CN105084783B - 一种光纤着色固化设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤着色固化设备，包括有筒状安装基座，在筒状安装基座内腔沿周向和轴向安设UVLED光源模块，在UVLED光源模块发光面前配置柱面聚焦透镜，使得UVLED光源模块发射的紫外光线聚焦于一条固化轴线上，其特征在于所述的沿轴向上下安设的UVLED光源模块沿周向错开设置，且在每个UVLED光源模块发光面前对应配置柱面聚焦透镜。本发明通过在轴向上设置的相邻组的UVLED光源模块错开设置，使光纤表面受光更加均匀，使得设备具有更高的固化效率和更好的固化均匀性，从而减少固化时间，提高光纤拉丝的工效和涂层固化质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种对高速拉制光纤的涂覆层进行高效固化的设备，属于光纤制造设备技术领域。
背景技术
光纤外部通常具有一层或数层涂覆层作为其保护层。在典型的光纤拉制工艺过程中，预制棒被熔缩牵引拉制成裸光纤时，需要在线涂覆两层或者两层以上的涂层。通常一个相对柔软的内部涂层防止光纤产生微观弯曲，一个相对坚硬的外部涂层给光纤提供附加的保护和更好的可操作性。这些有机聚合物涂层可以通过加热(热固化)或紫外光照射(UV固化)的方式固化至光纤表面。光纤涂层的紫外线(UV)固化是指利用紫外线引发光纤上液态涂层材料的快速聚合交联，使其瞬时固化成固体材料。紫外线固化需要将涂层曝露于高强度紫外线辐射之中。提高紫外线的强度可以减少固化时间。而减少固化时间是提高光纤拉制线速度从而提升光纤生产效率的重要环节。
目前的光纤拉丝工艺中多采用汞灯(比如高压汞灯和汞氙灯)来生成紫外线辐射。高压汞灯工作时，电流通过高压汞蒸汽，使之电离激发，形成放电管中电子、原子和离子间的碰撞而发光。汞灯的缺点是需要相当大的功率来产生足够强度的紫外线辐射。例如，固化一根单涂覆层光纤(比如聚合涂覆)可能需要总共50kw的功率消耗。汞灯的另外一个缺点是：大量用于点亮汞灯的能量会以热能而不是紫外线的形式发射出去，也就是说汞灯对能量的利用率比较低。同时由于汞灯产生大量的热量，汞灯固化设备需要冷却以防止设备过热。
更进一步说，汞灯产生的电磁辐射谱宽较宽，其中包含波长小于200纳米和大于700纳米的电磁波(比如红外光)。通常，UV放射线中波长在300到400纳米之间的可以用于固化，因此汞灯产生的电磁辐射大部分被浪费。
随着UVLED(紫外线发光二极管)技术的发展，作为UV辐射源，UVLED相比传统汞灯有更高的能效、更长的寿命(无极灯寿命大约8000小时，而UVLED寿命可达3万小时)、更小的发热量、更少的能耗和更环保(不含汞且不产生臭氧)等优点。应用UVLED代替传统的汞灯进行光纤涂覆固化将是很有优势的。与传统汞灯比较，UVLED设备需要的能量显著减少，并相应地产生更少的热量，而且要在光纤涂覆中将具有更高的效率。
公开号为“102336530A”的发明专利“采用成角度的UVLED的固化设备”中公布了一种用于固化光纤涂层的装置，其基本形式是：固化设备将有一个近似椭圆柱体的内腔，且内表面具有反射性；将UVLED光源放置于(或聚焦于)椭圆柱腔体的一条焦点线上，并使带有涂料的光纤固化时通过另一条焦点线；根据椭圆的光学特性，从UVLED发出的UV射线经椭圆内腔反射后汇交于光纤上。这种方式沿用了传统的汞灯固化设备的聚光方式，但是汞灯灯管为360度方向发光，而UVLED的输出则有方向性的限制，则在固化均匀性上，这种固化设备的固化均匀性上可能存在不足；为解决固化均匀性不足的问题，此专利提出了在多段固化腔体内将UVLED光源按空间螺旋阵列布置的方式，这无疑将会增加设备结构的复杂性。另外该专利提出的这种固化设备在每段固化腔体采用单面的UVLED光源，这亦可能存在UV光强不足并导致固化效率不足的可能性。
