一種光強可調(diào)的光纖涂層紫外固化設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對高速拉制光纖的涂覆層進行高效固化的設(shè)備，具體涉及一種光強可調(diào)的光纖涂層紫外固化設(shè)備，屬于光纖制造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖外表面通常具有一層或數(shù)層涂覆層作為其保護層。在典型的光纖拉制工藝過程中，預(yù)制棒被熔縮牽引拉制成裸光纖時，需要在線涂覆兩層或者兩層以上的涂層。通常一個相對柔軟的內(nèi)部涂層防止光纖產(chǎn)生微觀彎曲，一個相對堅硬的外部涂層給光纖提供附加的保護和更好的可操作性。這些有機聚合物涂層可以通過加熱(熱固化)或紫外光照射(UV固化)的方式固化至光纖表面。光纖涂層的紫外線(UV)固化是指利用紫外線引發(fā)光纖上液態(tài)涂層材料的快速聚合交聯(lián)，使其瞬時固化成固體材料。紫外線固化需要將涂層曝露于高強度紫外線輻射之中。提高紫外線的強度可以減少固化時間。而減少固化時間是提高光纖拉制線速度從而提升光纖生產(chǎn)效率的重要環(huán)節(jié)。
[0003]目前的光纖拉絲工藝中多采用汞燈(比如高壓汞燈和汞氙燈)來生成紫外線輻射。高壓汞燈工作時，電流通過高壓汞蒸汽，使之電離激發(fā)，形成放電管中電子、原子和離子間的碰撞而發(fā)光。汞燈的缺點是需要相當(dāng)大的功率來產(chǎn)生足夠強度的紫外線輻射。例如，固化一根單涂覆層光纖(比如聚合涂覆)可能需要總共50kw的功率消耗。汞燈的另外一個缺點是:大量用于點亮汞燈的能量會以熱能而不是紫外線的形式發(fā)射出去，也就是說汞燈對能量的利用率比較低。同時由于汞燈產(chǎn)生大量的熱量，汞燈固化設(shè)備需要冷卻以防止設(shè)備過熱。
[0004]更進一步說，汞燈產(chǎn)生的電磁輻射譜寬較寬，其中包含波長小于200納米和大于700納米的電磁波(比如紅外光)。通常，UV放射線中波長在300到400納米之間的可以用于固化，因此汞燈產(chǎn)生的電磁輻射大部分被浪費。
[0005]隨著UVLED (紫外線發(fā)光二極管)技術(shù)的發(fā)展，作為UV輻射源，UVLED相比傳統(tǒng)汞燈有更高的能效、更長的壽命(無極燈壽命大約8000小時，而UVLED壽命可達3萬小時)、更小的發(fā)熱量、更少的能耗和更環(huán)保(不含汞且不產(chǎn)生臭氧)等優(yōu)點。應(yīng)用UVLED代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汞燈進行光纖涂覆固化將是很有優(yōu)勢的。與傳統(tǒng)汞燈比較，UVLED設(shè)備需要的能量顯著減少，并相應(yīng)地產(chǎn)生更少的熱量，而且在光纖涂覆中將具有更高的效率。
[0006]中國專利CN公開了一種光纖涂層紫外固化設(shè)備，該設(shè)備在筒狀安裝基座內(nèi)腔沿周向和軸向安設(shè)UVLED光源模塊，在UVLED光源模塊發(fā)光面前配置柱面聚焦透鏡，使得UVLED光源模塊發(fā)射的紫外光線聚焦于一條固化軸線上。該光纖涂層固化設(shè)備不僅光源使用壽命長、發(fā)熱量小、能耗低，而且固化均勻性好，固化效率高。但在實際使用中，該UVLED光源模塊不能根據(jù)光纖的實時拉絲速度和涂層情況對紫外光強進行自動調(diào)節(jié)，不僅會造成能耗的浪費，也會影響光纖涂層的固化質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提出一種光強可調(diào)的光纖涂層紫外固化設(shè)備，它不僅結(jié)構(gòu)設(shè)置合理簡單，固化效率高，能耗少，而且自動化程度高，涂層固化質(zhì)量好。
