專利名稱：包覆光纖的制造設(shè)備及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包覆光纖的制造設(shè)備及其制造方法，在通過加熱抽絲對(duì)光纖基材作拔絲所得的光纖上包覆樹脂；尤其是有關(guān)這樣的設(shè)備及方法，使包覆樹脂前的光纖冷卻時(shí)，即使是光纖的線速變化也能作規(guī)定的冷卻。
在制造包覆光纖時(shí)，為了提高生產(chǎn)率，降低成本，要求提高光纖的拉拔速度(drawing speed)(線速)。一旦提高光纖的線速，拉伸形成的光纖在冷卻塔內(nèi)冷卻達(dá)到一定的溫度之前被引入包覆裝置，包覆到光纖的包覆厚度因依賴于光纖溫度，所以供給包覆裝置的光纖溫度高，就不可能在光纖上施加一定厚度的包覆。因此，隨著光纖線速的提高，必須提高冷卻塔的冷卻能力。
通常雖然使用冷卻效率高的氮?dú)庾鳛樘峁┙o冷卻塔內(nèi)的冷卻媒體，但其缺點(diǎn)是，該氦氣從冷卻塔被排放至大氣中，因而隨著光纖線速的提高，氦氣的消耗量增加，工作費(fèi)用提高。
為了克服這樣的缺點(diǎn)，從冷卻塔引出氦氣作濾清回收，再供給冷卻塔。這是一種冷卻氣循環(huán)式包覆光纖制造裝置，如特開平4-240129號(hào)公報(bào)中所公開。
該包覆光纖制造設(shè)備如圖7所示，由下述部分組成拉拔爐，通過加熱抽絲拉拔光纖基材1而獲得光纖3；和冷卻塔，提供氦氣，冷卻這樣得到的光纖3；和樹脂包覆機(jī)5，在冷卻到一定溫度的光纖3上包覆樹脂；和固化機(jī)6，使光纖3上的樹脂包覆固化；和卷繞機(jī)9，經(jīng)引導(dǎo)輪8卷取從該固化機(jī)6引出的包覆光纖7。
氦氣從冷卻塔4下部的氣體入口4b供應(yīng)，從上部的氣體出口4a引出，該氦氣與通過光纖3進(jìn)入冷卻塔4內(nèi)的光纖入口4c及從冷卻塔光纖3出來的光纖出口4d流入的空氣等大氣混合，作為混合氣體從氣體出口4a引出。
冷卻氣體濾清循環(huán)機(jī)10連在冷卻塔4的氣體出口4a和氣體入口4b之間。該冷卻氣體濾清循環(huán)機(jī)10包括下述部分氣體濾清器12，通過壓縮機(jī)11接收由從冷卻塔4的氣體出口4a引出的混合氣體，從混合氣體中除去空氣等，分離氦氣；和氣體混合機(jī)14，使通過壓縮機(jī)13由氣體濾清器12供給的濾清氣體和純氦氣體混合，形成供給氣體。氣體混合器14連至該氣體入口4a，把該供給氣體提供給冷卻塔4的氣體入口4a。
雖然，備有這樣的氣體濾清裝置的包覆光纖制造設(shè)備，其缺點(diǎn)是由于為了從冷卻塔4引出混合氣體而使用壓縮機(jī)11，所在光纖3的線速低，當(dāng)供給冷卻塔4內(nèi)的氦氣量少于壓縮機(jī)11的吸入量時(shí)，因下述理由而使氦氣的濾清(分離)效率下降。
即，壓縮機(jī)11通常有一定容量，吸入量也是一定的，一旦光纖拉拔速度(或線速)降低供給冷卻塔4內(nèi)的氦氣的供應(yīng)量下降，則冷卻塔4內(nèi)的氣體量因比壓縮機(jī)11的吸入量還少而使冷卻塔4上承受負(fù)壓，從而從氣體出口4a吸出的氦氣隨著周圍的空氣通過冷卻塔4的光纖入口4c及光纖出口4d由壓縮機(jī)11吸入。因此，從氣體出口4b吸引的混合氣體的氦氣濃度下降，因冷卻能力下降，所以氦氣用量增加了，并且因吸引的氦氣濃度低而使氣體濾清器12的濾清效率(分離效率)下降，這就是缺點(diǎn)所在。
因此，需要參照光纖的線速調(diào)整壓縮機(jī)11的吸入量，但壓縮機(jī)11的吸入量的調(diào)整，若不改變壓縮機(jī)11就不可能實(shí)現(xiàn)，所以在應(yīng)用上是困難的。
光纖的樹脂包覆厚度正如上面描述，要受到通過冷卻塔4從光纖出口4d引出的光纖3之溫度影響；該光纖3的溫度受到供給冷卻塔4內(nèi)的氦氣之濃度或流量影響。因此，若不測(cè)定在氣體濾清器29中從混合氣體中分離濾清的回收濾清氦氣之濃度及流量，則難以控制回收濾清氦氣流量或由純氦氣供給機(jī)15提供的純氦氣之量，結(jié)果使包覆直徑變化增大。
本發(fā)明目的在于提供一種可制造包覆光纖的設(shè)備，即使光纖線速較低，也可以不降低從冷卻該光纖的冷卻塔引出的混合氣體中的氦氣濃度(純度)，從該混合氣體中以高濾清濃度回收氦氣，從而按規(guī)定控制供給樹脂包覆機(jī)的光纖溫度，使光纖包覆一定厚度的樹脂。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造包覆光纖的設(shè)備，能以高回收率從由冷卻光纖的冷卻塔引出的混合氣體中回收氦氣，從而可經(jīng)濟(jì)地使用氦氣，用按規(guī)定厚度樹脂包覆光纖。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種制造包覆光纖的設(shè)備，利用與從冷卻光纖的冷卻塔引出的混合氣體分離濾清的回收濾清氦和流量測(cè)定結(jié)果，通過精密地調(diào)整與純氦氣的混合比例，易于精密控制在光纖上應(yīng)包覆的樹脂厚度。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種制造包覆光纖的設(shè)備，濾清從冷卻塔引出的氦氣，再穩(wěn)定地提供給冷卻塔。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種制造包覆光纖的方法，即使光纖線速低，也不會(huì)使從冷卻該光纖的冷卻塔引出的混合氣體的氦濃度。從該混合氣體中可回收高的濾清濃度或多量的氦氣體，從而有一定厚度的樹脂包覆。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種包覆光纖制造設(shè)備，具有冷卻塔，提供氦氣，冷卻通過加熱拉絲拉拔光纖基材所得到的光纖；和樹脂包覆機(jī)，在所述冷卻塔中冷卻至一定溫度的光纖上包覆樹脂；和氣體濾清循環(huán)機(jī)，吸引包括所述冷卻塔內(nèi)的氦氣的混合氣體，使所述氦氣與所述混合氣分離濾清，與純氦氣配合再供給所述冷卻塔；其特征是所述氣體濾清循環(huán)機(jī)由以下部分組成壓縮機(jī)，壓縮從所述冷卻塔引出的混合氣體；和吸引量控制器，在由壓縮機(jī)壓縮所述混合氣體時(shí)，使從所述冷卻塔內(nèi)吸引量適當(dāng)，以控制所述冷卻塔內(nèi)形成的負(fù)壓；氣體濾清器，使冷卻氣體與由所述壓縮機(jī)壓縮了的混合氣體分離并回收；回收濾清氣體供應(yīng)通道，把由所述氣體濾清器回收濾清氣體供給所述冷卻塔。
在使冷卻塔內(nèi)混合氣體引出壓縮時(shí)，當(dāng)控制來自冷卻塔內(nèi)的混合氣體的吸引量，如在進(jìn)行光纖的加熱抽絲情況下，則降低光纖的線速，據(jù)此在供給冷卻塔的氦氣量減少情況下，使混合氣體中的氦濃度也降低，就不會(huì)使氣體濾清器的濾清(分離)效率下降。這如光纖拉拔時(shí)即使光纖線速低也能有效地回收氦氣。
并且，即使使包括來自冷卻塔的氦氣壓縮，也要控制來自冷卻塔內(nèi)的混合氣體的吸引量，一旦保持適中，則可抑制冷卻塔內(nèi)大量地吸入大氣，從而在冷卻塔內(nèi)光纖振動(dòng)趨勢(shì)消失，不會(huì)使光纖上包覆樹脂失去均勻性。
更詳細(xì)來說，在光纖進(jìn)入冷卻塔內(nèi)時(shí)通過的光纖入口直徑比較小，通過該光纖入口吸入的空氣流速大，并且與光纖移動(dòng)方向垂直地通過壓縮機(jī)從冷卻塔吸引的混合氣體被引出。因此，用壓縮機(jī)把空氣吸入冷卻塔，當(dāng)與氦氣一起從冷卻塔吸到該空氣，則與光纖移動(dòng)方向的垂直方向施加振動(dòng)，一旦空氣的流入量及流速變大，則這種振動(dòng)會(huì)更加顯著。然而，吸引量控制器相應(yīng)供給冷卻塔內(nèi)的氦氣量，由于能控制由冷卻塔吸引的混合氣體量，抑制在冷卻塔中空氣流入，所以能抑制光纖的振動(dòng)。
本發(fā)明所用的冷卻氣體雖然可采用冷卻效率好的氦氣，但既可以在氦氣中含有可燃臨界量以下的H2氣，也可以在氦氣中含有N2和Ar等稀釋氣體。然而，氣體濾清器除He和H2氣以外，對(duì)其他的幾乎不能回收。
下面將例舉實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的構(gòu)成的若干特征。
