[0001] 本发明涉及光纤表面涂层处理装置技术领域，尤其涉及一种光纤金属涂层喷涂装置及方法。

[0002] 金属涂层光纤是一种具有金属薄膜覆盖的光纤，金属涂层光纤的主要特点是在光纤表面覆盖一层金属材料，通常是铝、铜、银或金等。这一金属薄膜可以提供光纤的保护和增强其性能。

[0003] 光纤表面的金属涂层质量直接关系到光纤的性能和可靠性。现有技术中，光纤在喷涂金属涂层时，需要将金属涂料进行融化，而空气中的氧气含量有限，导致金属熔化效率较低，并且空气中的杂质容易混入涂料中，从而导致成型的金属涂层质量和性能可靠性较低。

[0004] 专利申请号为202010285802.7，公开了一种表面改性金属涂层光纤及其制备方法和制备系统，并具体公开了用于对光纤表面进行涂覆的金属涂层涂覆单元，具体包括金属熔融炉、坩埚和金属涂覆器，坩埚和金属涂覆器均设置于金属熔融炉内腔中；金属铝于坩埚中熔化成铝熔融液后，导送至金属涂覆器，于金属涂覆器处将铝熔融液涂覆至中央改性层的表面，并快速固化形成金属涂层。该专利从一定程度上解决了，光纤在进行金属涂层时存在的拉出涂层的厚度、均匀度难以控制的问题。

[0005] 然而，上述专利仍然存在以下问题：在进行金属涂覆时，仍需要光纤整体通过液态的熔融金属，一旦发现光纤表面涂层厚度或均匀度不够，仅能通过调整光纤通过速度来实现调整虽然可以从一定程度上来调整光纤表面金属涂覆的厚度和均匀度。但总体来看，光纤表面金属涂层的质量控制仍不能达到很好的控制。此外这种浸入式涂覆也容易造成金属熔融液的浪费。

[0044] 为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明中的技术方案，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、完整的描述，很显然，所描述的实施例仅仅是本发明中的一部分实施例，而非本发明的全部实施例。

[0045] 实施例一

[0046] 请参照图1‑9所示，一种光纤金属涂层喷涂装置，包括：

[0047] 喷涂机构，喷涂机构包括：

[0048] 下壳体10，下壳体10内至少设有一个氧气通道101、一个氢气通道102和一个金属粉末通道103；

[0049] 分流室，分流室安装于下壳体10上部，分流室包括分流壳20以及与分流壳20相盖合的多孔盖30，分流壳20内设有分别与氧气通道101、氢气通道102以及金属粉末通道103相连通的氧气腔201、氢气腔202以及金属粉末腔203；所述多孔盖30设有与氧气腔201、氢气腔202以及金属粉末腔203对应的若干氧气孔301、氢气孔302以及金属粉末孔303；

[0050] 燃烧室40，燃烧室40用于氢气和氧气的燃烧，并熔融用于喷涂的金属粉末，燃烧室40安装于分流室上部；

[0051] 环喷组件，环喷组件包括与燃烧室40上口连接的环形喷管50，环形喷管50具有便于光纤拉出或放入的封闭状第一缺口501，环形喷管50圆心为中心环形阵列有若干喷口指向环形喷管50圆心的喷嘴60；

[0052] 驱动机构，驱动机构包括与喷涂机构相连用于驱动其沿光纤长度方向往复移动的直线驱动机构70以及与直线驱动机构70相连用于驱动环形喷管50沿光纤转动的旋转驱动机构80。

[0053] 本发明通过在分流室内设置独立的氧气通道101、氢气通道102以及金属粉末通道103，并通过与之对应的氧气孔301、氢气孔302以及金属粉末孔303喷入燃烧室40，实现在氧气含量较高的状态下，对金属粉末实现快速熔融，提高了金属熔融液的纯度；并通过环形喷管50上的环形阵列侧喷嘴60喷出，实现对光纤表面全面的金属涂覆；通过设置直线驱动机构70和旋转驱动机构80，使得喷涂机构中的喷嘴60能够以光纤为中心旋转喷涂的同时，沿其长度方向直线往复移动，提高了光纤表面金属涂层质量以及涂层厚度和均匀度的可控性。

