專利名稱：光纖涂敷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖涂敷裝置，具體涉及給光纖加上與纖維同軸涂層的裝置。本發(fā)明還涉及使用該涂敷裝置的設(shè)備和能構(gòu)成這種裝置的底模。
常規(guī)的光纖制造方法包括制造預(yù)型件，之后，預(yù)型件被拉伸成纖維。纖維拉伸操作，即，預(yù)型件向纖維的轉(zhuǎn)變，常規(guī)地是由無接觸拉伸來完成的，這要求在充有惰性氣體的感應(yīng)爐中熔化預(yù)型件末端，把預(yù)型件拉成纖維。在爐子出口處測纖維直徑，用測得的纖維直徑控制拉伸速度，以保持纖維直徑恒定不變。纖維拉伸速度可超過15m/s。
纖維拉伸操作中，通常在爐子出口立即給下游出來的纖維用一般由紫外線聚合的樹脂進(jìn)行初次涂敷。涂層特別用來防止在隨后的處理中纖維被化學(xué)腐蝕和機(jī)械磨損，吸收應(yīng)力，防止斷裂擴(kuò)散，并用它的稍高的指數(shù)吸取涂敷模式，通常用環(huán)氧丙烯酸樹脂或聚酰亞胺樹脂。有時，在初次涂層后光纖還施加更硬的第2涂層。
已開發(fā)出在涂敷操作之前或其中，能防止光纖與任何固體表面接觸的光纖涂敷裝置，而這是必須的。
美國專利US-A-4531959提出了上述的以噴射器形式給光纖加涂層用的裝置，它能限制按此方式提供的涂敷中俘獲的氣泡量。噴射器包括外殼，它有圓環(huán)形截面，它有同軸封裝控制模的分級缸筒；圓柱形格柵；和引出模?？刂颇Ｓ谐叽绯駯艔耐膺呄蚶餃p小的軸向圓錐形孔。引出模有尺寸朝外邊以格柵向外減小的軸向錐形孔。它們之間，外殼與格柵形成經(jīng)多個徑向通道連接到外殼周邊的室。格柵的每端有法蘭盤以給外殼中設(shè)置定位表面，以形成該室。噴射器放在支架中，使它可以定位于相對于從纖維拉伸爐下游出來的待涂敷的光纖的位置處。支架在壓力下也把樹脂送到外殼的徑向小孔，之后，樹脂進(jìn)入室內(nèi)，在那里它通過格柵。光纖經(jīng)控制模的小孔進(jìn)入，穿過噴射器，進(jìn)入格柵，經(jīng)引出模流出。隨著光纖穿過格柵，用樹脂涂敷光纖，形成涂層，涂敷后的光纖的外徑由引出模的最小直徑確定。
上述的噴射器不能保證要加到纖維上的樹脂涂層與纖維本身之間足夠準(zhǔn)確地同軸關(guān)系，因為，一方面是分級的外殼缸筒，另一方面是模具與格柵，它們之間有誤差。由于存在這些誤差，使這些組件會有輕微的偏斜，或位置不同軸，而不是同軸對準(zhǔn)。而且，一方面是分級的缸筒，另一方面是格柵與各模具，它們之間不密封，并且樹脂在加壓情況下會從室內(nèi)漏到外邊，穿過分級缸筒與格柵的定位法蘭盤之間，之后穿過分級缸筒與模具之間?？梢越o分級缸筒與格柵的法蘭盤和/或模具之間加上例如圓環(huán)形的密封圈。但是，密封圈會使模具和/或格柵的不合格定位變得更加劇，并使涂層與纖維的不同軸性更嚴(yán)重。
本發(fā)明的目的是消除現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，特別是為了解決美國專利US-A-4531959所碰到的同軸關(guān)系的新問題。
為此，本發(fā)明提出一種給光纖加涂層用的裝置，該裝置包括一底模；一給光纖加涂層用的格柵(grid)，格柵同底模制成一體；一進(jìn)入模和引出模，它們設(shè)在底模中分別與格柵相對的邊上，并確定光纖通道。
一個優(yōu)選實施例中，進(jìn)入模位于直徑比格柵內(nèi)徑大的底模外殼中。
一個優(yōu)選實施例中，進(jìn)入模的徑向面緊壓住底模的第1徑向壁。被擰進(jìn)底模的空心部件最好緊壓住進(jìn)入模給第1徑向壁。
