專利名稱:光纖拉絲—篩選—二次被覆連續(xù)生產(chǎn)裝置的制作方法
本發(fā)明屬光纖生產(chǎn)設(shè)備，作連續(xù)生產(chǎn)制造光導(dǎo)纖維用。
光纖的生產(chǎn)包括光纖拉絲、強度篩選、二次被覆三個主要工序。
通用的光纖強度篩選裝置由傳動機構(gòu)帶動的一組滾筒及施加張力機構(gòu)和測量導(dǎo)輪組成。用加砝碼的方式或機械頂緊裝置來改變光纖所受的張力，為使光纖承受不同張力進行強度篩選，必須制備各種重量的砝碼，或制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機械制動機構(gòu)，生產(chǎn)過程中只能階躍式間隙地調(diào)節(jié)篩選張力，加工、管理不方便，難以滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要。再加之其它種種原因，傳統(tǒng)的光纖生產(chǎn)方法是將上述三道主要工序分開進行或?qū)⑵渲袃傻拦ば蜻B在一起進行，這樣工序多，重復(fù)設(shè)備多，占地面積大，操作人員多而且光纖在多次周轉(zhuǎn)中易于損壞。二次被覆放線張力控制較復(fù)雜，影響被覆質(zhì)量。
另外，現(xiàn)通用的一次涂覆裝置用特定的電動傳動機構(gòu)產(chǎn)生壓力(見日本公開特許公報昭S7-7844)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工不方便，難以杜絕因光纖高速運動帶入氣泡附于光纖涂層中，難以確保產(chǎn)品質(zhì)量，使用不完全。
為克服上述缺點，尋求在生產(chǎn)過程中能連續(xù)調(diào)節(jié)張力，進行強度篩選的強度篩選裝置，使光纖拉絲、強度篩選、二次被覆三道工序能連續(xù)進行的生產(chǎn)裝置，以及加工方便、性能可靠、能確保產(chǎn)品質(zhì)量，使用完全的光纖一次涂覆裝置，提出了本發(fā)明。
為完成本發(fā)明任務(wù)，采用了以下的技術(shù)方案。
本發(fā)明由送棒機構(gòu)、石墨拉絲爐、一次被覆裝置、強度篩選裝置、儲線器、擠塑機、冷卻槽、收線盤、放線輪、牽引輪、導(dǎo)輪、光纖、光纖直徑及其偏心測控和電氣控制裝置組成，其中1.電氣控制裝置，采用了由位移傳感器組成的張力反饋系統(tǒng)及電氣控制。以拉絲牽引輪為主牽引。通過張力反饋系統(tǒng)及電氣控制使強度篩選、儲線器、光纖收絲、排絲、二次被覆后光纖的收線、排線各系統(tǒng)均能同步地跟蹤拉絲主牽引，以實現(xiàn)同步運轉(zhuǎn)，滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要。
由七套單獨直接傳動的直流力矩低速測速機組來控制生產(chǎn)線上的送棒、主牽引、光纖強度篩選、光纖收絲、排絲、二次被覆后光纖的收線、排線，其中直流力矩低速機組與測速機組相配，組成速度閉環(huán)，并與由位移傳感器組成的張力反饋系統(tǒng)相連，以保證各系統(tǒng)能在較高的運轉(zhuǎn)精度下同步運轉(zhuǎn)。
采用非接觸式光電溫度計和熱電偶與精密溫度自動控制裝置相配，以準確控制石墨拉絲爐、涂層烘干爐和擠出機的溫度滿足拉制工藝的需要。
2.采用磁粉離合器作為施加張力機構(gòu)，用調(diào)節(jié)電流大小改變磁粉離合器制動力矩的方法來改變光纖所受張力大小，使光纖所受張力大小在篩選范圍內(nèi)能連續(xù)可調(diào)，并用改變光纖在滾筒上所繞圈數(shù)來確保光纖進線、出線張力恒定的一定數(shù)值。
由歐拉公式知Pn/Qn＝e2πmf式中Qn-光纖進線或出線張力。f-光纖與滾筒間的摩擦系數(shù)。
Pn-光纖所受的篩選張力。
m-光纖在強度篩選裝置滾筒上所繞的圈數(shù)。
