专利名称：吹入光学纤维件的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明阐述了一种吹入光学纤维件的方法和用此目的的装置。
由EP-A-108590知道一种在管状通道中，用沿光学纤维件运动方向上的空气流动来安装光学纤维件的方法。为此目的，该光学纤维件由包覆一根或多根光学纤维的外膜组成，而此外膜密度小，以利于纤维件随空气流流动。EP-A-108590所述的方法和装置的特征之一是送入管状通道的光学纤维件，通过一配备密封装置的增压风头，该密封装置既可使纤维件自由通过，又能将逸气量减至最少。要送入的光学纤维件需从安装在鼓风头中的一对驱动轮之间穿过。该驱动轮将光学纤维件挟在轮子间，并在光学纤维件的输入方向上给一纵向的力。
本发明的一个目的是提供一种方法和装置，可引入一个或多个光学纤维件到管状通道中而不需这样的驱动轮，不需在纤维周围的进入鼓风头的地方用一密封装置，也避开了在轮子的下流处有与运动方向相反的粘滞阻力。当光学纤维件在柔软的膜内只有单根光学纤维时，不用驱动轮有特殊的优越性，因为这种部件缺乏硬度，使得用驱动轮的方法向它们施加有效的纵向力很困难。
本发明提供了一种向管形通道引入至少一个光学纤维件的方法，它包括将一流体流，最好是空气流，通入并通过一个文氏管，该文氏管的下流端与所述通道相接，将光学纤维引入文氏管，从那进入所述通道。
在使这些由空气的粘滞阻力产生的力，作用在整个纤维表面的装置的优点是，力小且均匀，无论部件的速度如何都能保持稳定。这样，该机械装置可允许速度的变化，且无论于张力或压力情况下，都处在低压力下工作。
本发明进而提供一种用于向管状通道中引入至少一个光学纤维件的装置，其包括固定一文氏管的装置(在使用时，该文氏管的下流端与所述管状通道相接。);向文氏管通入并通过流体流的装置(该流体最好是空气);和将光学纤维件引入文氏管，进而进入所述通道。
在附图中
图1是第一个实施例的示意透视图;
图2是图1实施例的示意平面图;
图3到图13是十一个进一步的实施例的纵剖图，图3a，7a，9a，10a，11a，12a和13a都是透视图3，7和9到13的A-A剖截面图，图10b是与图10a作用相同的截面图，只是另一种安装方式。
此图解的装置用来表示向管状通道2引入一光学纤维件1，管状通道2只表示出一部分。根据本发明的引入光学纤维件1到通道2中的装置，这里一般用参考号数3表示，于此被称为鼓风头。此鼓风头3包括一个伸长管4，其下流端与通道2相连接。与管4上流端紧挨着处有一侧臂5，它与一压力气体源，最好是压缩空气源相连接，这种气体源可以是任何传统的类型。管4在侧壁5的下流端紧缩以固定文氏管6，管7有一窄孔，用在这里的管7被称为一皮下注射管，它伸入管4中使其下流端从那儿伸入文氏管中，在皮下注射管7的纵向位置可用套筒夹具8的方法依据文氏管6而调整，以使得皮下注射管7的下流端能位于最小压力区域。
在文氏管6的下流处，有一对排气管9与管4相联接，各在管4的一侧，每个排气管9都与大气相接通，已经过控制、调节的空气通过排气管，经由阀门10通到大气中，在每个排气管远离管4的一端有一消声器11，它是一个设计用来吸收在高压空气流排向大气时产生的噪声的小室。不用一对排气管的话，可用其它排气方式来代替。一部分其它形式的排气方式在图3到图7，和图11到图13的实施例中阐述，下面会谈到。此图解的装置还有一个压力计12，它用来监测管4中的压力。
在工作时，在高压下，如100磅/吋2，低湿度空气进入侧臂5，并以高速度通过文氏管6。此文氏管利用气流通过颈缩管道的性质，在颈缩管道中，轴压分布为最小。可以选择文氏管的直径，输入压力值和空气质量流的流速以使得最小压力值低于大气压。在大部分使用文氏管的实施例中，气流在颈缩通道中的速度达到声速，在一些实施例中，整个文氏管中的气流保持在亚声速。在另一种情况下，这将产生一陡的升压梯度，这一梯度延续到在管4中的一段短区域。气流进入皮下注射管7，则产生它的上流端的压力处于大气压，下流端的压力低于大气压，这有助于将光学纤维件通过管7，通过有压力梯度区的管4，进而进入通道2。在有压力梯度区的下流端，由于在这个区域中的高速度对光学纤维件的粘滞阻力大大增加，这样帮助将光学纤维件射入通道2。以这种方式将光学纤维件输入通道2，并在鼓风头3形成的力在纤维件穿过通道后继续使其向前运动。根据通道2的长度和直径，管4内的条件需要改变以达到最佳性能。空气进气口的压力和阀门10控制穿过鼓气头的空气质量流，以保持对光学纤维件上最合适的粘滞阻力和在通道2的进口处及皮下注射管7的下流端有最合适的压力。
