CN104995142A - 用于冷却光纤的方法和装置 - Google Patents

Abstract

披露了冷却光纤的方法和装置。在一个实施例中，在一些实施例中，用于在生产过程中冷却光纤的冷却装置包括由至少一个侧壁组件限定的通道(104)以及沿侧壁组件(110)的内部定位的多个内腔。内腔包括至少一个增压腔(118)、与至少一个增压腔流体连通的第一多个流体供给腔(144)以及与至少一个增压腔流体连通的第二多个流体供给腔。冷却流体从至少一个增压腔在第一方向上向第一多个流体供给腔提供并在与第一方向相反的第二方向上向第二多个流体供给腔提供。

Description

用于冷却光纤的方法和装置

背景技术

相关申请的交叉参照

本申请要求2012年10月4日提交的美国申请S/N.13/644578的优先权益，该在先申请的内容被依赖并全篇地援引包含于此。

技术领域

本申请文件总地涉及冷却光纤的装置和方法，更具体地涉及光纤的非接触冷却的线性冷却器。

技术背景

柔性的细光纤可用于多种在高速下传输电信号的应用中。光纤的制造一般包括从最初的预制件拉光纤并通过沿生产线的各种工作站传递光纤以处理光纤以供终端用户应用。典型地，预制件包括中央玻璃芯，该中央玻璃芯由相比芯玻璃具有不同折射率的玻璃包层围住。将预制件放置在熔炉中并将光纤从预制件中牵拉以形成无覆盖的光纤。

光纤当其离开熔炉时被冷却以允许后续处理，包括例如施加覆层和成束。然而，光纤当其离开熔炉时的冷却可能是困难的，因为光纤是脆弱的并且与光纤的接触可能在光纤内形成内含物。因此，传统冷却器表现出较低的光纤热传出率，因为在高流率下在光纤上引导冷却流体已被证明是困难的或高成本的。

因此，需要以高冷却率冷却光纤但不接触光纤的装置和方法。

发明内容

本文描述的实施例涉及以高冷却率冷却光纤但不接触光纤的装置和方法。在光纤经过冷却装置时，该冷却装置沿相反方向向光纤引导冷却流体以管理光纤的偏移。冷却光纤的冷却流体的参数可被改变以当光纤经过冷却装置时控制光纤的冷却率。

在一些实施例中，生产过程中冷却光纤的冷却装置包括：由至少一个侧壁组件限定的通道以及沿侧壁组件内部定位的多个内腔。内腔包括：至少一个增压腔(plenum)；与至少一个增压腔流体连通的第一多个流体供给腔以及与至少一个增压腔流体连通的第二多个流体供给腔。冷却流体从至少一个增压腔沿第一方向向第一多个流体供给腔提供，并沿与第一方向相反的第二方向向第二多个流体供给腔提供。

在其它实施例中，一种冷却光纤的方法包括：沿生产线的下游方向牵拉光纤通过冷却装置并在冷却装置中在光纤周围注入冷却流体。冷却装置包括至少一个侧壁组件，其包括通道和具有与至少一个增压腔流体连通的多个流体供给腔的多个内腔。冷却流体从至少一个增压腔在与光纤的行进方向横交的第一方向上向第一多个流体供给腔提供，并且冷却流体从至少一个增压腔在与光纤行进方向横交并与第一方向相反的第二方向上向第二多个流体供给腔提供。

将在以下详细描述中阐述本文所述实施例的附加特征和优点，这些特征和优点在某种程度上对于本领域的技术人员来说根据该描述将是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图的本文所述的实施例可认识到。

应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者描述了各实施例，并且它们旨在提供用于理解所要求保护的主题事项的本质和特性的概观或框架。所包括的附图用于提供对各实施例的进一步理解，且被结合到本说明书中并构成其一部分。附图示出本文所述的各个实施例，并与说明书一起用于说明所要求保护的主题事项的原理和操作。

