RU2772442C2 - Hydrostatic bearings containing fiber support channel for supporting optical fiber during optical fiber extraction - Google Patents
Hydrostatic bearings containing fiber support channel for supporting optical fiber during optical fiber extraction Download PDFInfo
- Publication number
- RU2772442C2 RU2772442C2 RU2020110587A RU2020110587A RU2772442C2 RU 2772442 C2 RU2772442 C2 RU 2772442C2 RU 2020110587 A RU2020110587 A RU 2020110587A RU 2020110587 A RU2020110587 A RU 2020110587A RU 2772442 C2 RU2772442 C2 RU 2772442C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- optical fiber
- slot
- hydrostatic bearing
- channel
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 618
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 title claims abstract description 436
- 230000002706 hydrostatic Effects 0.000 title claims abstract description 229
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title abstract 2
- 238000000418 atomic force spectrum Methods 0.000 claims abstract description 118
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 112
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 47
- 230000000087 stabilizing Effects 0.000 claims 1
- 230000001965 increased Effects 0.000 abstract description 34
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000036961 partial Effects 0.000 description 45
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 21
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 description 21
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 14
- 230000037250 Clearance Effects 0.000 description 11
- 230000035512 clearance Effects 0.000 description 11
- 239000003570 air Substances 0.000 description 10
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 7
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium(0) Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing Effects 0.000 description 1
- 239000000789 fastener Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящая заявка испрашивает приоритет, согласно закону 35 USC. §119, предварительной заявки на патент США US 62/573343 от 17 октября 2017, которая испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США US 62/559764 от 18 сентября 2017, которая, в свою очередь, испрашивает приоритет заявки на патент Нидерландов № 2019489 от 6 сентября 2017 и предварительной заявки на патент США US 62/546163 от 16 августа 2017, полное содержание которых включено в настоящий документ ссылкой.This application claims priority under 35 USC. §119, U.S. Provisional Application US 62/573343 dated October 17, 2017 which claims priority of U.S. Provisional Application US 62/559764 dated September 18, 2017, which in turn claims priority of Dutch Patent Application No. 2019489 dated 6 September 2017 and U.S. Provisional Application US 62/546163 dated August 16, 2017, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
Область техникиTechnical field
Настоящее описание относится в широком смысле к способам вытяжки оптических волокон с использованием систем для производства оптических волокон, содержащих гидростатические подшипники.The present description relates broadly to methods for drawing optical fibers using systems for the production of optical fibers containing hydrostatic bearings.
Уровень техникиState of the art
Традиционные методы и производственные процессы для получения оптических волокон обычно включают в себя вытягивание оптического волокна вниз вдоль линейного пути, проходящего через производственные стадии. Однако этот метод создает значительные препятствия для улучшения и модификации производства оптического волокна. Например, оборудование, связанное с линейным производством оптических волокон, обычно размещается по одной линии сверху вниз, что затрудняет добавление стадий или изменение процесса без увеличения высоты всей системы. В некоторых случаях добавление к линейной производственной системе требует дополнительной конструкции для увеличения высоты производственного здания (например, когда вытяжная башня находится на или вблизи потолка существующего здания). Такие препятствия приводят к значительным затратам, чтобы обеспечить модификацию или модернизацию систем и оборудования для производства оптического волокна.Conventional methods and manufacturing processes for making optical fibers typically involve pulling the optical fiber down along a linear path through the manufacturing steps. However, this method creates significant obstacles to the improvement and modification of optical fiber production. For example, equipment associated with in-line production of optical fibers is usually placed in a single line from top to bottom, making it difficult to add steps or change a process without increasing the height of the entire system. In some cases, adding to a linear production system requires additional construction to increase the height of the production building (for example, when an exhaust tower is located on or near the ceiling of an existing building). Such obstacles lead to significant costs in order to provide modification or upgrade of systems and equipment for the production of optical fiber.
Создание систем и способов, которые позволят производителю исключить необходимость использования только линейных систем, значительно снизило бы затраты на внедрение модификаций или модернизацию. Например, в системе, которая позволяет вытягивание по горизонтали (в противоположность или в дополнение к вертикальному вытягиванию), можно было бы намного проще и дешевле разместить дополнительные компоненты и оборудование в производственной системе. Кроме того, такие конфигурации могли бы обеспечить более эффективные технологические маршруты, позволяющие использовать более дешевые полимеры, более высокие скорости нанесения покрытия и обеспечить улучшенные технологии охлаждения волокна.Creating systems and methods that would allow a manufacturer to eliminate the need to use only linear systems would greatly reduce the cost of implementing modifications or upgrades. For example, in a system that allows horizontal pull (as opposed to or in addition to vertical pull), it would be much easier and cheaper to place additional components and equipment in the manufacturing system. In addition, such configurations could provide more efficient processing routes, allowing the use of cheaper polymers, higher coating rates, and improved fiber cooling technologies.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Представлен гидростатический подшипник для направления оптических волокон в процессе получения. Гидростатический подшипник обеспечивает поток текучей среды (далее гидродинамический поток) для приподнимания и направления оптического волокна по технологическому маршруту. Оптическое волокно находится в пазе для волокна и испытывает действие подъемной силы от потока, текущего от внутреннего радиального положения в пазе для волокна мимо оптического волокна к внешнему радиальному положению паза для волокна. Так как оптическое волокно является гибким, и учитывая, что оно находится в присутствии высокоскоростных гидродинамических потоков, в волокне могут возбуждаться колебания. Поскольку волокно подвергается сильным центрирующим силам в пазе, колебания будут происходить в радиальном направлении паза. Поскольку волокно имеет инерцию, эти колебания будут вызывать мгновенные направленные радиально вниз силы, действующие на волокно, которые, если они достаточно сильные, могут привести к соприкосновению волокна с нижней частью паза или нижней частью канала подачи текучей среды. Этот контакт вызовет повреждение поверхности волокна, что приведет к значительному снижению прочности. В настоящей заявке обсуждаются конструкции паза для волокна, при которых волокну потребуется больше энергии, чтобы попасть в нижнюю часть паза, и тем самым приводящих к отводу кинетической энергии колеблющегося волокна, заставляющей его двигаться вниз, до его контакта с нижней частью паза или гидродинамического канала. Для некоторых рассмотренных конструкций паза приподнимающая сила потока, действующая на оптическое волокно поперек радиального раствора паза, описывается выпуклой кривой силы (профилем силы), в соответствии с которой подъемная приподнимающая сила, действующая на оптическое волокно, увеличивается при перемещении оптического волокна глубже в паз. Для других рассмотренных конструкций паза подъемная сила на волокно резко возрастает в зоне непосредственно над дном паза. При любом типе конструкции контакт оптического волокна с твердыми поверхностями гидростатического подшипника при колебаниях волокна предотвращается. Описаны различные конструкции гидростатических подшипников для достижения выпуклого профиля сил через радиальный раствор паза или для увеличения силы непосредственно над дном паза.A hydrostatic bearing for guiding optical fibers during production is presented. The hydrostatic bearing provides fluid flow (hereinafter hydrodynamic flow) to lift and guide the optical fiber along the process path. The optical fiber is in the fiber slot and is subjected to lift from the flow flowing from the inner radial position in the fiber slot past the optical fiber to the outer radial position of the fiber slot. Since optical fiber is flexible, and given that it is in the presence of high-speed hydrodynamic flows, vibrations can be excited in the fiber. Since the fiber is subjected to strong centering forces in the slot, vibrations will occur in the radial direction of the slot. Since the fiber has inertia, these vibrations will cause momentary downward radial forces on the fiber which, if strong enough, can cause the fiber to come into contact with the bottom of the slot or the bottom of the fluid passage. This contact will cause damage to the fiber surface resulting in a significant reduction in strength. The present application discusses fiber slot designs that require more energy for the fiber to enter the bottom of the slot and thereby divert the kinetic energy of the oscillating fiber causing it to move downward before it contacts the bottom of the slot or fluid channel. For some of the considered slot designs, the uplifting force of the flow acting on the optical fiber across the radial opening of the slot is described by a convex force curve (force profile), according to which the uplifting uplifting force acting on the optical fiber increases as the optical fiber is moved deeper into the slot. For other considered slot designs, the lifting force on the fiber increases sharply in the area directly above the bottom of the slot. In either design, the optical fiber is prevented from contacting the hard surfaces of the hydrostatic bearing as the fiber oscillates. Various designs of hydrostatic bearings have been described to achieve a convex force profile through a radial slot opening or to increase the force directly over the bottom of the slot.
Представлен гидростатический подшипник для направления оптических волокон в процессе производства. Гидростатический подшипник обеспечивает гидродинамический поток для приподнимания и направления оптического волокна по технологическому маршруту. Гидростатический подшипник содержит паз для волокна и паз для текучей среды. Оптическое волокно находится в пазу для волокна и подвергается подъемной силе от жидкости, текущей из паза для текучей среды. Паз для текучей среды находится во внутреннем радиальном положении гидростатического подшипника, а паз для волокна находится во внешнем радиальном положении гидростатического подшипника. Паз для текучей среды гидродинамически сообщается с пазом для волокна. Поток течет через паз для текучей среды к пазу для волокна и выходит из отверстия паза для волокна. Оптическое волокно входит в паз для волокна через отверстие и подвергается действию приподнимающей силы, оказываемой потоком. Приподнимающая сила потока, действующая на оптическое волокно, описывается выпуклым профилем силы, в соответствии с которым направленная вверх (приподнимающая) сила на оптическое волокно повышается, когда оптическое волокно движется глубже в паз. Достигается лучшая стабильность позиционирования оптического волокна в пазе для волокна и предотвращается контакт оптического волокна с твердыми поверхностями гидростатического подшипника. В настоящем документе описываются различные конструкции гидростатических подшипников для достижения выпуклого профиля сил.A hydrostatic bearing for guiding optical fibers during manufacturing is presented. The hydrostatic bearing provides hydrodynamic flow to lift and guide the optical fiber along the process path. The hydrostatic bearing includes a fiber slot and a fluid slot. The optical fiber is in the fiber slot and is subjected to lift from fluid flowing out of the fluid slot. The fluid slot is at the inner radial position of the hydrostatic bearing and the fiber slot is at the outer radial position of the hydrostatic bearing. The fluid slot is in fluid communication with the fiber slot. The flow flows through the fluid slot to the fiber slot and out of the fiber slot opening. The optical fiber enters the fiber slot through the hole and is subjected to the lifting force exerted by the flow. The uplifting force of the flow acting on the optical fiber is described by a convex force profile, whereby the upward (uplifting) force on the optical fiber increases as the optical fiber moves deeper into the slot. A better positioning stability of the optical fiber in the fiber slot is achieved and the contact of the optical fiber with the hard surfaces of the hydrostatic bearing is prevented. This document describes various designs of hydrostatic bearings to achieve a convex force profile.
Настоящее изобретение относится к способу получения оптического волокна, включающему:The present invention relates to a method for producing an optical fiber, including:
- направление непокрытого оптического волокна по первому пути к гидростатическому подшипнику, причем гидростатический подшипник содержит канал для поддержки волокна, имеющий отверстие, и канал для поддержки волокна простирается от отверстия в направлении глубины, причем непокрытое оптическое волокно входит в канал для поддержки волокна через это отверстие; иguiding the bare optical fiber along the first path to the hydrostatic bearing, the hydrostatic bearing comprising a fiber support channel having an opening, and the fiber support channel extending from the hole in the depth direction, the bare optical fiber entering the fiber support channel through the hole; and
- течение текучей среды через канал для поддержки волокна к отверстию канала для поддержки волокна, при этом текучая среда контактирует с непокрытым оптическим волокном и обеспечивает действие на непокрытое оптическое волокно подъемной силы, причем подъемная сила определяется профилем сил, описывающим зависимость подъемной силы от глубины непокрытого оптического волокна в канале для поддержки волокна, и профиль силы имеет выпуклую форму.- flow of fluid through the fiber support channel to the opening of the fiber support channel, whereby the fluid contacts the bare optical fiber and provides a lifting force to the bare optical fiber, and the lifting force is determined by a force profile describing the dependence of the lifting force on the depth of the bare optical fiber fibers in the channel to support the fiber, and the force profile is convex.
Дополнительные признаки и преимущества способов и систем, описанных в настоящем документе, будут изложены в нижеследующем подробном описании и отчасти станут очевидными для специалистов в данной области техники из этого описания или выявятся при практическом применении описанных здесь вариантов осуществления, включая подробное описание ниже, формулу изобретения, а также приложенные чертежи.Additional features and advantages of the methods and systems described herein will be set forth in the following detailed description, and in part will become apparent to those skilled in the art from this description, or will be apparent from practice of the embodiments described herein, including the detailed description below, the claims, as well as the attached drawings.
Следует понимать, что как предшествующее общее описание, так и следующее подробное описание раскрывают различные варианты осуществления и предназначены обеспечить обзор или основу для понимания природы и характера заявленного объекта изобретения. Прилагаемые чертежи используются для облегчения понимания различных вариантов осуществления, и введены в настоящее описание как его часть. Чертежи иллюстрируют различные варианты осуществления, описанные в данном документе, и вместе с описанием служат для объяснения принципов и операций заявленного предмета изобретения.It should be understood that both the foregoing general description and the following detailed description disclose various embodiments and are intended to provide an overview or basis for understanding the nature and nature of the claimed subject matter. The accompanying drawings are used to facilitate understanding of the various embodiments and are incorporated herein as part of this specification. The drawings illustrate various embodiments described herein and, together with the description, serve to explain the principles and operations of the claimed subject matter.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Варианты осуществления, представленные на чертежах, являются иллюстративными и приведены в качестве примера, они не предназначены для ограничения предмета изобретения, определенного формулой. Следующее подробное описание иллюстративных вариантов осуществления станет понятным при прочтении в сочетании со следующими чертежами, на которых одинаковые структуры обозначены одинаковыми позициями и на которых:The embodiments shown in the drawings are illustrative and by way of example, they are not intended to limit the subject matter of the invention as defined by the claims. The following detailed description of illustrative embodiments will become apparent when read in conjunction with the following drawings, in which like structures are identified by like reference numerals and in which:
фиг. 1 является схематической иллюстрацией системы для получения оптического волокна в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 1 is a schematic illustration of a system for producing optical fiber in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 2 показывает изображение в разобранном виде гидростатического подшипника для использования в системе для получения оптического волокна в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 2 shows an exploded view of a hydrostatic bearing for use in an optical fiber production system in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 3A показывает частичный вид сбоку гидростатического подшипника с фиг. 2, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 3A shows a partial side view of the hydrostatic bearing of FIG. 2 in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 3B показывает частичный вид спереди гидростатического подшипника с фиг. 2, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 3B shows a partial front view of the hydrostatic bearing of FIG. 2 in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 4A показывает частичный вид сбоку другого варианта осуществления гидростатического подшипника для использования в системе для получения оптического волокна в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 4A shows a partial side view of another embodiment of a hydrostatic bearing for use in an optical fiber production system in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 4B показывает частичный вид спереди гидростатического подшипника с фиг. 4A, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 4B shows a partial front view of the hydrostatic bearing of FIG. 4A in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 5A показывает частичный вид сбоку другого варианта осуществления гидростатического подшипника для использования в системе для получения оптического волокна в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 5A shows a partial side view of another embodiment of a hydrostatic bearing for use in an optical fiber production system in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 5B показывает частичный вид спереди гидростатического подшипника с фиг. 5A, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 5B shows a partial front view of the hydrostatic bearing of FIG. 5A in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 5C показывает частичный вид сверху гидростатического подшипника с фиг. 5A, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 5C shows a partial plan view of the hydrostatic bearing of FIG. 5A in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 6A показывает частичный вид сбоку другого варианта осуществления гидростатического подшипника для использования в системе для получения оптического волокна в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 6A shows a partial side view of another embodiment of a hydrostatic bearing for use in an optical fiber production system in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 6B показывает частичный вид спереди гидростатического подшипника с фиг. 6A, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 6B shows a partial front view of the hydrostatic bearing of FIG. 6A, in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 7A показывает частичный вид сбоку другого варианта осуществления гидростатического подшипника для использования в системе для получения оптического волокна в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 7A shows a partial side view of another embodiment of a hydrostatic bearing for use in an optical fiber production system in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 7B показывает частичный вид спереди гидростатического подшипника с фиг. 7A, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 7B shows a partial front view of the hydrostatic bearing of FIG. 7A, in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 8A показывает частичный вид сбоку другого варианта осуществления гидростатического подшипника для использования в системе для получения оптического волокна в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 8A shows a partial side view of another embodiment of a hydrostatic bearing for use in an optical fiber production system in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 8B показывает частичный вид спереди гидростатического подшипника с фиг. 8A, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 8B shows a partial front view of the hydrostatic bearing of FIG. 8A, in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 9A показывает частичный вид сбоку другого варианта осуществления гидростатического подшипника для использования в системе для получения оптического волокна в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 9A shows a partial side view of another embodiment of a hydrostatic bearing for use in an optical fiber production system in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 9B показывает частичный вид спереди гидростатического подшипника с фиг. 9A, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 9B shows a partial front view of the hydrostatic bearing of FIG. 9A, in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 9C показывает частичный вид сверху гидростатического подшипника с фиг. 9A, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 9C shows a partial plan view of the hydrostatic bearing of FIG. 9A, in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 10A показывает частичный вид сбоку другого варианта осуществления гидростатического подшипника для использования в системе для получения оптического волокна, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 10A shows a partial side view of another embodiment of a hydrostatic bearing for use in an optical fiber production system, in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 10B показывает частичный вид спереди гидростатического подшипника с фиг. 10A, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 10B shows a partial front view of the hydrostatic bearing of FIG. 10A, in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 11A показывает частичный вид сбоку другого варианта осуществления гидростатического подшипника для использования в системе для получения оптического волокна в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 11A shows a partial side view of another embodiment of a hydrostatic bearing for use in an optical fiber production system in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 11B показывает частичный вид сбоку другого варианта осуществления гидростатического подшипника для использования в системе для получения оптического волокна в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 11B shows a partial side view of another embodiment of a hydrostatic bearing for use in an optical fiber production system in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 12A показывают профиль силы для двух конструкций паза для волокон;fig. 12A show the force profile for two fiber slot designs;
фиг. 12B показывает две конструкции паза для волокна;fig. 12B shows two fiber slot designs;
фиг. 12C показывает выпуклый профиль силы, имеющий линейные сегменты;fig. 12C shows a convex force profile having line segments;
фиг. 12D показывает выпуклый профиль силы, имеющий криволинейные сегменты;fig. 12D shows a convex force profile having curved segments;
фиг. 12E показывает невыпуклый профиль силы, имеющий линейные сегменты;fig. 12E shows a non-convex force profile having line segments;
фиг. 12F показывает невыпуклый профиль силы, имеющий криволинейные сегменты;fig. 12F shows a non-convex force profile having curved segments;
фиг. 13A показывает частичный вид сбоку другого варианта осуществления гидростатического подшипника для использования в системе для получения оптического волокна в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе;fig. 13A shows a partial side view of another embodiment of a hydrostatic bearing for use in an optical fiber production system in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein;
фиг. 13B показывает частичный вид спереди гидростатического подшипника с фиг. 13A, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе; иfig. 13B shows a partial front view of the hydrostatic bearing of FIG. 13A, in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein; and
фиг. 14 показывает частичный вид сбоку другого варианта осуществления гидростатического подшипника для использования в системе для получения оптического волокна в соответствии с одним или более вариантами осуществления, показанными и описанными в настоящем документе.fig. 14 shows a partial side view of another embodiment of a hydrostatic bearing for use in an optical fiber production system in accordance with one or more of the embodiments shown and described herein.
