一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及光纤制造【技术领域】，特别针对湿对湿涂敷工艺，具体涉及一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法及其装置。其包括内涂层直径控制和外涂层直径控制，通过测径仪在线反馈内涂层直径、外涂层直径给PLC，由PLC根据内涂层直径、外涂层直径控制内涂敷杯温度、内涂压力、He流量或外涂敷杯温度、外涂压力、外涂敷料温度。本发明通过测径仪在线反馈内涂层直径和外涂层直径给PLC，由PLC在线调节和控制，大幅提高光纤涂层直径的稳定性，使得光纤内外层涂敷直径在较窄的范围内波动，对于提高光纤的生产效率和获得高质量光纤具有重要的意义。
【专利说明】一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法及其装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤制造【技术领域】，特别针对湿对湿涂敷工艺，具体涉及一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法及其装置。
【背景技术】
[0002]随着“宽带中国”战略的实施以及4G网络的建设进行，市场对光纤的需求量将大幅增加，光纤业将会基本面逐渐好转，并形成爆发性生长。面对强劲的市场需求,各大光纤厂家竞相改进生产工艺，提高生产效率，以增加市场占有率。提高生产效率常见的方法有两种:①使用大尺寸的光纤预制棒进行拉丝；②提高拉丝速度。但是在提高拉丝速度时，常常会伴有丝径波动过大，冷却不足，内部缺陷增大等一系列工艺问题。这样，如何在较高的拉丝速度下获得性能稳定的高质量光纤就成为光纤制造中一个不可忽视的重要问题。
[0003]高质量的光纤要求有高精度且比较稳定的外径，高的机械强度，低衰减，还要尽量少的缺陷。涂敷工艺对于光纤外径的精度和稳定性有着决定性影响，同时，涂敷层直径还对光纤的各种性能有非常大的影响，如微弯损耗性能、环境测试性能、剥离力性能以及着色性能等。特别是针对一些小直径光纤，如200um的G.657弯曲非敏感光纤，因而制备高质量光纤的过程中需要对内外涂敷直径进行非常严格的控制。
[0004]光纤拉丝的多个工艺参数会对光纤的涂敷直径产生影响，如拉丝速度，冷却管的He气流量，涂敷料的压力及涂敷杯温度等。目前对光纤涂敷层直径的调整大都是采用单一工艺参数进行调整，而且大多采用手动的方式。这种单一参数或手动调整的方式通常会产生大量的工艺和成本问题:如拉丝过程中涂敷层直径波动过大，He气使用量过大等。
【发明内容】
[0005]针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种能够在线自动调整和控制、涂敷稳定、波动小、生产效率高、光纤质量好的拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法及其装置。
[0006]为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现:
[0007]—种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其包括内涂层直径控制和外涂层直径控制，通过测径仪在线反馈内涂层直径、外涂层直径给PLC，当内涂层直径、外涂层直径与目标值相等时，则维持设定的条件不变；当内涂层直径小于或大于目标值时，PLC根据内涂层直径依次控制内涂敷杯温度、内涂压力、He流量或He流量、内涂压力、内涂敷杯温度在线调节内涂层直径；当外涂层直径小于或大于目标值时，PLC根据外涂层直径依次控制外涂敷杯温度、外涂压力、外涂敷料温度在线调节外涂层直径。
[0008]上述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其所述的内涂层直径小于目标值时，以一定的调温步长缓慢增加内涂敷杯温度，每增加一个调温步长均需等待一定的恒温间隔；当内涂敷杯温度增大到上限值且内涂层直径仍小于目标值时，则设定内涂敷杯温度为上限值，并以一定调压步长提高内涂压力，每增加一个调压步长均需等待一定的恒压间隔；当内涂压力提高到上限值且内涂层直径仍小于目标值时，则设定内涂敷杯温度为上限值、内涂压力为上限值，并以一定的流量步长增加冷却管的He流量，每增加一个流量步长均需等待一定的冷却间隔，进一步增大内涂层直径，以达到目标值。