附图简述

图1示意地描绘根据本文示出或描述的一个或多个实施例的包括冷却装置以冷却无覆盖的光纤的光纤制造生产线；

图2示意地描绘根据本文示出或描述的一个或多个实施例的用于冷却沿生产线被牵拉的光纤的冷却装置的前视立体图；

图3示意地描绘根据本文示出或描述的一个或多个实施例的沿图2的线A-A示出的用于冷却光纤的冷却装置的侧视图；

图4示意地描绘根据本文示出或描述的一个或多个实施例的用于冷却光纤的冷却装置的前视立体图，为清楚起见省去某些部件；

图5示意地描绘根据本文示出或描述的一个或多个实施例的用于冷却沿生产线被牵拉的光纤的冷却装置的衬垫(shim)的前视图；

图6示意地描绘根据本文示出或描述的一个或多个实施例的用于冷却沿生产线被牵拉的光纤的冷却装置的侧壁的前视图；

图7示意地描绘根据本文示出或描述的一个或多个实施例的用于冷却沿生产线被牵拉的光纤的冷却装置的侧壁的侧视图；

图8示意地描绘根据本文示出或描述的一个或多个实施例的耦合至冷却装置的侧壁的流体供给组件；以及

图9示意地描绘根据本文示出或描述的一个或多个实施例的沿图2的线A-A示出的用于冷却光纤的冷却装置的侧视图。

具体实施方式

现在详细参照用于在生产过程中冷却光纤的装置和方法的实施例。只要可能，在所有附图中使用相同的附图标号来指示相同或类似的部件。在一些实施例中，用于冷却无覆盖的光纤的装置包括限定光纤所通过的通道的至少一个侧壁组件。冷却装置包括与至少一个增压腔和多个流体供给腔流体连通的内腔。冷却流体在第一流动方向上从增压腔向第一多个流体供给腔提供并在与第一流动方向相反的第二流动方向上从增压腔向第二多个流体供给腔提供。冷却流体主要通过强制对流从无覆盖光纤转移热量。冷却流体还在其流过光纤时对光纤施力(例如通过气动阻力)，并可提供流体垫以维持光纤和冷却装置之间的间距。流体供给腔的取向平衡了施加至光纤的力并限制了通过冷却装置的光纤的偏移。下面具体参照附图更详细地描述在生产过程中用于冷却光纤的方法和装置。

参见图1，其描绘了用于在生产过程中生产光纤的生产线80的示例。光纤预制件82被定位在熔炉84中，该熔炉84将预制件82加热至高温。将预制件82的一部分从其余预制件82牵拉出，由此形成无覆盖的光纤90(也被称为“裸”光纤)。当贯穿整个生产线80的部件沿“下游”方向A牵拉光纤时，牵拉机构88将牵引应力施加至光纤。在图1所示的实施例中，无覆盖的光纤90接触如共同授让的美国专利No.7937971中描述的固定液压轴承86，并进入冷却装置100。生产线80可包括多个液压轴承86，这些液压轴承86改变无覆盖的光纤90的取向以定位无覆盖的光纤90以沿生产线80运作。离开冷却装置100时，无覆盖的光纤90的温度与进入冷却装置100的无覆盖的光纤90的温度相比降低。生产线80可包括温度感测设备83，例如位于冷却装置100的上游和/或下游的红外温度计，用以监测分别进入和/或离开冷却装置100的无覆盖的光纤90的温度。

随着无覆盖的光纤90冷却，无覆盖的光纤90被牵拉通过覆层施加器87。通过覆层施加器87将主保护覆层施加至无覆盖的光纤90的外表面，由此形成覆盖的光纤92。被施加至无覆盖的光纤90外表面的各种保护覆层是传统已知的并且作为示例而非限定地包括基于聚合物的材料。

在沿生产线80在覆层施加器87上游的位置，无覆盖的光纤90和生产线80的部件之间的接触一般是不期望的，因为与无覆盖的光纤90的机械接触往往会损伤无覆盖的光纤90，包括形成内含物或缺陷，当由终端用户安装时，这可能增加覆盖的光纤92的脆弱性和/或降低覆盖的光纤92的信号传输率。在沿生产线80在覆层施加器87下游的位置，覆盖的光纤92与生产线80的部件之间的接触损伤覆盖的光纤92的趋势减少，由此与覆盖的光纤92的机械接触一般不显著地影响覆盖的光纤92的质量。因此，冷却装置100冷却无覆盖的光纤90而不导致无覆盖的光纤90与生产线80的部件(包括冷却装置100本身)之间的机械接触。此外，在无覆盖的光纤90被引入至覆层施加器87之前，对无覆盖的光纤90的增强冷却可提高产量和/或降低与生产线80关联的成本，因为可通过将本文描述的冷却装置100运用到生产线80中而实现更低成本的保护覆层和/或更高的涂覆速度。