这将是可理解的，排出大部分空气虽则从质量流速意义上来说和文氏管工作来说是好的，但从耗能意义来说是浪费的。如果能耗消耗更为重要，则需要考虑减少空气的排出量，更需考虑完全不排出空气。如果严格控制文氏管的直径和几何形状是可以达到不需要排气的。但使用排气道可放宽对一些参数的要求。记住，需要通过文氏管6产生一空气流，其速度足以在该皮下注射管的下流端形成一低于大气压的区域。另一种可选择的途径是使皮下注射管的上流端压力高于大气压。排气的要求可放松，且要通过文氏管的空气流仍足以降低皮下注封管下流端的压力，使其低于上流端的压力。达到此结果的另一途径是将整个将要送入的光学纤维件放置于加压容器中。这在我们的后续申请中已谈到甚至写了数据，后续申请与本发明的名称相同。另一方法是以串联方式安置二个或更多的文氏管鼓风头。
对此叙述的实施例可做许多改进。如管4可以配置很多文氏管，且各皮下注射管经过每个文氏管中，或一个文氏管可以配置很多皮下注射管，以使文氏管达到最佳性能。另一种改进是提供一种不同几何形状的文氏管。达到此目的一种简单方法是用一端到另一端为锥形截面的文氏管6来代替在图中已表示出的主要部位为筒形截面的文氏管6。锥形可用适当选择文氏管壁的外形和/或加工皮下注射管的端部形状得到。调整皮下注射管7的下流端的纵向位置可改变处在皮下注射管7的外表面和文氏管6的内表面之间的环状空隙，继而可以改变文氏管效应的程度。
另一个可以改动的是使皮下注射管和文氏管喉部组合，它们由单一块金属、陶瓷或其它合适材料加工而成。这些材料最好有较低的热膨胀系数。在这种情况下，在皮下注射管和文氏管喉部的环状空隙可被一系列限定通道的孔道代替，这些孔道一般沿平行于皮下注射管方向排开。也可以选择用堵塞一部分孔的方法来改变文氏管效应。使皮下注射管和文氏管组合的一个优点是可增加该部件的强度。另一个优点是通过沿皮下注射管对称地排布，使得该部件对称，这样可提高产生的空气流。
如果需要，可对通道2的上流端，或对皮下注射管或对纤维件施以机械振动，以助于光学纤维件的运动。同理，也可以用脉冲气流。
本发明的进一步实施例与其它改进相结合的例子，在附图的图3到图13中给出。
图3和3a的实施例包括伸长管34，伸入管34的皮下注射管37，固定在管34中的文氏管36和排气装置39。该实施方案用于输入光学纤维件31到管形通道32中。排气装置39有一空气出口39a，一带有0-环39c的套环39b、39c使通道32气紧密封。可以看到，通道32的上流端位于空气出口39a的上流。其结果是被排出的气体对该纤维件31的影响在于其进入通道32之前较为均匀，因而比图1和图2的实施例中纤维件被吸到管4边壁上的趋势小。在图3a中，通道32的截面用Y注明，通道32和管34之间的环状区的截面用X注明。X/Y的值最好大于或等于通过X区的排出空气体积流的速度除以进入通道32的空气体积流的速度。这样就保证了进入通道32的空气速度至少和被排出的在通道32周围通过的空气速度相同，这将有助于使光学纤维件处在正确的路途上。
图3和图3a的实施例的一个问题是很难使光学纤维件的前端进入通道32的上流端。图4的实施例提供了解决这一问题的途径。这个实施例包括伸长管44，文氏管46，皮下注射管47和排气装置49，用来将光学纤维件41引入管状通道42。排气装置49有一空气出口49a。一筒状室140是固定在排气装置49的下流端处并密闭排气装置49。管状通道42伸入并穿过室140，该通道经过分别有密封装置143和144的开口处141和142。通道42有一引导环145固定于其外表面。管状通道42可在室140内向后或向前滑动，引导环145的端部位置来限制滑动范围。在图4上画出的位置是穿入位置，引导环145在左手端，通道42的下流端与皮下注射管47的上流端非常接近。当系统处在这个位置时，光学纤维件能很容易地穿入管状通道。一旦光学纤维件穿入，则通道42向右方移动，这样使得引导环145就处在右手位置，该位置在图4中用虚线表示并注明145′。这是工作位置，在这个位置上按需要量通过空气出口49a排气。当该实施例处在穿入位置，则空气供应中断。