фиг. 15 показывает гидростатический подшипник, имеющий паз для волокна в комбинации с наклонными и вертикальными внутренними стенками.fig. 15 shows a hydrostatic bearing having a fiber slot in combination with inclined and vertical inner walls.
Подробное описаниеDetailed description
Теперь будут подробно рассмотрены варианты осуществления способов и систем для получения оптического волокна, примеры которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. По возможности для обозначения одинаковых или похожих деталей на всех чертежах будут использоваться одинаковые численные позиции. Более конкретно, описываемые здесь способы и системы относятся к получению оптических волокон вдоль пути вытягивания, который содержит один или более невертикальных участков пути, поддерживаемых одним или несколькими гидростатическими подшипниками. Далее, каждый из указанных одного или нескольких гидростатических подшипников содержит канал для поддержки волокна, чтобы обеспечить жидкостную или воздушную подушку оптическому волокну, находящемуся в канале для поддержки волокна. Описанные в настоящем документе варианты осуществления обеспечивают гибкость производства оптического волокна, позволяя проводить оптическое волокно по невертикальным путям через все стадии производства, в том числе до нанесения на него защитного покрытия. Различные варианты осуществления способов и систем для производства оптических волокон будут описаны в данном документе с конкретной ссылкой на прилагаемые чертежи.Embodiments of methods and systems for producing optical fiber will now be discussed in detail, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Whenever possible, the same reference numbers will be used throughout the drawings to refer to the same or similar parts. More specifically, the methods and systems described herein relate to obtaining optical fibers along a draw path that includes one or more non-vertical path sections supported by one or more hydrostatic bearings. Further, each of said one or more hydrostatic bearings includes a fiber support channel to provide a liquid or air cushion to the optical fiber located in the fiber support channel. The embodiments described herein provide flexibility in optical fiber manufacturing by allowing non-vertical fiber paths to be routed through all stages of production, including prior to coating. Various embodiments of methods and systems for the production of optical fibers will be described herein with specific reference to the accompanying drawings.
Обратимся к фиг. 1, на которой схематически показана система 100 для получения оптического волокна, предназначенная для производства оптического волокна. Система 100 для получения оптического волокна содержит вытяжную печь 110, механизм 112 охлаждения волокна, один или более гидростатических подшипников 120, установку 114 для покрытия волокна и установку 116 для сбора волокна. Как показано на фиг. 1, путь вытягивания 102 проходит от вытяжной печи 110 к установке 116 для сбора волокна и представляет собой путь, по которому движется оптическое волокно 10 в процессе получения. Путь вытягивания 102 включает в себя один или более участков пути вытягивания, например, первый участок 102a пути вытягивания, второй участок 102b пути вытягивания и третий участок 102c пути вытягивания. Далее, эти участки пути вытягивания могут быть вертикальными (обозначены направлением "A") или невертикальными (обозначено направлением "B"). В процессе производства оптическое волокно 10 может направляться через один или более невертикальных участков пути вытягивания (например, второй участок 102b пути вытягивания) с помощью одного или более гидростатических подшипников 120, описываемых здесь более подробно.Let us turn to Fig. 1, which schematically shows an optical
Как показано на фиг. 1, преформа 12 для вытягивания оптического волокна помещается в вытяжную печь 110, и из нее вытягивается волокно с получением непокрытого оптического волокна 14. Преформа 12 для вытягивания оптического волокна может быть изготовлена из любого стекла или материала, подходящего для получения оптических волокон. Далее, как используется здесь, "непокрытое оптическое волокно" относится к оптическому волокну, непосредственно вытянутому из преформы и до нанесения одного или нескольких слоев покрытия на его наружную поверхность (например, до того как непокрытое оптическое волокно будет покрыто одним или более слоями покрытия, такими как защитные покрытия на основе полимеров). При этом выражение "оптическое волокно 10" может относиться к непокрытому оптическому волокну 14 или покрытому оптическому волокну 20 (т.е. оптическому волокну с нанесенными на него одним или более слоями покрытия).As shown in FIG. 1, an optical
В процессе производства непокрытое оптическое волокно 14 вытягивается из преформы 12 для вытягивания оптоволокна, выходит из вытяжной печи 110, движется вдоль первого участка 102a пути вытягивания в направлении A, затем достигает первого гидростатического подшипника 120a из одного или более гидростатических подшипников 120 и отклоняется от первого участка 102a пути вытягивания, проходящего в направлении A (по существу вертикальном) ко второму участку 102b пути вытягивания, перемещаясь в направлении B. Вдоль второго участка 102b пути вытягивания непокрытое оптическое волокно 14 может пройти через механизм 112 охлаждения волокна. Как показано, второй участок 102b пути вытягивания ориентирован ортогонально (например, горизонтально) первому участку 102a пути вытягивания, но следует понимать, что описанные здесь системы и способы могут перенаправлять оптическое волокно 10 (например, непокрытое оптическое волокно 14) по любому невертикальному пути до (или после) нанесения на него слоя покрытия 21.During the manufacturing process, the bare
Создание системы для получения оптического волокна, содержащей один или более невертикальных участков пути, например, до нанесения покрытия на непокрытое оптическое волокно 14, обеспечивает много преимуществ. Например, в обычной линейной системе для получения волокна добавление новых или дополнительных компонентов до установки 114 для покрытия волокна, таких как дополнительные установки покрытия и дополнительные механизмы охлаждения, необходимо устанавливать все такие компоненты вертикально, что часто требует увеличения высоты все системы. С системой 100 для получения оптического волокна, описываемой в настоящем документе, оптическое волокно 10 может проводиться по горизонтали или по диагонали (например, отклоняясь от вертикали) до нанесения слоя покрытия 21, что придает больше гибкости не только при размещении оборудования, но и при более поздних модификациях, дополнениях и модернизации существующего производственного оборудования без необходимости в увеличении высоты системы в целом.Providing an optical fiber production system that includes one or more non-vertical paths, for example prior to coating bare
Согласно фиг. 1, непокрытое оптическое волокно 14 охлаждается при прохождении через механизм 112 охлаждения волокна и до обработки в установке 114 для покрытия волокна, где на наружную поверхность непокрытого оптического волокна 14 наносится слой покрытия 21 (например, слой первичного защитного покрытия), тем самым образуя покрытое оптическое волокно 20. Механизм 112 охлаждения волокна может представлять собой любой механизм, известный в данной области для охлаждения оптического волокна. Например, механизм 112 охлаждения волокна может быть заполнен газом, который может облегчать охлаждение непокрытого оптического волокна 14 со скоростью, большей или меньшей, чем скорость охлаждения непокрытого оптического волокна 14 на воздухе. Следует понимать, что механизм 112 охлаждения волокна является необязательным компонентом, и в других вариантах осуществления система 100 для получения оптического волокна может не включать в себя механизм 112 охлаждения волокна.According to FIG. 1, the bare
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 1, указанные один или более гидростатических подшипников 120 могут содержать второй гидростатический подшипник 120b, который может применяться для транспортировки непокрытого оптического волокна 14 от второго участка 102b пути вытягивания, расположенного на прямой, соединяющей первый и второй гидростатические подшипники 120a, 120b, к третьему участку 102c пути вытягивания, который может быть по существу вертикальным и может быть параллельным первому участку 102a пути вытягивания. Как показано на фиг. 1, третий участок 102c пути вытягивания проходит от второго гидростатического подшипника 120b до установки 114 для покрытия волокна. После выхода из установки 114 для покрытия волокна покрытое оптическое волокно 20 со слоем покрытия 21 (т.е. уже не непокрытое) может проходить через ряд других технологических стадий (не показано) в системе 100 для получения оптического волокна, прежде чем достигнет установки 116 для сбора волокна. Установка 116 для сбора волокна включает в себя один или более механизмом вытягивания 117, используемых для приложения натяжения к покрытому оптическому волокну 20, тем самым обеспечивая необходимое натяжение оптического волокна 10, когда оно тянется через всю систему 100 для получения оптического волокна, показанную на фиг. 1. Установка 116 для сбора волокна включает также катушку 118 для хранения волокна, и покрытое оптическое волокно 20 может наматываться на катушку 118. Кроме того, хотя на фиг. 1 показаны три участка пути вытягивания (102a, 102b, 102c), следует понимать, что допустимо иметь любое число участков пути, каждый из которых имеет вертикальную или невертикальную ориентацию.In some embodiments, as shown in FIG. 1, said one or more
Как описано более подробно в настоящем документе, один или более гидростатических подшипников 120 (например, первый и второй гидростатические подшипники 120a и 120b) транспортируют непокрытое оптическое волокно 14 через систему 100 для получения оптического волокна таким образом, что непокрытое оптическое волокно 14 не вступает в механический контакт ни с какой поверхностью, пока на непокрытое оптическое волокно 14 не будет нанесен слой покрытия 21 (образуя тем самым покрытое оптическое волокно 20). В процессе производства указанные один или более гидростатических подшипников 120 могут предусматривать область потока, над которой непокрытое оптическое волокно 14 может перемещаться без механического контакта с гидростатическими подшипниками 120, например, потока текучей среды, которая является химически инертной по отношению к непокрытому оптическому волокну 14 (например, воздух, гелий). Используемый здесь термин "механический контакт" относится к контакту с твердым компонентом в процессе вытягивания. Такое отсутствие механического контакта может быть важным для сохранения качества и целостности хрупкого непокрытого оптического волокна, особенно волокна, которое движется по невертикальному пути до нанесения на него покрытия на установке 114 для покрытия волокна. Механический контакт, обеспечиваемый установкой 116 для сбора волокна, является приемлемым, поскольку, когда оптическое волокно 10 достигает установки 116 для сбора волокна, оно уже покрыто слоем покрытия 21, который защищает волокно, поэтому механический контакт с твердой поверхностью не влияет существенно на качество или целостность волокна в той же степени, как если бы волокно не имело покрытия. Однако следует понимать, что хотя гидростатические подшипники 120 описываются здесь в основном как облегчающие движение непокрытого оптического волокна 14 на пути вытягивания 102, гидростатические подшипники 120 могут использоваться с любым оптическим волокном 10, например, с покрытым оптическим волокном 20.As described in more detail herein, one or more hydrostatic bearings 120 (e.g., first and second
В некоторых вариантах осуществления указанные один или более гидростатических подшипников 120, обеспечивая зону жидкостной или воздушной подушки, над которой может перемещаться непокрытое оптическое волокно 14, одновременно могут также охлаждать непокрытое оптическое волокно 14. Например, в вариантах осуществления без механизма 112 охлаждения волокна указанные один или более гидростатических подшипников 120 могут выполнять функцию охлаждения механизма 112 охлаждения волокна. В частности, поскольку в одном или более гидростатических подшипников 120 используется поток жидкости или газа, который поддерживает непокрытое оптическое волокно 14, непокрытое оптическое волокно 14 охлаждается со скоростью, которая выше, чем скорость, с которой непокрытое оптическое волокно 14 охлаждалось бы в неподвижном окружающем воздухе, который может присутствовать непосредственно снаружи вытяжной печи 110. Кроме того, чем больше разница температур между непокрытым оптическим волокном 14 и средой в гидростатическом подшипнике 120 (которая предпочтительно представляет собой воздух при температуре окружающей среды или комнатной температуре), тем больше способность гидростатического подшипника 120 охлаждать непокрытое оптическое волокно 14.In some embodiments, said one or more
Обратимся теперь к фиг. 2, на которой гидростатический подшипник 120 показан более детально. Гидростатический подшипник 120 содержит первый диск 130, второй диск 132, внутренний компонент 136 и по меньшей мере одно отверстие 134 в по меньшей мере одном из первого и второго дисков 130, 132. Первый диск 130 и второй диск 132 имеют дугообразную наружную поверхность 138, 139 и находятся на противоположных сторонах друг от друга. Дугообразные наружные поверхности 138, 139 находятся по периметру каждого соответствующего диска 130, 132 и по существу выровнены друг с другом. Далее, первый диск 130 и второй диск 132 соединены крепежными элементами (например, болтами 140) для соединения первого и второго дисков 130, 132 друг с другом таким образом, чтобы через гидростатический подшипник 120 могла проходить текучая среда.Let us now turn to FIG. 2, which shows the
Первый диск 130 и второй диск 132 имеют, каждый, соответствующие внутренние стороны 142, 144 и наружные стороны 143, 145. Внутренняя сторона 142 первого диска 130 обращена к внутренней стороне 144 второго диска 132, образуя канал 150 для поддержки волокна (один вариант осуществления которого показан на фигурах 3A и 3B) между внутренними сторонами 142, 144 и простирающийся радиально внутрь от дугообразных наружных поверхностей 138, 139 каждого диска 130, 132. Канал 150 для поддержки волокна обеспечивает пространство для гидродинамического потока и выполнен так, чтобы принимать непокрытое оптическое волокно 14 (или любое другое оптическое волокно 10), так чтобы непокрытое оптическое волокно 14 могло перемещаться вдоль канала 150 для поддержки волокна без вращения гидростатического подшипника 120 и без механического контакта между непокрытым оптическим волокном 14 и гидростатическим подшипником 120. В настоящем документе подробно описываются различные конфигурации канала 150 для поддержки волокна. Далее, указанное, по меньшей мере одно, отверстие 134 проходит через по меньшей мере один из первого диска 130 и второго диска 132 и позволяет подавать текучую среду (например, воздух, гелий или другой желательный газ или жидкость) в гидростатический подшипник 120 так, чтобы эта среда могла выходить из гидростатического подшипника 120 через канал 150 для поддержки волокна, тем самым создавая жидкостную или воздушную подушку для непокрытого оптического волокна 14, находящегося в канале 150 для поддержки волокна (фиг. 3A).The
Согласно опять же фиг. 2, гидростатический подшипник 120 может содержать внутренний компонент 136, находящийся между первым диском 130 и вторым диском 132. Внутренний компонент 136 (например, шайба 137) предназначен для помощи в направлении потока из по меньшей мере одного отверстия 134 в канал 150 для поддержки волокна, так чтобы поток выходил из канала 150 для поддержки волокна в заданном направлении течения. Внутренний компонент 136 располагается между первым диском 130 и вторым диском 132, обеспечивая зазор между ними. В некоторых вариантах осуществления внутренний компонент 136 может содержать ряд штифтов (не показано) для дополнительного контроля гидродинамического потока путем подавления нерадиального течения. Кроме того, внутренний компонент 136 служит в качестве уплотнительной детали, обеспечивая плотный контакт между первым диском 130 и вторым диском 132.Referring again to FIG. 2, the
Обратимся теперь к фиг. 3A, на которой более детально показан канал 150 для поддержки волокна. Как показано на фигурах 3A и 3B, канал 150 для поддержки волокна имеет паз 152 для волокна и паз 154 для текучей среды. Паз 152 для волокна проходит радиально внутрь от дугообразных наружных поверхностей 138, 139 дисков 130, 132 (например, от отверстия 160 между дугообразными наружными поверхностями 138, 139 первого диска 130 и второго диска 132) и заканчивается у границы 155 канала для поддержки волокна. Направление радиально внутрь называется в настоящем документе также направлением в глубину, где глубина относится к положению непокрытого оптического волокна в канале для поддержки волокна. Глубину в канале для поддержки волокна измеряют относительно отверстия в канале для поддержки волокна, и направление глубины есть направление от отверстия через паз для волокна в паз для текучей среды. Ось, соответствующая направлению в глубину, является центральной осью канала для поддержки волокна или осью, параллельной центральной оси канала для поддержки волокна. В предпочтительном варианте осуществления канал для поддержки волокна является симметричным относительно центральной оси в канале для поддержки волокна. Паз 154 для текучей среды простирается радиально внутрь от границы 155 канала для поддержки волокна и заканчивается у внутреннего компонента 136. В процессе производства поток может течь радиально наружу от внутреннего компонента 136 через паз 154 для текучей среды и паз 152 для волокна, обеспечивая жидкостную или воздушную подушку для непокрытого оптического волокна 14, находящегося внутри паза 152 для волокна, чтобы непокрытое оптическое волокно 14 могло направляться вдоль пути вытягивания 102 (фиг. 1), не вступая в механический контакт с гидростатическим подшипником 120.Let us now turn to FIG. 3A, which shows a
Канал 150 для поддержки волокна простирается между внутренней стороной 142 первого диска 130 и внутренней стороной 144 второго диска 132, которые отделены друг от друга шириной пропускания WC. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 3A, канал 150 для поддержки волокна является конусообразным, так что ширина пропускания WC у отверстия 160 больше, чем ширина пропускания WC у граница 155 канала для поддержки волокна, и ширина пропускания WC канала 150 для поддержки волокна меняется по радиусу (например, меняется в зависимости от того, где находится по вертикали оптическое волокно 10 внутри канала 150 для поддержки волокна).The
Далее, на фиг. 3A показано непокрытое оптическое волокно 14, находящееся в пазе 152 для волокна канала 150 для поддержки волокна, и показана текучая среда 151 (например, воздух), которая течет от паза 154 для текучей среды (например, гидродинамический поток из по меньшей мере одного отверстия 134 в первом и/или втором дисках 130, 132) через паз 152 для волокна и которая контактирует с непокрытым оптическим волокном 14, когда оно проходит через гидростатический подшипник 120. Этот гидродинамический поток приводит к положительному давлению ниже непокрытого оптического волокна 14, которое действует на и поддерживает нижнюю часть непокрытого оптического волокна 14, обеспечивая подъемную (направленную радиально наружу) силу, тем самым приподнимая непокрытое оптическое волокно 14, чтобы предотвратить плотный механический контакт между непокрытым оптическим волокном 14 и гидростатическим подшипником 120. Не желая связывать себя теорией, предполагается, что давление можно оптимизировать так, чтобы непокрытое оптическое волокно 14 позиционировалось и удерживалось вертикально в пазе 152 для волокна канала 150 для поддержки волокна таким образом, чтобы непокрытое оптическое волокно 14 удерживалось между границей 155 канала для поддержки волокна и отверстием 160 канала 150 для поддержки волокна. Например, поток 151, проходящий через канал 150 для поддержки волокна, может иметь постоянную скорость течения, которая может поддерживать или обеспечивать опору оптическому волокну 10 в пазе 152 для волокна, когда непокрытое оптическое волокно 14 проходит через гидростатический подшипник 120, и конфигурация паза 152 для волокна и/или добавление одной или более зон сброса давления, описываемых ниже (например, зоны сброса давления 270 на фиг. 4B) может облегчить самолокализацию непокрытого оптического волокна 14 в пазе 152 для волокна.Next, in FIG. 3A shows an uncoated
