CN103739195B - 一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统及其水冷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统及其水冷方法，该系统一方面可以降低设备操作间温度，提高设备内元器件的寿命；另一方面，该系统可以降低排气管道（FRP管道）的温度，提升废气处理能力。包括冷却底座部分、排气罩外冷却装置、排气管冷却装置和水冷却机组；冷却底座部分包含有水冷板和引流装置，水冷板一封装在引流装置内，引流装置是半封闭结构，包含引流罩和接头，引流罩内有引流槽；排气管冷却装置包括内套、外套和排气管冷却水管；排气罩外冷却装置与排气管冷却装置采用相同的结构；水冷却机组包括冷却塔、水池、循环水泵、制冷机、冷却水泵、变频器、温度传感器、水池补水口、回水口、冷却风机、喷淋管、制冷机和冷却风机。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统及其水冷方法，该系统一方面可以降低设备操作间温度，提高设备内元器件的寿命；另一方面，该系统可以降低排气管道（FRP管道）的温度，提升废气处理能力。
背景技术
自2005年以来一方面光纤的需求量逐年增加，另一方面光纤的价格却持续处于低谷，这对于光纤成产厂家造成很大的压力，要在这种微利甚至无利时代求得生存，只有走降低光纤生产成本之路。大尺寸光纤预制棒成为预制棒技术发展的主要方向。
生产石英光纤预制棒芯棒的方法主要有以下四种：
微波等离子体激活化学气相沉积法(PCVD)，改进的化学气相沉积法(MCVD)，棒外化学气相沉积法(OVD)，轴向气相沉积法(VAD)。
外包层的制作方法则主要集中在RIT/RIC法（套管法）、Soot法（外部气相沉积法）和外部等离子喷涂法等制造技术，这也是目前大尺寸光纤预制棒的主要生产技术。RIT/RIC法是将芯棒插入套管中直接拉制光纤，或者融缩成实心预制棒后拉丝；Soot法和外部等离子喷涂法则直接制得实心预制棒。一般将光纤预制棒直径在100mm以上的称之为大直径光纤预制棒或者大尺寸光纤预制棒。
外部气相沉积法（OVD）制作大直径预制棒有以下2个难点：
1、大尺寸预制棒使用的SiCl4、H2、O2流量相对较高，在此条件下，沉积过程中产生较大的热量，操作间温度较高，内部的元器件损耗加剧，寿命会相对降低；
2、沉积过程中产生的高热量对排风系统和废气处理也将产生巨大的压力，一方面为了抽走设备内的热量，排风风机的频率需要增大；此外，高流量情况下，原材料利用率将会降低，产生的废气也会相对增多，对废气处理产生了巨大的压力。
中国发明专利CN100371275C提供了一种OVD（外部气相沉积）法,通过在旋转芯棒的表面上沉积火焰水解物颗粒来制备光纤预制棒的方法,该颗粒由喷灯喷射的燃气反应生成。在本方法和设备中,在沉积所述火焰水解物时,通过使所述的预制棒表面上一个点的轨迹速度保持恒定或逐渐减小,从而控制沉积在所述预制棒上的火焰水解物颗粒的沉积浓度保持恒定而不随所述预制棒的半径变化,或者控制沉积浓度向所述预制棒的外围方向逐渐增加。
该方法可以制得大尺寸光纤预制棒，但是由于要达到大棒径，生产时使用高流量的SiCl4、H2、O2，会产生大量的热量，设备内元器件在高温下变形、损坏的几率相对较高。
中国发明专利CN1235821C描述了一种用于制造光纤预制棒的外部气相沉积（OVD）装置，包括芯棒和燃烧器，所述的芯棒具有指定的长度并被驱动旋转；所述的燃烧器向芯棒表面发射燃烧气体和反应气体，使制造SiO2颗粒的燃烧气体燃烧，从而使二氧化硅颗粒沉积在芯棒的表面上。
为提高产能、提升沉积速率，SiCl4、H2、O2的沉积流量均较大，造成沉积效率相对偏低，一方面沉积过程中产生的热量较高，另一方面，产生的废气量相对较多，同时废气的温度也相对较高，这对废气处理设备产生了较大的负荷。
日本发明专利JP2000-272930A也介绍了OVD沉积方法与装置。该装置主要是利用相对的、沿轴向移动的喷灯将石英粉末沉积在旋转的接有尾柄的芯棒上，通过重量计计量沉积量，当计量值达到设定值时，沉积结束，设备自动停止。
