CN1109261C - 消除光纤张力变化的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及当光纤被卷绕到盘上或从盘上放出时消除光纤张力变化的方法和设备，光纤的基本张力由调节辊提供。为了容许使张力迅速消除，光纤被布置成用安装在光线移动方向的横向位置上的喷嘴装置产生的气体介质的横向喷气使光纤在两个支承兼引导装置之间发生偏移。

Description

消除光纤张力变化的方法和设备
本发明涉及当光纤被卷到盘上或从盘上放出时用来消除光纤张力变化的一种方法，光纤的基本张力是由调节辊提供。本发明还涉及当光纤被卷到盘上或从盘上放出时用来消除光纤张力变化的设备，光纤的基本张力是由调节辊提供。
在有关光纤处理中人们发现：当将光纤卷到盘上或从盘上放出时，光纤的张力发生变化是不好的。张力太高，对光纤的光学特性会有暂时的或永久的有害的影响。张力太低，当把光纤卷到盘上时，会形成“松匝”；这种松匝引起测量结果的衰减梯级(attenuation steps)。
光纤的处理过程中张力变化也是不利的。例如将一根光纤从盘中放出来镀膜时，张力变化可使光纤振动，这会导致光纤镀层的壁厚不均匀。
当光纤从盘上放出时，例如，由于不均匀的卷盘速度，使张力发生变化。盘的偏心或将光纤不均匀地卷绕在盘上都会导致不均匀的卷盘速度。当光纤被卷到盘上，如果盘不均匀、偏心、间隙等也会产生张力变化。光纤通道上的导轮的偏心、间隙、轴承摩擦力的变化等也会引起光纤中的张力变化。此外，空气流动和使光纤发生振动的其它的环境扰动都引起张力变化。还必须考虑到谐振频率。张力变化的另一个原由是静电作用在光纤上的力。
已提供了几种方案用于控制张力变化。第一个例子可称做平衡的杠杆调节辊，它有助于消除张力。这个方案的缺点是其响应速度受a＝F/m定律的限制。因此，这个方案的缺点来自质量的惯性力。
已知方案的第二个例子是由弹簧、压缩空气或类似物操作的杠杆调节辊。在这个方案中，质量与力之比可比前例低些，因而a＝F/m较为有利，而且本方案要比第一例子的方案更快。但是，甚至该已知方案的速度未必一定足以消除迅速的张力变化。
已知方案的第三个例子是线性调节辊。它们具有与前述方案相同的缺点。
第四个例子是控制张力的牵引装置，例如绞盘。这些方案与前述例子有相同的缺点，即它们速度不够高。此外，这种结构是昂贵的，如果要使该装置非常快那就特别昂贵。
本发明的目的是要提供可以克服现有技术的缺点的一种方法和设备。这由本发明实现。本发明方法的特征在于，在光纤移动方向的横向用一个气体介质喷气，使在两个支承兼导引装置之间的光纤偏移，以补偿由调节辊惯性引起的张力变化。本发明设备的特征在于，为了补偿由调节辊惯性引起的张力变化，将光纤布置成用气体介质的横向喷气使光纤在两个支承兼引导装置之间偏移，横向喷气是由安装于光纤移动方向的横向位置上的喷嘴产生。
本发明的一个优点是它可迅速消除张力变化，因而可以有效地消除张力变化引起的缺点。本发明因而改善现有技术方案的实用性：慢速的张力变化由常规方案控制，例如调节辊，而快速的张力变化由本发明的方法和设备来控制。本发明的另一个优点是它具有简单的结构，因而初装费用和操作费用会低。
下面用附图中表示的优选实施例对本发明作更详细的说明：其中：
图1是装有本发明设备的卷线机的总侧视图，
图2是本发明设备的第一实施例的全视图，
图3表示从箭头III-III指示的方向观察看到的图2实施例。
图4是本发明设备的第二实施例的全视图，及
图5是装有本发明的一个设备的卷线机的全视图。