Согласно опять же фиг. 3A, в некоторых вариантах осуществления участки внутренних сторон 142, 144 внутри паза 152 для волокна канала 150 для поддержки волокна могут быть коническими или наклонены так, чтобы паз 152 для волокна имел меньшую ширину пропускания WC у границы 155 канала для поддержки волокна (т.е., внутри дугообразной траектории, образуемой непокрытым оптическим волокном 14 при его прохождении через гидростатический подшипник 120), чем у отверстия 160 канала 150 для поддержки волокна. В некоторых вариантах осуществления обе внутренние стороны 142 и 144 могут быть наклонены, например, под углом от более 0° до менее 10°, например, от примерно 0,3° до примерно 7°, от примерно 0,4° до примерно 3° и т.п. Далее, канал 150 для поддержки волокна и паз 152 для волокна могут иметь любую глубину и любую ширину пропускания WC. В разных вариантах осуществления глубина паза 152 для волокна превышает 0,25 дюйма, или больше 0,40 дюйма, или больше 0,55 дюйма, или больше 0,70 дюйма, или больше 0,85 дюйма, или лежит в интервале от 0,25 дюйма до 1,25 дюйма, или в интервале от 0,35 дюйма до 1,05 дюйма, или в интервале от 0,45 дюйма до 0,90 дюйма, или в интервале от 0,55 дюйма до 0,85 дюйма, или в интервале от 0,60 дюйма до 0,80 дюйма, или составляет примерно 0,65 дюйма, или примерно 0,75 дюйма. Используя конусообразный канал 150 для поддержки волокна (какой показан, например, на фиг. 3A) и вводя текучую среду 151 в канал 150 для поддержки волокна так, чтобы среда входила в более узкую внутреннюю часть канала 150 для поддержки волокна и выходила через более широкую наружную часть канала 150 для поддержки волокна, жидкостная или воздушная подушка, образованная потоком 151, выпускаемым через канал 150 для поддержки волокна, приведет к самолокализации непокрытого оптического волокна 14 в глубине канала 150.Referring again to FIG. 3A, in some embodiments, portions of the
Не желая связывать себя какой-либо теорией, можно считать, что при заданной скорости течения потока 151 натяжение волокна создает направленную вниз (радиально внутрь) силу, которая противодействует направленной вверх (радиально наружу) силе, оказываемой гидродинамическим потоком 151. Положение непокрытого оптического волокна 14 в канале 150 для поддержки волокна стабилизируется в точке, где направленная вниз сила, создаваемая натяжением волокна, уравновешивается подъемной силой, создаваемой гидродинамическим потоком 151. Флуктуации натяжения, которые могут происходить при вытягивании волокна, изменяют баланс сил, действующих на непокрытое оптическое волокно 14, и ведут к смещению непокрытого оптического волокна 14 от его устойчивого равновесного положения. Если натяжение возрастает, направленная вниз сила на непокрытое оптическое волокно 14 увеличивается, и непокрытое оптическое волокно 14 смещается вниз от его устойчивого равновесного положения в более глубокое положение в канале 150 для поддержки волокна (т.е., в положение внутри канала 150 для поддержки волокна, более удаленного от отверстия 160). Если натяжение уменьшается, направленная вниз сила на непокрытое оптическое волокно 14 уменьшается, и непокрытое оптическое волокно 14 смещается вверх от его устойчивого равновесного положения в менее глубокое положение в канале 150 для поддержки волокна (т.е., в положение внутри канала для поддержки волокна, находящееся ближе к отверстию 160). Смещение положения непокрытого оптического волокна 14 вниз от его устойчивого равновесного положения может привести к механическому контакту непокрытого оптического волокна 14 с каналом 150 для поддержки волокна и/или может привести к входу непокрытого оптического волокна 14 в паз 154 для текучей среды. Смещение положения непокрытого оптического волокна 14 вверх от его устойчивого равновесного положения может привести к механическому контакту непокрытого оптического волокна 14 с каналом 150 для поддержки волокна и/или может заставить непокрытое оптическое волокно 14 выйти из канала 150 для поддержки волокна и выйти из гидростатического подшипника 120.Without wishing to be bound by any theory, at a given
В вариантах осуществления настоящего изобретения паз 152 для волокна и/или паз 154 для текучей среды имеют такую конфигурацию, чтобы противодействовать смещению непокрытого оптического волокна 14 вверх и вниз от стабильного равновесного положения, вызванному флуктуациями или другими изменениями натяжения. Например, на фиг. 3A паз 152 для волокна задается конусообразными внутренними сторонами 142 и 144 первого и второго дисков 130 и 132, соответственно. Если натяжение волокна увеличивается, направленная вниз сила на непокрытое оптическое волокно 14 увеличивается, и непокрытое оптическое волокно 14 будет перемещаться вниз (например, радиально внутрь) в пазе 152 для волокна. Вызванное натяжением смещение вниз непокрытого оптического волокна 14 компенсируется за счет увеличения подъемной силы, обеспечиваемой потоком 151, когда непокрытое оптическое волокно 14 смещается глубже (вниз) внутри паза 152 для волокна. Структура гидродинамического потока 151 в пазе 152 для волокна такова, что часть потока поддерживает (приподнимает) непокрытое оптическое волокно 14, а часть обтекает непокрытое оптическое волокно 14. При заданной скорости течения (или давлении) потока 151, подаваемого в паз 152 для волокна из паза 154 для текучей среды, доля гидродинамического потока 151, которая обтекает непокрытое оптическое волокно 14, зависит от промежутков между непокрытым оптическим волокном 14 и внутренними сторонами 142 и 144. Из-за конусности внутренних сторон 142 и 144, промежутки между непокрытым оптическим волокном 14 и внутренними сторонами 142 и 144 изменяются с положением непокрытого оптического волокна 14 в пазе 152 для волокна. По мере того как непокрытое оптическое волокно 14 перемещается глубже в пазе 152 для волокна, промежутки между непокрытым оптическим волокном 14 и внутренними сторонами 142 и 144 сужаются. Это ведет к уменьшению доли гидродинамического потока 151, который обтекает непокрытое оптическое волокно 14, и к увеличению доли гидродинамического потока 151, которая поддерживает непокрытое оптическое волокно 14. Как результат, когда непокрытое оптическое волокно 14 перемещается глубже в паз 152 для волокна, подъемная сила (или давление) потока 151, действующая на непокрытое оптическое волокно 14, увеличивается, противодействуя смещению непокрытого оптического волокна 14 вниз, вызванному увеличением натяжения. Аналогично, если натяжение уменьшается, обусловленная натяжением направленная вниз сила на непокрытое оптическое волокно 14 уменьшается, и непокрытое оптическое волокно 14 движется вверх (радиально наружу в направлении меньшей глубины) в пазе 152 для волокна. Когда непокрытое оптическое волокно 14 движется вверх в пазе 152 для волокна, промежутки между непокрытым оптическим волокном 14 и внутренними сторонами 142 и 144 увеличиваются, и более значительная доля гидродинамического потока 151 обтекает непокрытое оптическое волокно 14. Подъемная сила (или давление) потока 151, приподнимающая непокрытое оптическое волокно 14, соответственно уменьшается, компенсируя вызванное натяжением смещение вверх непокрытого оптического волокна 14. Таким образом, вызванное натяжением смещение непокрытого оптического волокна 14 компенсируется путем корректировки подъемной силы, обеспечиваемой потоком 151 при изменении положения непокрытого оптического волокна 14 в пазе 152 для волокна. Новое стабилизированное положение равновесия достигается, когда восстанавливается баланс между вызванной натяжением силой, направленной вниз, и подъемной силы, создаваемой потоком 151. Поскольку натяжение изменяется со временем в процессе вытяжки волокна, направленные вверх и вниз силы непрерывно перебалансируются путем самокомпенсации, чтобы поддерживать устойчивое положение непокрытого оптического волокна 14 в пазе 152 для волокна. Компенсация натяжения за счет изменения и восстановления равновесия направленных вниз (радиально внутрь) и вверх (радиально наружу) сил является отличительным признаком описываемых здесь вариантов осуществления гидростатического подшипника 120. Ниже описываются различные конструкции гидростатических подшипников 120, которые обеспечивают компенсацию натяжения.In embodiments of the present invention,
В некоторых вариантах осуществления непокрытое оптическое волокно 14 может находиться в вертикальном положении внутри паза 152 для волокна, ширина которого примерно в 1-2 раза больше диаметра непокрытого оптического волокна 14, например, в 1-1,75 раз больше диаметра непокрытого оптического волокна 14, примерно в 1-1,5 раз больше диаметра непокрытого оптического волокна 14 и т.п. Не желая связывать себя какой-либо теорией, можно считать, что при нахождении непокрытого оптического волокна 14 в такой относительно узкой зоне в пазе 152 для волокна непокрытое оптическое волокно 14 будет само центрироваться между внутренними сторонами 142 и 144 во время процесса вследствие эффекта Бернулли. Например, когда непокрытое оптическое волокно 14 приближается к внутренней стороне 144 и удаляется от внутренней стороны 142, скорость потока 151 будет увеличиваться ближе всего к внутренней стороне 142 и уменьшаться ближе всего к внутренней стороне 144. В соответствии с эффектом Бернулли, повышение скорости потока происходит одновременно с уменьшением давления. Как результат, большее давление, обусловленное уменьшением гидродинамического потока вблизи внутренней стороны 144, заставит непокрытое оптическое волокно 14 вернуться в центр паза 152 для волокна. Таким образом, непокрытое оптическое волокно 14 может быть центрировано в канале 150 для поддержки волокна по меньшей мере в основном за счет эффекта Бернулли благодаря гидродинамическому потоку, обтекающему волокно и выходящему наружу из канала 150 для поддержки волокна, когда волокно вытягивается (т.е., когда непокрытое оптическое волокно 14 проходит через канал 150 для поддержки волокна при движении по пути вытягивания 102 (фиг. 1).In some embodiments, the bare
Не желая, опять же, ограничиваться теорией, можно полагать, что такое центрирование происходит без необходимости использования гидродинамического потока, который мог бы со своей стороны негативно воздействовать на волокно, например, не используются струи гидродинамического потока, текущие от внутренних сторон 142 или 144. Скорость гидродинамического потока, текущего через канал 150 для поддержки волокна (например, через паз 152 для волокна, где находится непокрытое оптическое волокно 14) предпочтительно подбирают так, чтобы поддерживать непокрытое оптическое волокно 14 так, чтобы оно целиком находилось внутри паза 152 для волокна (например, конический участок канала 150 для поддержки волокна, показанный на фиг. 3A). Кроме того, поскольку непокрытое оптическое волокно 14 находится в области канала 150 для поддержки волокна, ширина которого составляет от 1 до 2 диаметров непокрытого оптического волокна 14, непокрытое оптическое волокно 14 поддерживается перепадом давлений, имеющимся ниже непокрытого оптического волокна 14 (а не аэродинамическим сопротивлением, которое, впрочем, при желании также может использоваться для поддержки волокна). В результате поддержки или приподнимания непокрытого оптического волокна 14 внутри канале 150 для поддержки волокна за счет перепада давления можно использовать намного меньший гидродинамический поток, чем при использовании аэродинамического сопротивления для приподнимания волокна.Again, without wishing to be bound by theory, it is believed that such centering occurs without the need for hydrodynamic flow, which could in turn adversely affect the fiber, for example, no hydrodynamic flow jets flowing from the
Далее, хотя канал 150 для поддержки волокна содержит конусообразный паз 152 для волокна, чтобы обеспечить компенсацию натяжения для самолокализации непокрытого оптического волокна 14 внутри паза 152 для волокна, допустимы и другие варианты осуществления гидростатического подшипника 120, обеспечивающие компенсацию натяжения посредством альтернативных конструкций и конфигураций паза для волокна, более подробно описываемых ниже. Например, некоторые из этих вариантов осуществления могут предусматривать одну или более зон сброса давления, находящихся в первом и/или втором дисках 130, 132, чтобы обеспечить компенсацию натяжения (например, зоны сброса давления 270, изображенные в вариантах осуществления гидростатического подшипника 220 на фиг. 4B). Однако, когда гидростатический подшипник 120 содержит конусообразный паз 152 для волокна, зоны сброса давления являются необязательными и не требуются для обеспечения компенсации натяжения, как показано в частичном виде сбоку гидростатического подшипника 120 на фиг. 3B.Further, while the
Обратимся теперь к фигурам 4A и 4B, показывающим гидростатический подшипник 220. На фиг. 4A показан частичный вид сбоку гидростатического подшипника 220, а на фиг. 4B частичный вид спереди гидростатического подшипника 220. Гидростатический подшипник 220 имеет канал 250 для поддержки волокна, содержащий паз 252 для волокна, проходящий радиально внутрь от дугообразных наружных поверхностей 238, 239 первого и второго дисков 230, 232 к границе 255 канала для волокна, и паз 254 для текучей среды, находящийся радиально внутри от паза 252 для волокна. Первый диск 230 имеет внутреннюю сторону 242 и наружную сторону 243. Второй диск 232 имеет внутреннюю сторону 244 и наружную сторону 245. Гидростатический подшипник 220 содержит также внутренний компонент 236, находящийся между первым диском 230 и вторым диском 232, обеспечивая зазор между ними. Как показано на фиг. 4A, ширина пропускания WC паза 252 для волокна является постоянной по глубине паза 252, причем глубина означает положение в направлении радиально внутрь от отверстия 260, ограниченного пространством между дугообразными поверхностями 238, 239. Например, ширина пропускания WC паза 252 для волокна является одинаковой у отверстия 260 и у границы 255 канала для волокна. Таким образом, перепад давления, вызванный гидродинамическим потоком через канал 250 для поддержки волокна, не изменяется из-за изменения ширины пропускания WC, когда изменяется вертикальное положение непокрытого оптического волокна 14 внутри паза 252 для волокна.Referring now to Figures 4A and 4B showing the
Вместо этого, как показано на фигуре 4B, гидростатический подшипник 220 имеет зоны 270 сброса давления, которые содержат множество разгрузочных отверстий 272, проходящих через первый диск 230 от внутренней стороны 242 к наружной стороне 243 и/или через второй диск 232 от внутренней стороны 244 к наружной стороне 245. На фиг. 4B показана наружная сторона 243 первого диска 230 в варианте осуществления, в котором первый диск 230 имеет зоны 270 сброса давления с разгрузочными отверстиями 272. Как показано на фиг. 4B, множество разгрузочных отверстий 272 распределены по азимуту в первом диске 230. Фиг. 4B иллюстрирует также положение непокрытого оптического волокна 14 относительно разгрузочных отверстий 272. Некоторые участки непокрытого оптического волокна 14 находятся в пазе 252 для волокна рядом с разгрузочными отверстиями 272, а другие участки непокрытого оптического волокна 14 находятся в пазе 252 рядом с внутренней стороной 242. В одном варианте осуществления второй диск 232 имеет аналогичную конфигурацию, содержа распределенные по азимуту зоны сброса давления 270 с разгрузочными отверстиями 272. В процессе производства часть потока 251, текущего через паз 252 для волокна, может выходить из гидростатического подшипника 220 через разгрузочные отверстия 272. В этом варианте осуществления все еще будет иметь место поток в промежутках внутри паза 252 для волокна (например, поток между непокрытым оптическим волокном 14 и внутренними сторонами 242, 244, которые ограничивают паз 252 для волокна), создавая направленные вверх и в центр силы, необходимые для удерживания положения непокрытого оптического волокна 14 внутри паза 252 для волокна, как более детально описано выше в связи с фиг. 3A.Instead, as shown in Figure 4B, the
В вариантах осуществления с фигур 4A и 4B компенсация натяжения (например, самолокализация непокрытого оптического волокна 14 в направлении вглубь (радиально наружу) в пазе 252 для волокна в ответ на изменения натяжения, приложенного к непокрытому оптическому волокну 14) обеспечивается изменениями доли гидродинамического потока 251, который течет через снимающие давление отверстия 272. В частности, когда непокрытое оптическое волокно 14 движется вниз внутри паза 252 для волокна (например, из-за сниженного натяжения), площадь разгрузочных отверстий 272 под непокрытым оптическим волокном 14 увеличивается. Если при постоянной скорости течения (или давлении) потока 251 площадь разгрузочных отверстий 272 под непокрытым оптическим волокном 14 увеличивается, более значительная часть гидродинамического потока 251 будет проходить через разгрузочные отверстия 272, и меньшая часть гидродинамического потока 251 будет поддерживать (приподнимать) непокрытое оптическое волокно 14 в пазе 252 для волокна. В результате подъемная сила потока 251, которая действует на непокрытое оптическое волокно 14, уменьшается, что противодействует вызванному натяжением смещению непокрытого оптического волокна 14 вверх. Когда непокрытое оптическое волокно 14 движется вверх в пазе 252 для волокна, давление потока 251, действующее на непокрытое оптическое волокно 14, уменьшается, что противодействует вызванному натяжением смещению вверх. Напротив, когда непокрытое оптическое волокно 14 движется вниз внутри паза 252 для волокна (например, из-за повысившегося натяжения), площадь разгрузочных отверстий 272 под непокрытым оптическим волокном 14 уменьшается. В результате меньшая часть гидродинамического потока 251 проходит через разгрузочные отверстия 272, и большая часть гидродинамического потока 251 поддерживает (приподнимает) непокрытое оптическое волокно 14, и подъемная сила потока 251, действующая на непокрытое оптическое волокно 14, увеличивается, противодействуя вызванному натяжением смещению непокрытого оптического волокна 14 вниз. Когда непокрытое оптическое волокно 14 движется вниз в пазе 252 для волокна, сила (давление) потока 251, действующая на непокрытое оптическое волокно 14, увеличивается, противодействуя вызванному натяжением смещению вниз.In the embodiments of FIGS. 4A and 4B, tension compensation (e.g., self-localization of bare
В одном иллюстративном примере гидростатический подшипник 220 имеет радиус около 3 дюймов и содержит паз 252 для волокна с постоянной шириной пропускания WC, рассчитанной так, чтобы промежутки между типичным непокрытым оптическим волокном 14 и каждой внутренней стороной 242, 244 составляли примерно 0,0005 дюйма, когда непокрытое оптическое волокно 14 находится по центру внутри паза 352 для волокна. В этом примере гидростатический подшипник 220 содержит также совокупность разгрузочных отверстий 274, простирающихся от внутренних сторон 242, 244 через диски 230, 232 к наружным сторонам 243, 245. Эти иллюстративные разгрузочные отверстия 272 имеют высоту около 0,030 дюйма в радиальном направлении, ширину 0,006 дюйма по азимуту, имеют толщину между внутренними сторонами 242, 244 и наружными сторонами 243, 245 примерно 0,3 дюйма и распределены по азимуту, например, через примерно каждые 4 градуса. В этом иллюстративном примере, когда непокрытое оптическое волокно вытягивается с натяжением 200 грамм, оно будет располагаться внутри паза 252 для волокна в вертикальном положении внизу разгрузочных отверстий 274, а когда оно вытягивается с натяжением 10 грамм, оно будет располагаться внутри паза 252 для волокна в вертикальном положении вверху отверстий 274.In one illustrative example, the
Обратимся теперь к фигурам 5A-5C, на которых показан гидростатический подшипник 320. На фиг. 5A показан частичный вид сбоку гидростатического подшипника 320, на фиг. 5B показан частичный вид спереди гидростатического подшипника 320, и на фиг. 5C показан частичный вид сверху гидростатического подшипника 320. Аналогично гидростатическому подшипнику 220 с фигур 4A и 4B, гидростатический подшипник 320 имеет канал 350 для поддержки волокна с пазом 352 для волокна, простирающимся радиально внутрь от дугообразных наружных поверхностей 338, 339 первого и второго дисков 330, 332 до границы 355 канала для волокна, и с пазом 353 для текучей среды, находящимся радиально внутри от паза 352 для волокна. Гидростатический подшипник 320 содержит также внутренний компонент 336, находящийся между первым диском 330 и вторым диском 332, обеспечивая зазор между ними. Как показано на фиг. 5A, ширина пропускания WC паза 352 для волокна является постоянной по глубине паза 352. Таким образом, перепад давления, вызванный гидродинамическим потоком через канал 350 для поддержки волокна, не изменяется из-за изменения ширины пропускания WC, когда изменяется вертикальное положение непокрытого оптического волокна 14 в пазе 352 для волокна.Referring now to Figures 5A-5C, which show a
