CN107601846A - 用于高速拉丝的光纤冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高速拉丝的光纤冷却装置，包括光纤初级冷却系统和液体冷却系统，其中，光纤初级冷却系统为设有空心管以供光纤穿过的初级冷却装置，该初级冷却装置设有气冷装置以及水冷装置以对空心管内空气进行冷却；液体冷却系统包括冷却器以及位于其下方的防渗漏装置，冷却器上设有用于容纳冷却液以供光纤穿过的冷却腔，冷却腔的进、出口均通过管道与冷却循环机相连，防渗漏装置上设有用于供光纤通过的中心管、进气空腔以及与进气空腔连通的进气口和泄气口，泄气口位于中心管的侧壁上。本发明提出的用于高速拉丝的光纤冷却装置，因不使用氦气作为导热介质，从而降低了生产成本。

Description

用于高速拉丝的光纤冷却装置
技术领域
本发明涉及光纤冷却设备技术领域，尤其涉及一种用于高速拉丝的光纤冷却装置。
背景技术
拉丝是一种光纤制造工艺，即将石英预制棒加热至2000℃以上，使其软化后拉至成丝，然后在细丝表面涂覆两层有机物，从而得到光纤。在涂覆有机物之前，未涂覆的光纤温度必须降至100℃以内，否则有机物会因温度过高而无法涂覆到光纤表面。当拉丝速度不高时（一般在1000m/min以内），未涂覆的光纤可以在空气中自然冷却至100℃以内。但随着拉丝速度不断提高，自然冷却已无法满足降温要求，目前常规解决方案是使用导热系数更高的氦气作为导热介质使未涂覆的光纤快速降温。然而，由于氦气属于不可再生资源，其使用成本将会越来越高，而且随着拉丝速度的进一步提高，其使用量也会越来越大。氦气的大量使用将会提高光纤的生产成本，所以减少氦气使用或者不使用氦气成为拉丝工艺的未来发展趋势。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于高速拉丝的光纤冷却装置，旨在不使用氦气作为导热介质，以降低生产成本。
为实现上述目的，本发明提供一种用于高速拉丝的光纤冷却装置，包括光纤初级冷却系统和液体冷却系统，其中，
所述光纤初级冷却系统为设有空心管以供光纤穿过的初级冷却装置，该初级冷却装置设有气冷装置以及水冷装置以对空心管内空气进行冷却；
所述液体冷却系统包括冷却器以及位于其下方的防渗漏装置，冷却器上设有用于容纳冷却液以供光纤穿过的冷却腔，冷却腔的进、出口均通过管道与冷却循环机相连，所述防渗漏装置上设有用于供光纤通过的中心管、进气空腔以及与进气空腔连通的进气口和泄气口，泄气口位于中心管的侧壁上。
优选地，所述光纤初级冷却系统还包括用于给高温未涂覆的光纤去除静电的去静电装置，该去静电装置位于初级冷却装置上方。
优选地，所述用于高速拉丝的光纤冷却装置还包括用于干燥光纤表面冷却液的洁净干燥系统。
优选地，所述洁净干燥系统包括加热装置以及尾气收集装置，所述加热装置内有中空管，中空管外为电阻丝，所述尾气收集装置包括分别位于中空管上、下端的抽气装置以及进气装置，进气装置上设有进气管，抽气装置上设有出气管。
优选地，所述冷却器上还安装有用于测量冷却腔内冷却液温度的温度传感器。
优选地，所述防渗漏装置上还设有用于测量进气空腔内气体压力的压力传感器。
优选地，所述初级冷却装置为可开合的金属空心管。
优选地，所述初级冷却装置上设有用于放置冷却液的空腔，空腔的进、出口均通过管道与冷却循环机相连，所述初级冷却装置上设有气体通道，初级冷却装置的空心管上设有多个与气体通道连通的气孔。
优选地，所述气孔在空心管内壁阵列分布。
优选地，所述冷却腔为上宽下窄结构。
本发明提出的用于高速拉丝的光纤冷却装置，其有益效果在于：
1、不使用氦气作为导热介质，降低了生产成本；
2、使用导热系数更高的液体作为导热介质，提高了光纤降温效率；
3、本装置所占用空间小，节省了拉丝塔空间，降低了拉丝塔所需的高度，从而降低拉丝塔的建造成本。
附图说明
图1为本发明用于高速拉丝的光纤冷却装置优选实施例的结构示意图。
图中，1. 光纤；2. 初级冷却系统；3. 液体冷却系统；4. 洁净干燥系统；5. 去静电装置；6. 初级冷却装置；7. 气孔；8. 进气管；9. 冷却液管道；10. 冷却器；11. 防渗漏装置；12. 冷却腔；13. 温度传感器；14. 冷却液流入管道；15. 冷却液流出管道；16. 压力传感器；17. 进气管；18. 泄气口；19. 加热装置；20. 中空管；21. 进气装置；22. 抽气装置；23. 出气管；24. 进气管。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1，本优选实施例中，一种用于高速拉丝的光纤冷却装置，包括光纤初级冷却系统2和液体冷却系统3，其中，
光纤初级冷却系统2为设有空心管以供光纤穿过的初级冷却装置6，该初级冷却装置6设有气冷装置（通入洁净空气或氮气）以及水冷装置以对空心管内空气进行冷却；
液体冷却系统3包括冷却器10以及位于其下方的防渗漏装置11，冷却器10上设有用于容纳冷却液以供光纤穿过的冷却腔12，冷却腔12的进、出口均通过管道与冷却循环机（冷却腔12的进、出口分别安装有冷却液流入管道14和冷却液流出管道15）相连，防渗漏装置11上设有用于供光纤通过的中心管、进气空腔以及与进气空腔连通的进气口（进气口上安装有进气管17）和泄气口18，泄气口18位于中心管的侧壁上。
