CN209508042U - 一种多路式光纤载氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光纤制造技术领域，具体涉及一种多路式光纤载氢装置，包括反应釜系统、真空抽取系统和氢气充装系统，所述反应釜系统包括一个或多个反应釜，所述一个或多个反应釜分别与所述真空抽取系统和所述氢气充装系统连接；其中，所述一个或多个反应釜用于进行光纤的载氢处理，所述真空抽取系统用于对所述一个或多个反应釜进行抽真空，所述氢气充装系统用于对所述一个或多个反应釜进行氢气填充。本实用新型提供的光纤载氢装置中可设置多个反应釜，多个反应釜共用一套真空抽取系统和氢气充装系统，且各反应釜可各自独立进行光纤的载氢处理，相互不受影响，简化了载氢的流程，提高了载氢效率。

Description

一种多路式光纤载氢装置

【技术领域】

本发明涉及光纤制造技术领域，具体涉及一种多路式光纤载氢装置。

【背景技术】

光纤载氢工艺是光纤光栅生产过程中重要的一部分，普通光纤在高温高压氢气中置放一段时间后，氢分子逐渐扩散到光纤的包层和纤芯中。当特定波长的紫外光照射载氢光纤时，纤芯被照部分中的氢分子立即与锗发生反应形成Ge-OH键和Ge-H键，从而使该部分的折射率发生永久性的增加。高压载氢能够使普通的光纤具有光敏特性，经载氢处理后光纤的光敏性可提高几十倍到几百倍，折射率改变可达10^-2数量级。载氢装置就是让氢分子在高压下掺入光纤芯经中，使用载氢装置，可以使用低成本的普通光纤制作光纤光栅，降低成本。

传统的载氢装置通常将光纤置于在氢气反应釜中，密封反应釜后，向反应釜内充氢气达到一定的压力，保温保压一段时间后，从反应釜中取出光纤，完成载氢过程。然而，传统装置中通常仅设置一台反应釜与真空泵、氢气瓶等连接，也就是每次只能通过一台反应釜进行载氢处理，无法实现多路同时处理，影响载氢效率，使得产能较低。而且，传统装置中的反应釜通常采用螺栓的密封方式，在使用过程中螺栓容易生锈，从而影响密封效果，容易造成管路的泄漏。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明需要解决的技术问题是：

传统的载氢装置仅设置一台反应釜与真空泵、氢气瓶等连接，无法实现多路同时处理，影响载氢效率，产能较低；而且反应釜通常采用螺栓的密封方式，在使用过程中容易生锈，从而影响密封效果。

本发明通过如下技术方案达到上述目的：

本发明提供了一种多路式光纤载氢装置，包括反应釜系统1、真空抽取系统2和氢气充装系统3，所述反应釜系统1包括一个或多个反应釜10，所述一个或多个反应釜10分别与所述真空抽取系统2和所述氢气充装系统3连接；

其中，所述一个或多个反应釜10用于进行光纤的载氢处理，所述真空抽取系统2用于对所述一个或多个反应釜10进行抽真空，所述氢气充装系统3用于对所述一个或多个反应釜10进行氢气填充。

优选的，所述反应釜10包括釜体101、釜盖102和卡箍103；所述釜体101设有开口，所述釜盖102密封安装在所述釜体101的开口处，所述卡箍103用于紧固所述釜体101与所述釜盖102，使所述釜体101内形成用于进行载氢处理的空腔；其中，所述釜体101的开口与所述釜盖102的接触面之间还设置有O型圈。

优选的，所述装置还包括抽气管、进气管和排气管，所述一个或多个反应釜10上还分别设有主管道，所述主管道的一端连通至对应的反应釜10内，另一端分别与所述抽气管、所述进气管和所述排气管连通；

所述抽气管与所述真空抽取系统2连接，所述进气管与所述氢气充装系统3连接，所述排气管与外界连通，以便在完成载氢处理后将各反应釜10内的空气排出；其中，所述抽气管、所述进气管、所述排气管以及各反应釜10对应的主管道上均设有阀门，用于控制对应管道的通断。

