專利名稱：光纖拉絲冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明光纖拉絲冷卻系統(tǒng)涉及的是單模光纖拉絲過(guò)程中的裸纖 冷卻系統(tǒng)，用于光纖涂覆前的溫度降低，宜于改善光纖固化性能。使 單模光纖適用于高速、大容量、長(zhǎng)距離光纖通信系統(tǒng)的一種光纖拉絲 冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在光纖的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，首先要進(jìn)行光纖預(yù)制棒的熔融光 纖預(yù)制棒置于拉絲裝置的加熱爐中，熔融呈流體狀后，使其經(jīng)過(guò)冷卻、 涂覆、固化裝置后，進(jìn)行收線，成為半成品光纖。在光纖剛出爐時(shí)， 溫度較高，而光纖進(jìn)行涂覆保護(hù)的前提條件就是光纖表面溫度接近涂
料溫度，即溫度小于7crc，否則會(huì)對(duì)涂覆材料的性能產(chǎn)生負(fù)面影響，
進(jìn)而影響光纖涂層質(zhì)量，外觀情況，影響其后續(xù)使用狀況。如果利用 自然冷卻的方式，使光纖在拉制過(guò)程中，隨高度的下降，裸光纖與大 氣進(jìn)行熱交換從而使溫度緩慢下降，就要求拉絲裝置有足夠高度，保 證其自然冷卻空間。對(duì)于拉絲裝置生產(chǎn)廠家以及光纖生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)， 該方法較難實(shí)現(xiàn)，且對(duì)于生產(chǎn)效率提高，成本降低來(lái)說(shuō)都是不可取的。 而目前普遍應(yīng)用的即為光纖冷卻裝置，強(qiáng)制光纖快速冷卻，保 證涂覆溫度。該裝置通常處于爐口到光纖涂覆系統(tǒng)之間，可以在很短
距離內(nèi)，典型的是小于5m甚至4m，將可以達(dá)到很高拉絲速度(例如拉絲速度大于等于1500m/min)的光纖的溫度大大降低。
現(xiàn)用光纖冷卻裝置多為開(kāi)合式，對(duì)于開(kāi)口處的密封性要求較高， 冷卻效率有限。不適宜進(jìn)行高速拉絲。
美國(guó)專利US4， 761， 168描述了一種冷卻管用于較大拉絲速度。 這份文件提出冷卻管的一種特殊結(jié)構(gòu)，在冷卻管的大的腔中布滿凸 起，用來(lái)干擾光纖帶動(dòng)的邊界層。這種結(jié)構(gòu)的冷卻管對(duì)于較高的拉絲 速度來(lái)說(shuō)典型值在1500m/min到1800m/min之間，冷卻就要迅速消耗非 常多的氦氣。
中國(guó)專利CN1450009A描述了申請(qǐng)人阿爾卡特公司提出的光纖冷 卻管，該冷卻管由內(nèi)腔和一組注氣管和抽氣管組成，注氣管和抽氣管 沿冷卻管分布，開(kāi)口于所述內(nèi)腔中，取向與光纖移動(dòng)方向相反。通過(guò) 注氣、抽氣過(guò)程使光纖冷卻。效率較高，但是冷卻管設(shè)計(jì)、加工難度、 精度要求較高，且涉及輔助設(shè)備(氣體處理裝置)，無(wú)形中大大增加 了光纖生產(chǎn)成本投入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述不足之處提供一種光纖拉絲冷卻系 統(tǒng)，不僅可以改善光纖的冷卻效果，提高冷卻效率，而且對(duì)于冷卻裝 置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，使其不論從加工和在線安裝控制方面來(lái)說(shuō) 都有較大的改良，且采用便捷有效的方法消除靜電影響，使光纖在得 到良好的冷卻效果的同時(shí)沒(méi)有造成附加不良的結(jié)果。
