MX2013005120A - Dispositivo guia de fibra optica mejorado. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo para guiar una fibra óptica (2), el cual debe ser montado en una torre vertical (T) para fabricar una fibra óptica (2), la fibra es producida desde un horno (18) que se localiza en la porción superior de la torre (T) y que se mueve verticalmente hacia abajo con relación a la torre (T), el dispositivo guía (1) se localiza corriente abajo del horno (18), el dispositivo incluye: una primera polea guía (10), por lo menos una superficie (1220) para torcer la fibra (2), que se localiza corriente debajo de la primera polea guía (10), una segunda polea guía (14) que se localiza corriente debajo de la por lo menos una superficie (1220) para torcer la fibra (2), y una polea desviadora (16), la distancia (C) entre la primera polea guía (10) y la por lo menos una superficie para torcer la fibra (1220) es mayor que la distancia (D) entre la por lo menos una superficie para torcer la fibra (1220) y la segunda polea (14), el dispositivo se caracteriza porque también incluye una segunda superficie (1222) para torcer la fibra óptica (2), en donde las dos superficies (1220, 1222) para torcer la fibra óptica (2) son los dos lados de una ranura formada en una sola polea de torsión (122).

Description

DISPOSITIVO GUÍA DE FIBRA ÓPTICA MEJORADO MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere a dispositivos para fabricar fibras ópticas.

Más particularmente, la invención se refiere a dispositivos para torcer fibra óptica que se usan en un método para fabricar dicha fibra óptica.

Con referencia a la figura 1 (tomada del documento US 5,418,881) un método conocido para hacer fibra óptica en la técnica anterior comprende un horno 12 en el que se calienta vidrio, de preferencia como una preforma (barra de vidrio). Generalmente el horno se localiza a cierta altura, de preferencia arriba de una torre T que tiene una altura de generalmente 20 a 35 metros.

El horno 12 comprende una abertura de salida 120 que se localiza en la parte de la torre del horno 12, orientada hacia la parte inferior de la torre. De esta abertura 120 emerge una caña de vidrio parcialmente fundido (es decir, cuya reología permite colarlo desde esta abertura). Esta caña forma la fibra óptica.

Debajo del horno hay una zona de enfriamiento 14 a través de la cual se enfría la fibra óptica.

Una vez que está fría la fibra óptica 13, ésta sigue avanzando hacia abajo a estaciones de procesamiento adicional 15, 16, 17, 8 que están ubicadas corriente abajo, para operaciones tales como por ejemplo forrado.

Después una o más poleas desviadoras se hacen cargo de la fibra óptica 13, hasta un devanador que devana la fibra alrededor de un carrete, que después es utilizado para el transporte y distribución en dicho carrete. Por lo tanto, para instalar la fibra, todo lo que se requiere es desenrollar la fibra óptica del carrete.

Todavía con referencia a la figura 1 , se conoce un método para torcer fibra cuyo propósito es reducir la Dispersión del modo de polarización, que en inglés se abrevia como "PMD". Con este método, la fibra 13 pasa por un retorcido para una distribución más regular a lo largo de la fibra de cualquier imperfección en la fibra 13, para no deteriorar su calidad. La acumulación de imperfecciones en un punto localizado en la fibra, puede deteriorar su ancho de banda de manera considerable.

Las figuras 2A, 2B y 2C (tomadas del documento US 6,324,872) ilustran un dispositivo guía de fibra óptica 32 conocido en la técnica anterior, que se monta en una torre vertical T para obtener fibra óptica 32. La fibra óptica 32 es generada desde el horno 24 que se localiza en la parte superior de la torre T y que viaja verticalmente hacia abajo con relación a la torre T. El dispositivo guía se localiza corriente abajo del horno 24 y comprende: - una primera polea guía 76; - un rodillo 60 ubicado corriente abajo de la primera polea guía 76 y cuyo eje de rotación se encuentra a un ángulo con respecto a la horizontal. El rodillo 60 gira alrededor del eje 62 de manera que la superficie 64 del rodillo está en contacto con la fibra óptica 32 y genera una fuerza de fricción D uno de cuyos componentes CT es horizontal. El componente horizontal CT causa, por lo tanto, el retorcimiento de la fibra óptica 32 es decir, la hilatura de la fibra 32 (alrededor de su eje Y vertical de la misma); - una segunda polea guía 78 que se ubica corriente abajo del rodillo torcedor 60 de la fibra 32.

