冷却剂回收系统和热交换器系统技术方案

本发明专利技术一般是涉及气体冷却剂的回收系统，更具体是涉及与光导纤维冷却装置有关的氦回收系统。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术广义上是涉及气体冷却剂回收系统，更具体地是涉及与光导纤维冷却装置有关的氦气回收系统。在光导纤维的生产中，为制造光导纤维的玻璃棒或预制坯是在一光导纤维拉伸系统中加工。光导纤维拉伸系统一般包括一炉子，一热交换器，一涂敷装置，一干燥器或固化炉以及一卷轴(spool)，正如欧洲专利申请0，079，188号所述。一开始，玻棒或预制坯在炉中熔化，产生半液化状的细小纤维。此半液化纤维然后通过空气和通过热交换器而冷却和固化。从热交换器出来的冷却和固化的纤维在涂敷装置中涂漆，在固化炉或干燥器中干燥和用卷轴拉伸。光导纤维的拉伸速度取决于光导纤维在热交换器中的冷却速度。即，当冷却速度增加时，纤维可拉伸的速度也可增加。为增加冷却速度，气体冷却剂(如氦或氮)通常引入热交换器，通过直接热交换来直接冷却半液化纤维。为实现直接热交换，可设计一热交换器，它提供一可通过光导纤维的从顶至底的通道或圆柱形孔、一导入气体冷却剂进入通道或圆柱形孔的入口和也可以有至少一个从通道或圆柱形孔中除去冷却剂的出口。进入热交换器的冷却剂气流通常用计量阀和流量表控制。虽然光导纤维的拉伸速度由于使用上述热交换器而得到提高，但所用的冷却剂通常经由通道或圆柱形孔的一端或两端和/或出口而进入大气造成损失，同时也被杂质沾污，例如空气中的杂质会渗入冷却剂存在的通道或圆柱形孔内。补偿这些损失的气体冷却剂就增加了光导纤维制造过程所需的成本。因此需要一种可行而有效的冷却剂回收系统和热交换器，它可以减小冷却剂的损失和减小对冷却剂的沾污。本专利技术部分地是指向一回收系统，它可用于有效而可行地回收冷却剂。此回收系统包括(a)至少一个热交换器，它有至少一个能通过至少一根热纤维的通道、至少一个将气体冷却剂通入至少一个通道的入口和至少一个从至少一个通道回收气体冷却剂的出口;(b)将气体冷却剂从所述至少一个热交换器的出口泵入所述至少一个热交换器的入口的装置;(c)对从至少一个热交换器的出口出来的气体冷却剂的流速、从至少一个热交换器出口出来的气体冷却剂中杂质的浓度和/或从至少一个热交换器出口出来的气体冷却剂的压力进行监测和/或传送信号的装置;以及(d)根据监测和/或传送信号的数值，控制进入或排出至少一个热交换器的气体冷却剂的流动的装置，以限制空气或其它气体渗入所述至少一个热交换器的至少一个通道。为更好地控制传输给泵送装置的气体冷却剂的压力和/或流速，在泵送气体冷却剂之前可以提供至少一个用于减小冷却剂气流波动的空间。从泵送装置而送来的气体冷却剂，在进入至少一个热交换器的入口之前，可以用冷却装置冷却、用过滤装置过滤和/或用纯化系统纯化。所用的至少一个冷却装置可以和至少一个热交换器合并。本专利技术也指向一个热交换器系统，它用于改善上述冷却剂回收系统中气体冷却剂的回收。此热交换器系统包括(a)至少一个能通过至少一根热纤维的通道，它有至少两个端部开口;(b)至少一个将气体冷却剂导入至少一个通道的入口;(c)至少一个从至少一个通道回收气体冷却剂的出口;(d)对从至少一个热交换器的出口出来的气体冷却剂的流速、从至少一个热交换器的出口出来的气体冷却剂中杂质的浓度、和/或从至少一个热交换器的出口出来的气体冷却剂的压力进行监测和/或传送信号的装置;和(e)按照监测和/或传送信号的数值来控制进入和排出至少一个热交换器的气体冷却剂的流动的装置，以限制空气或其它气体向至少一个热交换器的至少一个通道的渗入。在通道的至少一个端部开口附近，可以安置密封装置。密封装置的设计是为使气体进入和排出通道的渗入和外漏降至最小或减低，但又允许至少一根热纤维通过。密封装置可以选自迷宫密封(labyrinth seals)、气体密封、机械密封、容限密封(toleranceseals)和/或液体密封。也可以不用另外的密封装置，而分别以熔化玻棒或预制坯的炉子和涂敷装置来封结在热交换器的顶部或底部，以使空气渗入最小和增加气体冷却剂的回收。本文使用的术语“附近”是指某指定点或部位的周围区域。