CN113912281A - 一种用于光纤预制棒包层沉积的供料装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，其包括蒸发罐、液体分布器、刮膜机构和加热机构，蒸发罐上组设有D4液体进料管和D4蒸汽出料管；液体分布器位于蒸发罐内，液体分布器上开设有与D4液体进料管连通的若干布料孔，布料孔用于供D4液体流至蒸发罐内壁上；刮膜机构包括刮膜板，刮膜板位于蒸发罐内，并用于将蒸发罐内壁上的D4液体刮涂成液膜；加热机构组设于蒸发罐外，并用于加热蒸发罐。本申请能够解决相关技术中存在蒸发器蒸发量小、D4蒸汽输出一致性和均匀性差的问题。
Description
技术领域
本申请涉及光纤预制棒制造技术领域，特别涉及一种用于光纤预制棒包层沉积的供料装置。
背景技术
随着光纤光缆市场逐渐趋于饱和，如何降低产业链上游光纤预制棒的制造成本成为各大厂商提升产品竞争力的重要手段。而光纤预制棒的制造成本很大一部分取决于外包层的制备，因此，选用环保低成本的原材料以及光棒尺寸的大型化是当前OVD外包层沉积技术的发展趋势。D4(八甲基环四硅氧烷)因为不含卤素且本身性能稳定、含硅量高，沉积转换效率高、尾气处理工艺简单，相比于传统的SiCl4工艺具有明显的成本优势。而且，随着安全生产以及环保要求的收紧，以绿色低成本的D4为新型原材料的大尺寸OVD外包层制造工艺得到光纤预制棒企业广泛应用。
然而在实践应用过程中，OVD设备普遍采用D4先雾化为液滴再闪蒸汽化的供料方式，D4液滴在高温加热下的金属管上快速汽化形成D4蒸汽，此过程中D4液滴汽化的温度和压力波动较大，致使连续输出的D4蒸汽一致性和均匀性较差。
此外，由于采用盘管加热闪蒸的蒸发器蒸发量小，难以满足高速OVD沉积技术对大流量供料的需求，因此普遍采用多台蒸发器对应多喷灯沉积技术，然而不同蒸发器加工精度及加热保温的差异，导致不同蒸发器输出的D4蒸汽一致性较差。
不仅如此，由于D4原料中杂质的存在，以及在高热环境下D4类物质自身存在开环聚合反应的倾向，导致D4在工艺实践中，蒸发器管道及蒸汽输送管道容易被高沸点杂质及开环聚合反应生成的大分子凝胶堵塞污染，从而导致OVD沉积均匀性急速恶化。另外，供料装置管道内的高沸点杂质及大分子凝胶与金属管壁结合紧密，导致不能及时获知内部情况，清洗、维护也较为困难。
发明内容
本申请实施例提供一种用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，以解决相关技术中存在蒸发器蒸发量小、D4蒸汽输出一致性和均匀性差的问题。
本申请实施例提供了一种用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，其包括：
蒸发罐，其上组设有D4液体进料管和D4蒸汽出料管；
液体分布器，其位于所述蒸发罐内，所述液体分布器上开设有与所述D4液体进料管连通的若干布料孔，所述布料孔用于供D4液体流至所述蒸发罐内壁上；
刮膜机构，其包括刮膜板，所述刮膜板位于所述蒸发罐内，并用于将所述蒸发罐内壁上的D4液体刮涂成液膜；
加热机构，其组设于所述蒸发罐外，并用于加热蒸发罐。
一些实施例中，所述蒸发罐呈圆筒状，所述液体分布器包括与所述D4液体进料管连通的圆环管，所述圆环管外边缘开设有所述布料孔，且其中部用于供D4蒸汽经过，并进入所述D4蒸汽出料管；或者，
所述蒸发罐呈圆筒状，所述液体分布器包括圆环板和环形挡板，所述环形挡板设于所述圆环板内壁上，所述环形挡板内壁所形成的通道用于供D4蒸汽经过，并进入所述D4蒸汽出料管，所述圆环板外边缘开设有所述布料孔，所述D4液体进料管的出口朝向由所述蒸发罐内壁、圆环板和环形挡板所形成的料槽。
一些实施例中，所述蒸发罐呈圆筒状；
所述刮膜机构还包括驱动器和转子，所述转子的两端分别与所述驱动器和刮膜板相连接，所述驱动器组设于所述蒸发罐上，并用于驱动所述转子自转，以带动所述刮膜板工作。
一些实施例中，所述刮膜板倾斜布置。
一些实施例中，所述D4液体进料管上组设有液体进料阀和液体流量控制器；
所述D4蒸汽出料管上组设有蒸汽输出阀和蒸汽流量控制器。