Вместо этого, как показано на фигурах 5A и 5C, гидростатический подшипник 320 имеет зоны 370 сброса давления, которые содержат разгрузочные щели 374, проходящие в одну или обе внутренние стороны 342, 344 дисков 330, 332, но, в отличие от разгрузочных отверстий 272 с фиг. 4B, разгрузочные щели 374 только частично проходят во внутренние стороны 342, 344 и не распространяются на наружные стороны 343, 345 дисков 330, 332. Как иллюстрирует наружная сторона 343 первого диска 330, показанная на фиг. 5B, разгрузочные щели 374 не проходят через первый диск 330 к наружной стороне 343. Вместо этого, как показано на фигурах 5A и 5C, разгрузочные щели 374 проходят во внутренние стороны 342, 344 в разнесенных по азимуту местах, между границей 355 канала для волокна и дугообразными наружными поверхностями 338, 339, задавая траекторию гидродинамического потока, которой не препятствует непокрытое оптическое волокно 14. Далее, в вариантах осуществления, показанных на фигурах 5A и 5C, разгрузочные щели 374 расположены под таким углом, чтобы разгрузочные щели 374 заходили дальше во внутренние стороны 342, 344 в местах, находящихся ближе к дугообразным наружным поверхностям 338, 339; однако, допустимы также варианты осуществления с прямыми разгрузочными щелями 374 (т.е., разгрузочными щелями 374 с постоянной площадью сечения в радиальном направлении). В процессе производства, поскольку поток будет вытекать из разгрузочных щелей 374 и, таким образом, из гидростатического подшипника 320, находясь в контакте с разгрузочными щелями 374 при любом заданном давлении среды 351, действующем в пазе 352 для волокна, будет иметься меньшее гидростатическое давление для поддержки непокрытого оптического волокна 14 в более высоких местах в пазе 352 для волокна (например, чем ближе находится непокрытое оптическое волокно 14 к отверстию 360 канала 350 для поддержки волокна), таким образом, на непокрытое оптическое волокно 14 будет действовать меньшая подъемная сила, создаваемая потоком 351.Instead, as shown in Figures 5A and 5C, the
Не желая связывать себя какой-либо теорией, можно считать, что когда непокрытое оптическое волокно 14 находится в более высоком положении внутри паза 352 для волокна, площадь разгрузочных щелей 374 под непокрытым оптическим волокном 14 больше, и доля гидродинамического потока 351, которая проходит через разгрузочные щели 374, возрастает. В результате, часть гидродинамического потока 351, которая поддерживает (приподнимает) непокрытое оптическое волокно 14, уменьшается, и подъемная сила (давление) от потока 351, действующая на непокрытое оптическое волокно 14, уменьшается. Когда непокрытое оптическое волокно 14 движется вверх в пазе 352 для волокна 352, сила (давление) потока 351, действующая на непокрытое оптическое волокно 14, уменьшается, что противодействует вызванному натяжением смещению вверх. Напротив, когда непокрытое оптическое волокно 14 находится в более низком положении в канале для 350 поддержки волокна, площадь разгрузочных щелей 374 под непокрытым оптическим волокном 14 меньше, и доля гидродинамического потока 351, который проходит через разгрузочные щели 374, уменьшается. В результате часть гидродинамического потока 351, которая поддерживает (приподнимает) непокрытое оптическое волокно 14, увеличивается, и подъемная сила (давление) от потока 351, действующая на непокрытое оптическое волокно 14, возрастает. Когда непокрытое оптическое волокно 14 движется вниз в пазе 352 для волокна, сила (давление) потока 351, действующая на непокрытое оптическое волокно 14, увеличивается, что противодействует вызванному натяжением смещению вниз. Таким образом, когда натяжение непокрытого оптического волокна 14 изменяется, непокрытое оптическое волокно 14 все еще удерживается внутри паза 352 для волокна, даже в вариантах осуществления, в которых внутренние стороны 342, 244 паза 352 для волокна параллельны друг другу, так как когда непокрытое оптическое волокно 14 движется вверх (например, радиально наружу) внутри паза 352 для волокна, больший поток выходит через разгрузочные щели 374, тем самым снижая перепад давления под непокрытым оптическим волокном 14, что заставляет непокрытое оптическое волокно 14 прекратить движение вверх в пазе 352 для волокна.Without wishing to be bound by any theory, when the bare
Как один иллюстративный пример, гидростатический подшипник 320 имеет радиус примерно 3 дюйма и содержит паз 352 для волокна, имеющий постоянную ширину пропускания WC, рассчитанную так, чтобы промежутки между типичным непокрытым оптическим волокном 14 и каждой внутренней стороной 342, 344 составляли примерно 0,0005 дюйма, когда непокрытое оптическое волокно 14 находится по центру внутри паза 352 для волокна. Этот пример гидростатического подшипника 320 содержит также совокупность разгрузочных щелей 374, простирающихся во внутренние стороны 342, 344 дисков 330, 332 и имеющих высоту около 0,025 дюйма в радиальном направлении, ширину 0,015 дюйма по азимуту, проходящих вглубь во внутренние стороны 342, 344 у дугообразных наружных поверхностей 338, 339 (например, самая глубокая точка) примерно на 0,01 дюйма, и распределенных по азимуту, например, через примерно каждые 4 градуса. В этом иллюстративном примере, когда непокрытое оптическое волокно вытягивается с натяжением 200 грамм, оно располагается внутри паза 352 для волокна в вертикальном положении внизу разгрузочных щелей 374, а когда оно вытягивается с натяжением 10 грамм, оно располагается внутри паза 352 для волокна в вертикальном положении наверху разгрузочных щелей 374.As one illustrative example,
Обратимся теперь к фигурам 6A и 6B, показывающим гидростатический подшипник 420. На фиг. 6A показан частичный вид сбоку гидростатического подшипника 420, а на фиг. 6B показан частичный вид спереди гидростатического подшипника 420. Аналогично гидростатическим подшипникам 120, 220 и 320 с фигур 3A-5C, гидростатический подшипник 420 содержит канал 450 для поддержки волокна, имеющий паз 452 для волокна, проходящий радиально внутрь от дугообразных наружных поверхностей 438, 439 первого и второго дисков 430, 432 до границы 455 канала для волокна, и паз 454 для текучей среды, находящийся радиально внутри от паза 452 для волокна. Гидростатический подшипник 420 имеет также внутренний компонент 436, находящийся между первым диском 430 и вторым диском 432, обеспечивая зазор между ними. Как показано на фиг. 6A, ширина пропускания WC паза 452 для волокна является постоянной по глубине паза 452. Таким образом, перепад давления, вызванный гидродинамическим потоком через канал 450 для поддержки волокна, не изменяется из-за изменения ширины пропускания WC, когда изменяется вертикальное положение непокрытого оптического волокна 14 в пазе 452 для волокна.Referring now to figures 6A and 6B showing a
Вместо этого, как показано на фигурах 6A и 6B, гидростатический подшипник 420 содержит зоны 470 сброса давления, которые содержат одну или более областей 476 пористого материала, расположенных внутри внутренних сторон 442, 444 первого и второго диска 430, 432 в радиальном положении паза 452 для волокна канала 450 для поддержки волокна, чтобы поток мог выходить через внутренние стороны 442, 444 канала 450 для поддержки волокна через наружные стороны 443, 445 гидростатического подшипника 430. Наружная сторона 443 первого диска 430 изображена на фиг. 6B. Указанные одна или более областей пористого материала 476 могут содержать пористую металлическую среду, какая образуется при спекании слоев металла, когда поры захватываются в металл в процессе спекания. Такие пористые металлические среды доступны, например, от фирмы Applied Porous Technologies, Tariffville, Conn., США. Другие варианты осуществления пористых сред включают керамические пористые среды. Не желая связывать себя теорией, можно считать, что поскольку поток будет течь из канала 450 для поддержки волокна через области пористого материала 476, через канал 450 для поддержки волокна будет течь меньший гидродинамический поток и, таким образом, меньшая гидродинамическая сила (давление) будет поддерживать непокрытое оптическое волокно 14 при его перемещении вверх (радиально наружу) в канале 450 для поддержки волокна. Следовательно, при уменьшении натяжения непокрытого оптического волокна 14 и индуцировании смещения непокрытого оптического волокна 14 вверх оно все еще будет оставаться внутри паза 452 для волокна, даже если внутренние стороны 442, 444, образующие паз 452 для волокна, будут параллельны друг другу, как показано на фиг. 6A. Когда непокрытое оптическое волокно 14 движется вверх (например, радиально наружу) внутри паза 452 для волокна, больший поток 451 выходит через одну или более областей пористого материала 476, тем самым уменьшая перепад давлений под непокрытым оптическим волокном 14 и заставляя непокрытое оптическое волокно 14 прекратить движение вверх (например, радиально наружу) в пазе 452 для волокна. Когда непокрытое оптическое волокно 14 движется вверх в пазе 452 для текучей среды, более значительная часть гидродинамического потока 451 проходит через области пористого материала 476, и меньшая часть гидродинамического потока 451 поддерживает (приподнимает) непокрытое оптическое волокно 14. В результате создаваемая потоком 451 подъемная сила (давление), действующая на непокрытое оптическое волокно 14, уменьшится, что противодействует вызванному натяжением смещению непокрытого оптического волокна 14 вверх. Когда непокрытое оптическое волокно 14 движется вверх в пазе 452 для волокна, сила (давление) потока 451, действующая на непокрытое оптическое волокно 14, уменьшается, противодействуя вызванному натяжением смещению вверх. Аналогично, когда натяжение возрастает, происходит смещение непокрытого оптического волокна 14 вниз в пазе 452 для волокна. Когда непокрытое оптическое волокно 14 движется вниз в пазе 452 для волокна, меньшая часть гидродинамического потока 451 проходит через области пористого материала 476, и большая часть гидродинамического потока 451 поддерживает (приподнимает) непокрытое оптическое волокно 14, обеспечивая повышенную подъемную силу (давление), которая противодействует вызванному натяжением смещению вниз. Когда непокрытое оптическое волокно 14 движется вниз в пазе 452 для волокна, сила (давление) потока 451, действующая на непокрытое оптическое волокно 14, повышается, противодействуя вызванному натяжением смещению вниз.Instead, as shown in Figures 6A and 6B, the
Обращаясь снова к фигурам 1-6B, следует понимать, что система 100 для получения оптического волокна может содержать гидростатические подшипники, имеющие различные конфигурации, описанные выше, и, кроме того, любой отдельный гидростатический подшипник системы 100 для получения оптического волокна может содержать любую комбинацию этих конфигураций. В процессе производства каждый из гидростатических подшипников 120, 220, 320, 420 имеет конфигурации, предназначенные для достижения компенсации натяжения и удержания непокрытого оптического волокна 14 в пазе для волокна 152, 252, 352, 452. Однако быстрые флуктуации вертикального (например, радиального) положения непокрытого оптического волокна 14 внутри паза для волокна 152, 252, 352, 452 могут привести к выходу непокрытого оптического волокна 14 из паза 152, 252, 352, 452. Например, быстрое перемещение непокрытого оптического волокна 14 радиально вверх может привести к его выходу из отверстия 160, 260, 360, 460, а быстрое перемещение радиально вниз может привести к механическому контакту непокрытого оптического волокна 14 или его входу в паз 154, 254, 354, 454 для текучей среды. В частности, непокрытое оптическое волокно 14 может контактировать с пазом для текучей среды 154, 254, 354, 454, когда ширина паза 154, 254, 354, 454 меньше диаметра непокрытого оптического волокна 14, и может войти в паз для текучей среды 154, 254, 354, 454, когда ширина паза 154, 254, 354, 454 больше диаметра непокрытого оптического волокна 14.Referring again to Figures 1-6B, it should be understood that the
Не желая связывать себя какой-либо теорией, можно считать, что быстрое вертикальное перемещение непокрытого оптического волокна может быть вызвано быстрыми изменениями натяжения (например, уменьшением или увеличением), изменениями диаметра непокрытого оптического волокна и колебаниями непокрытого оптического волокна, что может привести к увеличению числа гидростатических подшипников в вариантах осуществления системы для получения оптического волокна. Не желая связывать себя какой-либо теорией, можно считать, что участки оптического волокна между гидростатическими подшипниками (например, разные "столбики волокна") могут образовывать связанные колебательные генераторы, имеющие разные собственные частоты, которые могут усиливаться за счет увеличения числа "столбиков волокон" вдоль пути вытягивания. Кроме того, когда вертикальное положение непокрытого оптического волокна быстро снижается в пазе для волокна из-за увеличенного натяжения, направленные вниз силы, действующие на непокрытое оптическое волокно, могут временно увеличиться (например, повыситься) в результате инерционных эффектов, еще больше усиливая быстрое изменение высоты.Without wishing to be bound by any theory, it can be believed that the rapid vertical movement of an uncoated optical fiber can be caused by rapid changes in tension (for example, decrease or increase), changes in the diameter of the uncoated optical fiber, and vibrations of the uncoated optical fiber, which can lead to an increase in the number hydrostatic bearings in embodiments of the system for producing optical fiber. Without wishing to be bound by any theory, it can be assumed that sections of optical fiber between hydrostatic bearings (e.g., different "fiber columns") can form coupled oscillators having different natural frequencies, which can be amplified by increasing the number of "fiber columns" along the pull path. In addition, when the vertical position of the bare optical fiber rapidly decreases in the fiber slot due to increased tension, the downward forces acting on the bare optical fiber may temporarily increase (e.g., rise) due to inertial effects, further enhancing the rapid height change. .
Быстрое вертикальное перемещение является особой проблемой для гидростатических подшипников, которые имеют вырезы у их входов и выходов (т.е., поперечные разрезы в канале для поддержки волокна, выполненных так, чтобы непокрытое оптическое волокно входило в и выходило из канала для поддержки волокна под углом девяносто градусов), как, например, в вариантах осуществления гидростатических подшипников, описанных в патенте US 7937971, полное содержание которого введено в настоящий документ ссылкой. Не желая связывать себя какой-либо теорией, можно считать, что участки непокрытого оптического волокна, находящиеся непосредственно до входа гидростатического подшипника и непосредственно за выходом гидростатического подшипника, жестко связаны посредством осевой жесткости с участком непокрытого оптического волокна, находящимся в канале для поддержки волокна, но на эти расположенные снаружи участки непокрытого оптического волокна не действует никакая подъемная сила, так как эти участки находятся вне гидростатического подшипника и не испытывают приподнимающее действие гидродинамического потока. Это увеличивает отношение эффективной инерции волокна к подъемной силе для участка непокрытого оптического волокна в пазе для текучей среды гидростатического подшипника, и, таким образом, повышает вероятность того, что непокрытое оптическое волокно вступит в механический контакт и/или войдет в паз для текучей среды канала для поддержки волокна.Rapid vertical movement is a particular problem for hydrostatic bearings that have cutouts at their inlets and outlets (i.e., cross cuts in the fiber support channel, designed to allow uncoated optical fiber to enter and exit the fiber support channel at an angle ninety degrees), as, for example, in the hydrostatic bearing embodiments described in US Pat. No. 7,937,971, the entire contents of which are incorporated herein by reference. Without wishing to be bound by any theory, it can be assumed that the sections of bare optical fiber located immediately before the entrance of the hydrostatic bearing and immediately after the exit of the hydrostatic bearing are rigidly connected by axial rigidity with the section of bare optical fiber located in the channel for supporting the fiber, but no lifting force acts on these exposed portions of the bare optical fiber, since these portions are outside the hydrostatic bearing and do not experience the lifting action of the hydrodynamic flow. This increases the effective fiber inertia to lift ratio for the bare optical fiber portion in the fluid slot of the hydrostatic bearing, and thus increases the likelihood that the bare optical fiber will make mechanical contact and/or enter the fluid slot of the channel for fiber support.
Механический контакт между непокрытым оптическим волокном и пазом для текучей среды (например, механический контакт между непокрытым оптическим волокном и участками внутренних стенок, ограничивающих паз для текучей среды) может вызвать повреждение непокрытого оптического волокна, приводя к снижению прочности волокна, а в некоторых случаях к обрыву волокна. Даже если непокрытое оптическое волокно не оборвется немедленно, механический контакт с пазом для текучей среды часто вызывает трещины на поверхности непокрытого оптического волокна, которые являются достаточно большими, чтобы привести к обрыву оптического волокна в процессе последующего испытания на растяжение. Обрывы непокрытого оптического волокна приведут к уменьшению длины получаемого волокна (что делает его менее желательным для покупателей) и к необходимости остановить и перезапустить процесс вытягивания волокна. Кроме того, если минимальная пригодная для продажи длина не была достигнута во время испытания на предел прочности на разрыв, вся длина волокна до разрыва может быть бесполезной. Также нежелательно, чтобы флуктуации натяжения вызывали перемещения оптического волокна вниз в паз для текучей среды. Паз для текучей среды чаще всего имеет постоянную ширину между противоположными внутренними поверхностями, что означает, что не происходит изменения подъемной силы (давления), действующей на непокрытое оптическое волокно, когда непокрытое оптическое волокно перемещается глубже в паз для текучей среды. В результате, когда непокрытое оптическое волокно войдет в паз для текучей среды, существует вероятность, что натяжение или флуктуация натяжения, которые вызвали смещение волокна вниз в паз для текучей среды, приведут к контакту волокна с нижней поверхностью паза для текучей среды. Таким образом, желательно модифицировать гидростатический подшипник таким образом, чтобы уменьшить вероятность входа непокрытого оптического волокна в паз для текучей среды или механического контакта с ним.Mechanical contact between an uncoated optical fiber and a fluid slot (e.g., mechanical contact between an uncoated optical fiber and portions of the inner walls that define a fluid slot) can cause damage to an uncoated optical fiber, resulting in reduced fiber strength and, in some cases, breakage. fibers. Even if the bare optical fiber does not break immediately, mechanical contact with the fluid slot often causes cracks on the surface of the bare optical fiber that are large enough to break the optical fiber during a subsequent tensile test. Bare optical fiber breaks will result in a shortened fiber length (making it less desirable for customers) and the need to stop and restart the fiber drawing process. In addition, if the minimum commercially available length was not reached during the tensile strength test, the entire fiber length to break may be useless. It is also undesirable that tension fluctuations cause the optical fiber to move downward into the fluid slot. The fluid slot most often has a constant width between opposite inner surfaces, meaning that there is no change in lift (pressure) acting on the bare optical fiber as the bare optical fiber moves deeper into the fluid slot. As a result, when an uncoated optical fiber enters the fluid slot, there is a possibility that the tension or tension fluctuation that caused the fiber to move downward into the fluid slot will cause the fiber to come into contact with the bottom surface of the fluid slot. Thus, it is desirable to modify the hydrostatic bearing in such a way as to reduce the likelihood of an uncoated optical fiber entering the fluid slot or making mechanical contact with it.