图5给出了一种改善排气均匀性的一种可选择的方法。该实施例包括一伸长管54，一文氏管56，一皮下注射管57和一排气装置59，此实施方案用于将光学纤维件引入管状通道52。排气装置59包括一空气出口59a，和一套环59b，它用0-环59c密封通道52。装置59还包括一管状件150，它嵌入管54内的向外扩张部位并伸展到由管54和通道52的下流端部位之间的环状空隙里。管状件150的内表面是具有恒定截面的连续圆筒形腔，纤维件可从其中穿过。
该管状件150是由透气材料制成，如烧结陶瓷材料。这可使得空气穿过管状物150向外运动进入到固定于排气装置59中的并与空气出口59a相通的圆筒状室151。
图6表示的是又一个实施例的排气装置及与这个实施例相邻的部分。该实施例包括一伸长管64，用于引导光学纤维件61进入管状通道62中。排气装置69有一套环69b，用0-环69c密封管状通道62。装置69不同于上述实施例中的排气装置的特征在于它的空气进口69a与伸长管64的下流端相联接，并与一接有弯道及从上流端到下流端呈锥形的腔160相通。这样安排的目的是要提高将被排出的气体进入通道62的上流端和伸长管64之间的环状空隙时的均匀性。
用于图7和图7a的实施例的排气方式与在图6的实施例中用过的有些相似。图7的实施例包括一伸长管74和一排气装置79，此实施方案用于引导光学纤维件71进入管状通道72。装置79包括一空气出口79a，一套环79b，它用一个0一环79c来密封通道72。
要被排出的气体由伸长管74经过在管状通道72的下流端和在排气装置79中形成的筒状腔171之间的环状区域170。从那里，气流环绕障碍172的各个侧面，故空气在到达空气出口79a之前，必须经过一有些弯曲的途径，这样做的目的是改善排出气流的均匀性。
由上述实施例中的文氏管可见，该文氏管是由至少接近相同直径的，使其开口伸入外管的一皮下注射管形成。出于下流方向的考虑，该外管的截面积应提高。一条形成文氏管的选择途径如图8所示。图8中有一伸长管84，其作用与图1和2中的管4一样，它的进口部分84a有较大的内径，出口部分84b有较小的内径。一根皮下注射管87，光学纤维件(未画出)通过它，经过入口部分84a，并且它一进入出口部分84b即停止。皮下注射管87的端部87a是锥形的，这样使得它和管部分84b的相接壁之间有一区域180，其截面如考虑的那样沿下流方向增加，这样就提供了一种文氏管。
气流的均匀性不仅对伸长管的排气区域重要，而且在空气进入伸长管的区域也很重要。如图1和图2所示的装置，使用一个简单的侧臂5能引起气流的不均匀，例如气流可在伸长管的内部紊流。图9和图10表示的方法克服或减少了这种效果，这里将加以叙述。图9表示了一个空气进口95，它通向伸长管94。一个皮下注射管97伸入伸长管94并终止在文氏管96。该皮下注射管97立即经过文氏管的上流，通过一透气盘190，该盘在图9a中也表示出，它可方便地用烧结陶瓷材料制作。此盘的作用是在光学纤维件91经过它的区域时，使气流更均匀。从效果上来说，盘190起的作用如同一气流直化器。
在图10和图10a的实施例中使用的参考号数，除了在图10中由9增大为10以外，其余与图9使用的一致。图10和图10a的实施例与图9和图9a的实施例不同在于图9和图9a中的盘190被一组隔板200代替，这组隔板穿过管104的内部，均平行地放置。作为平行隔板200的另一种选择放法，可使用辐射形隔板201的放置方法，如图10b所示。
图11、12和13表示了各种图3到图7装置的选择方案，其目的用来改善排气的均匀性。这些实施例在此叙述。
图11和图11a的实施例包括一伸长管114，一皮下注射管117，一文氏管116和一排气装置119。该实施例用于引入光学纤维件111进入管状通道112。排气装置119包括一组放射状伸展孔210，它们在管状通道112周围等距离排放。放射状孔与环状室211相通，环状室211再与空气出口119a相通。