一些实施例中，所述加热机构包括收容所述蒸发罐的加热罐体，所述加热罐体内注有加热介质，所述加热介质内插有电阻丝和感温热电偶。
一些实施例中，所述蒸发罐上还组设有清洗接口管，所述清洗接口管上设有清洗接口阀，所述蒸发罐底部组设有废液排放管，所述废液排放管上设有废液排放阀。
一些实施例中，所述蒸发罐上还开设有监控机构，所述监控机构用于监控所述蒸发罐内壁洁净情况和废液量。
一些实施例中，所述蒸发罐上还组设有检测机构，所述检测机构用于测量所述蒸发罐内的D4蒸汽的温度和压力。
一些实施例中，所述加热机构外壁以及蒸发罐顶部均设有保温层。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本实施例中，D4液体经D4液体进料管进入液体分布器，并通过布料孔流到蒸发罐内壁上，再利用刮膜板将蒸发罐内壁上的D4液体刮涂成液膜，再在加热机构的加热作用下，液膜成为D4蒸汽，相对于相关技术中通过金属管将D4液滴汽化成D4蒸汽，本申请利用刮膜板将液体刮涂成液膜之后再汽化，可以减轻甚至避免D4液滴汽化的温度和压力波动较大的情况，从而确保蒸发器输出的D4蒸汽的一致性和均匀性。
此外，本申请利用刮膜板将液体刮涂成液膜之后再汽化，相对于液滴，由于液膜的表面积更大，故汽化效率更高，从而可以提高D4液体的蒸发量。而且液膜在蒸发罐内壁上停留很短时间便蒸发，受热时间短，发生开环聚合副反应的几率降低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的用于光纤预制棒包层沉积的供料装置示意图；
图2为本申请实施例提供的一种液体分布器示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种液体分布器示意图。
图中：1、蒸发罐；10、D4液体进料管；100、液体进料阀；101、液体流量控制器；11、D4蒸汽出料管；110、蒸汽输出阀；111、蒸汽流量控制器；12、清洗接口管；13、清洗接口阀；14、废液排放管；15、废液排放阀；16、监控机构；17、检测机构；2、液体分布器；20、布料孔；21、圆环板；22、环形挡板；3、刮膜机构；30、刮膜板；31、驱动器；32、转子；4、加热机构；40、加热介质；41、电阻丝；42、感温热电偶；5、保温层。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参见图1所示，本申请实施例提供的一种用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，其包括蒸发罐1、液体分布器2、刮膜机构3和加热机构4，蒸发罐1上组设有D4液体进料管10和D4蒸汽出料管11；液体分布器2位于蒸发罐1内，液体分布器2上开设有与D4液体进料管10连通的若干布料孔20，布料孔20用于供D4液体流至蒸发罐1内壁上；刮膜机构3包括刮膜板30，刮膜板30位于蒸发罐1内，并用于将蒸发罐1内壁上的D4液体刮涂成液膜；加热机构4组设于蒸发罐1外，并用于加热蒸发罐1。
本实施例中，D4液体经D4液体进料管10进入液体分布器2，并通过布料孔20流到蒸发罐1内壁上，再利用刮膜板30将蒸发罐1内壁上的D4液体刮涂成液膜，再在加热机构4的加热作用下，液膜成为D4蒸汽，并经D4蒸汽出料管11输出，相对于相关技术中通过金属管将D4液滴汽化成D4蒸汽，本申请利用刮膜板30将液体刮涂成液膜之后再汽化，可以减轻甚至避免D4液滴汽化的温度和压力波动较大的情况，从而确保蒸发器输出的D4蒸汽的一致性和均匀性。
此外，本申请利用刮膜板30将液体刮涂成液膜之后再汽化，相对于液滴，由于液膜的表面积更大，故汽化效率更高，从而可以提高D4液体的蒸发量。而且液膜在蒸发罐内壁上停留很短时间便蒸发，受热时间短，发生开环聚合副反应的几率降低。
由于液体会往下方流动，而蒸汽会向上方流动，故为了更好地供料，D4蒸汽出料管11通常位于蒸发罐1上方，比如蒸发罐1的盖体上。
在本申请中，为了确保D4液体能够经布料孔20顺利流到蒸发罐1内壁上，在设计液体分布器2时，最好确保液体分布器2的外部轮廓与蒸发罐1内壁轮廓相匹配。
比如，假如蒸发罐1水平截面呈方形，那么液体分布器2也是呈方环形。