图1是一个卷光纤设备的全视图。图1设备进一步包括用于对光纤着色的装置。熟练的技术人员对这类设备是熟知的，因而这里对该设备的结构和操作不做更详细的说明。仅仅要说明的是：参考号1和2表示卷光纤用的卷盘。参考号3和4表示为光纤提供基本张力的杠杆调节辊。该杠杆调节辊在光纤中保持均衡的张力。参考号5表示本发明的设备。在图2和3中将它以较大的比例显示。
图2和3以较大的比例显示本发明设备的一个实施例。图2和图3的实施例包括7、8两个轮子，其作用是作为光纤6的支持或引导装置，喷嘴装置9安装在它们中间。喷嘴装置9装有一个接头10，气体介质通过它可供应到喷嘴装置9。介质可以是：例如空气。喷嘴装置9产生一个介质喷气，它被引导到光纤上产生一个作用力，该作用力从相对于光纤移动方向的横向作用于光纤，使光纤相对于光纤移动方向的横向发生偏移。横向偏移量可被测定，它可与调节辊相同方式被使用。横向偏移量的大小可以通过，例如调节喷气调整。例如可用节流阀使喷气减弱，这样可用目视估计来校正偏移量。喷嘴装置9也可以这种方式安装，如有必要，它与光纤6之间的距离可以调整。张力自然是可测定的，而且在测量的基础上可对喷气-当然也可对张力-进行调整。介质的压力例如可以是压缩空气系统的标准压力，6巴。
本发明的基本特征在于它与现有技术调节辊一起使用，以消除它们的缺点，如上所述，在张力迅速变化的情况下，调节辊的缺点特别明显。换句话说，本发明是用于补偿由调节辊惯性引起的张力变化。
图2和图3中所示的实施例可以被设置在对消除张力或速度变化有特别重要作用的光纤通道上的任何一位置。例如，当在将光纤卷到盘上时，本发明特别有利的位置是刚好在卷绕前的光纤通道上。这个位置大致地示于图1中。当光纤从盘上放出时，另一个有利位置是紧接盘之后。还有另一个有利位置是在镀膜装置或类似装置的前面。
例如，本发明可以快速有效地消除由于速度阶梯式变化在杠杆调节辊处产生的张力变化。没有本发明的情况下，即如果仅使用杠杆调节辊，由于杠杆调节辊总会有一定的结构惯性而且光纤有一定的结构柔性，因而张力会有害地起伏。本发明容许消除这种有害的振动。
图4表示本发明设备的第二个实施例。在这个实施例中，该设备仅包括一个轮子11和一个与它相邻的喷嘴装置9，轮子用作光纤的支承装置或引导装置。本实施例的思想是，该设备以这种方式安装在卷线机上，即作为光纤通道的一部分，例如卷线机的一部分，如同分度轮一样，在喷嘴装置9的另一侧，用作光纤的支承轮或引导轮。图4实施例的工作原理与图2和图3实施例相同。取代分度轮，另一个支承或引导轮也可以是卷光纤和放光纤的实际卷盘。
也可以用这种方式应用本发明，那就是该设备仅包括一个喷嘴装置9，可以安装在属于光纤通道的两个支承或引导装置之间。在本实施例中，示于图2中的实施例的轮子，在某种意义上，被已存在于光纤通道中的支承兼引导装置(即导轮)、陶瓷引导环或类似的零件所取代。
在这些图所示的例子中，光纤6被安排成在喷嘴装置9处，要在两个壁板12、13之间通过，因而光纤在横向的移动受到控制。然而也可用某种其它方式控制光纤在横向的移动，例如采用流体技术(例如气流幕)。
图5是装有本发明设备的卷线机的全视图。在图5中，相同的参考号与图1至图4中的意义相同。图5所示的例子包括一个结构轻巧的杠杆调节辊3，其目的是要使杠杆调节辊的惯性矩尽可能的小。当光纤不动或以等速移动时，作用于杠杆调节辊的重量在光纤6上产生30g的张力。本发明的设备5安装在杠杆调节辊3和卷盘1之间。在设备5中，轮子7、8的直径为60mm，它们中心之间的距离是130mm。从喷嘴装置9出来的压缩空气流的压力被调整到1.8巴；用这个压力，使光纤6偏离其中心线2-3mm。偏移量在图5中用x表示。已经发现，采用5巴的压力，光纤6的偏移量x为7-8mm。已经发现1.8巴的压力对改善卷光纤的结果最佳，不会使光纤的张力有明显增加。
