專利名稱：用于快速拉拔的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從光纖預(yù)制棒抽取單束光纖的光纖拉拔裝置，尤其涉及用于光纖高速拉拔的冷卻裝置。
冷卻體30具有雙壁銅管結(jié)構(gòu)，包括第一銅管310和第二銅管312，其中后者在前者內(nèi)且與前者共軸。氦氣分別從冷卻體30的上端和下端朝箭頭1指示的方向供給第二銅管320的內(nèi)部空間301內(nèi)，從而在內(nèi)部空間301中形成氦氣大氣。因此，被拉拔的光纖穿過內(nèi)部空間301。而且，用于使低溫冷卻水302循環(huán)的空間設(shè)置在第一銅管310和第二銅管312之間，以冷卻容納在第二銅管的內(nèi)部空間301中的氦氣，從而冷卻水與處于高溫狀態(tài)的光纖F1進(jìn)行熱交換。通過熱交換，以高溫拉拔的光纖F1冷卻到適當(dāng)?shù)臏囟?。為了從給定的光纖預(yù)制棒拉拔更多的光纖，有必要提高工藝效率，以使光纖可以高于現(xiàn)有技術(shù)的速度被拉拔。
然而，如果以高速從預(yù)制棒拉拔光纖，外部空氣可穿過上膜片32滲入第二銅管的內(nèi)部空間301。換句話說，當(dāng)以高速拉拔光纖時(shí)，在光纖圓周表面附近的區(qū)域中產(chǎn)生氣流，由于氣流的產(chǎn)生，外部空氣滲入第二銅管的內(nèi)部空間301(已在其內(nèi)形成氦大氣)，從而降低了第二銅管的內(nèi)部空間內(nèi)的氦密度。
氦密度尤其在冷卻體30內(nèi)的上膜片32附近的區(qū)域中減少較多。氦密度的這種減少是冷卻效率下降的最重要原因，且為了補(bǔ)償氦密度的降低，操作者必須將比所需的氦更多的氦供給冷卻裝置。因此，制造商有必要提供比所需氦氣更多的氦氣，以防止由氦密度降低引起并造成成本增加的效率的降低。
根據(jù)一方面，本發(fā)明提供了一種可減少所需要的冷卻氣體量的冷卻裝置。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種冷卻裝置，其能提高冷卻氣體的分子運(yùn)動(dòng)中的紊亂，從而使所消耗的冷卻氣體量達(dá)到最小值。
因此，提供了一種在光纖拉拔工藝中采用的冷卻裝置，包括沿拉拔的光纖的縱向延伸的冷卻體，其中所述冷卻體包括可分離的左冷卻體部分和右冷卻體部分，且其中所述冷卻體設(shè)置有密封蓋，從而冷卻氣體可穿過密封蓋供給到冷卻體內(nèi)；并且，至少一個(gè)紊亂發(fā)生器(turbulencegenerator)，其安裝在冷卻體內(nèi)以環(huán)繞拉拔的光纖，所述紊亂發(fā)生器激活供給到冷卻體內(nèi)的冷卻氣體的分子運(yùn)動(dòng)。
圖2示出安裝在拉拔塔內(nèi)的光纖拉拔構(gòu)件的示意圖。圖2尤其示出兩個(gè)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在光纖拉拔設(shè)備中采用的用于高速拉拔的冷卻裝置10。然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)可提供多于兩個(gè)的冷卻裝置。因此，圖2中的冷卻裝置的數(shù)目不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍。
如圖2所示，用于拉拔光纖的工藝在拉拔塔(其高度至少為10m)中沿向下的垂直方向順序執(zhí)行。最初，提供了光纖預(yù)制棒P，且以拉拔塔的豎軸為中心，其在熔化爐8內(nèi)熔化到充分高的溫度，然后被拉拔成單束光纖F1。拉拔的光纖F1的直徑被直徑控制器9控制且穿過本發(fā)明的冷卻裝置10，以便光纖可被冷卻到用于在其上涂覆包層的適當(dāng)溫度。當(dāng)穿過涂敷裝置16時(shí)冷卻的光纖F2用包層涂覆，接著當(dāng)光纖穿過UV固化裝置18時(shí)已被涂覆在光纖的圓周表面上的紫外線(UV)固化聚合物固化。
在此工藝之后，已穿過固化相位的光纖穿過絞盤19和多個(gè)導(dǎo)輥22和24，接著最終卷繞在卷取單元26上。絞盤19提供了預(yù)定的拉拔力，以便可從光纖預(yù)制棒拉拔具有固定直徑的光纖。標(biāo)號26a表示光纖最終卷繞到其上的繞線軸或卷軸。
安裝在光纖拉拔塔內(nèi)的每個(gè)光纖拉拔設(shè)備彼此保持垂直或水平，且具有不受振動(dòng)或沖擊影響的結(jié)構(gòu)。冷卻裝置尤其用來均勻地冷卻被拉拔的光纖F1。在圖中所示的拉拔塔的垂直高度超過約10m，且從一根光纖預(yù)制棒P拉拔的光纖將具有超過約10m的垂直跨距。當(dāng)以高溫和高速拉拔光纖F1時(shí)，冷卻裝置10執(zhí)行使光纖F1冷卻到約40℃的功能。
現(xiàn)在，將參看圖3至圖7描述根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