当然了，如果只想让D4液体在蒸发罐1的其中一个或两个内壁上刮涂，那么可以适应性地设计液体分布器2，比如，液体分布器2成一字型，那么D4液体只会在蒸发罐1的其中一个内壁上刮涂，再比如，液体分布器2成L型，那么D4液体会在蒸发罐1的相邻的两个内壁上刮涂。
基于上述方形或者一字型的液体分布器2，在设计刮膜机构3时，可以利用驱动器驱动刮膜板30在水平方向上运动，实现对蒸发罐1的一个内壁上的D4液体的刮涂。
然而，通常来说，罐体一般是圆筒状。基于此，为了与蒸发罐1相适配，液体分布器2采用环形结构。
比如，参见图1和图2所示，蒸发罐1呈圆筒状，液体分布器2包括与D4液体进料管10连通的圆环管，圆环管外边缘开设有布料孔20，且圆环管中部用于供D4蒸汽经过，并进入D4蒸汽出料管11；D4液体通过D4液体进料管10注入圆环管，再由布料孔20进行分配至蒸发罐1内壁各处。
再比如，参见图3所示，蒸发罐1呈圆筒状，液体分布器2包括圆环板21和环形挡板22，环形挡板22设于圆环板21内壁上，环形挡板22内壁所形成的通道用于供D4蒸汽经过，并进入D4蒸汽出料管11，圆环板21外边缘开设有布料孔20，D4液体进料管10的出口朝向由蒸发罐1内壁、圆环板21和环形挡板22所形成的料槽。
为了提高工作效率，确保D4蒸汽的供应量，在一些优选的实施方式中，参见图1和图2所示，蒸发罐1呈圆筒状，刮膜机构3还包括驱动器31和转子32，转子32的两端分别与驱动器31和刮膜板30相连接，驱动器31组设于蒸发罐1上，并用于驱动转子32自转，以带动刮膜板30工作。
刮膜板30在旋转过程中将流到蒸发罐1内壁上的D4液体刮涂成均匀分布的液膜，液膜被加热并快速汽化形成D4蒸汽；在D4液体被持续刮膜蒸发过程中，难挥发的高沸点杂质依然呈液态或者固态，在重力及刮膜板30的作用下，顺着蒸发罐1内壁自动流入到底部，这样可以实现D4液体与高沸点杂质的分离，从而可以避免如下情形的发生：高沸点杂质随D4在蒸发罐和后续蒸汽管道中聚集，阻塞并逐渐转化成高分子凝胶，最终将设备堵塞而不能继续使用。
刮膜板30可以采用聚四氟乙烯材质，其数量与布料孔20数量相匹配，刮膜板30端面与蒸发罐1内壁保持0.3～1.5mm间隙，驱动器31和转子32通过减速机连接。
由于存在自重，D4液体流到蒸发罐1内壁上后，会向下流动，为了延长D4液体在蒸发罐1内壁上的停留时间，确保刮涂充分，刮膜板30倾斜布置，比如，刮膜板30的长度方向与蒸发罐1的轴向夹角为45°～90°。
参见图1所示，D4液体进料管10上组设有液体进料阀100和液体流量控制器101，D4蒸汽出料管11上组设有蒸汽输出阀110和蒸汽流量控制器111，D4蒸汽出料管11可并联连接2～30根料管并分别输送至对应的沉积喷灯处，以满足多喷灯OVD高速沉积的需求。
参见图1所示，在一些优选的实施方式中，加热机构4包括收容蒸发罐1的加热罐体，加热罐体内注有加热介质40，加热介质40内插有电阻丝41和感温热电偶42。
其中，加热介质40采用常用的液体，比如硅油；感温热电偶42进行温度检测并进行调控，电阻丝41和感温热电偶42在圆周方向上等间隔均匀分布在加热介质40中，以保证油浴加热温度分布的均匀性，加热机构4外壁以及蒸发罐1顶部均包覆保温层5，防止热量的散失，减少能耗，同时防止环境温度的变化对油浴加热稳定性的影响，进入蒸发罐1内壁上的D4液体通过油浴间壁传热的方式被加热蒸发。
参见图1所示，在一些优选的实施方式中，蒸发罐1上还组设有清洗接口管12，清洗接口管12上设有清洗接口阀13，蒸发罐1底部组设有废液排放管14，废液排放管14上设有废液排放阀15，以便将底部收集废液进行排放和进行蒸发罐1内部清洗，防止D4原料在使用过程中高沸点难挥发杂质以及开环聚合反应生产的大分子凝胶堵塞污染供料装置，从而避免出现沉积均匀性急速恶化的情况。
为了便于收集和排液，蒸发罐1底部呈锥形。
参见图1所示，在一些优选的实施方式中，蒸发罐1上还开设有监控机构16，监控机构16用于监控蒸发罐1内壁洁净情况和废液量，通过监控机构16，能够实时观察蒸发罐1内部刮膜蒸发运行情况，同时能够检测底部废液收集情况及蒸发罐1内壁洁净情况，方便操作人员及时清洗。监控机构16优选采用视频监控设备。