Aunque se conoce en la técnica anterior que este dispositivo permite de manera efectiva que se genere el torcimiento en la fibra 32, han surgido críticas en contra el mismo.

El torcimiento generado tiene una tendencia a propagarse corriente arriba, pero también corriente abajo, hasta el devanado de la fibra. Entonces la fibra es devanada con estos torcimientos, lo que da lugar a que fuerzas internas hagan difícil e incluso imposible devanar la fibra, y también causa el deterioro de la fibra devanada a largo plazo.

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo guía de fibra óptica que permita la superación de esta desventaja.

Más particularmente, el objetivo de esta invención es proporcionar un dispositivo guía de fibra óptica que permita generar torcimientos en dicha fibra óptica que se propaguen corriente arriba de la fibra, pero que reduzca o que limite la propagación de los torcimientos corriente abajo.

Con este propósito, la invención consiste en un dispositivo guía de fibra óptica destinado a ser montado en una torre vertical para recuperar fibra óptica, la fibra siendo generada desde un horno que se localiza en la parte superior de la torre, y que viaja verticalmente corriente abajo con relación a la torre, el dispositivo guía se ubica corriente abajo del horno, el dispositivo comprende: - una primera polea; - por lo menos una superficie de torsión de fibra que se localiza corriente abajo de la primera polea guía; - una segunda polea guía que se localiza corriente abajo de la por lo menos una superficie de torsión de fibra; y - una polea desviadora; la distancia que hay entre la primera polea guía y la por lo menos una superficie de torsión de fibra es mayor que la distancia que hay entre la por lo menos una superficie de torsión de fibra y la segunda polea.

De preferencia, el dispositivo también tiene una segunda superficie de torsión para la fibra óptica, las dos superficies de torsión de fibra óptica son las dos paredes laterales de una ranura formada en una misma polea de torsión.

Ventajosamente, pero opcionalmente, la invención comprende por lo menos una de las siguientes características adicionales: - la relación entre la distancia que hay entre la primera polea guía y la por lo menos una superficie de torsión de fibra y la distancia que hay entre la por lo menos una superficie de torsión y la segunda polea es de entre 2 y 20; - la segunda polea y la polea desviadora están integradas; - el dispositivo comprende dos superficies de torsión de fibra óptica dispuestas en sucesión; - en ángulo que separa a las dos paredes laterales es de entre 50° y 120°; - el diámetro de la polea de torsión y el diámetro de la segunda polea tienen el mismo valor; - la polea de torsión se dispone en el brazo de un servomotor, de manera que el eje de rotación de la polea pueda ser controlado rotacionalmente alrededor de un eje horizontal; - el servomotor se dispone en una conexión deslizante, de manera que el eje de rotación de la polea pueda ser controlado en traslación horizontal con relación a la torre de recuperación de la fibra óptica; - el servomotor comprende una unidad de comando que es capaz de controlar la rotación del eje de rotación de la polea en por lo menos uno de los siguientes modos, la posición del eje de rotación de la polea se caracteriza por un ángulo en alejamiento de un eje horizontal: - el ángulo se fija con el tiempo; - el ángulo tiene una onda cuadrada con el tiempo de ancho variable pero de amplitud fija; - el ángulo tiene una onda cuadrada con el tiempo de ancho variable y de amplitud aleatoriamente variable; - el ángulo tiene un pulso senoidal variable con el tiempo pero de amplitud fija; - el ángulo tiene un pulso senoidal variable con el tiempo de amplitud variable; Otras características, objetivos y ventajas de la presente invención serán evidentes al leer la siguiente descripción detallada de un ejemplo no limitante que se proporciona con referencia a las figuras anexas, en las cuales: - La figura 1 ilustra esquemáticamente una torre de recuperación de fibra óptica de la técnica anterior; - La figura 2A es una proyección caballera de un dispositivo guía de la técnica anterior; - La figura 2B es una ilustración en sección transversal del dispositivo a lo largo de 2-2 en la figura 2A; - La figura 2C es una ilustración en sección transversal del dispositivo a lo largo de 3-3 en la figura 2A; - La figura 3 es una ilustración esquemática de un dispositivo guía de acuerdo con una modalidad particular de la presente invención; - La figura 4 ilustra una polea de torsión de un dispositivo guía de acuerdo con una modalidad particular de la presente invención; - La figura 5 ilustra esquemáticamente una polea de torsión controlada de acuerdo con una modalidad particular de la presente invención; - La figura 6 ilustra diferentes modos de comando de una polea de torsión de acuerdo con una modalidad particular de la presente invención; y - La figura 7 es una ilustración esquemática de un dispositivo guía de acuerdo con otra modalidad particular de la presente invención.