优选的，所述反应釜系统1对应每个反应釜10还分别设置氢气压力表，所述氢气压力表设置在对应反应釜10的主管道上，用于监测对应反应釜10内的压力值。

优选的，所述真空抽取系统2包括真空泵和真空压力表；所述真空泵通过所述抽气管与各反应釜10连接，以便对各反应釜10进行抽真空处理；所述真空压力表设置在所述抽气管上，用于监测所述一个或多个反应釜10内的真空度。

优选的，所述氢气充装系统3包括氢气瓶和氢气增压泵，所述氢气增压泵的一端与所述氢气瓶连接，另一端通过所述进气管与各反应釜10连接。

优选的，所述装置还包括恒温系统4，所述恒温系统4与所述反应釜系统1连接，用于通过水浴加热或油浴加热的方式，对所述一个或多个反应釜10进行温度控制。

优选的，所述恒温系统4对应每个反应釜10分别设置恒温油浴槽401，所述恒温油浴槽401设置在对应反应釜10的外部，槽内置有油介质液；各恒温油浴槽401均与油温控制装置402连接，以便对油介质液进行加热；

其中，所述恒温油浴槽401上开有进油口403和出油口404，所述进油口403用于向所述恒温油浴槽401内通入油介质液，所述出油口404用于从所述恒温油浴槽401排出油介质液。

优选的，所述恒温系统4对应每个恒温油浴槽401还分别设置保温层405，所述保温层405包裹在对应恒温油浴槽401的外部。

优选的，所述恒温系统4还包括循环泵，所述循环泵的一端与所述油温控制装置404连接，另一端与各恒温油浴槽401对应的进油口402连接。

本发明的有益效果是：

本发明提供的光纤载氢装置中可设置多个反应釜，多个反应釜共用一套真空抽取系统和氢气充装系统，且各反应釜可各自独立进行光纤的载氢处理，相互不受影响，简化了载氢的流程，提高了载氢效率；同时，反应釜的釜体与釜盖之间采用卡箍结合O型圈的密封方式，与传统的螺栓紧固相比，密封效果大大增强，有效防止泄漏。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种多路式光纤载氢装置的系统组成图；

图2为本发明实施例提供的一种多路式光纤载氢装置的系统气路示意图；

图3为本发明实施例提供的一种多路式光纤载氢装置中反应釜的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种多路式光纤载氢装置的系统加热循环示意图；

图5为本发明实施例提供的一种多路式光纤载氢装置的柜体结构的主视示意图；

图6为本发明实施例提供的一种多路式光纤载氢装置的柜体结构的侧视示意图；

附图标记如下：

反应釜系统1，真空抽取系统2，氢气充装系统3，恒温系统4，控制面板5，工作平台6，电力系统7；反应釜10，釜体101，釜盖102，卡箍103，固定底板104；恒温油浴槽401，油温控制装置402，进油口403，出油口404，保温层405。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”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而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。

本发明实施例提供了一种多路式光纤载氢装置，可用于光纤的载氢处理过程，并且通过多路共同处理提高了载氢效率。如图1所示，本发明实施例提供的光纤载氢装置包括反应釜系统1、真空抽取系统2和氢气充装系统3，所述反应釜系统1包括一个或多个反应釜10，所述一个或多个反应釜10分别与所述真空抽取系统2和所述氢气充装系统3连接；

所述一个或多个反应釜10内用于放置光纤，进而实现光纤的载氢处理，所述真空抽取系统2用于对所述一个或多个反应釜10进行抽真空，所述氢气充装系统3用于对所述一个或多个反应釜10进行氢气填充。其中，所述真空抽取系统2对所述反应釜10进行抽真空处理后，所述氢气充装系统3将氢气注入对应的反应釜10内，完成载氢工序后再将对应反应釜10内的氢气排出。

本发明实施例提供的上述光纤载氢装置中，可设置多个反应釜，多个反应釜共用一套真空抽取系统和氢气充装系统，且各反应釜可各自独立进行光纤的载氢处理，相互不受影响。通过该装置进行光纤的多路载氢处理，简化了载氢的流程，提高了载氢效率，且降低了光纤载氢的成本。

