一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)及其水冷方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及的是一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)及其水冷方法，該系統(tǒng)一方面可以降低設(shè)備操作間溫度，提高設(shè)備內(nèi)元器件的壽命；另一方面，該系統(tǒng)可以降低排氣管道（FRP管道）的溫度，提升廢氣處理能力。包括冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置、排氣管冷卻裝置和水冷卻機(jī)組；冷卻底座部分包含有水冷板和引流裝置，水冷板一封裝在引流裝置內(nèi)，引流裝置是半封閉結(jié)構(gòu)，包含引流罩和接頭，引流罩內(nèi)有引流槽；排氣管冷卻裝置包括內(nèi)套、外套和排氣管冷卻水管；排氣罩外冷卻裝置與排氣管冷卻裝置采用相同的結(jié)構(gòu)；水冷卻機(jī)組包括冷卻塔、水池、循環(huán)水泵、制冷機(jī)、冷卻水泵、變頻器、溫度傳感器、水池補(bǔ)水口、回水口、冷卻風(fēng)機(jī)、噴淋管、制冷機(jī)和冷卻風(fēng)機(jī)。
【專利說明】一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)及其水冷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)及其水冷方法，該系統(tǒng)一方面可以降低設(shè)備操作間溫度，提高設(shè)備內(nèi)元器件的壽命；另一方面，該系統(tǒng)可以降低排氣管道(FRP管道)的溫度，提升廢氣處理能力。
【背景技術(shù)】
[0002]自2005年以來一方面光纖的需求量逐年增加，另一方面光纖的價(jià)格卻持續(xù)處于低谷，這對于光纖成產(chǎn)廠家造成很大的壓力，要在這種微利甚至無利時(shí)代求得生存，只有走降低光纖生產(chǎn)成本之路。大尺寸光纖預(yù)制棒成為預(yù)制棒技術(shù)發(fā)展的主要方向。
[0003]生產(chǎn)石英光纖預(yù)制棒芯棒的方法主要有以下四種:
微波等離子體激活化學(xué)氣相沉積法(PCVD)，改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法(MCVD)，棒外化學(xué)氣相沉積法(OVD)，軸向氣相沉積法(VAD)。
[0004]外包層的制作方法則主要集中在RIT/RIC法(套管法)、Soot法(外部氣相沉積法)和外部等離子噴涂法等制造技術(shù)，這也是目前大尺寸光纖預(yù)制棒的主要生產(chǎn)技術(shù)。RIT/RIC法是將芯棒插入套管中直接拉制光纖，或者融縮成實(shí)心預(yù)制棒后拉絲；Scx)t法和外部等離子噴涂法則直接制得實(shí)心預(yù)制棒。一般將光纖預(yù)制棒直徑在IOOmm以上的稱之為大直徑光纖預(yù)制棒或者大尺寸光纖預(yù)制棒。
[0005]外部氣相沉積法(OVD)制作大直徑預(yù)制棒有以下2個(gè)難點(diǎn):
1、大尺寸預(yù)制棒使用的SiCl4、H2,O2流量相對較高，在此條件下，沉積過程中產(chǎn)生較大的熱量，操作間溫度較高，內(nèi)部的元器件損耗加劇，壽命會相對降低；
2、沉積過程中產(chǎn)生的高熱量對排風(fēng)系統(tǒng)和廢氣處理也將產(chǎn)生巨大的壓力，一方面為了抽走設(shè)備內(nèi)的熱量，排風(fēng)風(fēng)機(jī)的頻率需要增大；此外，高流量情況下，原材料利用率將會降低，產(chǎn)生的廢氣也會相對增多，對廢氣處理產(chǎn)生了巨大的壓力。
[0006]中國發(fā)明專利CN100371275C提供了一種OVD (外部氣相沉積)法，通過在旋轉(zhuǎn)芯棒的表面上沉積火焰水解物顆粒來制備光纖預(yù)制棒的方法，該顆粒由噴燈噴射的燃?xì)夥磻?yīng)生成。在本方法和設(shè)備中，在沉積所述火焰水解物時(shí)，通過使所述的預(yù)制棒表面上一個(gè)點(diǎn)的軌跡速度保持恒定或逐漸減小，從而控制沉積在所述預(yù)制棒上的火焰水解物顆粒的沉積濃度保持恒定而不隨所述預(yù)制棒的半徑變化，或者控制沉積濃度向所述預(yù)制棒的外圍方向逐漸增加。
[0007]該方法可以制得大尺寸光纖預(yù)制棒，但是由于要達(dá)到大棒徑，生產(chǎn)時(shí)使用高流量的SiCl4、H2、O2，會產(chǎn)生大量的熱量，設(shè)備內(nèi)元器件在高溫下變形、損壞的幾率相對較高。
[0008]中國發(fā)明專利CN1235821C描述了一種用于制造光纖預(yù)制棒的外部氣相沉積(OVD)裝置，包括芯棒和燃燒器，所述的芯棒具有指定的長度并被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；所述的燃燒器向芯棒表面發(fā)射燃燒氣體和反應(yīng)氣體，使制造SiO2顆粒的燃燒氣體燃燒，從而使二氧化硅顆粒沉積在芯棒的表面上。
