УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
DEVICE FOR OPTICAL FIBERS PROCESSING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для обработки оптических волокон.
Уровень техники
Известен способ формирования покрытия, в соответствии с которым изготавливают элемент с оптическими волокнами путем покрытия нескольких волокон пластмассой, образующей вокруг этих волокон изолирующую трубку.
Для того чтобы обеспечить контролируемое охлаждение пластмассы изолирующей трубки, элемент с оптическими волокнами направляют в охлаждающий желоб, заполненный водой. Затем смоченный элемент с оптическими волокнами протягивают с помощью пары роликов, контактирующих с внешней поверхностью элемента с оптическими волокнами, и, наконец, этот элемент с оптическими волокнами наматывают на катушку.
Проблема, присущая описанному выше известному решению, заключается в том, что смоченный элемент с оптическими волокнами становится скользким. Кроме того, необходимо уделить внимание тому, чтобы ролики не создавали слишком большого усилия, действующего на внешнюю поверхность элемента с оптическими волокнами, поскольку воздействие слишком большого усилия может изменить форму элемента с оптическими волокнами с повреждением оболочки и, возможно также, самих оптических волокон.
В связи с проявлением на рынке тенденции непрерывного требования все большей и большей производительности технологической линии (большей скорости перемещения элемента с волокнами) оказалось, что транспортирование элемента с оптическими волокнами является затруднительным. Опасность состоит в том, что элемент с оптическими волокнами выходит из зазора между роликами, что приводит к остановке производственного процесса и, кроме того, к непроизводительным потерям исходных материалов.
Сущность изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении устройства, способного эффективно и надежно обрабатывать оптические волокна. Эта задача решается с помощью устройства согласно независимому пункту 1 формулы изобретения.
Использование пары роликов, из которых первый ролик имеет периферийную круговую первую канавку, вмещающую первый элемент с оптическими волокнами так, что из первой канавки выступает менее половины площади поперечного сечения первого элемента с оптическими волокнами, а второй ролик имеет контактную поверхность, контактирующую с поверхностью выступающего участка первого элемента с оптическими волокнами, - обеспечивает создание устройства, способного надежно обрабатывать первый элемент с оптическими волокнами при большой производительности технологической линии.
Предпочтительные воплощения изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 и фиг. 2 - первое воплощение устройства для обработки оптических волокон.
Фиг. 3 - второе воплощение устройства.
Фиг. 4 - третье воплощение устройства.
Фиг. 5 - четвертое воплощение устройства.
Описание, по меньшей мере, одного воплощения
Фиг. 1 и фиг. 2 иллюстрируют первое воплощение устройства для обработки оптических волокон. На фиг. 1 показана пара роликов, размещенных в охлаждающем желобе, а на фиг. 2 более детально отображена конфигурация этих роликов.
На фиг. 1 показана пара роликов, включающая первый 1 и второй 2 ролик, установленные с возможностью приема и размещения первого элемента 4 с оптическими волокнами, транспортируемого из охлаждающего желоба 3. Ролики могут быть изготовлены из подходящего металла, такого, например, как сталь или алюминий.
Элемент с оптическими волокнами может содержать одно или большее число оптических волокон, заключенных в оболочку из подходящего пластмассового материала. Охлаждающий желоб 3, например, может быть заполнен водой, которую используют для регулирования температуры элемента с оптическими волокнами, и, в частности, температуры оболочки, которая может быть экструдирована незадолго перед подачей элемента с оптическими волокнами в охлаждающий желоб 3.
Приводной механизм, который может содержать, к примеру, электрический двигатель, используют для привода во вращение роликов 1 и 2 и протяжки первого элемента 4 с оптическими волокнами за счет контакта внешней поверхности первого элемента 4 с оптическими волокнами и периферийных контактных поверхностей указанных роликов.