在本发明实施例中，以所述反应釜系统1中设置3个反应釜10为例进行说明，可用于实现3路光纤载氢处理。当然，所述反应釜10的数量具体可根据实际需要进行选择，并不唯一限定。下面结合附图，对本发明实施例提供的光纤载氢装置进行介绍：

参考图2，图中各字母节点之间的连线表示管道，图中的3个反应釜10并联，从上到下依次记为1号釜、2号釜和3号釜。所述装置还包括抽气管cf(即图中节点c到节点f之间的连线)、进气管df(即图中装置的氢气进气口d到节点f之间的连线)和排气管ef(即图中装置的排气口e到节点f之间的连线)，所述一个或多个反应釜10上还分别设有主管道，以1号釜为例，其进气口a与节点b之间的连线表示1号釜的主管道ab，所述主管道ab的右端连通至对应的反应釜10内，左端分别与所述抽气管cf、所述进气管df和所述排气管ef连通。其中，所述抽气管cf与所述真空抽取系统2连接，以便完成各反应釜10的抽真空处理；所述进气管df与所述氢气充装系统3连接，以便完成各反应釜10的氢气填充；所述排气管ef与外界连通，用于在完成载氢处理后将各反应釜10内的空气排出。进一步地，所述进气管df上还可设置过滤器FT，用于对输入的氢气进行过滤。

继续参考图2，所述反应釜系统1对应每个反应釜10还分别设置氢气压力表，所述氢气压力表设置在对应反应釜10的主管道上，用于监测对应反应釜10内的压力值；其中，1号釜、2号釜和3号釜对应的氢气压力表在图中分别记为PG1、PG2和PG3。所述真空抽取系统2包括真空泵VPM和真空压力表PG，所述真空泵VPM通过所述抽气管cf和各反应釜10的主管道与对应反应釜10连通，以便对各反应釜10进行抽真空处理；所述真空压力表PG设置在所述抽气管cf上，用于在抽真空的过程中监测所述一个或多个反应釜10内的真空度。所述氢气充装系统3包括氢气瓶和氢气增压泵，所述氢气瓶内存储有氢气源，所述氢气增压泵的一端与所述氢气瓶连接，另一端通过所述进气管df和各反应釜10的主管道与对应反应釜10连接，以便对各反应釜10进行高压氢气填充。

其中，所述抽气管cf、所述进气管df、所述排气管ef以及各反应釜10对应的主管道上均设有阀门，用于控制对应管道的通断。以图2中为例，所述排气管ef上设有针阀NV1，所述进气管df上设有针阀NV2，所述抽气管cf上设有针阀NV3和针阀NV4，3个反应釜10对应的主管道上分别设有针阀NV5、NV6、NV7以及针阀HNV1、HNV2、HNV3。其中，各阀门优选的采用高压针形阀，以保证所述反应釜10内的气压，有效防止管路泄漏，最大限度的保障安全；同时各阀门具有调节开口流量的功能，控制精度得到很大提高。

进一步地，所述抽气管、所述进气管、所述排气管、各反应釜10对应的主管道以及各针阀均为不锈钢材质，从而保证耐压等级，质量可靠，使用寿命长。

通过上述管道连接以及阀门控制，多个反应釜可共用一个排气管、抽气管和进气管，共用一套真空抽取系统和氢气充装系统，多个反应釜可各自独立进行光纤的载氢处理，相互不受影响，提高了载氢效率。

结合图3，进一步对所述反应釜10的结构进行介绍：所述反应釜10包括釜体101、釜盖102和卡箍103。所述反应釜10的进气口a与对应的主管道连接，将对应的进气口a设置在所述釜体101的底部，从而可防止所述反应釜10频繁开启和关闭对主管道反复弯折产生强度疲劳。所述釜体101设有上开口，所述釜盖102可拆卸地密封安装在所述釜体101的上开口处；在传统的反应釜中，通常直接采用螺栓将所述釜盖102密封安装在所述釜体101上，但是螺栓在使用过程中容易生锈，会影响密封效果，而且开启和关闭所述反应釜10时操作极不方便。

