Si su empresa fabrica preformas ópticas, o está considerando hacerlo, entonces sabe que el sistema de entrega de gas es de vital importancia, ya que controla la entrega precisa de gases de alta pureza y vapores químicos. Antes de unirse a Fiber Optic Center, gran parte de mi carrera en 3M se centró en operar sistemas MCVD. Como saben, los sistemas MCVD son extremadamente complicados, y cada aspecto debe estar estrechamente controlado. He pasado 24 años manteniendo estos sistemas, por lo que entiendo los muchos problemas que pueden surgir y cómo corregirlos.
Una forma de garantizar altos rendimientos y reproducibilidad es seleccionar inicialmente el sistema de entrega de gas que mejor satisfaga sus necesidades. Si actualmente tiene un sistema MCVD, hay formas de mejorar su sistema de entrega de gas o implementar modificaciones para mejorar sus altos rendimientos y reproducibilidad.
Comparando los dos tipos de sistemas de entrega de gas: acero inoxidable y teflón/vidrio
Como con cualquier tecnología, hay pros y contras al comparar diferentes tipos de sistemas. Cuando se trata de sistemas de entrega de gas, los pros (o contras) realmente pueden sumar, porque no puede arriesgarse a tener variabilidad en los preformas. La variabilidad representa una fibra inutilizable con pérdida significativa. En los siguientes párrafos, describiré puntos específicos en el proceso de suministro de gas y cómo cada sistema, acero inoxidable y teflón/vidrio, afecta positiva o negativamente ese punto en el proceso.
La primera parte del sistema de administración de gas (esencialmente la parte posterior del sistema) es donde entran los gases portadores (como el oxígeno) y otros gases reactivos. Con ambos tipos de sistemas, todas las válvulas y tubos son de acero inoxidable para evitar fugas y minimizar la contaminación OH. Por lo general, no ve problemas de corrosión en esta área para ninguno de los sistemas, porque un gas portador potencialmente húmedo aún no se introducirá a los productos químicos reactivos.
Pasando a la siguiente parte del sistema, hay otro conjunto de válvulas, que pueden ser válvulas de bloqueo de acero inoxidable o de teflón. Aquí, estás introduciendo los gases portadores de productos químicos reactivos. Las válvulas de acero inoxidable funcionan muy bien para evitar fugas, y pueden ser probadas fácilmente de fugas de helio. Sin embargo, pueden surgir problemas significativos cuando los gases entrantes tienen problemas. Por ejemplo, si su gas comprado tiene un alto contenido de agua o un secador de gas falla, el H2O y los productos químicos forman HCl reactivo, que corroe el acero inoxidable. En muchos casos, es posible que no descubra la corrosión hasta que la fibra final se dibuja y se mide con altas pérdidas. Lleva mucho tiempo rastrear la corrosión en el sistema. Es posible que deba reemplazar varias secciones de tubos de acero inoxidable en el área reactiva, así como burbujeadores y productos químicos de acero inoxidable. Su proyecto de reparación puede volverse bastante extenso. Tener acero inoxidable en este punto del sistema de entrega requiere una mayor disciplina. La compra de gases secos y materias primas es fundamental. Los operadores deben tener cuidado al instalar cilindros de gas reactivo. Los reguladores y válvulas de transmisión cruzada adecuadamente para evitar la introducción de la humedad es crítico. Un error en esta área puede conducir a una corrosión adicional de tubería SS. Se necesita disciplina adicional para garantizar que el sistema de acero inoxidable entregue vapores de alta pureza a su tubo de deposición.
Con un sistema de administración de teflón/vidrio, una corriente de gas húmeda también introducirá OH en el tubo de deposición, causando altos picos de agua en la fibra terminada. El teflón/vidrio no estará contaminado y solo requerirá un período de secado para la recuperación. Por lo general, reparar el problema, corregir un secador de gas o reemplazar un químico problemático, lo volverá a funcionar.
El proceso burbujeante: pros y contras de los 2 sistemas de entrega de gas
Sigamos siguiendo el camino de los gases. Puede usar un gas reactivo directamente, como el cloro o el tricloruro de boro, o puede burbujear una corriente de oxígeno seco a través de reactivos químicos como SICL4, GECL4 o POCL3 (productos químicos comúnmente utilizados).