该装置与方法可以沉积大尺寸的预制棒，但装置仍未解决沉积过程中产生的高热量问题。
中国发明专利CN1658122A描述了一种水冷散热装置,包括冷板、水道隔离片、基板以及盖板,其中所述冷板的外表面设有凹槽,所述水道隔离片的内表面贴合在所述凹槽上与所述凹槽形成水流通道,所述水道隔离片上设有水流通道的入口和出口,所述盖板的内表面覆盖在所述水道隔离片上且在其外表面对应所述水流通道的入口和出口位置分别设置水管接头,所述基板上设有尺寸大于所述盖板外轮廓且小于所述冷板外轮廓的通孔,所述冷板的边缘焊接于所述通孔的边缘。
本发明通过在基板上设置直接连接水管的散热部件,可有效降低电子设备的内部温度,并且水管接头设于基本外侧,可有效避免冷却液泄漏进入电子设备内损坏电子元件。该装置目前应用面还比较窄，主要应用在电子元器件设备，预制棒制造设备还未进行实际试验及应用。
现有的大尺寸光纤预制棒OVD制造技术中，由于装置及工艺方面的原因，沉积过程中产生的热量较高，一方面设备内元器件寿命相对较低，损坏的频次较高；此外，由于沉积效率较低，废气量较多、废气温度较高，对废气处理设备提出了更高的要求，设备载荷也相对较大。
设备折旧损耗、设备内元器件、原材料、气体、电力等为预制棒成本的主要组成部分，如果由于沉积高热量造成元器件损坏或设备异常停机，会直接导致原材料等的报废，给企业带来损失。因此，发明一种装置，来解决大尺寸预制棒生产过程中的高温元器件损耗和高温废气问题，成为了一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统及其水冷方法，是在外包粉末棒沉积装置中添加了循环水冷系统，通过这个装置的添加，能有效降低操作间及排气管道的温度。这种装置构造简单，循环利用，成本较低，安装此装置后，对操作间及排气管温度的降低能起到很好的效果，大大降低了元器件损坏的几率，同时降低了由于超温报警设备急停的几率。
一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统及其水冷方法是采取以下技术方案实现：
OVD装置是利用相对的、沿轴向移动的喷灯将石英粉末沉积在旋转的接有把棒一、把棒二的芯棒上，通过重量计计量沉积量，当计量值达到设定值时，沉积结束，设备自动停止。沉积过程中设备产生的热量、废气通过排气罩、排风管被外围风机抽走进行废气处理。OVD装置的排风系统本身并没有安装水冷系统，因此，设备内和排气管废气的温度均比较高，元器件损坏频率较高，废气处理负荷较大。
一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统安装在腔体的地面、排气罩外壁及排气管外壁上，主要用来降低腔体及排气管的温度。
一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统包括冷却底座部分、排气罩外冷却装置、排气管冷却装置和水冷却机组。
冷却底座部分包含有水冷板和引流装置，水冷板一封装在引流装置内。引流装置是半封闭结构，包含引流罩和接头，水冷板一的进出水口一从接头处通过，引流罩内有引流槽，冷却水可以通过引流槽流向接头，接头与水冷却系统相连接，用来将冷却水从出水口一引流到水冷却系统中。引流罩与水冷板二的导热面相接触的面采用导热硅胶膜。
排气管冷却装置实际是一种新型水冷环，包括内套、外套和排气管冷却水管，所述外套上分别设有进水口二和出水口二，内套和外套之间固定有排气管冷却水管。
本发明应用于OVD设备的排气管道，排气管道外面被水冷环包裹，水冷环上的进水口二、出水口二的铜管固定在排气管道壁上，排气管冷却水管与内套、外套连通，水流循环流通，水冷环距离排气管道很近，排气管的热量直接辐射于本发明水冷环的内套上，被水冷环内套、外套中的循环水将热量带走。
排气罩外冷却装置与排气管冷却装置采用相同的结构，包括内套、外套、水管，外套上分别设有进水口和出水口，内套和外套之间固定有水管。