[0009]上述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其所述的内涂层直径大于目标值时，以一定的流量步长逐步减少冷却管的He流量，每减少一个流量步长均需等待一定的冷却间隔；当冷却管的He流量减少到零且内涂层直径仍大于目标值时，则设定冷却管的He流量为零，并以一定的调压步长逐步减小内涂压力，每减小一个调压步长均需等待一定的恒压间隔；当内涂压力减小到下限值且内涂层直径仍大于目标值时，则设定冷却管的He流量为零、内涂压力为下限值，并以一定的调温步长逐步降低内涂敷杯温度，每减小一个调温步长均需等待一定的恒温间隔，进一步减小内涂层直径，以达到目标值。
[0010]上述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其所述的调温步长为
0.5?1°C ;调压步长为0.2?0.8bar ;所述的流量步长为0.1?0.8L/min。
[0011]上述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其所述的恒温间隔为2min ;恒压间隔为30s ;冷却间隔为lmin。
[0012]上述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其所述的外涂层直径小于目标值时，以一定的调温步长逐渐增加外涂敷杯温度，每增加一个调温步长均需等待一定的恒温间隔；当外涂敷杯温度增大到上限值且外涂层直径仍小于目标值时，则设定外涂敷杯温度为上限值，并以一定调压步长提高外涂压力，每增加一个调压步长均需等待一定的恒压间隔；当外涂压力提高到上限值且外涂层直径仍小于目标值时，则设定外涂敷杯温度为上限值、外涂压力为上限值，并以一定的料温步长增加外涂敷料温度，每增加一个料温步长均需等待一定的调节间隔，进一步增大外涂层直径，以达到目标值。
[0013]上述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其所述的外涂层直径大于目标值时，以一定的调温步长逐步减少外涂敷杯温度，每减少一个调温步长均需等待一定的恒温间隔；当外涂敷杯温度减少到下限值且外涂层直径仍大于目标值时，则设定外涂敷杯温度为下限值，并以一定的调压步长逐步减小外涂压力，每减小一个调压步长均需等待一定的恒压间隔；当外涂压力减小到下限值且外涂层直径仍大于目标值时，则设定外涂敷杯温度为下限值、外涂压力为下限值，并以一定的料温步长逐步降低外涂敷料温度，每减小一个料温步长均需等待一定的调节间隔，进一步减小外涂层直径，以达到目标值。
[0014]上述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其所述的调温步长为
0.5?1°C ;调压步长为0.1?0.6bar ;所述的料温步长为0.3?0.8V。
[0015]上述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其所述的恒温间隔为2min ;恒压间隔为30s ;调节间隔为lmin。
[0016]一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制装置，依次包括拉丝炉、冷却管、内涂敷杯、外涂敷杯、UV灯及张紧轮、收线轮，其所述的冷却管出口设置裸光纤测径仪，所述的UV灯与张紧轮之间设置涂敷层直径测试仪，所述的涂敷层直径测试仪与PLC信号输入端相连，PLC信号输出端分别与冷却管、内涂敷杯、外涂敷杯相连。
[0017]有益效果:
[0018]本发明通过测径仪在线反馈内涂层直径和外涂层直径给PLC，由PLC根据内涂层直径、外涂层直径控制内涂敷杯温度、内涂压力、He流量或外涂敷杯温度、外涂压力、外涂敷料温度，达到在线调节和控制，这种方法大幅提高光纤涂层直径的稳定性，使得光纤内外层涂敷直径在较窄的范围内波动，对于提高光纤的生产效率和获得高质量光纤具有重要的意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本发明；
[0020]图1为本发明装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0022]以2000m/min的拉丝速度下，生产G.652光纤为例。为了生产出合格的光纤(内涂层直径在190± 10 μ m的范围内，外涂层直径在245± 10 μ m的范围内)，通常将设定内涂压力初始值为6bar，内涂敷杯初始值为50°C，He流量初始值为6L/min，外涂压力初始值为6.5bar，外涂敷杯温度初始值为52°C，涂料温度初始值为47.5°C，但是光纤的内外涂层直径还是会产生波动，其波动的范围分别为:184?197 μ m，238?253 μ m。
[0023]参照图1，下面将以具体的实例来说明该发明方案:
