全硫化。

技术总结本发明提供了一种光纤芯棒的制备装置及方法，包括：挤包机、光纤导向管和光纤保护管；挤包机的机头处设置有口型体；芯棒插设于口型体的内腔，口型体的外壁与所述挤包机机头的外壳之间设置有硅橡胶料的挤出通道；口型体壁面上靠近内腔的一侧沿周向开设有多个通槽，用于穿设光纤；光纤导向管为多根，各根光纤导向管沿轴向穿设于对应的通槽中且延伸出通槽的两端；光纤保护管中穿设有光纤，且光纤保护管穿设于光纤导向管，用以在挤出力的作用下与护套一起紧密粘接在所述芯棒的外壁上。本发明通过在挤包机的口型体壁面上开设多个通槽，以穿设光纤，以在挤出护套的挤出力的作用下，将光纤贴合在芯棒表面，实现了光纤、芯棒、护套三者之间的有效融合。技术研发人员：张锐,杨红军,武文华,田正波,全姗姗,郭晶晶,周婧,袁光裕,江玲受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4