El proceso de burbujeo es crítico, y es importante que el flujo de gas y la temperatura del reactivo líquido permanezcan constantes. En la mayoría de los sistemas, el nivel químico cambia en el burbujeador con el tiempo, lo que mejora el efecto de enfriamiento y reduce la longitud del camino de la burbuja. Esto cambia la presión del vapor, reduciendo la concentración de vapor administrada al tubo de deposición. Es muy útil poder observar los productos químicos burbujeadores. En un sistema de administración de gas de acero inoxidable, no puede observar el color o nivel químico burbujeante. Un cambio de color puede indicar la corrosión del sistema de entrega. Si el nivel automático de control no funciona mal, no se puede detectar el nivel de líquido incorrecto. Por otro lado, en un burbujeador de vidrio, puede ver productos químicos, confirmar el nivel adecuado y confirmar una corriente de burbuja uniforme. Con los años, he encontrado que la visibilidad química es una ventaja real.
Glass Bubblers ofrece estos beneficios adicionales:
- Se puede observar la corriente de burbujas y se puede detectar el tapón de frit, en lugar de asumir que todo está bien.
- POCL3 no es compatible con acero inoxidable para duraciones largas. Si usa este líquido y tiene un sistema de entrega de gas de acero inoxidable, es posible que desee instalar un burbuje de vidrio para crear un sistema híbrido.
- En raras ocasiones, es posible que desee aumentar la temperatura química en los burbujeadores por encima de los 40 grados C. Esta práctica puede extraer iones metálicos del acero inoxidable y en la corriente de burbuja. Claramente, esto puede degradar las propiedades ópticas de la fibra y debe considerarse al elegir un sistema MCVD.
En una nota relacionada, cuando cambia el nivel químico, la longitud del camino de la burbuja se reduce y se observa un enfriamiento de reactivos aumentado. Ambos mecanismos dan como resultado una recolección de vapor reducida. Empresas como SG Controls Ltd. han incorporado un calentador isotérmico en un tubo de inmersión burbujeante. Si la velocidad de flujo del portador aumenta rápidamente (por ejemplo, 100 cc a 2,000 cc), se observa una caída de temperatura del químico burbujeante. El calentador de inmersión reestabiliza rápidamente la temperatura en menos de 4 minutos (generalmente un pase de limpieza) para evitar la variación en la concentración de vapor. Este pequeño dispositivo puede tener un impacto significativo y positivo en su fibra final. Dependiendo de solo el baño de aceite burbujeante de recirculación requerirá largos tiempos de reestabilización y, muy probablemente, dará como resultado una variabilidad en la tasa de deposición.
Como saben, los burbujeadores deben ser rellenados para mantener la misma tasa de vaporización. Este es otro ejemplo de los pros y los contras de los dos tipos de sistemas de suministro de gas. ¿Cómo se rellenan el burbujeador sin introducir humedad? Si tiene un sistema de entrega de gas, sabe que el sistema de recarga a granel es un gabinete separado, una caja seca remota (con el sistema de teflón/vidrio), que almacena grandes recipientes de productos químicos líquidos. Para rellenar el burbujeante, inicialmente purga la línea de entrega de acero inoxidable o teflón con N2 seco para ventilarse para garantizar la sequedad. Si un secador de gas nitrógeno fallara, puede introducir accidentalmente la humedad en el sistema de recarga. Como se discutió anteriormente, las líneas de entrega de acero inoxidable y el burbujeador pueden estar contaminados debido a la corrosión. En este escenario, el sistema de teflón/vidrio volvería a preferir sobre acero inoxidable.
Pros, contras y consideraciones adicionales ...
- Gases de mezcla cruzada : a medida que las válvulas de suministro de gas se abren y se cierran dentro de los bloques de mezcla, la mezcla cruzada de vapores es posible si las válvulas no se mantienen adecuadamente. Si bien esta situación es poco común, ocurre. Es una posibilidad con el sistema de teflón/vidrio y es menos probable que ocurra con el sistema de acero inoxidable.
- Prueba de fuga de helio : si fabrica preformas ópticas, es probable que esté familiarizado con los sistemas de acero inoxidable para probar helio. También es posible sistemas de teflón de prueba de fuga de helio. La suposición general es que, con el teflón más poroso, puede detectar algo de helio sin una fuga presente. En realidad, tarda tiempo en que las moléculas de helio se difundan a través del teflón. Necesita un procedimiento regular de prueba de fuga con sistemas de teflón/vidrio; Aunque es poco común, hay una probabilidad ligeramente mayor para una fuga. Los fabricantes de sistemas de teflón/vidrio, como los controles SG, colocan su tubería de teflón y válvulas en una caja seca. Un secador de gas ofrece nitrógeno muy seco a la caja seca para mantener una atmósfera de presión positiva muy seca. Esto evita que cualquier humedad se difunda a través del teflón en las líneas de entrega de vapor con el tiempo. Si tiene un sistema de entrega de teflón/vidrio (o está buscando comprar uno), debe tener una caja seca.