由歐拉公式知，在一定的摩擦系數(shù)下，為保證一定的進線、出線張力(Qn)，調(diào)節(jié)m的數(shù)值總能使上式成立。即當篩選張力增大時，只要增加光纖在滾筒上的圈數(shù)，即可保持光纖進線、出線張力不變，以保證光纖在連續(xù)生產(chǎn)過程中完成強度篩選工序。
由兩組平行、相對排列的等直徑滾筒及等速比的齒輪組成強度篩選裝置。傳動機構(gòu)是由電動機帶動的滾筒及齒輪組。施加張力機構(gòu)是與被動齒輪組連接的磁粉離合器，測量導(dǎo)輪配置在靠離合器一側(cè)的防護罩外。
3.光纖一次涂覆用的壓力涂覆裝置的涂覆容器分成上、下杯體，杯體間用螺紋或砝蘭方式連接，墊圈密封。上、下杯體的下部均裝有可拆卸的金屬?？?，下模口口徑與光纖被覆直徑相配，上模口口徑比下?？诳趶缴源?。上、下杯體的上部均有接管使其內(nèi)腔分別與溢出料盛器及供料容器相通。下杯體外有冷卻夾套。加壓機構(gòu)采用與供料容器直接相通的氣體壓力容器，壓力由氣體壓力容器(鋼瓶)或氣體壓縮機產(chǎn)生，由壓力容器(或壓縮機)引入的氣體直接加于供料容器內(nèi)的涂料表面，涂料經(jīng)接管進入下杯體內(nèi)腔，一部份涂料被迫向下流動，涂于光纖表面，以適應(yīng)光纖高速拉制供料的需要，另一部份涂料經(jīng)上?？诒粔喝肷媳w內(nèi)腔，再經(jīng)接管溢入溢出料盛器中。適當選配上、下?？谥睆侥苁构饫w高速運動而引入的氣體阻擋在上杯體內(nèi)，消除了光纖涂層中的氣泡。拉制過程中涂料的溫度可由冷卻夾套中的循環(huán)冷卻液控制，以保持涂料粘度不變，滿足連續(xù)生產(chǎn)中涂覆的需要。
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。
圖1、光纖連續(xù)生產(chǎn)流程圖圖2、光纖連續(xù)生產(chǎn)電氣控制流程圖圖3、電機速度控制系統(tǒng)框圖圖4、電機速度控制系統(tǒng)速度給定圖圖5、光纖強度篩選裝置示意圖圖6、光纖強度篩選繞線圖圖7、光纖涂覆杯示意圖圖8、光纖一次涂覆用壓力涂覆裝置圖。
在圖1中，(1)送棒機構(gòu)、(2)預(yù)制棒、(3)石墨拉絲爐、(4)光纖直徑檢測、(5)光纖一次涂覆用壓力涂覆裝置、(7)涂層偏芯測定、(8)拉絲牽引輪、(9)導(dǎo)輪、(10)強度篩選裝置、(11)儲線器、(12)擠塑機、(13)冷卻槽、(14)牽引輪、(15)收線盤、(16)光纖。(6)烘爐。
拉制時，送棒機構(gòu)(1)將預(yù)制棒(2)送入石墨拉絲爐(3)，經(jīng)爐加熱，玻璃棒頭部熔融，從端部引出光纖(16)由拉絲牽引輪(8)牽引經(jīng)壓力涂覆裝置(5)涂敷，經(jīng)烘爐(6)烘干后，引入強度篩選裝置(10)對其強度進行篩選，證明滿足強度要求的光纖存于儲線器(11)中，光纖從儲線器引入擠塑機(12)進行二次被覆，二次被覆后的光纖徑冷卻槽(13)冷卻后，收于收線盤(15)中。光纖從拉絲、強度篩選到二次被覆三道工序均在一連續(xù)的生產(chǎn)裝置上完成。
為滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要，保證拉絲、強度篩選、二次被覆三道工序同步，電氣控制裝置采用了以光拉絲牽引輪為主牽引，用由位移傳感器組成的張力反饋系統(tǒng)及電氣控制使強度篩選、儲線器、光纖收絲、排絲、二次被覆后光纖的收線、排線系統(tǒng)，均同步地跟蹤主牽引的裝置。按圖2所示光纖連續(xù)生產(chǎn)電氣控制流程圖進行控制。從圖2可見，拉絲牽引(主牽引)、強度篩選、光纖收絲、排絲、光纖被覆后的收線、排線系統(tǒng)均與由位移傳感器組成的張力反饋系統(tǒng)相連。用直流力矩低速測速機組1TG、1M控制制送棒機構(gòu)，用直流力矩低速測速機組2TG、2M控制拉絲牽引(主牽引)，用直流力矩低速測速機組3TG、2M控制強度篩選，用直流力矩低速測速機組4TG、4M控制光纖收絲，用直流力矩低速測速機組5TG、5M控制光纖排絲，用直流力矩低速測速機組6TG、6M控制二次被覆后光纖的收線，用直流力矩低速測速機組7TG、7M控制二次被覆后光纖的排線，用直流電動機8M、9M分別控制擠塑機及二次被覆付牽引。