图12所示的实施例包括一伸长管124，一皮下注射管127，一文氏管126和一排气装置129。该实施例用于引导光学纤维件121进入管状通道122。排气装置129包括一渗气管220，它安装用来截断从伸长管124中来的排气流向空气出口129a的流动。这种管可方便地用烧结陶瓷材料制成。
图13和图13a的实施例与图12和图12a的实施例在很多地方相似，图13和图13a中用的数字与图12和图12a中用的一样，除了那些在图12中的数字由12增加到13以外。可以看到，尽管在图12和图12a的实施例中，文氏管是由内表面的截面逐渐增大，且增大的截面的区域一直延伸到排气装置129的上流端的管124提供的。在图13和图13a中，文氏管较短，截面增加较快，继之以等截面的管件134a相接。
结合图3到图7和图11到图13所示的排气装置，可得出一个普遍的结论每个出气口都装有一个控制阀，其作用与图1和图2的实施例中所示的阀门10的作用一样。
综合在各个实施例中说明的文氏管，有一点需要注意，那就是它们可分成三个基本类。第一类，由图1和图2的实施例和图13的实施例代表，如结合图13已叙述过的那样，使用一迅速增大截面的短管部分再接一等截面的较长部分。典型的第一部分的半锥顶角为大约20°。这种设计特别适合将纤维件射入管状通道中，且并需调节的情况。这种调节可通过改变输入纤维件的能量和在皮下注射管端和在管道上流端的压力之间的平衡来达到。第二类由图3到图7和图11和图12的实施例来代表，其中有一相对比较长的缓慢增大截面的部分。典型的这种增大截面部分的半锥顶角为3 1/2 °。这种设计特别适合在通道的上流端向前压力的最大利用。第三类由图8的实施例代表，其中，皮下注射管的端部锥形化，并放它在其内的管子是等截面的。该皮下注射管的端部典型的半锥顶角为大约20°。这种设计达到与第一类具有相似的特性。第三类在结构上与一般认为的文氏管有些不同，但是出于本发明目的仍可认为是文氏管。
本发明如上所述具有很多超过EP-A-108590吹入技术的优点，除上述外，还有不用移动部件和不用对鼓风头提供电源。
当然，对用上述文氏管装置吹入的纤维件的长度有一限度。此限度根据不同的装置特点不同而不同，被吹入的纤维件的种类特性不同和要沿其吹入的通道的种类特性不同而不同。为阐述方便起见，让我们假设，在特定环境中的极限值为1KM。如果需要吹入较长的纤维件，可用适当数量的文氏管装置沿纤维件的伸展途径以1KM一个的距离放置。这样，例如要安装5KM的纤维件，要有五个这样的装置，一个放置在前头，另外的四个依次以1KM的间隔放置。这另外四个每个都最好与接有和大气相通的连接器的通道的上流段相连，以保证每个文氏管的上流端处在大气压力下。
通过上述装置的特殊实施例，可以理解到每个这样的装置，除了第一个，只要纤维件一装上，光学纤维件就不能移动地必然穿过它。为能够移动装置使其重复使用，因而它们最好是由两个可分离部分构成，也就是说，每个部分都可沿纤维件运动经过的纵向伸展平面分离。这样就可在纤维件安装完毕后，可从其周围移离该装置。
尽管本发明已在上面特别对有关引入单一光学纤维件作了叙述，但可以理解，它也可用来装入这样的部件进入给定通道，既可以是同时引入，亦可以依次输入。
权利要求
1.一种将至少一个光学纤维件引入管状通道的方法，其中包括使流体流进入并通过其下流端与所述通道相接通的文氏管，并将光学纤维件引入文氏管，从那引入到上述通道。
2.根据权利要求1的方法，其中该流体是气体。
3.根据权利要求2的方法，其中该流体是空气。
4.根据上述任一权利要求的方法，其中该光学纤维件从一压力高于大气压的区域引入此文氏管。
5.根据上述任一权利要求的方法，其中所述流体的一部分进入通道并沿其运动以输送光学纤维件，而其余流体被排出而不进入通道。
6.一种用于至少引入一个光学纤维件进入一管状通道的装置，其包括在使用时固定一文氏管下流端与所述通道相联接的装置，一流体流入并通过此文氏管的装置和将光学纤维件引入文氏管并由此进入通道的装置。