На фигурах 7A-11B изображены варианты осуществления гидростатического подшипника, которые способны снизить вероятность того, что непокрытое оптическое волокно войдет или будет механически контактировать с пазом для текучей среды канала для поддержки волокна. Например, в вариантах осуществления с фигур 7A-11B гидростатический подшипник имеет альтернативные конфигурации паза для текучей среды и/или зон сброса давления, которые способны увеличивать гидродинамическое сопротивление смещению вниз, вызванному флуктуациями натяжения. Сопротивление смещению вниз соответствует работе, требующейся для перемещения непокрытого оптического волокна на единицу расстояния в направлении радиально внутрь в более глубокое положение в пазе для волокна. При увеличении работы на единицу расстояния флуктуация натяжения, необходимая для смещения непокрытого оптического волокна из его стабилизированного равновесного положения в более глубокое положение в пазе для волокна, возрастает. Другими словами, по мере увеличения работы на единицу расстояния в направлении вниз, обусловленное натяжением смещение вниз, вызываемое данной флуктуацией натяжения, уменьшается, обеспечивая большую согласованность положения непокрытого оптического волокна в пазе для волокна и уменьшение вероятности того, что непокрытое оптическое волокно попадет в паз для текучей среды.Figures 7A-11B depict hydrostatic bearing embodiments that are capable of reducing the likelihood that an uncoated optical fiber will enter or mechanically contact the fluid slot of the fiber support channel. For example, in the embodiments of Figures 7A-11B, the hydrostatic bearing has alternate fluid slot and/or pressure relief zone configurations that are capable of increasing fluid dynamic resistance to downward displacement caused by tension fluctuations. The downward displacement resistance corresponds to the work required to move an uncoated optical fiber per unit distance in a radially inward direction to a deeper position in the fiber slot. As work per unit distance increases, the tension fluctuation required to move an uncoated optical fiber from its stabilized equilibrium position to a deeper position in the fiber slot increases. In other words, as work per unit distance increases in the downward direction, the downward displacement due to tension caused by a given tension fluctuation decreases, providing greater consistency in the position of an uncoated optical fiber in a fiber slot and reducing the likelihood that an uncoated optical fiber will fall into a fiber slot. fluid.
В одном варианте осуществления работа, необходимая для перемещения волокна на единицу расстояния вглубь паза для волокна заданной глубины, заданной ширины у отверстия и заданной ширины у границы канала для волокна, повышается по сравнению с эталонной конфигурацией паза для волокна с внутренними поверхностями, сходящимися на конус под постоянным углом (например, конфигурация паза для волокна типа, изображенного на фиг. 3A, которая показывает конические внутренние поверхности 142, 144 для паза 152 для волокна, имеющие постоянный наклон или угол между отверстием 160 и границей 155 канала для волокна), и имеющие такую же глубину, такую же ширину у отверстия и такую же ширину у границы канала для волокна. Не желая связывать себя теорией, можно считать, что если средняя работа, необходимая, чтобы переместить непокрытое оптическое волокно на единицу расстояния от верха в низу паза для волокна, больше, чем мгновенная кинетическая энергия непокрытого оптического волокна при его движении вниз в пазе для волокна (например, из-за описанного выше смещения вниз, вызванного натяжением), непокрытое оптическое волокно не будет входить или механически контактировать с пазом для текучей среды.In one embodiment, the work required to move a fiber per unit distance into a fiber slot of a given depth, a given width at the opening, and a given width at the fiber channel boundary is increased compared to a reference fiber slot configuration with inner surfaces converging under constant angle (e.g., a fiber slot configuration of the type shown in FIG. 3A, which shows tapered
Обратимся, например, к фиг. 12A. На фиг. 12A показан график 50 профилей силы для двух конструкций паза для волокна (паз для волокна S1 и паз для волокна S2). Профиль силы представляет собой функциональную взаимосвязь между вертикальным (например, радиальным) положением непокрытого оптического волокна в пазе для волокна и подъемной силой поднимающейся текучей среды, действующей на непокрытое оптическое волокно. Линия 55 показывает профиль силы для паза S1 для волокна, а линия 60 профиль силы для паза S2 для волокна. Конфигурации паза S1 и паза S2 для волокна показаны на фиг. 12B. Подъемная сила представляет собой силу, соответствующую части гидродинамического потока, который действует на непокрытое оптическое волокно, находящееся в пазе S1 или S2 для волокна. Для целей иллюстрации паз S1 волокна, паз S2 для волокна и натяжение были рассчитаны так, чтобы подъемная гидродинамическая сила, действующая на непокрытое оптическое волокно, была равна 10 г, когда непокрытое оптическое волокно находится наверху паза S1 для волокна или наверху паза S2 для волокна, а подъемная гидродинамическая сила, действующая на непокрытое оптическое волокно, когда оно находится внизу паза S1 или внизу паза S2, была равна 200 г. Подъемные гидродинамические силы в диапазоне 10 г - 200 г часто встречаются в условиях практики.Referring, for example, to FIG. 12A. In FIG. 12A shows a plot of 50 force profiles for two fiber slot designs (S 1 fiber slot and S 2 fiber slot). The force profile is a functional relationship between the vertical (eg, radial) position of an uncoated optical fiber in a fiber slot and the lifting force of the rising fluid acting on the uncoated optical fiber.
Верх паза для волокна соответствует отверстию паза для волокна (например, отверстия 160, 260, 360 и 460 на фигурах 3A, 4A, 5A и 6A, соответственно). Низ паза для волокна соответствует границе канала для волокна, которая соответствует границе раздела между пазом для волокна и пазом для текучей среды (например, границы канала для волокна 155, 255, 355 и 455 с фигур 3A, 4A, 5A и 6A, соответственно). Положение волокна на фиг. 12A обозначено как "глубина в пазе для волокна" и отсчитывается от верха паза для волокна до низа паза для волокна. Направление от центра верха паза для волокна к центру низа паза для волокна является направлением глубины. В целях иллюстрации положение волокна в пазе для волокна представлено в условных единицах. Раскрытые здесь принципы, лежащие в основе характеристик иллюстративных пазов S1 и S2 для волокна, являются общеприменимыми к пазам для волокна любой глубины или ширины, а также к другим режимам подъемной гидродинамической силы, чем иллюстративные режимы 10 г - 200 г, показанные на фиг. 12A.The top of the fiber slot corresponds to the opening of the fiber slot (eg, holes 160, 260, 360, and 460 in Figures 3A, 4A, 5A, and 6A, respectively). The bottom of the fiber slot corresponds to a fiber channel boundary that corresponds to the interface between the fiber slot and the fluid slot (eg,
Паз S1 для волокна изображен на фиг. 12B сплошной линией и имеет конфигурацию типа, показанного на фиг. 3A. Внутренние стороны паза S1 для волокна сходятся на конус под постоянным углом или постоянным наклоном от верха к низу. Низ паза S1 для волокна находится во внутренней конечной точке конуса, которая соответствует границе канала для текучей среды и входу в паз для текучей среды. Паз S2 для волокна изображен на фиг. 12B пунктирной линией и содержит внутренние стороны с непостоянным углом или непостоянным наклоном от верха к низу. Более точно, паз S2 для волокна содержит верхнюю секцию S2A, примыкающую к верху, и нижнюю секцию S2B примыкающую к низу. Каждая из секций S2A и S2B сходит на конус под постоянным углом или имеет постоянный наклон, но этот постоянный угол и постоянный наклон для секций S2A и S2B разные. Профили силы для секций S2A и S2B показаны на фиг. 12A линиями 65 и 70, соответственно. В целях иллюстрации пазы для волокна S1 и S2 имеют общий паз для текучей среды FS.The fiber slot S 1 is shown in FIG. 12B with a solid line and has a configuration of the type shown in FIG. 3A. The inner sides of the groove S 1 for the fiber converge on a cone at a constant angle or a constant slope from top to bottom. The bottom of the fiber slot S 1 is at the inner end point of the cone, which corresponds to the boundary of the fluid channel and the entrance to the fluid slot. The fiber slot S 2 is shown in FIG. 12B with a dashed line and includes inner sides with a non-constant angle or a non-constant slope from top to bottom. More precisely, the fiber slot S 2 comprises an upper section S 2A adjacent to the top and a lower section S 2B adjacent to the bottom. Sections S 2A and S 2B each taper at a constant angle or have a constant slope, but this constant angle and constant slope are different for sections S 2A and S 2B . The force profiles for sections S 2A and S 2B are shown in FIG. 12A by
Участки внутренних сторон паза для волокна S2, соответствующие секциям S2A и S2B, называются в настоящем документе зонами стенок паза S2 для волокна. Внутренняя сторона паза S2 для волокна содержит зону стенок, соответствующую секции S2A, и зону стенок, соответствующую секции S2B, причем зона стенок секции S2A отличается по углу и наклону конусности от зоны стенок секции S2B. Для целей описания и сравнения угол и наклон конуса определены в терминах величины относительно центральной оси паза для волокна. Центральная ось проходит в радиальном направлении и находится по центру направления ширины паза для волокна. Отсчитываемый относительно центральной оси, угол конусности зоны стенок секции S2A больше, чем угол конусности зоны стенок секции S2B, а наклон зоны стенок секции S2A больше, чем наклон зоны стенок секции S2B.The portions of the inner sides of the fiber slot S 2 corresponding to the sections S 2A and S 2B are referred to herein as the wall zones of the fiber slot S 2 . The inner side of the fiber slot S 2 comprises a wall zone corresponding to section S 2A and a wall zone corresponding to section S 2B , wherein the wall zone of section S 2A differs in angle and taper slope from the wall zone of section S 2B . For purposes of description and comparison, the angle and slope of the cone are defined in terms of magnitude relative to the center axis of the fiber slot. The central axis extends in the radial direction and is centered in the width direction of the fiber slot. Counted relative to the central axis, the taper angle of the section wall zone S 2A is greater than the taper angle of the section wall zone S 2B , and the slope of the section wall zone S 2A is greater than the slope of the section wall zone S 2B .
Пазы S1 и S2 для волокна имеют одинаковую высоту (например, одинаковое расстояние между отверстием паза для волокна (верх) и границей паза для текучей среды (низ)), и одинаковую ширину в верхнем и нижней положениях. Пазы S1 и S2 для волокна имеют такую конфигурацию, что направленная вверх гидродинамическая сила, действующая на непокрытое оптическое волокно, является одинаковой для пазов S1 и S2 вверху (10 г) и внизу (200 г) (смотри фиг. 12A). Однако из-за разной формы внутренних сторон подъемная гидродинамическая сила, действующая на непокрытое оптическое волокно в промежуточных положениях между верхом и низом, отличается для пазов S1 и S2 для волокна. В частности, для заданного промежуточного положения направленная вверх гидродинамическая сила, действующая на непокрытое оптическое волокно, больше для паза S2 для волокна, чем для паза S1 для волокна. Поскольку подъемная гидродинамическая сила противодействует перемещению непокрытого оптического волокна вниз, работа, необходимая для перемещения непокрытого оптического волокна глубже в паз для волокна, будет больше для паза S2, чем для паза S1. Суммарная работа, требующаяся, чтобы заставить непокрытое оптическое волокно переместиться от верха паза для волокна к низу паза для волокна против подъемной гидродинамической силы, определяется площадью под изображенной графически функциональной зависимостью положения в пазе для волокна от подъемной гидродинамической силы, противодействующей перемещению непокрытого оптического волокна вниз. В случае паза S1 для волокна работа, необходимая для перемещения непокрытого оптического волокна от верха паза для волокна к низу паза для волокна, соответствует площади треугольника, ограниченного профилем силы 55 и двумя координатными осями. Для паза S2 для волокна работа, необходимая для перемещения непокрытого оптического волокна от верха паза для волокна к низу паза для волокна, соответствует площади многоугольника, задаваемого профилями силы 65 и 70 для секций S2A и S2B, соответственно, и двумя координатными осями.The fiber slots S 1 and S 2 have the same height (eg, the same distance between the fiber slot opening (top) and the fluid slot boundary (bottom)), and the same width at the top and bottom positions. Fiber slots S 1 and S 2 are configured such that the upward hydrodynamic force acting on the bare optical fiber is the same for slots S 1 and S 2 at the top (10 g) and bottom (200 g) (see Fig. 12A) . However, due to the different shape of the inner sides, the lifting hydrodynamic force acting on the bare optical fiber at the intermediate positions between top and bottom is different for the fiber slots S 1 and S 2 . In particular, for a given intermediate position, the upward hydrodynamic force acting on the bare optical fiber is greater for the fiber slot S 2 than for the fiber slot S 1 . Because the lifting hydrodynamic force opposes downward movement of the bare optical fiber, the work required to move the bare optical fiber deeper into the fiber slot will be greater for slot S 2 than for slot S 1 . The total work required to cause the bare optical fiber to move from the top of the fiber slot to the bottom of the fiber slot against the upward hydrodynamic force is determined by the area under the plotted fiber slot position vs. the upward hydrodynamic force against downward movement of the bare optical fiber. In the case of fiber slot S 1 , the work required to move an uncoated optical fiber from the top of the fiber slot to the bottom of the fiber slot corresponds to the area of the triangle bounded by the
Поскольку площадь для паза S2 для волокна больше, чем площадь для паза S1 для волокна, требуется большее количество работы, чтобы переместить непокрытое оптическое волокно от верха паза S2 для волокна к низу паза S2, чем потребовалось бы для перемещения непокрытого оптического волокна от верха паза S1 для волокна к низу паза S1. Таким образом, положение непокрытого оптического волокна в пазе S2 для волокна является более стабильным, и его механический контакт с пазом для волокна или пазом для текучей среды менее вероятен, чем в случае паза S1 для волокна, когда волокно подвергается смещению вниз, вызванному кратковременным увеличением натяжения.Because the area for fiber slot S 2 is larger than the area for fiber slot S 1 , more work is required to move an uncoated optical fiber from the top of fiber slot S 2 to the bottom of slot S 2 than would be required to move an uncoated optical fiber. from the top of fiber slot S 1 to the bottom of slot S 1 . Thus, the position of the bare optical fiber in the fiber slot S 2 is more stable, and its mechanical contact with the fiber slot or the fluid slot is less likely than in the case of the fiber slot S 1 when the fiber is subjected to a downward displacement caused by a momentary an increase in tension.
Таким образом, не желая связывать себя какой-либо теорией, можно считать, что из-за формы профиля силы (функциональная зависимость между положением волокна в радиальном направлении и направленной вверх гидродинамической силой) в пазе S2 для волокна в любой вертикальной позиции между отверстием и границей канала для текучей среды в пазах S1 и S2 для волокна действующая на непокрытое оптическое волокно подъемная сила, создаваемая гидродинамическим потоком внутри паза для волокна, будет больше в случае паза S2, чем в случае паза S1, и, следовательно, интеграл силы по расстоянию (то есть работа, которая соответствует площади под профилем силы) будет больше в пазе S2 для волокна, чем в пазе S1. Таким образом, потребуется большее количество работы, чтобы переместить непокрытое оптическое волокно от отверстия до границы канала для текучей среды в пазе S2 для волокна, чем в пазе S1 для волокна. Другими словами, паз S2 будет рассеивать больше мгновенной кинетической энергии непокрытого оптического волокна при движении вглубь паза для волокна до того, как волокно достигнет паза для текучей среды, так что непокрытое оптическое волокно, находящееся в пазе S2 для волокна, менее склонно входить или механически контактировать с пазом для текучей среды, чем непокрытое оптическое волокно, находящееся в пазе S1 для волокна.Thus, without wishing to be bound by any theory, we can assume that due to the shape of the force profile (functional relationship between the position of the fiber in the radial direction and the upward hydrodynamic force) in the groove S 2 for a fiber in any vertical position between the hole and at the boundary of the fluid channel in fiber slots S 1 and S 2 , the lift force on an uncoated optical fiber generated by the hydrodynamic flow inside the fiber slot will be greater in the case of slot S 2 than in the case of slot S 1 , and therefore the integral force over distance (ie, the work that corresponds to the area under the force profile) will be greater in fiber slot S 2 than in slot S 1 . Thus, more work will be required to move an uncoated optical fiber from the hole to the fluid channel boundary in the fiber slot S 2 than in the fiber slot S 1 . In other words, slot S 2 will dissipate more of the instantaneous kinetic energy of the bare optical fiber as it moves deeper into the fiber slot before the fiber reaches the fluid slot, so that the bare optical fiber in the fiber slot S 2 is less likely to enter or mechanically contact the fluid slot than the bare optical fiber in the fiber slot S 1 .
Далее, также не ограничиваясь теорией, подъемная сила, действующая на оптическое волокно, вызванная гидродинамическим потоком через канал для поддержки волокна, является диссипативной силой, так что энергия, необходимая, чтобы переместить непокрытое оптическое волокно ниже в пазе для волокна, зависит от пути. Каждый из гидростатических подшипников с фигур 7A-11B, описываемых ниже, предназначен обеспечить такую функциональную зависимость положения волокна от направленной вверх гидродинамической силы, которая увеличит работу, необходимую, что заставить непокрытое оптическое волокно переместиться на заданное расстояние в направлении вниз, по сравнению с конфигурацией паза для текучей среды, сужающейся на конус под постоянном углом, или постоянном наклоне, от верхнего положения к нижнему положению и при идентичных ширинах в верхнем и нижнем положениях. Таким образом, при использовании гидростатических подшипников с фигур 7A-11B кинетическую энергию, необходимую, чтобы непокрытое оптическое волокно вошло в или вступило в механический контакт с пазом для текучей среды, можно увеличить (например, примерно на 20%, или примерно на 30%, или примерно на 50%, или примерно на 60%) по сравнению с конструкциями гидростатических подшипников, имеющими чисто линейный профиль силы (определен как профиль силы, имеющий постоянный наклон от верха паза для волокна к низу паза для волокна, как, например, профиль силы паза S1 для волокна, показанный на фигуре 12A). Кроме того, хотя паз S2 для волокна с фигур 12A и 12B изображен как содержащий профиль силы с двумя наклонами, допустимы конфигурации пазов для волокна, содержащие три, четыре или более линейных сегментов на профиле силы (например, три четыре или более наклонов или сужений в профиле силы), или имеющие непрерывно изменяющийся наклон выпуклого профиля силы. Другими словами, пока величина наклона профиля силы монотонно возрастает в местах внутри паза для волокна, приближающихся к границе канала для волокна, требуется большее количество работы, чтобы непокрытое оптическое волокно вошло или вступило в механический контакт с пазом для текучей среды.Further, also without being limited by theory, the lifting force acting on the optical fiber caused by the hydrodynamic flow through the fiber support channel is a dissipative force, so that the energy required to move the bare optical fiber lower in the fiber slot is path dependent. Each of the hydrostatic bearings of Figures 7A-11B, described below, is designed to provide a functional dependency of fiber position on upward hydrodynamic force that will increase the work required to cause an uncoated optical fiber to move a predetermined distance in a downward direction, compared to a slot configuration. for fluid converging at a constant angle, or constant slope, from top to bottom and with identical widths at top and bottom. Thus, by using the hydrostatic bearings of Figures 7A-11B, the kinetic energy required to get an uncoated optical fiber into or into mechanical contact with a fluid slot can be increased (for example, by about 20%, or by about 30%, or about 50% or about 60%) when compared to hydrostatic bearing designs having a purely linear force profile (defined as a force profile having a constant slope from the top of the fiber slot to the bottom of the fiber slot, such as the force profile fiber slot S 1 shown in Figure 12A). In addition, although the fiber slot S 2 of Figures 12A and 12B is depicted as containing a force profile with two slopes, fiber slot configurations containing three, four, or more line segments on the force profile (e.g., three, four or more slopes or constrictions) are acceptable. in the force profile), or having a continuously changing slope of the convex force profile. In other words, as the magnitude of the slope of the force profile increases monotonically at locations inside the fiber slot approaching the fiber channel boundary, more work is required for the uncoated optical fiber to enter or come into mechanical contact with the fluid slot.