通常它包括气体冷却剂出口和热交换器内最靠近的端部开口之间的区域和/或气体冷却剂入口和热交换器内最靠近的端部开口之间的区域。本文使用的术语“气体冷却剂”是指任何能冷却热的光导纤维的气体。本文所使用的术语“机械密封”是指这样一些机械装置，它们能密封通道的端部开口，或能在通道的端部开口附近，以与通过通道的至少一根纤维直接接触的方式提供密封装置。本文所使用的“容限密封”是指这样的装置，它可用于以与通过通道的至少一根纤维不接触或最小接触的方式来减小通道的端部开口或减小端部开口附近的通道。本主所使用的“气体杂质”是指气体冷却剂以外的气体。附图说明图1表明本专利技术一种实施的冷却剂回收的流程图。图2表明本专利技术一种实施的一热交换器和一回收管线，此管线有至少一个监测和/或传输信号装置和至少一个控制装置。图3表明本专利技术一种实施的具有迷宫密封的热交换器。图4表明连接在热交换器顶或底的一炉子和一涂敷装置。如以上图所表明，有几个优选实施方案，可用于回收冷却剂而减小沾污。但是这些优选的实施方案并不排斥本领域人员在读了本专利技术公开之后作出的显而易见的其它实施。参阅图1，该图例示了气体冷却剂回收系统的流程图。气体冷却剂回收系统包括一系列热交换器(1(a)-1(f))，至少一个收集容器(3)，至少一个压缩机(5)，至少一个冷却装置(7)，至少一个过滤装置(9)，至少一个纯化系统(11)，至少一个产品容器(13)和至少一个冷却剂储存罐(15)。气体冷却剂回收系统可以与使用至少一个热交换器(1(a)-1(f))的常规光导纤维拉伸系统相结合。正如图2-4所示，至少一个热交换器(1(a)-1(f))有至少一个能通过纤维的通道(100)、至少一个将气体冷却剂引入通道(100)的入口(101)和至少一个从通道(100)回收或排除气体冷却剂的出口(102(a)和/或102(b))。通道(100)通常是从热交换器的顶通到底，因而在顶和底形成端部开口。此通道(100)在其长度上某一位置(103(a)-103(c))可以扩展其横截面积。此扩展的截面直接与入口(101)和出口(102(a)和/或102(b))相连通，以便从通道(100)中回收和向通道中导入大体积的气体冷却剂。这些扩展面(103(a)-103(c)可位于通道(100)的中间部分和/或在通道(100)端部开口的附近。因为冷却剂是送入这些扩展面或从这些扩展面回收，因此由该位置而定，气体冷却剂可以以所需的方式送入通道(100)，例如与纤维的行进方向呈逆流的方式。在通道(100)端部开口附近，最好在端部开口和最靠近端部开口的出口(102(a)或102(b))之间，可装至少一个密封装置(104)。此密封装置(104)使通过端部开口进入和/或排出通道(100)的气体的渗入和/或外流最小或减小，和同时提供足以使纤维通过通道的一个开口或一些开口。优选的密封装置可选自迷宫密封、气体密封、机械密封、容限密封和/或液体密封。在这些优选的密封装置中，迷宫密封可能有用，因为在端部开口和最靠近此端部开口的出口之间的气流路径中由于一系列扩张(108)和收缩(109)而增加了压力降。在某些情况下，流体密封的使用更有利。为使用流体密封(如空气、氮气或一氧化碳)，至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
冷却剂回收系统，包括： （ａ）至少一个热交换器，该热交换器有至少一个能通过至少一根热纤维的通道、至少一个将气体冷却剂通入至少一个通道的入口和至少一个将气体冷却剂从至少一个通道排出的出口； （ｂ）从至少一个热交换器的出口泵送气体冷却剂到至少一个热交换器入口的装置； （ｃ）对于从至少一个热交换器的出口出来的气体冷却剂的流速、其中杂质的浓度和／或其压力进行监测和／或传送信号的装置；和 （ｄ）按照监测和／或传送信号的数值来控制气体冷却剂进出至少一个热交换器的流动的装置，以限制空气和其它气体渗入至少一个热交换器的至少一个通道。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TR舒尔特，
申请(专利权)人：普拉塞尔技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]