为解决上述问题，本发明实施例中采用所述卡箍103来紧固所述釜体101与所述釜盖102，使所述釜体101内形成用于进行载氢处理的空腔。具体如图3所示，所述釜体101的开口处外径大于底部外径，所述釜盖102的外径大于所述釜体101底部外径，则关闭所述反应釜10时，先将所述釜盖102安装在所述釜体101的开口处，再将所述卡箍103卡在所述釜体101以及所述釜盖102的外沿位置；当需要打开所述反应釜10时，先将所述卡箍103松懈，再打开所述釜盖102。

进一步地，所述釜体101的开口与所述釜盖102的接触面之间还设置有O型圈，所述O型圈为橡胶密封圈，比如氟O圈。通过采用卡箍结合O型圈的密封方式，使所述釜盖102与所述釜体101之间的密封效果大大增强。

在本发明实施例中，为避免所述反应釜10因不均匀受热产生内应力而影响安全，所述装置还包括恒温系统4，如图1所示，所述恒温系统4与所述反应釜系统1连接，用于通过水浴加热或油浴加热的方式，对所述一个或多个反应釜10进行温度控制。进一步地，考虑到载氢反应釜加热温度较高，介质液温度高至90℃，如果通过水浴加热，采用常规水做介质，易导致水蒸发很快，需频繁增补水，给设备使用带来极大不便，而采用自动给水系统又会增加设计难度和成本。因此，本发明实施例中优选的将介质液改为挥发性小的油介质，通过油浴加热进行温度控制。下面结合附图，以所述恒温系统4采用油浴加热为例，对所述恒温系统4的结构和使用进行介绍：

结合图3和图4，所述恒温系统4对应每个反应釜10分别设置恒温油浴槽401，所述恒温油浴槽401设置在对应反应釜10的外部，具体为所述反应釜10的釜体101置于所述恒温油浴槽401内，槽内置有油介质液，从而通过被加热后的油介质液对所述反应釜10进行温控。所述恒温系统4还包括油温控制装置402，所述油温控制装置402与各恒温油浴槽401连接，进而对各恒温油浴槽401内的油介质液进行加热，加热温度为50℃-90℃。其中，所述恒温油浴槽401上开有进油口403和出油口404，所述进油口403用于向所述恒温油浴槽401内通入油介质液，所述出油口404用于从所述恒温油浴槽401排出油介质液，从而调节所述恒温油浴槽401内的液位。同时，所述恒温油浴槽401还与油箱连接，所述油箱内存储有相应的油介质液。

进一步地，为更好地保证恒温油浴槽401的恒温效果，减少散热，所述恒温系统4对应每个恒温油浴槽401还分别设置保温层405，所述保温层405包裹在对应恒温油浴槽401的外部，如图3所示。其中，所述保温层405具体可采用酚醛泡沫、聚氨酯泡沫、海绵、玻璃棉等，此处不做限定。

进一步结合图4，为实现油液的良好循环利用，快速向所述恒温油浴槽401注入油介质液，所述恒温系统4还包括循环泵CPM，所述循环泵CPM的一端与所述油温控制装置404连接，另一端与各恒温油浴槽401对应的进油口402连接。其中，所述循环泵CPM的泵扬程为1.3-1.5m，流速为12-15L/min。在图4中，针阀HQV1、HQV2和HQV3分别用于控制3个反应釜10对应恒温油浴槽401的进油口403的通断，而针阀HQV4、HQV5和HQV6分别用于控制3个反应釜10对应恒温油浴槽401的出油口404的通断。

其中，为保证三路载氢反应釜的油浴安全可靠循环，所述恒温油浴槽401内的油介质液可选用粘度较低的甲基硅油，甲基硅油的粘度在4-6厘池范围内，挥发性比水小，可保证载氢反应釜的油浴安全可靠循环。为满足容置需求，所述恒温油浴槽401的容积为10-20L，也可以根据实际需要来调整尺寸，并不唯一限定。