[0054] 需要说明的是，上述氧气通道101、氢气通道102和金属粉末通过可通过管路与外置的氧气源、氢气源以及金属粉末源连通，从而实现持续的气料供应。考虑到上述喷涂机构需要旋转移动，上述管路优选软质材料，例如特氟龙材质；同时，管路预留出供喷涂机构旋转移动的量，以保证喷涂机构正常工作。

[0055] 可以理解的是，为了便于监测和控制氧气、氢气以及金属粉末，各管路上可以通过设置用于检测流量以及控制管路开启或闭合的流量计和控制阀，通过控制氧气、氢气以及金属粉末的流量，实现喷嘴60喷出的金属熔融液流量和流速的控制，从而保证光纤表面金属涂层质量控制。当然，流量计和控制阀的选择可以根据气体和粉末的特性来具体选择。本发明对此不作限制。同时，亦可以通过将上述各管路设置的流量计和控制阀与控制系统相连，以实现自动控制，自动控制原理属于现有技术，本申请在此不再赘述。

[0056] 如图3和4所示，氧气通道101和氢气通道102均为环形通道，氧气孔301和氢气孔302沿氧气通道101和氢气通道102对应位置多层间隔式环形阵列设置。此处的多层应理解为多个氧气孔301和氢气孔302分别形成半径不同的圆环层。

[0057] 需要说明的是，当多孔盖30与分流壳20盖合后，上述的环形氧气通道101和氢气通道102即形成独立的氧气和氢气分流空间。从而保证氢气和氧气在进入燃烧室40之前不会相互混合，发生引燃的问题。

[0058] 为了保证进入燃烧室40的氧气和氢气具有较高的流速，氧气孔301和氢气孔302均为朝向分流室中心轴线倾斜的锥形孔，且锥形孔大口朝向分流室，其中，金属粉末腔203位于分流室中心。

[0059] 可以理解的是，氧气和氢气在通过锥形孔时，气流速度显著提高，有利于氢氧混合气体的充分燃烧；同时多层锥形氢氧火焰，有利于将位于中心位置的金属粉末腔203喷出的金属粉末快速充分熔融，提高了金属粉末的利用率和熔融速率。

[0060] 如图5所示，燃烧室40为锥桶状，且锥桶状大口与分流室上口相连。

[0061] 可以理解的是，锥桶状燃烧室40能够使得从其出口进入环形喷管50的金属熔融液的流速增大；优选的，燃烧室40和分流室的中心轴线应重合，以减小对气流流速的影响，保证有足够的流速将金属熔融液推入环形喷管50，从而保证顺利从喷嘴60喷出。

[0062] 需要说明的是，图5中的喷嘴60布置方式仅为示意性，实际操作中，由于喷嘴60喷出的金属熔融液总体呈扇面，因此，可以根据实际需要来布置喷嘴60，以实现对光纤表面的均匀覆盖。

[0063] 如图7和8所示，直线驱动机构70包括行走平台701，行走平台701沿其长度方向转动设有主动丝杆702以及由主动丝杆702带动转动的从动丝杆703；下壳体10下部设有套设在主动丝杆702和从动丝杆703外的滑动座104，滑动座104设有与主动丝杆702和从动丝杆703配合的螺纹。

[0064] 在某一优选的实施例中，行走平台701上表面沿其长度方向设有用于放置主动丝杆702和从动丝杆703的凹槽704，行走平台701两端与主动丝杆702和从动丝杆703对应位置处内嵌有第一轴承705和第二轴承706，主动丝杆702和从动丝杆703两端设有与第一轴承705和第二轴承706内壁固定连接的第一连接轴707和第二连接轴708；同侧第一连接轴707和第二连接轴708均与设置在行走平台701外侧的第一带轮709和第二带轮710固定连接，第一带轮709和第二带轮710外部套设有传动带711，第一带轮709沿其轴向连接有驱动电机
712。

[0065] 可以理解的是，喷涂机构通过丝杆传动的方式能够保证运动的稳定性。设置第一轴承705和第二轴承706，使得主动丝杆702和从动丝杆703与移动平台间以滚动方式转动。保证主动丝杆702和从动丝杆703转动的稳定性和顺滑性。

[0066] 直线驱动机构70的工作过程大致如下：

[0067] 驱动电机712工作，带动第一带轮709转动，第二带轮710在套设在第一带轮709和第二带轮710外部的传动带711的作用下同步转动，从而使得与第一带轮709和第二带轮710连接的主动丝杆702和从动丝杆703同步转动，进而使得套设在主动丝杆702和从动丝杆703外部的滑动座104的沿着行走平台701移动，最终喷涂机构在驱动电机712的工作状态下，沿着行走平台701移动。