Первый ролик 1 содержит периферийную первую канавку 5, выполненную на периферийной контактной поверхности 6 первого ролика 1. В первой канавке 5 размещается первый элемент 4 с оптическими волокнами. Для этой цели первая канавка 5 спрофилирована с возможностью вмещения первого элемента с оптическими волокнами так, чтобы менее половины площади поперечного сечения первого элемента 4 с оптическими волокнами выступало из первой канавки 4. В иллюстрируемом на фиг. 2 примере первый элемент 4 с оптическими волокнами размещен полностью в первой канавке так, что указанный первый элемент вообще не выступает из первой канавки 5. Периферийная контактная поверхность 7 второго ролика 2 имеет выступающий участок 8, входящий в первую канавку 5, выполненную в первом ролике, предназначенную для контакта с поверхностью первого элемента 4 с оптическими волокнами и для размещения указанного первого элемента 4 с оптическими волокнами в зазоре, ограниченном первым и вторым роликами 1 и 2. Для простоты в иллюстрируемом поперечном сечении первого элемента с оптическими волокнами не показаны отдельны одно или большее число оптических волокон и оболочка.
Поскольку элементы с оптическими волокнами могут иметь не один и тот же, а различные размеры, пара роликов, показанная на фиг.2, в дополнение к первой канавке снабжена второй периферийной канавкой 14. В иллюстрируемом примере вторая канавка 14, например, выполнена во втором ролике 2, хотя в качестве альтернативы она может быть выполнена и в первом ролике 1. Вторая канавка 14 имеет иные размеры, чем первая канавка 5, и может вмещать второй элемент с оптическими волокнами, размеры поперечного сечения которого отличаются от размеров первого элемента 4 с оптическими волокнами.
Размеры второй канавки 14 позволят разместить в ней второй элемент из оптических волокон так, чтобы менее половины площади поперечного сечения второго элемента с оптическими волокнами выступало из второй канавки. Периферийная контактная поверхность 6 первого ролика 1 контактирует с поверхностью второго элемента с оптическими волокнами, находящегося во второй канавке 14. Как можно видеть на фиг. 2, второй ролик 2 имеет периферийный выступающий участок, в котором выполнена вторая канавка 14. Это выступающий участок входит в периферийную впадину (канавку) 10, выполненную в первом ролике 1, которая является достаточно широкой для размещения в ней выступающего участка второго ролика 2.
Использование пары роликов, содержащих первую 5 и вторую 14 канавки, предпочтительно, поскольку элементы с оптическими волокнами, имеющие различные величины диаметров поперечного сечения могут быть протянуты с помощью одной и той же пары роликов. Однако в большинстве воплощений в конкретный отрезок времени используется только одна из канавок; другими словами, несмотря на наличие двух канавок, осуществляется протяжка только одного элемента с оптическими волокнами. Преимущество такого воплощения заключается в том, что в случае изменения технологической линии с целью обработки элемента с оптическими волокнами, имеющего другие размеры, отсутствует необходимость в замене пары роликов. Вместо этого элемент с оптическими волокнами, имеющий иные размеры, может быть направлен в другую канавку с соответствующими подходящими размерами для протяжки этого другого элемента с оптическими волокнами.
Контактные поверхности 6 и 7 первого и второго роликов 1 и 2 предпочтительно, по меньшей мере, частично снабжены покрытием, обеспечивающим образование шероховатых контактных поверхностей с большим коэффициентом трения. Покрытие может быть выполнено так, как это, например, показано на фиг. 3. Одна из альтернатив заключается в нанесении слоя карбида вольфрама, например, с помощью плазменного осаждения. Такой слой является весьма износостойким. Поскольку задача состоит в увеличении трения, механическая слоя после его осаждения может быть минимизирована или в некоторых воплощениях полностью исключена.
Фиг. 3 иллюстрирует второе воплощение устройства. Устройство на фиг. 2 подобно устройству, в отношении которого выше даны пояснения со ссылками на фиг. 1 и фиг. 2. Поэтому воплощение на фиг. 3 будет рассмотрено, главным образом, отмечая различия между этими воплощениями.