该水冷却机组包括冷却塔、水池、循环水泵、制冷机、冷却水泵、变频器、温度传感器、水池补水口、回水口、冷却风机、喷淋管、制冷机、冷却风机，经过制冷机制冷的冷却水通过冷却塔冷却后回入水池，再经循环水泵送至制冷机进行循环，所述循环水泵通过变频器控制。所述冷却塔进水处设置有温度传感器，温度传感器输出接入所述变频器，控制变频器的输出。当回水温度高时，变频器输出较大，循环水泵转速较高，冷却水流量增大，加大冷却效果。当回水温度较低时，变频器输出变小，循环水泵转速降低，冷却水流量减小，节约能源。
经水冷却机组冷却的冷却水通过冷却水泵送往冷却底座部分、排气罩外冷却装置、排气管冷却装置，在冷却底座部分、排气罩外冷却装置和排气管冷却装置中流通的冷却水，最终通过冷却水管回流至冷却塔的回水口，进入喷淋管，同时通过上方的冷却风机对回水进行冷却。当水池中水量低于标定水位时，可通过补水口对水池进行补水。
本发明一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统的水冷方法包括以下工艺步骤：
1）在芯棒两端对接把棒一和把棒二；
2）喷灯点火自距把棒一端300mm位置开始对棒进行灼烧，一直灼烧至距把棒二端500mm位置，对接有把棒的芯棒进行抛光，抛光流量：H2：250L/min，O2：130L/min，除去对接口的应力，同时除去芯棒表面的杂质。；
3）将对接有把棒的芯棒安装在沉积设备的左卡盘基座、右卡盘基座上；
4）对沉积石英喷灯点火，释放大量热量；
5）启动“自动运转”按钮，沉积设备左卡盘基座、右卡盘基座以40rpm的转速开始旋转，石英喷灯以200mm/min的移动速度开始在芯棒表面沉积SiO2粉末，石英喷灯流量：SiCl4：25g/min，H2：80L/min，O2：40L/min，Ar：40L/min；
6）生产过程中冷却底座部分、排气罩外冷却装置、排气管冷却装置、水冷却系统持续工作，通过冷却水流通带走设备内的热量，降低操作间及排气罩的温度；
7）经水冷却机组冷却的冷却水通过冷却水泵送往冷却底座部分、排气罩外冷却装置、排气管冷却装置，在冷却底座部分、排气罩外冷却装置和排气管冷却装置中流通的冷却水，最终通过冷却水管回流至冷却塔的回水口，进入喷淋管，同时通过上方的冷却风机对回水进行冷却。当水池中水量低于标定水位时，可通过补水口对水池进行补水；
8）初始设定时冷却底座部分、排气罩外冷却装置、排气管冷却装置的水流量均设定为25L/min，冷却水温度约在25℃～30℃，冷却系统中的冷却水通过回水管进入冷却塔上部喷淋管，经冷却塔喷淋冷却进入冷却水池，如此循环；
9）水冷却机组在生产过程中持续工作，经过制冷机制冷的冷却水通过冷却塔28冷却后回入水池，再经循环水泵送至制冷机进行循环，冷却塔进水处设有温度传感器，温度传感器输出信号接入所述变频器，控制循环水泵转速，调整冷却水流量，从而达到既保证冷却效果又能够节能的效果；
10）温度控制方法
当回水温度高于50℃时，变频器输出增大，循环水泵转速提高，冷却水流量增大，加大冷却效果；
当回水温度低于40℃时，变频器输出减小，循环水泵转速降低，冷却水流量减小，节约能源。
11）石英喷灯将石英粉末沉积在旋转的接有尾柄的芯棒上，转速40rpm，通过重量计计量沉积量，当计量值达到设定值时，沉积结束，设备自动停止；
12）粉末棒沉积结束后，沉积用石英喷灯自动熄火，沉积结束。
本发明一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统及其水冷方法设计合理，本发明是在外包粉末棒沉积装置中添加了多处层流冷却水板和冷却环，通过这个装置的添加，设备操作间及排气罩温度降低了约10～15℃。这种装置造简单，循环利用，节能环保，且成本较低，安装此装置后，一方面设备内元器件损坏的频次大大降低，另一方面排气管温度降低，废气处理的负荷也明显降低。
本发明不仅可以确保生产的正常进行，还可以优化工艺，降低设备内元器件损坏的概率及因超问报警急停造成的粉末棒报废，为企业降低了损失。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1OVD法外包层沉积示意图。
