光纤冷却装置和光纤制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于对由光纤玻璃预制件拉制得到的光纤强制冷却的光纤冷却 装置和使用该光纤冷却装置的光纤制造方法。
【背景技术】
[0002] 通过用光纤拉丝炉（在下文中称为拉丝炉）加热和熔化光纤玻璃预制件（在下文 中称为玻璃预制件）并且从拉丝炉的下侧进行拉制来制造光纤。通过例如施加和固化紫 外线固化型树脂来涂覆由玻璃预制件拉制得到的光纤，但因为刚拉制之后的光纤的温度较 高，不能立即施加树脂。正因为如此，需要在拉丝炉与树脂施加器之间设置光纤冷却装置， 以强制冷却刚拉制之后的光纤。
[0003] 对于上述光纤冷却装置而言，例如，专利文献1公开了一种用于引导冷却剂气体 使冷却剂气体向上流动的技术。如图7所示，光纤冷却装置100在用于冷却光纤101的冷 却管102的下端中具有与冷却通道102a连通的气体入口腔室104。该气体入口腔室104具 有气体入口l〇4a，并且从该气体入口 104a引入诸如氦气等气体G2。
[0004] 从气体入口腔室104通过连通通道104b流入到冷却通道102a的气体G2挤压冷 却通道102a内部中的诸如氦气等冷却剂气体Gl。于是，气体入口腔室104附近的冷却剂气 体Gl的压力增大，之后，从气体入口 103侧引入的冷却剂气体Gl流动时受到的流动阻力增 大，从而使压力损失增大。在这种方式中，输出侧区域的压力损失增大，并且显著产生冷却 剂气体Gl的向上流动，从而增大冷却效率。
[0005] 冷却剂气体Gl的向上流动与在冷却通道102a内部沿着光纤101的运动方向流动 的光纤101的相关流动相碰撞。因此，冷却剂气体Gl与从光纤101的相关流动露出的部位 直接接触，从而更有效地冷却光纤101。
[0006][现有技术文献]
[0007][专利文献]
[0008][专利文献1]日本专利No. 4214389
[0009] 然而，在上述装置中，气体入口腔室104的下壁面设置有输出部105 (为通孔），并 且光纤101从该输出部105送出，但是氦气也可能从光纤101与输出部105的外周面之间 的间隙溢出。由于氦气通常比较昂贵，因此需要使氦气的泄漏最少，但专利文献1并未具体 提及防止冷却剂气体从光纤冷却装置的下侧泄漏。
【发明内容】
[0010] 本发明提供了一种能够使冷却剂气体从装置的下侧的泄漏最少的光纤冷却装置 和使用该光纤冷却装置的光纤制造方法。
[0011] 根据本发明的示例性实施例的光纤制造方法使用以冷却剂气体将由光纤玻璃预 制件拉制得到的光纤强制冷却的光纤冷却装置，该光纤冷却装置具有：冷却管部，其内部形 成有冷却剂气体的通道；加压腔室，其形成在冷却管部的下部；以及直管部，其形成在加压 腔室的下部，
[0012] 其中，当冷却管部的下表压力设定为A、冷却管部的分割单元的数量设定为N、冷 却管部的各个分割单元的长度设定为Li(i= 1至N)、冷却管部的各个分割单元的半径设定 为Ri(i= 1至N)、冷却剂气体穿过冷却管部的各个分割单元的气体流量设定为Qi(i= 1至 N)、冷却剂气体的粘度系数设定为yi、光纤的半径设定为ri、光纤的拉制速度设定为V1、直 管部的压力损失设定为B、直管部的分割单元的数量设定为n、直管部的各个分割单元的长 度设定为Lh(j= 1至n)、直管部的各个分割单元的半径设定为1??(j= 1至n)、加压气体 穿过直管部的气体流量设定为Qgas、加压气体的粘度系数设定为U2、加压腔室的压力损失 设定为C、加压腔室的内部压力相关常数设定为Dl至D5、以及加压腔室的形状修正系数设 定为k(l彡k彡2)时，满足以下公式。
[0013] A_B_kC^ 0
[0014] 其中
【主权项】