Принципы, приводящие к увеличению работы для смещения вниз, лучшей стабильности положения волокна и меньшей тенденции механического контакта волокна с пазом для текучей среды, описанные для паза S2 для волокна, по сравнению с пазом S1 для волокна, применимы к конфигурациям паза для волокна, имеющим выпуклый по форме профиль силы. Выпуклая форма означает форму, которая увеличивает площадь под профилем силы по сравнению с чисто линейным профилем силы, при таких же силах вверху и внизу паза для волокна. Выпуклые профили силы могут включать линейные сегменты, криволинейные сегменты или комбинацию линейных и криволинейных сегментов. По сравнению с чисто линейным профилем силы, выпуклый профиль силы содержит линейный сегмент или криволинейный сегмент, у которого величина наклона меньше, чем величина наклона чисто линейного профиля силы. Для целей описания профилей силы или сегментов профиля силы, наклоном называется наклон профиля силы или сегмента профиля силы на графике местоположения волокна в пазе для волокна (выражено как радиальное положение, при котором верх паза для волокна имеет большее радиальное положение, чем низ паза для волокна (например, как показано на фиг. 12A)) в зависимости от подъемной силы. Величина наклона относится к абсолютному значению наклона. Чем более крутым является профиль силы или сегмент профиля силы, тем больше величина наклона (независимо от знака наклона). Для линейных сегментов наклон относится к наклону сегмента. Для криволинейных сегментов наклон относится к наклону касательной к криволинейному сегменту.The principles resulting in increased work for downward displacement, better fiber position stability, and less tendency for fiber to mechanically contact the fluid slot described for fiber slot S 2 as compared to fiber slot S 1 apply to fiber slot configurations having a convex force profile. A convex shape means a shape that increases the area under the force profile compared to a purely linear force profile, with the same forces at the top and bottom of the fiber slot. Convex force profiles may include linear segments, curved segments, or a combination of linear and curved segments. Compared to a purely linear force profile, a convex force profile contains a linear segment or a curved segment whose slope is less than the slope of a purely linear force profile. For the purposes of describing force profiles or force profile segments, slope refers to the slope of a force profile or force profile segment on a graph of fiber location in a fiber slot (expressed as a radial position where the top of the fiber slot has a greater radial position than the bottom of the fiber slot ( for example, as shown in Fig. 12A)) depending on the lift force. The amount of slope refers to the absolute value of the slope. The steeper the force profile or segment of the force profile, the greater the amount of slope (regardless of the sign of the slope). For line segments, the slope refers to the slope of the segment. For curved segments, the slope refers to the slope of the tangent to the curved segment.
Наклон линейного сегмента или касательной к криволинейному сегменту может быть определен как угол линейного сегмента или касательной к криволинейному сегменту относительно центральной оси паза для волокна. Угол линейного сегмента или касательной к криволинейному сегменту больше 0º, или больше 0,1º, или больше 0,2º, или больше 0,3º, больше 0,4º, или лежит в интервале от 0º до 10º, или в интервале от 0,1º до 9º, или в интервале от 0,2º до 8º, или в интервале от 0,3º до 7º, или в интервале от 0,4º до 5º.The slope of the line segment or tangent to the curved segment can be defined as the angle of the line segment or tangent to the curved segment about the center axis of the fiber slot. The angle of a linear segment or a tangent to a curved segment is greater than 0º, or greater than 0.1º, or greater than 0.2º, or greater than 0.3º, greater than 0.4º, or lies in the range from 0º to 10º, or in the range from 0.1º to 9º, or in the range from 0.2º to 8º, or in the range from 0.3º to 7º, or in the range from 0.4º to 5º.
На фиг. 12C показаны примеры выпуклых профилей силы, содержащих линейный сегменты, а на фиг. 12D показаны примеры выпуклых профилей силы, содержащих криволинейные сегменты. На фигурах 12C и 12D профиль силы 75 является чисто линейным профилем силы, приводящимся в качестве эталона. Чисто линейный профиль силы является невыпуклым профилем силы. На фиг. 12C профили силы 76 и 77 являются выпуклыми профилями силы и имеют такие же значения силы вверху и внизу паза для волокна, что и профиль силы 75. Выпуклый профиль силы 76 содержит два линейных сегмента (два наклона или два сужения), а выпуклый профиль силы 77 содержит три линейных сегмента (три наклона или три сужения). Площадь под выпуклым профилем силы 77 больше, чем площадь под выпуклым профилем силы 76, которая больше, чем площадь под чисто линейным профилем силы 75. Работа, требующаяся, чтобы переместить волокно от верха паза для волокна к низу паза для волокна, больше для выпуклого профиля силы 77, чем для выпуклого профиля силы 76, а работа, требующаяся, чтобы переместить волокно от верха паза для волокна к низу паза для волокна, больше для выпуклого профиля силы 76, чем для чисто линейного профиля силы 75. Следующие варианты осуществления включают профили силы, содержащие четыре или более линейных сегментов.In FIG. 12C shows examples of convex force profiles containing line segments, and FIG. 12D shows examples of convex force profiles containing curved segments. In Figures 12C and 12D, force
В одном варианте осуществления выпуклый профиль силы содержит два или более линейных сегмента, при этом один из линейных сегментов имеет величину наклона меньше, чем величина наклона чисто линейного профиля силы, при такой же силе в верху и внизу паза для волокна, что и для выпуклого профиля силы, а другой из линейных сегментов имеет величину наклона больше, чем величина наклона чисто линейного профиля силы, при такой же силе вверху и внизу паза для волокна, что и для выпуклого профиля силы. В одном варианте осуществления линейный сегмент, у которого величина наклона меньше величины наклона чисто линейного профиля силы, находится ближе к низу паза для волокна, чем линейный сегмент, у которого величина наклона больше, чем величина наклона чисто линейного профиля силы. В одном варианте осуществления линейный сегмент, у которого величина наклона меньше величины наклона чисто линейного профиля силы, находится ближе к верху паза для волокна, чем линейный сегмент, у которого величина наклона больше, чем величина наклона чисто линейного профиля силы.In one embodiment, the convex force profile comprises two or more linear segments, with one of the linear segments having a slope less than the slope of a purely linear force profile, with the same force at the top and bottom of the fiber slot as for the convex profile. force, and the other of the linear segments has a slope greater than the slope of a purely linear force profile, with the same force at the top and bottom of the fiber slot as for a convex force profile. In one embodiment, a line segment whose slope is less than the slope of a purely linear force profile is closer to the bottom of the fiber slot than a line segment whose slope is greater than the slope of a purely linear force profile. In one embodiment, a line segment whose slope is less than the slope of a purely linear force profile is closer to the top of the fiber slot than a line segment whose slope is greater than the slope of a purely linear force profile.
В выпуклых профилях сил, содержащих несколько линейных сегментов, разница в углах двух соседних линейных сегментов больше 0º, или больше 0,1º, или больше 0,2º, или больше 0,3º, больше 0,4º, или лежит в диапазоне от 0º до 10º, или в диапазоне от 0,1º до 9º, или в диапазоне от 0,2º до 8º, или в диапазоне от 0,3º до 7º, или в диапазоне от 0,4º до 5º.In convex force profiles containing several line segments, the angle difference between two adjacent line segments is greater than 0º, or greater than 0.1º, or greater than 0.2º, or greater than 0.3º, greater than 0.4º, or lies in the range from 0º to 10º, or in the range of 0.1º to 9º, or in the range of 0.2º to 8º, or in the range of 0.3º to 7º, or in the range of 0.4º to 5º.
Фиг. 12D показывает выпуклые профили силы 78 и 79. Выпуклые профили силы 78 и 79 являются криволинейными профилями силы. Площадь под выпуклым профилем силы 79 больше, чем площадь под выпуклым профилем силы 78, которая больше, чем площадь под чисто линейным профилем силы 75. Работа, требующаяся, чтобы переместить волокно от верха паза для волокна к низу паза для волокна, больше для выпуклого профиля силы 79, чем для выпуклого профиля силы 78, а работа, требующаяся, чтобы переместить волокно от верха паза для волокна к низу паза для волокна, больше для выпуклого профиля силы 78, чем для чисто линейного профиля силы 75.Fig. 12D shows
В одном варианте осуществления выпуклый профиль силы представляет собой криволинейный профиль силы, который содержит две или более точек, где касательная к одной из точек имеет величину наклона меньше, чем величина наклона чисто линейного профиля силы, при той же силе вверху и внизу паза для волокна, что и для выпуклого профиля силы, а касательная к другой точке имеет величину наклона больше, чем величина наклона чисто линейного профиля силы, при той же силе вверху и внизу паза для волокна, что и для выпуклого профиля силы. В одном варианте осуществления точка, для которой величина наклона меньше величины наклона чисто линейного профиля силы, находится ближе к низу паза для волокна, чем точка, в которой величина наклона больше, чем величина наклона чисто линейного профиля силы. В другом варианте осуществления точка, в которой величина наклона меньше величины наклона чисто линейного профиля силы, находится ближе к верху паза для волокна, чем точка, в которой величина наклона больше, чем величина наклона чисто линейного профиля силы.In one embodiment, the convex force profile is a curved force profile that contains two or more points, where the tangent to one of the points has a slope less than the slope of a purely linear force profile, with the same force at the top and bottom of the fiber slot, as for a convex force profile, and the tangent to the other point has a slope greater than that of a purely linear force profile, with the same force at the top and bottom of the fiber slot as for a convex force profile. In one embodiment, the point at which the slope is less than the slope of the purely linear force profile is closer to the bottom of the fiber slot than the point at which the slope is greater than the slope of the purely linear force profile. In another embodiment, the point at which the slope is less than the slope of the purely linear force profile is closer to the top of the fiber slot than the point at which the slope is greater than the slope of the purely linear force profile.
В выпукло изогнутом профиле силы, имеющем по меньшей мере две касательные, отличающиеся наклоном в разных точках профиля силы, разность между угла указанных, по меньшей мере двух, касательных больше 0º, или больше 0,1º, или больше 0,2º, или больше 0,3º, больше 0,4º, или лежит в интервале от 0º до 10º, или в интервале от 0,1º до 9º, или в интервале от 0,2º до 8º, или в интервале от 0,3º до 7º, или в интервале от 0,4º до 5º.In a convexly curved force profile having at least two tangents differing in inclination at different points of the force profile, the difference between the angles of said at least two tangents is greater than 0º, or greater than 0.1º, or greater than 0.2º, or greater than 0 ,3º, greater than 0.4º, or lies in the range from 0º to 10º, or in the range from 0.1º to 9º, or in the range from 0.2º to 8º, or in the range from 0.3º to 7º, or in the interval from 0.4º to 5º.
Фигуры 12E и 12F показывают примеры невыпуклых профилей силы. Одним примером невыпуклого профиля силы является чисто линейный профиль силы 75. На фиг. 12E показаны невыпуклые профили силы 81 и 82, содержащие два и три линейных сегмента, соответственно. Площадь под невыпуклым профилем силы 82 меньше площади под невыпуклым профилем силы 81, которая меньше площади под чисто линейным профилем силы 75. Работа, требующаяся, чтобы передвинуть волокно от верха паза для волокна к низу паза для волокна, меньше для невыпуклого профиля силы 82, чем для невыпуклого профиля силы 81, а работа, требующаяся, чтобы передвинуть волокно от верха паза для волокна к низу паза для волокна, меньше для невыпуклого профиля силы 81, чем для чисто линейного профиля силы 75.Figures 12E and 12F show examples of non-convex force profiles. One example of a non-convex force profile is the purely
Фиг. 12F показывает невыпуклые профили силы 83 и 84, которые содержат один или более криволинейных сегментов. Работа, необходимая, чтобы переместить волокно от верха к низу паза для волокна, в случае невыпуклого профиля силы меньше работы, необходимой, чтобы переместить волокно от верха к низу паза для волокна в случае выпуклого профиля силы, при одинаковой подъемной силе вверху паза для волокна для выпуклого и невыпуклого профилей силы и одинаковой подъемной силы внизу паза для волокна для выпуклого и невыпуклого профилей силы.Fig. 12F shows non-convex force profiles 83 and 84 that contain one or more curved segments. The work required to move the fiber from the top to the bottom of the fiber slot in the case of a non-convex force profile is less than the work required to move the fiber from the top to the bottom of the fiber slot in the case of a convex force profile, with the same lift at the top of the fiber slot for convex and non-convex force profiles and the same lift at the bottom of the fiber slot for convex and non-convex force profiles.
Площадь под невыпуклым профилем силы 84 меньше площади под невыпуклым профилем силы 83, которая меньше площади под чисто линейным профилем силы 75. Работа, необходимая для перемещения волокна от верха паза для волокна к низу паза для волокна, меньше для невыпуклого профиля силы 84, чем для невыпуклого профиля силы 83, а работа, необходимая для перемещения волокна от верха паза для волокна к низу паза для волокна, меньше для невыпуклого профиля силы 83, чем для чисто линейного профиля силы 75.The area under the
Фиг. 7A-11B и 13A-14 показывают конфигурации паза для волокна, обеспечивающие выпуклые профили силы. Согласно фигурам 7A и 7B, гидростатический подшипник 520 способен увеличивать количество энергии, необходимой для перемещения непокрытого оптического волокна 14 от отверстия 560 к границе 555 канала для волокна. В частности, на фиг. 7A приведен частичный вид сбоку гидростатического подшипника 520, а на фиг. 7B частичный вид спереди гидростатического подшипника 520, показывающий наружную сторону 543 первого диска 530. Аналогично гидростатическому подшипнику 120 с фигур 3A и 3B, гидростатический подшипник 520 содержит канал 550 для поддержки волокна с пазом 552 для волокна, проходящим радиально внутрь от дугообразных наружных поверхностей 538, 539 первого и второго дисков 530, 532 к границе 555 канала для волокна, и пазом 554 для текучей среды, находящимся радиально внутри от паза 552 для волокна. Гидростатический подшипник 520 включает также внутренний компонент 536, находящийся между первым диском 530 и вторым диском 532, обеспечивая зазор между ними.Fig. 7A-11B and 13A-14 show fiber slot configurations providing convex force profiles. Referring to Figures 7A and 7B, the
Как показано на фиг. 7A, аналогично гидростатическому подшипнику 120 с фигур 3A и 3B, ширина пропускания WC паза 552 для волокна меняется по глубине паза 552 для волокна, уменьшаясь при приближении непокрытого оптического волокна 14 к границе 552 канала для волокна. Однако паз 552 для волокна ограничен двумя зонами 542a, 542b, 544a, 544b стенок паза на каждой внутренней стороне 542, 544, которые сужаются под разными углами к оси Z (направленная вверх/вниз радиальная ось, задающая глубину непокрытого оптического волокна 14 в пазе 552 для волокна). Первые зоны 542a, 544a стенок паза проходят от дугообразных наружных поверхностей 538, 539 ко вторым зонам 542b, 544b стенок паза, соответственно, которые проходят от первых зон 542a, 544a стенок паза к границе 555 канала для волокна. Далее, первые зоны 542a, 544a стенок паза на каждой внутренней стороне 542, 544 наклонены под первым углом, а вторые зоны 542b, 544b стенок паза на каждой внутренней стороне 542, 544 наклонены под вторым углом, причем первый угол к оси Z больше, чем второй угол. Другими словами, величина наклона первой зоны 542a, 544a стенок паза больше, чем величина наклона второй зоны 542b, 544b стенок паза.As shown in FIG. 7A, similar to the
В качестве иллюстративного примера, в вариантах осуществления паза 152 для волокна с фигур 3A и 3B и паза 552 для волокна с фигур 7A и 7B, имеющих эквивалентную ширину пропускания WC у их соответствующих отверстий 160, 560 и эквивалентную ширину пропускания WC у их соответствующих границ 155, 555 каналов для волокна, гидродинамический поток внутри пазов 152, 552 для волокна вызывает эквивалентные подъемные силы у отверстий 160, 560 и вызывает эквивалентные подъемные силы у границ 155, 555 каналов для волокна. Однако из-за множественности зон 542a, 542b, 544a, 544b стенок паза и их наклонов, которые задают паз 552 для волокна, причем зоны стенок ближе к границе 555 канала для волокна (например, вторые зоны 542b, 544b стенок паза) имеют меньшие наклоны, гидродинамический поток вызывает более высокую подъемную силу во всех точках паза 552 для волокна между отверстием 560 и границей 555 канала для волокна и, следовательно, требуется большее количество работы, чтобы непокрытое оптическое волокно 14, проходящее через паз 552 для волокна, вступало в механический контакт или входило в паз 554 для текущей среды, чем в случае паза 152 для волокна. Это повышенное количество работы является следствием выпуклого профиля силы, соответствующего пазу 552 для волокна по сравнению с чисто линейным профилем силы паза 152 для волокна. Кроме того, хотя на фигурах изображено две зоны 542a, 542b, 544a, 544b стенок паза, следует понимать, что допустимо любое число зон стенок паза, в которых каждая последовательно более низкая (более глубокая, более радиально внутренняя) зона стенок имеет меньшую величину наклона.As an illustrative example, in the embodiments of
Обратимся теперь к фигурам 8A и 8B, на которых изображен гидростатический подшипник 620, способный увеличить количество энергии, необходимой для перемещения непокрытого оптического волокна 14 от отверстия 660 к границе 655 канала для волокна. В частности, фиг. 8A показывает частичный вид сбоку гидростатического подшипника 620, а фиг. 8B частичный вид спереди гидростатического подшипника 620, показывающий наружную сторону 643 первого диска 630. Гидростатический подшипник 620 содержит канал 650 для поддержки волокна, содержащий паз 652 для волокна, простирающийся радиально внутрь от дугообразных наружных поверхностей 638, 639 первого и второго дисков 630, 632 до границы 655 канала для волокна, и паз 654 для текучей среды, проходящий радиально внутрь от паза 652 для волокна. Гидростатический подшипник 620 содержит также внутренний компонент 636, находящийся между первым диском 630 и вторым диском 632, обеспечивая зазор между ними. Как показано на фиг. 8A, ширина пропускания WC паза 652 для волокна является постоянной по всей глубине паза 652 для волокна. Например, ширина пропускания WC паза 652 для волокна является одинаковой у отверстия 660 и у границы 655 канала для волокна.Referring now to Figures 8A and 8B, which depict a