根據(jù)本發(fā)明第1特征，提供一種包覆光纖制造設(shè)備，包括冷卻塔，供給氦氣、該氣體冷卻由加熱抽絲使光纖基材拉拔獲得的光纖；和樹脂包覆機(jī)，在所述冷卻塔中在冷卻到一定溫度的光纖上包覆樹脂；和氣體濾清循環(huán)機(jī)，吸引在所述冷卻塔內(nèi)含氦氣的混合氣體，使所述氦氣從所述混合氣體中分離并濾清，再供給所述冷卻塔；和供給純氦氣機(jī)；其特征是所述氣體濾清循環(huán)機(jī)包括以下部分第1容器，積蓄從所述冷卻塔引出的混合氣體；和壓縮機(jī)，壓縮由所述第1容器供給的混合氣體；和第2容器，積蓄用所述壓縮機(jī)壓縮的混合氣體；和氣體返回通道，使在所述第2容器內(nèi)壓縮的混合氣體一部分返回所述第1容器；和氣體濾清器，供給在所述第2容器內(nèi)壓縮的混合氣體，使氦氣與與所述壓縮了的混合氣體分離并回收；和回收濾清氦氣供應(yīng)通道，把來自所述氣體濾清器的回收濾清氦氣供給所述冷卻塔。
這樣，一旦在第2容器內(nèi)壓縮的混合氣體一部分經(jīng)氣體返回通道回到位于壓縮機(jī)上側(cè)的第1容器，則在壓縮機(jī)吸引第1容器內(nèi)混合氣體而升壓期間，緩解作用于位于比第1容器更上端側(cè)冷卻塔內(nèi)混合氣體的吸引力，抑制對(duì)冷卻塔的負(fù)壓，所以，限制從光纖入口或出口把大氣吸入冷卻塔內(nèi)的量，不降低在第1容器中積蓄的混合氣體氦濃度。
因此，如光纖熱抽絲開始時(shí)，其線速低，與此相應(yīng)冷卻塔中供給的氦氣量至少混合氣體中的氦氣濃度不低，氣體濾清器的濾清(分離)效率不下降。這使得有可能如光絲拉拔開始時(shí)，即便光纖絲速低也能有效地作氦氣回收。
并且，如若限制由壓縮機(jī)把大氣吸入冷卻塔內(nèi)所含氦氣的混合氣體中，則通過該大氣的吸入，冷卻塔內(nèi)光纖振動(dòng)趨勢(shì)消失，則在光纖上不能均勻地實(shí)施樹脂包覆。
氣體濾清循環(huán)機(jī)還包括氦氣濃度測(cè)定器，測(cè)定由氣體濾清器分離濾清回收的回收氦氣體的濃度(純度)；和壓力調(diào)整器，根據(jù)由該氦氣濃度測(cè)定器測(cè)定了的氦氣濃度調(diào)整供給氣體濾清器的混合氣體之壓力。
象這樣，測(cè)定回收濾清氣體的氦濃度，若根據(jù)濃度調(diào)整供給氣體濾清器的混合氣體的壓力，氣體濾清器產(chǎn)生高效分離功能。
氣體濾清循環(huán)機(jī)還包括氦氣濃度測(cè)定器，測(cè)定由氣體濾清器分離濾清了的氦氣濃度(純度)；和排氣流量控制器，根據(jù)由該氦氣濃度測(cè)定器測(cè)定了的氦氣濃度，控制用氣體濾清器分離氦氣剩下多余氣體的排氣量。
象這樣，若根據(jù)用氦氣濃度測(cè)定器測(cè)定的回收濾清氦氣的氦氣濃度，排除氣體濾清器不要的氣體，則能把回收濾清氦氣濃度控制成規(guī)定濃度。這規(guī)定的濃度可設(shè)定成根據(jù)光纖線速規(guī)定的一定值。這種設(shè)定可根據(jù)相應(yīng)于光纖線速和作業(yè)開始之后所經(jīng)時(shí)間來設(shè)定實(shí)施。
氣體濾清循環(huán)機(jī)還包括多個(gè)濾清氣體存儲(chǔ)容器，位于氣體濾清器下游(回收)，積蓄回收濾清氦氣。
這些濾清氣體存儲(chǔ)容器若起到從積蓄完的存儲(chǔ)容器經(jīng)過回收氦氣供應(yīng)通道依次向冷卻塔供應(yīng)回收濾清氦氣的作用，則可穩(wěn)定地向冷卻塔提供回收濾清氦氣。
并且在這些濾清氣體存儲(chǔ)容器和氣體濾清器之間可設(shè)置壓縮機(jī)。這種設(shè)計(jì)能使回收濾清氦氣升壓存儲(chǔ)在各種濾清氣體存儲(chǔ)容器中。因而在小型儲(chǔ)存容器中能放更多的濾清氦氣。
根據(jù)本發(fā)明的第2特征，提供一種包覆光纖制造設(shè)備，包括冷卻塔，提供冷卻氦氣，用于冷卻由熱拉絲使光纖基材拔絲得到的光纖；和樹脂包覆機(jī)，在用所述冷卻塔冷卻到規(guī)定溫度的光纖上包覆樹脂；和氣體濾清循環(huán)機(jī)，吸收所述冷卻塔內(nèi)包括氦氣的混合氣體，從所述混合氣體分離所述氦氣作濾清后再供給所述冷卻塔；其特征是所述氣體濾清循環(huán)機(jī)具有第1容器，積蓄從所述冷卻塔引出的混合氣體；和壓縮機(jī)，壓縮從所述第1容器供給的混合氣體；和第2容器，積蓄所述壓縮機(jī)壓縮了的混合氣體；和第1氣體返回通道，使所述第2容器內(nèi)壓縮了的混合氣體一部分返回所述第1容器；和氣體濾清器，提供在所述第2容器內(nèi)壓縮了的混合氣體，將氦氣從所述壓縮了的混合氣體中分離回收；和第3容器，積蓄用所述氣體濾清器濾清回收了的回收濾清氦氣體；和第2氣體返回通道，使所述第3容器內(nèi)回收濾清氦氣返回到所述第1容器；氦氣濃度測(cè)定器，測(cè)定所述回收濾清氦氣的濃度；和回收濾清氦氣供應(yīng)通道，把在所述第3容器內(nèi)積蓄的回收濾清氦氣供給所述冷卻塔。
具備該第2特征的包覆光纖制造設(shè)備與具備第1特征的設(shè)備一樣，由于不降低存儲(chǔ)在第1容器中的混合氣中氦氣濃度，所以光纖線速低，即便供給冷卻塔的氦氣量少，也既不降低濾清器的濾清(分離)效率，也不會(huì)因失去冷卻塔內(nèi)光纖振動(dòng)趨勢(shì)而不能均勻地對(duì)光纖實(shí)施涂覆。
具備該第2特征的設(shè)備進(jìn)一步當(dāng)由氣體濃度測(cè)定器測(cè)定的回收濾清氦氣的氦濃度比最低允許值還要低的期間，一旦控制成使所有的回收濾清氦氣經(jīng)過第2氣體返回通路回到第1容器，則氣體濾清器輸入側(cè)的混合氣體中的氦氣濃度變高，濾清器的濾清效率(分離效率)更高，可使高濃度的回收濾清氣體回流至冷卻塔。
氣體濾清循環(huán)機(jī)還備有根據(jù)在氦氣濃度測(cè)定器測(cè)定了的氦氣濃度調(diào)整供給濾清器的混合氣體的壓力的壓力調(diào)整器。
象這樣，當(dāng)根據(jù)由氣體濃度測(cè)定器測(cè)定的氦氣濃度調(diào)整供給氣體濾清器的混合氣體的壓力時(shí)，則可給予氣體濾清器以更高的分離效率。
氣體濾清循環(huán)機(jī)還備有排氣流量控制器，根據(jù)由氦氣濃度測(cè)定器測(cè)定了的氦氣濃度，控制氣體濾清器的多余氣體的排氣量。
這樣，根據(jù)由氦氣測(cè)定器測(cè)定了的回收濾清氣體的氦氣濃度，當(dāng)控制從濾清器應(yīng)舍去多余氣體的排氣量，則可把回收濾清氣的氦濃度控制在一定范圍。該規(guī)定的氦濃度可設(shè)定成根據(jù)光纖線速確定的定值。該設(shè)定可根據(jù)光纖線速和工作開始后的經(jīng)過時(shí)間進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的第3特征，提供一種包覆光纖制造設(shè)備，包括以下部分。冷卻塔，供給氦氣，用來冷卻由熱抽絲抽拔光纖基材所得到的光纖；和樹脂包覆機(jī)，將樹脂包覆在冷卻塔中冷卻到規(guī)定溫度的光纖上；和氣體濾清循環(huán)機(jī)，吸引所述冷卻塔內(nèi)包括氦氣的混合氣體，從所述混合氣體中分離濾清所述氦氣，并再提供給所述冷卻塔；和純氦氣供應(yīng)裝置；其特征是所述氣體濾清循環(huán)機(jī)具有第1容器，積蓄從所述冷卻塔中引出的混合氣體；和壓縮機(jī)，使從所述第1容器供給的混合氣體壓縮；和控制器，用于控制所述壓縮機(jī)，使得按用可控驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)數(shù)的吸入量可變式壓縮機(jī)的所述吸入量可變式壓縮機(jī)向所述冷卻塔供應(yīng)的氦氣流量比例，吸引所述冷卻塔內(nèi)的混合氣體；和第2容器，積蓄所述吸入量可變式壓縮機(jī)壓縮了的混合氣體；和氣體濾清器，提供所述第2容器內(nèi)壓縮了的混合氣體，從所述壓縮了的混合氣體中分離回收氦氣；和回收濾清氣體供應(yīng)通道，把來自所述氣體濾清器中的回收濾清氦氣供給所述具有該第3特征的包覆光纖制造設(shè)備，雖然沒有具有第1特征的設(shè)備的氣體返回通道，由于控制吸入量可變式壓縮機(jī)(例如其轉(zhuǎn)數(shù))，使得按供給冷卻塔的氦氣流量比例吸引冷卻塔內(nèi)混合氣體，所以即便光纖線速出現(xiàn)降低時(shí)等，由于平衡于氦氣供應(yīng)量的吸引力作用于冷卻塔，所以冷卻塔不承受負(fù)壓，因此，象具有第1特征的設(shè)備即使沒有從第2容器返回壓縮混合氣體的氣體返回通道，也不會(huì)使積蓄在第1容器的混合氣體中的氦氣濃度下降。因此，即使光纖線速降低、供給冷卻塔的氦氣量少，既不會(huì)降低氣濾清器的濾清(分離)效率，也不會(huì)因在冷卻塔內(nèi)失去光纖振動(dòng)趨勢(shì)而使在樹脂上涂覆樹脂不均勻。因此，在拔絲啟動(dòng)中線速從低速向目標(biāo)速度變化期間，也可有效地回收氦氣。