各測速機組按圖3所示框圖進行電機速度控制。在圖3中，PI調(diào)節(jié)器由運算放大器和R-C反饋網(wǎng)絡(luò)組成作為前置放大級，使系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，動態(tài)性能指標均能滿足要求，除電壓放大，功率放大外，還有校正調(diào)節(jié)，以增加系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，使系統(tǒng)不會引起振蕩，能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電機速度控制系統(tǒng)按圖4所示框圖給定速度，由-6V直流穩(wěn)壓電流供給總給定值，由各電位器供給各單元給定值。
由于張力反饋系統(tǒng)是用差動變壓器式的位移傳感器將直線移動的機械量的變化轉(zhuǎn)化為電量變化，具有靜電特性的線性度好，給定信號恒定，溫度漂移小，靈敏度高，時間系數(shù)小的特點。用這樣的電氣控制裝置能使強度篩選、儲線器、光纖拉絲、排絲、二次被覆后光纖的收線、排線系統(tǒng)均同步地跟蹤拉絲主牽引，能實現(xiàn)各部份同步運轉(zhuǎn)，滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要。
電氣控制裝置包括以下幾個柜、臺、裝置(1)直流力矩電機速控柜裝有七套單獨直接傳動的永磁式直流力矩低速測速機組的電氣控制系統(tǒng)及穩(wěn)壓電流和繼電器控制系統(tǒng)，其中直流力矩低速機組與測速機組相配，組成速度閉環(huán)，并與由位移傳感器組成的張力反饋系統(tǒng)相連，用以控制送棒、主牽引、光纖強度篩選、光纖收絲、光纖排絲、及二次被覆后光纖的收線、排線。
(2)烘干爐溫控柜用動圈式溫度指示調(diào)節(jié)儀，可控硅電壓調(diào)整器來控溫。
(4)付牽引速控柜包括付牽引傳動直流電機的可控硅調(diào)速裝置。
(5)擠塑機溫控、速控柜用可控硅調(diào)速裝置調(diào)節(jié)擠塑機的速度，機頭、機身分四段加熱、控溫。
(6)三相、單相自動調(diào)壓裝置用以穩(wěn)定七套直流力矩低速測速機組、付牽引直流電機及石墨拉絲爐的電壓，以減少電網(wǎng)電壓波動對溫度、速度的影響。
(7)操作臺、操作盤裝有各類表頭、信號指示及打印機等，可直觀地進行操作、控制。
根據(jù)需要，可按以下系統(tǒng)工作方式組成不同類型的連續(xù)生產(chǎn)線1.拉絲-烘干-主牽引-收排絲生產(chǎn)線。
2.放絲-套塑-付牽引-收排線生產(chǎn)線。
3.拉絲-烘干-主牽引-光纖強度篩選-擠塑-付牽引-收排線生產(chǎn)線。
3.拉絲-烘干-主牽引-擠塑-付牽引-收排線生產(chǎn)線。
圖5是光纖強度篩選裝置示意圖，從圖可見，電動機(6-1)的軸(6-15)經(jīng)支架(6-2)，穿過齒輪(6-3)及滾筒(6-4)的中心與齒輪(6-6)、滾筒(6-5)相連，齒輪(6-7)同時與齒輪(6-6)、齒輪(6-13)相嚙合，組成主動齒輪組。另外，齒輪(6-9)同時與齒輪(6-3)、齒輪(6-13)相嚙合，組成被動齒輪組。齒輪(6-10)滾筒(6-11)的軸(6-17)的一端與離合器(6-8)相聯(lián)，另一端穿過齒輪(6-13)和滾筒(6-12)的中心，而齒輪(6-7)、齒輪(6-9)同在軸(6-16)上，各齒輪、滾筒的軸均由滾珠軸承支撐在支架(6-2)上。防護罩(6-19)通過軸承支撐在軸(6-15)、(6-16)、(6-17)上。測量導(dǎo)輪(6-14)配置在靠離合器側(cè)的防護罩外，其距離可據(jù)測量要求調(diào)節(jié)。