图2OVD法外包层沉积排气管示意图。
图3是本发明的安装有冷却底座、排气罩外冷却装置的OVD法外包层沉积示意图。
图4是本发明的冷却底板部分的平面结构示意图。
图5是本发明的冷却底板部分的剖面结构示意图。
图6是本发明的安装有排气管冷却装置的OVD法外包层沉积排气管示意图。
图7是本发明的排气管外壁冷却装置的主视图。
图8是本发明的排气管外壁冷却装置的俯视图。
图9是本发明的水冷却机组的结构示意图。
图中1、把棒一；2、芯棒；3、外包层；4、把棒二；5、左卡盘基座；6、右卡盘基座；7、石英喷灯；8、排气罩；9、排风管；10、冷却底座部分；11、排气罩外冷却装置；12、排气管冷却装置；13、水冷板一；14、引流装置；15、引流罩；16、接头；17、进水口一；18、出水口一；19、引流槽；20、水冷板二；21、导热硅胶膜；22、内套；23、外套；24、排气管冷却水管；25、进水口二；26、出水口二；27、排气管道；28、冷却塔；29、水池；30、循环水泵；31、制冷机；32、变频器；33、温度传感器；34、冷却水泵；35、水池补水口；36、冷却水泵出水口；37、冷却风机；38、喷淋管；39、回水口。
具体实施方式
OVD装置是利用相对的、沿轴向移动的喷灯将石英粉末沉积在旋转的接有尾柄的芯棒上，通过重量计计量沉积量，当计量值达到设定值时，沉积结束，设备自动停止。OVD装置本身未安装水冷系统，因此，操作间及排气管道的温度比较高。
参照附1～9，一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统安装在外部气相沉积（OVD）设备的冷却底座部分10、排气罩外冷却装置11、排气管冷却装置12，主要用来降低操作间内和排气管内的温度。
一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统包括冷却底座部分10、排气罩外冷却装置11、排气管冷却装置12、水冷却机组。
所述的冷却底座部分10包含有水冷板一13和引流装置14，水冷板一13封装在引流装置内。引流装置14是半封闭结构，包含引流罩15和接头16，水冷板一的进水口一17从接头16处通过，引流罩15内有引流槽19，冷却水可以通过引流槽19流向接头16，接头16与水冷却系统相连接，用来将冷却水从出水口一18引流到水冷却系统中。引流罩15与水冷板二20的导热面相接触的面设置有导热硅胶膜21。
所述的排气管冷却装置12实际是一种新型水冷环，包括内套22、外套23和排气管冷却水管24，所述外套23上分别设有进水口二25和出水口二26，内套22和外套23之间固定有排气管冷却水管24。本发明应用于OVD设备的排气管道，排气管道27外面被水冷环包裹，水冷环上的进水口二25、出水口二26的铜管固定在排气管道27壁上，排气管冷却水管24与内套22、外套23连通，水流循环流通，水冷环距离排气管道27很近，排气管的热量直接辐射于本发明水冷环的内套22上，被水冷环的内套22、外套23中的循环水将热量带走。
排气罩外冷却装置11与排气管冷却装置12采用相同的结构，排气罩外冷却装置11包括内套、外套、水管，外套上分别设有进水口和出水口，内套和外套之间固定有水管。
该水冷却机组包括冷却塔28、水池29、循环水泵30、制冷机31、变频器32、温度传感器33、冷却水泵34、补水口35、冷却水泵出水口36、冷却风机37、喷淋管38、回水口39，经过制冷机31制冷的冷却水通过冷却塔28冷却后回入水池29，再经循环水泵30送至制冷机31进行循环，所述循环水泵30通过变频器32控制。所述冷却塔进水处设置有温度传感器33，温度传感器输出接入所述变频器32，控制变频器的输出。当回水温度高时，变频机输出较大，水泵转速较高，冷却水流量增大，加大冷却效果。当回水温度较低时，变频机输出变小，水泵转速降低，冷却水流量减小，节约能源。