现在参见图2-4，其示出了线性取向的冷却装置100的一个实施例。图2中示出的冷却装置100的某些部件为清楚起见在图4中被省去。参见图2，冷却装置100包括彼此间隔定位的侧壁110。在图2所示实施例中，冷却装置100包括彼此相似且仅在取向和相对位置上有区别的四个侧壁110。图2中绘出的每个侧壁110包括交替部分112，所述交替部分112具有彼此隔开并从槽116向外伸出的多个指状物114。在图2所示的实施例中，两个侧壁110a、110b沿时钟方向彼此相差大约180°，以使第一侧壁110a的指状物114a邻近第二侧壁110b的槽116b定位，并且第二侧壁110b的指状物114b邻近第一侧壁110a的槽116a定位。如此取向和定位的两个侧壁110限定侧壁组件102。在图2和图3所示的实施例中，各自具有带交替部分112的两个侧壁110的两个侧壁组件102彼此相邻地定位并通过衬垫140彼此隔开，衬垫140将在后面更详细地描述。两个侧壁组件102由衬垫140隔开，并且侧壁组件102限定通道104，无覆盖的光纤90通过该通道104被牵引以由冷却装置100冷却。

如图2和图3所示，侧壁组件102中的相邻侧壁110的指状物114和槽116可彼此隔开以使每组指状物114和槽116限定出口通道部分106。如下文中更详细描述的那样，被引入到冷却装置100的冷却流体流入通道104以通过强制对流冷却无覆盖的光纤90。通过在流过无覆盖的光纤90之后流出出口通道部分106，冷却流体离开冷却装置100。

在图2和图3所示的冷却装置100的实施例中，两个侧壁组件102被耦合至固定板130。侧壁组件102可通过多个紧固件和/或其它夹紧机构(未示出)固定至固定板130以相对于固定板130和相对于彼此耦合侧壁110。在一些实施例中，定位元件(未示出，例如精密定位销)可被插入到固定板130和邻近定位板130的侧壁110两者中的定位孔中以维持侧壁110相对于固定板130的位置。固定板130可包括组件出口通道132，用以将冷却流体从后侧侧壁组件102的出口通道部分106排出。

现在参见图4，其示出图2和图3中示出的冷却装置100的实施例，其中前侧侧壁110被移除以露出后侧侧壁110和衬垫140。衬垫140可在组装的冷却装置102内限定多个内腔103，这些内腔103引导冷却流体流过冷却装置100。与前面的描述类似，侧壁110各自包括交替部分112，所述交替部分112具有通过槽116彼此隔开的多个指状物114。此外，如图4所示，每个侧壁110包括增压腔118。增压腔118沿侧壁110的大部分长度延伸。增压腔118与冷却流体压力源(下面参照图7讨论)流体连通，在图3所示的实施例中，该冷却流体压力源通过流体连接配件120形成通路。

参照图3和图4，当两个侧壁组件102彼此相邻地定位时，两个衬垫140被定位以接触两个侧壁组件102。在图3和图4中被描绘成分立组件的衬垫140是薄板结构。衬垫140维持侧壁110之间的间隔，并且衬垫140在无覆层的光纤90周围的区域彼此隔开以限定通道104。在一个实施例中，衬垫140由厚度大约0.006英寸的薄板制成，以使侧壁组件102之间的间距为大约0.006英寸。衬垫140基本为平坦的，由此当衬垫140位于侧壁110之间并被固定时，衬垫140抑制流体流过薄板140的固体区，相反允许排放开口142和出口143的区域中的流体流，如下文中进一步解释的那样。在图2-4描述的实施例中，通道104一般没有障碍物以使无覆盖的光纤90经过冷却装置100而不接触冷却装置100的任何部件。

现在参见图4和图5，衬垫140包括多个排放开口142，这些排放开口142背离通道104延伸一深度并彼此隔开通常与侧壁110的指状物114和槽116的间距对应的距离。衬垫140也包括位于排放开口142之间的多个出口143，由此当衬垫140相对于彼此取向和定位时，第一衬垫140的出口143相邻于第二衬垫的排放开口142定位，并且第二衬垫的出口143相邻于第一衬垫的排放开口142定位。排放开口142总体从增压腔118延伸至侧壁110的交替部分112。当在两个侧壁组件102之间组装时，排放开口142可各自限定与增压腔118流体连通的流体供给腔144。在升高的压力下被引至增压腔18的冷却流体将从增压腔118通过流体供给腔144流入通道104并越过无覆盖的光纤90，并在交替侧壁110的指状物114和槽116之间通过侧壁102的出口143和出口通道部分106。