使用時，光纖(6-20)按圖6方式繞在滾筒上，即光纖從A點引入，在滾筒(6-4)、(6-11)上繞數(shù)圈后，經(jīng)測量導(dǎo)輪(6-19)引入滾筒(6-12)，在滾筒(6-12)、滾筒(6-5)上繞數(shù)圈后，從B點引出。
在圖5中，電動機(6-1)帶動滾筒(6-5)、齒輪(6-6)轉(zhuǎn)動，由于齒輪(6-7)的嚙合，滾筒(6-12)、齒輪(6-13)隨之轉(zhuǎn)動，由于光纖的牽引及齒輪(6-9)的嚙合，滾筒(6-11)、(6-4)亦隨之轉(zhuǎn)動。欲改變測量段光纖(即滾筒(6-11)、(6-12)與測量導(dǎo)輪(6-14)之間的光纖)上所受的張力，只需用按鈕調(diào)節(jié)磁粉離合器電流大小，改變磁粉離合器加到軸(6-17)上的制動力矩即可。同時由歐拉公式可知，調(diào)節(jié)光纖在滾筒上可繞的圈數(shù)，在一定范圍篩選張力下保持光纖進線、出線張力不變。也就是說，光纖僅在測量段受到較大的篩選張力，其余處所受張力很小，光纖在生產(chǎn)過程中不會因強度篩選而受到損傷，使光纖拉絲、強度篩選、二次被覆三道工序有連續(xù)進行的可能。
圖7為光纖涂覆杯示意圖，涂覆杯是光纖一次涂覆層的涂覆容器。從圖可見，涂覆杯的上杯體(8-15)和下杯體(8-13)間用螺紋(或砝蘭)方式連接，墊圈(8-14)密封，上、下杯體的下部分別裝有可拆卸的上?？?8-20)和下模口(8-9)，下模口由螺母(8-17)及墊圈(8-10)緊固、密封。下?？谥睆脚c光纖被覆外徑相配，上?？谥睆缴源笥谙履？谥睆?。上杯體上部接管(8-16)與溢出料盛器(8-7)相通，下杯體上部接管(8-19)與供料容器(8-24)相通，并且有冷卻夾套(8-18)，由進水管(8-11)及出水管(8-12)引入、引出冷卻水，從控制涂料溫度上升，保持涂料粘度不變。
使用時，涂覆杯按圖(8)方式組裝于壓力涂覆裝置中，(接于圖1中光纖一次涂覆壓力涂覆裝置(5)位置)壓力氣體由氣體壓力容器(鋼瓶)(8-23)或氣體壓縮機供給，氣體采用普通的氮氣、干燥空氣均可，壓力氣體(8-22)直接加于供料容器內(nèi)的涂料(8-5)表面，涂料在壓力作用下，經(jīng)接管(8-19)流入下杯體內(nèi)腔，一部份涂料被迫向下流動，經(jīng)下模口(8-9)涂于光纖(8-8)表面，另一部份涂料經(jīng)上模口(8-20)被壓入上杯體內(nèi)腔，并經(jīng)接管(8-16)溢入溢出料盛器(8-7)中。
試驗證明，采用本發(fā)明的強度篩選裝置，只要適當?shù)卣{(diào)節(jié)離合器的電流，光纖的篩選張力可在200～1000克的范圍內(nèi)無級變化，并能控制光纖進線、出線張力均在100克以下，在光纖生產(chǎn)過程中能連續(xù)進行強度篩選。
試驗證明，采用本發(fā)明的壓力涂覆裝置，只要根據(jù)光纖規(guī)格適當?shù)倪x配下?？诘闹睆剑夏？谥睆郊s為下?？谥睆降?倍時，在高速生產(chǎn)時所涂覆光纖涂層無氣泡，表面光滑，外徑均勻一致，能滿足高速生產(chǎn)連續(xù)涂覆的需要。
試驗證明，采用本發(fā)明的連續(xù)生產(chǎn)裝置在速度不大于80米/分的情況下，能連續(xù)生產(chǎn)出初次被覆無氣泡，同心，二次被覆光滑的光纖，且強度及光纖外徑公差均能符合要求。
按本發(fā)明的光纖連續(xù)生產(chǎn)裝置具有以下優(yōu)點1.由于工序減少、減少了重復(fù)設(shè)備和占地面積，避免了光纖不必要的周轉(zhuǎn)和復(fù)繞，既能節(jié)省勞力、又能確保光纖被覆質(zhì)量。
2.光纖所受張力在所需強度范圍內(nèi)能無級調(diào)節(jié)，操作管理方便，且二次被覆復(fù)放絲張力穩(wěn)定，有利于被覆質(zhì)量及被覆速度的提高。
3.強度篩選、壓力涂覆裝置結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，易于生產(chǎn)制造。
權(quán)利要求