并且，具有該第3特征的設(shè)備的氣體濾清循環(huán)機(jī)，測(cè)定回收濾清氣體氦的濃度，調(diào)整根據(jù)該氦氣濃度供給氣體濾清器的混合氣體的壓力，給予氣體濾清器以高的分離效率。并且，未圖示，根據(jù)氦氣測(cè)定器測(cè)定了的回收濾清氣體氦氣濃度，調(diào)整氣體濾清器多余的氣體的排氣流量，可按規(guī)定濃度控制回收濾清氣體氦濃度。同樣未作圖示，在氣體濾清器下游(回收)再設(shè)置積蓄回收濾清氣體的多個(gè)濾清氣體存儲(chǔ)容器。
根據(jù)本發(fā)明的第4特征，提供一種包覆光纖制造方法，利用供給所述冷卻塔內(nèi)的氦氣，使借助拔絲拉伸光纖基材所得到的光纖通過冷卻塔被冷卻到規(guī)定溫度，接著在象這樣冷卻了的光纖上包覆樹脂，制造包覆光纖，從所述冷卻塔內(nèi)引出包括所述冷卻塔內(nèi)氦氣的混合氣體，從所述混合氣體中分離濾清所述氦氣，再供給所述冷卻塔，并且根據(jù)需要，把純氦氣供給所述冷卻塔；其特征是，在第1容器中積蓄從所述冷卻塔引出的混合氣體，用壓縮機(jī)壓縮從所述第1容器供給的混合氣體，在第2容器中積蓄用所述壓縮機(jī)壓縮了的混合氣體之一部分，使所述第2容器內(nèi)壓縮了的混合氣體經(jīng)過氣體返回通道返回所述第1容器，把在所述第2容器內(nèi)壓縮了的混合氣體達(dá)到規(guī)定壓力時(shí)的所述混合氣體供給氣體濾清器，從所述混合氣體中分離回收氦氣，來自所述氣體濾清器的回收濾清氣體達(dá)到規(guī)定的氦氣濃度之后，把所述回收濾清氣體供給所述冷卻塔，控制所述回收濾清氣體和所述氦氣的比例，使所述包覆光纖的包覆厚度成一定值。
一旦把象這樣的第2容器內(nèi)壓縮了的混合氣體之一部分經(jīng)過氣體返回通道，返回位于壓縮機(jī)上側(cè)的第1容器，則在壓縮機(jī)吸引壓縮第1容器內(nèi)的混合氣體期間，作用于位于比第1容器還要靠上側(cè)的冷卻塔內(nèi)混合氣的吸引力被緩解，所以不從光纖入口或出口把大氣吸入冷卻塔，所以積蓄在第1容器的混合氣體中氦之濃度下降。
因此，如在進(jìn)行光纖的熱拔絲時(shí)光纖線速低，據(jù)此即使給予冷卻塔的氦氣量少，但由于混合氣體中的氦氣濃度不下降，所以氣體濾清器的濾清(分離)效率不下降。這如光纖的拔絲開始時(shí)，即便光纖的線速從低向高轉(zhuǎn)變，也能有效地回收氦氣。
并且，若在冷卻塔內(nèi)和壓縮機(jī)之間插裝使來自第2容器的壓縮混合氣體返回的第1容器，則控制通過壓縮機(jī)形成的負(fù)壓把大氣吸入冷卻塔內(nèi)包括氦氣的混合氣體中，所以利用該大氣的吸入，在冷卻塔內(nèi)光纖振動(dòng)趨勢(shì)消失時(shí)也不會(huì)在光纖上包覆樹脂的均勻性受到影響。
象這樣若抑制在供給第1容器的混合氣體中吸入大氣，則供給氣體濾清器的混合氣體的氦氣濃度不降低，可提高氦氣的回收效率及回收濾清氣體中氦氣的濃度。
還有，在第2容器內(nèi)積蓄混合氣體，使第2容器內(nèi)的混合氣體壓力達(dá)到氣體濾清器發(fā)揮更高效功能的規(guī)定壓力，第2容器達(dá)到該規(guī)定壓力之后，把混合氣體供給氣體濾清器，開始?xì)怏w濾清，所以如光纖的線速開始從低至高變化時(shí)，即使混合氣中的氦氣濃度低，也能提高氣體濾清器的濾清(分離)能力。
在氣體濾清器分離回收的回收濾清氣體成最低允許值以上之后向冷卻塔供應(yīng)，所以供給該回收濾清氣體和純氦氣，能有效地防止在冷卻塔中提供的氦氣之濃度下降。
當(dāng)把由第2容器經(jīng)氣體返回通道返回的壓縮混合氣返回的定時(shí)，設(shè)為第2容器把其中的混合氣體供給氣體濾清器時(shí)的規(guī)定壓力的時(shí)間，則使壓縮混合氣返回第1容器的控制與把混合氣供給氣體濾清器的控制同時(shí)進(jìn)行，這是有益的。
本發(fā)明的上述目的及特征，經(jīng)過參照附圖對(duì)實(shí)施例的描述，將會(huì)更加清楚。在附圖中，

圖1是根據(jù)本發(fā)明第1實(shí)施例形成的包覆光纖制造設(shè)備的氦氣濾清循環(huán)機(jī)的概要系統(tǒng)；圖2是根據(jù)本發(fā)明第2實(shí)施例形成的包覆光纖制造設(shè)備的氦氣濾清循環(huán)機(jī)的概要系統(tǒng)
圖3是使用于圖2的氦氣濾清循環(huán)機(jī)的氦氣濾清器內(nèi)部概要系統(tǒng)；圖4是根據(jù)本發(fā)明第3實(shí)施例形成的包覆光纖制造設(shè)備的氦氣濾清循環(huán)機(jī)的概要系統(tǒng)；圖5是根據(jù)本發(fā)明第4實(shí)施例形成的包覆光纖制造設(shè)備的氦氣濾清循環(huán)機(jī)的概要系統(tǒng)；圖6是根據(jù)本發(fā)明第5實(shí)施例形成的包覆光纖制造設(shè)備的氦氣濾清循環(huán)機(jī)的概要系統(tǒng)；圖7是已有技術(shù)的包覆光纖制造設(shè)備的概要系統(tǒng)。
第1實(shí)施例參照?qǐng)D1，展示了由本發(fā)明第1實(shí)施例構(gòu)成的包覆光纖制造設(shè)備中的冷卻塔4和He氣濾清循環(huán)機(jī)10。冷卻塔4與表示已有技術(shù)構(gòu)成的圖7一樣，上游端被連接至拔絲爐2，下游端被連至樹脂包覆機(jī)5。利用上部閘門16可關(guān)閉冷卻塔4的纖維入口4c，冷卻塔4的纖維出口4d可由下部閘門17關(guān)閉。冷卻套18設(shè)在冷卻塔4周圍，來自冷卻器19的冷媒從下方的冷媒入口18a提供，從上方的冷媒出口18b回收該冷媒，并返回冷卻器19。未圖示的保溫材料設(shè)在冷卻套18周圍。
He氣濾清循環(huán)機(jī)10備有第1容器21，積蓄經(jīng)過過濾器來自冷卻塔4的氣體出口4a與空氣一起導(dǎo)出的He氣；和壓縮機(jī)22，使來自該第1容器21的混合氣壓縮；和第2容器23，存儲(chǔ)壓縮機(jī)22壓縮了的混合氣體。
從冷卻塔4與He氣共同導(dǎo)出的空氣是從冷卻塔4的纖維入口4c及纖維出口4d吸入的空氣，此后匯集He氣和空氣稱之為混合氣。冷卻氣體如已描述那樣，除He氣體單質(zhì)外，也可以包括H2氣和N2、Ar氣等的稀釋氣。在這種情況下，從冷卻塔4引出的混合氣成為He和含有這些的氣體和從纖維出入口進(jìn)入的空氣。
第1氣體返回通道25經(jīng)壓力調(diào)節(jié)器24設(shè)置在第2容器23和第1容器21之內(nèi)，該氣體返回通道25所起作用是使第2容器23內(nèi)的壓縮混合氣返回第1容器21。
壓力調(diào)節(jié)器24具有從第2容器23往第1容器21調(diào)節(jié)壓縮混合氣返回量的功能，其構(gòu)成是根據(jù)由檢測(cè)氣體出口4a側(cè)的壓力的壓力傳感器(或壓差傳感器)26的檢出壓力，調(diào)節(jié)返回第1容器的壓縮混合氣體的壓力。壓力傳感器27用于檢測(cè)第2容器23內(nèi)的壓力。
氣體濾清器29可作成如分離膜式，該氣體濾清器29通過基于來自后述的控制器42的指令控制的壓力調(diào)節(jié)器28，從由第2容器23供給的壓縮混合氣中分離回收He氣。由氣體濾清器29分離回收的He氣(濾清He氣)被積蓄在第3容器中。