经水冷却机组冷却的冷却水通过冷却水泵34送往冷却底座部分10、排气罩外冷却装置11、排气管冷却装置12，在如上3个装置中流通的冷却水，最终通过冷却水管回流至冷却塔28的回水口39，进入喷淋管38，同时通过上方的冷却风机37对回水进行冷却。当水池29中水量低于标定水位时，可通过补水口35对水池进行补水。
本发明一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统的水冷方法包括以下工艺步骤：
1）在芯棒2两端对接把棒1和把棒4；
2）喷灯点火自距把棒一端300mm位置开始对棒进行灼烧，一直灼烧至距把棒二端500mm位置，对接有把棒的芯棒进行抛光，抛光流量：H2：250L/min，O2：130L/min，除去对接口的应力，同时除去芯棒表面的杂质。；
3）将对接有把棒的芯棒2安装在沉积设备的左卡盘基座5、右卡盘基座6上；
4）对沉积石英喷灯7点火；
5）启动“自动运转”按钮，沉积设备左卡盘基座5、右卡盘基座6以40rpm的转速开始旋转，石英喷灯7以200mm/min的移动速度开始在芯棒2表面沉积SiO2粉末，石英喷灯7流量：SiCl4：25g/min，H2：80L/min，O2：40L/min，Ar：40L/min；
6）生产过程中冷却底座部分10、排气罩外冷却装置11、排气管冷却装置12、水冷却机组持续工作，通过冷却水流通带走设备内的热量，降低操作间及排气罩的温度；
7）经水冷却机组冷却的冷却水通过冷却水泵34送往冷却底座部分10、排气罩外冷却装置11、排气管冷却装置12，在冷却底座部分10、排气罩外冷却装置11和排气管冷却装置12中流通的冷却水，最终通过冷却水管回流至冷却塔27的回水口39，进入喷淋管38，同时通过上方的冷却风机37对回水进行冷却。当水池29中水量低于标定水位时，可通过补水口35对水池进行补水；
8）初始设定时冷却底座部分10、排气罩外冷却装置11、排气管冷却装置12的水流量均设定为25L/min，冷却水温度约在25℃～30℃，冷却系统中的冷却水通过回水管进入冷却塔上部喷淋管，经冷却塔喷淋冷却进入冷却水池，如此循环；
9）水冷却机组在生产过程中持续工作，经过制冷机31制冷的冷却水通过冷却塔28冷却后回入水池29，再经循环水泵30送至制冷机31进行循环，冷却塔28进水处设有温度传感器33，温度传感器输出接入所述变频器32，控制变频器32的输出。实际生产过程中根据回水的温度调节循环水泵30转速，调整冷却水流量，从而达到既保证冷却效果又能够节能的效果。
10）当回水温度高于50℃时，变频器32输出增大，循环水泵30转速提高，冷却水流量增大，加大冷却效果；
当回水温度低于40℃时，变频器32输出减小，循环水泵30转速降低，冷却水流量减小，节约能源；
11）石英喷灯7将石英粉末沉积在旋转的接有尾柄的芯棒2上，转速40rpm，通过重量计计量沉积量，当计量值达到设定值时，沉积结束，设备自动停止；
12）粉末棒沉积结束后，沉积用石英喷灯7自动熄火，沉积结束。
实施例1
采用VAD工艺制备芯棒，将芯棒延伸后，测试其折射率剖面，由测试结果计算外包层所需量。
测试完成的芯棒在两端对接把棒，对接把棒后对芯棒进行抛光，去除由于对接产生的应力。抛光完成的带有把棒的芯棒称为枝棒，根据测试结果选择合适的目标重量，采用OVD法在芯棒上沉积外包层，最后制得目标外径为150mm的粉末棒。
沉积设备不安装水冷系统，沉积过程中使用红外测温仪测量操作间内部温度，并根据排气管内热电偶测量排气管内温度。
实施例2
沉积设备安装固水冷系统，沉积过程中使用红外测温仪测量操作间内部温度，并根据排气管内热电偶测量排气管内温度。
下面结合图示详细描述本发明的主要工艺过程：
1、水冷系统的构成
1）冷却底座部分10
该装置包含有水冷板13和引流装置14，水冷板13封装在引流装置内。引流装置14是半封闭结构，包含引流罩15和接头16，水冷板的进水口17从接头16处通过，引流罩15内有引流槽19，冷却水可以通过引流槽19流向接头16，接头16与水冷却系统相连接，用来将冷却水从出水口一18引流到水冷却系统中。引流罩15与水冷板20的导热面相接触的面是导热硅胶膜21。
2）排气管冷却装置12
排气管冷却装置12实际是一种新型水冷环，包括内套22、外套23和水管24，所述外套23上分别设有进水口25和出水口26，内套22和外套23之间固定有排气管冷却水管23。本发明应用于OVD设备的排气管道，排气管道27外面被水冷环包裹，水冷环上的进水口25、出水口26的铜管固定在排气管道27壁上，排气管冷却水管24与内套22、外套23连通，水流循环流通，水冷环距离排气管道27很近，排气管的热量直接辐射于本发明水冷环的内套22上，被水冷环内套22、外套23中的循环水将热量带走。
3）排气罩外冷却装置11
排气罩外冷却装置11与排气管冷却装置12采用相同的结构，包括内套、外套、水管，外套上分别设有进水口和出水口，内套和外套之间固定有水管。
4）水冷却机组
该水冷却机组包括冷却塔28、水池29、循环水泵30、制冷机31、变频器32、温度传感器33、冷却水泵34、补水口35、出水口36、冷却风机37、喷淋管38、回水口39，经过制冷机31制冷的冷却水通过冷却塔28冷却后回入水池29，再经循环水泵30送至制冷机31进行循环，所述循环水泵30通过变频器32控制。所述冷却塔进水处设置有温度传感器33，传感器输出接入所述变频机32，控制变频机的输出。当回水温度高时，变频机输出较大，水泵转速较高，冷却水流量增大，加大冷却效果。当回水温度较低时，变频机输出变小，水泵转速降低，冷却水流量减小，节约能源。
经水冷却机组冷却的冷却水通过冷却水泵34送往冷却底座部分10、排气罩外冷却装置11、排气管冷却装置12，在如上3个装置中流通的冷却水，最终通过冷却水管回流至冷却塔28的回水口36，进入喷淋管38，同时通过上方的冷却风机39对回水进行冷却。当水池29中水量低于标定水位时，可通过35补水口对水池进行补水。
2、水冷方法
1）冷却水初始流量设定：25L/min；
2）冷却水流通方式
水冷却机组在生产过程中持续工作，经过制冷机31制冷的冷却水通过冷却塔28冷却后回入水池29，再经循环水泵30送至制冷机31进行循环，所述循环水泵30通过变频器32控制。所述冷却塔进水处设置有温度传感器33，传感器输出接入所述变频机32，控制变频机的输出。
3）温度控制方法
当回水温度高于50℃时，变频机32输出增大，水泵30转速提高，冷却水流量增大，加大冷却效果；
当回水温度低于40℃时，变频机32输出减小，水泵30转速降低，冷却水流量减小，节约能源。
3、水冷装置对比试验
1）不安装水冷装置的OVD设备：A，如附图1；
2）安装水冷装置的OVD设备：B，如附图3。
4、制备大直径光纤预制棒
可以采用前述的四种芯棒制造工艺中的任一种，制备光纤预制棒的芯棒。然后将芯棒作为靶棒，采用OVD工艺在靶棒上制备外包层，最终制得的实心大直径光纤预制棒直径在100-200mm，典型的在120-150mm。沉积装置如附图3所示。
5、A、B两种水冷却装置对比结果
| 项目 | 试验粉末棒数量（根） | 操作间平均温度（℃） | 排气管平均温度（℃） |
| 试验A | 236 | 106.34 | 156.78 |
| 试验B | 167 | 96.12 | 143.26 |
通过试验对比，采用水冷系统的OVD装置其操作间温度降低约10.22℃，排气管温度降低约13.52℃，效果显著。
Claims (4)
1.一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统，其特征在于：包括冷却底座部分、排气罩外冷却装置、排气管冷却装置和水冷却机组；
冷却底座部分包含有水冷板和引流装置，水冷板一封装在引流装置内，引流装置是半封闭结构，包含引流罩和接头，水冷板一的进水口一、出水口一从接头处通过，引流罩内有引流槽，冷却水通过引流槽流向接头，接头与水冷却系统相连接，用来将冷却水从出水口一引流到水冷却系统中；
排气管冷却装置是一种水冷环，包括内套、外套和排气管冷却水管，所述外套上分别设有进水口二和出水口二，内套和外套之间固定有排气管冷却水管；