1. 一种光纤冷却装置，其利用冷却剂气体强制冷却由光纤玻璃预制件拉制得到的光 纤，所述光纤冷却装置包括： 冷却管部，其内部形成有所述冷却剂气体的通道； 加压腔室，其形成在所述冷却管部的下部；以及 直管部，其形成在所述加压腔室的下部， 其中，当所述冷却管部的下表压力设定为A、所述冷却管部的分割单元的数量设定为N、所述冷却管部的各个分割单元的长度设定为b(i= 1至N)、所述冷却管部的各个分割单 元的半径设定为Ri(i= 1至N)、所述冷却剂气体穿过所述冷却管部的各个分割单元的气 体流量设定为Qi(i= 1至N)、所述冷却剂气体的粘度系数设定为yi、所述光纤的半径设 定为^、所述光纤的拉制速度设定为 '、所述直管部的压力损失设定为B、所述直管部的分 割单元的数量设定为n、所述直管部的各个分割单元的长度设定为LI^(j= 1至n)、所述直 管部的各个分割单元的半径设定为RR^j= 1至n)、加压气体穿过所述直管部的气体流量 设定为Qgas、所述加压气体的粘度系数设定为u2、所述加压腔室的压力损失设定为C、所述 加压腔室的内部压力相关常数设定为D1至D5、以及所述加压腔室的形状修正系数设定为 k(l彡k彡2)时，满足以下公式， A-B-kC彡 0 其中 [数学公式1]
[数学公式3] C=Dl+D2XQgas+D3XQgas2+D4XVl+D5XQgasXVl。
2.根据权利要求1所述的光纤冷却装置，其中，所述直管部的各个分割单元的长度LLj 之和为0. 001m至0. 5m的值，包括两个端点值。
3. -种使用光纤冷却装置的光纤制造方法，所述光纤冷却装置利用冷却剂气体强制冷 却由光纤玻璃预制件拉制得到的光纤，所述光纤冷却装置具有：冷却管部，其内部形成有所 述冷却剂气体的通道；加压腔室，其形成在所述冷却管部的下部；以及直管部，其形成在所 述加压腔室的下部， 其中，当所述冷却管部的下表压力设定为A、所述冷却管部的分割单元的数量设定为 N、 所述冷却管部的各个分割单元的长度设定为Li(i= 1至N)、所述冷却管部的各个分割单 元的半径设定为Ri(i= 1至N)、所述冷却剂气体穿过所述冷却管部的各个分割单元的气 体流量设定为Qi(i= 1至N)、所述冷却剂气体的粘度系数设定为yi、所述光纤的半径设 定为^、所述光纤的拉制速度设定为 '、所述直管部的压力损失设定为B、所述直管部的分 割单元的数量设定为n、所述直管部的各个分割单元的长度设定为LI^(j= 1至n)、所述直 管部的各个分割单元的半径设定为RR^j= 1至n)、加压气体穿过所述直管部的气体流量 设定为Qgas、所述加压气体的粘度系数设定为u2、所述加压腔室的压力损失设定为C、所述 加压腔室的内部压力相关常数设定为D1至D5、以及所述加压腔室的形状修正系数设定为 k(l彡k彡2)时，满足以下公式， A-B-kC彡 0 其中 [数学公式1]
[数学公式3] C=Dl+D2XQgas+D3XQgas2+D4XVl+D5XQgasXVl。
4. 根据权利要求3所述的光纤制造方法，其中，所述加压气体包括空气、氮气、氩气和 二氧化碳中的任意气体。
5. 根据权利要求3或4所述的光纤制造方法，其中，所述加压气体的气体流量Qgas为 O. 0015m3/s或更小。
【专利摘要】本发明公开了一种光纤冷却装置和使用该装置的光纤制造方法，当冷却管部的下表压力设定为A、冷却管部的分割单元的数量设定为N、各分割单元的长度设定为Li(i＝1至N)、各分割单元的半径设定为Ri(i＝1至N)、冷却剂气体穿过各分割单元的气体流量设定为Qi(i＝1至N)、冷却剂气体的粘度系数设定为μ1、光纤的半径设定为r1、拉制速度设定为V1、直管部的压力损失设定为B、直管部的分割单元的数量设定为n、直管部的各分割单元的长度设定为LLj(j＝1至n)、直管部的各分割单元的半径设定为RRj(j＝1至n)、加压气体穿过直管部的气体流量设定为Qgas、加压气体的粘度系数设定为μ2、加压腔室的压力损失设定为C、加压腔室的内部压力相关常数设定为D1至D5、以及加压腔室的形状修正系数设定为k(1≤k≤2)时，上述装置满足以下公式A-B-kC≤0[数学公式1][数学公式2][数学公式3]C＝D1+D2×Qgas+D3×Qgas2+D4×V1+D5×Qgas×V1。
【IPC分类】C03B37-025
【公开号】CN104556676
【申请号】CN201410531257
【发明人】上之山宪博, 冈崎岩, 盐崎学, 榎本正
【申请人】住友电气工业株式会社
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年10月10日
【公告号】US20150101368