第2氣體返回通道32通過壓力調(diào)節(jié)器31設(shè)在第3容器30和第1容器之間，該氣體返回通路32的作用是使第3容器30內(nèi)的濾清He氣返回第1容器21。壓力調(diào)節(jié)器31的工作是根據(jù)來自檢測(cè)第3容器30內(nèi)壓力的壓力傳感器33的檢出壓力對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。
第3容器30內(nèi)的濾清He氣經(jīng)過包括控制閥34和流量調(diào)節(jié)器(以下簡(jiǎn)稱MFC)35和濾清氣體供應(yīng)通道36供給冷卻塔4的氣體入口4b。
通過MFC38純氣體供給通道37被連接到濾清氣體供應(yīng)通道36的MFC35的下游側(cè)，純氣體供應(yīng)通道37被連至未圖示的純氣供應(yīng)源。純氣體供應(yīng)通道37具有補(bǔ)充在冷卻塔4中缺少的He氣的功能。因此，濾清He氣和純He氣搭配供給冷卻塔4的氣體入口4b。
第3容器30上連接He氣濃度測(cè)定器，該He氣濃度測(cè)定器由與第3容器30并聯(lián)的氧濃度計(jì)40和水分計(jì)41組成，氧濃度計(jì)40測(cè)定回收濾清He氣中氧濃度，并且水分計(jì)41測(cè)定回收濾清He氣中的水分量。氧濃度計(jì)40和水分計(jì)41的檢測(cè)輸出被輸入控制器42。控制器42通過回收濾清He氣中氧濃度推測(cè)回收濾清分離He氣的He氣濃度。在回收濾清He氣中，由于除He以下只是混入空氣，所以從回收濾清He氣中的氧濃度可推測(cè)He氣。并且控制器42測(cè)定回收濾清He氣中水分量(是混入的大氣中水分)，根據(jù)需要用未圖示的冷凍機(jī)除濕。
此外在控制器42上，輸入光纖3的線速信號(hào)V、包覆光纖7的包覆直徑信號(hào)d、輸入包覆機(jī)5(見圖7)的前面的光纖3的溫度信號(hào)T?？刂破?2根據(jù)這些輸入信號(hào)V、d、T，控制MFC35、38，確定回收濾清He氣和純He氣的供應(yīng)流量。
并且，控制器42供給壓力調(diào)節(jié)器28根據(jù)由氧濃度計(jì)40輸出推定了的回收濾清He氣中He氣濃度(純度)控制氣體濾清器29的壓力的控制信號(hào)。進(jìn)而控制器42供給控制電磁閥34開始供應(yīng)回收濾清He氣的指令信號(hào)。
下面描述圖1He氣濾清循環(huán)機(jī)10的工作。首先開始制造光纖3，隨著其線速的慢慢上升，包覆光纖7(見圖7)的包覆直徑變小。當(dāng)包覆光纖7的包覆直徑變成規(guī)定值時(shí)，通過純He氣供應(yīng)通道37把純He氣供給冷卻塔4的氣體入口4b。純He氣的供給量要與包覆光纖7的包覆直徑和線速相協(xié)調(diào)地進(jìn)行控制。
在供給純He氣的冷卻塔4內(nèi)對(duì)光纖實(shí)施冷卻開始之后，當(dāng)壓縮機(jī)22一啟動(dòng)，則冷卻塔4的He氣與被吸引的空氣一起從氣體出口4a經(jīng)過過濾器20和第1容器21被吸收并積蓄在第2容器23內(nèi)。下面把He氣和空氣加在一起稱為混合氣。
在這種動(dòng)作開始時(shí)，吸入的混合氣體量比供給冷卻塔4的純He氣量還要多，所以調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器28達(dá)一定壓力，不把壓縮了的混合氣供給氣體濾清器29。壓縮機(jī)22繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)直到第2容器23達(dá)到該規(guī)定壓力。該規(guī)定壓力如定為表壓9kg/cm2。
用壓力傳感器27檢測(cè)第2容器23的壓力，該檢測(cè)壓力達(dá)到上述規(guī)定壓力時(shí)，從第2容器23經(jīng)過第1氣體返回通道25使壓縮混合氣體返回第1容器21。所規(guī)定的返回第1容器21的壓縮混合氣之量要使得該壓縮混合氣體返回量和供給冷卻塔4的純He氣之量的總量與壓縮機(jī)22的吸引量相適應(yīng)。這樣，即便供給冷卻塔4的純He氣量少，由于從冷卻塔4吸引的混合氣體之量少，所以為了控制冷卻塔4內(nèi)負(fù)壓大小，不降低由壓縮機(jī)22吸引的混合氣中He氣濃度。
在使壓縮混合氣體從第2容器23返回第1容器21的同時(shí)，還開始把壓縮混合氣體從第2容器23供給氣體濾清器29。用分離膜從壓縮氣體中分離回收He氣，這樣所得的回收He氣積蓄在第3容器30中，除回收氣體以外的多余氣體被排放至大氣中。
控制器42根據(jù)用氧濃度計(jì)40測(cè)定了的回收氣體的氧濃度推測(cè)回收氣體中He氣濃度。并且，控制器42把根據(jù)該回收氣體的He氣濃度控制氣體濾清器29的壓力的控制信號(hào)供給壓力調(diào)節(jié)器28。
雖然分離膜式的濾清器29，當(dāng)由第2容器23供給的壓力混合氣體壓力未達(dá)到一定壓力時(shí)，則無分離功能，但該壓力隨混合氣體中的He氣濃度而變化，因此，顯然根據(jù)供給冷卻塔4的回收氣體的He氣濃度必須控制氣體濾清器29的壓力。
直至回收氣體的He氣濃度達(dá)到最低允許值，控制電磁閥34一直關(guān)閉著控制，使回收氣體不供給回收氣體供應(yīng)通道36。這期間，從第3容器30經(jīng)過第2氣體返回通道32使回收氣體返回第1容器21，通過冷卻塔4與吸引的混合氣混合，該混合氣通過與上述一樣的過程作氣體濾清。當(dāng)回收氣體返回第1容器21，則由于應(yīng)由壓縮機(jī)22壓縮的混合氣中He的濃度提高，所以氣體濾清器29的分離效率進(jìn)一步提高。
回收濾清He氣的He濃度超過最低允許值(由拉絲速度改變最低允許值)之后，控制器42把供應(yīng)開始指令信號(hào)供給控制電磁閥34，控制電磁閥34根據(jù)該指令信號(hào)開啟，經(jīng)過MFC35把第3容器30內(nèi)的回收濾清He氣供給冷卻塔4，但純He氣也經(jīng)過MFC38與回收氣體一起從氣體入口4a供給冷卻塔4。
供給冷卻塔4的回收濾清He氣和純He氣的配合比例設(shè)定成回收濾清He氣盡可能多，純He氣補(bǔ)充不足部分。并且供給冷卻塔4的配合氣體量當(dāng)然也根據(jù)光纖3的線速變化。
這樣，控制供給冷卻塔4的He氣流量，一邊使包覆光纖7的包覆直徑大體上保持一定大小一邊開始包覆光纖的制造。在光纖3的線速達(dá)到一定之后，進(jìn)行控制使得把具有相應(yīng)于該線速的He氣濃度之量的摻和氣體供給冷卻塔4。
并且與上述相反，以與予定的光纖3的線速成比例的量(為控制使用量，少設(shè)定)把純He氣供給冷卻塔4，也可提供回收氣體以補(bǔ)充不足。
在圖1的設(shè)備，所謂第2容器23和第1容器21之間的第1氣體返回通道25和第3容器30和第1容器21之間的第二氣體返回通道32，顯然在壓縮機(jī)22運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于從冷卻塔4內(nèi)會(huì)吸引適當(dāng)量的混合氣體，所以具有盡可能抑制冷卻塔4內(nèi)負(fù)壓的功能。
因此，控制由壓縮機(jī)22吸引的混合氣中He氣濃度下降，不使氣體濾清器29的分離能力低下。這就因抑制回收濾清氣體的He氣濃度下降，如開始包覆光纖7時(shí)，光纖3的線速低，即便He氣的供應(yīng)量少時(shí)也能從混合氣體中高回收率或高He濃度地有效地回收He氣。
并且抑制冷卻塔4的過度負(fù)壓，一旦抑制從冷卻塔4的纖維入口4c及纖維出口4d流入空氣，在空氣流入時(shí)，能有效抑制發(fā)生的光纖3的振動(dòng)。
用氧濃度計(jì)40測(cè)定回收濾清He氣中氧濃度，推定回收濾清He氣中的He氣濃度，通過該推定氣體濃度調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器28的壓力。控制器42獲得該濃度的測(cè)定結(jié)果，根據(jù)光纖3的線速信號(hào)V和溫度信號(hào)T及包覆直徑等，控制MFC35、38的流量。因此，控制成根據(jù)光纖3的線速和溫度把具有最佳He濃度和流量的摻和氣體供給冷卻塔4，這使得有可能以高精度控制包覆光纖7的包覆直徑。
