專利名稱：裝有可編程邏輯控制器的光纖拉制爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從預(yù)制棒拉制出光纖的光纖拉絲爐。
已知的光纖拉絲爐通過監(jiān)測各種參數(shù)來控制從預(yù)制棒拉制出光纖，這些參數(shù)包括光纖張力、光纖直徑、光纖速率和拉絲爐溫度。例如，可見美國專利號5079433；5228893和5316562。
現(xiàn)有的石墨電阻光纖拉絲爐控制方式利用以高溫計得出的光學(xué)測量為基準(zhǔn)的溫度反饋來控制拉絲爐溫度，而高溫計需要一個穿過絕緣材料的圓柱孔來作為觀測孔。
采用觀測孔會導(dǎo)致一些缺點其中包括預(yù)制棒加熱不均勻(高溫計觀測孔產(chǎn)生的熱散失導(dǎo)致的溫度分布不均勻)，石墨加速腐蝕(對加熱元件、拉絲爐絕緣體等)，以及為獲得正確拉絲爐控制反饋對高溫計的不適當(dāng)調(diào)整和校準(zhǔn)。熱分布不均勻產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力將導(dǎo)致拉制出的光纖中出現(xiàn)諸如衰耗損失增加，光纖彎曲等光學(xué)和物理缺陷。
使用觀測孔的另一缺陷是在經(jīng)過一定時間的使用后由于材料在透明壁上的頻繁凝結(jié)而使觀測孔變暗，從而妨礙光通量的測量，正如美國專利第4317666號第1欄第36-43行描述的那樣。
還有另外一種缺陷是預(yù)制棒的熱分布不均勻?qū)a(chǎn)生誘導(dǎo)應(yīng)力，而此誘導(dǎo)應(yīng)力將會導(dǎo)致在拉制出的光纖中存在衰耗損失增加，光纖彎曲等光學(xué)和物理缺陷。
本發(fā)明提供了一種帶有光纖加熱和拉絲控制系統(tǒng)的光纖拉絲爐。該控制系統(tǒng)控制在拉絲爐中部分被熔化的光纖預(yù)制棒的加熱以及通過光纖拉絲機構(gòu)從光纖預(yù)制棒中拉制出光纖的過程。
光纖加熱和拉絲控制系統(tǒng)的特點在于光纖加熱和拉絲裝置控制器，該控制器對拉絲爐內(nèi)光纖預(yù)制棒加熱裝置發(fā)出的拉絲爐功率消耗控制信號做出響應(yīng)，用以向拉絲爐中的光纖預(yù)制棒加熱裝置提供拉絲爐加熱控制信號和向光纖拉絲裝置提供光纖拉絲張力控制信號以便在光纖中保持所要求的拉絲張力。
在一個實施例中，光纖加熱和拉絲裝置控制器是可編程邏輯控制器。
光纖預(yù)制棒加熱裝置發(fā)出的光纖預(yù)制棒加熱反饋信號是拉絲爐功率消耗反饋信號，該信號將有關(guān)拉絲爐功率消耗的信息反饋到光纖預(yù)制棒加熱和拉絲控制器上。
拉絲爐功率消耗反饋信號包括有關(guān)用來加熱拉絲爐所需電能的電流和電壓的可感知量度的信息。
本發(fā)明的一個優(yōu)點在于不再需要光學(xué)高溫計觀測孔，從而導(dǎo)致預(yù)制棒周邊的溫度分布均勻并有助于消除能夠在光纖中導(dǎo)致缺陷的誘導(dǎo)應(yīng)力。
本發(fā)明的另一優(yōu)點在于由于減少了石墨腐蝕從而使拉絲爐的整體壽命增加并降低了操作費用。減少石墨腐蝕將導(dǎo)致拉絲爐更加干凈(顯著地減少了石墨灰塵和顆粒的產(chǎn)生)并增加拉絲爐的穩(wěn)定性和壽命。本發(fā)明可使拉絲爐更加干凈，爐內(nèi)的石墨粉塵和顆粒的產(chǎn)生明顯減少并且增加了拉絲爐的穩(wěn)定性和壽命。而對制造高強度光纖來講干凈的拉絲爐是必需的。