另一優(yōu)選實施例中，引出模位于直徑大于格柵內(nèi)徑的鍍模外殼中。引出模的徑向面最好壓在底模的第2徑向壁。被擰進(jìn)底模的空心部件最好使引出模緊壓住第2徑向壁。
另一優(yōu)選實施例中，格柵每邊上的底模的外徑大于格柵的外徑。若D>(di2+do2)]]>為好，式中D是格柵每邊上的底模的外直徑，di是格柵的內(nèi)徑，do是格柵的外徑。若D>2(di2+do2)]]>更好，式中D是格柵每邊上的底模的外徑，di是格柵的內(nèi)徑，do是格柵的外徑。
本發(fā)明另一方面提出給光纖加涂層的設(shè)備，該設(shè)備包括支架，該支架中設(shè)有上述類型的涂敷裝置，支架包括把涂敷液送到格柵周圍的送料裝置。在格柵周圍最好確定一個室并將其連接到涂敷液送料裝置的室，該室的容積大于格柵的內(nèi)容積。涂敷液送料裝置最好包括多個給室徑向放料的通道。
本發(fā)明的另一方面提出一種底模，它包括有圓環(huán)形內(nèi)截面的與底模構(gòu)成一件工件的圓柱形格柵；和格柵每邊上的接收器，以接納各個模具。格柵各相對邊上的底模的外徑最好大于格柵外徑。若D>(di2+do2)]]>為好，式中D是格柵每邊上的底模的外徑，di是格柵的內(nèi)徑，do是格柵的外徑。若D>2(di2+do2)]]>是有利的，式中D是格柵各邊上的底模的外徑，di是格柵的內(nèi)徑，do是格柵的外徑。
本發(fā)明的優(yōu)點是，模具相對于被結(jié)合于噴射器中的格柵的最佳定位，能確保樹脂涂層與光纖之間有準(zhǔn)確的同軸關(guān)系，這也排除了現(xiàn)有技術(shù)的密封問題。在格柵周圍放置大量的樹脂能進(jìn)一步提高涂層與纖維之間的同軸關(guān)系。
本發(fā)明的另一目的是消除現(xiàn)有噴射器的壁，它確定了在噴射器里邊的中間區(qū)，通過該中間區(qū)樹脂從噴射臺通向格柵。這降低了噴出的樹脂中的熱損失并使噴射器中的樹脂溫度更均勻。最后，本發(fā)明減少了構(gòu)成噴射器的另部件數(shù)量，使成本明顯降低。
讀了以下參見附圖
以舉例方式對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的說明之后，本發(fā)明的其它將征及優(yōu)點就清楚了。
單個附圖是按本發(fā)明的給光纖加涂層用的涂敷裝置的縱剖面圖。該裝置以下叫做“噴射器”。
這里用的術(shù)語“上游”和“下游”是指通過噴射器的光纖的移動方向。
圖示的噴射器的主要另部件包括底模1，進(jìn)入模2和引出模3。底模1是相對于它的縱軸x對稱的圓環(huán)。底模1有上游端部4，構(gòu)成格柵5的中間部分，和下游端部6。這三部分構(gòu)成一體、并沿縱軸x順序設(shè)置。
上游端部4包括有圓環(huán)形截面并與x軸同軸的缸筒7。缸筒7被格柵5縱向跟接。與軸x同軸的圓環(huán)形圓柱壁確定格柵5，壁的表面貫穿多個徑向孔8。缸筒7的直徑大于柵5的內(nèi)徑。因此，上游端部4經(jīng)徑向壁9連接到格柵5的上游端。徑向壁9在下游端6縱向限定缸筒7。此外上游端部4的外部22的直徑至少在鄰近格柵5的區(qū)域顯著大于格柵5的外徑。
進(jìn)入模2有圓環(huán)形外截面，并放在缸筒7中，最好緊配合裝在缸筒中。進(jìn)入模2在其下游邊上有緊靠在上游端部4的徑向面9上放置的徑向面10。最好用類似空心螺釘并在缸筒7的上游端處與上游端部4中的螺扣同時操作的固定件(沒畫)使進(jìn)入模2固定就位。螺釘壓在進(jìn)入模2的上游面11上，因而進(jìn)入模2壓在徑向壁9上?？招穆葆斉c固定引出模3就位的空心螺釘7相似，這在下面會更詳細(xì)說明。