Con referencia a la figura 3, un dispositivo guía de fibra óptica de acuerdo con una modalidad particular de la presente invención tiene la finalidad de ser montado en una torre vertical T para fabricar fibra óptica 2, la fibra es generada desde un horno 18 que se localiza en la parte superior de la torre T y que viaja verticalmente hacia abajo con relación a la torre T. La velocidad de recuperación de fibra (velocidad del recorrido de la fibra 2) es de entre 1 y 3000 m/min. El dispositivo guía 1 se ubica corriente abajo del homo 18 y se puede ubicar una o más estaciones de tratamiento de fibra entre el horno y el dispositivo guía 1 , por ejemplo, una estación de forrado. El dispositivo guía de fibra óptica comprende: - una primera polea guía 10; de preferencia ésta se monta en rotación alrededor de un eje horizontal, de manera que sus paredes laterales sean paralelas a la cara frontal T1 de la torre T. Esta primera polea 10 se ubica de tal manera que la dirección de la fibra corriente arriba de la polea es vertical. La polea 10 de preferencia es del tipo que comprende una ranura en la periferia de la polea, que sirve para recibir la fibra 2; - por lo menos una superficie 1220 tuerce la fibra 2 que se localiza corriente abajo de la primera polea guía 10 (esta superficie será descrita con mayor detalle a continuación); - una segunda polea guía 4 ubicada corriente abajo de la superficie de torsión 1220 de la fibra 2. De preferencia esta polea es del mismo tipo de la primera polea 10 y se monta en rotación alrededor de un eje horizontal, de manera que sus paredes laterales son paralelas a la superficie frontal T1 de la torre T. Además, la segunda polea 14 se monta de manera que su eje de rotación sea- paralelo al eje de rotación de la primera polea 10, de preferencia contenido en un mismo plano vertical; - una polea desviadora 16, de preferencia del mismo tipo de la primera y segunda poleas 10 y 14, que permite que la fibra sea desviada a un ángulo a con relación al eje vertical Y, a de preferencia es de entre 75° y 120° (en valor absoluto).

De acuerdo con una característica de la presente invención, la distancia C que hay entre la primera polea guía 10 y la superficie de torsión de fibra 1220 es mayor que la distancia D que hay entre la superficie de torsión de fibra 1220 y la segunda polea guía 14. Más preferiblemente, la relación que hay entre la distancia C que separa a la primera polea guía 10 de la superficie de torsión de fibra 1220 y la distancia D que separa a la superficie de torsión de fibra 1220 de la segunda polea 14 es de entre 2 y 20. También de preferencia, para una altura de la torre T de entre 20 m y 30 m, la distancia C es de entre 800 mm y 2500 mm, y la distancia D es de entre 150 mm y 400 mm.

Con referencia a la figura 4, y de acuerdo con una modalidad particular de la presente invención, el dispositivo comprende dos superficies de torsión sucesivas 1220 y 1222 de la fibra óptica 2. Estas dos superficies de torsión sucesivas 1220 y 1222 de la fibra óptica 2 son las dos paredes laterales de una ranura en forma de V a lo largo de la periferia de una misma polea de torsión 122. De preferencia, a ranura tiene forma simétrica de V, es decir, las dos paredes laterales 1220 y 1222 de la ranura son simétricas con relación al plano P que contiene la unión 1223 de las paredes laterales 1220 y 1222. El plano P es perpendicular al eje de rotación 1224 de la polea 122. La polea de torsión 122 se dispone de tal manera que la fibra óptica no esté contenida en el plano P. En otras palabras, el eje de rotación de la polea no es perpendicular a la fibra óptica y tiene un ángulo ß con relación al eje X que es el eje horizontal perpendicular a la cara frontal T1 de la torre T (y por lo tanto al plano en la figura 3). Esta desviación de la polea permite que las paredes laterales 1220 y 1222 estén en contacto con la fibra óptica 2, permitiendo así que se generen fuerzas de fricción que tengan un componente Cx a lo largo del eje X. Este componente Cx induce el hilado de la fibra 2, es decir, la fibra 2 se tuerce a lo largo de su longitud. De preferencia la polea 122 gira libremente alrededor de su eje de rotación, para reducir cualquier deterioro de la fibra óptica o de su forro.

