FI78893C - Foerfarande och anordning foer kylning av en optisk fiber. - Google Patents

Description

1 78893

Menetelmä ja laite optisen kuidun jäähdyttämistä varten Tämän keksinnön kohteena on menetelmä optisen kuidun jäähdyttämiseksi kuitua vedettäessä kuumennetusta la-5 siaihiosta, jonka menetelmän mukaisesti - kuitu johdetaan jäähdytystilan läpi ja - kaasumaista jäähdytysväliainetta johdetaan kuidun aksiaalisuunnassa kuidun ympärillä jäähdytystilan läpi.

10 Optista kuitua valmistettaessa on lasiaihiosta (pre- formista) vedetty kuitu päällystettävä kuumennuslaitteen jälkeen primääripäällysteellä kuidun pinnan suojaamiseksi ja kuidun lujuuden lisäämiseksi. Kuuman kuidun jäähdyttämiseksi sopivaan lämpötilaan ennen päällystämistä johde-15 taan kuitu jäähdytyslaitteen läpi, jossa kuitu saatetaan lämmönsiirtokosketukseen jäähdytysväliaineen kanssa.

US-patenttijulkaisussa 4 388 093 on ehdotettu kuidun jäähdyttämistä johtamalla se nestemäisellä jäähdytys-väliaineella täytetyn jäähdytysastian läpi. Jäähdytysnes-20 te aiheuttaa kuitenkin mm. huomattavia tiivistysongelmia niillä suurilla vetonopeuksilla, joita pyritään käyttämään nykyisissä kuidunvetoprosesseissa.

SE-patenttijulkaisussa 433 605 on ehdotettu kuidun jäähdyttämistä johtamalla se jäähdytyslaitteen läpi, jos-25 sa kuitua kohti puhalletaan kaasumaista jäähdytysväliainetta, sopivimmin kuivaa typpikaasua, huokoista ainetta olevan putkimaisen seinämän läpi. Näin aikaansaadaan jääh-dytyskaasun tasainen jakautuminen ja vältetään kuidun joutuminen haitallisten poikittaisvoimien vaikutuksen alai-30 seksi. Tällaista jäähdytysjärjestelyä käytettäessä on kuitenkin vaikeata toteuttaa jäähdytysväliaineen kierrätys aksiaalisesti jäähdytystilan läpi vastavirtaan kuidun liikesuuntaan nähden, mikä on lämmönsiirron kannalta edullista .

35 Artikkelissa "Method for cooling and bubble-free 2 78893 coating of optical fibres at high drawing rates", C.

Jochem ja I. Van der Ligt, Electronics Letters, 29th August 1985, Vol. 21, No. 18, s. 786, on ehdotettu kuidun jäähdyttämistä johtamalla se vesijäähdytteisen jäähdytys-5 putken läpi, joka on täytetty heliumkaasulla, jota kierrätetään aksiaalisesti jäähdytysputken muodostaman jääh-dytystilan läpi. Heliumkaasulla on sinänsä hyvä lämmön-siirtokerroin, mikä mahdollistaa kuidun riittävän jäähdyttämisen myös kuidun suurilla vetonopeuksilla. Epäkohtana 10 on kuitenkin kalliin heliumkaasun suuri kulutus kuidun jäähdytyksen toteuttamiseksi.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä optisen kuidun jäähdyttämiseksi, joka menetelmä välttää edellä mainitut epäkohdat ja mahdollistaa hyvän jääh-15 dytystehon saavuttamisen suhteellisen pienellä jäähdytys-väliainevirtauksella. Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, että jäähdytyskaasu saatetaan virtaamaan jäähdytystilan vähintään yhdessä kohdassa turbulenttisesti kuidun ympä-20 rillä.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että jäähdytettävän kuidun ympäri syntyvä jäähdytysväliaineen lami-naarivirtaus saadaan jäähdytysväliaineen turbulenssin avulla hajotetuksi ja tällä tavalla jäähdytysväliaineen 25 ja kuidun pinnan välinen lämmönsiirtokosketus tehostetuksi. Jäähdytysväliaineen kuristuskohdat aiheuttavat lisäksi painehäviöitä väliaineen virratessa kuristuskohdan läpi, niin että jäähdytystila tulee jaetuksi osastoihin, joissa väliaine on paineen alaisena, mikä parantaa läm-30 mönsiirtoa. Keksinnön avulla päästään siten hyvään jääh-dytystehoon pienemmällä jäähdytysväliaineen kulutuksella, ilman vaaraa että jäähdytysväliaineen aksiaalivirtaus aiheuttaa kuidun ympärille jäähdytystä haittaavan laminaari-virtauksen.