通過閱讀下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個具體的優(yōu)選實施例的描述，可以對本發(fā)明有更清楚的理解。


圖1是作為本發(fā)明主題的光纖拉絲爐的示意圖。
圖1示出用于從熔化的預(yù)制棒12拉制出光纖F的光纖拉絲爐，該拉絲爐通常用10表示。光纖拉絲爐10包括拉絲爐加熱室14、光纖預(yù)制棒加熱裝置16、光纖張力監(jiān)測裝置18、光纖拉絲裝置20、以及光纖預(yù)制棒加熱和拉絲控制器裝置22。在實施例中，光纖拉絲爐10可以是光學(xué)石墨拉絲爐，盡管本發(fā)明并不想局限于某一特殊類型的拉絲爐的范圍內(nèi)。
拉絲爐加熱室14裝有光纖預(yù)制棒加熱裝置16，該裝置16連續(xù)加熱并且將預(yù)制棒12部分熔化。光纖拉絲裝置20從象熔化玻璃一樣的預(yù)制棒12中拉制出光纖F。
操作時，光纖預(yù)制棒加熱裝置16對從光纖預(yù)制棒加熱和拉絲控制器裝置22發(fā)出并沿著線22a傳輸?shù)墓饫w預(yù)制棒加熱控制信號響應(yīng)，以加熱熔化的預(yù)制棒12，并提供沿線16a反饋回光纖預(yù)制棒加熱和拉絲控制器裝置22的光纖預(yù)制棒加熱反饋信號。在本領(lǐng)域內(nèi)預(yù)制棒加熱裝置16已公知，且本發(fā)明并不想局限于某一特殊類型的范圍內(nèi)。預(yù)制棒加熱裝置16可以是石墨電阻型，盡管其他型式的加熱器裝置也很顯然地應(yīng)包含在本發(fā)明的計劃范圍之內(nèi)。
當(dāng)光纖預(yù)制棒12開始熔化時，開始拉制光纖F。光纖F通過用來測量光纖張力的光纖張力測量裝置18。光纖張力測量裝置18對光纖F中測的張力響應(yīng)，以將檢測到的光纖張力信號通過線18a提供給光纖預(yù)制棒加熱和拉絲控制器裝置22。在本領(lǐng)域內(nèi)光纖張力測量裝置18已公知，并且可以包括非接觸型張力測量裝置。也可以想象其中光纖張力測量裝置18是接觸型的種種方案，并且這類接觸型測量裝置在本領(lǐng)域中也已經(jīng)公知，盡管本發(fā)明并不計劃局限于某一特殊類型的光纖張力測量方式的范圍內(nèi)。
光纖拉絲裝置20對光纖預(yù)制棒加熱和拉絲控制器裝置22發(fā)出的從線22b傳輸過來的光纖拉絲控制信號響應(yīng)以拉制光纖F。在本領(lǐng)域內(nèi)光纖拉絲裝置已經(jīng)公知，并且本發(fā)明并不想局限于某一特定類型的范圍內(nèi)。卷筒是在本領(lǐng)域內(nèi)公知的光纖拉絲裝置20。有時光纖拉絲裝置20可能是諸如光纖涂敷裝置(未畫)等其它設(shè)備的分支設(shè)備(downstream)。其中光纖涂敷裝置由于不是本發(fā)明的一部分而在此沒有畫出和介紹。
光纖預(yù)制棒加熱和拉絲控制器裝置22對由預(yù)制棒加熱裝置16發(fā)出的沿線16a傳輸過來的光纖預(yù)制棒加熱反饋信號做出響應(yīng)，并進一步對由光纖張力測量裝置18發(fā)出的沿線18a傳輸過來的光纖張力信號做出響應(yīng)，以通過線22a向光纖預(yù)制棒加熱裝置16提供控制光纖預(yù)制棒12的加熱的光纖預(yù)制棒加熱控制信號，并通過線22b向光纖拉絲裝置20提供控制拉制光纖(F)的光纖拉絲控制信號。光纖預(yù)制棒加熱和光纖拉絲控制器裝置22可以是一個可編程邏輯控制器(PLC)或是一個以微處理器為基礎(chǔ)的用來運行光纖預(yù)制棒加熱和光纖拉絲控制器程序的結(jié)構(gòu)。操作時，可編程邏輯控制器22通過控制預(yù)制棒加熱裝置16和拉絲卷筒20來保持所需要的拉絲張力。本發(fā)明的范圍想涵蓋采用硬件、軟件或兩者結(jié)合的實施方案。