参见图1所示，在一些优选的实施方式中，蒸发罐1上还组设有检测机构17，检测机构17用于测量蒸发罐1内的D4蒸汽的温度和压力。通过实时监控蒸发罐1内部蒸汽温度和压力，指导并调节进料流量、加热温度和旋转刮膜速度，从而保证蒸汽输出状态的一致性。
本申请使用时：
(1)开启加热机构，以170～220℃的设定温度将硅油均匀加热，并通过热传导将蒸发罐1加热至工艺温度。
(2)40～80℃预热的D4液体以200～800g/min设定流量通过D4液体进料管10进入蒸发罐1内，并通过液体分布器2均匀分布到蒸发罐1内壁四周，并在重力作用下向下流动。
(3)刮膜板30以30～120转/min的设定转速顺/逆时针匀速转动，将D4液体持续刮涂为均匀的液膜，液膜被蒸发罐1加热快速汽化为D4蒸汽并逐渐聚集到蒸发罐1内，在此过程中难以被蒸发的高沸点杂质在重力及刮膜板30的作用下，顺着内壁自动流入底部实现分离。
(4)当蒸发罐1内蒸汽压力达到1～4bar设定压力后，开启顶部蒸汽输出阀110和蒸汽流量控制器111，以设定的工艺流量将D4蒸汽分别输送至各沉积喷灯处进行化学气相沉积，此过程中，检测机构17实时检测蒸发罐1内蒸汽温度和压力，并反馈调节D4液体进料流量、油浴加热温度以及旋转刮膜速度以维持蒸发罐1内蒸汽压力和温度的稳定。
(5)监控机构16实时检测蒸发罐1内刮膜蒸发运行情况以及底部废液收集情况，当运行一定的时间和次数后，关闭液体进料阀100，打开废液排放阀15将高沸点杂质液体进行排放。
若监测到蒸发罐1内壁或底部有硅油或凝胶时，可打开清洗接口阀13，通入高效清洗剂，对硅油、凝胶进行清洗，并通过废液排放管进行排放，再依次使用高温水蒸气、高纯氩气、D4液体分别对蒸发罐1内部进行清洗、吹扫和润洗，最后关闭清洗接口阀13和废液排放阀15，蒸发罐1内部恢复洁净并可继续投入工艺使用。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，其特征在于，其包括：
蒸发罐(1)，其上组设有D4液体进料管(10)和D4蒸汽出料管(11)；
液体分布器(2)，其位于所述蒸发罐(1)内，所述液体分布器(2)上开设有与所述D4液体进料管(10)连通的若干布料孔(20)，所述布料孔(20)用于供D4液体流至所述蒸发罐(1)内壁上；
刮膜机构(3)，其包括刮膜板(30)，所述刮膜板(30)位于所述蒸发罐(1)内，并用于将所述蒸发罐(1)内壁上的D4液体刮涂成液膜；
加热机构(4)，其组设于所述蒸发罐(1)外，并用于加热蒸发罐(1)。
2.如权利要求1所述的用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，其特征在于：
所述蒸发罐(1)呈圆筒状，所述液体分布器(2)包括与所述D4液体进料管(10)连通的圆环管，所述圆环管外边缘开设有所述布料孔(20)，且其中部用于供D4蒸汽经过，并进入所述D4蒸汽出料管(11)；或者，
所述蒸发罐(1)呈圆筒状，所述液体分布器(2)包括圆环板(21)和环形挡板(22)，所述环形挡板(22)设于所述圆环板(21)内壁上，所述环形挡板(22)内壁所形成的通道用于供D4蒸汽经过，并进入所述D4蒸汽出料管(11)，所述圆环板(21)外边缘开设有所述布料孔(20)，所述D4液体进料管(10)的出口朝向由所述蒸发罐(1)内壁、圆环板(21)和环形挡板(22)所形成的料槽。
3.如权利要求1所述的用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，其特征在于：
所述蒸发罐(1)呈圆筒状；
所述刮膜机构(3)还包括驱动器(31)和转子(32)，所述转子(32)的两端分别与所述驱动器(31)和刮膜板(30)相连接，所述驱动器(31)组设于所述蒸发罐(1)上，并用于驱动所述转子(32)自转，以带动所述刮膜板(30)工作。
4.如权利要求1所述的用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，其特征在于：所述刮膜板(30)倾斜布置。