[0009]為提高產(chǎn)能、提升沉積速率， SiCl4、H2、02的沉積流量均較大，造成沉積效率相對偏低，一方面沉積過程中產(chǎn)生的熱量較高，另一方面，產(chǎn)生的廢氣量相對較多，同時(shí)廢氣的溫度也相對較高，這對廢氣處理設(shè)備產(chǎn)生了較大的負(fù)荷。
[0010]日本發(fā)明專利JP2000-272930A也介紹了 OVD沉積方法與裝置。該裝置主要是利用相對的、沿軸向移動的噴燈將石英粉末沉積在旋轉(zhuǎn)的接有尾柄的芯棒上，通過重量計(jì)計(jì)量沉積量，當(dāng)計(jì)量值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，沉積結(jié)束，設(shè)備自動停止。
[0011]該裝置與方法可以沉積大尺寸的預(yù)制棒，但裝置仍未解決沉積過程中產(chǎn)生的高熱量問題。
[0012]中國發(fā)明專利CN1658122A描述了一種水冷散熱裝置，包括冷板、水道隔離片、基板以及蓋板，其中所述冷板的外表面設(shè)有凹槽，所述水道隔離片的內(nèi)表面貼合在所述凹槽上與所述凹槽形成水流通道， 所述水道隔離片上設(shè)有水流通道的入口和出口，所述蓋板的內(nèi)表面覆蓋在所述水道隔離片上且在其外表面對應(yīng)所述水流通道的入口和出口位置分別設(shè)置水管接頭，所述基板上設(shè)有尺寸大于所述蓋板外輪廓且小于所述冷板外輪廓的通孔，所述冷板的邊緣焊接于所述通孔的邊緣。
[0013]本發(fā)明通過在基板上設(shè)置直接連接水管的散熱部件，可有效降低電子設(shè)備的內(nèi)部溫度，并且水管接頭設(shè)于基本外側(cè)，可有效避免冷卻液泄漏進(jìn)入電子設(shè)備內(nèi)損壞電子元件。該裝置目前應(yīng)用面還比較窄，主要應(yīng)用在電子元器件設(shè)備，預(yù)制棒制造設(shè)備還未進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)及應(yīng)用。
[0014]現(xiàn)有的大尺寸光纖預(yù)制棒OVD制造技術(shù)中，由于裝置及工藝方面的原因，沉積過程中產(chǎn)生的熱量較高，一方面設(shè)備內(nèi)元器件壽命相對較低，損壞的頻次較高；此外，由于沉積效率較低，廢氣量較多、廢氣溫度較高，對廢氣處理設(shè)備提出了更高的要求，設(shè)備載荷也相對較大。
[0015]設(shè)備折舊損耗、設(shè)備內(nèi)元器件、原材料、氣體、電力等為預(yù)制棒成本的主要組成部分，如果由于沉積高熱量造成元器件損壞或設(shè)備異常停機(jī)，會直接導(dǎo)致原材料等的報(bào)廢，給企業(yè)帶來損失。因此，發(fā)明一種裝置，來解決大尺寸預(yù)制棒生產(chǎn)過程中的高溫元器件損耗和高溫廢氣問題，成為了一個(gè)亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的目的是針對上述不足之處提供一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)及其水冷方法，是在外包粉末棒沉積裝置中添加了循環(huán)水冷系統(tǒng)，通過這個(gè)裝置的添加，能有效降低操作間及排氣管道的溫度。這種裝置構(gòu)造簡單，循環(huán)利用，成本較低，安裝此裝置后，對操作間及排氣管溫度的降低能起到很好的效果，大大降低了元器件損壞的幾率，同時(shí)降低了由于超溫報(bào)警設(shè)備急停的幾率。
[0017]一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)及其水冷方法是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
OVD裝置是利用相對的、沿軸向移動的噴燈將石英粉末沉積在旋轉(zhuǎn)的接有把棒一、把棒二的芯棒上，通過重量計(jì)計(jì)量沉積量，當(dāng)計(jì)量值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，沉積結(jié)束，設(shè)備自動停止。沉積過程中設(shè)備產(chǎn)生的熱量、廢氣通過排氣罩、排風(fēng)管被外圍風(fēng)機(jī)抽走進(jìn)行廢氣處理。OVD裝置的排風(fēng)系統(tǒng)本身并沒有安裝水冷系統(tǒng)，因此，設(shè)備內(nèi)和排氣管廢氣的溫度均比較高，元器件損壞頻率較高，廢氣處理負(fù)荷較大。
[0018]一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)安裝在腔體的地面、排氣罩外壁及排氣管外壁上，主要用來降低腔體及排氣管的溫度。
[0019]一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)包括冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置、排氣管冷卻裝置和水冷卻機(jī)組。
[0020]冷卻底座部分包含有水冷板和引流裝置,水冷板一封裝在引流裝置內(nèi)。引流裝置是半封閉結(jié)構(gòu)，包含引流罩和接頭，水冷板一的進(jìn)出水口一從接頭處通過，引流罩內(nèi)有引流槽，冷卻水可以通過引流槽流向接頭，接頭與水冷卻系統(tǒng)相連接，用來將冷卻水從出水口一引流到水冷卻系統(tǒng)中。引流罩與水冷板二的導(dǎo)熱面相接觸的面采用導(dǎo)熱硅膠膜。