操作時，由線16a傳輸過來的光纖預(yù)制棒加熱裝置(16)發(fā)出的光纖預(yù)制棒加熱反饋信號是一個拉絲爐功率消耗反饋信號，該信號將有關(guān)拉絲爐(10)功率消耗的信息反饋回光纖預(yù)制棒加熱和拉絲控制器裝置(22)上。拉絲爐功率消耗反饋信號包括有關(guān)用來加熱拉絲爐(10)所需電能的電流和電壓的檢測值的信息。
實際上，本發(fā)明采用功率控制而不是溫度控制來預(yù)測光纖預(yù)制棒12的熔化速率。功率控制依賴于功率反饋原理采用預(yù)制棒加熱反饋信號24來控制光纖拉絲張力。以電流和電壓形式被光纖預(yù)制棒加熱裝置16所消耗的功率反饋到過程控制環(huán)中的可編程邏輯控制器22上，因而，可以控制光纖拉絲張力而不需要監(jiān)測拉絲爐的溫度。功率控制可以通過測量用來加熱光纖預(yù)制棒12所需的任何形式的能源消耗來實現(xiàn)，不管這種能源是電能或是其它形式。
本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員將會認(rèn)識到本發(fā)明沒必要局限于此處所描述的具體實施例，這一創(chuàng)造性思想可以通過根據(jù)下述權(quán)利要求書的其它途徑實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于在拉絲爐加熱室(14)內(nèi)加熱光纖預(yù)制棒(12)并拉制光纖(F)的拉絲爐(10)，其中包括對光纖預(yù)制棒加熱控制信號響應(yīng)的光纖預(yù)制棒加熱裝置(16)，該裝置用來加熱光纖預(yù)制棒(12)，并進一步提供光纖預(yù)制棒加熱反饋信號；對光纖(F)中的張力響應(yīng)的光纖張力監(jiān)測裝置(18)，該裝置用來提供檢測的光纖張力信號；對光纖拉絲控制信號響應(yīng)的光纖拉絲裝置(20)，該裝置用來拉制光纖(F)；以及對光纖預(yù)制棒加熱反饋信號響應(yīng)并進一步對檢測的光纖張力信號響應(yīng)的光纖預(yù)制棒加熱和拉絲控制器裝置(22)，該裝置用來向光纖預(yù)制棒加熱裝置(16)提供光纖預(yù)制棒加熱控制信號以控制光纖預(yù)制棒(12)的加熱，并向光纖拉絲裝置(20)提供光纖拉絲控制信號控制光纖(F)的拉制；由此，光纖預(yù)制棒加熱和拉絲控制器裝置(22)可以與拉絲爐溫度無關(guān)地控制光纖預(yù)制棒(12)中的拉絲張力。
2.如權(quán)利要求1所述的拉絲爐(10)，其中所述光纖預(yù)制棒加熱和拉絲控制器裝置(22)是一個可編程邏輯控制器。
3.如權(quán)利要求1所述的拉絲爐(10)，其中所述光纖張力監(jiān)測裝置(18)是對光纖(F)中的張力響應(yīng)的非接觸式張力裝置，該裝置用來向光纖預(yù)制棒加熱和拉絲控制器裝置(22)提供非接觸式檢測的光纖張力信號。
4.如權(quán)利要求1所述的拉絲爐(10)，其中所述光纖預(yù)制棒加熱裝置(16)發(fā)出的光纖預(yù)制棒加熱反饋信號是一個拉絲爐功率消耗反饋信號，該信號將有關(guān)拉絲爐(10)功率消耗的信息反饋回光纖預(yù)制棒加熱和拉絲控制器裝置(22)。
