SE513755C2 - Elektrostatisk tryckluftpump - Google Patents

Description

15 20 25 30 515 755 2 öppningar, varvid en optofiber eller optofiberände placerad i anslutning till rörändarna nära deras symmetriaxel kommer att utsättas för dessa tryckvågor, vilka kommer att kunna blåsa bort smutspartiklar fràn optofibern. eventuella föroreningar såsom damm och De frigjorda föroreningarna bort med en för ändamålet anordnad kan sedan sugas suganordning.

Plasmakanoner skulle även kunna användas för expansion av kärnan till en optofiber och för värmebehandling av själva till optofibern uppvärms en viss längd av optofibern till en viss optofibern. Vid en expansion/diffusion av kärnan temperatur och under en viss tid. Vid en bestämd temperatur strax under smältpunkten och där fiberkärnan har högre dopningshalt än fibermanteln kommer dopningen att gradvis minska i. kärnan pà grund av diffusion av dopningsämnena i glasmassan. Om en optofiber förs fram och tillbaka med konstant hastighet mellan två plasmakanoner, vilka alstrar en bestämd kontinuerlig (icke pulserande) plasmaeffekt kan expansion av fiberkärnan efter en viss tid. blir tiden under vilken optofibern har exponerats fås en Kärnexpansionen proportionell mot temperaturen och för värmen.

Genom att optofibern förs mellan två plasmakanoners öppningar kan fiberkärnan också expanderas en viss sträcka längs fibern. Metoden skulle även kunna användas för kärndiametermatchning av tvà optofibrer, vilka har olika kärndiametrar, före deras ihopsvetsning. Vid värmebehandling uppvärms optofibern till en viss temperatur utan att fiberns kärndiffundering startas genom att med hög hastighet bara aktiva plasmakanoner. Nämnda föra optofibern mellan två förfarande skulle kunna användas för stabilisering av korta fibergitter efter skrivning av gittren i en optofiber.

Uppfinningen beskrivs nedan med hjälp av en föredragen utföringsform och med hänvisning till bifogade figurblad. 10 15 20 25 515 755 i FIGURBESKRIVNING Figur 1 visar förenklat en elektrisk urladdning mellan två elektroder.

Figur 2 visar förenklat en elektrostatisk tryckluftpumps konstruktion enligt uppfinningen.

Figur 3 visar en isoterm fördelning med och utan keramiska rör, varvid visas hur fördelningen distorsioneras av keramiska rör.

Figur 4 visar en fiberrengöringsenhet med plasmakanoner enligt uppfinningen.

Figur 5 visar plasmakanonernas matningsspänning.

Figur 6 visar förenklat en konstruktion av en plasmakanon.

FÖREDRAGEN UæFöRINGsFoRM Om en liten sluten kammare 1, fylld med luft vid ett normaltryck på 1000 mb upphettas blixtsnabbt, såsom den i figur 1, kan i kammaren kortvarigt åstadkommas ett högt tryck på luftens Snabba kunna snabbt grund av volymexpansion. För att uppvärmas kan, olika metoder användas såsom en pulserande laserstràle eller en elektrisk urladdning 2 mellan två elektroder. Av ekonomiska skäl och för enkelhets skull används en vidare utveckling av den andra metoden i föreliggande uppfinning dvs en elektrisk urladdning. En elektrostatisk tryckluftpump enligt uppfinningen består konstruktionsmässigt av två plasmakanoner innefattande två urladdningselektroder 3, 4 av wolfram blandat med torium till mindre än 2% för att minska utträdesarbetet och två keramiska rör 5, 6 med urladdningsöppningar 7, 8, vilka rör delvis omsluter elektroderna såsom visat i figur 2. 10 15 20 25 30 515 755 ~ För att möjliggöra en elektrisk urladdning' mellan wolfram elektroderna pàläggs en kortvarig kombinerad DC/AC (ca. 25 KV/0,1 ms), elektroderna och de keramiska rören och alstrar ett plasma Ström som joniserar luften som finns mellan Eftersom luften som finns runt snabbt till elektroner, mellan de två elektroderna. elektroderna värms upp några tusen grader som bildar en öppning. dissocieras den i joner och ”jonisationsvàg” framför sig riktad mot rörens Denna jonisationsvàg alstrar en tryckvàg i luften längs elektrodens symmetriaxel vinkelrätt mot de elektriska fältlinjerna. Hastigheter pà l0E5-l0E6 m/s har uppmätts i den bildade tryckvàgen. Tryckvågens hastighet är beroende av det elektriska fältets omgivningens storlek, avståndet mellan elektroderna och tryck dvs. luftens tryck.

Eftersom både elektrodavståndet och omgivningstrycket är väsentligen ”konstant” kan tryckvàgens hastighet kontrolleras genom att värdet på det elektrostatiska fältet kontrolleras dvs. strömmen som går mellan de två elektroderna och en kontrollerad pulserande matningsspänning kan pàläggas de två plasmakanonernas elektroder.