如图4和图5所示，排放开口142和出口143的取向连同增压腔118的位置控制冷却流在冷却装置100中的大体方向。如前所述，侧壁组件102限定通道104，无覆盖的光纤90通过通道104沿牵拉方向A被牵拉。布置排放开口142和出口143以使冷却空气沿第一方向109a在由第一排放开口142限定的第一流体供给腔144内流动，并且冷却空气在第二方向109b在由第二排放开口142限定的第二流体供给腔144内流动，所述第二排放开口142在无覆盖的光纤90的牵引方向A上沿冷却装置100顺序地定位。由于两个衬垫140的排放开口142彼此横向地隔开，因此流体流通过一个衬垫140的方向可以是对于所有排放开口142的同一方向。如图5所示，冷却流体沿第一方向109a流动通过上衬垫140a中的排放开口142，而对于下衬垫140b中的排放开口142则沿第二方向109b流动。从相继的流体供给腔144引入的冷却流体彼此沿相反方向流动。

沿其中一个流体供给腔144离开增压腔118的冷却流体一般在由衬垫140中的排放开口142和侧壁110形成的体积(即流体供给腔144)内流动。冷却流体流入通道104，越过无覆盖的光纤90，并进入由衬垫140内的出口143和侧壁110形成的体积。一旦在出口143中，冷却空气一般通过交替侧壁110之间的出口通道部分106离开冷却装置100。离开流体供给腔144的冷却空气一般通过与通道104处于相反位置的出口通道部分106大量地离开冷却装置100。然而，常见的是一些冷却流体变得夹带在无覆盖的光纤上和/或围绕流体供给腔144，使离开流体供给腔144的流体的一部分不通过与通道104处于相反位置的出口通道部分106离开冷却装置100。

随着冷却流体流过无覆盖的光纤90，热量从热的无覆盖光纤90传递至相对冷的冷却流体。热量可通过强制对流从无覆盖的光纤90传递至冷却流体。热量也可通过辐射从无覆盖的光纤90传递至冷却装置100本身。对于许多工作条件，强制对流是主要的热传递模式。此外，冷却流体在无覆盖的光纤90周围的流动沿冷却流体流动方向对无覆盖的光纤90施力，这通常归因于无覆盖的光纤90上的气动阻力。该力往往沿冷却流体流的方向使无覆盖的光纤90背离无覆盖的光纤的牵拉方向偏移。通过设置衬垫140中的排放开口142以及侧壁110的指状物114和槽116以使冷却流体的流动方向在相邻流体供给腔144之间交替，无覆盖的光纤90的偏移可受到控制，以使无覆盖的光纤90与冷却装置100的部件保持隔开。

再次参见图3，衬垫140位置处的侧壁组件102之间的间距小于侧板110的指状物114和槽116之间的间距。指状物114和槽116之间的相对间距的增加反映着出口通道部分106的横截面积相对于流体供给腔144的增加。出口通道部分106的横截面积的增加使得对冷却流体流动的流动限制减小，并在冷却流体流动超出通道104时降低冷却流体的速度。相比不包括位于通道104远端的增加横截面积的出口通道的冷却装置100，冷却流体的流动限制的减少可能导致对于固定压力的冷却流体流率增加。

仍然参见图3，侧壁110的指状物114可包括锥形部分119，其从增压腔118向出口通道部分106沿冷却流体流的方向使通道104开口渐缩。锥形部分119可与衬垫140的平表面成大约0°至大约10°的夹角，包括以大约0.6°渐缩的锥形部分119。如图3所示，为解说起见，锥形部分119的严重性被夸大。锥形部分119形成通道104，该通道沿冷却流体从流体供给腔144进入通道104的一侧具有较窄宽度并且沿冷却流体通过出口通道部分106离开通道104的一侧具有较宽宽度。锥形部分119可帮助将无覆盖的光纤90定位在通道104内的特定位置。