[0008]本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為:
包括有筒狀安裝基座，在筒狀安裝基座內(nèi)腔沿周向和軸向安設(shè)UVLED光源模塊，在UVLED光源模塊發(fā)光面前配置柱面聚焦透鏡，使得UVLED光源模塊發(fā)射的紫外光線聚焦于一條固化軸線上，其特征在于筒狀安裝基座內(nèi)腔安設(shè)紫外線傳感器，紫外線傳感器通過紫外線強度信號處理模塊與UVLED電源控制模塊相聯(lián)，UVLED電源控制模塊與UVLED光源模塊連接，使光纖拉制速度與紫外線強度形成控制閉環(huán)。
[0009]按上述方案，所述的紫外線傳感器安設(shè)在UVLED光源模塊發(fā)射端的對應(yīng)面處。
[0010]按上述方案，在筒狀安裝基座的內(nèi)腔中部安設(shè)有透明石英玻璃管，固化軸線位于透明石英玻璃管內(nèi)腔，所述的透明石英玻璃管軸線與所述的固化軸線相重合(共線)。
[0011]按上述方案，所述的透明石英玻璃管的一端與壓力氣源相連通，所述的氣源為惰性氣體氣源，或惰性氣體與二氧化碳的混合氣體氣源。
[0012]按上述方案，所述的UVLED光源模塊包括UVLED光源和散熱器，所述的UVLED光源包括UVLED單燈和/或UVLED陣列，所述的散熱器與半導(dǎo)體制冷器直接相連，且在UVLED光源上設(shè)置溫度傳感器，溫度傳感器通過溫度信號處理模塊與半導(dǎo)體制冷器電源控制模塊相聯(lián)接。
[0013]按上述方案，所述的半導(dǎo)體制冷器的熱端與水冷或風(fēng)冷裝置相連。
[0014]按上述方案，所述的UVLED光源與透明石英管之間的空間與所述的壓力氣源相連通，所述的氣源為惰性氣體氣源，或惰性氣體與二氧化碳的混合氣體氣源，對UVLED光源進冷卻。
[0015]按上述方案，所述的UVLED光源模塊沿筒狀安裝基座內(nèi)腔周向間隔安設(shè)，在周向間隔處設(shè)置有圓弧凹面反射鏡，圓弧凹面的曲率中心位于所述的固化軸線上。
[0016]按上述方案，所述的筒狀安裝基座為圓筒狀，由條形圓弧塊沿周向拼接而成，并由固定端盤或固定環(huán)固聯(lián)，在條形圓弧塊的內(nèi)面嵌入UVLED光源模塊，或在部分條形圓弧塊的內(nèi)面安設(shè)圓弧凹面反射鏡，所述的條形圓弧塊為4~8塊。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:1、本發(fā)明采用紫外線傳感器檢測UVLED光源輸出的紫外線強度，使光纖拉制速度與紫外線強度形成控制閉環(huán)，使得UVLED光源輸出與光纖拉制速度實時調(diào)整和匹配，從而保證和提高光纖涂層固化質(zhì)量，高效利用UVLED光源并節(jié)約電能；
2、采用半導(dǎo)體制冷器直接對UVLED光源進行冷卻，由于半導(dǎo)體制冷響應(yīng)快，溫度易于控制，可使UVLED光源的工作溫度波動小，始終處于最佳工作溫度區(qū)間，這樣不僅提高了 UVLED光源模塊的光電效率，節(jié)約電能，而且保證了 UVLED光源的最長使用壽命；3、本發(fā)明同時采用對UVLED光源工作面吹入惰性氣體(如氮氣)或其它混合氣體的方式進行冷卻和保護，可增加冷卻效果，并保護UVLED光源