進(jìn)入模2有貫穿它的與x軸同軸的孔13。使在缸筒7中的進(jìn)入模2與孔13對準(zhǔn)x軸?？?3是尺寸按上游到下游方向減小的錐形。
下游端部6與上游端部4相同。它包括有圓環(huán)形截面的與x軸同軸的缸筒14。在縱向上缸筒14位于格柵5之前。缸筒14的直徑大于格柵5的內(nèi)徑。因此，下游端部6經(jīng)徑向壁15連接到格柵5的下游端。徑向部分15在上游端縱向限定缸筒14。缸筒14的直徑最好等于缸筒7的直徑。而且，下游端部6的外部23的直徑顯著大于格柵5的外徑、最好等于上游端部4的外端部22的直徑。
引出模3有圓環(huán)形外截面并放在缸筒14中，它最好緊密配合裝在缸筒中。引出模3在上游邊上有靠在下游端部6的徑向壁15的徑向面16。引出模3最好用與下游端部6中的螺扣18在缸筒14的下游端同時操作的空心螺釘17固定就位。
空心螺釘17有靠在引出模3的下游面19上的徑向表面。因而引出模3緊壓住徑向壁15?？招穆葆?7在端部有空心的操作方塊20等并從底模1的縱向凸出，使可以用扳手?jǐn)Q緊或松開該螺釘。螺釘17是空心的并確定一個使光纖沿縱軸x穿過的無限制的通道。
引出模3有穿過它的與x軸同軸的孔21。使引出模3放在缸筒14中與孔21對準(zhǔn)x軸。孔21是尺寸從上游向下游方向減小的錐形。
圖示的噴射器放在支架30中，支架30向噴射器輸送要加到光纖上的涂敷液。支架30是現(xiàn)有常規(guī)類型支架。圖中的虛外形線未示支架30在縱軸x一側(cè)上的部分。支架30有外殼31貫穿它，在殼內(nèi)插進(jìn)有底模1的上游端部4和下游端部6的外部22和23。外殼31與各外部22和23之間放置例如圓環(huán)形的密封裝置，以防涂敷液漏出。圖示的例中，底模1的外部22也有其直徑大于外邊部分22的剩余部分的直徑的上游部分25，由徑向面25a連接到外邊部分22。徑向面25a最好靠在支架30的外表面。支架30包括一個或一個以上的把涂敷液送到格柵5的通道32。通道32把涂料徑向釋放進(jìn)噴射器的徑向壁9與15之間的外殼31中。支架30包括多個通道32，最好至少有4個這樣的通道，四個通道在外殼31周圍等角隔開，把涂敷液均勻送到格柵5周圍。
拉伸爐的出口與光纖牽引裝置之間設(shè)置裝有噴射器的支架30。
用常規(guī)方式操作按本發(fā)明的涂敷設(shè)備。從拉伸爐出口處獲得的光纖穿過噴射器，經(jīng)上游端部4進(jìn)入噴射器，即，經(jīng)被擰進(jìn)螺扣12的空心螺釘(沒畫)進(jìn)入，之后，穿過進(jìn)入模2內(nèi)的孔13。由此，光纖進(jìn)入并穿過格柵5，之后，穿過下游端部6。進(jìn)入并首先穿過引出模3的孔21，之后穿過螺釘17的空心中心。按此方式，光纖沿其縱軸x穿過噴射器。
通常是樹脂的常規(guī)涂敷液在加壓下經(jīng)支架30的通道或通道32送入一方面在徑向壁9和15之間限定，另一方面在格柵5與外殼31的壁9之間限定的環(huán)形室24中。之后，室24中的涂敷液穿過格柵5中的孔8徑向噴到光纖上。
引出模3的錐形孔21的最小直徑?jīng)Q定加到光纖的涂層直徑。考慮到各種參數(shù)，如光纖直徑，涂層厚度、和所用涂敷液的種類，用現(xiàn)有的方式確定錐形孔的最小直徑。
常規(guī)的進(jìn)入模2的孔13的最小直徑大于引出模3的孔21的最小直徑。孔13使光纖很容易地初始插入噴射器；特別是通過使它對準(zhǔn)中心。使光纖穿過格柵5，再穿過引出模3的孔21?？?3的最小直徑要夠大，以防止在光纖拉伸和涂敷中光纖與孔壁接觸。