На фиг. 3 пара роликов, включающая первый ролик 1' и второй ролик 2', выполнена только с одной канавкой 5. Соответственно, эта пара роликов оптимизирована только в отношении одного размера элемента 4 с оптическими волокнами. Фиг. 3 иллюстрирует также покрытие 9, обеспечивающее для указанной пары роликов шероховатые контактные поверхности 6 и 7 с высоким коэффициентом трения, как это описано в отношении воплощений, показанных на фиг. 1 и фиг. 2. Такое покрытие может быть использовано также и в других воплощениях, рассмотренных ниже.
В иллюстрируемом на фиг. 3 воплощении второй ролик 2' не входит в канавку или выемку в первом ролике 1', как это показано на фиг. 2. Вместо этот зазор 12, параллельный оси 11 вращения первого ролика, отделяет ролики 1' и 2' друг от друга. В иллюстрируемом примере второй ролик 2' имеет в целом плоскую контактную поверхность 7, контактирующую с поверхностью первого элемента 4 с оптическими волокнами. Однако можно использовать контактную поверхность 7, которая не является плоской, а выполнена немного вогнутой, например, другими словами, имеет форму подобную форме канавки 10 на фиг. 2, что помогает первому элементу с оптическими волокнами оставаться в средней части канавки 5.
Фиг. 3 иллюстрирует также центральную точку 13 в площади поперечного сечения первого элемента 4 с оптическими волокнами. На уровне центральной точки в направлении оси 11 вращения первого ролика 1' ширина W1 первой канавки 5 по существу соответствует ширине W2 первого элемента 4 с оптическими волокнами. В данном контексте выражение «по существу соответствует» относится к такому выбору размеров, при котором ширина W1 канавки 5 настолько близка к ширине W2 первого элемента 4 с оптическими волокнами, что стенки канавки 5 обеспечивают надлежащую опору первому элементу 4 с оптическими волокнами, чтобы избежать слишком сильного изменения формы первого элемента 4 с оптическими волокнами, от круговой до овальной сразу после сжатия первым роликом 1' и вторым роликом 2' размещенного между ними первого элемента 4 с оптическими волокнами с усилием достаточным, чтобы обеспечить хорошее сцепление между поверхностью первого элемента 4 с оптическими волокнами и контактными поверхностями 6 и 7. На практике выбор геометрических размеров может быть произведен так, что ширина W1 канавки 5 превышает ширину W2 первого элемента 4 с оптическими волокнами в процентном отношении до 20%, предпочтительно от 2,5 до 10%. Такой выбор размеров является оптимальным, по меньшей мере, для элементов с оптическими волокнами, имеющих, как правило, диаметр от 1 до 4 мм. Подобный выбор размеров предпочтительно используют также в воплощениях, иллюстрируемых на фиг. 1, 2 и 4, 5.
На фиг. 3 также можно видеть, что центральная точка 13 поперечного сечения первого элемента 4 с оптическими волокнами находится внутри первой канавки 5 на глубине Y, другими словами, так, что менее половины площади поперечного сечения первого элемента с оптическими волокнами выступает из первой канавки. Это эффективно позволяет предотвратить выпадения первого элемента 4 с оптическими волокнами из зазора между роликами 1' и 2' также в таких случаях реализации, в которых первый элемент 4 с оптическими волокнами смочен, является скользким и его линейная скорость перемещения высокая.
Фиг. 4 иллюстрирует третье воплощение устройства. Воплощение на фиг. 4 является схожим с воплощением, в отношении которого выше даны разъяснения со ссылкой на фиг. 3. Поэтому иллюстрируемое на фиг. 4 воплощение будет рассмотрено, главным образом, отмечая различия между этими воплощениями.