如圖3和圖4所示，冷卻裝置10被用于光纖的高速拉拔中(以下稱之為“冷卻裝置”)，以將光纖冷卻到適于涂覆拉拔的光纖的理想溫度。應(yīng)當(dāng)指出的是，在拉拔塔中可安裝至少一個(gè)冷卻裝置。冷卻裝置10被這樣構(gòu)造，以使其被自動(dòng)打開、關(guān)閉、和控制。用于自動(dòng)打開、關(guān)閉、和控制冷卻裝置的裝置既未示出也未論述，因?yàn)樗麄兪俏幢槐景l(fā)明覆蓋的主題。冷卻裝置10在冷卻體110內(nèi)安裝有紊亂發(fā)生器140，從而使作為致冷劑(He、Ar、N2)使用的冷卻氣體量最小。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置的外觀的側(cè)視圖。在圖中，示出將被冷卻體隱藏的光纖。圖4示出有四個(gè)紊亂發(fā)生器被采用且安裝在根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置內(nèi)的狀態(tài)。
參看圖3，冷卻裝置10包括左．右可分離的冷卻體，其由左冷卻體部分112和右冷卻體部分114構(gòu)成；上密封蓋120和下密封蓋130，它們分別設(shè)置在冷卻體110的上端和下端，以阻止外部空氣進(jìn)入，其中冷卻氣體穿過密封蓋供給到冷卻體內(nèi)；至少一個(gè)紊亂發(fā)生器140，其被放置在冷卻體110的縱向的預(yù)定位置處，以進(jìn)一步激活導(dǎo)入冷卻體110的冷卻氣體的分子運(yùn)動(dòng)。
冷卻體110在光纖F1的縱向延伸預(yù)定長度，且允許沿冷卻體內(nèi)的縱向中心線拉拔的光纖冷卻到適當(dāng)溫度。上密封蓋120和下密封蓋130被設(shè)置以防止在高速拉拔過程中產(chǎn)生的外部空氣進(jìn)入，尤其通過提供逆流防止外部空氣進(jìn)入。注意，通過向箭頭指示的方向結(jié)合左冷卻體部分112和右冷卻體部分114使他們整體裝配，通過向箭頭 指示的方向使他們通過分離被拆卸。
紊亂發(fā)生器140用以使冷卻氣體(即氦氣體)的分子流紊亂，所述冷卻氣體被供給整體裝配的冷卻體110的內(nèi)部，從而使冷卻效率最大化。左側(cè)冷卻部112和右側(cè)冷卻部114分別設(shè)置有一個(gè)紊亂發(fā)生器140，且至少一個(gè)紊亂發(fā)生器設(shè)置在冷卻體110的縱向。注意，紊亂發(fā)生器以對稱的方式安裝在左側(cè)冷卻部112和右側(cè)冷卻部114中。當(dāng)紊亂發(fā)生器140與穿過槽S、圍繞被拉拔的光纖F1的大氣連通時(shí)，光纖F1被由紊亂發(fā)生器引起的冷卻氣體的紊亂運(yùn)動(dòng)直接影響。
如圖5至圖7所示，左和右冷卻體部分112和114被不間斷地供給低溫冷卻水W，冷卻水從預(yù)定位置連續(xù)循環(huán)。冷卻水W從被拉拔的光纖F1加熱的冷卻體110吸熱，從而主要使圍繞光纖F1的大體冷卻。
此外，左和右冷卻體部分112和114設(shè)置有氦氣體146，所述氦氣體146被供給以冷卻圍繞光纖F1的大氣。在左和右冷卻體部分112和114內(nèi)冷卻水W和氦氣體146被對稱儲存和提供。冷卻水W被提供以向冷卻體和氦氣體146的縱向連續(xù)循環(huán)，且向被拉拔的光纖F1的圓周方向提供冷卻氣體并使其朝向光纖的表面。
紊亂發(fā)生器140優(yōu)選包括冷卻風(fēng)扇，且槽S被這樣設(shè)置，以使由冷卻風(fēng)扇140產(chǎn)生的通風(fēng)產(chǎn)生紊亂，并與被拉拔的光纖F1連通。由冷卻風(fēng)扇140引起的通風(fēng)直接影響光纖F1，其本身又使冷卻效率最大化。雖然被拉拔的光纖以高速運(yùn)行(run)，但由于由冷卻風(fēng)扇140朝光纖F1的圓周方向提供的通風(fēng)流與氦氣體146混合并直接與光纖F1接觸，氦氣體的冷卻效率可最大化。
此外，至少一個(gè)振動(dòng)阻尼夾具142安裝在被拉拔的光纖F1的縱向，特別在冷卻風(fēng)扇140和光纖F1之間，從而使使用供給的冷卻氣體146冷卻光纖的質(zhì)量保持均勻性。
因此，被冷卻風(fēng)扇140紊亂的冷卻氣體146連接(interface)正被以高速拉拔的高溫光纖，同時(shí)紊亂的冷卻氣體進(jìn)行接觸，且其高分子運(yùn)動(dòng)用以有效地冷卻光纖表面。
以下將詳細(xì)描述如上所述構(gòu)造的冷卻裝置10的操作。
當(dāng)從光纖預(yù)制棒拉拔光纖時(shí)，其被放置在融化爐中且已經(jīng)受預(yù)熱和加熱工藝；如果光纖F1的拉拔速度(線性速度為約200～500米/分鐘mpm)增加以將張力施加給光纖F1，左和右冷卻體部分112和114結(jié)合在一起以形成單個(gè)主體，即冷卻體110。同時(shí)，上蓋120和下蓋130整體配合到冷卻體140，接著冷卻氣體146被供給到冷卻體110。在此工藝之后，如果基本上拉緊的和被拉拔的光纖的線性速度達(dá)到約700～1000mpm，使紊亂發(fā)生器140運(yùn)轉(zhuǎn)。紊亂發(fā)生器140逐漸激活冷卻氣體146的分子運(yùn)動(dòng)，使其產(chǎn)生紊亂，通過槽S供給的冷卻氣體從光纖F1的表面吸收和傳遞熱到冷卻體110表面。注意，所設(shè)置的槽S穿過冷卻體110的內(nèi)壁且垂直于被拉拔的光纖F1延伸。