5.如權(quán)利要求4所述的拉絲爐(10)，其中所述拉絲爐功率消耗反饋信號包括有關(guān)用來加熱拉絲爐(10)所需電能的電流和電壓的檢測值的信息。
6.一種用來在拉絲爐加熱室(14)內(nèi)加熱光纖預(yù)制棒(12)并拉制光纖(F)的拉絲爐(10)，該拉絲爐(10)具有用來加熱光纖預(yù)制棒(12)的光纖預(yù)制棒加熱裝置(16)、用來提供非接觸式檢測的光纖張力信號的非接觸式光纖張力監(jiān)測裝置(18)、以及用來拉制光纖(F)的光纖拉絲裝置(20)，其特征在于該拉絲爐(10)包括對從光纖預(yù)制棒加熱裝置(16)發(fā)出的光纖預(yù)制棒加熱爐功率消耗反饋信號響應(yīng)、并進一步對非接觸式光纖張力監(jiān)測裝置(18)發(fā)出的檢測的光纖張力信號響應(yīng)的光纖預(yù)制棒加熱和拉絲可編程控制器(22)，該控制器(22)用來向光纖預(yù)制棒加熱裝置(16)提供光纖預(yù)制棒加熱控制信號以控制光纖預(yù)制棒(12)的加熱，并向光纖拉絲裝置(20)提供光纖拉絲控制信號以控制拉制光纖(F)；由此，光纖預(yù)制棒加熱和光纖拉絲控制器裝置(22)可以與拉絲爐(10)的溫度無關(guān)地控制光纖預(yù)制棒(12)中的拉絲張力。
7.如權(quán)利要求6所述的拉絲爐(10)，其中所述拉絲爐功率消耗反饋信號包括有關(guān)用來加熱拉絲爐(10)所需電能的電流和電壓的檢測值的信息。
8.一種拉絲爐(10)的光纖加熱和拉絲控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)用來控制在拉絲爐中部分熔化的光纖預(yù)制棒(12)的連續(xù)加熱，并控制由光纖拉絲裝置(20)從光纖預(yù)制棒(12)中連續(xù)拉制光纖，其特征在于該光纖加熱和拉絲控制系統(tǒng)包括對拉絲爐(10)內(nèi)的光纖預(yù)制棒加熱裝置(16)發(fā)出的拉絲爐功率消耗控制信號(24)響應(yīng)的光纖加熱和拉絲裝置控制器裝置(22)，該裝置(22)用來向拉絲爐(10)內(nèi)的光纖預(yù)制棒加熱裝置(16)提供拉絲爐加熱控制信號(26)并向光纖拉絲裝置(20)提供光纖張力拉絲控制信號(30)以便在光纖(F)中保持所要求的光纖拉絲張力。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種帶有光纖加熱和拉絲控制系統(tǒng)的光纖拉絲爐,該控制系統(tǒng)可以控制在拉絲爐中部分熔化的光纖預(yù)制棒的加熱和用拉絲裝置從光纖預(yù)制棒拉制出光纖的過程。該系統(tǒng)特點在于一個能對光纖預(yù)制棒加熱裝置發(fā)出的拉絲爐功率消耗控制信號響應(yīng)的光纖加熱和拉絲裝置控制器,該控制器向光纖預(yù)制棒加熱裝置提供拉絲爐加熱控制信號并向光纖拉絲裝置提供光纖張力拉絲控制信號以便在光纖中保持所要求的光纖拉絲張力。
文檔編號C03B37/02GK1261061SQ9910518
公開日2000年7月26日 申請日期1999年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月20日
發(fā)明者丹尼爾·D.·尤姆 申請人:阿爾卡塔爾公司