在圖1及圖7的設(shè)備，壓縮機(jī)11、22的容量為6m3/h。根據(jù)圖1和圖7的裝置在從冷卻塔4的混合氣體中回收He氣時(shí)，下述表1表示比較回收效率的結(jié)果，在該表中，所謂回收效率是指相對(duì)于壓縮機(jī)11或22吸引的混合氣體量的回收He氣量之百分比，并且這時(shí)回收的氣體He濃度為50％。
表1
從該表了解到，本發(fā)明裝置與已有的比較，回收率顯著提高。
圖1及圖7每個(gè)氣體濾清循環(huán)機(jī)的回收濾清He氣的He濃度(純度)，由于與制造開始后的時(shí)間過程一起增加流量，所以均與時(shí)間經(jīng)過同時(shí)上升。表2表示回收濾清He氣的He濃度(％)最高值。
表2
從該表可了解到，本發(fā)明的裝置與已有的比較，回收濾清He氣中He濃度的最高值顯著提高。
參照附圖2，展示了由本發(fā)明第2實(shí)施例構(gòu)成的包覆光纖制造設(shè)備中的冷卻塔4和He氣濾清循環(huán)裝置10，與展示已有技術(shù)結(jié)構(gòu)的圖7一樣，冷卻塔4的上段側(cè)連至拔絲爐2，下段側(cè)連至樹脂包覆機(jī)5。
該實(shí)施例的He氣濾清循環(huán)機(jī)10，除去省略第1實(shí)施例的第3容器和第2氣體返回通道32外，與第1實(shí)施例He氣循環(huán)機(jī)10大體相同。因此，這里僅在下面說明與第1實(shí)施例不同的構(gòu)成。
圖3表示在該第2實(shí)施例的He氣濾清循環(huán)機(jī)10中使用的氣體濾清器29。該氣體濾清器29包括分離膜式分離器43，經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)器28連至第2容器23；多余氣體排氣通道44，排除該分離器43的多余氣體(除了從混合氣體中回收的分離He氣外剩余的氣體)；及設(shè)置在該排氣通道44上的壓力調(diào)節(jié)器46和MFC45。MFC45具有根據(jù)來自控制器42的控制指令控制多余氣體的排氣流量的功能。
在由第2實(shí)施例構(gòu)成的設(shè)備10的工作，開始包覆光纖7的制造。在光纖3的線速變大時(shí)，光纖3除了象下面描述那樣，其余的要與第1實(shí)施例的大致一樣，一邊控制一邊冷卻。
由MFC45控制從多余氣體排氣通路44排放的多余氣體量，使得利用分離式分離器43分離回收的回收濾清He氣成為一定的He氣濃度。該規(guī)定的He氣濃度是根據(jù)光纖線速規(guī)定的一定值，該值根據(jù)光纖線速和作業(yè)開始后經(jīng)過時(shí)間設(shè)定。分離膜式分離器43根據(jù)改變膜前后(入口和出口側(cè))之間的壓力可控制回收濾清He氣的He濃度和回收量。因此，顯然通過控制作為膜后側(cè)(出口側(cè))多余氣體排氣通道44的流量可控制回收濾清He氣的He濃度和回收量。
具體來說，在本例，光纖3的線速為500m/分以下，則回收濾清He氣的He濃度為30～50％，光纖3線速為500～700m/分以及回收濾清He氣的He濃度為60-70％；并且光纖3線速大于700m/分，則回收濾清He氣的He濃度為80％，這就是控制從第2容器返回第1容器的返回量和分離膜式分離器43多余氣體排氣通道44的排氣流量的效果。并且取代排氣流量即使控制排氣壓力同樣也能控制回收濾清He氣的He濃度。
第2實(shí)施例的He氣濾清循環(huán)機(jī)10雖然根據(jù)排放的He氣量比第1實(shí)施例還要多，但由于無需第1實(shí)施例的第3容器30和第2氣體返回通道32，所以設(shè)備可簡(jiǎn)化。
該設(shè)備與第1實(shí)施例的一樣，即使在冷卻氣用量少的光纖3之線速低的情況下，雖然可有效地使He氣回收循環(huán)，但如已描述的那樣，為控制MFC45多余的氣體排放量，可控制回收濾清He氣的He濃度，有利的是在規(guī)定線速范圍內(nèi)大致可按規(guī)定設(shè)定在冷卻塔中使循環(huán)的回收濾清He氣的He濃度。這易于予測(cè)在回收濾清的He氣中應(yīng)摻和的純He氣之流量，這就有可能抑制包覆光纖7的包覆直徑的變動(dòng)。
在圖2及圖7的設(shè)備，壓縮機(jī)11、12具有6m3/h的容量，下述表3表示根據(jù)圖2和圖7裝置，在從來自冷卻塔4的混合氣體中回收He氣時(shí)，比較回收率的結(jié)果。在該表中，回收率與表1的相同，并且這時(shí)回收的氣體的He濃度為50％。
圖2及圖7的每個(gè)氣體濾清循環(huán)機(jī)的回收濾清He氣的He濃度，由于與開始制造后的經(jīng)過時(shí)間同時(shí)增加流量，所以均與經(jīng)過時(shí)間一起，He濃度提高。表4表示回收濾清He氣的He濃度(％)的最高值。
表4
從該表了解到，圖2的設(shè)備比起已有的，其回收濾清He氣中He濃度的最高值明顯提高。
參照附圖4，其中展示了根據(jù)本發(fā)明第3實(shí)施例構(gòu)成的包覆光纖制造設(shè)備中的冷卻塔4和He氣濾清循環(huán)裝置10，與圖7所示已有技術(shù)構(gòu)成一樣，冷卻塔4上段連接到拔絲爐2，下段側(cè)連接到樹脂包覆機(jī)5。
該實(shí)施例的He氣濾清循環(huán)機(jī)10是第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步完善。冷卻塔4在其下方有2個(gè)氣體入口4b、4b′，其中氣體入口4b是供給回收濾清He氣的氣體入口，另一個(gè)氣體入口4b′是供給純He氣的入口。并且氣體入口4b，4b′的上下關(guān)系也可相反。
氣體濾清器29具有與圖3的完全相同的結(jié)構(gòu)。該第3實(shí)施例氣體濾清循環(huán)機(jī)10在氣體濾清器29的下段側(cè)具有多個(gè)回收氣體存儲(chǔ)容器，除具有相應(yīng)的構(gòu)成部分外，其余部分實(shí)質(zhì)上與第2實(shí)施例的氣體濾清循環(huán)機(jī)一樣。
若作進(jìn)一步描述，在氣體濾清器29的下段側(cè)，通過第1和第2存儲(chǔ)控制電磁閥47a、47b并聯(lián)連接交替積蓄回收濾清He氣的第1和第2回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b。
在這些第1和第2回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b上分別連接第1和第2壓力計(jì)49a、49b，這些壓力計(jì)49a、49b分別連接至控制器42，以向控制器42輸入其壓力信號(hào)。
這些第1和第2回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b通過第1、2回收氣體供應(yīng)通道36a、36b分別連至冷卻塔4的氣體入口4b。這些第1、2回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b一旦終止積蓄，則分別經(jīng)過第1或第2回收氣體供應(yīng)通道36a或36b把回收濾清He氣供應(yīng)冷卻塔4。
在第1、2回收氣體供應(yīng)通道36a、36b上分別設(shè)置第1和2供應(yīng)控制電磁閥34a、34b以及第1和2MFC35a、35b。控制器42供給第1和2MFC35a、35b流量控制信號(hào)。
在冷卻塔4的氣體入口4b′上連接有MFC38的純He氣供應(yīng)通道37，純He氣經(jīng)過該氣體供應(yīng)通道37供給冷卻塔4。
由第3實(shí)施例構(gòu)成的裝置10的工作與第2實(shí)施例的相同點(diǎn)是氣體濾清器29從壓縮混合氣中分離回收He氣。
由氣體濾清器29分離回收的回收濾清He氣根據(jù)控制器42的指令，通過交替開啟的第1和已存儲(chǔ)控制電磁閥47a、47b交替地存儲(chǔ)在第1和2回收存儲(chǔ)容器48a、48b中。例如在第1回收氣體存儲(chǔ)容器48a裝滿情況下，由控制器42關(guān)閉第1存儲(chǔ)控制電磁閥47a，打開第2存儲(chǔ)控制電磁閥47b，把回收濾清He積蓄在第2回收氣體存儲(chǔ)容器48b中。