- Cambio de productos químicos : si tiene un sistema de administración de gas de acero inoxidable, es importante cambiar los productos químicos con más frecuencia. Instituir un programa de mantenimiento regular y frecuente lo ayudará a descubrir rápidamente cualquier corrosión o decoloración. Con el sistema de teflón/vidrio, la corrosión es menos probable, y los cambios químicos rara vez se necesitan.
No importa qué sistema de entrega de gas use, siempre hay margen de mejora
Me gustaría abordar brevemente dos puntos adicionales, ya que son de vital importancia para el proceso y la calidad del producto. Si no tiene esto en su lugar y desea asistencia, llame.
- Modifique su sistema con un sello rotativo de alta calidad : se necesita mucho trabajo para generar corrientes de gas que son uniformes y reproducibles, sin variación. Pero si su sello rotativo se filtra, puede perder parte de la corriente de gas. Si las partes humedecidas de su sello rotativo son de acero inoxidable y fuga, puede introducir la humedad, lo que puede causar corrosión y dar lugar a problemas de alta pérdida. En los sistemas de teflón/vidrio, si el sello giratorio gotea e introduce humedad, se evitará la corrosión, pero puede ver un pico OH más alto en las fibras medidas. Diseños de sellos rotativos comunes, donde el eje se desliza en una carcasa y sella en el diámetro interior de la junta tórica de goma, generalmente se desgasta rápidamente. Esto, por supuesto, afecta la calidad del sello y puede forzar las reconstrucciones frecuentes para evitar la contaminación. Una mejor solución está disponible. SELLO DE SELLO ROTARIO DE LOS CONTROLES SG CONTROLES CON LA JUNIA TRAVOR A LA PLATA DE Presión de vidrio ajustable. En este diseño, hay un desgaste extremadamente bajo en la junta tórica. Este es un sello giratorio fantástico que funciona con ambos tipos de sistemas de entrega de gas. Con los años, no he visto problemas de corrosión y problemas de fuga mínimos con este tipo de sello rotativo.
- La calibración es crítica; Implemente procedimientos automatizados para mantener el dedo en el pulso en cada paso ; supongamos que cree que su caudal es de 200 cc por minuto, pero no ha calibrado el controlador de flujo de masa. Usted fabrica una gran cantidad de preformas y su controlador de flujo de masa falla. Compra e instala un nuevo controlador e establece el flujo de lo que pensó que era. Sin embargo, resulta que su caudal real no era de 200 cc por minuto. La preforma no se puede reproducir. Debe comenzar de nuevo, experimentar y cambiar los flujos hasta lograr las propiedades ópticas deseadas. Mientras tanto, se pierden el tiempo y los materiales. Conocer su caudal absoluto, y todas las demás medidas, en todo momento es crítico. Haga todo lo posible para mantener el dedo en el pulso en cada etapa del proceso. Con los años, he diseñado e implementado una amplia variedad de procedimientos de prueba/calibración manuales y automatizados para obtener el más alto nivel de seguridad posible en cada paso del proceso.
Conclusión
Me gustaría dejarte con este pensamiento: imagina que estás parado en la esquina de una concurrida calle de la ciudad. ¿Esperas a que la señal de cruce de peatones se vuelva verde, para que puedas cruzar la calle de manera segura y llegar a tu destino? ¿O te sumerges en la intersección mientras la señal de los cruces de peatones es roja, a pesar de las incertidumbres y los peligros? En mis 25 años de operación y mantenimiento de equipos de MCVD para fabricar preformas ópticas, he aprendido que es mejor aprovechar todas las precauciones de seguridad y estrategias probadas en el tiempo.
Si está buscando seleccionar y comprar un sistema MCVD que satisfaga sus necesidades mientras ofrece altos rendimientos y reproducibilidad, me complace ofrecer orientación. Si ya fabrica preformas ópticas, llame si desea discutir la modificación de su sistema de entrega de gas o implementar procedimientos de calibración para mejorar sus altos rendimientos y reproducibilidad.
Definición de frita de Larry:
FRIT: en el sistema de suministro de teflón/vidrio utilizado para fabricar preformas ópticas, la frita de vidrio restringe el flujo de oxígeno para crear una corriente de burbuja uniforme.