光纖冷卻系統(tǒng)是采取以下方案實(shí)現(xiàn)的光纖拉絲冷卻系統(tǒng)由除靜 電裝置、冷卻管體、冷卻水管、氣體管道、冷卻水循環(huán)裝置等組成。除靜電裝置除靜電裝置由靜電消除器和靜電轉(zhuǎn)移部件兩部分組 成。在冷卻管體上方，安裝靜電消除器，交替產(chǎn)生正、負(fù)離子，消除 光纖進(jìn)冷卻管體之前本身產(chǎn)生的靜電；靜電轉(zhuǎn)移部件位于冷卻管體內(nèi) 腔上下口處，在低速生產(chǎn)的情況下，光纖晃動(dòng)嚴(yán)重，此時(shí)裸光纖與冷 卻管體由于接觸摩擦產(chǎn)生靜電，而靜電轉(zhuǎn)移部件則匯集產(chǎn)生的靜電，
并將其接地釋放。靜電消除器采用市售SFM300高性能微型靜電消除 器，靜電轉(zhuǎn)移部件具有靜電集中塊，靜電集中塊上連接有靜電接地連 接線，用來(lái)接地轉(zhuǎn)移靜電。
冷卻管體根據(jù)本發(fā)明的冷卻管體具有一個(gè)適于光纖通過(guò)的內(nèi)
腔，內(nèi)腔外部開(kāi)通有冷卻水管和冷卻氣體注氣通道。冷卻管體管長(zhǎng)4 8m，內(nèi)腔直徑10 30mm，材質(zhì)為合金材料，耐腐蝕，內(nèi)部進(jìn)行了拋光 處理。外部設(shè)計(jì)為方形，利于搬運(yùn)轉(zhuǎn)移。冷卻管體上下口安裝有可變 孔徑堵頭，可變孔徑堵頭內(nèi)裝有可變光柵葉片，可以調(diào)節(jié)孔徑開(kāi)口大 小，防止氣體泄出。
冷卻水管安裝在冷卻管體的內(nèi)腔外部，冷卻水管設(shè)置有冷卻水進(jìn) 口端和冷卻水出口端。冷卻水管可以采用冷卻列管或冷卻盤(pán)管，管道 直徑約為5 15rran，采用循環(huán)用水。冷卻水循環(huán)裝置包括冷卻水儲(chǔ)水 箱、冷卻水泵、制冷機(jī)。冷卻水管出口端與冷卻水儲(chǔ)水箱相連通，制 冷機(jī)進(jìn)口端與冷卻水儲(chǔ)水箱相連通，制冷機(jī)出口端與冷卻水泵進(jìn)口端 相連，在冷卻水泵出口端通過(guò)管道與冷卻水管進(jìn)口端相連。經(jīng)過(guò)制冷 機(jī)冷卻后的水，由冷卻水泵輸送到冷卻水管進(jìn)口端。
所述的冷卻氣體注氣通道位于冷卻管體側(cè)部，與所述的冷卻管體內(nèi)腔相連通，分布在內(nèi)腔的四周，冷卻氣注氣通道直徑為4 10mm， 采用環(huán)形供氣方式，使氣流更為均勻。
本發(fā)明光纖拉絲冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，費(fèi)用便宜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅 可以改善光纖的冷卻效果，提高冷卻效率，而且對(duì)于冷卻裝置的結(jié)構(gòu) 進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，使其不論從加工和在線安裝控制方面來(lái)說(shuō)都有較大 的改良，且采用便捷有效的方法消除靜電影響，減少光纖收線及后續(xù) 篩選過(guò)程中的鞭打現(xiàn)象，有效改善光纖強(qiáng)度，提高光纖拉絲生產(chǎn)的合 格率。使光纖在得到良好的冷卻效果的同時(shí)沒(méi)有造成附加不良的結(jié) 果。
由于采用冷卻水循環(huán)裝置，可有效降低冷卻水溫，保證冷卻效果， 可有效節(jié)約用水；采用可變光柵堵頭可有效節(jié)約較為昂貴的冷卻氦 氣。具有廣泛的應(yīng)用前景。
以下結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 圖l是光纖拉絲冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi).靜電消除器，2.裸光纖，3.冷卻裝置可變孔徑堵頭，4. 冷卻水出口端，5.靜電集中塊，6.冷卻管體，7.冷卻氣體注氣通道， 8.冷卻水進(jìn)口端，9.靜電接地連接線、IO.冷卻水泵、11、制冷機(jī)、 12.冷卻水儲(chǔ)水箱。
具體實(shí)施例方式