Generalmente se define una torsión como el número de vueltas hechas por la fibra por metro. Este valor se puede modificar, en particular actuando sobre la fuerza de fricción generada por la polea 122 en la fibra óptica 2.

La modificación de la fuerza de fricción se puede generar modificando el ángulo ß del eje de rotación 1224 de la polea 122 con relación al eje X. Mientras más grande es este ángulo ß (está más desviada la polea 122) mayor es la fuerza de fricción, y por lo tanto es más grande la torsión generada.

Sorprendentemente, la presente invención permite en primer lugar que las torsiones se muevan corriente arriba de la polea 122 hasta el horno 18, y en segundo lugar permite que las torsiones sean bloqueadas corriente abajo de la polea 14, es decir, la fibra corriente abajo de la polea 14 contiene un número reducido de torsiones.

Por lo tanto, como la fibra corriente abajo de la polea 14 ya no tiene ninguna torsión residual, se puede usar y devanar fácilmente sin un torcido residual. Por lo tanto no hay ningún riesgo de deterioro de la fibra.

De preferencia las dos paredes laterales 1220 y 1222 de la polea de torsión 122 se encuentran a un ángulo ? de entre 50° y 120° una de la otra. Opcionalmente, el diámetro de la polea de torsión 122 y el diámetro de la segunda polea guía 14 tienen sustancialmente el mismo valor, de preferencia de 50 a 60 mm. La polea desviadora 16 de preferencia tiene un diámetro de 60 mm (en la técnica antecedente generalmente se usan poleas desviadoras que tienen un diámetro más grande, por ejemplo, de 170 mm).

Con referencia a la figura 5, la polea de torsión 122 de preferencia se dispone en el brazo de un servomotor 120 de manera que el eje de rotación X de la polea 122 pueda ser controlado en rotación alrededor de un eje horizontal Z que es perpendicular a los ejes Y y X y por lo tanto paralelo al plano T1. Una ventaja del uso de un servomotor es la fácil modificación del ángulo que hay entre el eje de rotación de la polea 1224 y el eje X, que no es el caso con los dispositivos de la técnica antecedente, como se ilustra en las figuras 2A a 2C, en las que la modificación de dicho eje es únicamente mecánica (por medio de una leva inter-posicionada). Por lo tanto, cualquier modificación en el comportamiento del eje de rotación del rodillo requería la modificación de la forma de la leva. Sin embargo, con el dispositivo de la presente invención se puede modificar fácilmente la orientación del eje de rotación 1224 de la polea 122 únicamente cambiando el comando eléctrico del servomotor 120 sin ningún otro cambio mecánico.

Se ha descubierto que el uso de torsiones aleatoriamente variables con el tiempo permite prevenir los defectos regulares en la fibra óptica. La regularidad de los defectos también es un factor de degradación del ancho de banda de la fibra óptica.

Con un dispositivo de acuerdo con la presente invención, dicha modificación en el torcido es simplificada por el simple comando eléctrico del servomotor 120, por ejemplo a través de una unidad de control 1202. Como ilustración, la figura 6 muestra diferentes modos de funcionamiento: - un modo 1201 en el que el ángulo ß se fija con el tiempo; - un modo 1202 en el que el ángulo ß tiene una onda cuadrada de ancho variable con el tiempo, pero de amplitud fija; - un modo 1203 en el que el ángulo ß tiene una onda cuadrada de ancho variable con el tiempo y de amplitud aleatoriamente variable; - un modo 1204 en el que el ángulo ß tiene un pulso senoidal variable con el tiempo pero de amplitud fija; - un modo 1205 en el que el ángulo ß tiene un pulso senoidal variable con el tiempo pero de amplitud variable; Evidentemente, otros modos de modificar el ángulo ß de la polea 122 son posibles únicamente modificando las señales de comando del servomotor 120. De preferencia la amplitud de las variaciones en el ángulo ß se calcula con relación a la velocidad de recuperación de la fibra, de manea que la torsión generada de preferencia es de entre 0 y 12 vueltas/metro.