排气管道外面被水冷环包裹，水冷环上的进水口二、出水口二的铜管固定在排气管道壁上，排气管冷却水管与内套、外套连通，水流循环流通，水冷环距离排气管道很近，排气管的热量直接辐射于水冷环的内套上，被水冷环内套、外套中的循环水将热量带走；
水冷却机组包括冷却塔、水池、循环水泵、冷却水泵、变频器、温度传感器、水池补水口、回水口、喷淋管、制冷机和冷却风机；经过制冷机制冷的冷却水通过冷却塔冷却后回入水池，再经循环水泵送至制冷机进行循环，所述循环水泵通过变频器控制；所述冷却塔进水处设置有温度传感器，温度传感器输出接入所述变频器，控制变频器的输出；当回水温度高于50℃时，变频器输出增大，循环水泵转速提高，冷却水流量增大，加大冷却效果；当回水温度低于40℃时，变频器输出变小，循环水泵转速降低，冷却水流量减小，节约能源；
经水冷却机组冷却的冷却水通过冷却水泵送往冷却底座部分、排气罩外冷却装置、排气管冷却装置，在冷却底座部分、排气罩外冷却装置和排气管冷却装置中流通的冷却水，最终通过冷却水管回流至冷却塔的回水口，进入喷淋管，同时通过上方的冷却风机对回水进行冷却；
排气罩外冷却装置与排气管冷却装置采用相同的结构，包括内套、外套、水管，外套上分别设有进水口和出水口，内套和外套之间固定有水管。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统，其特征在于：当水池中水量低于标定水位时，通过补水口对水池进行补水。
3.根据权利要求1所述的一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统，其特征在于：引流罩与水冷板二的导热面相接触的面采用导热硅胶膜。
4.权利要求1所述的一种大尺寸光纤预制棒的水冷系统的水冷方法，其特征在于：包括以下步骤：
在芯棒两端对接把棒一和把棒二；
喷灯点火自距把棒一端300mm位置开始对棒进行灼烧，一直灼烧至距把棒二端500mm位置，对接有把棒的芯棒进行抛光，抛光流量：H2：250L/min，O2：130L/min，除去对接口的应力，同时除去芯棒表面的杂质；
将对接有把棒的芯棒安装在沉积设备的左卡盘基座、右卡盘基座上；
对沉积石英喷灯点火，释放大量热量；
启动“自动运转”按钮，沉积设备左卡盘基座、右卡盘基座以40rpm的转速开始旋转，石英喷灯以200mm/min的移动速度开始在芯棒表面沉积SiO2粉末，石英喷灯流量：SiCl4：25g/min，H2：80L/min，O2：40L/min，Ar：40L/min；
生产过程中冷却底座部分、排气罩外冷却装置、排气管冷却装置、水冷却机组持续工作，通过冷却水流通带走设备内的热量，降低操作间及排气罩的温度；
经水冷却机组冷却的冷却水通过冷却水泵送往冷却底座部分、排气罩外冷却装置、排气管冷却装置，在冷却底座部分、排气罩外冷却装置和排气管冷却装置中流通的冷却水，最终通过冷却水管回流至冷却塔的回水口，进入喷淋管，同时通过上方的冷却风机对回水进行冷却；当水池中水量低于标定水位时，通过补水口对水池进行补水；
初始设定时冷却底座部分、排气罩外冷却装置、排气管冷却装置的水流量均设定为25L/min，冷却水温度在25℃～30℃，冷却系统中的冷却水通过回水管进入冷却塔上部喷淋管，经冷却塔喷淋冷却进入冷却水池，如此循环；
水冷却机组在生产过程中持续工作，经过制冷机制冷的冷却水通过冷却塔冷却后回入水池，再经循环水泵送至制冷机进行循环，冷却塔进水处设有温度传感器，温度传感器输出信号接入所述变频器，控制循环水泵转速，调整冷却水流量，从而达到既保证冷却效果又能够节能的效果；
温度控制方法
当回水温度高于50℃时，变频器输出增大，循环水泵转速提高，冷却水流量增大，加大冷却效果；
当回水温度低于40℃时，变频器输出减小，循环水泵转速降低，冷却水流量减小，节约能源；
石英喷灯将石英粉末沉积在旋转的接有尾柄的芯棒上，转速40rpm，通过重量计计量沉积量，当计量值达到设定值时，沉积结束，设备自动停止；
粉末棒沉积结束后，沉积用石英喷灯自动熄火，沉积结束。
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