KR100423236B1 - 고속인선용 광섬유 피복장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광섬유의 손상을 방지하고, 굽힘 및 인장 강도를 증가 시키기 위해 광섬유 표면에 피복을 하는 장치에 관한 것으로, 특히 고속의 광섬유 인선에서도 외부 공기 유입에 따른 광섬유 피복 불량이 발생하지 않는 고속인선용 광섬유 피복장치에 관한 것이며, 인선되는 광섬유가 통과 및 피복되도록 인선방향에 따라 순차적으로 설치되며, 제 1유입구로부터 내피복재가 공급되어 각각 충진되는 제 1다이 및 제 2다이와, 인선시 동반유입된 기포가 상기 광섬유 내피복의 표층으로 부상하도록 인선 위치에 따른 상대적인 압력차이를 유발하는 진공펌프와, 인선에 따라 기포가 방출된 직후 상기 광섬유가 통과하면서 연속피복되도록 인선방향에 따라 순차적으로 설치되며, 제 2유입구로부터 내피복재가 공급되어 각각 충진되는 제 3다이 및 제 4다이와, 상기 제 4다이에 뒤이어 순차적으로 설치되며, 상기 광섬유가 통과하면서 복층으로 피복되어 배출될 수 있도록 제 3유입구로부터 외피복재가 공급되어 충진되는 제 5다이를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 광섬유의 손상을 방지하고, 굽힘 및 인장 강도를 증가시키기 위해 광섬유 표면에 피복을 하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속의 광섬유 인선에서도 외부 공기 유입에 따른 광섬유 피복 불량이 발생하지 않도록 상대적인 압력차이를 유발하여 유입된 기포를 방출시킬 수 있는 진공펌프와, 상기 진공펌프에 의해 항시적으로 대기압력 이하의 진공상태가 유지될 수 있는 진공공간부를 구비하는 고속인선용 광섬유 피복장치에 관한 것이다.
광섬유 인선 공정은 모재를 녹여 광섬유를 만들고, 그 직경을 측정한 다음, 피복 장치를 거쳐 피복 품질을 검사하고, 최종적으로 스풀(Spool)에 감기는 일련의 과정을 거치는데, 이러한 과정 중 피복 작업은 광섬유의 기계적, 화학적 마멸, 정적 피로 파괴, 미소 굽힘(Micro-bending)에 의한 신호 감쇠를 방지하기 위해 광섬유의 표면에 피복재를 피복하는 과정으로 단층의 피복으로는 이를 모두 만족하기어렵기 때문에 현재는 상이한 성질의 이종(異種) 물질을 복층으로 피복하는 방법을 택하고 있다.
복층 피복법에는 내층 피복재가 경화된 후 외층 피복을 하는 WOD(Wet-On-Dry) 방식과, 내층과 외층을 동시에 피복하고 경화시키는 WOW(Wet-On-Wet) 방식이 있다.
이 중 상기 WOW 방식을 실현하는 기존 광섬유 피복장치(17)에 대하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.
도 1은 종래 광섬유 피복장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 피복장치(19)는 내피복재 유입구(7)를 통해 공급되는 내피복재가 인선되는 광섬유(1)에 피복되도록 설치되는 내피복다이(9)와, 외피복재 유입구(11)를 통해 공급되는 외피복재가 상기 광섬유(1)에 복층 피복되도록 내피복다이(9)에 뒤이어 인선방향에 따라 순차적으로 설치되는 외피복다이(13)를 포함하여 이루어진다.
따라서, 상기 광섬유(1)는 광섬유(1)의 외층을 이루는 내피복층(15)과, 상기 내피복(15)의 외층을 이루는 외피복층(17)으로 이루어진다.
이 때, 상기 광섬유 피복장치(19)의 상부에는 광섬유(1)의 인입부(5)가 형성되어 있는데, 광섬유(1)의 피복 작업은 인선 속도에 따라 내피복재의 유입압을 조절하여 광섬유 피복장치(19)의 상부에 위치한 광섬유(1)의 인입부(5)를 통해 내 피복재가 흘러 넘치게 함으로써, 외부 공기가 피복장치(19)의 내부로 드래그 플로우(Drag Flow)에 의해 침투하는 것을 방지한다.
광섬유 피복장치(19) 상부에 위치한 광섬유(1)의 인입부(5)로 배출되는 내 피복재의 배출속도와 광섬유(1)의 인입에 따른 외부 공기의 드래그 플로우가 균형을 이룰 때, 표면 장력에 의해 외부 공기와 내피복재의 경계면이 형성되는데, 이 경계면을 메니스커스(Meniscus)(3)라고 부르며, 상기한 메니스커스(3)의 형상을 안정되게 유지하기 위해 내피복재의 유입압을 광섬유(1)의 인선 속도에 따라 변경시킨다.