35 Keksinnön kohteena on myös jäähdytyslaite keksinnön 3 78893 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, johon laitteeseen kuuluu jäähdytysputki, joka muodostaa putkimaisen jäähdy-tystilan sekä tulokohdan ja poistokohdan kuidun johtamiseksi aksiaalisesti jäähdytystilan läpi, ja välineet kaa-5 sumaisen jäähdytysväliaineen johtamiseksi aksiaalisuunnas-sa jäähdytystilan läpi. Tälle jäähdytyslaitteelle on tunnusomaista, että jäähdytystilassa on kuidun tulokohdan ja poistokohdan välillä vähintään yksi väliseinämä, jossa on kuitua ja jäähdytyskaasua varten yhteinen läpikulkuaukko, 10 joka on kooltaan sellainen, että jäähdytyskaasu virtaa tur-bulenttisesti läpikulkuaukon läpi.

Keksinnön mukaisesti jäähdytysputkeen ehdotetut li-sävälineet turbulenssin aikaansaamiseksi ovat rakenteeltaan hyvin yksinkertaisia, koska kuristuskohdan aikaansaa-15 va väliseinämä voi olla rengaslevyn muodostama, jossa olevan keskeisen läpikulkuaukon läpi jäähdytettävä kuitu ja kaasumainen jäähdytysväliaine kulkevat. Väliseinämien lukumäärä ja niiden välinen etäisyys jäähdytystilassa valitaan kulloinkin kyseessä olevan tapauksen mukaan siten, et-20 tä turbulenssikohdat estävät haitallisen laminaarivirtauk-sen kuidun ympärillä jäähdytysvaiheen aikana.

Jäähdytyslaitteessa, jossa jäähdytysputki on vaipan ympäröimä, joka muodostaa jäähdytysvesitilan vaipan ja jääh-dytysputken väliin, on edullista, että rengasmaisessa väli-25 levyssä on läpikulkuaukon lisäksi joukko osastojen välisiä läpivirtausreikiä jäähdytyskaasua varten. Tällaisten läpi-virtausreikien avulla saadaan lisää kosketuspinta-alaa kaasumaisen väliaineen ja jäähdytysvesitilan jäähdyttämän välilevyn välillä, mikä edelleen parantaa kuidun jäähdytystä. 30 Eräällä keksinnön mukaisella jäähdytyslaitteella suoritetuissa kokeissa on todettu, että päästään samaan jäähdytystehoon kaasunkulutuksella, joka on vain 1/15-osa verrattuna ilman välilevyjä olevan jäähdytysputken kaasun-kulutukseen.

35 Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten 4 78893 oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaavamaisesti optisen kuidun veto-vaihetta , kuvio 2 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaisen 5 jäähdytyslaitteen toimintaperiaatetta, ja kuvio 3 esittää yksityiskohtaisesti jäähdytyslaitteen välilevyä aksiaalileikkauksena.

Piirustuksen kuviossa 1 esittää viitenumero 1 lasi-aihiota, jota kuumennetaan uunissa 2 ja joka muodostaa kui-10 dun 3, jota vedetään jatkuvasti uunista vetolaitteella 4. Viitenumero 5 esittää kuidun halkaisijan mittauslaitetta. Uunin jälkeen kuitu kulkee jäähdytyslaitteen 6 läpi pri-määrikerroksen päällystyslaitteeseen 7 ja edelleen kove-tusyksikköön 8.

15 Jäähdytyslaite 6 käsittää metallisen jäähdytysput- ken 9, joka muodostaa jäähdytystilan 10, jonka läpi jäähdytettävä kuitu kulkee ja jonka yläosassa on tuloaukko 11 ja alaosassa poistoaukko 12 kuitua varten. Tuloaukko 11 ja poistoaukko 12 on tiivistetty tiivisteillä 11a ja 12a.

20 Jäähdytysputken alaosassa on jäähdytyskaasun, esim. heli-umkaasun, tulokohta 13 ja yläosassa on jäähdytyskaasun poistokohta 14. Jäähdytysputkea ympäröi vaippa 15, niin että vaipan ja putken väliin jää jäähdytysvesitila 16. Veden tulokohta on merkitty viitenumerolla 17 ja poistokoh-25 ta viitenumerolla 18.

Jäähdytysputken sisään on asennettu joukko poikittaisia rengasmaisia välilevyjä 19 aksiaalisen välimatkan päähän toisistaan. Kussakin välilevyssä on keskeinen läpi-kulkuaukko 20 ja joukko yhdensuuntaisia läpivirtausreikiä 30 21. Välilevyjen läpikulkuaukot sijaitsevat sama-akselises- ti keskenään ja kuidun tulo- ja poistoaukkojen kanssa.

Jäähdytyskaasu A virtaa ylöspäin jäähdytystilassa 10, jonka läpi jäähdytettävä kuitu kulkee suurella nopeudella. Välilevyjen läpikulkuaukot on mitoitettu siten, et-35 tä jäähdytyskaasu virtaa turbulenttisesti läpikulkuaukon 5 78893 läpi välilevyn erottamasta osastosta 22 seuraavaan osastoon 23, kuvio 3. Jäähdytyskaasun turbulenssi B hajottaa tehokkaasti laminaarivirtauksen, joka muutoin pyrkii syntymään kuidun ympärille. Tämä vuorostaan parantaa lämmön-5 siirtoa jäähdytyskaasun ja kuidun välillä jo jäähdytyskaasun pienellä aksiaalivirtauksella ja pienentää näin kaasun-kulutusta.

