光纤熔接机用高效加热槽及光纤熔接的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光纤熔接机用高效加热槽及光纤熔接机，其包括不锈钢加热基材层，所述不锈钢加热基材层包括互相连接的两个加热面，所述每个加热面的外侧通过厚膜丝网印刷工艺依次印设有绝缘介质层、电阻值为4.7±0.5Ω、功率密度为10-20W/cm2、温度系数为1500±150ppm/℃的加热电阻层、过渡点导体层和玻璃保护釉层。所述光纤熔接机设置有上述加热槽。本实用新型的加热槽有效提高了热传导效率，可以将加热槽6秒内快速升温至200℃，此外本实用新型的加热槽还具有成本低、易于造型和制作的优点；同时设置玻璃保护釉层可以满足加热槽的耐高温性能。
【专利说明】光纤熔接机用高效加热槽及光纤熔接机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光纤熔接【技术领域】，特别涉及一种光纤熔接机用高效加热槽及使用该加热槽的光纤熔接机。
【背景技术】
[0002]光纤接头熔接通常包括两个主要的过程，一是熔接过程，包括推进、对准、放点、估算损耗，二是热缩过程，光纤热熔接续后，需用热缩套管覆盖熔接点，将热缩套管放入热缩装置中的加热槽进行热缩加固，其中第一个过程不同厂家的熔接机所需时间从9秒到15秒不等，该时间基本上没有节省的空间；对于第二个过程，当前国内外熔接机熔点固定包括两个过程，一个是加热过程，另一个是加热后的冷却过程，目前冷却过程时间较短，仅为几秒，加热过程所需时间较长，一般在35秒左右，其中加热过程时间较长导致热缩时间长，效率低，造成加热过程时间长的主要原因有以下两点:
[0003]1.现有熔接机加热槽的加热部件不能快速升温:现有熔接机加热部件一般为铝材包裹陶瓷材质的加热片，陶瓷加热片的温升能力一般为加热20s以上能达到200度；个别熔接机加热槽的加热部件使用PI (聚酰亚胺)加热膜通过胶粘包裹铝材，从而提高温升能力，但PI加热膜与铝材连接的耐高温胶体属于封锁类技术，目前只有日本及欧美国家能够生产，价格昂贵；此外，虽然PI加热膜可做柔性造型提高热传导效率，但其成品也因功率密度过大，不能大面积加热，仅能对局部小面积温升，通过热传递向两侧延伸；而且其选用铝基材导热片，高温会产生铝离子，有可能对长期使用者的健康造成威胁；
[0004]2.现有熔接机加热槽结构的热传导效率低:现有加热槽一般为平底U型结构，这种形状的加热槽在热缩过程中加热槽与热缩套管的接触面仅为一条边，热传导面积小，传导效率低。
实用新型内容
[0005]本实用新型提供一种光纤熔接机用高效加热槽，以解决现有技术中存在的上述缺陷。
[0006]本实用新型还提供一种设置有上述高效加热槽的光纤熔接机，以解决现有技术中存在的上述缺陷。
[0007]本实用新型的技术方案如下:
[0008]一种光纤熔接机用高效加热槽，其包括不锈钢加热基材层，所述不锈钢加热基材层包括互相连接的两个加热面，所述每个加热面的外侧通过厚膜丝网印刷工艺依次印设有绝缘介质层、电阻值为4.7±0.5Ω、功率密度为10-20W/cm2、温度系数为1500±150ppm/°C的加热电阻层、过渡点导体层和玻璃保护釉层；其中，所述加热电阻包括:相对厚的中间电阻部分和厚度由中间向两端连续或阶梯状递减的两端电阻部分；或者，所述加热电阻包括:功率密度相对小的中间电阻部分和功率密度连续或阶梯状增大的两端电阻部分。
[0009]本实用新型的光纤熔接机用高效加热槽，提供了将不锈钢作为加热基材制作光纤熔接机用加热槽的具体结构设置，解决了虽然不锈钢具有优异的导热性能，但是利用现有技术并不能将其直接用于光纤熔接机的加热槽领域的技术问题。本实用新型的加热槽可以选用导热性能优异的不绣钢。上述电阻结构设置的目的是对加热电阻的电阻值的分布进行优化，使加热电阻的左右两端的电阻值连续或阶梯状向中间递减，人为调整加热电阻左右两端及中间的电阻差值，实现加热槽接触面的热成像图形的均匀化，降低热成像图形中间段与左右端的温差值，直接提高温升效果，缩短温升时间。
