CN104803597B - 一种光纤预制棒制作的供料系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光纤预制棒制作的供料系统，该供料系统中气液混合部包括液料料管、载气料管、液体流量计、气体流量计；超声雾化部包括雾化部料管以及对雾化部料管中的气液混合体进行雾化的超声波发生器；雾化部料管与同时连通液料料管和载气料管的中间输送料管连接；加热部包括将被雾化的气液混合体蒸发成混合气体的加热器；被雾化的气液混合体通过与雾化部料管连通的加热部料管输送至加热器；将混合气体对正预制棒进行沉积的喷灯，混合气体通过与加热部料管连通的最终料管输送至喷灯；以及用于承载所述超声雾化部、加热部和喷灯的喷灯位置调节平台。本供料系统的蒸汽传输管路短、蒸发压力稳定，不易泄漏，且喷灯位置调节方便。

Description

一种光纤预制棒制作的供料系统
技术领域
本发明属于通信和信号传输技术领域，尤其是涉及一种光纤预制棒制作的供料系统。
背景技术
近年来，随着信息产业高速发展，高宽带、远距离数据传输应用越来越广泛，光纤的市场需求量越来越大，但同时，光纤产业的竞争也越来越激烈，如何以更低的成本，更优的设计方案，更高的生产的效率在竞争中取胜，成为了各个竞争方所必须要思考的问题。光线预制棒作为光纤制造中最重要的上游原材料，直接决定了光纤的品质、成本。并且，在降低成本、提高效率的同时，采用节能、环保、低毒、无毒的新材料，也是将来光纤预制棒制造的趋势。由于新材料具有一些不同于传统材料的物理、化学特性，因此传统材料的供料系统已经不能满足使用需求。因此，匹配新材料的新供料系统的研究十分重要。
在采用外部气相沉积法制备光纤预制棒的过程中，需要把液体原料加热到沸点以上，以产生高温蒸汽，然后通过加热的管路将蒸汽传输到喷灯，通过高温燃烧产生水解反应，沉积SiO2、GeO2以及其它参杂成分。当前大多数供料系统，如图1所示，采用的是直接对存储小料罐109中的液体进行加热，具体过程为：用加热棒103对小料罐109内的液体进行加热，蒸汽经进料流量计106后输送给喷灯装置113；蒸汽从小料罐109出来流向喷灯的管路分蒸发柜114内和外两部分，内部的是不锈钢材质，由加热设备110加热，外部的是PFA(四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)材质，由加热带112进行加热；生产中，温度传感器104、压力传感器102和液位传感器105随时对小料罐109的温度、压力和液位进行监测，通过温度的高低来控制压力，当液位低于某设定值后，打开料管道上的进料气动阀107从进料口101进行补料。由于从小料罐109出来后的蒸汽，不仅需要经过蒸发柜内一段不锈钢管道108，还需要经过蒸发柜外较长的PFA管道111输送到喷灯，很难保证在此过程中对该管道加热的均匀性，所以蒸汽容易凝结，从而造成压力与流量产生较大波动，尤其是对于高沸点的原材料更是如此，且PFA管道111在高温下有破损泄露的风险；除此之外，还有系统体积比较大，结构复杂，维护不便的缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种光纤预制棒制作的供料系统，以解决现有技术中喷灯的位置调节困难，以及传统的蒸发系统从料罐到喷灯距离较长，压力不稳的缺陷。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种光纤预制棒制作的供料系统，包括
气液混合部，包括液料料管、载气料管、设置在液料料管上的液体流量计、以及设置在载气料管上的气体流量计；
超声雾化部，包括雾化部料管以及对雾化部料管中的气液混合体进行雾化的超声波发生器；所述雾化部料管与同时连通液料料管和载气料管的中间输送料管连接；
加热部，包括将被雾化的气液混合体蒸发成混合气体的加热器；所述被雾化的气液混合体通过与雾化部料管连通的加热部料管输送至加热器；
喷灯，将混合气体对正预制棒进行沉积；所述混合气体通过与加热部料管连通的最终料管输送至喷灯；