[0021]排氣管冷卻裝置實(shí)際是一種新型水冷環(huán)，包括內(nèi)套、外套和排氣管冷卻水管，所述外套上分別設(shè)有進(jìn)水口二和出水口二， 內(nèi)套和外套之間固定有排氣管冷卻水管。
[0022]本發(fā)明應(yīng)用于OVD設(shè)備的排氣管道，排氣管道外面被水冷環(huán)包裹，水冷環(huán)上的進(jìn)水口二、出水口二的銅管固定在排氣管道壁上，排氣管冷卻水管與內(nèi)套、外套連通，水流循環(huán)流通，水冷環(huán)距離排氣管道很近，排氣管的熱量直接輻射于本發(fā)明水冷環(huán)的內(nèi)套上，被水冷環(huán)內(nèi)套、外套中的循環(huán)水將熱量帶走。
[0023]排氣罩外冷卻裝置與排氣管冷卻裝置采用相同的結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)套、外套、水管，外套上分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口，內(nèi)套和外套之間固定有水管。
[0024]該水冷卻機(jī)組包括冷卻塔、水池、循環(huán)水泵、制冷機(jī)、冷卻水泵、變頻器、溫度傳感器、水池補(bǔ)水口、回水口、冷卻風(fēng)機(jī)、噴淋管、制冷機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)，經(jīng)過制冷機(jī)制冷的冷卻水通過冷卻塔冷卻后回入水池，再經(jīng)循環(huán)水泵送至制冷機(jī)進(jìn)行循環(huán)，所述循環(huán)水泵通過變頻器控制。所述冷卻塔進(jìn)水處設(shè)置有溫度傳感器，溫度傳感器輸出接入所述變頻器，控制變頻器的輸出。當(dāng)回水溫度高時(shí)，變頻器輸出較大，循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速較高，冷卻水流量增大，加大冷卻效果。當(dāng)回水溫度較低時(shí)，變頻器輸出變小，循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速降低，冷卻水流量減小，節(jié)約能源。
[0025]經(jīng)水冷卻機(jī)組冷卻的冷卻水通過冷卻水泵送往冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置、排氣管冷卻裝置，在冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置和排氣管冷卻裝置中流通的冷卻水，最終通過冷卻水管回流至冷卻塔的回水口，進(jìn)入噴淋管，同時(shí)通過上方的冷卻風(fēng)機(jī)對回水進(jìn)行冷卻。當(dāng)水池中水量低于標(biāo)定水位時(shí)，可通過補(bǔ)水口對水池進(jìn)行補(bǔ)水。
[0026]本發(fā)明一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)的水冷方法包括以下工藝步驟:
1)在芯棒兩端對接把棒一和把棒二；
2)噴燈點(diǎn)火自距把棒一端300mm位置開始對棒進(jìn)行灼燒，一直灼燒至距把棒二端500mm位置，對接有把棒的芯棒進(jìn)行拋光，拋光流量:H2:250L/min, O2:130L/min，除去對接口的應(yīng)力，同時(shí)除去芯棒表面的雜質(zhì)。；
3)將對接有把棒的芯棒安裝在沉積設(shè)備的左卡盤基座、右卡盤基座上；
4)對沉積石英噴燈點(diǎn)火，釋放大量熱量；
5)啟動“自動運(yùn)轉(zhuǎn)”按鈕，沉積設(shè)備左卡盤基座、右卡盤基座以40rpm的轉(zhuǎn)速開始旋轉(zhuǎn)，石英噴燈以200mm/min的移動速度開始在芯棒表面沉積SiO2粉末，石英噴燈流量:SiCl4:25g/min, H2:80L/min, O2:40L/min, Ar:40L/min ；
6)生產(chǎn)過程中冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置、排氣管冷卻裝置、水冷卻系統(tǒng)持續(xù)工作，通過冷卻水流通帶走設(shè)備內(nèi)的熱量，降低操作間及排氣罩的溫度；
7)經(jīng)水冷卻機(jī)組冷卻的冷卻水通過冷卻水泵送往冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置、排氣管冷卻裝置，在冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置和排氣管冷卻裝置中流通的冷卻水，最終通過冷卻水管回流至冷卻塔的回水口，進(jìn)入噴淋管，同時(shí)通過上方的冷卻風(fēng)機(jī)對回水進(jìn)行冷卻。當(dāng)水池中水量低于標(biāo)定水位時(shí)，可通過補(bǔ)水口對水池進(jìn)行補(bǔ)水；