1.一種光纖拉絲-篩選-二次被覆連續(xù)生產(chǎn)裝置由送棒機構(gòu)、石墨拉絲爐、一次被覆裝置、強度篩選裝置、儲線器、擠塑機、冷卻槽、收線盤、放線輪、牽引輪、導(dǎo)輪、光纖、光纖直徑及其偏心測控和電氣控制裝置組成，本發(fā)明的特征在于電氣控制裝置采用了能使各系統(tǒng)同步地跟蹤拉絲主牽引的由位移傳感器組成的張力反饋系統(tǒng)及電氣控制，強度篩選裝置采用磁粉離合器作施加張力機構(gòu)，一次被覆裝置采用壓力涂覆裝置。
2.如權(quán)利要求
1所述光纖拉絲-篩選-二次被覆連續(xù)生產(chǎn)裝置，其特征在于電氣控制裝置由直流力矩電機速控柜、石墨拉絲爐溫控柜、烘干爐溫控柜、付牽引速控柜、擠塑機溫控、速控柜、三相、單相自動調(diào)壓裝置及操作臺、操作盤組成。
3.如權(quán)利要求
1或2所述光纖拉絲-篩選-二次被覆連續(xù)生產(chǎn)裝置，其特征在于直流力矩電機速控柜內(nèi)的直流力矩低速機組與測隨機組相配，組成速度閉環(huán)，并與由位移傳感器組成的張力反饋系統(tǒng)相連。
4.如權(quán)利要求
1所述光纖拉絲-篩選-二次被覆連續(xù)生產(chǎn)裝置，其特征在于強度篩選裝置的滾筒是由兩組平行、相對排列的等直徑滾筒組成。
5.如權(quán)利要求
1所述光纖拉絲-篩選-二次被覆連續(xù)生產(chǎn)裝置，其特征在于強度篩選裝置的傳動機構(gòu)是由電動牽引的兩組平行、相對排列的等速比齒輸組成，與電動機(6-1)相聯(lián)的軸(6-5)經(jīng)支架(6-2)穿過滾筒(6-4)和齒輪(6-3)的中心與滾筒(6-5)、齒輪(6-6)相聯(lián)，齒輪(6-7)同時與齒輪(6-6)、齒輪(6-13)相嚙合，構(gòu)成主動齒輪組，齒輪(6-9)同時與齒輪(6-3)、齒輪(6-10)相嚙合組成被動齒輪組，齒輪(6-10)與滾筒(6-11)的軸(6-17)的一端與離合器(6-8)相聯(lián)，另一端穿過齒輪(6-13)和滾筒(6-12)的中心，各軸均由滾珠軸承支撐在支架(6-2)上。
6.如權(quán)利要求
1所述光纖拉絲-篩選-二次被覆連續(xù)生產(chǎn)裝置，其特征在于壓力涂覆裝置的加壓機構(gòu)采用與供料容器相逐的氣體壓力容器，其涂覆杯杯體分為密閉連接的上、下兩部分，上、下杯體的下部均裝有可拆卸的模口。
7.如權(quán)利要求
1或6所述光纖拉絲-篩選-二次被覆連續(xù)生產(chǎn)裝置，其特征在于壓力涂覆裝置中涂覆杯的上、下可拆卸?？诰鶠榻饘倌?，下?？谥睆脚c光纖被覆直徑相配，上模口直徑約為下?？谥睆降?倍。
8.如權(quán)利要求
1或6所述光纖拉絲-篩選-二次被覆連續(xù)生產(chǎn)裝置，其特征在于涂覆杯的上杯體上部有連接溢出料盛器與杯體內(nèi)腔的接管，下杯體的上部有連接供料容器與杯體內(nèi)腔的接管，并且外部設(shè)有進水管、出水管與冷卻套相逐。
專利摘要
光纖拉絲——篩選——二次被覆連續(xù)生產(chǎn)裝置是連續(xù)生產(chǎn)制造光纖的成套設(shè)備。它采用了能滿足連續(xù)生產(chǎn)要求的強度篩選裝置及壓力涂覆裝置，并以拉絲牽引為主牽引，其余強度篩選、收線等均通過位移傳感器及電器控制跟蹤主牽引以實現(xiàn)同步運轉(zhuǎn)，根本改變了將各道工序分開進行的光纖傳統(tǒng)生產(chǎn)方法。由于工序減少，減少了重復(fù)設(shè)備、占地面積、避免了光纖不必要的周轉(zhuǎn)和復(fù)繞，既節(jié)省勞力，又能提高產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號C03B37/00GK87100958SQ87100958
公開日1988年9月7日 申請日期1987年2月28日
發(fā)明者高祥萍, 卜天民, 石世銘 申請人:機械工業(yè)部上海電纜研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan