[發明專利]一種傳感用光纖封裝生產系統

有效

• 申請號: 201710470708.7
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107024750B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 劉鵬
• 申請（專利權）人: 淄博朗達復合材料有限公司
• 主分類號: G02B6/44
• 分類號: G02B6/44
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所(普通合伙) 37223
• 代理人: 任建堂

技術領域

一種傳感用光纖封裝生產系統，光纖加工技術領域。

背景技術

光纖的主要成分跟玻璃材料一致，脆性大、硬度高經過普通的樹脂材料涂覆后，雖具有一定機械強度，但仍然經不起彎曲（折）、扭折和側壓力作用。為了適應各種環境條件，如架空、埋地、穿管及過江河等工程敷設及實際應用，必須對光纖進行進一步物理保護，即對光纖進行封裝，將其與一些元件組合在一起構成光纜的形式，才能確保其具備優良的傳輸性能、機械性能和環境性能等。目前，通常將光纖封裝在由各種加強件、阻水材料、包扎帶等元件按照一定規則絞合制成的層絞式光纜中；當在油田等環境中應用時，為了實現保護作用，還將光纖封裝在各種規格的不銹鋼管中，使經過封裝后的光纖具有更為優異的抗拉、抗壓、抗彎、抗扭轉、抗沖擊等優良機械性能和溫度特性，以滿足各種運輸、儲存、敷設條件和方式以及不同環境條件下的使用要求，同時盡可能減小其機械體積，并改善因外力所引起的光纖微彎和環境溫度變化引起的壓縮應變，保持光纖固有的優良傳輸特性。

在實際應用中，直接裸光纖作為敏感元件，無法勝任石化、土木工程機構等粗放式施工（如混凝土澆筑等惡劣環境）。因此，采用合適的封裝工藝對裸光纖進行保護，是將光纖傳感器在實際工程應用中推廣的核心環節。傳感器探頭的布設方式強烈依賴檢測對象的結構特征，如在山體滑坡、地基沉降、石油管道、高速公路等對象中，所選擇的布設工藝幾乎完全不同，同時結構材料存在一定差異性（如彈性模量差異性等），因此選用特種光纖（如碳涂覆光纖等）或研發具有高耐久性、高抗拉強度的分布式光纖傳感器，并輔以合適的布設工藝，是將光纖傳感技術在環境惡劣工程領域中推廣的重要環節。

在實際工程應用中，一些研究員直接以膠粘接的方式將裸光纖布設在結構表面對結構應變、裂縫以及位移進行長期監測，該布設工藝在短時間取得了良好的監測效果，然而，直接采用裸纖布設存在布設成本高、布設光纖不易成活等缺點；此外，由于受到膠老化、蠕變等影響，其耐久性較差。瑞士Smartech公司基于加強型熱塑性合成帶和塑料棒分別研制開發出SMARTape和SMARTcord，并應用于混凝土裂縫、溫度以及油氣泄露監測等領域，但是其成本較高，很難大規模推廣應用；在油氣監測等領域將不銹鋼封裝以及加強鋼絲工藝進行封裝、應用，但是其在長期監測時的氫損和耐腐蝕、以及耐高溫等問題仍然存在；還有人采用拉擠成型工藝將光纖布設于FRP筋中，具有高耐久性和抗拉強度，適合土木工程等領域粗放式施工，但其耐極限應變能力反而有所降低。

如何生產一種將傳感和傳輸融為一體的易于安裝布設的光纖成為業內的關鍵問題之一。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種傳感用光纖封裝生產系統，能夠使碳纖維等纖維材料軸向均勻包覆在光纖周圍，獲得一種具有優良機械性能和溫度特性的光纖。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該傳感用光纖封裝生產系統，其特征在于：包括纖維張力控制裝置、纖維浸膠裝置、包覆機構和光纖導入機構，纖維張力控制裝置、纖維浸膠裝置沿纖維輸送方向依次設置，包覆機構設置在纖維浸膠裝置的纖維輸出端，光纖導入機構與纖維浸膠裝置設置在包覆機構的同一側，包覆機構將纖維束分展后包覆在光纖四周。

優選的，所述包覆機構輸入端設有光纖引入部和纖維分展部，纖維分展部環繞光纖引入部設有多個，纖維張力控制裝置和纖維浸膠裝置均與纖維分展部一一對應。

優選的，所述包覆機構包括纖維分展模具以及光纖成型模具，光纖成型模具上設有光纖成型通孔，纖維分展模具設置在光纖成型通孔前側，在纖維分展模具上設有多個弧形的纖維分展部，纖維分展部的直徑大于光纖成型通孔的直徑，光纖同軸穿過光纖成型通孔，纖維束經纖維分展部環形分展后從光纖的四周進入光纖成型通孔。

優選的，在所述纖維分展模具上開設有一個與光纖成型通孔相對應的光纖引入口，光纖由光纖引入口穿入光纖成型通孔內，纖維分展部設置在光纖引入口的四周。

優選的，在所述纖維張力控制裝置和纖維浸膠裝置之間設有分展輥，分展輥側部設有用于將纖維束沿軸向分展的分展部。

優選的，所述分展輥的直徑由中部至兩端逐漸減小。

優選的，所述光纖導入機構與包覆機構之間設有光纖張力控制裝置。

優選的，光纖的張力小于纖維束的張力。

優選的，所述纖維浸膠裝置包括浸膠輥及浸膠槽，浸膠槽為上部開口的箱體，浸膠輥水平設置，且轉動安裝在浸膠槽內，纖維束由下側繞過浸膠輥。