[0010]优选地，所述不锈钢加热基材层的厚度为0.2-0.5mm。
[0011]优选地，所述加热槽的内表面设有黑色耐高温防粘涂层。
[0012]在本实用新型的优选实施方式中，所述两个加热面或其延伸平面之间形成能使所述两个加热面始终与热缩套管的外表面线性接触的一夹角。将加热槽设置为上述形状，使得圆形的热缩套管可以同时两条边预热，即使热缩下降的过程中，也保持接触，可大幅度提高热缩过程的热传导效率。
[0013]优选地，所述两个加热面的夹角为58-62°。
[0014]优选地，所述两个加热面的连接处为尖角型、圆弧形或者平面型。
[0015]优选地，所述加热槽为V型加热槽。
[0016]一种光纤熔接机，其设有热缩装置，所述热缩装置包括加热槽，其特征在于，该加热槽为上述任一的光纤熔接机用高效加热槽。
[0017]在本实用新型的方案中，加热槽的材质选用不锈钢，优选为导热性能优异的不锈钢。虽然不锈钢导热性能优异是众所周知的，但是对于如何将其作为加热基材用于光纤熔接机的加热槽在现有技术中并没有成功的方案可借鉴。本实用新型通过在不绣钢加热基材上通过厚膜丝网印刷工艺印设绝缘介质层、加热电阻层、过渡点导体层、玻璃保护釉层等功能性结构，成功的将不锈钢材料应用在光纤熔接机的加热槽领域，且大大缩短了热缩过程中的温升时间。
[0018]本实用新型加热槽的制备包括在所述不锈钢加热基材的每一个加热面外侧通过厚膜丝网印刷工艺依次印刷绝缘介质、加热电阻、过渡点导体、玻璃保护釉，其中每条加热电阻选用电阻值为4.7±0.5Ω，功率密度为10-20W/cm2、温度系数为1500±150 ppm/°C的温升时间短的加热电阻。
[0019]与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下:
[0020]第一.本实用新型通过在不绣钢加热基材上通过厚膜丝网印刷工艺印设绝缘介质层、加热电阻层、过渡点导体层、玻璃保护釉层等功能性结构，成功的将不锈钢材料应用在光纤熔接机的加热槽领域，且大大缩短了热缩过程中的温升时间；
[0021]第二.本实用新型的加热槽原材料和制造成本低，易于造型和制作；
[0022]第三.本实用新型的加热槽通过对加热槽形状进行设置，使得圆形的热缩套管可以同时两条边预热，即使热缩下降的过程中，也始终与加热面保持接触，可大幅度提高热缩过程的热传导效率。
[0023]当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型优选实施方式的加热槽热缩过程示意图；
[0025]图2为本实用新型的加热槽的加热基材和加热电阻的结构示意图；
[0026]图3为本实用新型的加热槽的电阻值分布均匀的加热电阻升温后加热槽接触面的热成像图形；
[0027]图4A(1)，4A(2), 4A(3)为本实用新型的加热槽的加热电阻值的几种优选分布示意曲线；
[0028]图4B为图4A(1)所示加热电阻值分布的加热电阻升温后加热槽接触面的热成像图形；
[0029]图5为使用本实用新型的加热槽的熔接机的示意图；
[0030]图6A为使用本实用新型的加热槽的熔接机的热缩装置的立体结构示意图，图6B为使用本实用新型的加热槽的熔接机的热缩装置的剖面结构示意图；
[0031]图7为本实用新型实施例1的加热槽的立体结构示意图；
[0032]图8为本实用新型实施例1的加热槽的温升曲线。
【具体实施方式】
[0033]本实用新型提供一种光纤熔接机用高效加热槽，其包括不锈钢加热基材层，所述不锈钢加热基材层包括互相连接的两个加热面，所述每个加热面的外侧通过厚膜丝网印刷工艺依次印设有绝缘介质层、电阻值为4.7±0.5Ω、功率密度为10-20W/cm2、温度系数为1500±150 ppm/°C的加热电阻层、过渡点导体层和玻璃保护釉层；其中，所述加热电阻包括:相对厚的中间电阻部分和厚度由中间向两端连续或阶梯状递减的两端电阻部分；或者，所述加热电阻包括:功率密度相对小的中间电阻部分和功率密度连续或阶梯状增大的两端电阻部分。