상기 종래의 광섬유 피복장치(19)에서, 내피복재와 외부 공기의 경계면인 메니스커스(3)는 광섬유(1)의 인선 속도가 증가함에 따라 변화하는데, 안정된 형태를 유지시키기 위해서는 내피복재의 유입압을 증가시켜야 한다.
이러한 광섬유(1)의 인선속도가 증가하게 되면, 상기 내피복재에 의해 형성된 메니스커스(3)의 형태는 속도 변화에 민감하게 반응하여 미세한 속도 변화에도 불안정하게 되고, 메니스커스(3)의 형태가 불안정하게 됨에 따라 기포가 피복장치 (19)의 내부로 침투하여 광섬유(1)의 외층을 이루는 내피복층(15)속에 존재하는 경우가 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 광섬유(1)의 내피복(15)에 존재하는 기포는 광섬유(1)의 굽힘 강도를 저하시켜, 스풀에 감기기도 전에 가이드 롤러에서 단선이 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은 광섬유의 고속인선이 가능하도록 외부 공기 유입에 따른 광섬유의 피복 불량을 방지할 수 있는 고속인선용 광섬유 피복장치를 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명의 제 2목적은 외부 유입 공기를 제거할 수 있도록 광섬유의 인선위치에 따른 상대적인 압력차이를 유발함으로써, 외부 유입 공기가 내피복의 표층으로 부상하도록 하여 인선에 따라 제거될 수 있도록 구비되는 진공펌프로 진공공간부를 마련하는 고속인선용 광섬유 피복장치를 제공하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 목적들은, 인선되는 광섬유(20)가 통과 및 피복되도록 인선방향에 따라 순차적으로 설치되며, 양측에 형성되는 제 1유입구(40)로부터 내피복재가 공급되어 각각 충진되는 제 1다이(50a) 및 제 2다이(50b);
인선시 동반유입된 기포가 상기 광섬유(20) 내피복의 표층으로 부상하도록 상기 제 2다이(50a)에 뒤이어 설치되어 인선 위치에 따른 상대적인 압력차이를 유발하는 진공펌프(60);
인선에 따라 기포가 방출된 직후 상기 광섬유(20)가 통과하면서 연속피복되도록 인선방향에 직렬로 설치되며, 제 2유입구(70)로부터 내피복재가 공급되어 각각 충진되는 제 3다이(80a) 및 제 4다이(80b);
상기 제 4다이(80b)에 직렬로 설치되며, 상기 광섬유(20)가 통과하면서 복층으로 피복되어 배출될 수 있도록 제 3유입구(90a)로부터 외피복재가 공급되어 충진되는 제 5다이(90b);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속인선용 광섬유 피복장치에 의하여 달성된다.
여기서, 상기 제 2다이(50b)와 제 3다이(80a)의 사이에는 상기 진공펌프(60)에 의해 대기압력 이하로 유지될 수 있는 진공공간부(65)가 마련되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 내피복재의 공급압력은 상기 광섬유(20)의 인선속도에 비례하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 외피복재의 공급압력은 피복직경에 비례하는 것이 바람직하다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
도 1은 종래 광섬유 피복장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 고속인선용 광섬유 피복장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광섬유 제조를 위한 설비장치의 구성도이다.
< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >
1: 광섬유 3: 메니스커스
5: 인입부 7: 내피복재 유입구
9: 내피복다이 11: 외피복재 유입구
13: 외피복다이 15: 내피복층
17: 외피복층 19: 광섬유 피복장치
20: 광섬유 20a: 내피복층
20b: 외피복층 30: 메니스커스
40: 제 1유입구 50a: 제 1다이
50b: 제 2다이 60: 진공펌프
65: 진공공간부 70: 제 2유입구
80a: 제 3다이 80b: 제 4다이
90a: 제 3유입구 90b: 제 5다이
100: 광섬유 피복장치 200: 모재
300: 전기로 400: 외경측정기
500: 경화기 600: 가이드롤러
700: 캡스탄 800: 권취기
810: 스풀 1000: 설비장치
다음으로는 본 발명에 따른 고속인선용 광섬유 피복장치에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 고속인선용 광섬유 피복장치의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 피복장치(100)는 광섬유(20)의 굽힘 및 인장강도 증가 및 손상을 방지하기 위해 겉면에 피복재를 피복하는 것에 관한 것인데, 이러한 피복의 방식에는 피복된 내피복재가 경화된 후 그 외층에 외피복을 피복하는 WOD(Wet-On-Dry) 방식과, 내피복과 외피복을 연속적으로 실시하고 경화시키는 WOW(Wet-On-Wet) 방식이 있으며, 본 발명은 상기 WOW 방식을 실현하기 위한 것이다.