进一步地，光纤初级冷却系统2还包括用于给高温未涂覆的光纤去除静电的去静电装置5，该去静电装置5位于初级冷却装置6上方。
进一步地，本用于高速拉丝的光纤冷却装置还包括用于干燥光纤表面冷却液的洁净干燥系统4。洁净干燥系统4包括加热装置19以及尾气收集装置，加热装置19内有中空管20，中空管20外为电阻丝，尾气收集装置包括分别位于中空管20上、下端的抽气装置22以及进气装置21，进气装置21上设有进气管，抽气装置22上设有出气管。
进一步地，冷却器10上还安装有用于测量冷却腔12内冷却液温度的温度传感器13，从而便于实时监测冷却腔12内冷却液的温度。
进一步地，防渗漏装置11上还设有用于测量进气空腔内气体压力的压力传感器16。压力传感器16实时反馈进气空腔内压力，通过控制进气管的气体流量，将进气空腔内压力控制在给定范围内（压力大于1个大气压）。
具体地，本实施例中，初级冷却装置6为可开合的金属空心管。初级冷却装置6上设有用于放置冷却液的空腔，空腔的进、出口均通过管道与冷却循环机相连，初级冷却装置6上设有气体通道，初级冷却装置6的空心管上设有多个与气体通道连通的气孔7。气孔7在空心管内壁阵列分布。冷却腔12为上宽下窄结构。冷却腔12的上部直径较大，主要用于储存冷却液；下部直径很小，主要阻止冷却液大量流出冷却腔12。
本用于高速拉丝的光纤冷却装置其工作原理如下。光纤经去静电装置5去除静电后，从空心管穿过（空心管阵列分布的气孔7，气孔7与外界进气管相连），常温的洁净空气或氮气通过气孔7进入空心管内，将被高温光纤加热的气体排出，并将一部分热量传导至空心管，这部分热量再传导至空腔内的冷却液，由冷却液带走。随后，光纤从冷却腔12中穿过与冷却液接触时，光纤将大量热量传导至冷却液中，从而降温。被高温光纤加热的冷却液通过冷却液流出管道15流入冷却液循环机中降温，然后通过冷却液流入管道14回流到冷却腔12中（通过温度传感器13实时监测冷却液的温度）。因防渗漏装置11内有进气空腔，通过控制进气管17的气体流量，将进气空腔内压力控制在给定范围内（压力大于1个大气压），从而防止冷却液掉下来。最后，光纤经中空管20穿过被加热，通过抽气装置22将光纤表面挥发的冷却液气体抽走。
本实施例提出的用于高速拉丝的光纤冷却装置，其有益效果在于：
1、不使用氦气作为导热介质，降低了生产成本；
2、使用导热系数更高的液体作为导热介质，提高了光纤降温效率；
3、本装置所占用空间小，节省了拉丝塔空间，降低了拉丝塔所需的高度，从而降低拉丝塔的建造成本。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于高速拉丝的光纤冷却装置，其特征在于，包括光纤初级冷却系统和液体冷却系统，其中，
所述光纤初级冷却系统为设有空心管以供光纤穿过的初级冷却装置，该初级冷却装置设有气冷装置以及水冷装置以对空心管内空气进行冷却；
所述液体冷却系统包括冷却器以及位于其下方的防渗漏装置，冷却器上设有用于容纳冷却液以供光纤穿过的冷却腔，冷却腔的进、出口均通过管道与冷却循环机相连，所述防渗漏装置上设有用于供光纤通过的中心管、进气空腔以及与进气空腔连通的进气口和泄气口，泄气口位于中心管的侧壁上。
2.如权利要求1所述的用于高速拉丝的光纤冷却装置，其特征在于，所述光纤初级冷却系统还包括用于给高温未涂覆的光纤去除静电的去静电装置，该去静电装置位于初级冷却装置上方。
3.如权利要求1所述的用于高速拉丝的光纤冷却装置，其特征在于，还包括用于干燥光纤表面冷却液的洁净干燥系统。
4.如权利要求3所述的用于高速拉丝的光纤冷却装置，其特征在于，所述洁净干燥系统包括加热装置以及尾气收集装置，所述加热装置内有中空管，中空管外为电阻丝，所述尾气收集装置包括分别位于中空管上、下端的抽气装置以及进气装置，进气装置上设有进气管，抽气装置上设有出气管。
5.如权利要求1所述的用于高速拉丝的光纤冷却装置，其特征在于，所述冷却器上还安装有用于测量冷却腔内冷却液温度的温度传感器。
6.如权利要求1所述的用于高速拉丝的光纤冷却装置，其特征在于，所述防渗漏装置上还设有用于测量进气空腔内气体压力的压力传感器。
7.如权利要求1所述的用于高速拉丝的光纤冷却装置，其特征在于，所述初级冷却装置为可开合的金属空心管。
8.如权利要求1所述的用于高速拉丝的光纤冷却装置，其特征在于，所述初级冷却装置上设有用于放置冷却液的空腔，空腔的进、出口均通过管道与冷却循环机相连，所述初级冷却装置上设有气体通道，初级冷却装置的空心管上设有多个与气体通道连通的气孔。
9.如权利要求8所述的用于高速拉丝的光纤冷却装置，其特征在于，所述气孔在空心管内壁阵列分布。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的用于高速拉丝的光纤冷却装置，其特征在于，所述冷却腔为上宽下窄结构。
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