按這一領(lǐng)域已知的方式確定孔13和21的形狀和尺寸。同樣格柵5的(長度、外徑、壁厚等)尺寸及孔8的特征(孔的總數(shù)，每行的孔數(shù)，孔的行數(shù)，孔的相對位置，孔的直徑等也由現(xiàn)有技術(shù)中已知的方式來確定。
支架30通常包括定位裝置，使噴射器相對光纖準(zhǔn)確定位，即，使噴射器的縱軸x與光纖的軸對準(zhǔn)，從而使光纖穿過模具2和3的孔13和21。
涂敷設(shè)備還進(jìn)一步包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的裝置，如儲存涂敷液的儲料槽；把儲料槽連接到支架30用的送料管；涂敷液的壓力控制裝置，涂敷液壓力是光纖速度的函數(shù)；保溫裝置。使涂敷液保持在正確溫度。涂敷液的噴射壓力用這一工藝已知方式確定和控制。
在支架30的下游，一般使涂有涂敷液的光纖穿過適于所用的涂敷液類型的干燥和硬化涂敷液的裝置，通常有紫外線光源。
按本發(fā)明的噴射器，因模具和格柵可靠定位取得了加到纖維上的涂層與纖維本身的精確同軸關(guān)系。由于格柵5被結(jié)合進(jìn)底模1中成為一體，格柵5顯然能可靠定位。這就消除了現(xiàn)有技術(shù)中所碰到影響格柵在底模中的定位的制造誤差和缺點。通過配合獲取進(jìn)入模2，引出模3和柵5相互同軸關(guān)系，用這種配合把進(jìn)入模2和引出模3放在缸筒7和14中它們各自的位置中。由于從底模1的對應(yīng)端可以進(jìn)行的事實及由于筒7和14的直徑大于格柵5的內(nèi)徑使缸筒7和14很容易加工。
按本發(fā)明的噴射器，由于在穿過格柵5的光纖周圍所噴射的涂敷液流均勻分布，和涂敷液流壓力均勻，因此，加到纖維上的涂層和纖維本身之間也取得了精確地同軸關(guān)系。一方面是格柵5另一方面是底模1的上游端部4和下游端部6的外邊部分22和23，它們之間直徑的不同確定了大的室24的容積，與此相對現(xiàn)有噴射器中由于用底模的內(nèi)壁從外頁限定而不是用噴射器放在其中的支架的壁限定的室，格柵周圍的室具有顯著較小的容積，已發(fā)現(xiàn)，室的容積增大能使室內(nèi)的樹脂的速度大大降低，作為其必然結(jié)果噴出的涂敷液經(jīng)格柵5平穩(wěn)而均勻地經(jīng)過室移出。因此，在纖維周圍的均勻壓力作用下涂敷液經(jīng)格柵5的孔8噴出。并被保持以縱軸X為中心。因此，用引出模3確定加到光纖上的涂層的直徑，涂層也在X軸上，該涂層最好與光纖本身同軸。這對室24的容積大于格柵5的內(nèi)容積是有利的。所述實施例中，這意味著說外邊部分22和23的直徑大于格柵5的內(nèi)徑平方加外徑平方之和的平方根，按句話說D>(di2+do2),]]>式中D是外部22和23的直徑，di是格柵5的內(nèi)徑，do是格柵5的外徑。
另一優(yōu)選實施例中，外邊部分22和23的直徑大于格柵5的內(nèi)徑平方加外徑平方之和的平方根值的兩部，換句話說，D>2(di2+do2)]]>尺寸可以是例如D=23mm,di=6.6mm,do=8.6mm。
格柵5的長度范圍通常是例如7至15mm。
最后，按本發(fā)明的噴射器，由于與螺扣12同時操作的空心夾緊螺釘(沒畫)的作用，進(jìn)入模2的徑向面10給上游端部4的徑向壁9加壓，所以在底模1與進(jìn)入模2之間提供密封。同樣，由于空心螺釘17的作用引出模3的徑向面16給下游端部6的徑向壁15加壓，所以在底模1與引出模3之間提供密封。
