本實用新型涉及光纖制造技術領域，具體是一種光纖高速拉絲時涂層的固化設備，尤其是一種光纖高速拉絲時的光纖涂層固化設備。

背景技術：

由光纖預制棒拉制成合適尺寸的光纖需要涂覆一層或數(shù)層涂覆層作為其保護層。典型地，裸光纖通過濕對濕(wet-to-wet)或者濕對干(wet-to-dry)工藝涂覆兩層或者兩層以上的涂層。通常一個較軟的內(nèi)涂層用于防止光纖產(chǎn)生微彎，一個較硬的外涂層對光纖起機械保護作用，保護光纖免受外力作用。光纖涂層的固化可以采用熱固化或者紫外光(UV)固化。

紫外光固化是指將涂覆涂層的光纖置于紫外光環(huán)境中，利用紫外光激發(fā)涂層中的光引發(fā)劑進而引發(fā)涂層發(fā)生交聯(lián)反應，使其瞬間固化成固體材料。近年來隨著光纖采購價格的持續(xù)走低，如何降低光纖生產(chǎn)過程的成本成為近年來光纖行業(yè)的研究熱點。提高拉絲速度進而提高光纖的生產(chǎn)效率是降低光纖生產(chǎn)成本的方向之一。提高光纖的拉絲速度需要減少固化時間。

目前拉絲工藝較多采用汞燈(如，高壓汞燈或者汞氙燈)來產(chǎn)生涂層紫外固化所需的紫外輻射。傳統(tǒng)的汞燈通過在離子化氣體(通常為汞)室內(nèi)產(chǎn)生電弧以激發(fā)原子，從而向外發(fā)光。汞燈的缺點是需要大量的能耗來產(chǎn)生足夠強度的紫外光來固化涂覆在光纖上的涂層。如，大約需要50kw的功率消耗來產(chǎn)生足夠強度的紫外光用于固化單層涂覆層。

汞燈的另一個缺點是汞燈產(chǎn)生光譜范圍較寬，波長大于200nm和小于 700nm，通常只有300nm～400nm波段的光對紫外固化工藝過程有用，這部分波段的光僅占汞燈產(chǎn)生的光譜的不到20％，即汞燈所產(chǎn)生的大部分電磁輻射被浪費，能量利用率低。同時，汞燈產(chǎn)生的紅外光會產(chǎn)生大量的熱量，需要額外增加冷卻設備以防止設備過熱。

隨著紫外發(fā)光二極管(UV LED)技術的發(fā)展，UV LED作為UV輻射源，UV LED具有更長的壽命。一般而言，汞燈的壽命只有4000～6000小時，而 UV LED的壽命可以達到30000小時。

UV LED的另一個優(yōu)點是其環(huán)境友好性。UV LED設備無汞，且使用過程中不會產(chǎn)生臭氧。同時UV LED設備光源只集中在UVA波段，不產(chǎn)生對人體有害的UVC波段的光。

最后，UV LED只產(chǎn)生300nm～400nm波段的光譜，能量利用率高。不產(chǎn)生發(fā)熱的紅外波段的光，無需額外冷卻設備。

授權公告號為“CN 102336530 B”的發(fā)明專利“采用成角度的UV LED的固化裝置”公開了一種光纖涂層的固化裝置，該裝置有一個類似橢圓柱的內(nèi)腔，其內(nèi)表面具有反射性；將UV LED光源置于橢圓柱腔的一條焦點線，涂覆涂料的光纖通過另一條焦點線，從而實現(xiàn)光纖涂料的固化；根據(jù)橢圓的光學特性，從橢圓柱腔的一個焦點直線上的UV LED發(fā)出的UV射線經(jīng)橢圓內(nèi)腔反射后匯聚于另一焦點直線上的光纖上；這種固化方式沿用的傳統(tǒng)的汞燈固化設備的聚光方式，但汞燈360度方向發(fā)光，而UV LED則只沿直線發(fā)光，在光的發(fā)出方向上有限制，這樣就存在光強度不足的問題，所以這種固化設備固化均勻性可能存在不足；該專利也意識到固化均勻性不足的缺陷，專利提出了在多段固化腔體內(nèi)將UV LED光源按空間螺旋陣列布置，但是這樣勢必會增加固化設備結構的復雜性；此外該專利提出的這種固化設備在每段固化腔體采用單面的UV LED光源，這樣同樣可能存在UV光強度不足從而導致固化效率不足的可能。

為解決“CN 102336530 B”的發(fā)明專利“采用成角度的UV LED的固化裝置”的以上不足，授權公告號為“CN 103319100 B”的發(fā)明專利“一種光纖涂層紫外固化設備及方法”提出了一種筒狀UV LED光纖涂層固化裝置，該裝置有一個筒狀安裝基座，在筒狀安裝基座的內(nèi)腔沿周向和軸向安裝UV LED光源模塊，在UV LED光源模塊發(fā)光面前配置柱面聚焦透鏡，使得UV LED光源模塊發(fā)射的紫外光線聚焦于一條固化軸線上；筒狀安裝基座為圓筒狀或多邊筒狀，由條形圓弧塊或條形梯形塊沿周向拼接而成。這樣一方面筒狀安裝基座內(nèi)部布滿UV LED的模塊，無疑增加了設備結構的復雜程度，另一方面其實單面安裝 UV LED模塊只要能量得到充分利用就能滿足高速拉絲時光纖涂料的固化，該專利提出的在筒狀安裝基座內(nèi)部各方向安裝UV LED光源，造成能量的浪費。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述專利技術上存在的不足，本實用新型提供了一種UV LED光源模塊發(fā)光面角度可變的光纖涂層固化設備，該設備結構簡單、設置合理、能量利用充分、能耗少、固化效率高、固化均勻性好。