參照附圖l，光纖拉絲冷卻系統(tǒng)由除靜電裝置、冷卻管體6、冷卻 水管、氣體管道、冷卻水循環(huán)裝置等組成。除靜電裝置除靜電裝置由靜電消除器l和靜電轉(zhuǎn)移部件兩部分 組成。在冷卻管體6上方，安裝靜電消除器l，交替產(chǎn)生正、負(fù)離子， 消除光纖進(jìn)冷卻管體6之前本身產(chǎn)生的靜電；靜電轉(zhuǎn)移部件位于冷卻 管體6內(nèi)腔上下口處，在低速生產(chǎn)的情況下，光纖晃動(dòng)嚴(yán)重，此時(shí)裸 光纖2與冷卻管體6由于接觸摩擦產(chǎn)生靜電，而靜電轉(zhuǎn)移部件則匯集產(chǎn)
生的靜電，并將其接地釋放。靜電消除器采用市售SFM300高性能微型 靜電消除器，靜電轉(zhuǎn)移部件具有靜電集中塊5，靜電集中塊5上連接有 靜電接地連接線9，用來(lái)接地轉(zhuǎn)移靜電。
冷卻管體6:根據(jù)本發(fā)明的冷卻管體具有一個(gè)適于光纖通過(guò)的內(nèi) 腔，內(nèi)腔外部開(kāi)通有冷卻水管和冷卻氣注氣通道。冷卻管體管長(zhǎng)4 8m，內(nèi)腔直徑10 30mm，材質(zhì)為合金材料，耐腐蝕，內(nèi)部進(jìn)行了拋光 處理。外部設(shè)計(jì)為方形，利于搬運(yùn)轉(zhuǎn)移。冷卻管體上下口安裝有可變 孔徑堵頭3，可變孔徑堵頭3內(nèi)裝有可變光柵葉片，可以調(diào)節(jié)孔徑開(kāi)口 大小，防止氣體泄出。
冷卻水管安裝在冷卻管體的內(nèi)腔外部，冷卻水管設(shè)置有冷卻水進(jìn) 口端8和冷卻水出口端4。冷卻水管可以采用冷卻列管或冷卻盤(pán)管，管 道直徑約為5 15mm，采用循環(huán)用水。冷卻水循環(huán)裝置包括冷卻水儲(chǔ) 水箱12、冷卻水泵IO、制冷機(jī)ll。冷卻水管出口端4與冷卻水儲(chǔ)水箱 12相連通，制冷機(jī)11進(jìn)口端與冷卻水儲(chǔ)水箱12相連通，制冷機(jī)ll出口 端與冷卻水泵10進(jìn)口端相連，在冷卻水泵10出口端通過(guò)管道與冷卻水 管進(jìn)口端8相連。經(jīng)過(guò)制冷機(jī)ll冷卻后的水，由冷卻水泵10輸送到冷 卻水管進(jìn)口端8。冷卻水泵10采用市售的離心泵，制冷機(jī)采用市售的DTY-CW-2. 5KW型制冷機(jī)。
所述的冷卻氣注氣通道7位于冷卻管體側(cè)部，與所述的冷卻管體 內(nèi)腔相連通，分布在內(nèi)腔的四周，冷卻氣注氣通道7直徑為4 10mm， 采用環(huán)形供氣方式，使氣流更為均勻。 工作原理
光纖拉絲冷卻系統(tǒng)的工作原理光纖拉絲冷卻系統(tǒng)包含冷卻管體 6，靜電消除器1及靜電集中塊5，可變孔徑堵頭3等部分組成。開(kāi)始拉 絲時(shí)，從爐口中下來(lái)的裸光纖2穿過(guò)冷卻管體6，引到牽引處進(jìn)行抽絲， 控制其外徑情況，穿過(guò)冷卻管體6之前，由靜電消除器l消除之前的靜 電。在控制裸光纖外徑的過(guò)程中，由于拉絲張力較小，裸光纖處于晃 動(dòng)的狀態(tài)，在于冷卻管體6內(nèi)壁摩擦過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量靜電，此時(shí)， 通過(guò)靜電匯集塊5，使靜電集中在靜電匯集塊5上，并通過(guò)與靜電匯集 塊5連接的靜電接地連接線9，將產(chǎn)生的靜電轉(zhuǎn)移至地上。在冷卻管體 6內(nèi)，有冷卻循環(huán)水的管路通道設(shè)置有冷卻水進(jìn)口端8、冷卻水出口端 4，該通道保持常開(kāi)狀況，溫度設(shè)定在14 24"C，使冷卻管壁經(jīng)常保 持低溫狀況。隨著拉絲速度的提高，冷卻氣體閥門(mén)打開(kāi)，氣體從冷卻 氣體注氣通道7進(jìn)入冷卻管體6內(nèi)腔中，該氣體具有良好的熱傳導(dǎo)性
能，將從光纖上所得到的熱量傳輸給冷卻管體內(nèi)壁。再由冷卻水帶走 熱量，帶有熱量的冷卻水回到儲(chǔ)水箱，通過(guò)制冷器進(jìn)行制冷。正常生 產(chǎn)過(guò)程中，可以通過(guò)可變孔徑閥門(mén)3來(lái)對(duì)上下堵頭大小進(jìn)行控制，使 氣體保存在冷卻管體內(nèi)部，保證效果同時(shí)節(jié)約氣體用量。
