[發明專利]一種光纖拉絲用紫外固化全閉環控制裝置及方法

在審

• 申請號: 202011138910.8
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112250318A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 尹力;余倩卿;黃青松;李睿;譚安巍;皮亞斌
• 申請（專利權）人: 武漢長盈通光電技術股份有限公司
• 主分類號: C03C25/12
• 分類號: C03C25/12;G05D7/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;孫方旭

本發明公開了一種光纖拉絲用紫外固化全閉環控制裝置及方法，其中全閉環控制裝置包括：固化爐、固化爐連接器和固化爐電氣控制系統，固化爐電氣控制系統分別與固化爐氮氣管路質量流量控制器、固化爐空氣管路質量流量控制器、固化爐抽風壓力傳感器、固化爐氧含量傳感器、固化爐光功率傳感器、固化爐壓差傳感器和固化爐電源模塊連接，人機界面分別與固化爐電氣控制系統和光纖缺陷檢測儀連接。本發明閉環地解決了固化過程中的“濕對干”整體固化、固化程度、固化后表面檢測以及固化爐運行環境監測的核心問題。

技術領域

本發明屬于光纖制造設備技術領域，尤其涉及一種光纖拉絲用紫外固化全閉環控制裝置及方法。

背景技術

光纖(Optical Fiber)的典型結構是多層同軸圓柱體，其中纖芯和包層往往都是由不同折射率的石英材料組成，由于特殊的材料和機構設計使得光信號可以在光纖纖芯中穩定傳輸。光纖的涂覆層一般由內涂覆層和外涂覆層組成，它們共同保護使得光纖既具有良好的抗微彎性能又兼具良好的環境適應性和抗機械損傷的性能。在光纖拉制的過程中液態的有機聚合物涂層分一次或多次被涂覆到光纖表面，這些液態涂料通過熱固化或紫外光照射固化的方式快速固化成型在光纖的表面。其具體原理是紫外光固化涂料經紫外光照射后,首先光引發劑吸收紫外光輻射能量而被激活,其分子外層電子發生跳躍,在極短的時間內生成活性中心,然后活性中心與樹脂中的不飽和基團作用,引發光固化樹脂和活性稀釋劑分子中的雙鍵斷開,發生連續聚合反應,從而相互交聯成膜。可見，紫外光強度越高紫外光照射的時間越長聚合反應發生地越充分。但一般情況下，在有氧的氛圍中氧的存在會阻礙聚合反應的過程，特別是會阻礙游離原子團引發的共聚反應。由此可見光纖在固化過程中紫外光的強度、紫外光照射的時間以及固化時的氣體氛圍都對固化過程起著至關重要的作用。

專利CN 105060793A提出了一種光強度可調的光纖涂層紫外固化設備，該設備可以建立起拉絲速度和紫外線強度之間的閉環控制，使得光纖在固化過程中接收到的光輻照量始終均衡；專利CN 105259625 A提出了光纖涂層固化度自動控制裝置及光纖生產設備，該發明主要是通過氣體流量控制器和氧氣流量控制儀對光纖固化的氣體氛圍進行控制從而穩定住光纖的表面固化度；專利CN 102173603 A提出了一種全面兼顧光纖表面粉塵監測、固化爐內光功率監測、固化爐氧含量監測、固化爐內抽風壓力監測、固化爐內顆粒數監控并形成PID閉環控制的全自動高速拉絲固化系統。首先以上專利都僅僅只針對單一的固化爐或系統，也往往集中在通信光纖的高速拉絲的“濕對濕”工藝上。而特種光纖由于應用場景特殊，涂層材料性質和普通的通信光纖差異較大，往往采用的是“濕對干”的低速拉絲方式。再者，以上專利雖然對固化過程中相關量，比如固化爐內光功率、氧含量、抽廢氣壓力等參數進行了監測，但缺少固化后光纖涂層缺陷檢測的裝置和手段，只能在整套光纖拉絲完畢后通過其他儀器進行檢測，而無法在拉絲過程中對涂覆和固化效果實時進行監控，勢必會造成大面積的浪費。另外，以上專利沒有考慮固化爐運行環境的監測，由于固化爐內部溫度高達1000℃以上，常常采用風冷的方式進行降溫，如果送風與排風的壓力差達不到固化爐運行的最低要求，將會大大縮短紫外燈和固化爐發射罩等零部件的使用壽命。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種光纖拉絲用紫外固化全閉環控制裝置及方法，適用于“濕對干”的涂覆固化工藝，可以同時對內、外涂的涂覆固化進行控制；在拉絲過程中對光纖涂層缺陷進行實時檢測并提示。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種光纖拉絲用紫外固化全閉環控制裝置及方法，該裝置包括：固化爐、固化爐連接器和固化爐電氣控制系統，固化爐電氣控制系統分別與固化爐氮氣管路質量流量控制器、固化爐空氣管路質量流量控制器、固化爐抽風壓力傳感器、固化爐氧含量傳感器、固化爐光功率傳感器、固化爐壓差傳感器和固化爐電源模塊連接，人機界面分別與固化爐電氣控制系統和光纖缺陷檢測儀連接。

按上述技術方案，固化爐為紫外光固化爐，至少為兩個，分別是內涂固化爐和外涂固化爐，分別用于光纖第一層涂覆固化和第二層涂覆固化。