公开号为“103319100A”的发明专利“一种光纤着色固化设备”中公布了一种光纤着色固化设备及方法，所述设备包括有筒状安装基座，在筒状安装基座内腔沿周向和轴向安设UVLED光源模块，在UVLED光源模块发光面前配置柱面聚焦透镜，使得UVLED光源模块发射的紫外光线聚焦于一条固化轴线上。其中，UVLED光源模块沿筒状安装基座内腔周向间隔安设，沿轴向设置光源单元呈阵列设置，这种设置，会导致周向相邻UVLED光源模块的空隙处受光不均匀，从而影响涂料的固化质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种使光纤受光均匀，提高其固化质量的光纤着色固化设备。
本发明所采用的技术方案为：一种光纤着色固化设备，其特征在于包括有筒状安装基座，在筒状安装基座内腔沿周向和轴向安设UVLED光源模块，在UVLED光源模块发光面前配置柱面聚焦透镜，使得UVLED光源模块发射的紫外光线聚焦于一条固化轴线上，其特征在于所述的沿轴向上下安设的UVLED光源模块沿周向错开设置，且在每个UVLED光源模块发光面前对应配置柱面聚焦透镜。
按上述技术方案，所述的沿轴向上下相邻安设的UVLED光源模块沿周向错开设置。
按上述技术方案，所述的沿轴向上下相邻安设的UVLED光源模块按顺时针或逆时针依次错开一定的角度布置，呈螺旋布设状。
按上述技术方案，在安装基座内腔沿轴向分为5-12层UVLED光源模块，每层有3-8个UVLED光源模块，沿轴向上下安设的UVLED光源模块沿周向错开5°～45°的角度设置。
按上述技术方案，所述UVLED光源模块包括散热基座和UVLED光源，所述的UVLED光源包括UVLED单灯和/或UVLED阵列，在每个散热基座上位于UVLED光源前设置有柱面聚焦透镜。
按上述技术方案，在筒状安装基座的上方或下方安设加热装置。
按上述技术方案，在筒状安装基座的内腔中部安设有透明石英玻璃管，固化轴线位于透明石英玻璃管内腔，所述的透明石英玻璃管轴线与所述的固化轴线相重合。
按上述技术方案，其特征所述的透明石英玻璃管的一端与压力气源相连通，所述的气源为惰性气体气源，或惰性气体与二氧化碳的混合气体气源。
按上述技术方案，所述的UVLED光源模块与控制模块相接，用以控制和调整每个UVLED光源模块发射紫外光线的强度。
本发明所取得的有益效果为：1、本发明通过沿轴向上下安设的UVLED光源模块沿周向错开设置，使光纤表面受光更加均匀，使得设备具有更高的固化效率和更好的固化均匀性，从而减少固化时间，提高光纤拉丝的工效和涂层固化质量；2、本发明通过在固化设备的上方或下方设置红外线照射或者热风加热的加热装置，提高了光纤油墨固化表面的固化度，解决后期光纤带成型之后的光纤与涂覆料之间的分离性问题。
附图说明
图1为本发明的结构图。
图2本发明的主剖视图。
图3为UVLED光源模块的主视图。
图4为UVLED光源模块的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-4所示，本实施例提供了一种光纤着色固化设备，它包括有圆筒状安装基座6，在筒状安装基座内腔沿周向和轴向安设UVLED光源模块，在安装基座内腔沿轴向分为6层UVLED光源模块，每层有6个UVLED光源模块，所述的沿轴向安设的UVLED光源模块错开20°角度设置，所述的UVLED光源模块包括散热基座5、UVLED光源4和柱面聚焦透镜3，其中聚焦透镜3设置散热基座5上，并位于在UVLED光源4的前方，UVLED光源4的UV光源波长为365nm和375nm，散热基座5为风冷、水冷或者其它形式的散热形式；所述的UVLED光源模块与控制模块7相接，用以控制和调整每个UVLED光源模块发射紫外光线的强度；所述的UVLED光源4包括UVLED阵列，在UVLED阵列发光面前配置柱面聚焦聚焦透镜3，使得UVLED光源模块发射的紫外光线聚焦于一条固化轴线1上，形成一段光强很高的UV光柱，光柱近似为圆柱体，直径约为6mm。在筒状安装基座6的内腔中部安设有透明石英玻璃管2，固化轴线位于透明石英玻璃管2内腔，所述的透明石英玻璃管轴线与所述的固化轴线相重合，透明石英玻璃管直径约为25毫米、内径约为21毫米，所述的透明石英玻璃管的一端与压力气源相连通，所述的气源为惰性气体气源，在安装基座6的两端设置端盖9与石英玻璃管2相连接，并配设耐高温密封圈8进行密封。光纤拉制过程中，带涂层的光纤将大致沿着固化轴线通过固化设备内腔，即从UV光柱中通过，涂层涂料吸收UV射线得以固化。同时透明石英玻璃管的一端与压力气源相连通，通入惰性气体气源。
本实施例中，也可以将所述的沿轴向上下相邻安设的UVLED光源模块按顺时针或逆时针依次错开10°的角度呈螺旋布设状，使光纤表面受光更加均匀。
本实施例中，在安装基座的上方和下方设置有加热装置，可以有效的提高光纤油墨固化表面的固化度，解决后期光纤带成型之后的光纤与涂覆料之间的分离性问题，其中，加热装置为红外线照射装置或其它可以产生热量的加热装置。
Claims (8)
1.一种光纤着色固化设备，包括有筒状安装基座，在筒状安装基座内腔沿周向和轴向安设UVLED光源模块，在UVLED光源模块发光面前配置柱面聚焦透镜，使得UVLED光源模块发射的紫外光线聚焦于一条固化轴线上，其特征在于沿轴向上下安设的UVLED光源模块沿周向错开设置，且在每个UVLED光源模块发光面前对应配置柱面聚焦透镜, 在安装基座内腔沿轴向分为5-12层UVLED光源模块，每层有3-8个UVLED光源模块，沿轴向上下安设的UVLED光源模块沿周向错开5°~45°的角度设置。
2.根据权利要求1所述的光纤着色固化设备，其特征在于沿轴向上下相邻安设的UVLED光源模块沿周向错开设置。
3.根据权利要求2所述的光纤着色固化设备，其特征在于沿轴向上下相邻安设的UVLED光源模块按顺时针或逆时针依次错开一定的角度布置，呈螺旋布设状。
4.根据权利要求1或2所述的一种光纤着色固化设备，其特征在于，所述UVLED光源模块包括散热基座和UVLED光源，所述的UVLED光源包括UVLED单灯和/或UVLED阵列，在每个散热基座上位于UVLED光源前设置有柱面聚焦透镜。
5.根据权利要求1或2所述的一种光纤着色固化设备，其特征在于，在筒状安装基座的上方或下方安设加热装置。
6.根据权利要求1所述的一种光纤着色固化设备，其特征在于，在筒状安装基座的内腔中部安设有透明石英玻璃管，固化轴线位于透明石英玻璃管内腔，所述的透明石英玻璃管轴线与所述的固化轴线相重合。
7.根据权利要求6所述的光纤着色固化设备，其特征在于所述的透明石英玻璃管的一端与压力气源相连通，所述的气源为惰性气体气源，或惰性气体与二氧化碳的混合气体气源。
8.根据权利要求1或2所述的光纤着色固化设备，其特征在于所述的UVLED光源模块与控制模块相接，用以控制和调整每个UVLED光源模块发射紫外光线的强度。
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