如前面所述的，冷却装置100通过在无覆盖的光纤90和通道104之间维持“流体垫”而保持无覆盖的光纤90与冷却装置100的部件的间隔。被施加至无覆盖的光纤90的力的强度可能受通道104的局部横截面积(即锥形部分119)影响。此外，无覆盖的光纤90可位于从大约1倍至大约2倍的光纤直径(例如从大约1倍至大约1.75倍的光纤直径，例如从大约1倍至大约1.5倍的光纤直径)的通道104内。由于伯努利效应，包括在无覆盖的光纤90和通道104之间的这种低间隙的冷却装置100可使无覆盖的光纤90自居中在通道104内。随着无覆盖的光纤90越来越接近限定通道104的表面，由于阻力的相对增加，在无覆盖的光纤90和通道104的最接近表面之间冷却流体的速度将减小，并且在无覆盖的光纤和通道104的最远表面之间速度将增加。

不囿于理论，根据伯努利效应，流体速度的增加与压力的下降同时发生。结果，由于在通道的最接近表面附近流体流动减小造成的较大压力将迫使无覆盖的光纤90回到通道104中心。由此，在一些实施例中，由于无覆盖光纤90在与冷却流体的流动方向横交地被牵拉时在光纤周围经过并流出通道104的流体流，无覆盖的光纤90至少部分地藉由伯努利效应居中在通道104内。值得注意的是，这种居中的发生无需利用从其一侧撞击到光纤的任何流体流动，例如没有与冷却流体的流动方向正交射出的流体流的射流存在。可调整行进过狭缝的流体流的速度以维持无覆盖的光纤90以使无覆盖的光纤90整体位于通道104的锥形部分119之上。

通过来自冷却装置100的流体供给腔144的多个流体流施加至无覆盖的光纤90的力可在流体流动的第一方向和第二方向上平衡，以使被施加至无覆盖的光纤90的力相等。通过被施加至无覆盖的光纤90的相等和抵消的力，由归因于施加至无覆盖的光纤90的气动阻力的力和力矩负载造成的无覆盖的光纤90的偏移对于被施加至无覆盖的光纤90的任何牵拉应力量可以是规则的和可重复的。此外，被施加至无覆盖的光纤90的力，并因此无覆盖的光纤90的偏移，对于在无覆盖的光纤90上引导的任何流体流的量可以是规则的和可重复的。因而，使用本文描述的冷却装置100来冷却无覆盖的光纤90可提供无覆盖的光纤的热传递率的改进灵活性，以通过分别增大或减小被引入冷却装置100的冷却流体的压力使得被施加至无覆盖的光纤90的热传递率增加或减小。因而，可根据需要调整无覆盖的光纤90的冷却率。

在其它实施例中，被施加至无覆盖的光纤90的力在流体流动的第一方向和第二方向上可能是不平衡的，由此被施加至无覆盖的光纤90的力可能不相等。因而，由于气动阻力被施加至无覆盖的光纤90的力和力矩负载可能倾向于使无覆盖的光纤90平移离开通道104的中心。为了适应无覆盖的光纤90在通道104内的平移，通道104本身可被构形以当无覆盖的光纤90平移时最小化与无覆盖的光纤90的接触。

现在参见图6和图7，其示出用于冷却装置100中的侧壁210的另一实施例。侧壁210包括多个增压腔118，它们各自独立地垂直于冷却流体供给。通过相应流体连接配件120被引入每个增压腔118的冷却流体的压力和流率可被调整以使通过侧壁210和衬垫140形成的相应流体供给腔(如图2-4所示)中的每一个各自具有在不同于周围流体供给腔的压力和流率下的冷却流体。

由于离开每个增压腔118的冷却流体的压力和流率可改变，因此从无覆盖的光纤90的热传递率可基于离开每个增压腔118的冷却流体的压力和流率对每个流体供给腔类似地改变。此外，通过冷却流体施加至无覆盖的光纤90的力的强度可基于离开每个增压腔118的冷却流体的压力和流率而改变。具体地说，可改变冷却流体的压力和流率以平衡通过气动阻力施加至无覆盖的光纤90的力和力矩负载，以使无覆盖的光纤90背离通道104中心的最大位移被最小化。具体地说，通过改变离开每个增压腔的冷却流的压力和流率，由于冷却流体对无覆盖的光纤90施加力矩负载造成的偏移减小可以减小无覆盖的光纤90的总偏移。通过改变压力和流率以最小化无覆盖的光纤90的偏移，无覆盖的光纤90和冷却装置100的部件之间接触的倾向可被降低。