在所使用的试验设备中，在不用设备5的条件下，取得卷线成功的典型最大速度是600m/min。若用更高的速度，在生产中，卷盘上“松匝”的危险太大。当将设备5与杠杆调节辊一起使用时，最大的安全速度高达850m/min。
松匝引起衰减梯级，这容易从卷盘上的光纤中测出。在正常生产中，不能容许有这种衰减梯级。除了可以评估由松匝引起的梯级式衰减的增加，也可以在由光纤的微量弯曲引起附加衰减大小的基础上评估卷绕结果的质量。总的原则是：卷绕的质量愈均匀、微弯愈小，则由它们引起的附加衰减也就愈少。当设备5与杠杆调节辊3一起使用时，用单模光纤测试得到的衰减量，平均要比仅使用杠杆调节辊3时的衰减量低0.004dB/km。由于可以估算出高质量卷绕引起衰减的增加高达0.02dB/km，那么可以估算出设备5可使卷绕(微弯)引起的衰减增量至少减少20％。
改进的卷绕质量也可以目测到。当使用设备5时，以850m/min的速度卷绕结果的均匀性，用目测评价，要比不用该设备时以600m/min的速度的卷绕结果显然要好些。
上述各实施例决不是想要以任何方式限制本发明，在权利要求书的范围内可对本发明作任意改进。因而很清楚：本发明的设备或它的细节不必如各图中所示的那样，其它方案类型也是可行的。显然，在各种情况中，可以完全自由地选择用来固定该设备的结构。本发明不仅可与全部现有技术调节辊一起使用以消除与该类调节辊有关的缺点，而且本发明对任何调节辊类型没有限制。

Claims (11)

1.一种用于当光纤被卷绕到盘(1，2)上或从盘(1，2)上放出时消除光纤张力变化的方法，该光纤(6)的基本张力是由调节辊(3，4)提供，其特征在于该方法包括步骤：
在光纤(6)移动方向的横向上，使用气体介质的喷气使光纤(6)在两个支承兼引导装置之间偏移，以补偿由调节辊(3，4)的惯性引起的张力变化。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于测量光纤(6)移动方向的横向上由气体介质的喷气产生的偏移量的大小，并以与调节辊相同的方式使用该偏移量。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于测量光纤(6)的偏移量，并且根据测量结果调节气体介质的喷气。
4.根据上述权利要求的任一条的方法，其特征在于所使用的气体介质是空气。
5.一种设备，用于当光纤被卷绕到盘(1，2)上或从盘(1，2)上放出时消除光纤的张力变化，该光纤(6)的基本张力是由调节辊(3，4)提供，其特征在于：为了补偿由调节辊(3，4)的惯性引起的张力变化，使用安装于光纤(6)移动方向的横向位置上的喷嘴装置(9)产生的气体介质的横向喷气，使光纤(6)在两个支承兼引导装置之间偏移。
6.根据权利要求5的设备，其特征在于支承兼引导装置是由两个独立的轮子(7，8)组成。
7.根据权利要求5的设备，其特征在于支承兼引导装置是由一个独立的轮子(11)和光纤通道的一部分组成，该部分被布置成作为第二个支承兼引导装置。
8.根据权利要求5的设备，其特征在于该支承兼引导装置由光纤通道的当前支承兼引导装置组成。
9.根据前面的权利要求5-8中任何一个的设备，其特征在于光纤(6)被布置成在喷嘴装置(9)处要在两个壁板(12，13)之间通过。
10.根据前面的权利要求5-8中任何一个的设备，其特征在于光纤(6)在喷嘴装置(9)处的移动被安排成是由气流技术控制。
11.根据前面的权利要求10的设备，其特征在于从喷嘴装置(9)出来的介质喷气是空气喷气。
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