Om DC/AC strömmen pulseras och pàläggs mellan elektroderna med en viss period och frekvens, se figur 5, kan systemets resonans hittas dvs. kan erhållas en maximal verkningsgrad hos den elektrostatiska tryckluftpumpen. Tryckvektorn har ett. maximumvärde längs elektrodaxeln och avtar snabbt med avståndet från denna axel.

Att skapa plasma genonx urladdningar mellan elektroder har nackdelen att det plasma som bildas med nödvändighet är För att undvika detta kan vilket förorenat av elektrodmaterial. användas elektrodlösa urladdningar, vanligen sker till priset av en lägre verkningsgrad.

Om strömmen fås att flöda mellan elektroderna en längre tid, dvs. inte används pulserande urladdningar, så utjämnas den tryckvàg som har bildats vid urladdningens start ut i 10 15 20 25 30 515 755 _ omgivningen och erhålls en ”steady state air pressure” en sk. self-sustained urladdning mellan elektroderna respektive mellan öppningarna i de keramiska rören.

På grund av de keramiska rören 5, 6 blir den isoterma fördelningen hos den. bildade elektriska bàgen 9 (plasmat) distorsionerad enligt figur 3 jämfört med en normal isoterm fördelning utan keramiska rör 10. Villkoret för elektrisk breakdown) dvs. etablerande av en nedbrytning (air självständig urladdning är en funktion av kvoten E/p, dvs. av V/pd, där <1 är elektrodavståndet och X/ den elektriska potentialskillnaden. mellan elektroderna och p lufttrycket. ”breakdown” Det kan vidare konstateras att den för erforderliga potentialskillnaden bör vara en funktion av pd, och att denna funktionlbör ha ett minimum vid något värde på pd.

Genom att starta upprepade urladdningar med jämna mellanrum tryckvåg mellan de två för att blåsa kan åstadkommas en, pulserande plasmakanonerna, som jhar tillräcklig energi bort små partiklar, vilka befinner sig mellan kanonerna.

Tryckvàgen som alstrasïmellan plasmakanonerna kan användas exempelvis för rengöring av optofibrer (singel eller ribbon) utan risk för att förgrena fibrerna med metallpartiklar som lossnar från kan lossna från elektrggerna. Om partiklar elektroderna, fångas de in av rörens öppning eller är deras bana (stråle) väl kolimerad/koncentrerad runt elektrodernas axel.

Den elektrostatiska__tryckluftpumpen enligt uppfinningen består av två keramiska plasmakanoner med företrädesvis 2 mm öppningsdiameter riktade mot varandra och på 2,5 mm avstånd från varandra. Om korta plasmapulser mellan de två kanonerna används, bildas en tryckvág riktad vinkelrätt mot kanonernas axel. Tryckvàgen kan_ användas för att blåsa iväg små partiklar på en befintlig optofiber, som tidigare har 10 15 20 25 30 513 755 - befriats från sitt beläggningsmaterial. De partiklar som kan blåsas iväg befinner sig i huvudsak i närheten av kanonernas symmetriaxel och består av exempelvis smutspartiklar på själva optofibern. Vid rengöringen kan optofibern röra sig med konstant hastighet mellan kanonerna, se figur 4. 12 består företrädesvis av två keramiska Avståndet mellan Plasmakanonerna ll, rör som invändigt har Wolfram/Th elektoder. plasmakanonernas öppningar är cirka 2,5 mm. Avståndet mellan 3,5 mm. Till elektroderna elektrodernas spetsar är cirka kopplas en högspänningsenhet, som matar elektroderna med både DC och AC spänning. Strömmen som flyter genom plasmat mäts och àterkopplas till en reglerkrets, som noggrannt kontrollerar effekten i plasmat. En kontroll och styrenhet såsom en mikrokontrollanordning kan driva och styra de två plasmakanonerna så att en kontrollerad pulserande matningsspänning pàläggs de två plasmakanonernas elektroder.

Konstruktionen av en plasmakanon visas närmare i figur 6.

Fördelen med att använda plasmakanoner istället för metallelektroder är att metallpartiklar, vilka slits ut från elektroderna när plasmat startar fångas ixx i kanonens rör Denna fördel kan användas när hög fördel med tryckvåg fås när och når aldrig optofibern. hållfasthet hos en krävs. En välriktad fiber annan plasmakanoner är att en startar jämfört med öppna elektroder, vilka tryckvåg fördelad åt alla håll dvs. urladdningen åstadkommer en jämn lägre tryck per yta och mindre verkningsgrad.