權(quán)利要求
1、一種光纖拉絲冷卻系統(tǒng)，其特征在于由除靜電裝置、冷卻管體、冷卻水管、氣體管道和冷卻水循環(huán)裝置組成；除靜電裝置由靜電消除器和靜電轉(zhuǎn)移部件兩部分組成，在冷卻管體上方，安裝有靜電消除器；靜電轉(zhuǎn)移部件位于冷卻管體內(nèi)腔上、下口處，靜電轉(zhuǎn)移部件具有靜電集中塊，靜電集中塊上連接有靜電接地連接線；冷卻管體具有一個(gè)光纖通過(guò)的內(nèi)腔，內(nèi)腔外部開(kāi)通有冷卻水管和冷卻氣體注氣通道；冷卻管體上下口安裝有可變孔徑堵頭；冷卻水管安裝在冷卻管體的內(nèi)腔外部，冷卻水管設(shè)置有冷卻水進(jìn)口端和冷卻水出口端；冷卻水循環(huán)裝置包括冷卻水儲(chǔ)水箱、冷卻水泵和制冷機(jī)，冷卻水管出口端與冷卻水儲(chǔ)水箱相連通，制冷機(jī)11進(jìn)口端與冷卻水儲(chǔ)水箱相連通，制冷機(jī)出口端與冷卻水泵進(jìn)口端相連，在冷卻水泵出口端通過(guò)管道與冷卻水管進(jìn)口端相連；冷卻氣體注氣通道位于冷卻管體側(cè)部，與冷卻管體內(nèi)腔相連通，分布在內(nèi)腔的四周。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖拉絲冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述 的冷卻管體管長(zhǎng)4 8m，內(nèi)腔直徑10 30mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纖拉絲冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述的 可變孔徑堵頭內(nèi)裝有可變光柵葉片，調(diào)節(jié)孔徑開(kāi)口大小。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖拉絲冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述的冷卻水管采用冷卻列管或冷卻盤(pán)管，管道直徑為5 15mm。
5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纖拉絲冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述的 冷卻氣體注氣通道直徑為4 10mm，采用環(huán)形供氣方式。
全文摘要
本發(fā)明光纖拉絲冷卻系統(tǒng)涉及的是單模光纖拉絲過(guò)程中的裸纖冷卻系統(tǒng)，用于光纖涂覆前的溫度降低，宜于改善光纖固化性能。使單模光纖適用于高速、大容量、長(zhǎng)距離光纖通信系統(tǒng)的一種光纖拉絲冷卻系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)由除靜電裝置、冷卻管體、冷卻水管、氣體管道、冷卻水循環(huán)裝置組成；除靜電裝置由靜電消除器和靜電轉(zhuǎn)移部件兩部分組成；冷卻管體具有一個(gè)適于光纖通過(guò)的內(nèi)腔，內(nèi)腔外部開(kāi)通有冷卻水管和冷卻氣體注氣通道；冷卻管體上下口安裝有可變孔徑堵頭；冷卻水管安裝在冷卻管體的內(nèi)腔外部；冷卻水循環(huán)裝置包括冷卻水儲(chǔ)水箱、冷卻水泵和制冷機(jī)；冷卻氣體注氣通道位于冷卻管體側(cè)部，與冷卻管體內(nèi)腔相連通，分布在內(nèi)腔的四周。
文檔編號(hào)C03B37/02GK101531455SQ20091003114
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者明 劉, 盧德勇, 曹珊珊, 朱兆章, 沈一春, 馳 薛, 薛濟(jì)萍, 薛群山, 陳婭麗 申請(qǐng)人:中天科技光纖有限公司