7.根据权利要求6要求的装置，其中所述的引入装置包括一个引入管，其上流端与光学纤维件源相联，下流端位于固定文氏管的装置内，并与文氏管于其中分离放置以确定一环状空隙。
8.根据权利要求7的装置，其中提供一用于纵向调节所述管子相对于文氏管的位置的装置，利用它在文氏管中的管子的下流端的位置可变化。
9.根据权利要求8要求的装置，其中所述的环状空隙的截面沿文氏管的长度方向变化。
10.根据权利要求7到9中任意一权利要求所述的装置，包括直化进入并通过文氏管的流体流动的装置。
11.根据权利要求10要求的装置，它安装在文氏管上流处。
12.根据权利要求10要求的装置，其中流动直化装置包括至少一个纵向伸展隔板安放在该文氏管的上流端。
13.根据权利要求7到12中任意一权利要求所述的装置，其中固定文氏管的装置包括一伸长管，它包括，如从流体流动方向观察，一内截面增大的第一部分和一在第一部分的下流处内截面实质上不变的第二部分，而引入管的下流端放在所述第一部分区域内或其附近的区域内。
14.根据权利要求7到12中任意一权利要求所述的装置，其中固定文氏管位置的装置包括一伸长管，该管包括，如从流体流动的方向观察，一其内部截面缓慢增大部分，引入管的下流端部位于或相接于所说部分的上流部位。
15.根据权利要求7到12的任一权利要求所述的装置，其中此文氏管用一伸长管和引入管的锥形部位固定位置，所述的锥形端部位是安装在所说伸长管内。
16.根据权利要求6所述的装置，其中固定文氏管位置的装置和所说引入装置共同包括一组合件，它有一中心纵向管(光学纤维件通过该管。)，和有许多纵向流体流动通道，这些通道一般沿平行于皮下注射管方向伸展并以此提供文氏管。
17.根据权利要求16所述的装置，包括可以有选择地阻断部分上述流体流动通道的装置。
18.根据权利要求16或17所述的装置，其中所述流体流动通道对称地排列在中心纵向管周围。
19.根据权利要求6到16任一权利要求所述的装置，包括用于在文氏管下流和所述管状通道上流处流体流动的排气部分装置，它以使所述部分流体不会进入所述管状通道内。
20.根据权利要求19所述的装置，其中该排气装置包括至少一个排气管。
21.根据权利要求19所述的装置，其中该排气装置包括一个在上述通道上流端部周围的一个环形室和至少一个与环形室相通的流体出口。
22.根据权利要求21所述的装置，其中提供了能使通道的上述上流端部位在穿入位置和工作位置之间移动的装置，穿入位置指通道上流端靠近上述引入装置的下流端的位置，工作位置指通道上流端远离上述引入装置的下流端的位置。
23.根据权利要求21或22所述的装置，其中所述环状室与所述通向弯曲流体通道的流体出口相通。
24.根据权利要求23所述的装置，其中该弯曲流体通道是由一组辐射状伸展的通道与所述环状室相联，而另一室与该辐射状伸展通道相连通，也和所述流体出口相连通而构成的。
25.根据权利要求19要求的装置，其中排气装置包括一可渗透流体的部件，它装在上述流体部分流经的路上，这样，上述流体部分就由其中流过。
26.根据权利要求25所述的装置，其中可渗透流体的部件是一管状部件，放置时其内部与该文氏管的下流端和所述管状通道的上流端相联，而外部与流体出口相通。
27.根据权利要求19到26中任意一权利要求所述的装置，其中该排气装置配备一消声室。
28.根据权利要求6到17中任意一权利要求所述的装置，它由多个可分离的部分组成，这些部分可沿纤维件运动经过区域的纵向伸展平面分离。
全文摘要
阐述了一种用于向管状通道(2)引入一个或多个光学纤维件(1)的方法。该方法包括将一流体流，最好是空气流，通入并通过一个具下流端与通道(2)相联的文氏管(6)。该光学纤维件经过一皮下注射管(7)引入到文氏管(6)内，进而进入通道(2)。阐述了用于实施这种方法的装置。
文档编号B65H51/16GK1035723SQ8810921
公开日1989年9月20日 申请日期1988年11月25日 优先权日1987年11月25日
发明者罗德尼·约翰·戴维, 格雷厄姆·罗伯特·汉德利, 艾尔弗雷德·约翰·沃德-史密夫 申请人:比克有限公司, 科宁有限公司