[0034]本实用新型的光纤熔接机用高效加热槽，提供了将不锈钢作为加热基材制作光纤熔接机用加热槽的具体结构设置，解决了虽然不锈钢具有优异的导热性能，但是利用现有技术并不能将其直接用于光纤熔接机的加热槽领域的技术问题。本实用新型的加热槽可以选用导热性能优异的不绣钢。上述电阻结构设置的目的是对加热电阻的电阻值的分布进行优化，使加热电阻的左右两端的电阻值连续或阶梯状向中间递减，人为调整加热电阻左右两端及中间的电阻差值，实现加热槽接触面的热成像图形的均匀化，降低热成像图形中间段与左右端的温差值，直接提高温升效果，缩短温升时间。
[0035]在本实用新型的一些优选实施方式中，所述不锈钢加热基材层的厚度为0.2-0.5mm。
[0036]在本实用新型的一些优选实施方式中，所述加热槽的内表面设有黑色耐高温防粘涂层。
[0037]请参见图1，为热缩套管在本实用新型的上述优选方案的加热槽中进行热缩过程的示意图。其中标号I表示加热槽，标号2表示热缩套管。
[0038]在本实用新型的优选实施方式中，加热槽I的两个加热面或其延伸平面之间形成能使该两个加热面始终与热缩套管2的外表面线性接触的一夹角。将加热槽设置为上述形状，使得圆形的热缩套管2可以同时两条边预热，即使热缩下降的过程中，也保持接触，可大幅度提高热缩过程的热传导效率。
[0039]本实用新型的【具体实施方式】中对两个加热面或其延伸平面之间的夹角的角度不做特别限定，进一步优选，上述夹角角度为58-62°。
[0040]本实用新型加热槽的制备方法包括:在不锈钢加热基材的两个加热面上通过厚膜丝网印刷工艺分别依次印刷绝缘介质层、加热电阻层、过渡点导体层、玻璃保护釉层等结构，加热电阻和加热基材的位置关系参见图2，其中，标号11表示加热基材，标号12表示加热电阻及其附属保护层一玻璃保护釉。对于本实用新型的加热槽而言，加热电阻的选择也很重要，电阻数值太大，会导致热缩温度过低，热缩套管热缩时间增长；电阻太小，常用的10-12V电压带不动，所以，经多次实验，得到如下最合理的范围是:每条加热电阻的电阻值设定为4.7±0.5Ω，根据目前常用的电压范围为10-12V，可以计算得功率密度为10-20W/cm2，在此范围内，热缩套管可以顺利热缩。
[0041]在本实用新型中，采用以上方案的加热槽使用电阻值分布均匀的加热电阻进行多次试验发现，控制加热电阻丝温度不超过临界值(通常为250°C)时，加热槽的左右两端温度提升缓慢，参见图3，该图为整个加热槽接触面升温后的温度热成像图，其中A、B表示加热槽两端，图中可以看到加热槽中间的温度与两端的温度温差很大，直接造成两端热缩套管热缩效果不好，造成两端热缩较慢，整体热缩时间加长；因此，本实用新型对加热电阻的结构进行了改进，通过调整加热电阻左右两端的印刷厚度或选用不同功率密度的材质，具体可以为，在印刷加热电阻时，将中间电阻刷厚，两端刷薄，或印刷加热电阻时，中间采用功率密度相对较小的电阻材质，两端采用功率密度相对较大的电阻材质，以使加热电阻两端电阻值大于中间电阻值，并通过调整加热电阻两端及中间的具体厚度或材质的功率密度达到使加热电阻的电阻值由两端向中间连续或阶梯状递减的效果，参见图4A (I)，4A (2)，4A (3)，其中展示了几种优选的加热电阻的电阻值曲线示意图，图中，A’和B’代表加热电阻的两端(两个黑色的圆点表示连接导线与电阻丝的过渡点导体，上述导线连接主板)，图中可见，图4A(1)所示的电阻值曲线中加热电阻的电阻值由两端向中间连续递减，图4A(2)、图4A(3)所示的电阻值曲线中加热电阻的电阻值由两端向中间阶梯状递减，其中阶梯状递减的阶梯分级不限，可以为两级阶梯状递减，例如图4A(2)，也可以为多级阶梯状递减，例如图4A(3)所示为4级阶梯状递减，此外，本实用新型还包括了所有其它可实现的阶梯状递减方式。本实用新型通过上述方式人为调整加热电阻左右两端及中间的电阻差值，可以在很大程度上实现加热槽接触面的热成像图形的均匀化，降低热成像图形中间段与左右端的温差值(仍存在温差，方便热缩时管内气体排出)，参见图4B，该图为设有4A(1)所示加热电阻值分布的加热电阻的加热槽接触面升温后的温度热成像图，其中A’和B’表示加热槽两端，图中可以看出，采用图4A(1)所示加热电阻值分布的加热电阻的这种结构设置可以直接提高加热槽温升效果，缩短温升时间。