8)初始設(shè)定時(shí)冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置、排氣管冷卻裝置的水流量均設(shè)定為25L/min，冷卻水溫度約在25°C~30°C，冷卻系統(tǒng)中的冷卻水通過回水管進(jìn)入冷卻塔上部噴淋管，經(jīng)冷卻塔噴淋冷卻進(jìn)入冷卻水池，如此循環(huán)；
9)水冷卻機(jī)組在生產(chǎn)過程中持續(xù)工作，經(jīng)過制冷機(jī)制冷的冷卻水通過冷卻塔28冷卻后回入水池，再經(jīng)循環(huán)水泵送至制冷機(jī)進(jìn)行循環(huán)，冷卻塔進(jìn)水處設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器輸出信號接入所述變頻器， 控制循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整冷卻水流量，從而達(dá)到既保證冷卻效果又能夠節(jié)能的效果；
10)溫度控制方法
當(dāng)回水溫度高于50°C時(shí)，變頻器輸出增大，循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速提高，冷卻水流量增大，加大冷卻效果；
當(dāng)回水溫度低于40°C時(shí)，變頻器輸出減小，循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速降低，冷卻水流量減小，節(jié)約能源。
[0027]11)石英噴燈將石英粉末沉積在旋轉(zhuǎn)的接有尾柄的芯棒上，轉(zhuǎn)速40rpm，通過重量計(jì)計(jì)量沉積量，當(dāng)計(jì)量值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，沉積結(jié)束，設(shè)備自動停止；
12)粉末棒沉積結(jié)束后，沉積用石英噴燈自動熄火，沉積結(jié)束。
[0028]本發(fā)明一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)及其水冷方法設(shè)計(jì)合理，本發(fā)明是在外包粉末棒沉積裝置中添加了多處層流冷卻水板和冷卻環(huán)，通過這個(gè)裝置的添加，設(shè)備操作間及排氣罩溫度降低了約10~15°C。這種裝置造簡單，循環(huán)利用，節(jié)能環(huán)保，且成本較低，安裝此裝置后，一方面設(shè)備內(nèi)元器件損壞的頻次大大降低，另一方面排氣管溫度降低，廢氣處理的負(fù)荷也明顯降低。
[0029]本發(fā)明不僅可以確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行，還可以優(yōu)化工藝，降低設(shè)備內(nèi)元器件損壞的概率及因超問報(bào)警急停造成的粉末棒報(bào)廢，為企業(yè)降低了損失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
圖1 OVD法外包層沉積示意圖。
[0031]圖2 OVD法外包層沉積排氣管不意圖。
[0032]圖3是本發(fā)明的安裝有冷卻底座、排氣罩外冷卻裝置的OVD法外包層沉積示意圖。
[0033]圖4是本發(fā)明的冷卻底板部分的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖5是本發(fā)明的冷卻底板部分的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖6是本發(fā)明的安裝有排氣管冷卻裝置的OVD法外包層沉積排氣管示意圖。
[0036]圖7是本發(fā)明的排氣管外壁冷卻裝置的主視圖。
[0037]圖8是本發(fā)明的排氣管外壁冷卻裝置的俯視圖。
[0038]圖9是本發(fā)明的水冷卻機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖中1、把棒一 ；2、芯棒；3、外包層；4、把棒二 ；5、左卡盤基座；6、右卡盤基座；7、石英噴燈；8、排氣罩；9、排風(fēng)管；10、冷卻底座部分；11、排氣罩外冷卻裝置；12、排氣管冷卻裝置；13、水冷板一 ；14、引流裝置；15、引流罩；16、接頭；17、進(jìn)水口一 ；18、出水口一 ；19、引流槽；20、水冷板二 ；21、導(dǎo)熱硅膠膜；22、內(nèi)套；23、外套；24、排氣管冷卻水管；25、進(jìn)水口二 ；26、出水口二 ；27、排氣管道；28、冷卻塔；29、水池；30、循環(huán)水泵；31、制冷機(jī)；32、變頻器；33、溫度傳感器；34、冷卻水泵；35、水池補(bǔ)水口 ；36、冷卻水泵出水口 ；37、冷卻風(fēng)機(jī)；38、噴淋管；39、回水口。
【具體實(shí)施方式】
[0040]OVD裝置是利用相對的、 沿軸向移動的噴燈將石英粉末沉積在旋轉(zhuǎn)的接有尾柄的芯棒上，通過重量計(jì)計(jì)量沉積量，當(dāng)計(jì)量值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，沉積結(jié)束，設(shè)備自動停止。OVD裝置本身未安裝水冷系統(tǒng)，因此，操作間及排氣管道的溫度比較高。