이러한 상기 피복장치(100)는 광섬유(20)의 인선방향에 따라 순차적으로 직력 설치되는 제 1다이(50a), 제 2다이(50b), 제 3다이(80a), 제 4다이(80b) 및 제5다이(90b)를 포함하고, 인선에 따라 광섬유(20)와 더불어 동반유입되는 기포를 상대적인 압력차로 배출하도록 진공공간부(65)를 마련하기 위한 진공펌프(60)가 구비되며, 내피복재가 유입되기 위한 제 1유입구(40) 및 제 2유입구(70)와, 외피복재가 유입되는 제 3유입구(90a)가 형성되어져 있다.
이러한 상기 제 1유입구(40)는 상기 제 1다이(50a) 및 제 2다이(50b)의 사이에 형성되어 외부로부터 유입되는 내피복재를 공급하며, 이에 따라 상기 제 1다이(50a) 및 제 2다이(50b)는 상기 내피복재가 충진되어 인선에 따라 통과하는 상기 광섬유(20)가 피복된다.
이 때, 상기 제 1다이(50a)의 입구에는 상기 광섬유(20)가 최초로 인선되어 유입되는 동시에 충진된 상기 내피복재가 배출되는데, 이러한 내피복재의 배출속도와 광섬유(20)의 인입에 따른 외부 공기의 드래그 플로우가 균형을 이룰 때, 표면 장력에 의해 외부 공기와 내피복재의 경계면이 형성되는데, 이 경계면을 메니스커스(Meniscus)(30)라고 부르며, 상기 메니스커스(30)의 형상을 안정되게 유지하기 위해 내피복재의 유입압을 광섬유(20)의 인선 속도에 기초하여 변경시킨다.
하지만, 고속의 인선속도의 증가는 외부 공기의 유입을 초래하게 되며, 결국 공기의 기포들이 상기 내피복재에 포함되는데, 상기 진공펌프(60)는 상기 제 2다이(50b)를 통과하여 피복되어진 광섬유(20)가 인선에 따라 진공공간부(65)를 이동할 때 구동되어 진공공간부(65)의 내압을 대기압력 이하로 떨어뜨림으로써, 상대적인 압력차이를 유발하여 1차적으로 피복된 내피복재에서 기포가 표층으로 부상하도록 한다.
아울러, 상기 제 3다이(80a) 및 제 4다이(80b)는 상기 제 1다이(50a) 및 제 2다이(50b) 그리고, 상기 진공공간부(65)를 통과하면서 피복된 광섬유(20)가 재차 통과되면서 2차적으로 피복되는 곳으로, 이 때 상기 제 2다이(50b)에서 피복된 내피복재의 표층으로 부상한 기포가 상기 제 3다이(80a)의 통과시 배출되며, 그 즉시 상기 제 3다이(80a) 및 제 4다이(80b)의 사이에 형성된 제 2유입구(70)를 통해 내피복재가 공급되면서 제 3다이(80a) 및 제 4다이(80b)에 충진되고, 이를 통과하는 상기 광섬유(20)는 연속적으로 피복된다.
따라서, 일련의 과정을 거쳐 연속적으로 피복된 광섬유(20)에서 내피복재에 기포형태로 포함된 외부 공기의 포함율은 현저히 감소하게 된다.
그리고, 상기 제 5다이(90b)는 상기 제 4다이(80b)에 뒤이어 인선방향에 따라 순차적으로 설치되는 것으로 상기 제 4다이(80b)와의 사이에 형성된 제 3유입구 (90a)를 통해 외피복재를 공급받아 내부에 충진함으로써, 상기 제 4다이(80b)에서의 피복에 뒤이어 통과하는 상기 광섬유(20)를 복층으로 피복할 수 있다.
따라서, 상기 광섬유(20)는 기포가 제거된 내피복재가 피복되어 내피복층 (20a)을 이루며, 상기 내피복층(20a)의 외층에는 상기 외피복재가 피복됨으로써, 외피복층(20b)을 이룬다.