Далее, гидростатический подшипник 620 содержит области сброса давления 670, которые содержат множество разгрузочных отверстий 672, проходящих от одной или обеих внутренних сторон 642, 644 канала 650 для поддержки волокна через наружные стороны (изображена единственная наружная сторона 643). Как показано на фиг. 8B, все эти разгрузочные отверстия 672 разнесены друг от друга по азимуту так, чтобы участки непокрытого оптического волокна 14, находящиеся внутри гидростатического подшипника 620, находились рядом с разгрузочными отверстиями 672, а другие участки непокрытого оптического волокна 14 примыкали к внутренним сторонам 642, 644, задающим паз 652 для волокна 652. В процессе производства часть гидродинамического потока 651, текущего через паз 652 для волокна, может выходить из гидростатического подшипника 620 через первый и второй диски 630, 632, протекая через разгрузочные отверстия 672. В этом варианте осуществления все еще происходит течение в промежутках в пазе 652 для волокна (например, течение в промежутках между непокрытым оптическим волокном 14 и внутренними сторонами 642, 644, задающими паз 652 для волокна), создающее направленную вверх и центрирующую силу для поддержания непокрытого оптического волокна 14 внутри паза 652 для волокна.Further, the
Далее, разгрузочные отверстия 672, изображенные на фиг. 8B, имеют переменную азимутальную ширину, так что каждое разгрузочное отверстие 672 является более широким сверху (например, ближе к дугообразным наружным поверхностям 638, 639) и более узким внизу (например, ближе к границе 655 канала для волокна). Не желая связывать себя какой-либо теорией, можно считать, что разгрузочные отверстия 672, имеющие переменную азимутальную ширину, которая больше вверху (например, ближе к дугообразным наружным поверхностям 638, 698), чем внизу (например, ближе к границе 655 канала для волокна), приводят к тому, что подъемная сила, вызываемая гидродинамическим потоком во всех точках в пазу 652 для волокна между отверстием 660 и границей 655 канала для волокна, больше, чем подъемная сила, вызываемая разгрузочными отверстиями, имеющими постоянную азимутальную ширину (например, разгрузочные отверстия 272 с фиг. 4B), и следовательно, требуется большее количество работы для перемещения непокрытого оптического волокна 14 вниз в пазе 652 для волокна и для механического контакта или входа в паз 654 для текучей среды.Further, the discharge holes 672 shown in FIG. 8B are of variable azimuth width such that each
В качестве одного иллюстративного пример, гидростатический подшипник 620 может иметь радиус примерно 3 дюйма и содержать паз 652 для волокна с постоянной шириной пропускания WC. Этот пример гидростатического подшипника 620 содержит совокупность разгрузочных отверстий 672, которые простираются от внутренних сторон 642, 644 через диски 630, 632 к наружным сторонам (на фиг. 8B показана единственная наружная сторона 643) и имеют высоту примерно 0,030 дюйма в радиальном направлении, ширину примерно 0,006 дюйма по азимуту сверху и сходятся в точку внизу. Далее, толщина между внутренними сторонами 642, 644 и наружными сторонами составляет примерно 0,3 дюйма, и разгрузочные отверстия 672 размещены по азимуту примерно через каждые 4 градуса. В этом иллюстративном примере, когда непокрытое оптическое волокно вытягивается с натяжением 200 граммов, оно будет располагаться внутри паза 652 для волокна в том же вертикальным положении, что и низ разгрузочных отверстий 674, а когда оно вытягивается с натяжением 10 граммов, оно будет находиться внутри паза 652 для волокна в том же вертикальным положении, что и верх разгрузочных отверстий 674.As one illustrative example, the
Обратимся теперь к фигурам 9A-9C, показывающим гидростатический подшипник 720, способный увеличить количество энергии, необходимой для перемещения непокрытого оптического волокна 14 от отверстия 760 к границе 755 канала для волокна. На фиг. 9A показан частичный вид сбоку гидростатического подшипника 720, на фиг. 9B частичный вид спереди гидростатического подшипника 720, показывающий наружную сторону 743 первого диска 730, и на фиг. 9C показан частичный вид сверху гидростатического подшипника 720. Аналогично гидростатическому подшипнику 320 с фигур 5A-5C, гидростатический подшипник 720 имеет канал 750 для поддержки волокна с пазом 752 для волокна, проходящим радиально внутрь от дугообразных наружных поверхностей 738, 739 первого и второго дисков 730, 732 к границе 755 канала для волокна, и паз 754 для текучей среды, расположенный радиально внутри от паза 752 для волокна. Гидростатический подшипник 720 содержит также внутренний компонент 736, находящийся между первым диском 730 и вторым диском 732, обеспечивая зазор между ними. Как показано на фиг. 9A, ширина пропускания WC паза 752 для волокна является постоянной по всей глубине 762 паза для волокна.Referring now to Figures 9A-9C showing a
Далее, аналогично гидростатическому подшипнику 320 с фигур 5A-5C, гидростатический подшипник 720 содержит зоны 770 сброса давления, которые содержат разгрузочные щели 774, простирающиеся во внутренние стороны 742, 744 дисков 730, 732, будучи разнесенными по азимуту, между границей 755 канала для волокна и дугообразными наружными поверхностями 738, 739, обеспечивая путь для текучей среды, которому не препятствует непокрытое оптическое волокно 14. Однако, в отличие от разгрузочных щелей 374 с фигур 5A-5C, разгрузочные щели 774 имеют множество сегментов 774a, 774b, каждый сужающийся под разными углами к оси Z (например, направленной вверх/вниз радиальной оси, соответствующей глубине в пазе 752 для волокна, вдоль которой непокрытое оптическое волокно 14 может перемещаться в пазе 752 для волокна). Сегменты 774a первой разгрузочной щели проходят от дугообразных наружных поверхностей 738, 739 к сегментам 774b второй разгрузочной щели. Сегменты 774b второй разгрузочной щели проходят от сегментов 774a первой разгрузочной щели к границе 755 канала для волокна. Далее, сегменты 774a первой разгрузочной щели наклонены под первым углом, а сегменты 774b второй разгрузочной щели наклонены под вторым углом, причем первый угол к оси Z больше, чем второй угол. Другими словами, наклон сегментов 774a первой разгрузочной щели больше, чем наклон сегментов 774b второй разгрузочной щели.Further, similar to the
В процессе производства, поскольку поток 751 будет вытекать из разгрузочных щелей 774 и, таким образом, из гидростатического подшипника 720, когда он входит в контакт с разгрузочными щелями 774 при любом заданном давлении текущей среды, действующем в пазе 752 для волокна, гидродинамическое давление для поддержки непокрытого оптического волокна 14 будет меньше в более высоких местах внутри паза 752 для волокна (например, положения непокрытого оптического волокна 14, которые ближе к отверстию 760 канала 750 для поддержки волокна). Кроме того, так как разгрузочные щели 774 содержат несколько сегментов 774a, 774b, наклон которых уменьшается при приближении к границе 755 канала для волокна, подъемные силы, создаваемые гидродинамическим потоком между отверстием 760 у дугообразных наружных поверхностей 738, 739 и границей 755 канала для волокна, увеличиваются по сравнению с разгрузочными щелями такого же размера, но имеющими постоянный наклон (например, разгрузочные щели 374 с фигур 5A-5C), таким образом, требуется большее количество работы, чтобы непокрытое оптическое волокно 14 проходило через паз 752 для волокна в направлении вниз для механического контакта или вхождения в паз 754 для текучей среды. Кроме того, хотя на фигурах изображено два сегмента 774a, 774b разгрузочной щели, следует понимать, что допустимо любое число сегментов разгрузочной щели, в которых каждый находящийся последовательно ниже (глубже) сегмент имеет меньший наклон (например, сегменты разгрузочной щели, последовательно приближающиеся к границе 755 канала для волокна).During production, since
Как один иллюстративный пример, гидростатический подшипник 720 имеет радиус около 3 дюймов и содержит паз 752 для волокна с постоянной шириной пропускания WC, рассчитанной так, чтобы промежутки между типичным непокрытым оптическим волокном 14 и каждой внутренней стороной 742, 744 составляли примерно 0,0005 дюйма, когда непокрытое оптическое волокно 14 находится по центру паза 752 для волокна. Типичный гидростатический подшипник 720 содержит также совокупность разгрузочных щелей 774, которые проходят во внутренние стороны 742, 744 дисков 730, 732 и имеют высоту примерно 0,025 дюйма в радиальном направлении, ширину 0,015 дюйма по азимуту, и проходят в глубину во внутренние стороны 742, 744 у дугообразных наружных поверхностях 738, 739 (например, самая глубокая точка) примерно на 0,01 дюйма и отстоят друг от друга примерно на каждые 4 градуса по азимуту. Кроме того, первый сегмент 774a разгрузочной щели 774 проходит радиально внутрь от дугообразных наружных поверхностей 738, 739 на глубину 0,1 дюйма под углом 2,6 градуса (к оси Z), а второй сегмент 774b разгрузочной щели проходит радиально внутрь от первого сегмента 774a разгрузочной щели к границе 755 канала для волокна под углом примерно 0,6 градусов (к оси Z). В этом иллюстративном примере перемещение непокрытого оптического волокна от отверстия 760 паза 752 для волокна к границе 755 канала для волокна потребует в 1,8 раза большее количество работы, чем в пазе для текучей среды, имеющем разгрузочные щели близкого размера с единственным углом наклона (например, разгрузочные щели 374 с фигур 5A-5C).As one illustrative example,
Обратимся теперь к фигурам 10A и 10B, на которых показан гидростатический подшипник 820, способный увеличить количество энергии, необходимой, чтобы переместить непокрытое оптическое волокно 14 от отверстия 860 к границе 855 канала для волокна. На фиг. 10A показан частичный вид сбоку гидростатического подшипника 820, а на фиг. 10B частичный вид спереди гидростатического подшипника 820, показывающий наружную сторону 843 первого диска 830. Аналогично гидростатическим подшипникам 420 с фигур 6A и 6B, гидростатический подшипник 820 содержит канал 850 для поддержки волокна, имеющий паз 852 для волокна, простирающийся радиально внутрь от дугообразных наружных поверхностей 838, 839 первого и второго дисков 830, 832 до границы 855 канала для волокна, и паз 854 для текучей среды, находящийся радиально внутри относительно паза 852 для волокна. Гидростатический подшипник 820 содержит также внутренний компонент 836, находящийся между первым диском 830 и вторым диском 832, обеспечивая зазор между ними. Как показано на фиг. 10A, ширина пропускания WC паза для волокна 452 является постоянной по всей глубине паза 452.Referring now to Figures 10A and 10B, a
Далее, аналогично гидростатическим подшипникам 420 с фигур 6A и 6B, гидростатический подшипник 820 содержит области сброса давления 870, которые включают в себя одну или более областей пористого материала 876, находящихся в пределах внутренних сторон 842, 844 первого и второго дисков 830, 832 в радиальном положение паза 852 для волокна в канале 850 для поддержки волокна, чтобы позволить потоку 851 выходить из паза 852 для волокна через диски 830, 832 от внутренних сторон 842, 844 к наружным сторонам 843, 845. Кроме того, как показано на фиг. 10A, области пористого материала 876 являются более узкими на участках, находящихся ближе к дугообразным наружным поверхностям 838, 839, и более широкими на участках, находящихся ближе к границе 855 канала для волокна, тем самым позволяя большему потоку 851 выходить из паза 852 для волокна через области пористого материала в местах ближе к отверстию 860 паза 852 для волокна (например, когда непокрытое оптическое волокно 14 находится выше в пазе 862 для волокна) и позволяя меньшему потоку 851 выходить из паза 852 для волокна через области пористого материала 876 в местах ближе к границе 855 канала для волокна в пазе 852 для волокна (например, когда непокрытое оптическое волокно 14 находится ниже, т.е. глубже в пазе 852 для волокна). Таким образом, гидродинамический поток будет создавать более высокую подъемную силу, когда непокрытое оптическое волокно 14 находится ниже в пазе 852 для волокна и, следовательно, потребуется большее количество работы, чтобы непокрытое оптическое волокно 14 могло сместиться вниз и механически контактировать или входить в паз 854 для текучей среды.Further, similar to the
Как показано на фиг. 10A, области 876 пористого материала являются более узкими вблизи дугообразных наружных поверхностей 838, 839 из-за наклонных наружных поверхностей 843, 845 дисков 830, 832, однако допустимы и другие конфигурации, обеспечивающие переменную ширину областей пористого материала 876. Например, в одном варианте осуществления с плоскими наружными сторонами 843, 845 пористый материал областей пористого материала 876 может простираться от внутренних сторон 842, 844 к наружным сторонам 843, 845 вблизи границы 855 канала для волокна, но не доходит до наружных сторон 843, 845 в местах, находящихся ближе к дугообразным наружным поверхностям 838, 839, так что между областями пористого материала 876 и наружными сторонами 843, 845 рядом с дугообразными наружными поверхностями 838, 839 имеется увеличенное открытое пространство. Альтернативно, пористость областей пористого материала 876 может меняться с глубиной в пазе 852 для волокна. В одном варианте осуществления пористость областей пористого материала 876 уменьшается с увеличением глубины в пазе 852 для волокна, так что зоны с более высокой пористостью находятся рядом с отверстием 860, а зоны с более низкой пористостью находятся рядом с границей 855 канала для волокна.As shown in FIG. 10A, the
На фиг. 11A показан частичный вид сбоку гидростатического подшипника 920, способного увеличить количество энергии, необходимое, чтобы переместить непокрытое оптическое волокно 14 от отверстия 960 к границе 955 канала для волокна. Гидростатический подшипник 920 содержит также внутренний компонент 936, находящийся между первым диском 930 и вторым диском 932, обеспечивая зазор между ними. На фиг. 11A гидростатический подшипник 920 содержит области сброса давления 970, которые включают в себя одну или более областей пористого материала 976, которые простираются во внутренние стороны 942, 944 дисков 930, 932, доходя до дугообразных наружных поверхностей 938, 939 дисков 930, 932, но не проходя через диски 930, 932, чтобы поток 951, проходящий через области пористого материала 976, выходил через дугообразные наружные поверхности 938, 939, а не через наружные стороны дисков 930, 932. Далее, глубина проникновения областей пористого материала 976 во внутренние стороны 942, 944 уменьшается в местах вблизи границы 955 канала для волокна, так что путь гидродинамического потока, текущего через области пористого материала 976, сужается, когда непокрытое оптическое волокно 14 сдвигается в более низкие (более глубокие) места в пазе 952 для волокна. Это сужение уменьшает гидродинамический поток через области пористого материала 976, когда непокрытое оптическое волокно 14 приближается к границам 955 канала для волокна 955, увеличивая поток в зазорах, тем самым, повышая подъемную силу, приложенную к непокрытому оптическому волокну и, таким образом, требуется большее количество работы, чтобы непокрытое оптическое волокно 14 продвинулось глубже в паз 952 для волокна и механически контактировало или вошло в паз 954 для текучей среды.In FIG. 11A shows a partial side view of a
На фиг. 11B показан частичный вид сбоку гидростатического подшипника 1020, способного повысить энергию, необходимую, чтобы переместить непокрытое оптическое волокно 14 из отверстия 1060 к границе 1055 канала для волокна. Гидростатический подшипник 1020 содержит также внутренний компонент 1036, находящийся между первым диском 1030 и вторым диском 1032, обеспечивая зазор между ними. На фиг. 11B гидростатический подшипник 1020 содержит зоны сброса давления 1070, которые содержат ряд областей пористого материала 1076a, 1076b, 1076c, простирающихся во внутренние стороны 1042, 1044 дисков 1030, 1032 к наружным сторонам (не показано) дисков 1030, 1032, так что поток, проходящий через области пористого материала 1076a, 1076b, 1076c, выходит через наружные стороны дисков 1030, 1032.In FIG. 11B shows a partial side view of a
Далее, области пористого материала 1076a, 1076b, 1076c имеют разные плотности, так что области пористого материала, находящиеся ближе к границе 1155 канала для волокна, имеют более высокую плотность (меньшую пористость) пористого материала, а области пористого материала, находящиеся ближе к дугообразным наружным поверхностям 1038, 1039 дисков 1030, 1032, имеют более низкую плотность (более высокая пористость) пористого материала. Например, вторая область пористого материала 1076b (находящаяся между первой областью пористого материала 1076a и третьей областью пористого материала 1076c) имеет более высокую плотность, чем первая область пористого материала 1076a (которая находится выше второй области пористого материала 1076b), и более низкую плотность, чем третья область пористого материала 1076c (которая находится ниже второй области пористого материала 1076b). Без ограничения какой-либо теорией, можно утверждать, что увеличение плотности (снижение пористости) областей пористого материала 1076a, 1076b, 1076c вблизи границы 1055 канала для волокна уменьшает гидродинамический поток 1051 через области пористого материала 1076a, 1076b, 1076c при приближении непокрытого оптического волокна 14 к границе 1055 канала для волокна, увеличивая поток в промежутках и, тем самым, увеличивая подъемную силу, приложенную к непокрытому оптическому волокну и, следовательно, увеличивая количество работы, необходимое, чтобы непокрытое оптическое волокно 14 продвинулось глубже в паз для волокна 1052 и механически контактировало или входило в паз 1054 для текучей среды.Further, the
Обратимся теперь к фигурам 13A-14, на которых показаны дополнительные варианты осуществления гидростатического подшипника, обеспечивающие снижение вероятности входа непокрытого оптического волокна в паз для текучей среды или механического контакта с ним. В частности, гидростатические подшипники с фигур 13A-14 содержат один или более препятствующих смещению элементов, находящихся на или вблизи границы канала для волокна, которые задают положение в канале для поддержки волокна, где происходит резкое увеличение подъемной силы, приложенной к непокрытому оптическому волокну. Резкое увеличение подъемной силы предотвращает или ограничивает механический контакт и/или вход непокрытого оптического волокна в паз для текучей среды канала для поддержки волокна.Referring now to Figures 13A-14, further embodiments of the hydrostatic bearing are shown to reduce the likelihood of an uncoated optical fiber entering or making mechanical contact with a fluid slot. In particular, the hydrostatic bearings of Figures 13A-14 comprise one or more anti-shift elements located at or near the fiber channel boundary that define a position in the fiber support channel where there is a sudden increase in lift applied to the bare optical fiber. The sudden increase in lift prevents or limits mechanical contact and/or entry of the bare optical fiber into the fluid slot of the fiber support channel.