[0041]參照附I~9, 一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)安裝在外部氣相沉積(OVD)設(shè)備的冷卻底座部分10、排氣罩外冷卻裝置11、排氣管冷卻裝置12，主要用來降低操作間內(nèi)和排氣管內(nèi)的溫度。
[0042]一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)包括冷卻底座部分10、排氣罩外冷卻裝置11、排氣管冷卻裝置12、水冷卻機(jī)組。
[0043]所述的冷卻底座部分10包含有水冷板一 13和引流裝置14，水冷板一 13封裝在引流裝置內(nèi)。引流裝置14是半封閉結(jié)構(gòu)，包含引流罩15和接頭16，水冷板一的進(jìn)水口一 17從接頭16處通過，引流罩15內(nèi)有引流槽19，冷卻水可以通過引流槽19流向接頭16，接頭16與水冷卻系統(tǒng)相連接，用來將冷卻水從出水口一 18引流到水冷卻系統(tǒng)中。弓丨流罩15與水冷板二 20的導(dǎo)熱面相接觸的面設(shè)置有導(dǎo)熱硅膠膜21。
[0044]所述的排氣管冷卻裝置12實(shí)際是一種新型水冷環(huán)，包括內(nèi)套22、外套23和排氣管冷卻水管24，所述外套23上分別設(shè)有進(jìn)水口二 25和出水口二 26，內(nèi)套22和外套23之間固定有排氣管冷卻水管24。本發(fā)明應(yīng)用于OVD設(shè)備的排氣管道，排氣管道27外面被水冷環(huán)包裹，水冷環(huán)上的進(jìn)水口二 25、出水口二 26的銅管固定在排氣管道27壁上，排氣管冷卻水管24與內(nèi)套22、外套23連通，水流循環(huán)流通，水冷環(huán)距離排氣管道27很近，排氣管的熱量直接輻射于本發(fā)明水冷環(huán)的內(nèi)套22上，被水冷環(huán)的內(nèi)套22、外套23中的循環(huán)水將熱量帶走。
[0045]排氣罩外冷卻裝置11與排氣管冷卻裝置12采用相同的結(jié)構(gòu)，排氣罩外冷卻裝置11包括內(nèi)套、外套、水管，外套上分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口，內(nèi)套和外套之間固定有水管。
[0046]該水冷卻機(jī)組包括冷卻塔28、水池29、循環(huán)水泵30、制冷機(jī)31、變頻器32、溫度傳感器33、冷卻水泵34、補(bǔ)水口 35、冷卻水泵出水口 36、冷卻風(fēng)機(jī)37、噴淋管38、回水口 39，經(jīng)過制冷機(jī)31制冷的冷卻水通過冷卻塔28冷卻后回入水池29，再經(jīng)循環(huán)水泵30送至制冷機(jī)31進(jìn)行循環(huán)，所述循環(huán)水泵30通過變頻器32控制。所述冷卻塔進(jìn)水處設(shè)置有溫度傳感器33，溫度傳感器輸出接入所述變頻器32，控制變頻器的輸出。當(dāng)回水溫度高時(shí)，變頻機(jī)輸出較大，水泵轉(zhuǎn)速較高，冷卻水流量增大，加大冷卻效果。當(dāng)回水溫度較低時(shí)，變頻機(jī)輸出變小，水泵轉(zhuǎn)速降低，冷卻水流量減小，節(jié)約能源。
[0047]經(jīng)水冷卻機(jī)組冷卻的冷卻水通過冷卻水泵34送往冷卻底座部分10、排氣罩外冷卻裝置11、排氣管冷卻裝置12，在如上3個(gè)裝置中流通的冷卻水，最終通過冷卻水管回流至冷卻塔28的回水口 39，進(jìn)入噴淋管38，同時(shí)通過上方的冷卻風(fēng)機(jī)37對回水進(jìn)行冷卻。當(dāng)水池29中水量低于標(biāo)定水位時(shí)，可通過補(bǔ)水口 35對水池進(jìn)行補(bǔ)水。
[0048]本發(fā)明一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)的水冷方法包括以下工藝步驟:
1)在芯棒2兩端對接把棒I和把棒4；
2)噴燈點(diǎn)火自距把棒一端300mm位置開始對棒進(jìn)行灼燒，一直灼燒至距把棒二端500mm位置，對接有把棒的芯棒進(jìn)行拋光，拋光流量:H2:250L/min, O2:130L/min，除去對接口的應(yīng)力，同時(shí)除去芯棒表面的雜質(zhì)。；
3)將對接有把棒的芯棒2安裝在沉積設(shè)備的左卡盤基座5、右卡盤基座6上；
4)對沉積石英噴燈7點(diǎn)火；
5)啟動“自動運(yùn)轉(zhuǎn)”按鈕， 沉積設(shè)備左卡盤基座5、右卡盤基座6以40rpm的轉(zhuǎn)速開始旋轉(zhuǎn)，石英噴燈7以200mm/min的移動速度開始在芯棒2表面沉積SiO2粉末，石英噴燈7流量:SiCl4:25g/min, H2:80L/min, O2:40L/min, Ar:40L/min ；
6)生產(chǎn)過程中冷卻底座部分10、排氣罩外冷卻裝置11、排氣管冷卻裝置12、水冷卻機(jī)組持續(xù)工作，通過冷卻水流通帶走設(shè)備內(nèi)的熱量，降低操作間及排氣罩的溫度；
7)經(jīng)水冷卻機(jī)組冷卻的冷卻水通過冷卻水泵34送往冷卻底座部分10、排氣罩外冷卻裝置11、排氣管冷卻裝置12，在冷卻底座部分10、排氣罩外冷卻裝置11和排氣管冷卻裝置12中流通的冷卻水，最終通過冷卻水管回流至冷卻塔27的回水口 39，進(jìn)入噴淋管38，同時(shí)通過上方的冷卻風(fēng)機(jī)37對回水進(jìn)行冷卻。當(dāng)水池29中水量低于標(biāo)定水位時(shí)，可通過補(bǔ)水口 35對水池進(jìn)行補(bǔ)水；