裝滿的第1回收氣體存儲(chǔ)罐48a通過有由控制器42打開的第1供應(yīng)控制電磁閥34a的第1回收氣體供應(yīng)通道36a把回收濾清He氣供給冷卻塔4的氣體入口4b。這期間積蓄到第2回收氣體存儲(chǔ)容器48b直至裝滿回收濾清He氣。
回收濾清He氣的供應(yīng)流量為使包覆光纖7的包覆直徑達(dá)到規(guī)定值，通過來自控制器42根據(jù)光纖3的線速和該規(guī)定包覆直徑設(shè)定的指令由第1MFC35a控制。
一旦供給回收濾清氣的第1回收氣體存儲(chǔ)容器48內(nèi)氣體壓力比規(guī)定值還要低的壓力檢測(cè)信號(hào)通過第1壓力計(jì)49a供給控制器42，則控制器42作如下控制，關(guān)閉第1供應(yīng)控制電磁閥34a、打開第2供應(yīng)控制電磁閥34b。因此，這次從第2回收氣體存儲(chǔ)容器48b經(jīng)過第2回收氣體供應(yīng)通道36b把回收濾清He氣供給冷卻塔4的氣體入口4b。這期間，通過當(dāng)前打開的存儲(chǔ)控制電磁閥47a從氣體濾清器29積蓄回收濾清He氣，直到存滿第1回收氣體存儲(chǔ)容器48。
為使包覆光纖7的保覆直徑達(dá)到規(guī)定值，這時(shí)的回收濾清He氣的供應(yīng)流量還通過來自控制器42通過根據(jù)光纖3線速和該一定包覆直徑設(shè)定的指令用第2MFC35b進(jìn)行控制。
象這樣，從第1和2回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b交替地供給冷卻塔4回收濾清He氣，重復(fù)該動(dòng)作可連續(xù)把回收濾清He氣供給冷卻塔4。
第3實(shí)施例裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在一旦把回收濾清He氣積蓄在回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b之后，回供給冷卻塔4，所以壓縮機(jī)壓力變化可不影響冷卻塔4。
其他優(yōu)點(diǎn)是，從回收濾清He氣被充分積蓄的回收氣體存儲(chǔ)容器48a或48b向冷卻塔4供應(yīng)，一旦該供應(yīng)中的回收氣體存儲(chǔ)容器48a或48b內(nèi)氣體壓力比規(guī)定值還要低，由于進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使得通過另一邊的回收氣體存儲(chǔ)容器48b或48a向冷卻塔供應(yīng)回收濾清He氣，所以可以穩(wěn)定的壓力把回收濾清He氣供給冷卻塔4。如前所述，由于利用MFC35a、35b控制回收濾清He氣的供應(yīng)流量，所以隨著回收氣體轉(zhuǎn)換供應(yīng)，可進(jìn)一步穩(wěn)定地把回收濾清He氣供給冷卻塔4，這可以實(shí)現(xiàn)僅把純He氣向冷卻塔4供應(yīng)大致同樣目的。
當(dāng)光纖3以1000m/分線速通過冷卻塔4的情況下，圖7的已有技術(shù)裝置制造的包覆光纖7的包覆直徑變化雖然在±3μm的范圍，但圖4裝置制造的包覆光纖7的包覆直徑變化范圍為±2μm。顯然據(jù)此與圖4的已有技術(shù)相比可有效地抑制光纖包覆直徑的變化。
參照附圖5，展示了在根據(jù)本發(fā)明第4實(shí)施例構(gòu)成的包覆光纖制造設(shè)備內(nèi)的冷卻塔4和He氣濾清循環(huán)機(jī)10，與圖7所示的已有技術(shù)構(gòu)成一樣，冷卻塔4的上段側(cè)連接到拔絲爐2，下段側(cè)連至樹脂包覆機(jī)5。
根據(jù)該實(shí)施例的He氣濾清循環(huán)機(jī)10具有綜合第1和第3實(shí)施例，進(jìn)一步變化的結(jié)構(gòu)。與第3實(shí)施例一樣，冷卻塔4在其下側(cè)有2個(gè)氣體入口4b、4b′，其一的氣體入口4b為供給回收氣體的氣體入口，其二的氣體入口4b′為供給純He氣的入口。此外2個(gè)氣體入口4b、4b′的上下關(guān)系也可倒置。
該第4實(shí)施例的氣體濾清循環(huán)機(jī)10與第1實(shí)施例一樣，在氣體濾清器29的下段側(cè)連接第3容器30，并且，具有壓力調(diào)節(jié)器31的第2氣體返回通道32被連在第3容器30和第1容器21之間。包括檢測(cè)第3容器30內(nèi)壓，把該內(nèi)壓檢測(cè)信號(hào)供給控制器42的壓力傳感器33。
并且，該氣體濾清循環(huán)機(jī)10備有連在第3容器30下游側(cè)，壓縮回收濾清He氣的回收氣體壓縮機(jī)50。該回收氣體壓縮機(jī)50根據(jù)來自控制器42一邊控制一邊間歇地驅(qū)動(dòng)。
在回收氣體壓縮機(jī)50的下段側(cè)與第3實(shí)施例一樣連接多個(gè)回收氣體存儲(chǔ)容器。
更詳細(xì)地說，在回收氣體壓縮機(jī)50的下游側(cè)，并連通過第1和第2存儲(chǔ)控制電磁閥47a、47b，交替積蓄回收濾清He氣的第1和第2回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b。
在第1和第2回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b上分別設(shè)置第1和第2壓力計(jì)49a、49b。為了把壓力信號(hào)輸入控制器42，把這些壓力計(jì)49a、49b連至控制器42。
第1和第2回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b經(jīng)過第1及2的回收氣體供應(yīng)通道36a、36b分別連至冷卻塔4的氣體入口4b。一旦第1和2的回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b積蓄完回收濾清He氣，則分別經(jīng)過第1或第2回收氣體供應(yīng)通道36a或36b把回收濾清He氣供給冷卻塔4。
在第1或2回收氣體供應(yīng)通道36a、36b上設(shè)置第1和2供應(yīng)控制電磁閥34a、34b及第1和2MFC35a、35b。控制器42把流量控制信號(hào)供給第1和2MFC35a、35b。
在冷卻塔4的氣體入口4b′上連接具有MFC38的純He氣供應(yīng)通道37，把純He氣經(jīng)該氣體供應(yīng)通道37供給冷卻塔4。
有關(guān)根據(jù)第4實(shí)施例構(gòu)成的設(shè)備的工作，是氣體濾清器29從壓縮混合氣體中分離回收He氣，把該回收濾清He氣積蓄在第3容器30中部分與第1實(shí)施例的相同。
利用回收氣體壓縮機(jī)50壓縮在第3容器30中積蓄的回收濾清氣體，在第3容器30檢出的內(nèi)壓檢測(cè)信號(hào)供給控制器42，控制器4一邊控制一邊間歇地驅(qū)動(dòng)回收氣體壓縮機(jī)50，以免第3容器30成為負(fù)壓。
由回收氣體壓縮機(jī)50壓縮了的回收濾清He氣，通過根據(jù)來自控制器42的指令交替地打開的第1和第2存儲(chǔ)控制電磁閥47a、47b，交替地被存儲(chǔ)在第1及2回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b中。例如，在第1回收氣體存儲(chǔ)容器48a盛滿情況下，由控制器42關(guān)閉第1存儲(chǔ)控制電磁閥47a，打開第2存儲(chǔ)電磁閥47b，把回收氣體存儲(chǔ)在第2回收氣體存儲(chǔ)容器48b中。
已盛滿的第1回收氣體存儲(chǔ)容器48a，經(jīng)過具有由控制器42打開的第1供應(yīng)控制電磁閥34a的第1回收氣體供應(yīng)通路36a，向冷卻塔4的氣體入口4b提供回收濾清氣體。這期間向第2回收氣體存儲(chǔ)容器48b積蓄回收濾清氣直至裝滿。
回收濾清He氣的供應(yīng)流量為了使之成為由線速予定的流量，通過控制器42把指令送達(dá)第1MFC35a。