此后，如果光纖被切斷和終止，冷卻體部分將自動(dòng)移動(dòng)使彼此分開，從而打開冷卻體，且拉拔工藝將被終止，而不需單獨(dú)的沖洗(flush)步驟。優(yōu)選地，通過沿被拉拔的光纖F1的縱向設(shè)置在冷卻體110中的振動(dòng)阻尼夾具142可使通過冷卻氣體冷卻光纖的質(zhì)量保持均勻。
拉拔塔可設(shè)置有至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置，且優(yōu)選采用兩個(gè)冷卻裝置10，如圖2所示。
從上述可理解，根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置使使用紊亂發(fā)生器的高速拉拔提高光纖產(chǎn)量。而且，通過使用紊亂發(fā)生器，本發(fā)明可減少所消耗的冷卻氣體量，從而提高了成本的競爭性。
雖然已參看本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將理解，其中可進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化，而不偏離由所附的權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種在光纖拉拔工藝中采用的冷卻裝置，包括(A)冷卻體，其具有沿拉拔的光纖的縱向延伸的左冷卻體部分和右冷卻體部分，所述冷卻體通過密封蓋關(guān)閉，冷卻氣體穿過所述密封蓋被供給到所述冷卻體內(nèi)；(B)至少一個(gè)紊亂發(fā)生器，其安裝在所述冷卻體內(nèi)，以圍繞所述拉拔的光纖，用于激活供給到所述冷卻體內(nèi)的所述冷卻氣體的分子流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其中所述冷卻裝置還包括兩個(gè)或更多個(gè)紊亂發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其中所述紊亂發(fā)生器沿冷卻體的縱向安裝成堆疊結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其中所述冷卻裝置主體還包括至少一個(gè)振動(dòng)阻尼夾具，所述振動(dòng)阻尼夾具位于所述紊亂發(fā)生器和所述拉拔的光纖之間，以均勻地保持冷卻所述光纖的質(zhì)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷卻裝置，其中至少一個(gè)振動(dòng)阻尼夾具沿所述被拉拔的光纖放置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷卻裝置，其中所述冷卻裝置主體包括兩個(gè)或更多個(gè)振動(dòng)阻尼夾具。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷卻裝置，其中所述振動(dòng)阻尼夾具對稱地安裝在所述冷卻體內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其中所述紊亂發(fā)生器設(shè)置有至少一個(gè)槽，用于使所述紊亂發(fā)生器與所述冷卻體的內(nèi)部連通，所述拉拔的光纖穿過所述冷卻體的內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其中所述紊亂發(fā)生器由冷卻風(fēng)扇組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其中所述紊亂發(fā)生器以對稱形式安裝。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其中所述左和右冷卻體部分還被供給有冷卻水。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其中所述左和右冷卻體部分設(shè)置有氦氣體。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其中所述紊亂發(fā)生器包括至少一個(gè)用于產(chǎn)生紊亂的冷卻風(fēng)扇。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種在光纖的高速冷卻中使用的冷卻裝置。所述冷卻裝置包括沿拉拔的光纖的縱向延伸的冷卻體，其中所述冷卻體包括左冷卻體部分和右冷卻體部分，且其中所述冷卻體設(shè)置有密封蓋，以使冷卻氣體穿過密封蓋供給冷卻體內(nèi)；以及至少一個(gè)紊亂發(fā)生器，其安裝在冷卻體內(nèi)，以圍繞被拉拔的光纖，其中紊亂發(fā)生器激活供給冷卻體內(nèi)的冷卻氣體的分子流動(dòng)。
文檔編號C03B37/10GK1475452SQ0317846
公開日2004年2月18日 申請日期2003年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月18日
發(fā)明者李永燮, 鄭基太, 李鉉周, 樸泰相 申請人:三星電子株式會社