CN103304133B - 一种使用氢气进行光纤拉丝在线冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用氢气进行光纤拉丝在线冷却装置，包括冷却管（2）、与冷却管（2）同轴设置的冷却气体管道（10）、与冷却气体管道（10）相连通的气体管道（8）和依次设置在气体管道（8）上的泵、氢气回收提纯装置（5）、氢气补气装置（6）及气体流量控制装置（7）；所述冷却气体管道（10）的两端与冷却管（2）之间设有密封装置（4）。本发明采用的氢气比氦气的比热容更大，因此冷却效果更好；另外，氢气是一种常规气体，供应极为方便、廉价，降低了生产厂家的成本。

Description

一种使用氢气进行光纤拉丝在线冷却装置

技术领域

本发明涉及一种冷却装置，具体涉及一种使用氢气进行光纤拉丝在线冷却装置。

背景技术

随着光纤技术的不断发展，光纤拉丝速度越来越快，光纤从拉丝炉中出来时的温度达到1500℃，从拉丝炉到涂覆系统一般不超过1秒钟，光纤到达涂覆模具时温度还高达几百度，无法对光纤进行有效的涂覆保护，同时光纤在冷却过程中的应力无法释放直接涂覆会严重影响光纤的性能。为了确保光纤有一个良好的涂覆效果和优异的性能，需要对光纤进行强制冷却，通常光纤冷却时选择一种比热容大的气体，有利于快速进行热交换。

传统的冷却会选择比热容为5.24KJ/kg.K的氦气进行冷却，氦气的比热容较空气大，热交换比较快，但全球氦气资源主要掌握在美国手中，氦气属于一种战略资源，价格越来越昂贵，为了更好的冷却光纤，使用的氦气量越来越大，光纤的生产成不必然越来越高。

目前常用气体中的氢气比热容达到了14.43KJ/kg.K，几乎达到氦气的3倍，不仅冷却效果非常理想，并且氢气的价格低廉，供应及其方便。但氢气属于一种危险气体，在体积比为4.0%～74.2%的范围内遇到火会发生爆炸，因此需要做好冷却用氢气的回收工作，远离氢气引发爆炸的体积范围。

美国专利US4761168提到的是一种内部采用凹凸片结构的冷却管，使用氦气进行冷却，消耗氦气量较大；中国专利CH1450009A是法国阿尔卡特提出的一项专利，介绍了采用氦气或其他混合气体缓慢进行光纤冷却的方法；中国专利CH200910031144.2是中天科技有限公司提出的一项专利，该专利采用一个圆柱形金属冷却管使用氦气对光纤进行冷却。以上几种专利都是采用氦气冷却，相对冷却效率低，成本高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种冷却效率高、成本低的使用氢气进行光纤拉丝在线冷却装置。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明包括冷却管、与冷却管同轴设置的冷却气体管道、与冷却气体管道相连通的气体管道和依次设置在气体管道上的泵、氢气回收提纯装置、氢气补气装置及气体流量控制装置；冷却气体管道的两端与冷却管之间设有密封装置。

本发明还包括冷却水循环装置。

上述冷却水循环装置包括冷却水箱和设置在冷却管上的循环水进水管及循环水出水管；循环水进水管及循环水出水管的另一端均与冷却水箱相连接。

上述冷却气体管道的出口与气体管道的入口相连接；气体管道的出口位于冷却气体管道的1/3处。

本发明采用的氢气比氦气的比热容更大，因此冷却效果更好；另外，氢气是一种常规气体，供应极为方便、廉价，降低了生产厂家的成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1，本发明包括冷却管2、与冷却管2同轴设置的冷却气体管道10、与冷却气体管道10相连通的气体管道8和依次设置在气体管道8上的泵、氢气回收提纯装置5（现有装置，此处不再赘述）、氢气补气装置6（现有装置，此处不再赘述）及气体流量控制装置7（现有装置，此处不再赘述）。

冷却气体管道10的两端与冷却管2之间设有密封装置4。

冷却管2上设有冷却水循环装置。

冷却水循环装置包括冷却水箱（图中未画出）和设置在冷却管2上的循环水进水管3及循环水出水管1，循环水进水管3及循环水出水管1的另一端均与冷却水箱相连接。冷却水循环装置的目的是：提升冷却效率。

循环水出水管1把冷却管2吸收的热量带到冷却水箱（图中未画出），冷却水箱对水进行冷却处理，冷却后的水再从循环水进水管3进入到冷却管2中，这样就实现了外部热交换。

石英预制棒经过2000℃高温熔化，光纤9从炉子中向下经过直径测试仪和缺陷检测仪到冷却气体管道10，此时光纤9的直径约为0.125mm，光纤9经过冷却气体管道10，冷却气体管道10中充满了氢气，氢气充分吸收光纤9表面的热量和冷却管2进行热交换，使得光纤9表面温度快速下降，冷却管2吸收的热量通过冷却水循环装置进行冷却，这样就实现了光纤9表面热量的完全交换。

本发明的核心是采用氢气作为冷媒介质，提高了光纤9的冷却效率，同时采用外部的冷却水循环装置，使得冷媒的效果更佳。

本发明关键在于保证氢气外泄，为此对光纤9进入冷却气体管道10上、下部各增加了一个密封装置4。气体管道的入口与冷却气体管道的出口相连接，气体管道的出口位于冷却气体管道的1/3处，保证氢气向上有一个缓冲空间，在高速下行光纤的带动下氢气迅速向下。在冷却气体管道10出口处有泵向外抽氢气，保证了氢气不会跟随光纤跑出冷却气体管道10，而被收集到回收提纯装置5中。

回收的氢气经过回收提纯装置5的提纯处理再次返回到气体管道8中，为了保证氢气的足量，增加了氢气补气装置6，回收提纯的氢气和补充的氢气经过气体流量控制装置7再进入到气体管道8中，这样就实现了氢气的冷却循环使用。

本发明是经过以下步骤实现：

从石墨炉出来的光纤，依次经过测径仪、缺陷仪、光纤冷却管到达涂覆模具，再经过涂覆和UV灯固化光纤被收到收线盘具上。拉丝速度逐渐上升，当速度达到300-500mpm时，氢气回收提纯装置开始工作，速度达到800mpm左右时，氢气充入到冷却气体管道10中，光纤9向下运动带动氢气向下走，在运动的过程中光纤9表面的温度别氢气吸收，氢气和冷却管2内表面充分接触，把热量传递到冷却管2上，冷却管2吸收到热量又被冷却水循环装置带走，这样就实现了整个光纤冷却过程。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种使用氢气进行光纤拉丝在线冷却装置，其特征在于，

包括冷却管(2)、与冷却管(2)同轴设置的冷却气体管道(10)、与冷却气体管道(10)相连通的气体管道(8)和依次设置在气体管道(8)上的泵、氢气回收提纯装置(5)、氢气补气装置(6)及气体流量控制装置(7)；

所述冷却气体管道(10)的两端与冷却管(2)之间设有密封装置(4)；

所述冷却气体管道(10)的出口与气体管道(8)的入口相连接；

所述气体管道(8)的出口位于冷却气体管道(10)的1/3处。

2.根据权利要求1所述的使用氢气进行光纤拉丝在线冷却装置，其特征在于，

还包括冷却水循环装置。

3.根据权利要求2所述的使用氢气进行光纤拉丝在线冷却装置，其特征在于，

所述冷却水循环装置包括冷却水箱和设置在冷却管(2)上的循环水进水管(3)及循环水出水管(1)；

所述循环水进水管(3)及循环水出水管(1)的另一端均与冷却水箱相连接。