Osa jäähdytyskaasusta virtaa välilevyjen läpivir-tausreikien 21 läpi, mikä lisää kaasun ja jäähdytysvesi-10 tilan jäähdyttämän välilevyn välistä kosketuspinta-alaa.

Välilevyt aiheuttavat jäähdytyskaasuvirtauksessa painehäviöitä, mikä kasvattaa paine-eroa jäähdytyskaasun tulokohdan ja poistokohdan välillä, jolloin jäähdytysput-kessa olevan jäähdytyskaasun lämmönsiirtokyky paranee.

15 Piirustus ja siihen liittyvä selitys on vain tar koitettu havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan voivat keksinnön mukainen menetelmä ja laite vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Jäähdytyslaite on sentakia esitetty piirustuksissa vain kaavamaisesti.

20 Mikäli esimerkiksi käytetään sellaista jäähdytyskaasua, joka voidaan päästää vapaaseen ilmatilaan, voidaan tiiviste 11a ja poistokohta 14 jättää pois, jolloin jäähdytys-kaasu purkautuu kuidun sisääntuloaukon 11 kautta ympäröivään tilaan.

Claims (9)

1. Menetelmä optisen kuidun (3) jäähdyttämiseksi kuitua vedettäessä kuumennetusta lasiaihiosta (1), jonka 5 menetelmän mukaisesti - kuitu johdetaan jäähdytystilan (10) läpi ja - kaasumaista jäähdytysväliainetta (A) johdetaan kuidun aksiaalisuunnassa kuidun ympärillä jäähdytystilan läpi, tunnettu siitä, että jäähdytyskaasu (A) saa- 10 tetaan virtaamaan jäähdytystilan (10) vähintään yhdessä kohdassa turbulenttisesti (B) kuidun (3) ympärillä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäähdytyskaasu (A) johdetaan jääh-dytystilassa (10) olevan virtauksen kuristuskohdan (20) 15 kautta, jonka läpi myös kuitu (3) liikkuu.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäähdytyskaasu (A) johdetaan jäähdytystilan (10) läpi vastavirtaan kuidun (3) liikesuuntaan nähden.

4. Laite kuumennetusta lasiaihiosta (1) vedetyn op tisen kuidun (3) jäähdyttämiseksi ennen kuidun päällystämistä primääripäällystellä, johon laitteeseen (6) kuuluu - jäähdytysputki (9), joka muodostaa putkimaisen jäähdytystilan (10) sekä tulokohdan (11) ja poistokohdan 25 (12) kuidun johtamiseksi aksiaalisesti jäähdytystilan lä pi, ja - välineet (11,13,14)kaasumaisen jäähdytysväliaineen (A) johtamiseksi aksiaalisuunnassa jäähdytystilan läpi, tunnettu siitä, että jäähdytystilassa (10) on kui- 30 dun (3) tulokohdan (11) ja poistokohdan (12) välillä vähintään yksi väliseinämä (19), jossa on kuitua ja jäähdy-tyskaasua varten yhteinen läpikulkuaukko (20), joka on kooltaan sellainen, että jäähdytyskaasu virtaa turbulenttisesti (B) läpikulkuaukon läpi.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, t u n - 7 78893 n e t t u siitä, että jäähdytystilassa (10) on useita keskinäisin aksiaalisin välein sijaitsevia väliseinämiä (19), joissa kussakin on oma läpikulkuaukko (20), jotka sijaitsevat sama-akselisesti keskenään ja kuidun tulo- ja 5 poistokohtien (11, 12) kanssa.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laite, jossa jäähdytysputki (9) on vaipan (15) ympäröimä, joka muodostaa jäähdytysvesitilan (16) vaipan ja jäähdytysputken väliin, tunnettu siitä, että väliseinämä (19) on 10 jäähdytysputkeen (9) kiinnitetyn rengasmaisen välilevyn muodostama, joka jakaa jäähdytystilan (10) erillisiin osastoihin (22, 23) .

6 78893

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että rengasmaisessa välilevyssä on läpi- 15 kulkuaukon (20) lisäksi joukko osastojen (22, 23) välisiä läpivirtausreikiä (21) jäähdytyskaasua (A) varten.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että jäähdytyskaasun (A) tulo- ja poistokohdat (13, 14) sijaitsevat jäähdytysputkessa (9) 20 siten, että jäähdytyskaasu virtaa läpikulkuaukon (20) läpi vastavirtaan kuidun (3) liikesuuntaan nähden.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuidun tulokohta (11) muodostaa samalla jäähdytyskaasun (A) poistokohdan. 8 78893