8)初始設(shè)定時(shí)冷卻底座部分10、排氣罩外冷卻裝置U、排氣管冷卻裝置12的水流量均設(shè)定為25L/min，冷卻水溫度約在25 V~30°C，冷卻系統(tǒng)中的冷卻水通過回水管進(jìn)入冷卻塔上部噴淋管，經(jīng)冷卻塔噴淋冷卻進(jìn)入冷卻水池，如此循環(huán)；
9)水冷卻機(jī)組在生產(chǎn)過程中持續(xù)工作，經(jīng)過制冷機(jī)31制冷的冷卻水通過冷卻塔28冷卻后回入水池29，再經(jīng)循環(huán)水泵30送至制冷機(jī)31進(jìn)行循環(huán)，冷卻塔28進(jìn)水處設(shè)有溫度傳感器33，溫度傳感器輸出接入所述變頻器32，控制變頻器32的輸出。實(shí)際生產(chǎn)過程中根據(jù)回水的溫度調(diào)節(jié)循環(huán)水泵30轉(zhuǎn)速，調(diào)整冷卻水流量，從而達(dá)到既保證冷卻效果又能夠節(jié)能的效果。
[0049]10)當(dāng)回水溫度高于50°C時(shí)，變頻器32輸出增大，循環(huán)水泵30轉(zhuǎn)速提高，冷卻水流量增大，加大冷卻效果；
當(dāng)回水溫度低于40°C時(shí)，變頻器32輸出減小，循環(huán)水泵30轉(zhuǎn)速降低，冷卻水流量減小，節(jié)約能源；
11)石英噴燈7將石英粉末沉積在旋轉(zhuǎn)的接有尾柄的芯棒2上，轉(zhuǎn)速40rpm，通過重量計(jì)計(jì)量沉積量，當(dāng)計(jì)量值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，沉積結(jié)束，設(shè)備自動停止；
12)粉末棒沉積結(jié)束后，沉積用石英噴燈7自動熄火，沉積結(jié)束。
[0050]實(shí)施例1
采用VAD工藝制備芯棒，將芯棒延伸后，測試其折射率剖面，由測試結(jié)果計(jì)算外包層所而里。
[0051]測試完成的芯棒在兩端對接把棒，對接把棒后對芯棒進(jìn)行拋光，去除由于對接產(chǎn)生的應(yīng)力。拋光完成的帶有把棒的芯棒稱為枝棒，根據(jù)測試結(jié)果選擇合適的目標(biāo)重量，采用OVD法在芯棒上沉積外包層,最后制得目標(biāo)外徑為150mm的粉末棒。
[0052]沉積設(shè)備不安裝水冷系統(tǒng)，沉積過程中使用紅外測溫儀測量操作間內(nèi)部溫度，并根據(jù)排氣管內(nèi)熱電偶測量排氣管內(nèi)溫度。
[0053]實(shí)施例2
沉積設(shè)備安裝固水冷系統(tǒng)， 沉積過程中使用紅外測溫儀測量操作間內(nèi)部溫度，并根據(jù)排氣管內(nèi)熱電偶測量排氣管內(nèi)溫度。
[0054]下面結(jié)合圖示詳細(xì)描述本發(fā)明的主要工藝過程:
1、水冷系統(tǒng)的構(gòu)成
I)冷卻底座部分10
該裝置包含有水冷板13和引流裝置14，水冷板13封裝在引流裝置內(nèi)。引流裝置14是半封閉結(jié)構(gòu)，包含引流罩15和接頭16，水冷板的進(jìn)水口 17從接頭16處通過，引流罩15內(nèi)有引流槽19，冷卻水可以通過引流槽19流向接頭16，接頭16與水冷卻系統(tǒng)相連接，用來將冷卻水從出水口一 18引流到水冷卻系統(tǒng)中。引流罩15與水冷板20的導(dǎo)熱面相接觸的面是導(dǎo)熱硅膠膜21。
[0055]2)排氣管冷卻裝置12
排氣管冷卻裝置12實(shí)際是一種新型水冷環(huán)，包括內(nèi)套22、外套23和水管24，所述外套23上分別設(shè)有進(jìn)水口 25和出水口 26，內(nèi)套22和外套23之間固定有排氣管冷卻水管23。本發(fā)明應(yīng)用于OVD設(shè)備的排氣管道，排氣管道27外面被水冷環(huán)包裹，水冷環(huán)上的進(jìn)水口 25、出水口 26的銅管固定在排氣管道27壁上，排氣管冷卻水管24與內(nèi)套22、外套23連通，水流循環(huán)流通，水冷環(huán)距離排氣管道27很近，排氣管的熱量直接輻射于本發(fā)明水冷環(huán)的內(nèi)套22上，被水冷環(huán)內(nèi)套22、外套23中的循環(huán)水將熱量帶走。
[0056]3)排氣罩外冷卻裝置11
排氣罩外冷卻裝置11與排氣管冷卻裝置12采用相同的結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)套、外套、水管，外套上分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口，內(nèi)套和外套之間固定有水管。
[0057]4)水冷卻機(jī)組
