CN205579017U - 一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型创造提供了一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构，包括输送管、以及输送管外部缠绕有电阻丝的管状支架、以及管状支架外侧套装的波纹管；所述波纹管与所述管状支架之间、以及所述管状支架与所述输送管之间都填充有硅油，所述管状支架上设有若干供硅油流动的通孔；所述波纹管外侧设有保温层，在该保温层外侧设有保护层。所述管状支架采用表面均匀分布有若干所述通孔的四氟乙烯管。所述管状支架的内径比所述输送管的外径大1‑5mm。将电阻丝缠绕在管状支架上，与输送管有效隔离，避免电阻丝直接与金属管道接触，同时在波纹管与输送管之间填充硅油，以油浴的形式对输送管进行加热，使得输送管温度分布均匀性大幅提升，使用寿命更长。
Description
技术领域
本发明创造属于光线预制棒研发及生产制造技术领域，尤其是涉及一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构。
背景技术
目前，在光纤预制棒制造领域中，最常用的制备方法主要有两种：VAD(气相轴向沉积)和OVD(外部气相沉积)。这两种方法都是将可燃性气体(H2或CH4)、助燃性气体(O2)、反应气体(SiCl4)以及掺杂性气体(GeCl4、CF4、PCl5等)通入到喷灯中并在喷灯出口及附近区域燃烧，然后通过火焰水解反应，生成SiO2颗粒。这些SiO2颗粒吸附在靶棒上，形成白色圆柱状的疏松体，再经过脱水、烧结之后，便可以得到玻璃质的光纤预制棒。基于上述制备原理，可以知道到SiCl4是光纤制造业不可或缺的原料。
由于SiCl4具有易挥发、易水解生成强酸性气体HCl，刺激性强，污染环境，影响人体健康，所以对SiCl4蒸汽输送设备的要求较高。SiCl4的沸点在57.6℃，同时为了获得足够大的SiCl4气体压力，一般蒸发系统的温度要比沸点高，约为80℃。为防止气体在传输过程出现液体冷凝现象，输送管道的温度，要略高于蒸发系统的温度，一般在90℃以上。同时，SiCl4蒸汽输送的过程中，要求输送管道温度分布均匀且稳定，否则易导致气体局部冷凝以及喷灯火焰跳动，进而影响预制棒的品质。这就要求SiCl4气体输送管道不仅能够承受较高的温度，同时还要具有很好的温度均匀性和稳定性。
目前国内的SiCl4气体输送管道结构相对简单，一般采用在金属管的外侧缠绕一层电阻丝，然后再在外侧裹敷一层保温棉的方法制备。这种SiCl4气体输送管道存在以下几个缺点：
1.温度均匀性差。常规SiCl4气体输送管道，电阻丝圈缠绕的疏密有所不同(尤其在管道出现弯曲或者拐角的情况下)，同时线圈之间存在间隙，易导致管道轴向出现局部温度过高或过低的情况，易导致温度分布不均匀。
2.温度稳定性差。电阻丝对SiCl4管道加热的过程中是间隙性加热的，即：当电阻丝达到目标温度之后，即停止加热；低于目标温度时，即开始加热。常规加热管的电阻丝是直接与金属管道接触，金属管道的导热较快，且比热容较小，易导致管道内气体温度波动较大，甚至出现局部冷凝的现象。
3.使用寿命短。由于电阻丝温度部分的不均匀性，易导致局部温度过高温，使得电阻丝的使用寿命变短，通常3-6个月就要更换一次。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构，解决了现有SiCl4输送管道温度分布不均匀、波动性大以及使用寿命短等难题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构，包括输送管、以及输送管外部缠绕有电阻丝的管状支架、以及管状支架外侧套装的波纹管；所述波纹管与所述管状支架之间、以及所述管状支架与所述输送管之间都填充有硅油，所述管状支架上设有若干供硅油流动的通孔；所述波纹管外侧设有保温层，在该保温层外侧设有保护层。
进一步，所述管状支架采用表面均匀分布有若干所述通孔的四氟乙烯管。
进一步，所述管状支架的内径比所述输送管的外径大1-5mm。
进一步，所述通孔的直径比所述电阻丝的直径大0.2-2mm。
进一步，所述电阻丝为镍铬合金电阻丝。
进一步，所述电阻丝螺旋状分布在所述管状支架上。
进一步，所述波纹管内径比所述管状支架外径大1-5mm。
进一步，所述硅油为二甲基硅油。
相对于现有技术，本发明创造所述的SiCl4蒸汽输送的管道结构具有以下优势：
1)将电阻丝缠绕在管状支架上，与输送管有效隔离，避免电阻丝直接与金属管道接触，同时在波纹管与输送管之间填充硅油，以油浴的形式对输送管进行加热，使得输送管温度分布均匀性大幅提升。
2)使用二甲基硅油作为油浴介质，其具有较高的比热容，在电阻丝间隙性加热的过程中，不会因为加热功率的突然增加或减小而急剧变化。
3)采用油浴加热的形式，使电阻丝浸没在硅油中，电阻丝不同部分的温度基本一致，不会出现局部温度过高或过低的现象，使得电阻丝的使用寿命大幅增加。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造的结构示意图；