现在参见图8，其示出向具有多个增压腔118的侧壁210提供冷却流体的流体供给组件300的一个实施例。冷却流体压力源在受调节的压力下将冷却流体提供给冷却装置100。冷却流体的例子不构成限制地包括空气、氦、氮等等。在一些实施例中，可能希望将空气用作冷却流体以降低冷却装置100的工作成本并省去捕获在制造过程中使用的冷却流体以冷却无覆盖的光纤90的需求。所描绘的流体供给组件300的实施例包括流体耦合至多个流体供给管线304的流体压力源302。流体供给组件300耦合至歧管306，该歧管306将冷却流体分配给多个流体连接配件120，这些流体连接配件120与增压腔118流体连通。流体供给组件300还包括多个调节器312或阀，它们可选择地朝向打开位置或关闭位置调节以将冷却流体的期望压力和流体流提供至增压腔118。流体供给组件300的实施例也可包括主流动调节器310，该主流动调节器310可被调节以改变至增压腔118的冷却流体的总传递，但不扰乱由调节器312设定的压力和流体流的总体平衡。

现在参见图9，其示出冷却装置400的另一实施例。在该实施例中，冷却装置400包括一体形成的两个侧壁组件102，以使限定增压腔118和流体供给腔144的内腔103一体地形成在侧壁组件102内。在这些实施例中，诸如排放开口142、出口143、多个指状物114和槽116的部件可彼此一体地形成。这些实施例可根据包括快速成型技术的多种方法来制造，包括选择性激光烧结、直接金属激光烧结、熔融沉积造型、立体光刻、层叠物制造、电子束熔化、粉末层和/或喷墨头打印等等。在图9所示的实施例中，冷却装置400包括两个侧壁组件102，然而，应当理解，冷却装置400的一些实施例可包括一体地包含限定内腔103的所有特征的单个侧壁组件102。形成包括与侧壁组件102一体的内腔103的冷却装置400可减少冷却流体的泄漏，并且对于固定量的冷却流体，可提高冷却装置400的冷却性能。

现在应当理解，用于生产光纤的生产线可包括冷却装置，该冷却装置向光纤提供冷却流体以为后续工艺降低光纤的温度。冷却装置以在与光纤的牵拉方向横交的方向上在光纤上诱发气动阻力的速度将冷却流体引至光纤。冷却装置包括多个流体供给腔，这些流体供给腔沿冷却装置以连续相反的方向引入冷却流体，以使由气动阻力造成的偏移最小化以及光纤与冷却装置之间的接触最小化。冷却装置可包括多个增压腔，这些增压腔将单独调节的冷却流体馈送至流体供给腔以管理热传递率以及力和力矩负载施加。

要注意，本文中使用的术语“基本上”和“大约”表示归于任何定量比较、值、测量或其它表示的固有的不确定度。这些术语也在本文中用来表示定量表示偏离所声称基准而不导致所讨论的主题的基本功能变化的程度。

在第一方面，本公开提供用于在生产过程中冷却光纤的冷却装置，该冷却装置包括：由至少一个侧壁组件限定的通道；以及沿侧壁组件内部定位的多个内腔，所述内腔包括至少一个增压腔、与至少一个增压腔流体连通的第一多个流体供给腔以及与至少一个增压腔流体连通的第二多个流体供给腔，其中冷却流体从至少一个增压腔在第一方向上向第一多个流体供给腔提供，并在与第一方向相反的第二方向上向第二多个流体供给腔提供。

在第二方面，本公开提供了一种冷却光纤的方法，包括：沿生产线在下游方向上牵拉光纤通过冷却装置；以及在冷却装置内在光纤周围注入冷却流体，该冷却装置包括至少一个侧壁组件，该侧壁组件包括通道和多个内腔，所述内腔包括与至少一个增压腔流体连通的多个流体供给腔，其中冷却流体从至少一个增压腔在与光纤行进的方向横交的第一方向上向第一多个流体供给腔提供，并且冷却流体从至少一个增压腔在与光纤的行进方向横交并与第一方向相反的第二方向上向第二多个流体供给腔提供。

在第三方面，本公开提供第一至第二方面的冷却装置，其中至少一个侧壁组件包括：彼此隔开的第一侧壁和第二侧壁；以及位于第一侧壁和第二侧壁之间的至少一个衬垫，所述衬垫限定多个内腔。

