Устройство для вытяжки оптического волокна

 

Изобретение относится к нагревательным устройствам, применяемым для вытяжки оптического волокна. Цель - повышение срока службы нагревательного элемента и надежности устройства. В устройстве для вытяжки оптического волокна стержен выполнен в виде цилиндра, переходящего в конус, при этом угол при вершине конуса составляет 8°. 3 ил.

СОГОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 03 B 37/09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 J) 4481315/33 (22) 13,09.88 (46) 23.01.91. Бюл, N - 3 (71) Ленинградский институг точной механики и оптики (72) В.Н. Васильев, В.Б. Демидович, В.Д. Наумчик, Б.3. Питиримов и П.P. Сь,екалов (53) 666.189.212 (088.8) (56) Патент США N. 4547644, кл. С 03 В

37/00, о публ и к. 1985.

Изобретение относится к нагревательным устройствам, применяемым, в частности, при получении оптического волокна (0B), и может быть использовано при создании оборудования для производства световодов.

Целью изобретения является повышение срока службы нагревательного элемента и надежности устройства.

На фиг.1 показано устройство с графитовым стержнем с конусной частью; на фиг.2 — расчетные зависимости выделяемой мощности в графитовом стержне(Р) и электрического КПД (у) от времени; на фиг.3 расчетная зависимость угла при вершине конуса (p) от скорости удаления стержня (\/).

В устройстве для вытяжки оптического волокна. содержащем водоохлаждающий медный корпус 1, с расположенным в нем керамическим нагревательным элементом

2, теплоизоляцией 3 и графитовым удаляемым стержнем 4 предварительного нагрева, установленным в механизм 5 подъема, охваченные индуктором 6, графитовый стержень, помещенный в кварцевую оболочку (не показан) для предотвращения загрязне„„ Ц„„1622300 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫТЯЖКИ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА (57) Изобретение относится к нагревательным устройствам, применяемым для вытяжки оптического волокна. Цель — повышение срока службы нагревательного элемента и надежности устройства. В устройстве для вытяжки оптического волокна стержен выполнен в виде цилиндра, переходящего в конус, при этом угол при вершине конуса составляет 8 . 3 ил. ния поверхности нагревательного элемента распыляющимся графитом, выполнен в виде цилиндра, переходящего в конус. Нагревательный элемент 2 размещен между пористыми керамическими втулками 7, а теплоизоляция ограничена кварцевым стаканом 8.

При комнатной температуре удельное сопротивление керамического нагревательного элемента 10 Ом м, материал для

ВЧ-поля "прозрачен" и высокочастотная энергия поглощается только графитовым стержнем с удельным сопротивлением

10 Ом м. Графитовый стержень разогре-5 вают постепенно до 1400 С, а своим излучением он разогревает поверхность керамики до температуры, когда удельное сопротивление диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, уменьшается до значения 10 Ом м. Увеличение собственной проводимости керамики приводит к поглощению ею энергии ВЧ-поля индуктора и собственному нагреву элемента 2, как это показано на фиг,1, После этого производят плавное удаление графитового стержня из полости печи по направлению, укаэанному

1622300

10 стрелкой. Увеличивая напряжение на индукторе печи в зависимости от необходимого режима вытяжки, нагревают элемент 2 до

1900-2200 С. На место удаленного графитового стержня вводят оптическую заготовку и производят вытяжку 08. При удалении стержня происходит изменение геометрии и суммарного сопротивления загрузки индуктора, что приводит к изменению выделяемой мощности и к изменению теплового режима печи.

На фиг.2 представлен характер изменения мощности, выделяемой в графитовом стержне в момент его удаления из полости нагревательного элемента, Расчет выполнен для напряжения на и дукторе 1,5 кВ и частоте 5,28 М Гц. По оси абсцисс отложено время вывода стержня из печи, Типовая скорость движения стержня

300 мм/мин, высота индуктора 52 мм при двух витках. На фиг.2 показаны точки, соответствующие фиксированному положению центра индуктора относительно конца стержня в заданные моменты времени. Вычисления произведены для графитового стержня диаметром 35 мм без конусной части и конусной част ью длиной 60, 125 и 250 мм.

Здесь же представлено изменение электрического КПД индукционного нагрева. При использовании стержня без конусной части основное снижение выделяемой мощности происходит примерно за 20 с со средней скоростью 40 Вт/с, а при использовании стержня с конусной частью 250 мм — за время около 60 с со средней скоростью 14

Вт/с. Увеличение длины конусной части графитового стержня предварительного нагрева позволяет уменьшить скорость изменения выделяемой мощности при его удалении из полости печи и исключить резкие изменения температурного режима печи в момент стартового нагрева. Это, в свою очередь, снижает вероятность растрескивания керамического нагревательного элемента и увеличивает долговечность и надежность нагревательного устройства.

Увеличение длины конусной части графитового стержня ограничено(не более 500 мм), что связано с расположением узлов контроnv диаметра и нанесения покрытия в технологической линии вытяжки OB. Применение стержней с углом при вершине конуса менее 8 не целесообразно, поскольку при этом значительно увеличивается общая длина стержня, а скорость изменения выделяе мой мощности в извлекаемом стержне при этом уменьшается на несколько процентов, 15

Оптимальная скорость изменения мощности в связи с этим составляет 14 Вт/с.

Из зависимости угла у при вершине конуса графитового стержня от скорости подьема при фиксированном изменении выделяемой мощности 14 Вт/с (фиг.3) видно, что уменьшение скорости подъема позволяет увеличить угол конуса и сократить длину стержня, при этом угол конуса 8 обеспечивает оптимальное значение 14 Вт/с при больших скоростях подъема, Заштрихованная область на фиг.3 представляет собой допустимые значения угпов конусной части стержня при различных скоростях его извлечения. Таким образом, угол при вершине конуса 8 обеспечивает оптимальные режимы извлечения стержня и предварительного нагрева устройства с точки зрения термической прочности нагревательного элемента.

П р «е р. Данные о геометрически". параметрах графитового стержня предварительного нагрева. при высоте печи 250 мм и внутреннем диаметре НЭ 38 мм диаметр цилиндрической части стержня 35 мм. Минимальная длина цилиндрической части должна быть несколько больше высоты НЭ (обычно 130-150 мм), а максимальная длина не имеет принципиального значения и зависит от удобства работы и конструкции устройства подьема (может быть до 500 мм).

Для скорости подъема 300 мм/мин длина конусной части стержня 250 мм и угол при е"o вершине 8 .

Марка графита также не имеет принципиального значения, важно чтобы его удельное электрическое сопротивление было ниже удельного сопротивления диоксида циркония при температурах ниже 1400 С, что всегда выполняется, B примере используют графит марки МПГ-6.

Увеличение надежности нагревательного элемента позволяет организовать напрерывный процесс производства оптического волокна и уменьшить его стоимость, Формула изобретения

Устройство для вытяжки оптического волокна, включающее водоохлаждаемый корпус с расположенным в нем нагревательным элементом, теплоиэоляцией, индуктором и стержнем предварительного нагрева, укрепленным в механизме подъема, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения срока службы нагревательного элемента и надежности устройства, стержень выполнен в виде цилиндра, переходящего в конус, при этом угол при вершине конуса составляет не более 8 .

Р,бт вао

200

1б22300 у, град

200 ИО

Фиг. Ю е/юон

Составитель Н. Ильиных

Техред М.Моргентал Корректор А. Осауленко

Редактор Н, Рогулич

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 83 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5