該水冷卻機(jī)組包括冷卻塔28、水池29、循環(huán)水泵30、制冷機(jī)31、變頻器32、溫度傳感器33、冷卻水泵34、補(bǔ)水口 35、出水口 36、冷卻風(fēng)機(jī)37、噴淋管38、回水口 39，經(jīng)過制冷機(jī)31制冷的冷卻水通過冷卻塔28冷卻后回入水池29，再經(jīng)循環(huán)水泵30送至制冷機(jī)31進(jìn)行循環(huán)，所述循環(huán)水泵30通過變頻器32控制。所述冷卻塔進(jìn)水處設(shè)置有溫度傳感器33，傳感器輸出接入所述變頻機(jī)32，控制變頻機(jī)的輸出。當(dāng)回水溫度高時(shí)，變頻機(jī)輸出較大，水泵轉(zhuǎn)速較高，冷卻水流量增大，加大冷卻效果。當(dāng)回水溫度較低時(shí)，變頻機(jī)輸出變小，水泵轉(zhuǎn)速降低，冷卻水流量減小，節(jié)約能源。
[0058]經(jīng)水冷卻機(jī)組冷卻的冷卻水通過冷卻水泵34送往冷卻底座部分10、排氣罩外冷卻裝置11、排氣管冷卻裝置12，在如上3個(gè)裝置中流通的冷卻水，最終通過冷卻水管回流至冷卻塔28的回水口 36，進(jìn)入噴淋管38，同時(shí)通過上方的冷卻風(fēng)機(jī)39對回水進(jìn)行冷卻。當(dāng)水池29中水量低于標(biāo)定水位時(shí)，可通過35補(bǔ)水口對水池進(jìn)行補(bǔ)水。
[0059]2、水冷方法
1)冷卻水初始流量設(shè)定:25L/min；
2)冷卻水流通方式水冷卻機(jī)組在生產(chǎn)過程中持續(xù)工作，經(jīng)過制冷機(jī)31制冷的冷卻水通過冷卻塔28冷卻后回入水池29，再經(jīng)循環(huán)水泵30送至制冷機(jī)31進(jìn)行循環(huán)，所述循環(huán)水泵30通過變頻器32控制。所述冷卻塔進(jìn)水處設(shè)置有溫度傳感器33，傳感器輸出接入所述變頻機(jī)32，控制變頻機(jī)的輸出。
[0060]3)溫度控制方法
當(dāng)回水溫度高于50°C時(shí)，變頻機(jī)32輸出增大，水泵30轉(zhuǎn)速提高，冷卻水流量增大，加大冷卻效果；
當(dāng)回水溫度低于40°C時(shí)，變頻機(jī)32輸出減小，水泵30轉(zhuǎn)速降低，冷卻水流量減小，節(jié)約能源。
[0061]3、水冷裝置對比試驗(yàn)
O不安裝水冷裝置的OVD設(shè)備:A，如附圖1 ;
2)安裝水冷裝置的OVD設(shè)備:B，如附圖3。
[0062]4、制備大直徑光纖預(yù)制棒
可以采用前述的四種芯棒制造工藝中的任一種，制備光纖預(yù)制棒的芯棒。然后將芯棒作為靶棒，采用OVD工藝在靶棒上制備外包層，最終制得的實(shí)心大直徑光纖預(yù)制棒直徑在100-200mm，典型的在120_150mm。沉積裝置如附圖3所示。
[0063]5、A、B兩種水冷卻裝置對比結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)，其特征在于:包括冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置、排氣管冷卻裝置和水冷卻機(jī)組； 冷卻底座部分包含有水冷板和引流裝置，水冷板一封裝在引流裝置內(nèi)，引流裝置是半封閉結(jié)構(gòu)，包含引流罩和接頭，水冷板一的進(jìn)出水口一從接頭處通過，引流罩內(nèi)有引流槽，冷卻水可以通過引流槽流向接頭,接頭與水冷卻系統(tǒng)相連接,用來將冷卻水從出水口一引流到水冷卻系統(tǒng)中； 排氣管冷卻裝置是一種水冷環(huán)，包括內(nèi)套、外套和排氣管冷卻水管，所述外套上分別設(shè)有進(jìn)水口二和出水口二，內(nèi)套和外套之間固定有排氣管冷卻水管； 排氣管道外面被水冷環(huán)包裹，水冷環(huán)上的進(jìn)水口二、出水口二的銅管固定在排氣管道壁上，排氣管冷卻水管與內(nèi)套、外套連通，水流循環(huán)流通，水冷環(huán)距離排氣管道很近，排氣管的熱量直接輻射于水冷環(huán)的內(nèi)套上，被水冷環(huán)內(nèi)套、外套中的循環(huán)水將熱量帶走； 排氣罩外冷卻裝置與排氣管冷卻裝置采用相同的結(jié)構(gòu)； 水冷卻機(jī)組包括冷卻塔、水池、循環(huán)水泵、制冷機(jī)、冷卻水泵、變頻器、溫度傳感器、水池補(bǔ)水口、回水口、冷卻風(fēng)機(jī)、噴淋管、制冷機(jī)和冷卻風(fēng)機(jī)；經(jīng)過制冷機(jī)制冷的冷卻水通過冷卻塔冷卻后回入水池，再經(jīng)循環(huán)水泵送至制冷機(jī)進(jìn)行循環(huán)，所述循環(huán)水泵通過變頻器控制；所述冷卻塔進(jìn)水處設(shè)置有溫度傳感器，溫度傳感器輸出接入所述變頻器，控制變頻器的輸出；當(dāng)回水溫度高時(shí)，變頻器輸出較大，循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速較高，冷卻水流量增大，加大冷卻效果；當(dāng)回水溫度較低時(shí)，變頻器輸出變小，循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速降低，冷卻水流量減小，節(jié)約能源； 