进一步参考图5和图6，在本发明实施例中，为方便用户的使用操作，整个装置呈柜体式集成设计，其中，压力显示、温度设定和显示，以及充放气路的控制阀门都集成在控制面板5上，通过所述控制面板5上的手动开关，即可实现对各反应釜的光纤载氢的现场手动操作。同时，各个反应釜10也分别单独固定在一工作平台6上，具体为：所述反应釜10底部设有固定底板104，并通过固定底板104固定在所述工作平台6上，以便于操作人员对各反应釜10的开启和关闭。同时，所述真空抽取系统2以及所述氢气充装系统3均可设于柜体式集成装置内部；集成装置内还设有电力系统7，用于为整个集成装置供电。通过上述柜体式的集成设计，使得整个装置的结构更紧凑，体积小，运行噪声小，操作维护简单，维修更方便。

在图5中，设有3个反应釜10的工位，当仅需要一个反应釜10工作时，可仅在其中一个工位上配备反应釜10，剩余两个工位预留，且预留的2套工位配备好相应的气路和管路接口，当后续需要配备3各反应釜时，各反应釜可以相互独立操作，相互不受影响。

基于本发明实施例提供的上述结构，结合图2，以1号釜为例，对应的光纤载氢处理过程具体如下：

第一步，打开所述反应釜10，将需要载氢的光纤放置在所述反应釜10内，再将所述反应釜10密封。

第二步，对所述反应釜10进行抽真空处理：关闭针阀NV1和针阀NV2，打开所述针阀NV3和针阀NV4；开启所述真空泵VPM，并慢慢打开对应的针阀NV5和针阀HNV1，进行真空抽气，同时开启所述恒温系统4，对所述反应釜10进行水浴加热或油浴加热；待所述真空压力表PG上显示的真空度达到要求后，关闭所述针阀NV3和针阀NV4并关停所述真空泵VPM，完成对1号釜的抽真空处理。其中，由于所述反应釜10内气体为空气，管道内含少量氢气，则所述真空泵VPM排出的气体相对安全，可以直接向室内排放。

第三步，对所述反应釜10进行高压氢气填充：慢慢开启所述针阀NV2，向所述反应釜10填充氢气，直至对应氢气压力表PG1上显示的压力值达到要求后，关闭所述所述针阀NV2、针阀NV5及针阀HNV1，完成对1号釜的氢气填充。

第四步，所述反应釜10保持高压放置5-15天，进行光纤的载氢处理。例如，在本发明实施例中，所述反应釜10内保持充装压力10MPa大约一周时间，当然，氢气充装的压力值与放置时间可根据实际需要选择，并不唯一限定。

第五步，处理完成后，先关闭所述恒温系统4，再打开针阀NV1，随后慢慢开启针阀NV5和针阀HNV1，通过所述排气口e向外界排气，直至所述氢气压力表PG1的压力值读数至常压。待所述反应釜10自然冷却至常温后，打开所述反应釜10将处理后的光纤取出。需要注意的是，由于反应釜温度较高，一定待反应釜冷却至常温后才能开启。

综上所述，本发明实施例提供的光纤载氢装置具有以下优势：设置多个反应釜，多个反应釜共用一套真空抽取系统和氢气充装系统，可各自独立进行光纤的载氢处理，相互不受影响，简化了载氢的流程，提高了载氢效率；反应釜的釜体与釜盖之间采用卡箍结合O型圈的密封方式，有效防止泄漏，密封效果大大增强；整个装置呈柜体式集成设计，通过控制面板即可实现装置的现场手动操作，且整个装置的结构紧凑，运行噪声小，操作、维修更方便；配有的高压针形阀可以有效防止管路泄漏，最大限度的保障安全，同时具有调节开口流量的功能，控制精度得到很大提高；采用的高压阀门、管道及接头均为优质不锈钢产品，保证耐压等级，质量可靠，使用寿命长。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多路式光纤载氢装置，其特征在于，包括反应釜系统(1)、真空抽取系统(2)和氢气充装系统(3)，所述反应釜系统(1)包括一个或多个反应釜(10)，所述一个或多个反应釜(10)分别与所述真空抽取系统(2)和所述氢气充装系统(3)连接；