[0024]本发明的装置依次包括拉丝炉2、冷却管3、内涂敷杯5、外涂敷杯6、UV灯7及张紧轮9、收线轮11，冷却管3出口设置裸光纤测径仪4，UV灯7与张紧轮9之间设置涂敷层直径测试仪8，所述的涂敷层直径测试仪8与PLClO信号输入端相连，PLClO信号输出端分别与冷却管3、内涂敷杯5、外涂敷杯6相连。
[0025]其拉丝过程为:预制棒I在拉丝炉2的2000°C高温作用下，熔融至自由下坠状态，通过牵弓I力的作用，抽成裸光纤，裸光纤经过冷却管3降温后，经过涂敷系统的涂敷，UV灯7固化，空气冷却，然后在张紧轮9的作用下，缠绕在收线轮11上，完成拉丝。
[0026]实施例1
[0027]当测径仪8测得的内涂层直径为185.5 μ m，PLClO调节内涂敷杯温度Tl，以TC的步长逐渐增加，每增加一个步长需等2min待温度稳定后，再增加Tl。随着内涂敷杯温度的增加，内涂层直径也逐渐变大。当Tl增加到60°C时达到上限值，此时内涂层直径为186.3 μ m，停止增大，Tl维持在60°C。如果继续增加将会导致涂料大量发挥影响涂敷效果。然后，以0.2bar步长提高内涂压力Pl，每增加一个步长需等30s待压力稳定后，再增加Pl，当Pl提高到Sbar时，达到内涂压力上限，停止增大内涂压力，如果继续增大涂料将会溢出模具，此时光纤的内涂直径为188.4 μ m，仍未达到目标值。以0.lL/min的步长减少He气流量，每增加一个步长需等Imin待L稳定后，再增加，当He气流量L增加到7.5L/min时，内涂层直径的目标值190 μ m。
[0028]实施例2
[0029]当测径仪8测得的内涂层直径为196.2μπι，PLClO调节冷却管He气流量L，以
0.lL/min的步长逐渐减少He气流量,每减小一个步长需等Imin待L稳定后,再减小。随着L的减少，内涂层直径也逐渐减小。当L减少到O时，此时内涂层直径为192.7 μ m，停止减少，L维持在0，并以0.2bar步长减小内涂压力P1，每减小一个步长需等30s待Pl稳定后，再减小，当内涂压力减小到4bar时，达到下限，停止减小内涂压力，此时光纤的内涂层直径为190.8 μ m，仍未达到目标值。此时，以I°C的步长减少内涂敷杯温度Tl，每减小一个步长等2min待Tl稳定后，再减少，当Tl减小到48°C时，内涂层直径达到目标值190 μ m。
[0030]实施例3
[0031]当测径仪8测得的外涂层直径为239.6 μ m时，PLClO控制，以1°C的步长逐渐增加外涂敷杯温度T2，每增加一个步长需等2min待T2温度后，再增加。随T2逐渐的升高，外涂层直径逐渐增大；当T2达到60°C时，此时外涂层直径为240.3 μ m,仍未达到目标值，停止增大T2，设定T2为60°C，并以0.2bar步长提高外涂压力P2，每提高一个步长需等30s待外涂压力稳定后，再提高；当P2达到Sbar时，此时外涂层直径为243.5 μ m，仍未达到目标值，则设定P2为8bar，并以0.5°C的步长逐渐增加外涂敷料温度T3，每增加一个步长需等Imin待T3稳定后，再增加。当T3增大到58.5°C时，内涂直径达到目标值245 μ m。
[0032]实施例4
[0033]当测径仪8测得的外涂层直径为251.3μπι时，PLClO控制，以I °C的步长逐渐减少外涂敷杯温度T2，每增加一个步长需等2min待T2稳定后，再减小。随T2的减小，外涂层直径也逐渐减小；当T2达到40°C时，此时外涂层直径为250.4 μ m，外涂层直径仍未达到目标值，则设定T2为40°C，并以0.2bar步长减小外涂压力P2，每减小一个步长时需等30s待P2稳定后，再减小；当外涂压力P2减小到下限值4bar时，此时外涂层直径为247.6 μ m。外涂层直径仍未达到目标值，则设定P2为5bar，并以0.5°C的步长逐渐减少外涂敷料温度T3，每减小一个步长需等Imin待T3稳定后，再减小。当T3增大到45.5°C时，外涂层直径达到目标值245 μ m。
[0034]通过大量的实例研究发现，使用本发明可以将G.652光纤的内外涂层直径分别控制在190 ±0.5 μ m和245 ± I μ m的范围内，远远比现在的国标要求低很多，对于高速生产出
高质量光纤有重要意义。
[0035]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其特征在于，包括内涂层直径控制和外涂层直径控制，通过测径仪在线反馈内涂层直径、外涂层直径给PLC，当内涂层直径、外涂层直径与目标值相等时，则维持设定的条件不变；当内涂层直径小于或大于目标值时，PLC根据内涂层直径依次控制内涂敷杯温度、内涂压力、He流量或He流量、内涂压力、内涂敷杯温度在线调节内涂层直径；当外涂层直径小于或大于目标值时，PLC根据外涂层直径依次控制外涂敷杯温度、外涂压力、外涂敷料温度在线调节外涂层直径。