本實用新型通過如下的技術方案來實現(xiàn)：

一種UV LED光源模塊發(fā)光面角度可變的光纖涂層固化設備，其包括橢圓筒狀固化空腔，其橫截面為橢圓形，且空腔的內(nèi)表面具有反射性，所述的橢圓筒狀固化空腔有兩條分別經(jīng)過所述橢圓形的兩個焦點且與橫截面垂直的焦點直線，其特征在于：將所述的角度可變的UV LED光源模塊置于第一焦點直線處，并使得UV LED光源所發(fā)射的紫外光的反向延長線基本垂直經(jīng)過所述第一焦點直線；將涂覆有保護涂覆層的光纖的行進路徑設置為與第二焦點直線基本重合。

優(yōu)選的，所述的角度可變的UV LED光源模塊包括UV LED光源、UV LED 光源安裝座、冷卻模塊。

優(yōu)選的，所述的UV LED光源安裝座在工作的過程中以固定的圓周速率轉動或者以不固定的圓周速率轉動，從而帶動UV LED光源以第一焦點直線為軸線進行旋轉。

優(yōu)選的，所述第二焦點直線的外面安設透明玻璃保護管，所述的透明玻璃保護管的軸線與所述的第二焦點直線重合。

優(yōu)選的，所述的透明玻璃保護管的一端與壓力氣源相連接，所述的壓力氣源為惰性氣體氣源，或者為氮氣氣源，或者為兩者的混合氣源。

優(yōu)選的，所述的UV LED光源為UV LED單燈和/或UV LED陣列。

優(yōu)選的，所述的UV LED光源的UV光源波長為365nm、375nm、385nm、 395nm中的一種或者幾種。

優(yōu)選的，所述的UV LED光源模塊與相應控制模塊相連接，以控制所連接的UV LED光源模塊所發(fā)射的紫外光的強度。

采用本實用新型光纖涂層固化設備進行光纖涂覆層UV LED固化方法具體為：1)將涂覆有涂覆層的光纖穿過橢圓筒狀固化空腔，使光纖的行進路徑與固化空腔的第二焦點直線基本重合；2)啟動UV LED光源固化模塊；3)涂覆有涂覆層的光纖沿固化空腔的第二焦點直線勻速或者變速通過固化空腔。

優(yōu)選的，所述的涂覆有保護涂覆層的光纖的行進速度為800m/min至 2800m/min。

有益效果：

本實用新型采用角度可變的UV LED光源用于光纖涂覆層的固化，其有益的效果在于：①采用UV LED光源固化光纖的涂覆層能耗低、發(fā)熱量小、壽命長，固化效率高、均勻性好；②本實用新型采用角度可變的UV LED光源模塊，很好的解決了UV LED光源只延直線發(fā)光，單個UV LED光源由于發(fā)光角度問題固化能量不夠，多個UV LED光源能量浪費的問題，通過安裝在橢圓筒狀固化空腔第一焦點直線上的UV LED光源模塊的旋轉使UV LED光源的發(fā)光角度變大，結合具有反射性內(nèi)表面的橢圓筒狀固化空腔，將能量集中在光纖通過的第二焦點直線上；通過改變UV LED光源模塊的旋轉速率匹配不同的光纖拉絲速度；③通過改變UV LED光源模塊的旋轉速率匹配不同的光纖拉絲速度；④光纖的涂覆層在固化時，涂覆層中的揮發(fā)物會揮發(fā)，從而污染UV LED光源，安裝透明玻璃管可以避免UV LED光源被污染；⑤透明玻璃保護管內(nèi)通入惰性氣體或者氮氣或者其混合氣體，可以帶走一部分揮發(fā)物，還能在在光纖的涂覆層周圍形成無氧環(huán)境，減少涂覆層中自由基的消耗，進而提高固化效率；⑥UV LED光源模塊的冷卻模塊可以是小型的風扇或者水冷散熱，可以縮小設備的體積。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式來詳細說明本實用新型：

圖1具有反射性內(nèi)表面的橢圓筒狀固化空腔截面圖。

圖2UV LED固化設備的剖視圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。

如圖1和圖2所示本實用新型的固化設備包括內(nèi)表面具有反射性的橢圓筒狀固化空腔1、可旋轉的UV LED光源安裝底座2、UV LED光源3、UV LED 光源冷卻模塊4、透明玻璃保護管5。所述的可旋轉的UV LED光源安裝底座2 根據(jù)拉絲速度以不同的旋轉速度進行旋轉，達到足夠的光強度實現(xiàn)光纖涂覆層的固化。所述的UV LED固化設備中UV LED光源3的UV波長為395nm。所述的UV LED光源安裝于橢圓固化腔的第一焦點直線上。所述的UV LED光源冷卻模塊為一組小風扇。所述的透明玻璃保護管5的直徑約為26.2mm，內(nèi)徑約為22.8mm。所述的透明玻璃保護管5為石英玻璃管，裝在橢圓筒狀固化空腔的第二焦點直線上，其中心軸線與第二焦點直線基本重合。所述的透明玻璃保護管5的一端與壓力氣源相連，所述的氣源為氮氣。從光纖拉絲爐出來的光纖經(jīng)過冷卻后，在涂覆器處涂覆光纖涂覆層后，穿過透明玻璃保護管5沿第二焦點直線吸收安裝在可旋轉的UV LED光源安裝底座上的UV LED光源的UV射線實現(xiàn)涂覆層的固化。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。