De två plasmakanonernas fördelar kan användas vid konstruktion av en fiberrengöringsanordning såsom exempelvis visas i figur 4. Anordningen kan bestå av en rörlig 13 eller kan fastspänd mellan två stödpunkter för att undvika optofiberns flytta fiberhållare optofibern vara spänningsfritt böjning vid dess rengöring. Fiberhållaren kan optofibern 14 mellan de två plasmakanonerna ll, 12, med en bestämd, jämn och kontrollerbar hastighet. Fiberns rörelse 10 15 20 25 30 513 755 . är vinkelrätt mot kanonernas symmetriaxel och fiberaxeln har en offset i förhållande till plasmakanonernas symmetriaxel Denna offset används för att maximalt effekt och för att på cirka 0,5 mm. undvika att från skall likspänningsfält utnyttja tryckvågens eventuella metallpartiklar, vilka har slitits ut elektroderna och inteïflar fångats in av keramikröret, träffa/skada Eftersom ett páläggs räknas med att alla2_§mà partiklar som blàses bort från optofibern. kontinuerligt pá de tvá plasmakanonerna, kan det fibrerna attraheras av_de keramiska rören och förångas på grund av kanonernas höga temperatur när partiklarna när dem.

I anslutning till_ plasmakanonerna kan en suganordning 15 vara anordnad för attmpppsamla bortblåsta föroreningar från optofibern, vilka ej har kunnat attraheras av de uppvärmda plasmakanonerna. Fiberrengöringsanordningen kan automatiskt kontrolleras och styras med en kontroll och styrenhet 16, som styr och övervakar de för fiberrengöringen erforderliga medlen. till se figur 5.

Matningsspänningen som kopplas elektroderna har företrädesvis en pulsform, Matningsspänningen till plasmakanonern” kan genereras med en mikrokontrollanordning som bör kontrollera följande parametrar: a. Pulsens effektflg (ström x spänning). Eftersom brinnspänningen är nästan alltid konstant för ett konstant avstånd mellan kanoner (elektroder), dock räcker det om bara strömmen kontrolleras för att kunna kontrollera effekten i plasmakanonen. b. Pulsens bredd dvs. pumpens effekt. Bästa verkningsgrad erhålles när pulserna har en bredd på cirka 0.1-0.2 s lika lång som jonisationstiden för luft vid normal- tryck. 10 515 755 - c. Intervallen mellan tvà konsekutiva pulser kan variera mellan 0,5 till 1 s beroende på hur smutsig en fiber är.

Ovannämnda parametrar optimerades pà en prototyp, som Vid alla test visades att den elektriska tryckluftpumpen fungerade användes för en utvärdering av själva principen. och fibrerna påverkades öppna bra för rengöring av optofibrer mindre av elektrodföroreningar än om vanliga elektroder användes Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till det ovan beskrivna och den pà ritningen visade utföringsformen, utan kan modifieras inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 513 755 9 PATENTKRÄV Elektrostatisk tryckluftpump företrädesvis avsedd för att användas vid rengöring av minst en optofiber, kännetecknad av att den elektrostatiska tryckluftpumpen innefattar två keramiska plasmakanoner (ll, 12) riktade mot varandra och på ett visst avstånd från varandra, där vardera plasmakanonen innefattar ett keramiskt rör (5, 6) omslutande en elektrod (3, 4), varvid med upprepade urladdningar hos elektroderna alstras en tryckvàg i luften verkande “mot optofibern (14) placerad i anslutning till plasmakanonernas öppning, varvid tryckvågen användes för att blåsa bort föroreningar som små partiklar på optofibern. Elektrostatisk tryckluftpump enligt patentkrav 1, kännetecknad av __att en kontrollerad pulserande matningsspänning gär anordnad att påläggas de två plasmakanonernas Elåktroder (3, 4). Elektrostatisk tryckluftpump enligt patentkrav 1, kännetecknad av att optofiberns (14) symmetriaxel har ett bestämt avstånd/offset till plasmakanonernas (ll, 12) symmetriaxel vid optofiberns rengöring. Blektrostatisk Utryckluftpump enligt patentkrav 3, kännetecknad av att optofibern (14) är anordnad att röra sig vid dess rengöring. Elektrostatiskgmétryckluftpump enligt patentkrav 4, kännetecknad av att optofibern (14) är anordnad att röra sig med en kontrollerbar hastighet. Elektrostatisk tryckluftpump enligt något av patentkraven _4__gghm 5, kännetecknad av att optofibern (14) är fastspänd i en fiberhàllare (13) eller är spänningfritt fastspänd mellan två stödpunkter för att undvika optofiberns böjning vid dess rengöring. 513 755 - 10 Elektrostatisk tryckluftpump enligt patentkrav 1, kännetecknad av att optofibern (14) är anordnad att vara befriad från beläggnigsmaterial före tryckvågspàverkan. Elektrostatisk tryckluftpump enligt patentkrav 1, kännetecknad av att en suganordning (15) är anordnad för att uppsamla med tryckluftpumpen bortblàsta föroreningar.