Otra vez con referencia a la figura 5, el servomotor 120 también permite la traslación horizontal de la polea 122 a lo largo del eje Z con relación a la torre T para fabricar la fibra óptica 2. Con este propósito, por ejemplo, se hace que el servomotor 120 sea montado en una corredera de bolas horizontal con estribo ajustable 125, siendo entonces ajustable el servomotor 120 en la posición horizontal por medio de un cilindro neumático 123 controlado por una alimentación neumática 124. Evidentemente se pueden proporcionar sensores de fin de recorrido y/o tablas de micrómetros para la retroalimentación de información para comandar la traslación del servomotor 120. Por lo tanto en particular es posible impartir por lo menos dos posiciones horizontales al servomotor 120: - una posición P0 en la que la polea 122 no hace contacto con la fibra óptica 2 (y por lo tanto no genera torsión dentro de la fibra); - una posición P1 en la que la polea 122 está en contacto con la fibra óptica 2 (y por lo tanto genera torsión); esta posición se ilustra en la figura 3.

Como un ejemplo, la distancia de devanado (distancia B a lo largo del eje Z recorrida por al fibra óptica 2 y causada por la presión de la polea 122 a lo largo del eje Z en la posición P1) es de 50 mm.

Con referencia a la figura 7, se ilustra la posición P0. Esta figura también ilustra la modalidad en la que la segunda polea 14 y la polea desviadora 16 están integradas.

Claims (9)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1 . Un dispositivo guía de fibra óptica (2) para ser montado en una torre vertical (T) para fabricar fibra óptica (2), la fibra es generada desde un horno (18) que se localiza en la parte superior de la torre (T) y se mueve verticalmente hacia abajo con relación a la torre (T), el dispositivo guía (1 ) se ubica corriente abajo del horno (18) y comprende: - una primera polea guía (10); - por lo menos una superficie (1220) para torcer la fibra (2) ubicada corriente abajo de la primera polea guía (10); - una segunda polea guía (14) ubicada corriente abajo de la por lo menos una superficie (1220) de torsión de fibra (2); y - una polea desviadora (16), la distancia (C) que hay entre la primera polea guía (10) y la por lo menos una superficie de torsión de fibra (1220) es mayor que la distancia (D) que hay entre la por lo menos una superficie de torsión de fibra (1220) y la segunda polea (14); el dispositivo se caracteriza porque también comprende una segunda superficie (1222) para torcer la fibra óptica (2) en donde las dos superficies de torsión (1220, 1222) de la fibra óptica (2) son las dos paredes laterales de una ranura formada en una misma polea de torsión (122).

2. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la relación entre la distancia (C), que hay entre la primera polea guía (10) y la por lo menos una superficie de torsión de fibra (1220), y la distancia (D), que hay entre la por lo menos una superficie de torsión de fibra (1220) y la segunda polea (14), es de entre 2 y 20.

3. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado además porque la segunda polea (14) y la polea desviadora ( 6) están integradas.

4. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque las dos superficies de torsión (1220, 1222) de la fibra óptica (2) están dispuestas en sucesión.

5. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque el ángulo que separa a las dos superficies de torsión (1220, 1222) es de entre 50° y 120°.

6. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque el diámetro de la polea de torsión (122) y el diámetro de la segunda polea (14) tienen el mismo valor.

7. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado además porque la polea de torsión (122) está dispuesta en el brazo de un servomotor (120) de manera que el eje de rotación de la polea puede ser controlado en rotación alrededor de un eje horizontal (Z).

8. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el servomotor (120) se dispone en una conexión deslizante de manera que el eje de rotación de la polea pueda ser controlado en traslación horizontal con relación a la torre (T) para fabricar la fibra óptica (2).

9. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 7 u 8, caracterizado además porque el servomotor (120) comprende una unidad de comando (1202) que es capaz de controlar la rotación del eje de rotación de la polea de acuerdo con por lo menos uno de los siguientes modos, la posición del eje de rotación de la polea (122) caracterizándose por un ángulo ß con relación a un eje horizontal (X); - el ángulo (ß) se fija con el tiempo; - el ángulo (ß) tiene una onda cuadrada de ancho variable con el tiempo pero de amplitud fija; - el ángulo (ß) tiene una onda cuadrada de ancho variable con el tiempo y de amplitud aleatoriamente variable; - el ángulo (ß) tiene un pulso senoidal variable con el tiempo pero de amplitud fija; - el ángulo (ß) tiene un pulso senoidal variable con el tiempo y de amplitud variable.