이 때, 상기 제 3유입구(90a)의 외피복재 유입압은 상기 외피복층(20b)의 피복직경을 일정하게 하기 위해 인선속도에 기초하여 조절된다.
아울러, 상기 제 1유입구(40)는 상기 광섬유(20)의 인선속도에 기초하여 피복재 유입압을 조절하며, 이 결과 형성되는 것이 상기 메니스커스(30)였는데, 메니스커스(30)의 적절한 형태가 공기유입을 방지하는데 기여하게 되면서 인선속도의 증가를 기대하지 못하였지만, 상기 진공펌프(60) 및 진공공간부(65)가 연출하는 상대적인 압력차로 인해 기포가 제거되면서 상대적으로 인선속도를 고속으로 증대시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 광섬유 제조를 위한 설비장치의 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 피복장치(100)는 광섬유(20)의 제조 및 피복이 연속적으로 이루어질 수 있는 설비장치(1000)에 장착되어지는데, 상기 설비장치 (1000)는 광섬유(20)의 모재(200)를 가열하여 유화시켜 방사하기 위한 전기로(300) 및 방사된 광섬유(20)의 직경을 측정하기 위한 외경측정기(400)와, 상기 광섬유 (20)를 인입하여 피복하는 피복장치(100)와, 피복된 광섬유(20)에서 내피복층(20a)과 외피복층(20b)을 경화시키는 경화기(500) 및 가이드롤러(600)가 장착된 캡스탄 (Capstan)(700)과, 상기 가이드롤러(600)를 통해 공급되는 피복상태의 광섬유(20)를 권취하기 위해 스풀(810)이 장착된 권취기(800) 등으로 이루어진다.
여기서, 상기 캡스탄(700)은 중앙 부분이 가늘게 된 수직형 권동(捲胴)과 그것을 움직이는 기계 부분으로 이루어지는 일종의 윈치이다.
따라서, 상기 광섬유(20)는 상기 피복장치(100)에서 피복된 뒤 경화기(500)를 거쳐 배출되면, 상기 가이드롤러(600)에 의해 상기 권취기(800)로 이동하게 되며, 결국 스풀(810)에 권취된다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 고속인선용 광섬유 피복장치에 따르면, 인선속도 증가에 따라 외부 공기가 기포형태로 침투하게 되지만, 진공펌프 및 진공펌프에 의해 형성되는 진공공간부의 형성으로 상대적인 압력차이가 유발됨에 따라 피복된 피복재로부터 기포가 부상하여 배출되기 때문에, 연속적인 피복과 동시에 기포가 제거될 수 있는 특징이 있다.
아울러, 기포유입에 따라 메니스커스의 안정적인 형태를 유지하기 위해 고속의 인선속도를 기대하지 못했던 기존 장치에 비해 고속의 광섬유 인선속도를 실현할 수 있기 때문에, 생산효율의 증대에 기여할 수 있는 효과가 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 설명과 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.
Claims (4)
- 인선되는 광섬유(20)가 통과 및 피복되도록 인선방향에 따라 순차적으로 설치되며, 양측에 형성되는 제 1유입구(40)로부터 내피복재가 공급되어 각각 충진되는 제 1다이(50a) 및 제 2다이(50b);인선시 동반유입된 기포가 상대적인 압력차이로 상기 광섬유(20) 내피복의 표층으로 부상하도록 상기 제 2다이(50b)에 뒤이어 설치되고, 상기 제 2다이(50b)의 후방으로 상기 광섬유(20)의 인선에 연동하여 대기압력 이하의 진공공간부(65)를 형성시키는 진공펌프(60);인선에 따라 기포가 방출된 직후 상기 광섬유(20)가 통과하면서 연속피복되도록 상기 진공공간부(65)의 후방으로 인선방향에 직렬로 설치되며, 제 2유입구(70)로부터 내피복재가 공급되어 각각 충진되는 제 3다이(80a) 및 제 4다이(80b);상기 제 4다이(80b)에 직렬로 설치되며, 상기 광섬유(20)가 통과하면서 복층으로 피복되어 배출될 수 있도록 제 3유입구(90a)로부터 외피복재가 공급되어 충진되는 제 5다이(90b);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속인선용 광섬유 피복장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 내피복재의 공급압력은 상기 광섬유(20)의 인선속도에 비례하는 것을 특징으로 하는 고속인선용 광섬유 피복장치.
- 제 1항에 있어서,상기 외피복재의 공급압력은 피복직경에 비례하는 것을 특징으로 하는 고속인선용 광섬유 피복장치.
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