把供給回收濾清He氣的第1回收氣體存儲(chǔ)容器48內(nèi)的氣體壓力比規(guī)定值還要低的壓力檢測(cè)信號(hào)通過第1壓力計(jì)49a供給控制器42?？刂破?2進(jìn)行控制。關(guān)閉第1供應(yīng)控制電磁閥34a，打開第2供應(yīng)控制電磁閥34b。從而，這回從第2回收存儲(chǔ)容器48b經(jīng)過第2回收氣體供應(yīng)通道36b把回收濾清He氣供給冷卻塔4的氣體入口4b。這期間，通過目前打開著的存儲(chǔ)控制電磁閥47a，由回收氣體壓縮機(jī)50積蓄回收濾清氣體，直至盛滿，接收所述回收濾清氣的是第2回收氣體存儲(chǔ)容器48b。
這時(shí)的回收濾清He氣的供應(yīng)流量為了達(dá)到根據(jù)線速予定的流量，也是根據(jù)控制器42把指令送到第2MFC35b進(jìn)行控制。
這樣，第1及第2回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b交替地供應(yīng)回收濾清He氣，重復(fù)該動(dòng)作可連續(xù)地向冷卻塔4提供回收濾清He氣。
根據(jù)第4實(shí)施例的設(shè)備的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過第3容器30把由回收氣體壓縮機(jī)50壓縮了的回收濾清He氣積蓄在回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b中，所以與第3實(shí)施例比較，用更小的回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b可存儲(chǔ)大量的回收濾清He氣。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過第3容器30把由回收氣體壓縮機(jī)50壓縮了的回收濾清He氣一次積蓄在回收氣體存儲(chǔ)容器48a、48b中，所以與第3實(shí)施例一樣，壓縮機(jī)壓力的變化不會(huì)影響到冷卻塔4。
進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是，與第3實(shí)施例一樣，通過充分積蓄的回收氣體存儲(chǔ)容器48a或48b把回收濾清He氣供給冷卻塔4，一旦該供給中的回收氣體存儲(chǔ)容器48a或48b內(nèi)氣體壓力低于規(guī)定值，則進(jìn)行替換，通過另一個(gè)回收氣體存儲(chǔ)容器48b或48a向冷卻塔提供回收濾清He氣，所以能以穩(wěn)定的壓力向冷卻塔提供回收濾清He氣。如上所述，由于回收濾清He氣的供應(yīng)流量通過MFC35a、35b控制，所以隨著回收濾清He氣的轉(zhuǎn)換供應(yīng)，能更加穩(wěn)定地向冷卻塔4供應(yīng)回收濾清He氣，這可達(dá)到僅把純He氣供給冷卻塔4大致同樣效果。
當(dāng)光纖3以1000m/分的線速通過冷卻塔4的情況下，用圖7的已有技術(shù)的設(shè)備制造的包覆光纖7的包覆直徑變化范圍為±3μm，但由圖5設(shè)備制造的包覆光纖7的包覆直徑變化范圍為±2μm。對(duì)此圖5的設(shè)備也與圖4的設(shè)備一樣與已有技術(shù)比較，顯然能有效地抑制光纖包覆直徑的變動(dòng)。
參見圖6，展示了由本發(fā)明第5實(shí)施例構(gòu)成的包覆光纖制造設(shè)備內(nèi)的冷卻塔4和He氣濾清循環(huán)機(jī)10，與圖7所示的已有技術(shù)構(gòu)成一樣，冷卻塔4的上段側(cè)連至拔絲爐2，下段側(cè)連至樹脂包覆機(jī)5。
根據(jù)該實(shí)施例的He氣濾清循環(huán)機(jī)10除去省掉第1實(shí)施例的第1氣體返回通路25及壓力調(diào)節(jié)器24外，與第1實(shí)施例的He氣濾清循環(huán)機(jī)10大致一樣。因此，這里在下面僅說明與第1實(shí)施例不同的構(gòu)成。
在該第5實(shí)施例氣體濾清循環(huán)機(jī)10中，壓縮機(jī)22是吸引量可變式壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)22接受所述壓縮機(jī)22轉(zhuǎn)數(shù)控制信號(hào)被驅(qū)動(dòng)，使得控制器42接受由MFC35、38供給的流量信號(hào)，以按供給冷卻塔4的冷卻氣體的流量成比例的吸收流量從冷卻塔4的吸引混合氣體。
有關(guān)由第5實(shí)施例構(gòu)成的設(shè)備10的工作，與第1實(shí)施例一樣，壓縮機(jī)22雖然從冷卻塔4的氣體出口4a通過第1容器21吸引混合氣體，除去按下所述控制該壓縮機(jī)22外，其工作要設(shè)定成與第1實(shí)施的大體上一樣。
從第3容器30通過供應(yīng)控制電磁閥34、用以MFC35設(shè)定的流量把回收He氣供給冷卻塔4的氣體入口4b，并且通過以MFC38設(shè)定的流量供應(yīng)純He氣?？刂破?2把轉(zhuǎn)動(dòng)控制信號(hào)供給壓縮機(jī)22，使得以與這些設(shè)定氣體流量的總計(jì)值成比例的吸引流量從冷卻塔4由壓縮機(jī)25吸引。因此，由于供給冷卻塔4的氣體流量和從冷卻塔4吸引的氣體流量是一樣的，所以即使壓縮機(jī)22工作，也可抑制冷卻塔不產(chǎn)生過大的負(fù)壓。這不降低由壓縮機(jī)22吸引的混合氣體He濃度，也不降低氣體濾清器29的He氣分離效率。
第5實(shí)施例設(shè)備10的其他工作，與實(shí)施例1的完全相同，說明從略。
根據(jù)第5實(shí)施例的He氣濾清循環(huán)機(jī)10，由于抑制在第1實(shí)施例中冷卻塔4產(chǎn)生過大負(fù)壓，所以無需必備的第1氣體返回通道25和設(shè)置于該通道上的壓力調(diào)節(jié)器24，由于設(shè)備整體小型化，所以優(yōu)于實(shí)施例1，但其缺點(diǎn)是對(duì)壓縮機(jī)22的要求高，所以提高了設(shè)備成本。
而且由于供給冷卻塔4的氣體流量和從冷卻塔4吸引的氣體流量作同樣設(shè)定，所以無需作調(diào)節(jié)實(shí)施例1第1氣體返回通道25的返回氣體壓力的煩瑣控制，從而優(yōu)于實(shí)施例1。
雖然參照附圖對(duì)本發(fā)明若干最佳實(shí)施例作了說明，但可以認(rèn)為，在不超出及脫離本發(fā)明范圍和精神情況下，該領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以作出種種變形。
例如，雖然根據(jù)用檢測(cè)氣體出口4a側(cè)的壓力的壓力傳感器檢測(cè)的上游側(cè)壓力信號(hào)對(duì)圖1的壓力調(diào)節(jié)器24進(jìn)行壓力控制，但設(shè)置層流流量計(jì)，以檢測(cè)從該氣體出口4a吸引的混合氣體流量，根據(jù)該流量計(jì)檢測(cè)的流量也可控制壓力調(diào)節(jié)器24的壓力。并且也可控制壓力調(diào)節(jié)器24，使得由位于氣體入口4b的上游側(cè)的MFC35、38檢出的供應(yīng)流量總量(T1)與MFC35的供應(yīng)流量和由氣體濾清器29出口側(cè)的MFC45檢出的多余氣體排氣流量總量(T2)吸引量相等。
并且，圖6的實(shí)施例也可與作為實(shí)施例1的變形的實(shí)施例2以至實(shí)施例3作同樣變形，這對(duì)于領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說不難理解。
權(quán)利要求
1.一種包覆光纖制造設(shè)備，具有冷卻塔，提供氦氣，冷卻通過加熱拉絲拉拔光纖基材所得到的光纖；樹脂包覆機(jī)，在所述冷卻塔中冷卻至一定溫度的光纖上包覆樹脂；氣體濾清循環(huán)機(jī)，吸引包括所述冷卻塔內(nèi)的氦氣的混合氣體，使所述氦氣與所述混合氣分離濾清得到回收氣體再把所述回收氣體供給所述冷卻塔；和向所述冷卻塔提供純氦氣裝置；其特征是所述氣體濾清循環(huán)機(jī)由以下部分組成壓縮機(jī)，壓縮從所述冷卻塔引出的混合氣體；吸引量控制器，在由壓縮機(jī)壓縮所述混合氣體時(shí)，控制從所述冷卻塔內(nèi)吸引的混合氣體量，抑制所述冷卻塔內(nèi)形成的負(fù)壓；氣體濾清器，使所述氦氣與由所述壓縮機(jī)壓縮了的混合氣體分離并回收；回收氣體供應(yīng)通道，把由所述氣體濾清器回收濾清氣體供給所述冷卻塔。