在第四方面，本公开提供第一至第三方面的冷却装置，其中第二多个流体供给腔沿通道间隔在第一多个流体供给腔之间。

在第五方面，本公开提供第一至第四方面的冷却装置，其中冷却流体从第一增压腔向第一多个流体供给腔提供并且冷却流体从第二增压腔向第二多个流体供给腔提供。

在第六方面，本公开提供第一至第五方面的冷却装置，其中至少一个增压腔包括多个增压腔，每个增压腔为多个流体供给腔中的一个提供流体。

在第七方面，本公开提供第六方面的冷却装置，还包括与冷却流体供给源和多个增压腔流体连通的多个调节器，以使被引至多个增压腔中的每一个的冷却流体被调节。

在第八方面，本公开提供第一至第七方面的冷却装置，其中侧壁组件包括与流体供给腔中的至少一个流体连通的多个出口通道部分，多个出口通道部分中的每一个与每个流体供给腔相反地相对通道定位并且每个出口通道部分具有相比在通道估算的流体供给腔的冷却流横截面积更大的出口横截面积。

在第九方面，本公开提供第一至第八方面的冷却装置，其中通道沿流体流方向从至少一个增压腔至出口通道部分锥形地打开，由此通道宽度沿冷却流体的流体流方向增大。

在第十方面，本公开提供第九方面的冷却装置，其中通道以从大约0°至大约10°渐缩。

在第十一方面，本公开提供第八方面的冷却装置，其中被引至每个流体供给腔的冷却流体流过通道并大部分流过相应的出口通道部分。

在第十二方面，本公开提供第八方面的冷却装置，其中被引至流体供给腔之一的一部分冷却流体流入通道并且流过不与流体供给腔相对的出口通道部分。

在第十三方面，本公开提供第一至第十二方面的冷却装置，其中沿第一方向被引至流体供给腔的冷却流体将与沿第二方向被引至流体供给腔的冷却流体大小相等的力施加至光纤。

在第十四方面，本公开提供第一至第十二方面的冷却装置，其中沿第一方向被引至流体供给腔的冷却流体将与沿第二方向被引至流体供给腔的冷却流体大小不等的力施加至光纤。

在第十五方面，本公开提供第二方面的方法，其中冷却装置还包括与至少一个流体供给腔流体连通的多个出口通道部分，所述出口通道部分具有相比在通道中估算的流体供给腔的冷却流横截面积更大的出口横截面积，以减少冷却流体从流体供给腔流出、流过通道并朝向出口通道部分流动的限制。

在第十六方面，本公开提供第二和第十五方面的方法，其中通道沿跨通道的流体流方向锥形打开，由此跨通道的流体压力随着与流体供给腔的距离增加而减小。

在第十六方面，本公开提供第二和第十五至第十六方面的方法，其中沿第一方向被引至流体供给腔的冷却流体对光纤施加与沿第二方向被引导至流体供给腔的冷却流体大小相等的力，由此沿与光纤的行进方向横交的方向施加至光纤的力被平衡。

在第十七方面，本公开提供第二和第十五至第十六方面的方法，其中至少一个增压腔包括多个增压腔以及与冷却流体供给源和多个增压腔流体连通的多个调节器，每个增压腔向多个流体供给腔中的一个提供流体，由此被引至多个增压腔中的每一个的冷却流体被调节以平衡沿与光纤行进方向横交的方向施加至光纤的力和力矩负载。

在第十八方面，本公开提供第十七方面的方法，还包括调节被引至多个增压腔的每一个的冷却流体的压力，以维持光纤和通道之间的间距。

在第十九方面，本公开提供第二和第十五至十八方面的方法，还包括改变在冷却装置中流过流体供给腔的冷却流体的流率以控制经过冷却装置的光纤的温度。

对本领域的技术人员显而易见的是，可在不背离要求保护的主题事项的精神和范围的情况下对本文描述的实施例作出各种修改和变化。由此，旨在使说明书覆盖本文描述的各实施例的多种改变和变化，只要这些改变和变化落在要求保护的权利要求书及其等效物的范围内。

Claims (20)