5.如权利要求1所述的用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，其特征在于：
所述D4液体进料管(10)上组设有液体进料阀(100)和液体流量控制器(101)；
所述D4蒸汽出料管(11)上组设有蒸汽输出阀(110)和蒸汽流量控制器(111)。
6.如权利要求1所述的用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，其特征在于：所述加热机构(4)包括收容所述蒸发罐(1)的加热罐体，所述加热罐体内注有加热介质(40)，所述加热介质(40)内插有电阻丝(41)和感温热电偶(42)。
7.如权利要求1所述的用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，其特征在于：
所述蒸发罐(1)上还组设有清洗接口管(12)，所述清洗接口管(12)上设有清洗接口阀(13)，所述蒸发罐(1)底部组设有废液排放管(14)，所述废液排放管(14)上设有废液排放阀(15)。
8.如权利要求7所述的用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，其特征在于：所述蒸发罐(1)上还开设有监控机构(16)，所述监控机构(16)用于监控所述蒸发罐(1)内壁洁净情况和废液量。
9.如权利要求1所述的用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，其特征在于：所述蒸发罐(1)上还组设有检测机构(17)，所述检测机构(17)用于测量所述蒸发罐(1)内的D4蒸汽的温度和压力。
10.如权利要求1所述的用于光纤预制棒包层沉积的供料装置，其特征在于：所述加热机构(4)外壁以及蒸发罐(1)顶部均设有保温层(5)。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202111114819.7A CN113912281A (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 一种用于光纤预制棒包层沉积的供料装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202111114819.7A CN113912281A (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 一种用于光纤预制棒包层沉积的供料装置 |
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| CN113912281A true CN113912281A (zh) | 2022-01-11 |
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ID=79235885
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| CN202111114819.7A Pending CN113912281A (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 一种用于光纤预制棒包层沉积的供料装置 |
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| CN105251225A (zh) * | 2015-10-31 | 2016-01-20 | 武汉纽威晨创科技发展股份有限公司 | 一种多层碟片式离心与重力成膜微波蒸发装置 |
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2021
- 2021-09-23 CN CN202111114819.7A patent/CN113912281A/zh active Pending
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