[0068] 如图9所示，旋转驱动机构80包括具有弧状安装面的旋转平台801，弧状安装面两端固定安装有环形架802，环形架802具有与第一缺口501对应的开合状第二缺口803，环形架802内侧转动设有用于安装行走平台701的转动环804，所述转动环804具有与第二缺口803对应的第三缺口805。

[0069] 需要说明的是，图9中环形架802内侧设有滑动槽，转动环804包括与滑动槽对应的环形滑动杆以及与环形滑动杆固定环形内杆，其中，齿轮套806通过环形内杆固定，为了便于转动，齿轮套806的安装位置应位于旋转平台801的外侧。

[0070] 在某一优选的实施例中，其中一个转动环804外侧固定连接有具有与第三缺口805对应的第四缺口807的齿轮套806，两个转动环804内侧间隔环形阵列有若干同步杆808；旋转平台801侧面固定安装有步进电机809，步进电机809输出端固定连接有与齿轮套806啮合的驱动齿轮810。

[0071] 可以理解的是，为了保证环形喷管50能够以光纤中心轴线为中心转动，环形喷管50、环形架802、转动环804以及若干喷口所在圆均为同心圆。

[0072] 旋转驱动机构80工作过程大致如下：

[0073] 步进电机809工作，带动驱动齿轮810转动，驱动齿轮810带动与之啮合的齿轮套806转动，齿轮套806带动与之固定的转动环804在环形架802内部转动，从而使得固定安装在环形架802上的喷涂机构转动。

[0074] 需要说明的是，上述的驱动电机712和步进电机809与控制系统相连，以实现对喷涂过程的自动化控制，同理，其连接方式以及控制原理属于现有技术，本申请在此不做赘述。

[0075] 实施例二

[0076] 如图10所示，一种光纤金属涂层喷涂方法，基于实施例一中的光纤金属涂层喷涂装置实现，包括如下步骤：

[0077] S1,预处理预制棒，包括表面油污和异物的清洁和处理，并将预处理后预制棒拉制成的裸纤放置在环形喷管50圆心处；

[0078] S2，调节氢气流量，向燃烧室40通入少量氢气，并点燃从喷嘴60喷出的氢气；

[0079] 需要说明的是，可以通过管路上设置的控制阀控制通入的氢气流量，先通入氢气能够将喷涂机构中的空气排出，以保证燃烧室40燃烧环境的纯净度。

[0080] S3，向燃烧室40内通入氧气并调节氧气流量，通过回火方式点燃燃烧室40内氢氧混合气体；

[0081] 需要说明的是，上述回火点燃燃烧室40只是其中一种方式，实际操作中，亦可以采用内点燃方式。为了避免有限空间爆燃，可以通过控制阀控制，在燃烧室40内氢气含量相对较低的情况下点燃。

[0082] S4，按比例增大氢气和氧气的流量，同时向燃烧室40内通入金属粉末，在燃烧室40内将金属粉末熔融，在气流作用下熔融状金属粉末进入环形喷管50并从喷嘴60喷出；

[0083] 可以理解的是，上述的氢气和氧气的比例可以按照实际燃烧的比例2:1通入。

[0084] S5,调节驱动电机712和步进电机809，使得环形喷管50往复移动的同时围绕光纤往复转动，以实现光纤表面金属粉末喷涂的均匀性。

[0085] 本发明通过在分流室内设置独立的氧气通道101、氢气通道102以及金属粉末通道103，并通过与之对应的氧气孔301、氢气孔302以及金属粉末孔303喷入燃烧室40，实现在氧气含量较高的状态下，对金属粉末实现快速熔融，提高了金属熔融液的纯度；并通过环形喷管50上的环形阵列侧喷嘴60喷出，实现对光纤表面全面的金属涂覆；通过设置直线驱动机构70和旋转驱动机构80，使得喷涂机构中的喷嘴60能够以光纤为中心旋转喷涂的同时，沿其长度方向直线往复移动，提高了光纤表面金属涂层质量以及涂层厚度和均匀度的可控性。

[0086] 以上所述是本发明实施例的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进、润饰也应视为本申请的保护范围。