[0042]此外，为了解决热缩套管粘加热槽的问题，优选对加热槽的内表面做黑色耐高温防粘涂层处理。
[0043]使用本实用新型的光纤熔接机的示意图参见图5，该光纤熔接机上设有热缩装置3，热缩装置3通常安装在光纤熔接机的上表面离操作者较远一侧。参见图6A和图6B，上述热缩装置3通常包括设在其两端的夹具31，加热座外壳32，以及横向放置在中间位置的加热槽I，具体地可优选，加热槽I为V型加热槽，该V型加热槽通过一个V型耐高温支撑架33固定，再通过螺丝34将该支撑架33固定在加热座外壳32上。
[0044]下方结合具体实施例对本实用新型做进一步的描述。
[0045]实施例1
[0046]参见图7，为本实施例的加热槽，其采用0.4mm厚V型SUS430不绣钢板作为加热基材，两个加热面之间的夹角为58±1°，其中，印刷在加热面外侧的加热电阻的电阻值为
4.7±0.2Ω，功率密度为10-20W/cm2，该加热电阻包括相对厚的中间电阻部分和厚度由中间向两端连续递减的两端电阻部分，其形状如图4A(1)中所示，加热电阻选用温度系数为1500± 150 ppm/°C的电阻材料，对加热槽的内表面，即不锈钢的内表面做黑色耐高温防粘涂层处理。
[0047]使用本实施例的加热槽进行温升实验，达到以下效果:长60_内径约1.3mm标准热缩套管的热缩时间可缩短至14-16S，加热槽内部温升曲线如图8，该曲线的斜度可以说明到达理想温度的时间较快。相比现有技术中热缩过程所需时间一般在35秒左右，使用本实用新型的加热槽大大提高了光纤热熔的效率。
[0048]以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属【技术领域】技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【权利要求】
1.一种光纤熔接机用高效加热槽，其特征在于，其包括不锈钢加热基材层，所述不锈钢加热基材层包括互相连接的两个加热面，所述每个加热面的外侧通过厚膜丝网印刷工艺依次印设有绝缘介质层、电阻值为4.7±0.5Ω、功率密度为10-20W/cm2、温度系数为1500±150 ppm/°C的加热电阻层、过渡点导体层和玻璃保护釉层；其中，所述加热电阻包括:相对厚的中间电阻部分和厚度由中间向两端连续或阶梯状递减的两端电阻部分；或者，所述加热电阻包括:功率密度相对小的中间电阻部分和功率密度连续或阶梯状增大的两端电阻部分。
2.如权利要求1所述的光纤熔接机用高效加热槽，其特征在于，所述不锈钢加热基材层的厚度为0.2-0.5mm。
3.如权利要求1或2所述的光纤熔接机用高效加热槽，其特征在于，所述加热槽的内表面设有黑色耐高温防粘涂层。
4.如权利要求1所述的光纤熔接机用高效加热槽，其特征在于，所述两个加热面或其延伸平面之间形成能使所述两个加热面始终与热缩套管的外表面线性接触的一夹角。
5.如权利要求4中所述的光纤熔接机用高效加热槽，其特征在于，所述两个加热面的夹角为58-62°。
6.如权利要求1或4或5所述的光纤熔接机用高效加热槽，其特征在于，所述两个加热面的连接处为尖角型、圆弧形或者平面型。
7.如权利要求6所述的光纤熔接机用高效加热槽，其特征在于，所述加热槽为V型加热槽。
8.一种光纤熔接机，其设有热缩装置，所述热缩装置包括加热槽，其特征在于，该加热槽为权利要求1-7中任一项所述的光纤熔接机用高效加热槽。
【文档编号】G02B6/255GK203965661SQ201420372104
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2013年7月24日
【发明者】刘朋 申请人:大豪信息技术（威海）有限公司, (株)韩国一诺仪器株式会社