以及用于承载所述超声雾化部、加热部和喷灯的喷灯位置调节平台。
进一步的，所述中间输送料管为PFA管。
进一步的，所述液料料管、载气料管、雾化部料管、加热部料管以及最终送料管均为不锈钢管。
进一步的，所述气液混合部还包括用于对液料和载气进行预热的加热装置。
进一步的，所述加热部内的加热部料管呈S型弯曲布置。
进一步的，所述加热器为电磁感应加热器或电热辐射加热器。
相对于现有技术，本发明所述的一种光纤预制棒制作的供料系统具有以下优势：
1)更易汽化。由于加热前已经进行了雾化处理，所以在相同的加热功率和时间下，液料更容易被汽化。
2)蒸汽传输管路短、蒸发压力稳定。与传统供料系统不同，由于加热部分和喷灯都集中在了喷灯位置调节平台上，避免了蒸发后气体的长距离输送，从而避免了由此引起的压力的不稳问题。
3)适用原材料沸点高。由于不需要对蒸发后的气体进行长距离输送，从而避免了由于原材料沸点较高，而需要对该输送管道进行较高温度的加热，引起PFA破损泄露的问题，同时避免了由于加热不均，气压波动更明显的问题。
4)体积小，设计简单，维护方便。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中预制棒制作的供料系统示意图；
图2为本发明的系统结构示意图。
附图标记说明：
1-气液混合部，2-超声雾化部，3-加热部，4-喷灯，5-喷灯位置调节平台，101-进料口，102-压力传感器，103-加热棒，104-温度传感器，105-液位传感器，106-进料流量计，107-进料气动阀，108-不锈钢管道，109-小料罐,110-加热设备，111-PFA管道，112-加热带，113-喷灯装置，114-蒸发柜，201-液料料管，202-载气料管，203-液体流量计，204-气体流量计，205-雾化部料管，206-超声波发生器，207-气动阀门，208-中间输送料管，209-加热器，210-加热部料管，211-最终送料管。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种光纤预制棒制作的供料系统，如图2所示，包括
气液混合部1，包括液料料管201、载气料管202、设置在液料料管201上的液体流量计203、以及设置在载气料管202上的气体流量计204；
需要说明的是，在将液料进行超声波雾化前，可以通过控制单元(如可编程逻辑控制器、智能仪表等)输出一定比例的电信号来控制液体流量计203以及气体流量计204的开度，以实现液料与载气按一定的比例混合，这样形成的气液混合体比纯液体更容易被超声波雾化。
另外，在液料料管201以及载气料管202上最好都设置气动阀门207，这样，本供料系统在需要液料或载气的时候才打开相应的气动阀门207，自动化程度高，稳定可靠。
超声雾化部2，包括雾化部料管205以及对雾化部料管205中的气液混合体进行雾化的超声波发生器206；所述雾化部料管205与同时连通液料料管201和载气料管202的中间输送料管208连接；需要说明的是，超声波雾化是利用超声波能量使气液交界面处形成微细雾滴的过程。当气液混合体流经超声波雾发生器206时，被强超声波作用，气液表面的波极度不稳定，液滴即从波峰上飞出而形成雾化。被雾化的液体更容易吸收热量，与纯液体相比，被加热相对较低的温度即可汽化。
加热部3，包括将被雾化的气液混合体蒸发成混合气体的加热器209；所述被雾化的气液混合体通过与雾化部料管205连通的加热部料管210输送至加热器209；
喷灯4，将混合气体对正预制棒进行沉积；所述混合气体通过与加热部料管210连通的最终料管211输送至喷灯4；
以及用于承载所述超声雾化部2、加热部3和喷灯4的喷灯位置调节平台5。这里的喷灯位置调节平台5可以方便的调整喷灯4位置。
其中，所述中间输送料管208为PFA管，由于中间输送料管208不接触高温，所以可以采用PFA管。
其中，所述液料料管201、载气料管202、雾化部料管205、加热部料管210以及最终送料管211均为不锈钢管。这样，采用不锈钢管有效避免了在高温下各管道破损泄露的危险。