На фигурах 13A и 13B показан гидростатический подшипник 1120, содержащий один или более препятствующих смещению элементов 1180. В частности, фиг. 13A показывает частичный вид сбоку гидростатического подшипника 1120, а на фиг. 13B изображен частичный вид спереди гидростатического подшипника 1120, показывающий наружную сторону 1143 первого диска 1130. Аналогично гидростатическому подшипнику 120 с фигур 3A и 3B, гидростатический подшипник 1120 содержит канал 1150 для поддержки волокна с пазом 1152 для волокна, проходящим радиально внутрь от отверстия 1160 на дугообразных наружных поверхностях 1138, 1139 первого и второго дисков 1130, 1132 к границам 1155 канала для волокна, и с пазом 1154 для текучей среды, расположенным радиально внутри от паза 1152 для волокна. Гидростатический подшипник 1120 содержит также внутренний компонент 1136, находящийся между первым диском 1130 и вторым диском 1132, обеспечивая зазор между внутренней стороной 1142 первого диска 1130 и внутренней стороной 1144 второго диска 1132. Ширина пропускания WC паза 1152 для волокна между внутренними сторонами 1142, 1144 меняется по глубине паза 1152, уменьшаясь при приближении непокрытого оптического волокна 14 к границам 1155 канала для волокна.Figures 13A and 13B show a
Кроме того, как показано на фигурах 13A и 13B, указанные один или более препятствующих смещению элементов 1180 содержат множество граничных отверстий 1182, расположенных на или вблизи границы 1155 канала 1150 для поддержки волокна (например, расположенных так, чтобы граница 1155 канала для волокна пересекала каждое граничное отверстие 1182, или так, чтобы граничные отверстия 1182 находились на расстоянии от границы канала для волокна либо в пазе 1154 для текучей среды, либо в пазе 1152 для волокна (например, в более мелких зонах паза для 1154 жидкости или в более глубоких зонах паза 1152 для волокна). В различных вариантах осуществления граничные отверстия 1182 размещены так, чтобы граница 1155 канала для волокна была тангенциальна низу, центру или верху каждого граничного отверстия 1182; или чтобы они были расположены над или под границами 1155 канала для волокна, например, находились в месте на расстоянии до 50 диаметров волокна выше или ниже границы 1155 канала для волокна, или месте на расстоянии до 25 диаметров волокна выше или ниже границы 1155 канала для волокна, или в месте на расстоянии до 10 диаметров волокна выше или ниже границы 1155 канала для волокна, или в месте, находящемся в интервале 1-100 диаметров волокна выше или ниже границы 1155 канала для волокна, или в интервале 1-50 диаметров волокна выше или ниже границы 1155 канала для волокна, или в интервале 1-25 диаметров волокна выше или ниже границы 1155 канала для волокна, или в интервале 1-10 диаметров волокна выше или ниже границы 1155 канала для волокна. В процессе производства граничные отверстия 1182 обеспечивают путь для текучей среды 1151, позволяя ей покинуть канал 1150 для поддержки волокна до достижения паза 1152 для волокна и, таким образом, гидродинамический поток внутри паза 1154 для текучей среды (более точно, гидродинамический поток ниже граничных отверстий 1182) может быть существенно выше, чем гидродинамический поток внутри паза 1152 для волокна (более конкретно, чем гидродинамический поток выше граничных отверстий 1182). Таким образом, когда непокрытое оптическое волокно 14 смещается вглубь канала 1150 для поддержки волокна так, что достигает граничных отверстий 1182, непокрытое оптическое волокно 14 контактирует с потоком 1151, текущим с повышенной скоростью, который прикладывает повышенную подъемную силу к непокрытому оптическому волокну 14 и, следовательно, необходимо большее количество работы, чтобы непокрытое оптическое волокно 14 могло пройти мимо граничных отверстий 1182 глубже в канал 1150 для поддержки волокна или вступило в механический контакт или вошло в паз 1154 для текучей среды. Хотя вариант осуществления гидростатического подшипника 1120, содержащего граничные отверстия 1182, изображен на фигурах 13A и 13B как содержащий сходящийся на конус паз 1152 для волокна, следует понимать, что граничные отверстия 1182 могут быть предусмотрены в любом из описанных в настоящем документе вариантах осуществления гидростатического подшипника.In addition, as shown in FIGS. 13A and 13B, the one or more
В качестве иллюстрации рассмотрим пример гидростатического подшипника 1120, имеющего радиус 3 дюйма, граничные отверстия 1182 каждый диаметром 0,006 дюйма и глубиной 0,04 дюйма (например, проходящие через диски 1130, 1132 толщиной около 0,04 дюйма, разнесенные по азимуту через 2 градуса, при этом подъемная сила, приложенная к непокрытому оптическому волокну 14 в пазе 1152 для волокна, непосредственно над граничными отверстиями 1182 составляет примерно 200 граммов. Однако подъемная сила, приложенная к непокрытому оптическому волокну 14, удвоится до 400 граммов, когда непокрытое оптическое волокно 14 пройдет под граничными отверстиями 1182, и останется на уровне 400 граммов на любой глубине в пазе 1154 для текучей среды (так как паз 1154 для текучей среды имеет постоянную ширину). Таким образом, следует понимать, что введение граничных отверстий 1182 означает, что потребуется резкое увеличение количества работы для смещения непокрытого оптического волокна 14 в положения ниже граничных отверстий 1182. Смещение непокрытого оптического волокна 14 до механического контакта или входа в паз 1154 для текучей среды предотвращается граничными отверстиями 1182.As an illustration, consider an example of a
Обратимся теперь к фиг. 14, на которой показан частичный вид сверху гидростатического подшипника 1220, содержащего один или более граничных элементов 1280 канала для волокна. Аналогично гидростатическому подшипнику 120 с фигур 3A и 3B, гидростатический подшипник 1220 имеет канал 1240 для поддержки волокна с пазом 1252 для волокна, проходящим радиально внутрь от отверстия 1260 у дугообразных наружных поверхностей 1238, 1239 первого и второго дисков 1230, 1232 к границе 1255 канала для волокна, и паз 1254 для текучей среды, расположенный радиально внутри (например, ниже) от паза 1252 для волокна. Гидростатический подшипник 1220 содержит также внутренний компонент 1236, расположенный между первым диском 1230 и вторым диском 1232, обеспечивая зазор между внутренней стороной 1242 первого диска 1230 и внутренней стороной 1244 второго диска 1232. Далее, ширина пропускания WC паза 1252 для волокна меняется по глубине паза 1252, уменьшаясь при приближении непокрытого оптического волокна 14 к границе 1255 канала для волокна. В разных вариантах осуществления глубина паза 1252 для волокна превышает 0,25 дюйма, или больше 0,40 дюйма, или больше 0,55 дюйма, или больше 0,70 дюйма, или больше 0,85 дюйма, или лежит в интервале от 0,25 дюйма до 1,25 дюйма, или в интервале от 0,35 дюйма до 1,05 дюйма, или в интервале от 0,45 дюйма до 0,90 дюйма, или в интервале от 0,55 дюйма до 0,85 дюйма, или в интервале от 0,60 дюйма до 0,80 дюйма, или составляет примерно 0,65 дюйма, или примерно 0,75 дюйма.Let us now turn to FIG. 14, which shows a partial plan view of a
Далее, как показано на фиг. 14, указанные один или более препятствующих смещению элементов 1280 содержат совокупность сжимающих зон 1284, находящихся на или вблизи границы 1255 канала 1250 для поддержки волокна. Сжимающие зоны 1284 представляют собой участки внутренних сторон 1242, 1244 дисков 1230, 1232 у границы 1255 канала для волокна, которые сходятся конусом при большем угле к оси Z (например, направленная вверх/вниз непокрытого относительно оптического волокна 14 радиальная ось, которая соответствует глубине или направлению смещения непокрытого оптического волокна 14 в пазе 1252 для волокна), чем участки внутренних сторон 1242, 1244, ограничивающие паз 1252 для волокна. Другими словами, величина наклона участков внутренних сторон 1242, 1244, задающих паз 1252 для волокна, меньше, чем величина наклона сжимающих зон 1284, что приводит к сужению канала 1250 для поддержки волокна и уменьшению ширины зоны, доступной для гидродинамического потока 1251.Further, as shown in FIG. 14, the one or more
В процессе производства, поскольку сжимающие зоны 1284 сужают канал 1250 для поддержки волокна, подъемная сила гидродинамического потока 1251, предназначенная для поддержки (приподнимания) непокрытого оптического волокна 14, увеличивается, когда глубина смещения непокрытого оптического волокна 14 в канале 1250 для поддержки волокна достигает сжимающих зон 1284. Например, если угол участков внутренних сторон 1242, 1244, ограничивающих паз 1252 для волокна, к оси Z составляет 0,6 градусов, а угол сужающих зон 1284 к оси Z составляет 2 градуса, промежуток между непокрытым оптическим волокном 14 и внутренними стенками 1242, 1244 уменьшается вдвое, когда непокрытое оптическое волокно 14 достигает сжимающих зон 1284, и подъемная сила на непокрытое оптическое волокно 14 удваивается. Таким образом, следует понимать, что введение сжимающих зон 1284 означает, что требуется большее количество работы для механического контакта непокрытого оптического волокна 14 или его вхождения в паз 1254 для текучей среды.During manufacture, as the
В альтернативных вариантах осуществления конфигураций канала для волокна, описываемых здесь, понимается, что паз для волокна предпочтительно включает параллельные вертикальные внутренние стенки на входе в отверстие паза для волокна. Хотя это явно не показано на чертежах, любой из описанных здесь вариантов осуществления паза для волокна предпочтительно содержит пару параллельных внутренних стенок в наружном радиальном положении. В некоторых вариантах осуществления паз для волокна содержит комбинацию одной или нескольких конических внутренних стенок и одну или более вертикальных внутренних стенок. Например, на фигуре 15 показан паз для волокна с наклонной конфигурацией типа, показанного на фиг. 3A, с введением пары параллельных вертикальных внутренних стенок во внешнем радиальном положении вблизи точки входа волокна в паз для волокна. Канал 1360 для поддержки волокна с отверстием 1360 содержит паз 1354 для текучей среды и паз 1352 для волокна. Паз 1352 для волокна имеет внутреннюю стенку 1344, сужающуюся под углом α, и вертикальную внутреннюю стенку 1346, каждая из которых содержит противоположную внутреннюю стенку, как показано на фиг. 15. Волокно 14 будет находиться в части паза для волокна с параллельными вертикальными внутренними стенками под очень низким натяжением, и сила гидродинамического потока, противодействующая движению волокна вниз (радиально внутрь), не будет изменяться с глубиной в пазе для волокна между параллельными вертикальными внутренними стенками. Однако, чтобы переместить волокно в направлении вниз (радиально внутрь) в части паза для волокна, имеющей вертикальные внутренние стенки, потребовалось бы совершить работу. Репрезентативная глубина параллельной секции, задаваемой вертикальной внутренней стенкой 1346 и ее противоположным эквивалентом, составляет 0,55 дюйма. Репрезентативная глубина сужающейся на конус секции, задаваемой внутренней стенкой 1344 и ее противоположным эквивалентом, составляет 0,20 дюйма. Репрезентативная глубина от отверстия 1360 до границы 1355 канала для поддержки волокна составляет 0,75 дюйма.In alternative embodiments of the fiber channel configurations described herein, it is understood that the fiber slot preferably includes parallel vertical inner walls at the entrance to the fiber slot opening. Although not explicitly shown in the drawings, any of the fiber slot embodiments described herein preferably comprises a pair of parallel inner walls in an outer radial position. In some embodiments, the fiber slot comprises a combination of one or more conical inner walls and one or more vertical inner walls. For example, FIG. 15 shows a fiber slot with an oblique configuration of the type shown in FIG. 3A with a pair of parallel vertical inner walls inserted at an outer radial position near the fiber entry point into the fiber slot. The
Далее, допустимы и другие варианты осуществления гидростатических подшипников, предотвращающие смещение вниз непокрытого оптического волокна или предотвращающие или ограничивающие механический контакт непокрытого оптического волокна и/или его подпадание в паз для текучей среды канала для поддержки волокна. Например, повышение скорости потока через гидростатический подшипник (например, увеличивая гидродинамический поток, вводимый в паз для текучей среды или канал для поддержки волокна) приведет к увеличению равновесной высоты непокрытого оптического волокна для любой приложенной направленной вниз силы, тем самым увеличивая количество работы, необходимое для перемещения непокрытого оптического волокна вниз в канале для поддержки волокна или для его механического контакта или входа в паз для текучей среды. Кроме того, увеличение глубины паза для волокна в канале для поддержки волокна снизит вероятность механического контакта непокрытого оптического волокна и/или его попадания в паз для текучей среды канала для поддержки волокна.Further, other embodiments of hydrostatic bearings are conceivable to prevent downward displacement of an uncoated optical fiber, or to prevent or limit mechanical contact of an uncoated optical fiber and/or its entry into the fluid slot of the fiber support channel. For example, increasing the flow rate through a hydrostatic bearing (for example, by increasing the hydrodynamic flow introduced into a fluid slot or fiber support channel) will increase the equilibrium height of an uncoated optical fiber for any downward force applied, thereby increasing the amount of work required to moving the uncoated optical fiber downward in the channel to support the fiber or to mechanically contact or enter the fluid slot. In addition, increasing the depth of the fiber slot in the fiber support channel will reduce the chance of mechanical contact of the uncoated optical fiber and/or its entry into the fluid slot of the fiber support channel.
Таким образом, гидростатические подшипники, описанные в настоящем документе, способны выполнять много функцией, включая обеспечение невертикального пути для получения оптических волокон. При этом гидростатические подшипники можно использовать в любой комбинации со способами транспортировки оптического волокна, какие обсуждались выше в данном документе. Кроме того, следует понимать, что варианты осуществления гидростатических подшипников, рассмотренные и проиллюстрированные в настоящем документе, могут применяться на любой стадии производства оптического волокна. Благодаря возможности обеспечения невертикального пути до устройства нанесения покрытия, гидростатические подшипники и системы для получения оптического волокна, содержащие эти гидростатические подшипники, имеют свободу выбора конструкционных решений, поскольку с компонентами можно легко манипулировать и взаимозаменять их в системах производства оптического волокна, предлагая при этом системы, которые занимают меньше места по сравнению с башнями для вытяжки. Кроме того, при использовании конфигураций гидростатических подшипников, описанных в настоящем документе, непокрытое оптическое волокно можно удерживать в пазу для волокна в канале для поддержки волокна, который имеет такой размер и выполнен так, чтобы окружать непокрытое оптическое волокно, и можно предотвратить механический контакт непокрытого оптического волокна и/или попадание в паз для текучей среды канала для поддержки волокна. Соответственно, системы для получения оптического волокна, включающие гидростатические подшипники, и способы получения оптических волокон, описанные в настоящем документе, предоставляют много преимуществ по сравнению с обычными системами и способами.Thus, the hydrostatic bearings described herein are capable of performing many functions, including providing a non-vertical path for producing optical fibers. However, hydrostatic bearings can be used in any combination with the optical fiber transport methods discussed earlier in this document. In addition, it should be understood that the embodiments of hydrostatic bearings discussed and illustrated herein may be used at any stage in the production of optical fiber. Due to the ability to provide a non-vertical path to the coater, hydrostatic bearings and optical fiber production systems containing these hydrostatic bearings have the freedom of choice of design solutions, since the components can be easily manipulated and interchanged in optical fiber production systems, while offering systems, which take up less space compared to hood towers. In addition, by using the hydrostatic bearing configurations described herein, an uncoated optical fiber can be held in a fiber slot in a fiber support channel that is sized and configured to surround the uncoated optical fiber, and mechanical contact of the uncoated optical fiber can be prevented. fiber and/or getting into the fluid slot of the channel to support the fiber. Accordingly, the systems for producing optical fiber, including hydrostatic bearings, and the methods for producing optical fibers described herein provide many advantages over conventional systems and methods.
В настоящем документе диапазоны могут выражаться как от "примерно" одного конкретного значения, и/или до "примерно" другого конкретного значения. Когда такой диапазон явно указан, другой вариант осуществления включает в себя интервал от одного конкретного значения и/или до другого конкретного значения. Аналогично, когда значения выражены как приблизительные с использованием предшествующего слова "примерно", следует понимать, что это конкретное значение образует другой вариант осуществления. Кроме того, следует понимать, что конечные точки каждого из диапазонов являются значимыми как по отношению к другой конечной точке, так и независимо от другой конечной точки.As used herein, ranges may be expressed as from "about" one specific value, and/or to "about" another specific value. When such a range is explicitly specified, another embodiment includes a range from one particular value and/or to another particular value. Likewise, when values are expressed as approximate using the preceding word "about", it should be understood that this particular value constitutes another embodiment. In addition, it should be understood that the endpoints of each of the ranges are significant both with respect to the other endpoint and independently of the other endpoint.
Термины направления, используемые в настоящем документе, например, вверх, вниз, вправо, влево, спереди, сзади, сверху, снизу, используются только при обращении к фигурам, как они нарисованы, и не подразумевают абсолютную ориентацию.Direction terms used in this document, such as up, down, right, left, front, back, top, bottom, are used only when referring to shapes as they are drawn and do not imply absolute orientation.
Если явно не утверждается иное, ни в коем случае не предполагается, что любой способ, изложенный в данном документе, должен истолковываться как требующий, чтобы его этапы выполнялись в определенном порядке, или что требуются какие-либо особые, специфические для устройства ориентации. Соответственно, если в пункте формуле изобретения, относящемся к способу, не указывается порядок, которому должны следовать его этапы, или если в любом пункте, относящемся к устройству, явно не указывается порядок или ориентация относительно отдельных компонентов, или если в формуле или описании иным образом не указано, что этапы должны быть ограничены конкретным порядком, или если конкретный порядок или ориентация относительно компонентов устройства не указаны, никоим образом не предполагается, что это подразумевает какой-либо порядок или ориентацию. Это справедливо для любой, возможно не выраженной явно, основы для интерпретации, включая вопросы логики в отношении организации стадий, последовательности операций, порядка компонентов или ориентации компонентов; общепринятого значения, выводимого из грамматических построений или пунктуации, и количества или типа вариантов осуществления, представленных в описании.Unless explicitly stated otherwise, it is by no means intended that any method set forth herein should be construed as requiring its steps to be performed in a particular order, or that any particular device-specific orientations are required. Accordingly, if a claim relating to a method does not specify the order in which its steps must follow, or if any claim relating to an apparatus does not explicitly state the order or orientation relative to the individual components, or if the claim or description otherwise it is not stated that the steps are to be limited to a particular order, or if a particular order or orientation with respect to the components of the device is not indicated, it is in no way intended to imply any order or orientation. This is true for any, perhaps not explicitly stated, basis for interpretation, including questions of logic regarding the organization of stages, sequence of operations, order of components, or orientation of components; the generally accepted meaning inferred from grammatical constructions or punctuation, and the number or type of embodiments presented in the description.
Как используется здесь, формы единственного числа включают множественные ссылки, если контекст явно не диктует иное. Так, например, использование одного компонента подразумевает варианты с двумя или более такими компонентами, если контекст четко не указывает иное.As used here, the singular forms include plural references unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, the use of one component implies variants with two or more such components, unless the context clearly indicates otherwise.
Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что в описанные здесь варианты осуществления могут быть внесены различные модификации и изменения без отклонения от сущности и объема заявленного предмета изобретения. Таким образом, предполагается, что описание охватывает модификации и вариации различных вариантов осуществления, описанных в данном документе, при условии, что такие модификации и вариации входят в объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made to the embodiments described herein without departing from the spirit and scope of the claimed subject matter. Thus, the description is intended to cover modifications and variations of the various embodiments described herein, provided that such modifications and variations are within the scope of the appended claims and their equivalents.
Claims (32)
Applications Claiming Priority (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201762546163P | 2017-08-16 | 2017-08-16 | |
US62/546,163 | 2017-08-16 | ||
NL2019489 | 2017-09-06 | ||
NL2019489A NL2019489B1 (en) | 2017-08-16 | 2017-09-06 | Fluid bearings having a fiber support channel for supporting an optical fiber during an optical fiber draw process |
US201762559764P | 2017-09-18 | 2017-09-18 | |
US62/559,764 | 2017-09-18 | ||
US201762573343P | 2017-10-17 | 2017-10-17 | |
US62/573,343 | 2017-10-17 | ||
PCT/US2018/045905 WO2019036260A1 (en) | 2017-08-16 | 2018-08-09 | Fluid bearings having a fiber support channel for supporting an optical fiber during an optical fiber draw process |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020110587A RU2020110587A (en) | 2021-09-17 |
RU2020110587A3 RU2020110587A3 (en) | 2021-11-15 |
RU2772442C2 true RU2772442C2 (en) | 2022-05-20 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448916C2 (en) * | 2006-11-28 | 2012-04-27 | Корнинг Инкорпорейтед | Methods of producing optical fibers |
RU2491236C2 (en) * | 2007-11-29 | 2013-08-27 | Корнинг Инкорпорейтед | Method of making optical fibre with low signal attenuation |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448916C2 (en) * | 2006-11-28 | 2012-04-27 | Корнинг Инкорпорейтед | Methods of producing optical fibers |
RU2491236C2 (en) * | 2007-11-29 | 2013-08-27 | Корнинг Инкорпорейтед | Method of making optical fibre with low signal attenuation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2557070B1 (en) | Method for producing optical fibers by drawing | |
KR970005421B1 (en) | Optical fiber manufacturing apparatus and method | |
EP3227243B1 (en) | Method and apparatus for making low attenuation optical fiber | |
JP2013533192A (en) | Optical fiber manufacturing method using linear non-contact fiber centering | |
RU2772442C2 (en) | Hydrostatic bearings containing fiber support channel for supporting optical fiber during optical fiber extraction | |
EP3760598B1 (en) | Fluid bearings having a fiber support channel for supporting an optical fiber during an optical fiber draw process and associated method | |
WO2019031031A1 (en) | Contactless direction converter and method for manufacturing optical fiber | |
US20100319405A1 (en) | Optical fiber manufacturing device and optical fiber manufacturing method | |
CN111051260B (en) | Fluid bearing with fiber support channel for supporting optical fiber during fiber drawing process | |
US10626041B2 (en) | Control device and manufacturing apparatus of optical fiber | |
NL2019489B1 (en) | Fluid bearings having a fiber support channel for supporting an optical fiber during an optical fiber draw process | |
JP6724121B2 (en) | Non-contact direction changer, optical fiber manufacturing method, and non-contact direction changer | |
EP3967668A1 (en) | Translating fluid bearings during an optical fiber draw process | |
JP6335957B2 (en) | Manufacturing method of optical fiber | |
JP2825302B2 (en) | Resin coating device for traveling strand |