2.一種包覆光纖制造，具有冷卻塔，供給氦氣，該氣體冷卻由加熱抽絲使光纖基材拉拔獲得的光纖；樹脂包覆化機(jī)，在所述冷卻塔中在冷卻到一定溫度的光纖上包覆樹脂；氣體濾清循環(huán)機(jī)，吸引在所述冷卻塔內(nèi)含氦氣的混合氣體，使所述氦氣從所述混合氣體中分離并濾清得到回收氣體，再供給所述冷卻塔；和向所述冷卻塔供應(yīng)純He氣的裝置；其特征是所述氣體濾清循環(huán)機(jī)包括以下部分第1容器，積蓄從所述冷卻塔引出的混合氣體；壓縮機(jī)，壓縮由所述第1容器供給的混合氣體；第2容器，積蓄用所述壓縮機(jī)壓縮的混合氣體；氣體返回通道，使在所述第2容器內(nèi)壓縮的混合氣體一部分返回所述第1容器；氣體濾清器，供給在所述第2容器內(nèi)壓縮的混合氣體，使氦氣與所述壓縮了的混合氣體分離并回收；回收濾清氦氣供應(yīng)通道，把來自所述氣體濾清器的回收濾清氦氣供給所述冷卻塔。
3.如權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征是所述氣體濾清循環(huán)機(jī)還包括氦氣濃度測(cè)定器，測(cè)定由氣體濾清器分離濾清回收的回收氣體中的氦氣濃度(純度)；流量控制器，控制向冷卻塔提供回收氣體的流量；壓力調(diào)整器、根據(jù)由該氦氣濃度測(cè)定器測(cè)定了的氦氣濃度調(diào)整供給所述氣體濾清器的混合氣體之壓力。
4.如權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征是，氣體濾清循環(huán)機(jī)還包括氦氣濃度測(cè)定器，測(cè)定由氣體濾清器分離濾清了的回收氣體氦氣濃度(純度)；和排氣流量控制器，根據(jù)由所述氦氣濃度測(cè)定器測(cè)定了的氦氣濃度，控制用所供氣體濾清器分離氦氣剩下多余氣體的排氣量。
5.如權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征是所述氣體濾清循環(huán)機(jī)還包括多個(gè)回收氣體存儲(chǔ)容器，設(shè)置在氣體濾清器下游(回收)側(cè)，交替積蓄來自所述氣體濾清器的回收氣體。
6.如權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征是所述氣體濾清循環(huán)機(jī)還包括回收氣體壓縮機(jī)，連接在所述氣體濾清器的下游側(cè)、壓縮來自所述氣體濾清器的回收氣體；多個(gè)回收氣體存儲(chǔ)容器，設(shè)置在所述回收氣體壓縮機(jī)下游側(cè)，交替積蓄來自所述回收氣體壓縮機(jī)的回收氣體。
7.一種包覆光纖制造設(shè)備，包括冷卻塔，提供冷卻氦氣，用于冷卻由熱拉絲使光纖基材拔絲得到的光纖；樹脂包覆機(jī)，在用所述冷卻塔冷卻到規(guī)定溫度的光纖上包覆樹脂；氣體濾清循環(huán)機(jī)，吸收所述冷卻塔內(nèi)包括氦氣的混合氣體，從所述混合氣體分離所述氦氣作濾清得到回收氣體后再供給所述冷卻塔；和向所述冷卻塔提供純氦氣裝置；其特征是所述氣體濾清循環(huán)機(jī)具有第1容器，積蓄從所述冷卻塔引出的混合氣體；壓縮機(jī)，壓縮從所述第1容器供給的混合氣體；第2容器，積蓄所述壓縮機(jī)壓縮了的混合氣體；第1氣體返回通道，使所述第2容器內(nèi)壓縮了的混合氣體一部分返回所述第1容器；氣體濾清器，提供在所述第2容器內(nèi)壓縮了的混合氣體，將氦氣從所述壓縮了的混合氣中分離回收；第3容器，積蓄用所述氣體濾清器濾清回收了的回收氣體；第2氣體返回通道，使所述第3容器內(nèi)回收氣體返回到所述第1容器；氦氣濃度測(cè)定器，測(cè)定所述回收氣體氦氣的濃度；和回收氣體供應(yīng)通道，把在所述第3容器內(nèi)積蓄的回收氣體供給所述冷卻塔。
8.如權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征是所述氣體濾清循環(huán)機(jī)還備有壓力調(diào)整器，根據(jù)用所述氦氣濃度測(cè)定器測(cè)定了的回收氣體的氦氣濃度，調(diào)整供給所述氣體濾清器的混合氣體的壓力。
9.如權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征是，氣體濾清循環(huán)機(jī)還備有排氣流量控制器，根據(jù)由所述氦氣濃度測(cè)定器測(cè)定了的回收氣體中氦氣濃度，控制所述氣體濾清器的多余氣體的排氣量。
10.一種包覆光纖制造設(shè)備，備有冷卻塔，供給氦氣，用來冷卻由熱抽絲抽拔光纖基材所得到的光纖；樹脂包覆機(jī)，將樹脂包覆在所述冷卻塔中冷卻到規(guī)定溫度的光纖上；氣體濾清循環(huán)機(jī)，吸引所述冷卻塔內(nèi)包括氦氣的混合氣體，從所述混合氣體中分離濾清所述氦氣，得到回收氣體并再提供給所述冷卻塔；和供給所述冷卻塔純氦氣的裝置；其特征是所述氣體濾清循環(huán)機(jī)具有第1容器，積蓄從所述冷卻塔中引出的混合氣體；壓縮機(jī)，使從所述第1容器供給的混合氣體壓縮；和控制器，用于控制所述壓縮機(jī)，使得所述壓縮機(jī)與供給所述冷卻塔的氦氣的流量成比例地吸引所述冷卻塔內(nèi)混合氣體；第2容器，積蓄用所述壓縮機(jī)壓縮了的混合氣體；氣體濾清器；提供所述第2容器內(nèi)壓縮了的混合氣體，從所述壓縮了的混合氣體中分離回收氦氣；和回收氣體供應(yīng)通道，把從所述氣體濾清器回收的氣體供給所述冷卻塔。
11.一種包覆光纖制造方法，包括如下步驟利用供給所述冷卻塔內(nèi)的氦氣，使借助熱拔絲拉伸光纖基材所得到的光纖通過冷卻塔被冷卻到規(guī)定溫度，接著在象這樣冷卻了的光纖上包覆樹脂，制造包覆光纖，從所述冷卻塔內(nèi)引出包括所述冷卻塔內(nèi)氦氣的混合氣體，從所述混合氣體中分離濾清所述氦氣，得到回收氣體，再供給所述冷卻塔，同時(shí)根據(jù)需要，把純氦氣供給所述冷卻塔；其特征是，在第1容器中積蓄從所述冷卻塔引出的混合氣體，用壓縮機(jī)壓縮從所述第1容器供給的混合氣體，在第2容器中積蓄用所述壓縮機(jī)壓縮了的混合氣體，使所述第2容器內(nèi)壓縮了的混合氣體一部分經(jīng)過氣體返回通道返回所述第1容器，把在所述第2容器內(nèi)壓縮了的混合氣體達(dá)到規(guī)定壓力時(shí)的所述混合氣體供給氣體濾清器，從所述混合氣體中分離回收氦氣，來自所述氣體濾清器的回收濾清氣體達(dá)到規(guī)定的氦氣濃度之后，把所述回收氣體供給所述冷卻塔，控制所述回收濾清氣體和所述純氦氣的比例，使所述包覆光纖的包覆厚度成一定值。
12.如權(quán)利要求11的方法，其特征是所述第2容器內(nèi)的壓縮混合氣達(dá)到規(guī)定壓力時(shí)，在通過所述第2容器把所述壓縮混合氣供給所述氣體濾清器同時(shí)，從所述第2容器經(jīng)過所述氣體回收通道，使來自第2容器的所述壓縮混合氣一部分返回所述第1容器。
全文摘要
在提供氦氣的冷卻塔內(nèi)，冷卻通過加熱拉絲使光纖基材拔絲獲得的光纖，然后在該光纖上涂覆樹脂，在如此制造包覆光纖時(shí)，從冷卻塔引出包括氦氣的混合氣并濾清作為氦氣的回收氣回收，把該回收濾清氦氣與純氦氣同時(shí)供給冷卻塔，使由冷卻塔引出的混合氣經(jīng)升壓(壓縮)積蓄，當(dāng)混合氣達(dá)到高于一定的壓力時(shí)，濾清混合氣體，為了對(duì)應(yīng)于供給的氦氣量作出改變，使吸引氣體量返回壓縮機(jī)的上游側(cè)，防止從冷卻塔引出的混合氣體的氦氣濃度(純度)下降。
文檔編號(hào)G02B6/44GK1157807SQ9612380
公開日1997年8月27日 申請(qǐng)日期1996年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月28日
發(fā)明者小相沢久, 鈴木恒夫 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社