需要说明的是，由于加热部料管210是不锈钢材质，如果其直接与喷灯4连接，会使喷灯4的位置调节比较困难。为了克服上述困难以及传统蒸发系统从料罐到喷灯距离较长，压力不稳的问题，在本发明中，将超声波雾化部2、加热部3以及喷灯4都集中到喷灯位置调节平台5上，这样，可以通过调整喷灯位置调节平台5来达到调节喷灯4位置的目的，同时保证了蒸发压力的稳定性。
其中，所述气液混合部1还可以设置用于对液料和载气进行预热的加热装置，可以使液料和载气更稳定充分的混合在一起。
其中，所述加热部3内的加热部料管210呈S型弯曲布置。这样，被加热管道的长度有效的增长，加热充分、均匀，加热效果好，蒸汽不易凝结，减轻了压力和流量产生的波动。
其中，所述加热器209为电磁感应加热器或电热辐射加热器。加热效果好，稳定，可靠性高。
本实施例中液料可以为OMTCS(八甲基环四硅氧烷)，载气可以为Ar(氩气)，采用的液体流量计，优选量程为0-20L/min；采用的气体流量计，优选量程为0-30L/min。超声波振荡器工作电压为交流220V，功率为2.7Kw，频率为120KHz。加热器1套，加热管道长度为1-1.5m，工作电压为交流380V，功率为20KVA，加热范围为0-240℃，管道采用316L不锈钢材质。
运用该供料系统将液态OMTCS蒸发为气态，Ar作为载气，用于光纤预制棒外包层的沉积。设定蒸发温度为170℃，蒸发压力为1500mBar，可提供持续而稳定的蒸汽输出到喷灯4。由于液料在进入加热部3加热前已经进行了雾化处理，因此在相同的加热功率和时间下，液料更容易被汽化。
由于液料料管201、载气料管202分别与外部的供料罐和供气罐相连通，通过控制单元打开液料料管201和载气料管202上的气动阀门207，同时根据比例需要设定流量计204的开度，供料罐内的液料和供气罐内的载气会在压力的作用下按一定比例进入本系统混合在一起，并经中间输送料管208进入超声波雾化部分2，在超声波发生器206的作用下被雾化，随后进入加热部3，在加热器209的作用下被蒸发成混合气体，该混合气体被送往喷灯4。喷灯4处的气体发生反应生成的细小颗粒会沉积到预制棒芯棒上，根据工艺需要，通过调整喷灯位置调节平台5来调整喷灯4位置，进而改变沉积的位置和方向。
在本发明中各个实施例的液料的种类数量，载气的种类数量，超声波振荡器的数量以及电磁感应加热器或电热辐射加热器的数量都不作限制，根据具体使用来确定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光纤预制棒制作的供料系统，其特征在于：包括
气液混合部，包括液料料管、载气料管、设置在液料料管上的液体流量计、以及设置在载气料管上的气体流量计；
超声雾化部，包括雾化部料管以及对雾化部料管中的气液混合体进行雾化的超声波发生器；所述雾化部料管与同时连通液料料管和载气料管的中间输送料管连接；
加热部，包括将被雾化的气液混合体蒸发成混合气体的加热器；所述被雾化的气液混合体通过与雾化部料管连通的加热部料管输送至加热器；
喷灯，将混合气体对正预制棒进行沉积；所述混合气体通过与加热部料管连通的最终料管输送至喷灯；
以及用于承载所述超声雾化部、加热部和喷灯的喷灯位置调节平台；所述液料料管、载气料管、雾化部料管、加热部料管以及最终料管均为不锈钢管。
2.根据权利要求1所述的一种光纤预制棒制作的供料系统，其特征在于：所述中间输送料管为PFA管。
3.根据权利要求1所述的一种光纤预制棒制作的供料系统，其特征在于：所述气液混合部还包括用于对液料和载气进行预热的加热装置。
4.根据权利要求1所述的一种光纤预制棒制作的供料系统，其特征在于：所述加热部内的加热部料管呈S型弯曲布置。
5.根据权利要求1所述的一种光纤预制棒制作的供料系统，其特征在于：所述加热器为电磁感应加热器或电热辐射加热器。
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