На фиг. 4 первая канавка 5 выполнена в периферийном выступающем участке первого ролика 1ʺ. Периферийная канавка 10ʺ выполнена во втором ролике 2ʺ. Канавка выполнена достаточно широкой для того, чтобы облегчить вхождение выступающего участка первого ролика 1ʺ в канавку 10ʺ. Соответственно, первый ролик 1ʺ входит во второй ролик 2ʺ, и первый элемент 4 с оптическими волокнами заключен в объеме (зазоре), ограниченном первым и вторым роликами.
Фиг. 5 иллюстрирует четвертое воплощение устройства. Воплощение на фиг. 5 является схожим с воплощением, в отношении которого выше даны разъяснения со ссылкой на фиг. 1 и фиг. 2. Поэтому воплощение на фиг. 5 будет рассмотрено, главным образом, отмечая различия между этими воплощениями.
На фиг. 5 пара роликов, включающая первый 1 и второй 2 ролики, вращается с помощью приводного механизма 19, содержащего электрический двигатель, и размещена относительно охлаждающего желоба 3 так, как показано на фиг. 1. Однако вместо роликов 1 и 2, показанных на фиг. 1 и фиг. 2, в воплощении, представленном на фиг. 5, могут быть использованы ролики 1' и 2' или 1ʺ и 2ʺ.
Перед охлаждающим желобом 3 размещен экструдер 20, в который поступает одно или большее число оптических волокон 15. В иллюстрируемом примере экструдер 20 принимает два оптических волокна 15 из разматывающих катушек 16 и производит пластмассовую оболочку, окружающую оптические волокна 15 с формированием первого элемента 4 с оптическими волокнами. Из указанного экструдера 20 полученный первый элемент 4 с оптическими волокнами направляют в охлаждающую жидкость, предпочтительно в воду, которая заполняет охлаждающий желоб 3.
Одна альтернатива заключается в том, что оболочка, полученная с помощью экструдера 20, образует трубку, в которой свободно расположены оптические волокна 15, другими словами, они не закреплены в пластмассовом материале трубки или не заделаны в него. Трубки, однако, могут быть заполнены подходящим гелем, окружающим размещенные в трубке оптические волокна.
Устройство на фиг. 5 дополнительно содержит основной тяговый механизм 17, который совместно с роликами 1 и 2 осуществляет протяжку первого элемента 4 с оптическими волокнами. Во избежание негативных воздействий конечной усадки пара роликов 1 и 2 размещена так, чтобы протягивать первый элемент с оптическими волокнами с большей скоростью, чем скорость, создаваемая тяговым механизмом 17. Поскольку пластмассовый материал, образующий трубку, имеет тенденцию к усадке относительно своего первоначального размера, как только он подвергается охлаждению, пара роликов 1 и 2 вращается с большей скоростью, чтобы создавать в трубке напряжение, в результате чего в месте нахождения роликов 1 и 2 трубка становится немного длиннее, чем волокна. Поскольку волокна 15 внутри трубки ослабляются, они не повергаются напряжению под тянущим действием роликов 1 и 2, приложенным к первому элементу 4 с оптическими волокнами. В результате получают разность длины, называемую избыточной длиной волокна (EFL).
После этого основной тяговый механизм 17 протягивает первый элемент 4 с оптическими волокнами с созданием одинакового напряжения в волокнах 15 и изолирующей трубке. Это может осуществляться путем наматывания первого элемента 4 с оптическими волокнами более чем на один виток вокруг дисков основного тягового механизма 17, в результате чего трение между внутренней поверхностью трубки и размещенными внутри нее оптическими волокнами, например, временно прикрепляет трубку к оптическим волокнам. Наконец, обработанный первый элемент с оптическими волокнами наматывается на катушку.
Следует понимать, что приведенное выше описание и сопровождающие чертежи лишь иллюстрируют настоящее изобретение. Для специалиста в данной области техники очевидно, что в изобретении могут быть осуществлены изменения и модификации без выхода за пределы объема изобретения.