1.一种用于在生产过程中冷却光纤的冷却装置，所述冷却装置包括：

由至少一个侧壁组件限定的通道；以及

沿所述侧壁组件内部定位的多个内腔，所述内腔包括至少一个增压腔、与所述至少一个增压腔流体连通的第一多个流体供给腔以及与所述至少一个增压腔流体连通的第二多个流体供给腔，其中冷却流体从所述至少一个增压腔在第一方向上向所述第一多个流体供给腔提供，并在与所述第一方向相反的第二方向上向所述第二多个流体供给腔提供。

2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个侧壁组件包括：

彼此隔开的第一侧壁和第二侧壁；以及

位于所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的至少一个衬垫，所述衬垫限定所述多个内腔。

3.如权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，所述第二多个流体供给腔沿所述通道间隔在所述第一多个流体供给腔之间。

4.如前面任何一项权利要求所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却流体从第一增压腔向所述第一多个流体供给腔提供并且所述冷却流体从第二增压腔向所述第二多个流体供给腔提供。

5.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个增压腔包括多个增压腔，每个增压腔为多个流体供给腔中的一个提供流体。

6.如权利要求5所述的冷却装置，还包括与冷却流体供给源和所述多个增压腔流体连通的多个调节器，以使被引至所述多个增压腔中的每一个的冷却流体被调节。

7.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述侧壁组件包括与流体供给腔中的至少一个流体连通的多个出口通道部分，多个出口通道部分中的每一个与每个所述流体供给腔相反地相对所述通道定位并且所述出口通道部分中的每一个具有相比在通道中估算的流体供给腔的冷却流横截面积更大的出口横截面积。

8.如权利要求7所述的冷却装置，其特征在于，所述通道沿流体流方向从所述至少一个增压腔至所述出口通道部分锥形打开，由此所述通道宽度沿所述冷却流体的流体流方向增大。

9.如权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述通道以从大约0°至大约10°渐缩。

10.如权利要求7或8所述的冷却装置，其特征在于，被引至每个所述流体供给腔的冷却流体流过所述通道并大部分流过相应的出口通道部分。

11.如权利要求7或8或10所述的冷却装置，其特征在于，被引至所述流体供给腔之一的一部分冷却流体流入所述通道并且流过不与所述流体供给腔相反的出口通道部分。

12.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，沿所述第一方向引至所述流体供给腔的冷却流体将与沿所述第二方向引至流体供给腔的冷却流体大小相等的力施加至所述光纤。

13.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，沿第一方向引至流体供给腔的冷却流体将与沿第二方向引至流体供给腔的冷却流体大小不等的力施加至所述光纤。

14.一种冷却光纤的方法，包括：

沿生产线在下游方向上牵拉光纤通过冷却装置；以及

在所述冷却装置内在光纤周围注入冷却流体，所述冷却装置包括至少一个侧壁组件，所述侧壁组件包括通道和多个内腔，所述内腔包括与至少一个增压腔流体连通的多个流体供给腔，其中所述冷却流体从所述至少一个增压腔在与光纤行进方向横交的第一方向上向第一多个流体供给腔提供，并且冷却流体从至少一个增压腔在与光纤行进方向横交并与所述第一方向相反的第二方向上向第二多个流体供给腔提供。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述冷却装置还包括与至少一个流体供给腔流体连通的多个出口通道部分，所述出口通道部分具有相比在所述通道中估算的流体供给腔的冷却流横截面积更大的出口横截面积，以减少对从所述流体供给腔流出、流过所述通道并朝向所述出口通道部分流动的冷却流体的限制。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述通道沿跨所述通道的流体流方向锥形打开，由此跨所述通道的流体压力随着与所述流体供给腔的距离增加而减小。

17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，沿所述第一方向引至所述流体供给腔的所述冷却流体对光纤施加与沿所述第二方向引至所述流体供给腔的所述冷却流体大小相等的力，由此沿与所述光纤的行进方向横交的方向施加至所述光纤的力被平衡。

18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述至少一个增压腔包括多个增压腔以及与冷却流体供给源和多个增压腔流体连通多个调节器，每个增压腔向所述多个流体供给腔中的一个提供流体，由此引至所述多个增压腔中的每一个的冷却流体被调节以平衡沿与所述光纤的行进方向横交的方向施加至所述光纤的力和力矩负载。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括调节引至所述多个增压腔的每一个的冷却流体的压力，以维持所述光纤和所述通道之间的间距。

20.如权利要求14、18或19所述的方法，还包括改变在所述冷却装置中流过所述流体供给腔的冷却流体的流率以控制经过所述冷却装置的光纤的温度。