經(jīng)水冷卻機(jī)組冷卻的冷卻水通過冷卻水泵送往冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置、排氣管冷卻裝置，在冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置和排氣管冷卻裝置中流通的冷卻水，最終通過冷卻水管回流至冷卻塔的回水口，進(jìn)入噴淋管，同時(shí)通過上方的冷卻風(fēng)機(jī)對回水進(jìn)行冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)，其特征在于:排氣罩外冷卻裝置與排氣管冷卻裝置采用相同的結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)套、外套、水管，外套上分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口，內(nèi)套和外套之間固定有水管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)水池中水量低于標(biāo)定水位時(shí)，可通過補(bǔ)水口對水池進(jìn)行補(bǔ)水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)，其特征在于:引流罩與水冷板二的導(dǎo)熱面相接觸的面采用導(dǎo)熱硅膠膜。
5.權(quán)利要求1所述的一種大尺寸光纖預(yù)制棒的水冷系統(tǒng)的水冷方法，其特征在于:包括以下步驟: 在芯棒兩端對接把棒一和把棒二； 噴燈點(diǎn)火自距把棒一端300mm位置開始對棒進(jìn)行灼燒,一直灼燒至距把棒二端500mm位置，對接有把棒的芯棒進(jìn)行拋光，拋光流量=H2:250L/min, O2:130L/min,除去對接口的應(yīng)力，同時(shí)除去芯棒表面的雜質(zhì)； 將對接有把棒的芯棒安裝在沉積設(shè)備的左卡盤基座、右卡盤基座上； 對沉積石英噴燈點(diǎn)火，釋放大量熱量； 啟動“自動運(yùn)轉(zhuǎn)”按鈕，沉積設(shè)備左卡盤基座、右卡盤基座以40rpm的轉(zhuǎn)速開始旋轉(zhuǎn)，石英噴燈以200mm/min的移動速度開始在芯棒表面沉積SiO2粉末，石英噴燈流量=SiCl4:25g/min, H2:80L/min, O2:40L/min, Ar:40L/min ； 生產(chǎn)過程中冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置、排氣管冷卻裝置、水冷卻系統(tǒng)持續(xù)工作，通過冷卻水流通帶走設(shè)備內(nèi)的熱量，降低操作間及排氣罩的溫度； 經(jīng)水冷卻機(jī)組冷卻的冷卻水通過冷卻水泵送往冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置、排氣管冷卻裝置，在冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置和排氣管冷卻裝置中流通的冷卻水，最終通過冷卻水管回流至冷卻塔的回水口，進(jìn)入噴淋管，同時(shí)通過上方的冷卻風(fēng)機(jī)對回水進(jìn)行冷卻；當(dāng)水池中水量低于標(biāo)定水位時(shí)，可通過補(bǔ)水口對水池進(jìn)行補(bǔ)水； 初始設(shè)定時(shí)冷卻底座部分、排氣罩外冷卻裝置、排氣管冷卻裝置的水流量均設(shè)定為25L/min，冷卻水溫度約在25 V~30°C，冷卻系統(tǒng)中的冷卻水通過回水管進(jìn)入冷卻塔上部噴淋管，經(jīng)冷卻塔噴淋冷卻進(jìn)入冷卻水池，如此循環(huán)； 水冷卻機(jī)組在生產(chǎn)過程中持續(xù)工作，經(jīng)過制冷機(jī)制冷的冷卻水通過冷卻塔28冷卻后回入水池，再經(jīng)循環(huán)水泵送至制冷機(jī)進(jìn)行循環(huán)，冷卻塔進(jìn)水處設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器輸出信號接入所述變頻器，控制循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整冷卻水流量，從而達(dá)到既保證冷卻效果又能夠節(jié)能的效果； 溫度控制方法 當(dāng)回水溫度高于50°C時(shí)，變頻器輸出增大，循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速提高，冷卻水流量增大，加大冷卻效果； 當(dāng)回水溫度低于40°C時(shí)，變頻器輸出減小，循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速降低，冷卻水流量減小，節(jié)約能源； 石英噴燈將石英粉末沉積在旋轉(zhuǎn)的接有尾柄的芯棒上，轉(zhuǎn)速40rpm，通過重量計(jì)計(jì)量沉積量，當(dāng)計(jì)量值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，沉積結(jié)束，設(shè)備自動停止； 粉末棒沉積結(jié)束后，沉積用石英噴燈自動熄火，沉積結(jié)束。
【文檔編號】C03B37/012GK103739195SQ201310727443
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】張彬, 沈一春, 陳京京 申請人:中天科技精密材料有限公司