2.根据权利要求1所述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其特征在于，所述的内涂层直径小于目标值时，以一定的调温步长缓慢增加内涂敷杯温度，每增加一个调温步长均需等待一定的恒温间隔；当内涂敷杯温度增大到上限值且内涂层直径仍小于目标值时，则设定内涂敷杯温度为上限值，并以一定调压步长提高内涂压力，每增加一个调压步长均需等待一定的恒压间隔；当内涂压力提高到上限值且内涂层直径仍小于目标值时，则设定内涂敷杯温度为上限值、内涂压力为上限值，并以一定的流量步长增加冷却管的He流量，每增加一个流量步长均需等待一定的冷却间隔，进一步增大内涂层直径，以达到目标值。
3.根据权利要求1所述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其特征在于，所述的内涂层直径大于目标值时，以一定的流量步长逐步减少冷却管的He流量，每减少一个流量步长均需等待一定的冷却间隔；当冷却管的He流量减少到零且内涂层直径仍大于目标值时，则设定冷却管的He流量为零，并以一定的调压步长逐步减小内涂压力，每减小一个调压步长均需等待一定的恒压间隔；当内涂压力减小到下限值且内涂层直径仍大于目标值时，则设定冷却管的He流量为零、内涂压力为下限值，并以一定的调温步长逐步降低内涂敷杯温度，每减小一个调温步长均需等待一定的恒温间隔，进一步减小内涂层直径，以达到目标值。
4.根据权利要求2或3所述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其特征在于，所述的调温步长为0.5~1°C ;调压步长为0.2~0.Sbar ;所述的流量步长为0.1~0.8L/min。
5.根据权利要求2或3所述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其特征在于，所述的恒温间隔为2min ;恒压间隔为30s ;冷却间隔为lmin。
6.根据权利要求1所述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其特征在于，所述的外涂层直径小于目标值时，以一定的调温步长逐渐增加外涂敷杯温度，每增加一个调温步长均需等待一定的恒温间隔；当外涂敷杯温度增大到上限值且外涂层直径仍小于目标值时，则设定外涂敷杯温度为上限值，并以一定调压步长提高外涂压力，每增加一个调压步长均需等待一定的恒压间隔；当外涂压力提高到上限值且外涂层直径仍小于目标值时，则设定外涂敷杯温度为上限值、外涂压力为上限值，并以一定的料温步长增加外涂敷料温度，每增加一个料温步长均需等待一定的调节间隔，进一步增大外涂层直径，以达到目标值。
7.根据权利要求1所述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其特征在于，所述的外涂层直径大于目标值时，以一定的调温步长逐步减少外涂敷杯温度，每减少一个调温步长均需等待一定的恒温间隔；当外涂敷杯温度减少到下限值且外涂层直径仍大于目标值时，则设定外涂敷杯温度为下限值，并以一定的调压步长逐步减小外涂压力，每减小一个调压步长均需等待一定的恒压间隔；当外涂压力减小到下限值且外涂层直径仍大于目标值时，则设定外涂敷杯温度为下限值、外涂压力为下限值，并以一定的料温步长逐步降低外涂敷料温度，每减小一个料温步长均需等待一定的调节间隔，进一步减小外涂层直径，以达到目标值。
8.根据权利要求6或7所述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其特征在于，所述的调温步长为0.5~1°C ;调压步长为0.1~0.6bar ;所述的料温步长为0.3~0.8℃。
9.根据权利要求6或7所述的一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制的方法，其特征在于，所述的恒温间隔为2min ;恒压间隔为30s ;调节间隔为lmin。
10.一种拉丝过程中涂敷直径在线自动控制装置，依次包括拉丝炉、冷却管、内涂敷杯、外涂敷杯、UV灯及张紧轮、收线轮，其特征在于，所述的冷却管出口设置裸光纤测径仪，所述的UV灯与张紧轮之间设置涂敷层直径测径仪，所述的涂敷层直径测径仪与PLC信号输入端相连，PLC信号输出端分别与冷却管、内涂敷杯、外涂敷杯相连。
【文档编号】C03C25/12GK103809618SQ201410038630
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】沈小平, 钱昆, 向德成, 孙谦, 何炳, 邵金涛 申请人:江苏通鼎光棒技术有限公司