其中，所述一个或多个反应釜(10)用于进行光纤的载氢处理，所述真空抽取系统(2)用于对所述一个或多个反应釜(10)进行抽真空，所述氢气充装系统(3)用于对所述一个或多个反应釜(10)进行氢气填充。

2.根据权利要求1所述的多路式光纤载氢装置，其特征在于，所述反应釜(10)包括釜体(101)、釜盖(102)和卡箍(103)，所述釜体(101)设有开口，所述釜盖(102)密封安装在所述釜体(101)的开口处，所述卡箍(103)用于紧固所述釜体(101)与所述釜盖(102)，使所述釜体(101)内形成用于进行载氢处理的空腔；其中，所述釜体(101)的开口与所述釜盖(102)的接触面之间还设置有O型圈。

3.根据权利要求1所述的多路式光纤载氢装置，其特征在于，所述装置还包括抽气管、进气管和排气管，所述一个或多个反应釜(10)上还分别设有主管道，所述主管道的一端连通至对应的反应釜(10)内，另一端分别与所述抽气管、所述进气管和所述排气管连通；

所述抽气管与所述真空抽取系统(2)连接，所述进气管与所述氢气充装系统(3)连接，所述排气管与外界连通，以便在完成载氢处理后将各反应釜(10)内的空气排出；其中，所述抽气管、所述进气管、所述排气管以及各反应釜(10)对应的主管道上均设有阀门，用于控制对应管道的通断。

4.根据权利要求3所述的多路式光纤载氢装置，其特征在于，所述反应釜系统(1)对应每个反应釜(10)还分别设置氢气压力表，所述氢气压力表设置在对应反应釜(10)的主管道上，用于监测对应反应釜(10)内的压力值。

5.根据权利要求3所述的多路式光纤载氢装置，其特征在于，所述真空抽取系统(2)包括真空泵和真空压力表；所述真空泵通过所述抽气管与各反应釜(10)连接，以便对各反应釜(10)进行抽真空处理；所述真空压力表设置在所述抽气管上，用于监测所述一个或多个反应釜(10)内的真空度。

6.根据权利要求3所述的多路式光纤载氢装置，其特征在于，所述氢气充装系统(3)包括氢气瓶和氢气增压泵，所述氢气增压泵的一端与所述氢气瓶连接，另一端通过所述进气管与各反应釜(10)连接。

7.根据权利要求1-6任一所述的多路式光纤载氢装置，其特征在于，所述装置还包括恒温系统(4)，所述恒温系统(4)与所述反应釜系统(1)连接，用于通过水浴加热或油浴加热的方式，对所述一个或多个反应釜(10)进行温度控制。

8.根据权利要求7所述的多路式光纤载氢装置，其特征在于，所述恒温系统(4)对应每个反应釜(10)分别设置恒温油浴槽(401)，所述恒温油浴槽(401)设置在对应反应釜(10)的外部，槽内置有油介质液；各恒温油浴槽(401)均与油温控制装置(402)连接，以便对油介质液进行加热；

其中，所述恒温油浴槽(401)上开有进油口(403)和出油口(404)，所述进油口(403)用于向所述恒温油浴槽(401)内通入油介质液，所述出油口(404)用于从所述恒温油浴槽(401)排出油介质液。

9.根据权利要求8所述的多路式光纤载氢装置，其特征在于，所述恒温系统(4)对应每个恒温油浴槽(401)还分别设置保温层(405)，所述保温层(405)包裹设置在对应恒温油浴槽(401)的外部。

10.根据权利要求8所述的多路式光纤载氢装置，其特征在于，所述恒温系统(4)还包括循环泵，所述循环泵的一端与所述油温控制装置(402)连接，另一端与各恒温油浴槽(401)对应的进油口(403)连接。