最好用不銹鋼制造底模1。不銹鋼的一個優(yōu)點是沒有顆粒擴(kuò)散進(jìn)涂敷液中。特別是用316鈦不銹鋼制造底模1。進(jìn)入模2和引出模3最好用碳化鎢制造。
按本發(fā)明的噴射器既能用作給光纖初次涂敷也能用于第2次涂敷。它能用于任何類型的光纖，例如氧化硅光纖，塑料光纖，氟化玻璃光纖等。
當(dāng)然，本發(fā)明不限于所述及所示的實例和實施例，它適用于許多會出現(xiàn)在本行業(yè)技術(shù)人員面前的變化。
權(quán)利要求
1．一種光纖涂敷裝置，包括-底模；-給光纖加涂料的格柵，格柵和底模制成一體；-進(jìn)入模和引出模，設(shè)在底模中柵的各相對邊上，并限定出光纖通道。
2．按權(quán)利要求1的光纖涂敷裝置，其中，進(jìn)入模位于直徑大于柵的內(nèi)徑的底模外殼中。
3．按權(quán)利要求1的光纖涂敷裝置，其中，進(jìn)入模的徑向面緊壓住底模的第1徑向壁。
4．按權(quán)利要求3的光纖涂敷裝置，其中，被擰進(jìn)底模的空心部分使進(jìn)入模緊壓住第1徑向壁。
5．按權(quán)利要求1的光纖涂敷裝置，其中，引出模放在其直徑大于柵的內(nèi)徑的底模外殼中。
6．按權(quán)利要求5的光纖涂敷裝置，其中，引出模的徑向面壓在底模的第二徑向壁上。
7．按權(quán)利要求6的光纖涂敷裝置，其中，被擰進(jìn)底模的空心部分使引出模緊壓住第2徑向壁。
8．按權(quán)利要求1的光纖涂敷裝置，其中，格柵每邊上的底模的外徑大于格柵的外徑。
9．按權(quán)利要求8的光纖涂敷裝置，其中，D>(di2+do2),]]>式中D是格柵每邊上的底模的外徑，di是格柵的內(nèi)徑，do是格柵的外徑。
10．按權(quán)利要求8的光纖涂敷裝置，其中，D>2(di2+do2),]]>式中D是格柵每邊上的底模的外徑，di是格柵內(nèi)徑，do是格柵外徑。
11．光纖涂敷設(shè)備，包括其中設(shè)有按權(quán)利要求1的光纖涂敷裝置的支架，支架包括送料裝置，它把涂敷液送到格柵周圍。
12．按權(quán)利要求11的設(shè)備，其中，在格柵周圍確定室并連接到涂敷液送料裝置，其中室的容積大于格柵的內(nèi)容積。
13．按權(quán)利要求12的設(shè)備，其中，涂敷液送料裝置包括許多徑向放料到室內(nèi)的通道。
14．一種底模，包括圓形內(nèi)截面的圓柱形格柵，格柵和底模構(gòu)成一體；接收器，它位于格柵的每邊上，接納各個模具。
15．按權(quán)利要求14的底模，其中，格柵各相對邊上的底模的外徑大于格柵的外徑。
16．按權(quán)利要求15的底模，其中D>(di2+do2)]]>式中D是格柵各邊上底模的外徑，di是格柵內(nèi)徑，do是格柵外徑。
17．按權(quán)利要求15的底模，其中，D>2(di2+do2)]]>式中D是格柵各邊上底模的外徑，di是格柵內(nèi)徑，do是格柵外徑。
全文摘要
光纖涂敷裝置,包括底模,底模中裝入與它構(gòu)成一體的格柵;容納有進(jìn)入模和引出模的底模有位于格柵一邊上的進(jìn)入模和位于柵的另一邊上的引出模。格柵每邊上的底模外徑大于格柵的外徑,當(dāng)涂敷裝置放在它的支架中時,確定有一個大容積的室。
文檔編號C03C25/10GK1325764SQ01119348
公開日2001年12月12日 申請日期2001年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月30日
發(fā)明者埃里克·索拉爾, 埃里克·朱德扎卡 申請人:阿爾卡塔爾公司