图2为去掉外部保温层和保护层后的本发明创造的结构示意图。
附图标记说明：
1-输送管；2-硅油；3-管状支架；4-电阻丝；5-波纹管；6-保温层；7-保护层；8-通孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明创造和简化描述，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发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构，如图1和图2所示，包括输送管1、以及输送管1外部缠绕有电阻丝4的管状支架3、以及管状支架3外侧套装 的波纹管5；所述波纹管5与所述管状支架3之间、以及所述管状支架3与所述输送管1之间都填充有硅油2，所述管状支架3上设有若干供硅油2流动的通孔8；所述波纹管5外侧设有保温层6，在该保温层6外侧设有保护层7。需要说明的是，输送管1主要作用是为SiCl4蒸汽输送提供一个洁净、稳定的管路，一般选用316LEP管道，一般根据输送蒸汽的流量和流速的要求选用直径为1/4"、3/8"或1/2"。
其中，所述管状支架3采用表面均匀分布有若干所述通孔8的四氟乙烯管。管状支架主要作用为电阻丝提供支撑，避免电阻丝直接与输送管道接触，其材质一般选用四氟乙烯。其中，所述管状支架3的内径比所述输送管1的外径大1-5mm。这些通孔的作用是为填充在输送管和波纹管之间的硅油提供流动通道，通孔8的直径比所述电阻丝4的直径大0.2-2mm，有效避免了电阻丝4遮挡住通孔8，而影响硅油的流通效果，最大限度的保证了输送管1各处温度的均匀性。
需要指出的是，电阻丝4可以穿入通孔8内，具体的，可也是，电阻丝4从一通孔8内穿入，然后从另一通孔8内穿出，由此反复穿入和穿出，使得电阻丝4紧密缠绕在管状支架3的内外壁，整体呈螺旋分布，这样的固定方式，牢固可靠，不会发生移位，防止使用过程中电阻丝4疏密程度改变，影响温度的均匀性。
其中，所述电阻丝4为镍铬合金电阻丝，螺旋状分布在所述管状支架3上。电阻丝的直径在0.1mm-1mm之间选择，其长度要根据气体的用量来进行设计，关键是要保证在SiCl4蒸汽流出输送管前，能够被充分加热。
其中，所述波纹管5内径比所述管状支架3外径大1-5mm。选用波纹管的主要原因是防止在加热过程中，硅油体积膨胀引起管道破裂。
其所述的硅油2填充在波纹管5和输送管1之间，主要是作为热传导介 质，将电阻丝4的热量传递给输送管1。其所述的硅油一般选用沸点和比热容都较高的二甲基硅油，其沸点为155℃以上，比热容约为1.63×103J/(kg·K)。较高的沸点可以使得本管道结构承受更高的加热温度，较高的比热容可以减小因间隙性加热导致的温度波动。
上述的保温层6一般选用带状保温棉，保温棉裹覆在波纹管的外部，其主要作用就是减少热量散失，提高热量利用率。其厚度一般在5-20mm，宽度在2cm-8cm，长度与输送管一致。
保护层7一般选用四氟乙烯胶带，厚度约0.5-1mm，包覆在用于保温的保温棉之上，其主要作用是紧固保温棉、防止在安装过程中保温棉损伤，同时避免安装人员直接与保温棉接触引起过敏。
本发明创造提出的管道结构，温度分布均匀、波动性小，使用寿命长。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构，其特征在于：包括输送管、以及输送管外部缠绕有电阻丝的管状支架、以及管状支架外侧套装的波纹管；所述波纹管与所述管状支架之间、以及所述管状支架与所述输送管之间都填充有硅油，所述管状支架上设有若干供硅油流动的通孔；所述波纹管外侧设有保温层，在该保温层外侧设有保护层。
2.根据权利要求1所述的一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构，其特征在于：所述管状支架采用表面均匀分布有若干所述通孔的四氟乙烯管。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构，其特征在于：所述管状支架的内径比所述输送管的外径大1-5mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构，其特征在于：所述通孔的直径比所述电阻丝的直径大0.2-2mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构，其特征在于：所述电阻丝为镍铬合金电阻丝。
6.根据权利要求1或5所述的一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构，其特征在于：所述电阻丝螺旋状分布在所述管状支架上。
7.根据权利要求1所述的一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构，其特征在于：所述波纹管内径比所述管状支架外径大1-5mm。
8.根据权利要求1所述的一种用于SiCl4蒸汽输送的管道结构，其特征在于：所述硅油为二甲基硅油。
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